DE102022203999A1 - Method for calibrating a diffractive measurement structure, device for calibrating a diffractive measurement structure and lithography system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur (2) zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur (2) einfallenden Messstrahlung (3), insbesondere eines computergenerierten Hologramms, wobei- die Messstruktur (2) mit einer Kalibrierstrahlung (5) beleuchtet wird und die Kalibrierstrahlung (5) durch die Messstruktur (2) gebeugt wird, und- eine Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung (5) aufgenommen wird, welche sich wenigstens zum Teil hinsichtlich eines zu einem jeweiligen Bild beitragenden Bereichs (7) der Messstruktur (2) unterscheiden, und- wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur (2) aus den Bildern ermittelt wird.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- ein Hauptstrahlwinkel und eine Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung (5) gemäß der zu erwartenden auf die Messstruktur (2) einfallenden Messstrahlung (3) eingestellt werden, und- eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung (5) gemäß der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung (3) gewählt wird, und- eine unmittelbar an der Messstruktur (2) herrschende Phase und/oder Amplitude der Kalibrierstrahlung (5) rekonstruiert wird, und- aus der Phase und/oder der Amplitude auf die wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur (2) geschlossen wird.The invention relates to a method for calibrating a diffractive measurement structure (2) to form a measurement wave front of a measurement radiation (3) incident on the measurement structure (2), in particular a computer-generated hologram, the measurement structure (2) being illuminated with a calibration radiation (5). and the calibration radiation (5) is diffracted by the measurement structure (2), and- a plurality of images of the calibration radiation (5) are recorded, which differ at least in part with regard to a region (7) of the measurement structure (2) that contributes to a respective image. distinguish, and- at least one property of the measurement structure (2) is determined from the images.According to the invention, it is provided that- a main beam angle and an angular distribution of the calibration radiation (5) are set according to the measurement radiation (3) expected to be incident on the measurement structure (2). are, and- a wavelength of the calibration radiation (5) according to the expected wavelength of the measuring line measurement (3) is selected, and- a phase and/or amplitude of the calibration radiation (5) directly at the measurement structure (2) is reconstructed, and- the at least one property of the measurement structure (2 ) is closed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur einfallenden Messstrahlung, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, wobei die Messstruktur mit einer Kalibrierstrahlung beleuchtet wird und die Kalibrierstrahlung durch die Messstruktur gebeugt wird, und eine Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung aufgenommen wird, welche sich wenigstens zum Teil hinsichtlich eines zu einem jeweiligen Bild beitragenden Bereichs der Messstruktur unterscheiden, und wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur aus den Bildern ermittelt wird.The invention relates to a method for calibrating a diffractive measurement structure for forming a measurement wave front of a measurement radiation incident on the measurement structure, in particular a computer-generated hologram, the measurement structure being illuminated with calibration radiation and the calibration radiation being diffracted by the measurement structure, and a plurality of images of the calibration radiation is recorded, which differ at least in part with regard to a region of the measurement structure contributing to a respective image, and at least one property of the measurement structure is determined from the images.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur einfallenden Messstrahlung, aufweisend eine Kalibrierstrahlungsquelle zur Ausbildung einer Kalibrierstrahlung, welche durch die Messstruktur beugbar ist, und eine Positioniereinrichtung zur Beleuchtung der Messstruktur mit der Kalibrierstrahlung auf mehreren unterschiedlichen Bereichen, und eine Erfassungseinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung, und eine Recheneinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Eigenschaft der Messstruktur aus den Bildern.The invention also relates to a device for calibrating a diffractive measurement structure for forming a measurement wavefront of a measurement radiation incident on the measurement structure, having a calibration radiation source for forming a calibration radiation, which can be diffracted by the measurement structure, and a positioning device for illuminating the measurement structure with the calibration radiation on several different Areas, and a detection device for recording a plurality of images of the calibration radiation, and a computing device for determining at least one property of the measurement structure from the images.

Die Erfindung betrifft auch ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.The invention also relates to a lithography system, in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, having an illumination system with a radiation source and an optical system which has at least one optical element.

Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Form der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.Optical elements for guiding and shaping radiation in projection exposure systems are known from the prior art. In the known optical elements, a surface of the optical element often guides and shapes the light waves incident on the optical element. Precise control of the shape of the surface is therefore of particular advantage in order to form an exact wavefront with the desired properties.

Aus dem Stand der Technik sind Lithografiesysteme bekannt, welche ultraviolette Strahlung, insbesondere DUV (deep ultra violet)- und/oder EUV (extreme ultra violet)-Licht verwenden, um mikrolithografische Strukturen mit höchster Präzision herzustellen. Hierbei wird das Licht einer Strahlungsquelle über mehrere Spiegel zu einem zu belichtenden Wafer gelenkt. Eine exakte Ausbildung der Oberflächenform des Spiegels trägt hierbei entscheidend zu der Qualität der Belichtung bei.Lithography systems are known from the prior art which use ultraviolet radiation, in particular DUV (deep ultraviolet) and/or EUV (extreme ultraviolet) light, in order to produce microlithographic structures with the greatest precision. In this case, the light from a radiation source is directed via a number of mirrors to a wafer to be exposed. An exact formation of the surface shape of the mirror makes a decisive contribution to the quality of the exposure.

Da die Genauigkeitsanforderungen an die optischen Elemente eines Lithografiesystems, insbesondere an Spiegeloberflächen, sich beispielsweise auf Bruchteile von Nanometern belaufen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Überprüfung der Güte der optischen Elemente des Lithografiesystems interferometrische Messverfahren und -vorrichtungen zu verwenden.Since the accuracy requirements on the optical elements of a lithography system, in particular on mirror surfaces, amount to fractions of nanometers, for example, it is known from the prior art to use interferometric measuring methods and devices to check the quality of the optical elements of the lithography system.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, diffraktive Messtrukturen, insbesondere computergenerierte Hologramme, zur Überprüfung der optischen Oberfläche von Spiegeln einzusetzen, wobei die Messstruktur eine Wellenfront ausbildet, welche der Sollform des zu überprüfenden optischen Elements entspricht. Abweichungen der Ist-Form des Spiegels von einer Sollform des Spiegels, werden gemäß dem Stand der Technik mittels interferometrischer Methoden bestimmt.It is known from the prior art to use diffractive measuring structures, in particular computer-generated holograms, to check the optical surface of mirrors, with the measuring structure forming a wavefront which corresponds to the desired shape of the optical element to be checked. Deviations of the actual shape of the mirror from a target shape of the mirror are determined according to the prior art using interferometric methods.

Die Genauigkeit, mit welcher die Wellenfront ausgebildet werden kann und damit auch die Genauigkeit, mit welcher die optische Oberfläche überprüft werden kann, hängt von einer Fertigungsgüte der diffraktiven Messstruktur ab.The accuracy with which the wavefront can be formed and thus also the accuracy with which the optical surface can be checked depends on the manufacturing quality of the diffractive measurement structure.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die diffraktive Messstruktur zu kalibrieren.It is known from the prior art to calibrate the diffractive measurement structure.

Die gattungsgemäße DE 10 2017 221 005 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur.The generic DE 10 2017 221 005 A1 discloses a method and a device for calibrating a diffractive measurement structure.

In Strahlengängen optischer Messsysteme werden gemäß dem allgemeinen Stand der Technik häufig diffraktive optische Masken und/oder diffraktive Gitter oder allgemeiner diffraktive Messstrukturen verwendet, um eine Messtechnik zu ermöglichen. Aus dem Stand der Technik sind Prüftürme für die Spiegelpasse-Messtechnik unter Verwendung von computergenerierten Hologrammen (CGH) als Messstrukturen bekannt. Ferner sind absorbierende Messgitter für Systemqualifizierungen und/oder Masken zur Vermessung von Abbildungsgüten bekannt.According to the general state of the art, diffractive optical masks and/or diffractive gratings or more generally diffractive measuring structures are often used in beam paths of optical measuring systems in order to enable a measuring technique. Test towers for mirror pass measurement technology using computer-generated holograms (CGH) as measurement structures are known from the prior art. Furthermore, absorbing measuring gratings for system qualifications and/or masks for measuring imaging qualities are known.

Den vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Messtechniken ist gemein, dass optische Eigenschaften der Messtechniken bzw. eine genaue Kenntnis über die optischen Eigenschaften der Bauteile der Messaufbauten einen hohen Einfluss auf eine erreichbare Messgenauigkeit haben. Insbesondere für eine benötigte Messgenauigkeit in einem Nanometerbereich oder darunter können nicht genau bekannte Eigenschaften der diffraktiven Messstrukturen zu relevanten Fehlerbeiträgen führen.What the aforementioned measurement techniques known from the prior art have in common is that optical properties of the measurement techniques or precise knowledge of the optical properties of the components of the measurement structures have a major influence on the measurement accuracy that can be achieved. Properties of the diffractive measurement structures that are not precisely known can lead to relevant error contributions, in particular for a required measurement accuracy in the nanometer range or below.

Aus dem Stand der Technik sind zur Vermeidung von relevanten Fehlerbeiträgen die nachfolgend beschriebenen Ansätze bekannt.The approaches described below are known from the prior art for avoiding relevant error contributions.

Durch eine Designoptimierung der diffraktiven Messstruktur, insbesondere optische Masken, können unerwünschte Fehlerbeiträge minimiert werden. Beispielsweise ist es bekannt, Geometrien von Blenden derart zu optimieren, dass eine Beschreibung mit einfachen Maskenmodellen, insbesondere Kirchhoffschen Maskenmodellen, ausreichend genau die tatsächlichen optischen Eigenschaften der Blende repräsentieren, so dass ein Rechenaufwand reduziert werden kann.Undesirable error contributions can be minimized by optimizing the design of the diffractive measurement structure, in particular optical masks. For example, it is known to optimize the geometries of diaphragms in such a way that a description using simple mask models, in particular Kirchhoff's mask models, represents the actual optical properties of the diaphragm with sufficient accuracy, so that the computing effort can be reduced.

Sind beispielsweise eine Geometrie sowie die Materialeigenschaften, insbesondere Brechungsindexe einer diffraktiven Messstruktur genau genug bekannt, können mittels Maxwell-Solvern, beispielsweise Finite-Elemente-Methode oder RCWA-Methoden, die optischen Eigenschaften der diffraktiven Messstruktur berechnet werden, um hierdurch die Beiträge der Messstruktur aus einem Messsignal algorithmisch zu eliminieren.If, for example, the geometry and the material properties, in particular the refractive index of a diffractive measurement structure, are known with sufficient accuracy, the optical properties of the diffractive measurement structure can be calculated using Maxwell solvers, for example the finite element method or RCWA methods, in order to thereby determine the contributions of the measurement structure to eliminate a measurement signal algorithmically.

Die aus dem Stand der Technik bekannten vorbeschriebenen Lösungsansätze haben grundsätzliche Limitierungen. In dem Fall der Designoptimierung einer optischen Messstruktur schränken die verfügbaren Materialien mit endlichen Brechungsindexe sowie Toleranzen bei möglichen Fertigungsverfahren eine Lösungsform ein.The above-described approaches known from the prior art have fundamental limitations. In the case of the design optimization of an optical measurement structure, the available materials with finite refractive indices and tolerances in possible manufacturing processes restrict a solution form.

Im Fall der vorbeschriebenen rechnerischen Vorhersage der optischen Eigenschaften limitieren die Genauigkeit, mit der die Geometrie der Messstruktur inklusive Fertigungsfehlern bekannt ist, sowie die Genauigkeit der Rechenmodelle, die Genauigkeit der Vorhersage.In the case of the above-described computational prediction of the optical properties, the accuracy with which the geometry of the measurement structure, including manufacturing errors, is known and the accuracy of the computational models limit the accuracy of the prediction.

Eine Komplexität der Lösungsansätze in den beiden Fällen rührt von einer notwendigen genauen Kenntnis und Kontrolle des Maskenmaterials und dessen Verteilung im dreidimensionalen Volumen der Messstruktur her.A complexity of the solution approaches in both cases stems from the necessary precise knowledge and control of the mask material and its distribution in the three-dimensional volume of the measurement structure.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein weiteres Verfahren zu schaffen, bei dem direkt das Licht an einem Durchtritt durch die Messstruktur gemessen wird. Dabei werden Informationen über die Messstruktur selbst, insbesondere Informationen über eine Geometrie und/oder ein Material, weder benötigt noch gewonnen.The object of the invention is therefore to create a further method in which the light is measured directly at a passage through the measurement structure. Information about the measurement structure itself, in particular information about a geometry and/or a material, is neither required nor obtained.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Methoden ist, dass, um die Form der optischen Oberfläche mit einer gewünschten Zuverlässigkeit und Präzision bestimmen zu können, ein hoher Zeitaufwand erforderlich ist.The disadvantage of the methods known from the prior art is that a great deal of time is required in order to be able to determine the shape of the optical surface with the desired reliability and precision.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur zu schaffen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere eine zeiteffiziente und präzise Ermittlung der Form der Oberfläche ermöglicht.The object of the present invention is to create a method for calibrating a diffractive measurement structure which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling a time-efficient and precise determination of the shape of the surface.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method having the features specified in claim 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur zu schaffen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere eine zeiteffiziente und präzise Ermittlung der Form der Oberfläche ermöglicht.The present invention is also based on the object of creating a device for calibrating a diffractive measurement structure which avoids the disadvantages of the prior art, in particular enabling a time-efficient and precise determination of the shape of the surface.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by a device having the features specified in claim 8 .

Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Lithogafiesystem schaffen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere optische Elemente mit präzise geformten optischen Oberflächen aufweist.The present invention is also based on the object of creating a lithography system which avoids the disadvantages of the prior art, in particular having optical elements with precisely shaped optical surfaces.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by a lithography system having the features specified in claim 15.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur einfallenden Messstrahlung, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, wird

  • - die Messstruktur mit einer Kalibrierstrahlung beleuchtet wird und die Kalibrierstrahlung durch die Messstruktur gebeugt, und
  • - eine Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung aufgenommen, welche sich wenigstens zum Teil hinsichtlich eines zu einem jeweiligen Bild beitragenden Bereichs der Messstruktur unterscheiden, und
  • - wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur aus den Bildern ermittelt.
In the method according to the invention for calibrating a diffractive measurement structure for forming a measurement wave front of a measurement radiation incident on the measurement structure, in particular a computer-generated hologram
  • - the measurement structure is illuminated with a calibration radiation and the calibration radiation is diffracted by the measurement structure, and
  • - a plurality of images of the calibration radiation recorded, which differ at least in part with regard to a region of the measurement structure that contributes to a respective image, and
  • - determines at least one property of the measurement structure from the images.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass

  • - ein Hauptstrahlwinkel und eine Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung gemäß der zu erwartenden auf die Messstruktur einfallenden Messstrahlung eingestellt werden, und
  • - eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung gemäß der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung gewählt wird, und
  • - eine unmittelbar an der Messstruktur herrschende Phase und/oder eine Amplitude der Kalibrierstrahlung rekonstruiert wird, und
  • - aus der Phase und/oder der Amplitude auf die wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur geschlossen wird.
According to the invention it is further provided that
  • - a main ray angle and an angular distribution of the calibration radiation are set according to the measurement radiation to be expected incident on the measurement structure, and
  • - a wavelength of the calibration radiation is selected according to the expected wavelength of the measurement radiation, and
  • - a phase prevailing directly at the measurement structure and/or an amplitude of the calibration radiation is reconstructed, and
  • - the at least one property of the measurement structure is inferred from the phase and/or the amplitude.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass bei der Kalibrierung der Lichteinfall bei der späteren Messapplikation der Messtruktur gewissermaßen experimentell simuliert wird. Hierdurch können optische Eigenschaften der diffraktiven Messstruktur direkt vermessen werden, ohne Details über eine genaue Geometrie oder Materialeigenschaften der diffraktiven Messstruktur kennen zu müssen. Hierdurch ist diese Methode weder auf hochpräzise Maxwell-Solver zur Berechnung einer Lichtpropagation durch die diffraktive Messstruktur und/oder an der diffraktiven Messstruktur, noch auf hochpräzise Messtechniken zu einer Bestimmung einer Geometrie und/oder von Brechzahlen der diffraktiven Messstruktur angewiesen. Beide vorgenannten Aspekte können eine Limitation bei einer Qualifizierung von computergenerierten Hologrammen, wie sie zur Überprüfung von optischen Oberflächen für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt werden, bewirken.The method according to the invention has the advantage that, during the calibration, the incidence of light is experimentally simulated to a certain extent in the subsequent measurement application of the measurement structure. As a result, optical properties of the diffractive measurement structure can be measured directly without having to know details about an exact geometry or material properties of the diffractive measurement structure. As a result, this method relies neither on high-precision Maxwell solvers for calculating light propagation through the diffractive measurement structure and/or on the diffractive measurement structure, nor on high-precision measurement techniques for determining a geometry and/or refractive indices of the diffractive measurement structure. Both of the aforementioned aspects can cause a limitation in the qualification of computer-generated holograms, such as are used to check optical surfaces for EUV projection exposure systems.

Da keine detaillierten Kenntnisse über eine Geometrie und/oder ein Material der Messstruktur benötigt werden, kann das vorbeschriebene Verfahren praktisch auf beliebige andere optische Gitter mit kleinen, beugenden Strukturen angewandt werden. Beispielhafte Anwendungsfälle können Phasengitter, wie insbesondere computergenerierte Hologramme, Amplitudengitter, wie insbesondere Messgitter, sowie optische Gitter, insbesondere EUV-Masken, darstellen.Since no detailed knowledge of a geometry and/or a material of the measurement structure is required, the method described above can be applied to practically any other optical grating with small, diffractive structures. Exemplary applications can represent phase gratings, such as computer-generated holograms in particular, amplitude gratings, such as measuring gratings in particular, and optical gratings, in particular EUV masks.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Wechselwirkung der Kalibrierstrahlung mit der Messstruktur, welche für eine Messanwendung verwendet werden soll, direkt vermessen. Hierbei wird die Phase und/oder die Amplitude der Kalibrierstrahlung nach einem Durchtritt durch bzw. nach einer Reflexion an der Maske rekonstruiert. In the method according to the invention, an interaction of the calibration radiation with the measurement structure, which is to be used for a measurement application, is measured directly. In this case, the phase and/or the amplitude of the calibration radiation is reconstructed after it has passed through or after it has been reflected at the mask.

Wenn die einfallende Kalibrierstrahlung bei einer derartigen Kalibriermessung die gleichen Wellenlängen und die gleichen Einfallswinkel bzw. Einfallswinkelverteilungen wie bei der Messanwendung und der Messstruktur aufweist, können hierdurch alle relevanten optischen Eigenschaften der Messstruktur für die Messanwendung ermittelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt demnach darauf, eine optische Wirkung speziell für durch die Messanwendung definierte Wellenlängenverteilungen und Einfallswinkelverteilungen zu messen. Für eine Bestimmung dieser Wirkung werden Bilder der Messstruktur aufgenommen und mit einer geeigneten Methode ausgewertet.If the incident calibration radiation in such a calibration measurement has the same wavelengths and the same angles of incidence or incidence angle distributions as in the measurement application and the measurement structure, all relevant optical properties of the measurement structure for the measurement application can be determined in this way. The method according to the invention therefore aims to measure an optical effect specifically for wavelength distributions and angle of incidence distributions defined by the measurement application. To determine this effect, images of the measurement structure are recorded and evaluated using a suitable method.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Zusammenhang mit diffraktiven Messstrukturen geschildert. Insbesondere kann es sich hierbei um computergenerierte Hologramme, optische Messmasken oder Messgitter handeln. Alternativ kann die Offenbarung des Verfahrens auch auf andere diffraktive Strukturen, wie beispielsweise optische Gitter, die in Reflexion betrieben werden, insbesondere EUV-Masken von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, verstanden werden.The method according to the invention is described in connection with diffractive measurement structures. In particular, these can be computer-generated holograms, optical measurement masks or measurement grids. Alternatively, the disclosure of the method can also be understood to apply to other diffractive structures, such as optical gratings that are operated in reflection, in particular EUV masks of EUV projection exposure systems.

Sind Eigenschaften der diffraktiven Messstruktur unbekannt, kann dies häufig zu Messfehlern führen. Wird jedoch eine genaue Erkenntnis über Eigenschaften der Messstruktur erlangt, ermöglicht dies in der Regel zumindest grundsätzlich eine Kompensation eventueller Abweichungen zu einer idealen Maske mittels rechnerischer Methoden.If properties of the diffractive measurement structure are unknown, this can often lead to measurement errors. If, however, precise knowledge about the properties of the measurement structure is obtained, this generally makes it possible, at least in principle, to compensate for any deviations from an ideal mask by means of computational methods.

Eine Wechselwirkung der diffraktiven Messstruktur mit der Kalibrierstrahlung kann über eine Transferfunktion J(x,k) gemäß der an späterer Stelle erläuterten Formel (1) beschrieben werden. Hierbei ist x die Koordinate im Ortsraum und k der Wellenvektor der einfallenden Kalibrierstrahlung, also der Einfallswinkel. Für eine Wahl von (x,k) hat J(x,k) die Form einer komplexwertigen 2x2 Jones-Matrix, welche eine Amplitude des einfallenden elektromagnetischen Felds Ein mit einer Amplitude des Ausgangsfeldes Eout verknüpft und für eine bestimmte Wellenlänge λ definiert ist.An interaction of the diffractive measurement structure with the calibration radiation can be described via a transfer function J(x,k) according to the formula (1) explained later. Here x is the coordinate in spatial space and k is the wave vector of the incident calibration radiation, i.e. the angle of incidence. For a choice of (x,k), J(x,k) has the form of a complex-valued 2x2 Jones matrix relating an amplitude of the incident electromagnetic field Ein to an amplitude of the output field Eout and defined for a particular wavelength λ.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass

  • - eine Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung vor einem Einfall auf die Messstruktur eingestellt wird, und
  • - die Kalibrierstrahlung vor der Aufnahme der Bilder polarisationsgefiltert wird.
In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that
  • - a polarization direction of the calibration radiation is set before it is incident on the measurement structure, and
  • - the calibration radiation is polarization-filtered before the images are recorded.

Eine Einbeziehung der Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung in das Verfahren hat den Vorteil, dass hierdurch die Präzision der Kalibrierung erhöht werden kann.Including the direction of polarization of the calibration radiation in the method has the advantage that the precision of the calibration can be increased as a result.

Im Allgemeinen können diffraktive Messstrukturen polarisationsabhängige und/oder polarisationsverändernde Eigenschaften aufweisen. Folglich kann auch bei einer genauen Kenntnis eines Eingangspolarisationszustandes Ein der Ausgangspolarisationszustand von Eout nach einem Durchgang durch die Messstruktur und/oder einer Reflexion an der Messstruktur unbekannt verbleiben. Formel (1) beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Eingangsfeld Ein und dem Ausgangsfeld Eout. Hierbei stellt J die Jones-Matrix dar. ( E o u t , x ( x , k ) E o u t , y ( x , k ) ) = ( J 11 ( x , k ) J 21 ( x , k ) J 12 ( x , k ) J 22 ( x , k ) ) ( E i n , x ( x , k ) E i n , y ( x , k ) )

Figure DE102022203999A1_0001
In general, diffractive measurement structures can have polarization-dependent and/or polarization-changing properties. Consequently, even with precise knowledge of an input polarization state Ein, the output polarization state of E out can remain unknown after a passage through the measurement structure and/or a reflection at the measurement structure. Formula (1) describes the relationship between the input field Ein and the output field E out . where J represents the Jones matrix. ( E O and t , x ( x , k ) E O and t , y ( x , k ) ) = ( J 11 ( x , k ) J 21 ( x , k ) J 12 ( x , k ) J 22 ( x , k ) ) ( E i n , x ( x , k ) E i n , y ( x , k ) )
Figure DE102022203999A1_0001

Um eine optische Wirkung J der Messstruktur vollständig zu bestimmen, können zunächst die Feldamplituden Ein,x, Ein,y, Eout,x und Eout,y bestimmt werden. Ein,x und Ein.y können zum Beispiel durch eine Polarisatoreinrichtung in einer Beleuchtungseinheit für die Kalibrierstrahlung definiert eingestellt werden. Eout,x und Eout,y können vorteilhafterweise aus Messdaten, insbesondere aus den Bildern rekonstruiert werden.In order to fully determine an optical effect J of the measurement structure, the field amplitudes E in,x , E in,y , E out,x and E out,y can first be determined. E in,x and E in, y can be set in a defined manner, for example, by a polarizer device in an illumination unit for the calibration radiation. E out,x and E out,y can advantageously be reconstructed from measurement data, in particular from the images.

Bei dem Verfahren zur Kalibrierung kann vorgesehen sein, dass die Bilder als Intensitätsbilder aufgenommen werden.In the calibration method, it can be provided that the images are recorded as intensity images.

Ist beispielsweise Eout,x(x, k) eine elektromagnetische Feldverteilung unmittelbar hinter bzw. an der Messstruktur und ist durch Tn,x(x,k) und xsensor und Tn,y(x,k, xsensor) eine Transferfunktion des Messaufbaus für x-polarisierte und/oder y-polarisierte Anteile der Kalibrierstrahlung gegeben, so kann die Formel (2) formuliert werden. Hierbei kann Eout(x, k) durch eine Faltung in eine elektromagnetische Feldverteilung Esensor,n(xsensor) in der n-ten Messposition am Sensor überführt werden. E s e n s o r , n ( x s e n s o r ) = ( E s e n s o r , n , x ( x , k ) E s e n s o r , n , y ( x , k ) ) = ( T n , x ( x , k , x s e n s o r ) T n , y ( x , k , x s e n s o r ) E o u t , x ( x , k ) E o u t , y ( x , k ) )

Figure DE102022203999A1_0002
If, for example, E out,x( x, k) is an electromagnetic field distribution immediately behind or on the measurement structure and is defined by T n,x (x,k) and x sensor and T n,y (x,k, x sensor ). Given the transfer function of the measurement setup for x-polarized and/or y-polarized components of the calibration radiation, formula (2) can be formulated. In this case, Eout(x,k) can be converted into an electromagnetic field distribution E sensor,n (x sensor ) in the nth measurement position on the sensor by a convolution. E s e n s O right , n ( x s e n s O right ) = ( E s e n s O right , n , x ( x , k ) E s e n s O right , n , y ( x , k ) ) = ( T n , x ( x , k , x s e n s O right ) T n , y ( x , k , x s e n s O right ) E O and t , x ( x , k ) E O and t , y ( x , k ) )
Figure DE102022203999A1_0002

Bei einer Erfassung der Kalibrierstrahlung auf einem Messsensor in Form eines Intensitätsbilds ist ein Messsignal des Intensitätsbilds proportional zur Intensität der Kalibrierstrahlung.When the calibration radiation is recorded on a measurement sensor in the form of an intensity image, a measurement signal of the intensity image is proportional to the intensity of the calibration radiation.

Formel (3) beschreibt die Intensitätsverteilung S am Ort des Sensors, an dem das Intensitätsbild aufgenommen wird. Die Intensität S stellt hierbei eine Überlagerung der Beiträge von Eout,x und Eout,y dar. S s e n s o r , n ( x s e n s o r ) = | E s e n s o r , n , x ( x , k ) | 2 + | E s e n s o r , n , y ( x , k ) | 2 = | T n , x ( x , k , x s e n s o r ) E o u t , x ( x , k ) | 2 + | T n , y ( x , k , x s e n s o r ) E o u t , y ( x , k ) | 2

Figure DE102022203999A1_0003
Formula (3) describes the intensity distribution S at the sensor location where the intensity image is recorded. The intensity S represents a superimposition of the contributions from E out,x and E out,y . S s e n s O right , n ( x s e n s O right ) = | E s e n s O right , n , x ( x , k ) | 2 + | E s e n s O right , n , y ( x , k ) | 2 = | T n , x ( x , k , x s e n s O right ) E O and t , x ( x , k ) | 2 + | T n , y ( x , k , x s e n s O right ) E O and t , y ( x , k ) | 2
Figure DE102022203999A1_0003

Um Eout,x und Eout,y individuell zu bestimmen, ist es von Vorteil, wenn sich Variationen der Transferfunktionen Tn,x und Tn,y über einzelne Messstellen n ausreichend deutlich voneinander unterscheiden.In order to determine Eout,x and Eout,y individually, it is advantageous if variations in the transfer functions T n,x and T n,y differ sufficiently clearly from one another over individual measuring points n.

Dies kann erreicht werden, indem eine Polarisationsfiltereinrichtung, insbesondere ein polarisierendes Element, in einen Strahlengang der Kalibrierstrahlung nach der zu prüfenden Messstruktur eingebracht wird, wobei zwischen der Aufnahme der einzelnen Bildern n fachmoduliert wird. Bei einer ausreichend genauen Kenntnis einer Polarisationswirkung des polarisierenden Elements können hiernach die Beiträge von Eout,x und Eout,y rechnerisch separiert werden.This can be achieved by introducing a polarization filter device, in particular a polarizing element, into a beam path of the calibration radiation downstream of the measurement structure to be tested, with n-fold modulation taking place between the recording of the individual images. With sufficiently precise knowledge of a polarization effect of the polarizing element, the contributions from E out,x and E out,y can then be mathematically separated.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn hierzu die Polarisationsfiltereinrichtung als linearer Polarisationsanalysator ausgebildet und eingerichtet ist, eine Polarisationsorientierung stark zu unterdrücken.It is of particular advantage if, for this purpose, the polarization filter device is designed and set up as a linear polarization analyzer to strongly suppress a polarization orientation.

Es kann vorgesehen sein, dass die Polarisationsrichtung, hinsichtlich welcher die Kalibrierstrahlung polarisationsgefiltert wird, variiert wird.Provision can be made for the polarization direction, with respect to which the calibration radiation is polarization-filtered, to be varied.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Polarisationsrichtung, nach welcher die Kalibrierstrahlung gefiltert wird, rotiert wird.In particular, it can be provided that the direction of polarization, according to which the calibration radiation is filtered, is rotated.

Durch die Rotation der Polarisationsrichtung, insbesondere durch eine Rotation des Polarisationsanalysators, können dann Beiträge einzelner Polarisationskomponenten zu dem Messsignal S individuell und sequentiell ermittelt werden.By rotating the polarization direction, in particular by rotating the polarization analyzer, contributions from individual polarization components to the measurement signal S can then be determined individually and sequentially.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass

  • - die Bereiche der Messstruktur durch die Kalibrierstrahlung kohärent und kollimiert beleuchtet werden, und
  • - die Bereiche mittels einer Abbildungsoptik in eine Bildebene abgebildet werden, und
  • - die Bilder in der Bildebene als Luftbilder aufgenommenen werden.
In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that
  • - the areas of the measurement structure are illuminated coherently and collimated by the calibration radiation, and
  • - the areas are imaged in an image plane by means of imaging optics, and
  • - the images in the image plane are recorded as aerial photographs.

Bei der Verwendung von Luftbildmesstechnik kann ein Quadrat der Amplitudenverteilung am Ort des Durchtritts bzw. der Reflektion an der Messstruktur als Bild erfasst werden. Hierdurch ergibt sich ein unmittelbarer Eindruck der Amplitudenverteilung am Ort des Durchtritts.When using aerial measurement technology, a square of the amplitude distribution at the point of passage or reflection at the measurement structure can be recorded as an image. This gives a direct impression of the amplitude distribution at the point of passage.

Es kann hierbei vorgesehen sein, dass ein Durchmesser der zu vermessenden Bereiche der Messstruktur 10 µm bis 10000 µm, vorzugsweise 50 µm bis 1000 µm beträgt. Über einen derartigen Durchmesser kann eine optische Wirkung der Messstruktur als konstant angenommen werden. In derartig gewählten Bereichen ändert sich demnach eine Einfallsrichtung der Messstrahlung und/oder der Kalibrierstrahlung sowie eine Richtung der von der Messstruktur ausgehenden Beugungsordnung lediglich in geringem Maße.It can be provided that the diameter of the areas of the measurement structure to be measured is 10 μm to 10000 μm, preferably 50 μm to 1000 μm. An optical effect of the measurement structure can be assumed to be constant over such a diameter. Accordingly, in such selected areas, an incidence direction of the measurement radiation and/or the calibration radiation and a direction of the diffraction order emanating from the measurement structure change only to a small extent.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass

  • - eine Position der Messstruktur gegenüber der Kalibrierstrahlung lateral und axial variiert wird
  • - für jede Variation der Position der Messstruktur wenigstens ein Bild aufgenommen wird.
In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that
  • - a position of the measurement structure relative to the calibration radiation is varied laterally and axially
  • - At least one image is recorded for each variation in the position of the measurement structure.

Durch eine laterale Variation der Messstruktur gegenüber der Kalibrierstrahlung kann die gesamte Messstruktur durch einen relativ kleinen Strahl der Kalibrierstrahlung abgetastet werden. Hierdurch können die Bereiche vorteilhaft klein gehalten werden.Due to a lateral variation of the measurement structure compared to the calibration radiation, the entire measurement structure can be scanned by a relatively small beam of the calibration radiation. As a result, the areas can advantageously be kept small.

Durch eine axiale Variation der Position der Messstruktur können Luftbilder der Messstruktur in verschiedenen Defokuspositionen aufgenommen werden. Hierdurch bleibt ein Einfallswinkel der Kalibrierstrahlung auf die Messstruktur konstant, während ein jeweils zur Entstehung des Luftbilds beitragender Teil der von dem jeweiligen Bereich ausgehenden Kalibrierstrahlung variiert wird.By varying the position of the measurement structure axially, aerial images of the measurement structure can be recorded in different defocus positions. As a result, an angle of incidence of the calibration radiation on the measurement structure remains constant, while a part of the calibration radiation emanating from the respective region that contributes to the formation of the aerial image is varied.

Von dem zu vermessenden Bereich können demnach Luftbilder in verschiedenen Defokuspositionen aufgenommen werden. Mit einem geeigneten Auswerteverfahren kann aus dem Bildstapel von Luftbildern eine Amplitude und/oder eine Phase der elektromagnetischen Feldverteilung der Kalibrierstrahlung direkt nach einem Durchtritt durch die Messstruktur in einer Objektebene rekonstruiert werden.Accordingly, aerial photos can be taken in different defocus positions of the area to be measured. With a suitable evaluation method, an amplitude and/or a phase of the electromagnetic field distribution of the calibration radiation can be reconstructed from the image stack of aerial images directly after passing through the measurement structure in an object plane.

Sind insbesondere eine Amplitude und eine Phase in der Objektebene bekannt, kann durch eine Fouriertransformation eine Feldverteilung und damit auch eine Phasenverteilung in einzelnen Beugungsordnungen der Kalibrierstrahlung bzw. der Messstrahlung bestimmt werden.If, in particular, an amplitude and a phase in the object plane are known, a field distribution and thus also a phase distribution in individual diffraction orders of the calibration radiation or the measurement radiation can be determined by a Fourier transformation.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass

  • - die Kalibrierstrahlung mittels einer Blendeneinrichtung beschnitten wird, und
  • - die Kalibrierstrahlung mittels einer Fokussieroptik auf die Bereiche der Messstruktur fokussiert wird, und
  • - die Bereiche der Messstruktur durch die Kalibrierstrahlung kohärent und fokussiert beleuchtet werden, und
  • - die Bilder in einem Fernfeld der Kalibrierstrahlung als Beugungsbilder aufgenommenen werden.
In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that
  • - the calibration radiation is cut off by means of an aperture device, and
  • - the calibration radiation is focused onto the areas of the measurement structure by means of focusing optics, and
  • - the areas of the measurement structure are illuminated coherently and in a focused manner by the calibration radiation, and
  • - the images are recorded as diffraction images in a far field of the calibration radiation.

Im Unterschied zu der weiter oben beschriebenen Luftbildmesstechnik wird bei der vorbeschriebenen Ausführungsform, welche auch als Coherent Diffraction Imaging (CDI) bezeichnet wird, die Kalibrierstrahlung in einem Fernfeld hinter der Messstruktur aufgenommen. Hierbei wird ein definierter, kohärent ausgeleuchteter kleiner Beleuchtungsfleck auf dem zu vermessenden Bereich der Messstruktur erzeugt.In contrast to the aerial photo measurement technology described above, in the embodiment described above, which is also referred to as coherent diffraction imaging (CDI), the calibration radiation is recorded in a far field behind the measurement structure. A defined, coherently illuminated small illumination spot is generated on the area of the measurement structure to be measured.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Beleuchtungsfleck mit einem Durchmesser von 1 µm bis 1000 µm, vorzugsweise 5 µm bis 200 µm ausgebildet wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsfleck dem zu untersuchenden Bereich entspricht.Provision can be made for an illumination spot to be formed with a diameter of 1 μm to 1000 μm, preferably 5 μm to 200 μm. In particular, it can be provided that the illumination spot corresponds to the area to be examined.

Es kann vorgesehen sein, dass aufgrund des räumlich begrenzten Beleuchtungsflecks ein Beleuchtungskegel der Kalibrierstrahlung einen endlichen Öffnungswinkel aufweist. Hierdurch wird die Beleuchtung des zu vermessenden Bereichs aus mehr als einem Winkel zusammengesetzt. Um eine ausreichend genaue Aussagekraft für den jeweiligen Einfallswinkel der zu erwartenden Messstrahlung zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn entweder eine nummerische Apertur der Beleuchtung klein genug gewählt wird oder ein geeignetes Kalibrierverfahren eingesetzt wird, um optische Eigenschaften in der zu erwartenden Messanwendung zu extrahieren.Provision can be made for an illumination cone of the calibration radiation to have a finite aperture angle due to the spatially limited illumination spot. As a result, the illumination of the area to be measured is composed of more than one angle. In order to achieve a sufficiently precise statement for the respective angle of incidence of the expected measurement radiation, it is advantageous if either a numerical aperture of the illumination is chosen small enough or a suitable calibration method is used to extract optical properties in the expected measurement application.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass

  • - eine Position der Messstruktur gegenüber der Kalibrierstrahlung lateral derart variiert wird, dass jeder Bereich der Messstruktur von der Kalibrierstrahlung wenigstens zweimal bestrichen wird, und
  • - für jede Variation der Position der Messstruktur wenigstens ein Bild aufgenommen wird.
In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that
  • - a position of the measurement structure relative to the calibration radiation is varied laterally in such a way that each area of the measurement structure is covered at least twice by the calibration radiation, and
  • - At least one image is recorded for each variation in the position of the measurement structure.

Es kann vorgesehen sein, dass für eine Messung in einem Bereich der Messstruktur eine Vielzahl von Beugungsbildern aufgenommen wird. Zwischen den Messungen der einzelnen Beugungsbilder wird die Messstruktur relativ zu dem durch die Kalibrierstrahlung ausgebildeten Beleuchtungsfleck lateral verschoben.Provision can be made for a large number of diffraction images to be recorded for a measurement in a region of the measurement structure. Between the measurements of the individual diffraction images, the measurement structure is laterally shifted relative to the illumination spot formed by the calibration radiation.

Es kann vorgesehen sein, dass die Verschiebeposition der Messstruktur derart gewählt werden, dass der Beleuchtungsfleck jeden Ort auf der Messstruktur innerhalb des zu vermessenden Bereichs mindestens zweimal abdeckt. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsfleck in unterschiedlichen Messungen überlappt.Provision can be made for the displacement position of the measurement structure to be selected in such a way that the illumination spot covers every location on the measurement structure within the area to be measured at least twice. Provision can in particular be made for the illumination spot to overlap in different measurements.

Hiervon ausgehend kann vorgesehen sein, dass mittels einer geeigneten Methode die Phase und die Amplitude der elektromagnetischen Feldverteilung unmittelbar hinter und/oder an der Messstruktur sowie im Beugungsbild in dem Fernfeld hinter der Messstruktur ermittelt wird.Proceeding from this, it can be provided that the phase and the amplitude of the electromagnetic field distribution is determined directly behind and/or on the measurement structure and in the diffraction image in the far field behind the measurement structure using a suitable method.

Ein derartiges Messverfahren ist auch als Ptychographie bekannt.Such a measurement method is also known as ptychography.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Bilder nach einem Durchtritt der Kalibrierstrahlung durch die Messstruktur und/oder einer Reflexion der Kalibrierstrahlung an der Messstruktur aufgenommen werden.In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the images are recorded after the calibration radiation has passed through the measurement structure and/or after the calibration radiation has been reflected at the measurement structure.

Wird die diffraktive Messstruktur in einer Messanwendung in einem Durchtritt und/oder einer Reflexion betrieben, so ist es auch von Vorteil, wenn das Kalibrierverfahren dementsprechend durchgeführt wird.If the diffractive measurement structure is operated in a measurement application in a passage and/or a reflection, it is also advantageous if the calibration method is carried out accordingly.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen.The invention also relates to a device having the features specified in claim 8 .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur einfallenden Messstrahlung, weist wenigstens folgende Bestandteile auf:

  • - eine Kalibrierstrahlungsquelle zur Ausbildung einer Kalibrierstrahlung, welche durch die Messstruktur beugbar ist, und
  • - eine Positioniereinrichtung zur Beleuchtung der Messstruktur mit der Kalibrierstrahlung auf mehreren unterschiedlichen Bereichen, und
  • - eine Erfassungseinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung, und
  • - eine Recheneinrichtung zur Ermittlung wenigstens einer Eigenschaft der Messstruktur aus den Bildern.
The device according to the invention for calibrating a diffractive measurement structure for forming a measurement wave front of a measurement radiation incident on the measurement structure has at least the following components:
  • - a calibration radiation source for forming a calibration radiation, which can be diffracted by the measurement structure, and
  • - a positioning device for illuminating the measurement structure with the calibration radiation in a number of different areas, and
  • - a detection device for recording a plurality of images of the calibration radiation, and
  • - A computing device for determining at least one property of the measurement structure from the images.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

  • - eine Steuereinrichtung vorgesehen und eingerichtet ist, einen Hauptstrahlwinkel und eine Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung gemäß der zu erwartenden auf die Messstruktur einfallenden Messstrahlung einzustellen, und
  • - eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung wenigstens annähernd der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung entspricht, und
  • - die Recheneinrichtung eingerichtet ist, eine unmittelbar nach einem Durchtritt durch und/oder einer Reflexion an der Messstruktur herrschende Phase und/oder Amplitude der Kalibrierstrahlung zu rekonstruieren
According to the invention it is provided that
  • - a control device is provided and set up to set a main beam angle and an angular distribution of the calibration radiation according to the measurement radiation to be expected incident on the measurement structure, and
  • - a wavelength of the calibration radiation corresponds at least approximately to the expected wavelength of the measurement radiation, and
  • the computing device is set up to reconstruct a phase and/or amplitude of the calibration radiation that prevails immediately after it has passed through and/or been reflected at the measurement structure

Mittels Messstrukturen können Passen von Spiegeln, insbesondere von EUV-Spiegeln, vermessen werden. Die Messanwendung, für welche die Messstruktur vorgesehen ist, findet in einem als Interferometer gestalteten Messaufbau statt und ein gewolltes Interferometersignal entsteht hierbei aus einem Laufzeitunterschied in je zwei Interferometerarmen. Wird der Messstrahlung aufgrund eines Durchtritts durch die Messstruktur, insbesondere des computergenerierten Hologramms, ein in den Nutzbeugungsordnungen unterschiedlicher Phasenversatz aufgeprägt, erzeugt dies ein Störsignal in einem Interferogramm.The fits of mirrors, in particular of EUV mirrors, can be measured by means of measuring structures. The measurement application for which the measurement structure is intended takes place in a measurement setup designed as an interferometer, and a desired interferometer signal is created here from a transit time difference in two interferometer arms each. If a different phase offset in the useful diffraction orders is imposed on the measurement radiation due to passage through the measurement structure, in particular the computer-generated hologram, this generates an interference signal in an interferogram.

Um eine notwendige Messgenauigkeit zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn die optischen Eigenschaften, d. h. die Phasen in den einzelnen Beugungsordnungen hinreichend genau bekannt sind. Sind die Phasen hinreichend genau bekannt, kann eine algorithmische Korrektur des Messsignals in der Messanwendung zur Bereinigung um dieses Störsignal implementiert werden.In order to achieve the necessary measurement accuracy, it is advantageous if the optical properties, i. H. the phases in the individual diffraction orders are known with sufficient accuracy. If the phases are known with sufficient accuracy, an algorithmic correction of the measurement signal can be implemented in the measurement application to eliminate this interference signal.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Phasen in den Beugungsordnungen direkt gemessen werden, ohne zuvor eine genaue Information über eine Geometrie und/oder Materialien der Messstruktur, insbesondere des computergenerierten Hologramms, zu benötigen.The phases in the diffraction orders can be measured directly by means of the device according to the invention, without previously requiring precise information about a geometry and/or materials of the measurement structure, in particular of the computer-generated hologram.

Es kann vorgesehen sein, dass die Wellenlänge bzw. ein Wellenlängenspektrum der Messstrahlung bzw. der Kalibrierstrahlung 100 nm bis 1000 nm, vorzugsweise 400 nm bis 600 nm, besonders bevorzugt 532 nm beträgt.It can be provided that the wavelength or a wavelength spectrum of the measurement radiation or the calibration radiation is 100 nm to 1000 nm, preferably 400 nm to 600 nm, particularly preferably 532 nm.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass

  • - eine Polarisatoreinrichtung vorgesehen und eingerichtet ist, eine Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung vor einem Einfall auf die Messstruktur einzustellen, und
  • - eine Polarisationsfiltereinrichtung vorgesehen und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung vor der Aufnahme der Bilder hinsichtlich ihrer Polarisationsrichtung zu filtern.
In an advantageous development of the device according to the invention, it can be provided that
  • - a polarizer device is provided and set up to set a polarization direction of the calibration radiation before it is incident on the measurement structure, and
  • - A polarization filter device is provided and configured to filter the calibration radiation with regard to its polarization direction before the images are recorded.

Der Einsatz einer Polarisationsfiltereinrichtung, insbesondere eines Polarisationsanalysators, in einem Strahlengang der Kalibrierstrahlung hinter der Messstruktur hat den Vorteil, dass Polarisationsorientierungen der Kalibrierstrahlung, welche auf die Erfassungseinrichtung treffen, selektiert werden können. Hierdurch kann eine Auswertung der Bilder vereinfacht werden. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die auf die Messstruktur einfallende Messstrahlung bereits mittels der Polarisatoreinrichtung linear polarisiert ist.The use of a polarization filter device, in particular a polarization analyzer, in a beam path of the calibration radiation behind the measurement structure has the advantage that polarization orientations of the calibration radiation that impinge on the detection device can be selected. This can simplify an evaluation of the images. It is of particular advantage if the measurement radiation incident on the measurement structure is already linearly polarized by means of the polarization device.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass

  • - die Positioniereinrichtung eingerichtet ist, eine Position der Messstruktur gegenüber der Kalibrierstrahlung lateral und/oder axial zu variieren.
In an advantageous development of the device according to the invention, it can be provided that
  • - The positioning device is set up to vary a position of the measurement structure relative to the calibration radiation laterally and/or axially.

Die Positioniereinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Messstruktur zu tragen und zu positionieren. Eine laterale Verfahrbarkeit der Positioniereinrichtung ermöglicht eine Bewegung des zu vermessenden Bereichs auf der Messstruktur zu der Kalibrierstrahlung. Eine axiale Verschiebung der Positioniereinrichtung bzw. der Messstruktur ermöglicht eine Abbildung der Messstruktur während einer Messsequenz in verschiedenen Defokuspositionen.The positioning device is preferably set up to support and position the measurement structure. A lateral movability of the positioning device enables a movement of the area to be measured on the measurement structure to the calibration radiation. An axial displacement of the positioning device or the measurement structure enables imaging of the measurement structure during a measurement sequence in different defocus positions.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass

  • - eine Blendeneinrichtung vorgesehen und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung zu beschneiden, und
  • - eine Fokussieroptik vorgesehen und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung auf die Bereiche der Messstruktur zu fokussieren, und
  • - die Bereiche der Messstruktur durch die Kalibrierstrahlung kohärent und fokussiert beleuchtbar sind, und
  • - die Erfassungseinrichtung in einem Fernfeld der Kalibrierstrahlung angeordnet ist.
In an advantageous development of the device according to the invention, it can be provided that
  • - an aperture device is provided and set up to cut the calibration radiation, and
  • - focusing optics are provided and set up to focus the calibration radiation onto the areas of the measurement structure, and
  • - the areas of the measurement structure can be illuminated by the calibration radiation in a coherent and focused manner, and
  • - the detection device is arranged in a far field of the calibration radiation.

Es kann vorgesehen sein, dass die Blendeneinrichtung und die Kalibrierstrahlungsquelle sowie die Polarisatoreinrichtung Teil einer Beleuchtungseinheit sind.It can be provided that the diaphragm device and the calibration radiation source as well as the polarizer device are part of an illumination unit.

Es kann vorgesehen sein, dass die Fokussieroptik die Kalibrierstrahlung auf einen ortsfesten Beleuchtungsfleck fokussiert und die Messstruktur relativ zu dem Beleuchtungsfleck positioniert wird. Hierdurch kann die Fokussieroptik die Kalibrierstrahlung auf verschiedene Bereiche dadurch fokussieren, dass die Messstruktur verschoben wird.Provision can be made for the focusing optics to focus the calibration radiation onto a stationary illumination spot and for the measurement structure to be positioned relative to the illumination spot. As a result, the focusing optics can focus the calibration radiation onto different areas by displacing the measurement structure.

Es kann vorgesehen sein, dass die Fokussieroptik, die Polarisatoreinrichtung, die Blendeneinrichtung und die Kalibrierstrahlungsquelle einen definierten, kohärent ausgeleuchteten, kleinen Beleuchtungsfleck auf dem CGH erzeugen, welcher vorzugsweise identisch mit dem zu vermessenden Bereich ist.It can be provided that the focusing optics, the polarizer device, the aperture device and the calibration radiation source generate a defined, coherently illuminated, small illumination spot on the CGH, which is preferably identical to the area to be measured.

Von Vorteil kann es sein, wenn ein Durchmesser des Beleuchtungsflecks zwischen 1 µm und 1000 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 200 µm beträgt.It can be advantageous if the diameter of the illumination spot is between 1 μm and 1000 μm, preferably between 5 μm and 200 μm.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kalibrierstrahlungsquelle als kohärente und kollimierte Beleuchtungsquelle ausgebildet ist, welche die Blendeneinrichtung ausleuchtet, wodurch der Beleuchtungsfleck definiert ist. Mittels der Fokusieroptik kann die Blendenöffnung der Blendeneinrichtung auf die Messstruktur abgebildet werden.In particular, it can be provided that the calibration radiation source is designed as a coherent and collimated illumination source, which illuminates the diaphragm device, as a result of which the illumination spot is defined. The aperture of the aperture device can be imaged onto the measurement structure by means of the focusing optics.

Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinheit derart eingestellt ist, dass eine Wellenlänge, ein Hauptstrahlwinkel an der Messstruktur sowie Polarisationsorientierungen der Kalibrierstrahlung an einen Einsatz in der Messanwendung angepasst sind.Provision can be made for the illumination unit to be set in such a way that a wavelength, a main beam angle on the measurement structure and polarization orientations of the calibration radiation are adapted to use in the measurement application.

Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Messstruktur lateral zu verschieben. Die Positioniereinrichtung dient hierbei der Positionierung der Messstruktur sowie der Aufnahme mehrerer Beugungsbilder bei leicht verschobenen Messstrukturpositionen relativ zur Kalibrierstrahlung bzw. zu dem Beleuchtungsfleck.In this case, it is advantageous if the positioning device is set up to laterally displace the measurement structure. In this case, the positioning device serves to position the measurement structure and to record a plurality of diffraction images when the measurement structure positions are slightly shifted relative to the calibration radiation or to the illumination spot.

Dadurch, dass der Detektor im Fernfeld hinter der Messstruktur positioniert ist, kann ein Beugungsbild aufgenommen werden.Because the detector is positioned in the far field behind the measurement structure, a diffraction image can be recorded.

Es kann vorgesehen sein, dass der Detektor derart positioniert ist, dass das Beugungsbild in einem Fraunhofer-Regime aufgenommen werden kann, insbesondere in einem sehr großen Abstand zu der Messstruktur positioniert ist. Dies ist allerdings keine grundsätzliche Voraussetzung, sondern erleichtert eine Auswertung. An späterer Stelle wird nochmals auf das Fraunhofer-Regime eingegangen.Provision can be made for the detector to be positioned in such a way that the diffraction image can be recorded in a Fraunhofer regime, in particular positioned at a very large distance from the measurement structure. However, this is not a fundamental requirement, but rather facilitates an evaluation. The Fraunhofer regime will be discussed again later.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Fourieroptikeinrichtung zwischen der Messstruktur und der Erfassungseinrichtung angeordnet und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung derart in das Unendliche abzubilden, dass die Erfassungseinrichtung in einem Fraunhofer-Fernfeld der Kalibrierstrahlung angeordnet ist.In an advantageous development of the device according to the invention, it can be provided that a Fourier optics device is arranged between the measurement structure and the detection device and set up to image the calibration radiation to infinity in such a way that the detection device is arranged in a Fraunhofer far field of the calibration radiation.

Zur Erleichterung der Auswertung kann ein Fraunhofer-Regime durch die Fourieroptikeinrichtung ausgebildet werden. Hierdurch kann beispielsweise Bauraum eingespart werden, da die Erfassungseinrichtung nah an der Messstruktur angeordnet werden kann und zwischen der Messstruktur und der Erfassungseinrichtung lediglich Platz für die Fourieroptikeinrichtung vorhanden sein muss.To facilitate the evaluation, a Fraunhofer regime can be formed by the Fourier optics device. In this way, space can be saved, for example, since the registering device device can be arranged close to the measurement structure and only space for the Fourier optics device must be available between the measurement structure and the detection device.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass

  • - die Bereiche der Messstruktur durch die Kalibrierstrahlung kohärent und kollimiert beleuchtbar sind, und
  • - eine Abbildungsoptik vorgesehen und eingerichtet ist, die Bereiche in eine Bildebene abzubilden, und
  • - die Erfassungseinrichtung in der Bildebene angeordnet ist.
In an advantageous development of the device according to the invention, it can be provided that
  • - the areas of the measurement structure can be illuminated in a coherent and collimated manner by the calibration radiation, and
  • - imaging optics are provided and set up to image the areas in an image plane, and
  • - The detection device is arranged in the image plane.

Die vorbeschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat den Vorteil, dass hierdurch die Amplitudenverteilung am Ort der Messstruktur auf die Erfassungseinrichtung abgebildet wird, wodurch ein greifbarer direkter Eindruck der Amplitudenverteilung entstehen kann.The embodiment of the device according to the invention described above has the advantage that the amplitude distribution at the location of the measurement structure is thereby mapped onto the detection device, as a result of which a tangible, direct impression of the amplitude distribution can arise.

Es kann vorgesehen sein, dass die Kalibrierstrahlungsquelle und/oder die Steuereinrichtung eingerichtet sind, eine kohärente einfallende Beleuchtungsquelle der Kalibrierstrahlung mit einer definierten Wellenlänge unter einem definierten Winkel und in einem definierten Polarisationszustand zu erzeugen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, eine Beleuchtung der Messstruktur mit der Kalibrierstrahlung mittels der Kalibrierstrahlungsquelle und/oder der Steuereinrichtung derart einzustellen, dass an jedem gemessenen Bereich der Messstruktur eine entsprechende Beleuchtungseinstellung in der Messanwendung der Messstruktur nachgestellt ist.Provision can be made for the calibration radiation source and/or the control device to be set up to generate a coherent incident illumination source of the calibration radiation with a defined wavelength at a defined angle and in a defined polarization state. Provision can in particular be made to set an illumination of the measurement structure with the calibration radiation using the calibration radiation source and/or the control device in such a way that a corresponding illumination setting is adjusted in the measurement application of the measurement structure for each measured area of the measurement structure.

Es kann vorgesehen sein, dass eine nummerische Apertur der Abbildungsoptik derart gewählt wird, dass mindestens diejenigen Nutzbeugungsordnungen erfasst werden, welche auch bei einer zu erwartenden Messanwendung der Messstruktur erfasst werden.It can be provided that a numerical aperture of the imaging optics is selected in such a way that at least those useful orders of diffraction are detected which are also detected in an expected measurement application of the measurement structure.

Es kann vorgesehen sein, dass eine nummerische Apertur beim Eintritt in die Abbildungsoptik zwischen 0,1 und 1,5, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,9, beträgt.It can be provided that a numerical aperture when entering the imaging optics is between 0.1 and 1.5, preferably between 0.3 and 0.9.

Es kann vorgesehen sein, dass die Abbildungsoptik vergrößernd wirkend ausgebildet ist und vorzugsweise einen Maßstab von 10-fach bis 10.000-fach, vorzugsweise 100-fach bis 1.000-fach, vorzugsweise 500-fach aufweist. Hierdurch kann auch ein Signal von in der Regel kleinen Strukturen der diffraktiven Messstruktur erfasst werden.It can be provided that the imaging optics are designed to have a magnifying effect and preferably have a scale of 10x to 10,000x, preferably 100x to 1,000x, preferably 500x. As a result, a signal from structures of the diffractive measurement structure, which are usually small, can also be detected.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Strahlteilereinrichtung vorgesehen und eingerichtet ist, die von der Messstruktur reflektierte auf die Erfassungseinrichtung zu leiten und/oder die Kalibrierstrahlung zu der Messstruktur zu leiten.In an advantageous development of the device according to the invention, it can be provided that a beam splitter device is provided and set up to direct the radiation reflected from the measurement structure to the detection device and/or to direct the calibration radiation to the measurement structure.

Durch den Einsatz der Strahlteilereinrichtung kann die Vorrichtung auch in Reflexion betrieben werden. Hierdurch können mittels der Vorrichtung auf einfache Weise auch Messstrukturen, welche in Reflexion arbeiten oder auch EUV-Masken auf einfache Weise vermessen werden.By using the beam splitter device, the device can also be operated in reflection. As a result, measurement structures that work in reflection or also EUV masks can also be measured in a simple manner using the device.

Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 15 genannten Merkmalen.The invention also relates to a lithography system having the features specified in claim 15.

Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente eine optische Oberfläche aufweist, welche wenigstens teilweise mit einer Messstruktur vermessen ist, welche wenigstens teilweise mittels des vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen und/oder wenigstens teilweise mittels der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer ihrer Ausführungsformen kalibriert ist.The lithography system according to the invention, in particular a projection exposure system for semiconductor lithography, comprises an illumination system with a radiation source and an optical system which has at least one optical element. According to the invention, it is provided that at least one of the optical elements has an optical surface, which is at least partially measured with a measuring structure, which is at least partially measured using the above-described method according to the invention or one of its embodiments and/or at least partially using the above-described device according to the invention or one of its embodiments is calibrated.

Das erfindungsgemäße Lithografiesystem hat den Vorteil, dass es hochpräzise und gleichzeitig kosteneffizient hergestellte optische Elemente aufweist, da die zur Überprüfung und Qualifizierung der optischen Elemente verwandten Messstrukturen schnell und präzise kalibrierbar sind.The lithography system according to the invention has the advantage that it has optical elements that are produced with high precision and at the same time cost-effectively, since the measurement structures used for checking and qualifying the optical elements can be calibrated quickly and precisely.

Von besonderem Vorteil sind das vorbeschriebene Verfahren und die vorbeschriebene Vorrichtung zur Qualifizierung von diffraktiven Messstrukturen für Spiegel, insbesondere EUV-Spiegel. Daher eignet sich die Erfindung besonders für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen.The method described above and the device described above for qualifying diffractive measurement structures for mirrors, in particular EUV mirrors, are of particular advantage. The invention is therefore particularly suitable for EUV projection exposure systems.

Allerdings können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch diffraktive Messstrukturen zur Qualifizierung von Linsen kalibriert werden. Damit bietet die Erfindung auch große Vorteile für den Einsatz bei DUV-Projektionsbelichtungsanlagen.However, diffractive measurement structures for qualifying lenses can also be calibrated using the method according to the invention and/or the device according to the invention. The invention thus also offers great advantages for use in DUV projection exposure systems.

Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.Features that have been described in connection with one of the objects of the invention, specifically given by the method according to the invention, the device according to the invention and the lithography system according to the invention, can also be advantageously implemented for the other objects of the invention. Likewise, advantages that were mentioned in connection with one of the objects of the invention can also be understood in relation to the other objects of the invention.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.In addition, it should be noted that terms such as "comprising", "having" or "with" do not exclude any other features or steps. Furthermore, terms such as "a" or "that" which indicate a singular number of steps or features do not exclude a plurality of features or steps - and vice versa.

In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.In a puristic embodiment of the invention, however, it can also be provided that the features introduced in the invention with the terms “comprising”, “having” or “with” are listed exhaustively. Accordingly, one or more listings of features may be considered complete within the scope of the invention, e.g. considered for each claim. The invention can consist exclusively of the features mentioned in claim 1, for example.

Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.It should be mentioned that designations such as “first” or “second” etc. are primarily used for reasons of distinguishing the respective device or method features and are not necessarily intended to indicate that features are mutually dependent or related to one another.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.

Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.The figures each show preferred exemplary embodiments in which individual features of the present invention are shown in combination with one another. Features of an exemplary embodiment can also be implemented separately from the other features of the same exemplary embodiment and can accordingly easily be combined with features of other exemplary embodiments by a person skilled in the art to form further meaningful combinations and sub-combinations.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Es zeigen:

  • 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
  • 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
  • 3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 4;
  • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 7 eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 6;
  • 8 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 6;
  • 9 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 6;
  • 10 eine schematische Darstellung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 9 unter schrägem Einfall;
  • 11 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 12 eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 11;
  • 13 eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 5;
  • 14 eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 13;
  • 15 eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 5;
  • 16 eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 15;
  • 17 eine schematische Darstellung eines möglichen Messaufbaus zur Verwendung einer Messstruktur; und
  • 18 eine blockdiagrammartige Darstellung eines möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Show it:
  • 1 an EUV projection exposure system in the meridional section;
  • 2 a DUV projection exposure system;
  • 3 a schematic representation of a possible embodiment of the device according to the invention;
  • 4 a schematic representation of a further possible embodiment of the device according to the invention;
  • 5 a schematic representation of a modification of the embodiment of the device according to the invention 4 ;
  • 6 a schematic representation of a further possible embodiment of the device according to the invention;
  • 7 a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device according to the invention 6 ;
  • 8th a schematic representation of a further possible modification of the embodiment of the device according to the invention 6 ;
  • 9 a schematic representation of a further possible modification of the embodiment of the device according to the invention 6 ;
  • 10 a schematic representation of the embodiment of the device according to the invention 9 under oblique incidence;
  • 11 a schematic representation of a further possible embodiment of the device according to the invention;
  • 12 a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device according to the invention 11 ;
  • 13 a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device according to the invention 5 ;
  • 14 a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device according to the invention 13 ;
  • 15 a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device according to the invention 5 ;
  • 16 a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device according to the invention 15 ;
  • 17 a schematic representation of a possible measurement setup for using a measurement structure; and
  • 18 a block diagram representation of a possible embodiment of the method according to the invention.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.The following are first with reference to 1 the essential components of an EUV projection exposure system 100 for microlithography are described as an example of a lithography system. The description of the basic structure of the EUV projection exposure system 100 and its components should not be understood as limiting here.

Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.In addition to a radiation source 102 , an illumination system 101 of the EUV projection exposure system 100 has illumination optics 103 for illuminating an object field 104 in an object plane 105 . In this case, a reticle 106 arranged in the object field 104 is exposed. The reticle 106 is held by a reticle holder 107 . The reticle holder 107 can be displaced via a reticle displacement drive 108, in particular in a scanning direction.

In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.In 1 a Cartesian xyz coordinate system is drawn in for explanation. The x-direction runs perpendicularly into the plane of the drawing. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. The scan direction is in 1 along the y-direction. The z-direction runs perpendicular to the object plane 105.

Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.The EUV projection exposure system 100 includes projection optics 109. The projection optics 109 are used to image the object field 104 in an image field 110 in an image plane 111. The image plane 111 runs parallel to the object plane 105. Alternatively, there is also an angle other than 0° between the object plane 105 and the image plane 111 is possible.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 106 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 112 arranged in the region of the image field 110 in the image plane 111. The wafer 112 is held by a wafer holder 113. The wafer holder 113 can be displaced via a wafer displacement drive 114, in particular along the y-direction. The displacement of the reticle 106 via the reticle displacement drive 108 on the one hand and the wafer 112 on the other hand via the wafer displacement drive 114 can be synchronized with one another.

Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Projektionsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe einer Laserstrahlungsquelle erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.The radiation source 102 is an EUV radiation source. The radiation source 102 emits in particular EUV radiation 115, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or projection radiation. The useful radiation 115 has in particular a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 102 can be a plasma source, for example an LPP source (“laser produced plasma”, plasma generated using a laser radiation source) or a DPP (Gas Discharged Produced Plasma) source. It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 102 can be a free-electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation 115 emanating from the radiation source 102 is bundled by a collector 116 . The collector 116 can be a collector with one or more ellipsoids act len and / or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 116 can be used in grazing incidence ("Grazing Incidence", Gl), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence ("Normal Incidence", NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45° of the illumination radiation 115 are applied. The collector 116 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation 115 and on the other hand to suppress stray light.

Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.After the collector 116, the illumination radiation 115 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 117. The intermediate focal plane 117 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 102 and the collector 116, and the illumination optics 103.

Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The illumination optics 103 includes a deflection mirror 118 and a first facet mirror 119 downstream of this in the beam path. The deflection mirror 118 can be a plane deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 118 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 115 from stray light of a different wavelength. If the first facet mirror 119 is arranged in a plane of the illumination optics 103 which is optically conjugate to the object plane 105 as a field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 119 includes a multiplicity of individual first facets 120, which are also referred to below as field facets. Of these facets 120 are in the 1 only a few shown as examples.

Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The first facets 120 can be embodied as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour. The first facets 120 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.Like for example from the DE 10 2008 009 600 A1 is known, the first facets 120 themselves can each also be composed of a multiplicity of individual mirrors, in particular a multiplicity of micromirrors. The first facet mirror 119 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). For details refer to the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.The illumination radiation 115 runs horizontally between the collector 116 and the deflection mirror 118, ie along the y-direction.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .A second facet mirror 121 is arranged downstream of the first facet mirror 119 in the beam path of the illumination optics 103. If the second facet mirror 121 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 103, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 121 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 103 . In this case, the combination of the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the U.S. 6,573,978 .

Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The second facet mirror 121 includes a plurality of second facets 122. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 122 are also referred to as pupil facets.

Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.The second facets 122 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, also on the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 122 can have plane or alternatively convexly or concavely curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.The illumination optics 103 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as the "Fly's Eye Integrator".

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.It can be advantageous not to arrange the second facet mirror 121 exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 109 .

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.The individual first facets 120 are imaged in the object field 104 with the aid of the second facet mirror 121 . The second facet mirror 121 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 115 in the beam path in front of the object field 104.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.In a further embodiment of the illumination optics 103 that is not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 121 and the object field 104 , which particularly contribute to the imaging of the first facets 120 in the object field 104 . The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 103 . The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, "normal incidence" mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, "gracing incidence" mirror).

Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.The illumination optics 103 has the version in which 1 shown, exactly three mirrors after the collector 116, namely the deflection mirror 118, the field facet mirror 119 and the pupil facet mirror 121.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.In a further embodiment of the illumination optics 103, the deflection mirror 118 can also be omitted, so that the illumination optics 103 can then have exactly two mirrors downstream of the collector 116, namely the first facet mirror 119 and the second facet mirror 121.

Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the first facets 120 by means of the second facets 122 or with the second facets 122 and transmission optics in the object plane 105 is generally only an approximate imaging.

Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.The projection optics 109 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the EUV projection exposure system 100 .

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.At the in the 1 example shown, the projection optics 109 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 115. The projection optics 109 are doubly obscured optics. The projection optics 109 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.

Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 103, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 115. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.The projection optics 109 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 104 and a y-coordinate of the center of the image field 110. This object-image offset in the y-direction can be something like this be as large as a z-distance between the object plane 105 and the image plane 111.

Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 109 can in particular be anamorphic. In particular, it has different image scales βx, βy in the x and y directions. The two image scales βx, βy of the projection optics 109 are preferably at (βx, βy)=(+/−0.25, +/-0.125). A positive image scale β means an image without image reversal. A negative sign for the imaging scale β means imaging with image inversion.

Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 109 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction, ie in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 109 lead to a reduction of 8:1 in the y-direction, ie in the scanning direction.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x-direction and in the y-direction in the beam path between the object field 104 and the image field 110 can be the same or, depending on the design of the projection optics 109, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from U.S. 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.In each case one of the pupil facets 122 is assigned to precisely one of the field facets 120 in order to form a respective illumination channel for illuminating the object field 104 . In this way, in particular, lighting can result according to Köhler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields 104 with the aid of the field facets 120 . The field facets 120 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 122 respectively assigned to them.

Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The field facets 120 are each imaged onto the reticle 106 by an associated pupil facet 122 in a superimposed manner in order to illuminate the object field 104 . In particular, the illumination of the object field 104 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.The illumination of the entrance pupil of the projection optics 109 can be geometrically defined by an arrangement of the pupil facets. The intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 109 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as an illumination setting.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 103 can be achieved by redistributing the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the object field 104 and in particular the entrance pupil of the projection optics 109 are described below.

Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 109 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the projection optics 109 cannot regularly be illuminated exactly with the pupil facet mirror 121 . When imaging the projection optics 109, which telecentrically images the center of the pupil facet mirror 121 onto the wafer 112, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface shows a finite curvature.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.The projection optics 109 may have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 121 and the reticle 106 . With the help of this optical component, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.At the in the 1 In the arrangement of the components of the illumination optics 103 shown, the pupil facet mirror 121 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 109 . The first field facet mirror 119 is arranged tilted to the object plane 105 . The first facet mirror 119 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 118 .

Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.The first facet mirror 119 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 121 .

In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt, bei welcher das Prinzip der vorliegenden Erfindung zur Reinigung der Linsen von Fremdpartikeln grundsätzlich auch eingesetzt werden kann. Die EUV-spezifischen Komponenten, wie zum Beispiel ein Kollektorspiegel 116, werden hierfür dann nicht benötigt bzw. können entsprechend substituiert werden. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.In 2 an exemplary DUV projection exposure system 200 is shown, in which the principle of the present invention for cleaning foreign particles from the lenses can basically also be used. The EUV-specific components, such as a collector mirror 116, are then not required for this or can be substituted accordingly. The DUV projection exposure system 200 has an illumination system 201, a device known as a reticle stage 202 for receiving and precisely positioning a reticle 203, by means of which the later structures on a wafer 204 are determined, a wafer holder 205 for holding, moving and precisely positioning the wafer 204 and an imaging device, namely projection optics 206, with a plurality of optical elements, in particular lenses 207, which are held in an objective housing 209 of the projection optics 206 via mounts 208.

Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.As an alternative or in addition to the lenses 207 shown, various refractive, diffractive and/or reflective optical elements, including mirrors, prisms, end plates and the like, can be provided.

Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.The basic functional principle of the DUV projection exposure system 200 provides that the structures introduced into the reticle 203 are imaged onto the wafer 204 .

Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 bzw. eine Projektionsstrahlung in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist. The illumination system 201 provides a projection beam 210 required for imaging the reticle 203 onto the wafer 204 or a projection radiation in the form of electromagnetic radiation. A laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation. The radiation is shaped in the illumination system 201 via optical elements in such a way that the projection beam 210 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wave front and the like when it strikes the reticle 203 .

Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.An image of the reticle 203 is generated by means of the projection beam 210 and transmitted to the wafer 204 in a correspondingly reduced size by the projection optics 206 . The reticle 203 and the wafer 204 can be moved synchronously, so that areas of the reticle 203 are imaged onto corresponding areas of the wafer 204 practically continuously during a so-called scanning process.

Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.Optionally, an air gap between the last lens 207 and the wafer 204 can be replaced by a liquid medium that has a refractive index greater than 1.0. The liquid medium can be, for example, ultrapure water. Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.

Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur aufweisen als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.The use of the invention is not limited to use in projection exposure systems 100, 200, in particular not with the structure described. The invention is suitable for any lithography system, but in particular for projection exposure systems with the structure described. The invention is also suitable for EUV projection exposure systems, which have a lower image-side numerical aperture than those associated with 1 is described. In particular, the invention is also suitable for EUV projection exposure systems which have an image-side numerical aperture of 0.25 to 0.5, preferably 0.3 to 0.4, particularly preferably 0.33. Furthermore, the invention and the following exemplary embodiments are not to be understood as being restricted to a specific design. The following figures represent the invention only by way of example and in a highly schematic manner.

Es sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung insbesondere bei Lithografiesystemen und hierbei insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie eingesetzt werden können, eine Verwendung jedoch auch in anderen Bereichen, in denen es auf eine präzise Messung ankommt bzw. bei denen ein Prüfling, insbesondere ein optisches Element hochgenau vermessen bzw. bearbeitet werden soll, eingesetzt werden können.It should be pointed out that the device according to the invention described below and the method according to the invention for calibration can be used in particular in lithography systems and here in particular in projection exposure systems for semiconductor lithography, but can also be used in other areas in which precise measurement is important or in which a test object, in particular an optical element, is to be measured or processed with high precision can be used.

Die nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele, insbesondere die Ausführungsbeispiele, die anhand der 3 bis 18 erläutert sind, sind entsprechend zu verstehen.The exemplary embodiments presented below, in particular the exemplary embodiments that are based on the 3 until 18 are explained are to be understood accordingly.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. 3 shows a schematic representation of a possible embodiment of the device 1 according to the invention.

Die Vorrichtung 1 zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur 2 zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur 2 einfallenden Messtrahlung 3 (siehe 17) weist eine Kalibrierstrahlungsquelle 4 zur Ausbildung einer Kalibrierstrahlung 5 auf, welche durch die Messstruktur 2 beugbar ist. Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Positioniereinrichtung 6 zur Beleuchtung der Messstruktur 2 mit der Kalibrierstrahlung 5 auf mehreren unterschiedlichen Bereichen 7 und eine Erfassungseinrichtung 8 zur Aufnahme einer Mehrzahl an Bildern der Kalibrierstrahlung 5 und eine Recheneinrichtung 9 zur Ermittlung wenigstens einer Eigenschaft der Messstruktur 2 aus den Bildern auf.The device 1 for calibrating a diffractive measurement structure 2 for forming a measurement wave front of a measurement radiation 3 incident on the measurement structure 2 (see 17 ) has a calibration radiation source 4 for forming a calibration radiation 5, which can be diffracted by the measurement structure 2. Furthermore, the device 1 has a positioning device 6 for illuminating the measurement structure 2 with the calibration radiation 5 in a number of different areas 7 and a detection device 8 for recording a plurality of images of the calibration radiation 5 and a computing device 9 for determining at least one property of the measurement structure 2 from the images.

Bei der Vorrichtung 1 ist eine Steuereinrichtung 10 vorgesehen und eingerichtet, einen Hauptstrahlwinkel und eine Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung 5 gemäß der zu erwartenden, auf die Messstruktur 2 einfallenden Messstrahlung 3 einzustellen. Hierbei entspricht eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung 5 wenigstens annähernd der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung 3. Ferner ist die Recheneinrichtung 9 eingerichtet, eine unmittelbar nach einem Durchtritt und/oder einer Reflexion an der Messstruktur 2 herrschende Phase oder Amplitude der Kalibrierstrahlung 5 zu rekonstruieren.A control device 10 is provided in the device 1 and set up to set a main beam angle and an angular distribution of the calibration radiation 5 according to the measurement radiation 3 to be expected to be incident on the measurement structure 2 . In this case, a wavelength of the calibration radiation 5 corresponds at least approximately to the expected wavelength of the measurement radiation 3. Furthermore, the computing device 9 is set up to reconstruct a phase or amplitude of the calibration radiation 5 immediately after it has passed through and/or been reflected at the measurement structure 2.

In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Polarisatoreinrichtung 11 vorgesehen und eingerichtet, eine Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung 5 vor einem Einfall auf die Messstruktur 2 einzustellen.in the in 3 In the exemplary embodiment illustrated, a polarizer device 11 is also provided and set up to set a polarization direction of the calibration radiation 5 before it is incident on the measurement structure 2 .

Ferner ist in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Polarisationsfiltereinrichtung 12 vorgesehen und eingerichtet, die Kalibrierstrahlung 5 vor der Aufnahme der Bilder hinsichtlich ihrer Polarisationsrichtung zu filtern.Furthermore, in the in 3 illustrated embodiment preferably a polarization filter device 12 is provided and set up to filter the calibration radiation 5 before recording the images with respect to their polarization direction.

In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Positioniereinrichtung 6 vorzugsweise eingerichtet, eine Position der Messstruktur 2 gegenüber der Kalibrierstrahlung 5 lateral und/oder axial zu variieren. Die Positioniereinrichtung 6 ist demnach vorzugsweise dazu eingerichtet, die Messstruktur 2 in alle drei Raumrichtungen entlang eines kartesischen Koordinatensystems zu verschieben, wobei vorzugsweise eine z-Richtung des Koordinatensystems entlang einer Flächennormalen der Messstruktur 2 angeordnet ist.in the in 3 illustrated embodiment, the positioning device 6 is preferably set up to vary a position of the measurement structure 2 relative to the calibration radiation 5 laterally and/or axially. The positioning device 6 is therefore preferably set up to displace the measurement structure 2 in all three spatial directions along a Cartesian coordinate system, with a z-direction of the coordinate system preferably being arranged along a surface normal of the measurement structure 2 .

4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. 4 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the device 1 according to the invention.

In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Blendeneinrichtung 13 vorgesehen und eingerichtet, die Kalibrierstrahlung 5 zu beschneiden. Ferner ist eine Fokussieroptik 14 vorgesehen und eingerichtet, die Kalibrierstrahlung 5 auf die Bereiche 7 der Messstruktur 2 zu fokussieren.in the in 4 In the exemplary embodiment shown, an aperture device 13 is provided and set up to cut the calibration radiation 5 . Furthermore, focusing optics 14 are provided and set up to focus the calibration radiation 5 onto the areas 7 of the measurement structure 2 .

Ferner sind die Bereiche 7 der Messstruktur 2 durch die Kalibrierstrahlung 5 kohärent und fokussiert beleuchtbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 8 in einem Fernfeld, vorzugsweise in einem Fraunhofer-Fernfeld, der Kalibrierstrahlung 5 angeordnet.Furthermore, the areas 7 of the measurement structure 2 can be illuminated by the calibration radiation 5 in a coherent and focused manner. In the exemplary embodiment shown, the detection device 8 is arranged in a far field, preferably in a Fraunhofer far field, of the calibration radiation 5 .

Bezüglich weiterer Bezugszeichen sei auf die 1 verwiesen.Regarding other reference symbols is on the 1 referred.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach 4. 5 FIG. 12 shows a schematic representation of a modification of the embodiment of the device 1 according to FIG 4 .

In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Polarisationsfiltereinrichtung 12 vor der Erfassungseinrichtung 8 angeordnet.in the in 5 illustrated embodiment is in addition to the 4 illustrated embodiment, the polarization filter device 12 is arranged in front of the detection device 8 .

Bezüglich der Bezugszeichen sei dabei auf die 3 und 4 verwiesen.Regarding the reference numerals is on the 3 and 4 referred.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Vorrichtung 1. 6 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the device 1.

In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bereiche 7 der Messstruktur 2 durch die Kalibrierstrahlung 5 kohärent und kollimiert beleuchtbar. Ferner ist eine Abbildungsoptik 15 vorgesehen und eingerichtet, die Bereiche 7 in eine Bildebene 16 abzubilden. Außerdem ist in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 die Erfassungseinrichtung 8 in der Bildebene 16 angeordnet. Hierdurch können sogenannte Luftbilder der Bereiche 7 erfasst werden.in the in 6 illustrated embodiment, the areas 7 of the measurement structure 2 can be illuminated by the calibration radiation 5 in a coherent and collimated manner. Furthermore, imaging optics 15 are provided and set up to image the areas 7 in an image plane 16 . In addition, in the in 6 illustrated embodiment of the device 1, the detection device 8 is arranged in the image plane 16. In this way, so-called aerial images of the areas 7 can be recorded.

In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Positioniereinrichtung 6 dazu eingerichtet, die Messstruktur 2 axial zu der Kalibrierstrahlung 5 zu verschieben, was in 6 durch einen senkrechten Doppelpfeil angeordnet ist.in the in 6 illustrated embodiment, the positioning device 6 is set up to move the measurement structure 2 axially to the calibration radiation 5, which in 6 is indicated by a vertical double arrow.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach 6. 7 FIG. 12 shows a schematic representation of a modification of the embodiment of the device 1 according to FIG 6 .

Zusätzlich zu der in 6 dargestellten Ausführungsform ist bei der in 7 dargestellten Ausführungsform die Polarisationsfiltereinrichtung 12 vorhanden und innerhalb der Abbildungseinrichtung 15 angeordnet. Insbesondere ist die Polarisationsfiltereinrichtung 12 zwischen zwei Linsen der Abbildungsoptik 15 und damit in einem kollimierten Bereich der Kalibrierstrahlung 5 angeordnet.In addition to the in 6 illustrated embodiment is in the in 7 illustrated embodiment, the polarization filter device 12 is present and arranged within the imaging device 15 . In particular, the polarization filter device 12 is arranged between two lenses of the imaging optics 15 and thus in a collimated area of the calibration radiation 5 .

Bezüglich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 6 verwiesen.Regarding the further assignment of reference numbers is on the 4 until 6 referred.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Abwandlung der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach 6. 8th FIG. 12 shows a schematic representation of a further possible modification of the embodiment of the device 1 according to FIG 6 .

In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kalibrierstrahlungsquelle 4 wenigstens annähernd als Punktlichtquelle ausgebildet. Zur Kollimation der Kalibrierstrahlung 5 ist in dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kollimatoreinrichtung 17 vorgesehen.in the in 8th illustrated embodiment, the calibration radiation source 4 is formed at least approximately as a point light source. For the collimation of the calibration radiation 5, in 8th illustrated embodiment, a collimator device 17 is provided.

Die Kollimatoreinrichtung 17 weist hierbei ein Gehäuse auf, in welchem die Kalibrierstrahlungsquelle 4 sowie eine Linse angeordnet ist, wobei sich die Kalibrierstrahlungsquelle 4 vorzugsweise in einem Brennpunkt der Linse befindet.The collimator device 17 has a housing in which the calibration radiation source 4 and a lens are arranged, with the calibration radiation source 4 preferably being located at a focal point of the lens.

In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die Polarisatoreinrichtung 12 zwischen der Kalibrierstrahlungsquelle 4 und der Messstruktur 2, insbesondere zwischen der Kollimatoreinrichtung 17 und der Messstruktur 2 angeordnet. Hierdurch wird die von der Kalibrierstrahlungsquelle 4 ausgehende, noch nicht polarisierte Kalibrierstrahlung 5 hinsichtlich ihrer Polarisationsrichtung ausgerichtet.in the in 8th In the exemplary embodiment illustrated, the polarizer device 12 is also arranged between the calibration radiation source 4 and the measurement structure 2 , in particular between the collimator device 17 and the measurement structure 2 . As a result, the not yet polarized calibration radiation 5 emanating from the calibration radiation source 4 is aligned with respect to its polarization direction.

Bezüglich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 7 verwiesen.Regarding the further assignment of reference numbers is on the 4 until 7 referred.

9 zeigt eine weitere mögliche Abwandlung der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach 6 und 8. 9 FIG. 1 shows another possible modification of the embodiment of the device 1. FIG 6 and 8th .

Zusätzlich zu der in 8 dargestellten Ausführungsform ist in der in 9 dargestellten Ausführungsform auch die Polarisationsfiltereinrichtung 12 innerhalb der Abbildungsoptik 15 angeordnet.In addition to the in 8th illustrated embodiment is in FIG 9 illustrated embodiment, the polarization filter device 12 is also arranged within the imaging optics 15 .

Bezüglich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 8 verwiesen.Regarding the further assignment of reference numbers is on the 4 until 8th referred.

10 zeigt eine schematische Darstellung der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach 9 unter einem schrägen Einfall der Kalibrierstrahlung 5. 10 FIG. 1 shows a schematic representation of the embodiment of the device 1 according to FIG 9 under an oblique incidence of the calibration radiation 5.

Mittels der Steuereinrichtung 10 (in 10 nicht dargestellt) ist der Hauptstrahlwinkel und die Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung 5 gemäß der zu erwartenden auf die Messstruktur 2 einfallenden Messstrahlung 3 (nicht dargestellt) ausgerichtet.By means of the control device 10 (in 10 not shown), the main beam angle and the angular distribution of the calibration radiation 5 are aligned according to the measurement radiation 3 (not shown) to be expected incident on the measurement structure 2 .

11 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Vorrichtung 1. 11 shows a schematic representation of a further possible embodiment of the device 1.

Bei der in 11 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist eine Strahlteilereinrichtung 18 vorhanden und eingerichtet, um die von der Messstruktur 2 reflektierte Kalibrierstrahlung 5 auf die Erfassungseinrichtung 8 zu leiten.At the in 11 In the embodiment of the device 1 shown in the embodiment shown, a beam splitter device 18 is present and set up to guide the calibration radiation 5 reflected by the measurement structure 2 onto the detection device 8 .

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Strahlteilereinrichtung 18 vorgesehen und eingerichtet ist, die zu der Messstruktur 2 propagierende Kalibrierstrahlung 5 auf die Messstruktur 2 zu leiten.Alternatively or additionally, it can be provided that a beam splitter device 18 is provided and set up to guide the calibration radiation 5 propagating to the measurement structure 2 onto the measurement structure 2 .

Hierdurch kann die in Reflexion arbeitende Messstruktur 2 vermessen werden, indem in einen Strahlengang der Kalibrierstrahlung 5 die Kalibrierstrahlung 5 eingekoppelt und/oder von diesem ausgekoppelt wird.In this way, the measurement structure 2 operating in reflection can be measured by the calibration radiation 5 being coupled into a beam path of the calibration radiation 5 and/or coupled out of it.

Ferner ist die in 11 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung 1 vorzugsweise zur Aufnahme eines Luftbilds der Kalibrierstrahlung 5 eingerichtet. Daher wird zu der Bezugszeichenvergabe auf die 6 bis 10 verwiesen.Furthermore, the in 11 illustrated embodiment of the device 1 is preferably set up to record an aerial image of the calibration radiation 5 . Therefore, the allocation of reference numbers to the 6 until 10 referred.

12 zeigt eine mögliche Abwandlung der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach 11. Hierbei ist zusätzlich zu der in 11 dargestellten Ausführungsform die Polarisationsfiltereinrichtung 12 vorhanden und zwischen den Linsen der Abbildungsoptik 15 angeordnet. 12 shows a possible modification of the embodiment of the device 1 after 11 . Here, in addition to the in 11 illustrated embodiment, the polarization filter device 12 is present and arranged between the lenses of the imaging optics 15 .

Hinsichtlich der Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 11 verwiesen. With regard to the assignment of reference numbers is on the 4 until 11 referred.

13 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach 5. 13 shows a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device 1 according to the invention 5 .

In dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Bilder als Beugungsbilder aufgenommen und die Erfassungseinrichtung 8 ist in einem Fernfeld angeordnet. Die Blendeneinrichtung 13, insbesondere eine Feldaperturblende, ist in dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der Polarisatoreinrichtung 11 und der Fokussieroptik 14 angeordnet und beschneidet hierdurch die Kalibrierstrahlung 5.in the in 13 illustrated embodiment, the images are recorded as diffraction images and the detection device 8 is arranged in a far field. The diaphragm device 13, in particular a field aperture diaphragm, is in 13 illustrated embodiment is arranged between the polarizer device 11 and the focusing optics 14 and thereby cuts the calibration radiation 5.

Bezüglich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 12 verwiesen.Regarding the further assignment of reference numbers is on the 4 until 12 referred.

14 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform, welche in 13 dargestellt ist. 14 shows a schematic representation of a possible modification of the embodiment shown in 13 is shown.

Zusätzlich zu der in 13 dargestellten Ausführungsform ist bei der in 14 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 die Polarisationsfiltereinrichtung 12 vorhanden und zwischen der Messstruktur 2 und der Erfassungseinrichtung 8 angeordnet.In addition to the in 13 illustrated embodiment is in the in 14 illustrated embodiment of the device 1, the polarization filter device 12 is present and arranged between the measurement structure 2 and the detection device 8.

Hinsichtlich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 13 verwiesen.With regard to the further allocation of reference numbers is on the 4 until 13 referred.

15 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Abbildung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 5. 15 shows a schematic representation of a possible imaging of the embodiment of the device according to the invention 5 .

In dem in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Fourieroptikeinrichtung 19 zwischen der Messstruktur 2 und der Erfassungseinrichtung 8 angeordnet und vorzugsweise dazu eingerichtet, die Kalibrierstrahlung 5 derart in das Unendliche abzubilden, dass die Erfassungseinrichtung 8 in einem Fraunhofer-Fernfeld der Kalibrierstrahlung 5 angeordnet ist.in the in 15 In the exemplary embodiment shown, a Fourier optics device 19 is arranged between the measurement structure 2 and the detection device 8 and is preferably set up to image the calibration radiation 5 into infinity in such a way that the detection device 8 is arranged in a Fraunhofer far field of the calibration radiation 5 .

In dem in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fourieroptikeinrichtung 19 als Linse ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Ausbildung der Fourieroptikeinrichtung 19 als Linsensystem vorgesehen sein.in the in 15 illustrated embodiment, the Fourier optical device 19 is designed as a lens. Alternatively or additionally, the Fourier optics device 19 can also be designed as a lens system.

Hinsichtlich der Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 14 verwiesen.With regard to the assignment of reference numbers is on the 4 until 14 referred.

16 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Abwandlung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach 15. 16 shows a schematic representation of a possible modification of the embodiment of the device 1 according to the invention 15 .

Zusätzlich zu der in 15 dargestellten Ausführungsform ist in der in 16 dargestellten Ausführungsform die Polarisationsfiltereinrichtung 12 zwischen der Fourieroptikeinrichtung 19 und der Erfassungseinrichtung 8 vorhanden und angeordnet.In addition to the in 15 illustrated embodiment is in FIG 16 illustrated embodiment, the polarization filter device 12 is present and arranged between the Fourier optics device 19 and the detection device 8 .

Hinsichtlich der weiteren Bezugszeichenvergabe sei auf die 4 bis 15 verwiesen.With regard to the further allocation of reference numbers is on the 4 until 15 referred.

In den 4 bis 16 weisen die Abbildungsoptik 15, die Fokussieroptik 14 sowie die Fourieroptikeinrichtung 19 Linsen auf. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Abbildungsoptik 15, die Fokussieroptik 14 sowie die Fourieroptikeinrichtung 19 Linsen und/oder Spiegel und/oder weitere optische Elemente aufweisen.In the 4 until 16 the imaging optics 15, the focusing optics 14 and the Fourier optics device 19 have lenses. Alternatively or additionally, it can be provided that the imaging optics 15, the focusing optics 14 and the Fourier optics device 19 have lenses and/or mirrors and/or other optical elements.

17 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Messaufbaus 30, in welchem die Messstruktur 2 mittels der vorbeschriebenen Vorrichtung 1 kalibriert ist, angewendet werden kann. Die Messstrahlung 3 wird auf die Messstruktur 2 geleitet. Die Messstruktur 2 bildet eine Wellenfront der Messstrahlung 3 aus, welche auf einen Prüfling 31 einfällt. 17 zeigt einen Strahlengang in einem interferometrischen Turm zur Anwendung der Messstruktur 2. 17 shows a possible embodiment of a measurement setup 30, in which the measurement structure 2 is calibrated by means of the device 1 described above, can be used. The measurement radiation 3 is directed onto the measurement structure 2 . The measurement structure 2 forms a wave front of the measurement radiation 3 which is incident on a test object 31 . 17 shows a beam path in an interferometric tower for the application of measurement structure 2.

In dem in 17 dargestellten Beispiel ist die Messstruktur 2 als computergeneriertes Hologramm (CGH) ausgebildet und dient in dem in 17 dargestellten interferometrischen Messaufbau 30 als Strahlteiler. An jeder Stelle der Messstruktur 2 trifft eine Beleuchtungswelle der Messstrahlung 3 unter einem definierten Einfallswinkel auf. Für jeden der bis zu fünf Interferometerarme des Messaufbaus 30 wird die einfallende Beleuchtungswelle der Messstrahlung 3 derart gebeugt, dass eine Beugungsrichtung genau mit der Richtung des jeweiligen Interferometerarms zusammenfällt. Die derart gebeugte Messstrahlung trifft anschließend senkrecht auf den Prüfling 31, insbesondere auf einen zu prüfenden Spiegel, auf. An dem Prüfling 31 wird die Messstrahlung 3 in sich zurückgeworfen und trifft wieder auf dieselbe Stelle auf der Messstruktur 2. Nach einem erneuten Durchtritt durch die Messstruktur 2 wird wiederum durch Beugung ein Teil der zurückgeworfenen Messstrahlung 3 in eine umgekehrte Beleuchtungsrichtung zurückgeworfen und mit Messstrahlung 3 aus einem anderen Interferometerarm rekombiniert.in the in 17 example shown, the measurement structure 2 is designed as a computer-generated hologram (CGH) and is used in the 17 shown interferometric measurement setup 30 as a beam splitter. An illumination wave of the measurement radiation 3 impinges at each point of the measurement structure 2 at a defined angle of incidence. For each of the up to five interferometer arms of the measurement setup 30, the incident illumination wave of the measurement radiation 3 is diffracted in such a way that a direction of diffraction coincides exactly with the direction of the respective interferometer arm. The measurement radiation diffracted in this way then strikes the test specimen 31, in particular a mirror to be tested, perpendicularly. At the test object 31, the measurement radiation 3 is thrown back into itself and hits the same spot on the measurement structure 2 again. After passing through the measurement structure 2 again, part of the reflected measurement radiation 3 is again thrown back by diffraction in an opposite direction of illumination and with measurement radiation 3 out recombined in another interferometer arm.

Die in den 3 bis 16 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 1 eignen sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur Kalibrierung der diffraktiven Messstruktur 2.The in the 3 until 16 The illustrated embodiments of the device 1 are particularly suitable for carrying out a method for calibrating the diffractive measurement structure 2.

18 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens zur Kalibrierung der diffraktiven Messstruktur 2 zur Ausbildung der Messwellenfront der auf die Messstruktur 2 einfallenden Messstrahlung 3, insbesondere ein Verfahren zur Kalibrierung eines computergenerierten Hologramms. 18 shows a block diagram representation of a possible embodiment of the method for calibrating the diffractive measurement structure 2 for forming the measurement wavefront of the measurement radiation 3 incident on the measurement structure 2, in particular a method for calibrating a computer-generated hologram.

In einem Beleuchtungsblock 40 wird die Messstruktur 2 mit der Kalibrierstrahlung 5 beleuchtet und die Kalibrierstrahlung 5 wird durch die Messstruktur 2 gebeugt. In einem Aufnahmeblock 41 wird eine Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung 5 aufgenommen, welche sich wenigstens zum Teil hinsichtlich des zu dem jeweiligen Bild beitragenden Bereichs 7 der Messstruktur 2 unterscheiden.The measurement structure 2 is illuminated with the calibration radiation 5 in an illumination block 40 and the calibration radiation 5 is diffracted by the measurement structure 2 . A plurality of images of the calibration radiation 5 are recorded in a recording block 41, which differ at least in part with regard to the region 7 of the measurement structure 2 contributing to the respective image.

In einem Ermittlungsblock 42 wird wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur 2 aus den Bildern ermittelt. In einem Nachahmungsblock 43 wird der Hauptstrahlwinkel und die Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung 5 gemäß der zu erwartenden, auf die Messstruktur 2 einfallenden Messstrahlung 3 eingestellt.At least one property of the measurement structure 2 is determined from the images in a determination block 42 . In an imitation block 43, the main beam angle and the angular distribution of the calibration radiation 5 are set in accordance with the measurement radiation 3 to be expected incident on the measurement structure 2.

Im Rahmen des Nachahmungsblocks 43 wird ferner eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung 5 gemäß der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung 3 gewählt. Im Rahmen des Ermittlungsblocks 42 wird eine unmittelbar an der Messstruktur 2 herrschende Phase und/oder eine Amplitude der Kalibrierstrahlung 5 rekonstruiert und aus der Phase und/oder der Amplitude wird auf die wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur 2 geschlossen.Furthermore, within the framework of the imitation block 43, a wavelength of the calibration radiation 5 is selected according to the wavelength of the measurement radiation 3 to be expected. As part of the determination block 42, a phase and/or an amplitude of the calibration radiation 5 directly prevailing at the measurement structure 2 is reconstructed and the at least one property of the measurement structure 2 is inferred from the phase and/or the amplitude.

In dem in 18 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Blöcke 40 bis 43 in einer bevorzugten Chronologie angeordnet. Insbesondere beginnt in dem in 18 dargestellten Ausführungsbeispiel das Verfahren mit dem Nachahmungsblock 43 und endet mit dem Ermittlungsblock 42.in the in 18 In the illustrated embodiment, blocks 40 through 43 are arranged in a preferred chronology. In particular, begins in the in 18 illustrated embodiment, the method with the imitation block 43 and ends with the determination block 42.

Allerdings sind auch andere chronologische Ausführungsformen denkbar. Insbesondere kann auch eine Hintereinanderausführung und/oder eine parallele Ausführung der Blöcke und/oder eine mehrfache Iteration eines oder mehrerer oder aller Blöcke von Vorteil sein. Durch eine mehrfache Iteration kann bspw. eine Messgenauigkeit erhöht werden.However, other chronological embodiments are also conceivable. In particular, sequential execution and/or parallel execution of the blocks and/or multiple iteration of one or more or all blocks can also be advantageous. For example, a measurement accuracy can be increased by a multiple iteration.

Es kann von Vorteil sein, einen oder mehrere der Blöcke 40 bis 43 bei der Durchführung des Verfahrens teilweise oder ganz auszulassen.It can be advantageous to partially or completely omit one or more of the blocks 40 to 43 when carrying out the method.

Im Rahmen des Beleuchtungsblocks 40 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung 5 vor einem Einfall auf die Messstruktur 2 eingestellt wird und/oder dass die Kalibrierstrahlung 5 vor der Aufnahme der Bilder polarisationsgefiltert wird.Within the framework of the illumination block 40, provision can preferably be made for the polarization direction of the calibration radiation 5 to be set before it is incident on the measurement structure 2 and/or for the calibration radiation 5 to be polarization-filtered before the images are recorded.

Als Teil des Beleuchtungsblocks 40 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Bereiche 7 der Messstruktur 2 durch die Kalibrierstrahlung 5 kohärent und kollimiert beleuchtet werden.As part of the illumination block 40, it can preferably be provided that the areas 7 of the measurement structure 2 are illuminated by the calibration radiation 5 in a coherent and collimated manner.

Ferner kann vorzugsweise ein Abbildungsblock 44 vorgesehen sein, in dem die Bereiche 7 mittels der Abbildungsoptik 15 in die Bildebene 16 abgebildet werden.Furthermore, an imaging block 44 can preferably be provided, in which the regions 7 are imaged in the image plane 16 by means of the imaging optics 15 .

Ist der Abbildungsblock 44 vorgesehen, so werden die Bilder im Rahmen des Aufnahmeblocks 43 in der Bildebene vorzugsweise als Luftbilder aufgenommen.If the imaging block 44 is provided, the images within the frame of the recording block 43 in the image plane are preferably recorded as aerial images.

Im Rahmen des Beleuchtungsblocks 40 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Position der Messstruktur 2 gegenüber der Kalibrierstrahlung 5 lateral und axial variiert wird und im Rahmen des Aufnahmeblocks 43 für jede Variation der Position der Messstruktur 2 wenigstens ein Bild aufgenommen wird.Provision can preferably be made in the illumination block 40 for a position of the measurement structure 2 to be varied laterally and axially relative to the calibration radiation 5 and for each variation in the position of the measurement structure 2 to be recorded in the recording block 43 at least one image.

Ebenfalls im Rahmen des Beleuchtungsblocks 40 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kalibrierstrahlung 5 mittels der Blendeneinrichtung 13 beschnitten wird und die Kalibrierstrahlung 5 mittels der Fokussieroptik auf die Bereiche 7 der Messstruktur 2 fokussiert wird, insbesondere auf der Messstruktur 2 einen Beleuchtungsfleck ausbildet. In dem Beleuchtungsblock 40 werden vorzugsweise die Bereiche 7 der Messstruktur 2 durch die Kalibrierstrahlung 5 kohärent und fokussiert beleuchtet.Provision can also preferably be made within the framework of the illumination block 40 for the calibration radiation 5 to be clipped by means of the aperture device 13 and for the calibration radiation 5 to be focused on the regions 7 of the measurement structure 2 by means of the focusing optics, in particular to form an illumination spot on the measurement structure 2. In the illumination block 40, the areas 7 of the measurement structure 2 are preferably illuminated by the calibration radiation 5 in a coherent and focused manner.

Im Rahmen des Aufnahmeblocks 41 werden Bilder vorzugsweise in einem Fernfeld der Kalibrierstrahlung 5 als Beugungsbilder aufgenommen.Images are preferably recorded in a far field of the calibration radiation 5 as diffraction images in the frame of the recording block 41 .

Im Rahmen des Beleuchtungsblocks 40 kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Position der Messstruktur 2 gegenüber der Kalibrierstrahlung 5 lateral derart verfahren wird, dass die Bereiche 7 der Messstruktur 2 von der Kalibrierstrahlung 5 wenigstens zweimal bestrichen werden. Im Rahmen des Aufnahmeblocks 41 kann dann vorzugsweise vorgesehen sein, dass für jede Variation der Position der Messstruktur 2 wenigstens ein Bild aufgenommen wird.As part of the illumination block 40, it can alternatively or additionally be provided that the position of the measurement structure 2 relative to the calibration radiation 5 is moved laterally in such a way that the areas 7 of the measurement structure 2 are covered by the calibration radiation 5 at least twice. Provision can then preferably be made within the framework of the recording block 41 for at least one image to be recorded for each variation in the position of the measurement structure 2 .

Im Rahmen der Blöcke 40 bis 44 kann vorgesehen sein, dass die Bilder nach einem Durchtritt der Kalibrierstrahlung 5 durch die Messstruktur 2 und/oder nach einer Reflektion der Kalibrierstrahlung 5 an der Messstruktur 2 aufgenommen werden.In blocks 40 to 44 it can be provided that the images are recorded after the calibration radiation 5 has passed through the measurement structure 2 and/or after the calibration radiation 5 has been reflected on the measurement structure 2 .

Die 1 und 2 zeigen jeweils ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage 100, 200 für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem 101, 201 mit einer Strahlungsquelle 102 sowie einer Optik 103, 109, 206, welche wenigstens ein optisches Element 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 aufweist. Bei den in den 1 und 2 dargestellten Projektionsbelichtungsanlagen 100,200 weist wenigstens eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 eine optische Oberfläche auf, welche wenigstens teilweise mit der Messstruktur 2 vermessen ist, welche wenigstens teilweise mittels des vorbeschriebenen Verfahrens und/oder wenigstens teilweise mittels der vorbeschriebenen Vorrichtung 1 kalibriert ist.the 1 and 2 each show a lithography system, in particular a projection exposure system 100, 200 for semiconductor lithography, with an illumination system 101, 201 with a radiation source 102 and optics 103, 109, 206, which have at least one optical element 116, 118, 119, 120, 121, 122 , Mi, 207 exhibits. At the in the 1 and 2 In the projection exposure systems 100, 200 shown, at least one of the optical elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 has an optical surface which is at least partially measured with the measurement structure 2, which is at least partially measured using the method described above and/or at least is partially calibrated by means of the device 1 described above.

BezugszeichenlisteReference List

11
Vorrichtungcontraption
22
diffraktive Messstrukturdiffractive measurement structure
33
Messstrahlungmeasuring radiation
44
Kalibrierstrahlungsquellecalibration radiation source
55
Kalibrierstrahlungcalibration radiation
66
Positioniereinrichtungpositioning device
77
Bereicharea
88th
Erfassungseinrichtungdetection device
99
Recheneinrichtungcomputing device
1010
Steuereinrichtungcontrol device
1111
Polarisatoreinrichtungpolarizer device
1212
Polarisationsfiltereinrichtungpolarizing filter device
1313
Blendeneinrichtungaperture device
1414
Fokussieroptikfocusing optics
1515
Abbildungsoptikimaging optics
1616
Bildebenepicture plane
1717
Kollimatoreinrichtungcollimator device
1818
Strahlteilereinrichtungbeam splitter device
1919
Fourieroptikeinrichtung Fourier optics device
3030
Messaufbaumeasurement setup
3131
Prüfling examinee
4040
Beleuchtungsblocklighting block
4141
Aufnahmeblockrecording block
4242
Ermittlungsblockinvestigation block
4343
Nachahmungsblockimitation block
4444
Abbildungsblockfigure block
100100
EUV-ProjektionsbelichtungsanlageEUV projection exposure system
101101
Beleuchtungssystemlighting system
102102
Strahlungsquelleradiation source
103103
Beleuchtungsoptiklighting optics
104104
Objektfeldobject field
105105
Objektebeneobject level
106106
Retikelreticle
107107
Retikelhalterreticle holder
108108
Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
109109
Projektionsoptikprojection optics
110110
Bildfeldimage field
111111
Bildebenepicture plane
112112
Waferwafers
113113
Waferhalterwafer holder
114114
WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
115115
EUV- / Nutz- / BeleuchtungsstrahlungEUV / useful / illumination radiation
116116
Kollektorcollector
117117
Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
118118
Umlenkspiegeldeflection mirror
119119
erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegelfirst facet mirror / field facet mirror
120120
erste Facetten / Feldfacettenfirst facets / field facets
121121
zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegelsecond facet mirror / pupil facet mirror
122122
zweite Facetten / Pupillenfacettensecond facets / pupil facets
200200
DUV-ProjektionsbelichtungsanlageDUV projection exposure system
201201
Beleuchtungssystemlighting system
202202
Retikelstagereticle stage
203203
Retikelreticle
204204
Waferwafers
205205
Waferhalterwafer holder
206206
Projektionsoptikprojection optics
207207
Linselens
208208
Fassungversion
209209
Objektivgehäuselens body
210210
Projektionsstrahlprojection beam
Miwed
Spiegelmirror

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (15)

Verfahren zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur (2) zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur (2) einfallenden Messstrahlung (3), insbesondere eines computergenerierten Hologramms, wobei - die Messstruktur (2) mit einer Kalibrierstrahlung (5) beleuchtet wird und die Kalibrierstrahlung (5) durch die Messstruktur (2) gebeugt wird, und - eine Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung (5) aufgenommen wird, welche sich wenigstens zum Teil hinsichtlich eines zu einem jeweiligen Bild beitragenden Bereichs (7) der Messstruktur (2) unterscheiden, und - wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur (2) aus den Bildern ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Hauptstrahlwinkel und eine Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung (5) gemäß der zu erwartenden auf die Messstruktur (2) einfallenden Messstrahlung (3) eingestellt werden, und - eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung (5) gemäß der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung (3) gewählt wird, und - eine unmittelbar an der Messstruktur (2) herrschende Phase und/oder Amplitude der Kalibrierstrahlung (5) rekonstruiert wird, und - aus der Phase und/oder der Amplitude auf die wenigstens eine Eigenschaft der Messstruktur (2) geschlossen wird.Method for calibrating a diffractive measurement structure (2) for forming a measurement wave front of a measurement radiation (3) incident on the measurement structure (2), in particular a computer-generated hologram, wherein - the measurement structure (2) is illuminated with a calibration radiation (5) and the calibration radiation ( 5) is diffracted by the measurement structure (2), and - a plurality of images of the calibration radiation (5) is recorded, which differ at least in part with regard to a region (7) of the measurement structure (2) that contributes to a respective image, and - at least one property of the measurement structure (2) is determined from the images, characterized in that - a main beam angle and an angular distribution of the calibration radiation (5) are set according to the measurement radiation (3) expected to be incident on the measurement structure (2), and - a Wavelength of the calibration radiation (5) is selected according to the wavelength of the measurement radiation (3) to be expected, and - a phase and/or amplitude of the calibration radiation (5) directly at the measurement structure (2) is reconstructed, and - the at least one property of the measurement structure (2) is deduced from the phase and/or the amplitude. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung (5) vor einem Einfall auf die Messstruktur (2) eingestellt wird, und - die Kalibrierstrahlung (5) vor der Aufnahme der Bilder polarisationsgefiltert wird.procedure after claim 1 , characterized in that - a polarization direction of the calibration radiation (5) is set before it is incident on the measurement structure (2), and - the calibration radiation (5) is polarization-filtered before the images are recorded. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bereiche (7) der Messstruktur (2) durch die Kalibrierstrahlung (5) kohärent und kollimiert beleuchtet werden, und - die Bereiche (7) mittels einer Abbildungsoptik (15) in eine Bildebene (16) abgebildet werden, und - die Bilder in der Bildebene (16) als Luftbilder aufgenommenen werden.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that - the areas (7) of the measurement structure (2) are illuminated by the calibration radiation (5) in a coherent and collimated manner, and - the areas (7) are imaged in an image plane (16) by means of imaging optics (15), and - the images in the image plane (16) are recorded as aerial images. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Position der Messstruktur (2) gegenüber der Kalibrierstrahlung (3) lateral und axial variiert wird, und - für jede Variation der Position der Messstruktur (2) wenigstens ein Bild aufgenommen wird.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that - a position of the measurement structure (2) relative to the calibration radiation (3) is varied laterally and axially, and - at least one image is recorded for each variation in the position of the measurement structure (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kalibrierstrahlung (5) mittels einer Blendeneinrichtung (13) beschnitten wird, und - die Kalibrierstrahlung (5) mittels einer Fokussieroptik (14) auf die Bereiche (7) der Messstruktur (2) fokussiert wird, und - die Bereiche (7) der Messstruktur (2) durch die Kalibrierstrahlung (5) kohärent und fokussiert beleuchtet werden, und - die Bilder (5) in einem Fernfeld der Kalibrierstrahlung (5) als Beugungsbilder aufgenommenen werden.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that - the calibration radiation (5) is cut off by means of an aperture device (13), and - the calibration radiation (5) is focused onto the areas (7) of the measurement structure (2) by means of focusing optics (14), and - the Areas (7) of the measurement structure (2) are illuminated coherently and in a focused manner by the calibration radiation (5), and the images (5) are recorded as diffraction images in a far field of the calibration radiation (5). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Position der Messstruktur (2) gegenüber der Kalibrierstrahlung (5) lateral derart variiert wird, dass jeder Bereich (7) der Messstruktur (2) von der Kalibrierstrahlung (5) wenigstens zweimal bestrichen wird, und - für jede Variation der Position der Messstruktur (2) wenigstens ein Bild aufgenommen wird.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that - a position of the measurement structure (2) relative to the calibration radiation (5) is varied laterally in such a way that each region (7) of the measurement structure (2) is swept by the calibration radiation (5) at least twice, and - for each Variation of the position of the measurement structure (2) at least one image is recorded. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder nach einem Durchtritt der Kalibrierstrahlung (5) durch die Messstruktur (2) und/oder einer Reflexion der Kalibrierstrahlung (5) an der Messstruktur (2) aufgenommen werden.Method according to claim one of Claims 1 until 6 , characterized in that the images are recorded after the calibration radiation (5) has passed through the measurement structure (2) and/or the calibration radiation (5) has been reflected on the measurement structure (2). Vorrichtung (1) zur Kalibrierung einer diffraktiven Messstruktur (2) zur Ausbildung einer Messwellenfront einer auf die Messstruktur (2) einfallenden Messstrahlung (3), aufweisend: - eine Kalibrierstrahlungsquelle (4) zur Ausbildung einer Kalibrierstrahlung (5), welche durch die Messstruktur (2) beugbar ist, und - eine Positioniereinrichtung (6) zur Beleuchtung der Messstruktur (2) mit der Kalibrierstrahlung (5) auf mehreren unterschiedlichen Bereichen (7), und - eine Erfassungseinrichtung (8) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Bildern der Kalibrierstrahlung (5), und - eine Recheneinrichtung (9) zur Ermittlung wenigstens einer Eigenschaft der Messstruktur (2) aus den Bildern, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Steuereinrichtung (10) vorgesehen und eingerichtet ist, einen Hauptstrahlwinkel und eine Winkelverteilung der Kalibrierstrahlung (5) gemäß der zu erwartenden auf die Messstruktur (2) einfallenden Messstrahlung (3) einzustellen, und - eine Wellenlänge der Kalibrierstrahlung (5) wenigstens annähernd der zu erwartenden Wellenlänge der Messstrahlung (3) entspricht, und - die Recheneinrichtung (9) eingerichtet ist, eine unmittelbar nach einem Durchtritt durch die und/oder einer Reflexion an der Messstruktur (2) herrschende Phase und/oder Amplitude der Kalibrierstrahlung (5) zu rekonstruieren.Device (1) for calibrating a diffractive measurement structure (2) for forming a measurement wave front of a measurement radiation (3) incident on the measurement structure (2), comprising: - a calibration radiation source (4) for forming a calibration radiation (5) which passes through the measurement structure ( 2) is bendable, and - a positioning device (6) for illuminating the measurement structure (2) with the calibration radiation (5) in a number of different areas (7), and - a detection device (8) for recording a plurality of images of the calibration radiation (5), and - a computing device (9) for determining at least one property of the measurement structure (2) from the images, characterized in that - a control device (10) is provided and is set up to set a main beam angle and an angular distribution of the calibration radiation (5) according to the measurement radiation (3) to be expected incident on the measurement structure (2), and - a wavelength of the calibration radiation (5) at least approximately the expected wavelength of the measurement radiation (3 ) corresponds, and - the computing device (9) is set up to reconstruct a phase and/or amplitude of the calibration radiation (5) that prevails immediately after it has passed through and/or been reflected at the measurement structure (2). Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Polarisatoreinrichtung (11) vorgesehen und eigerichtet ist, eine Polarisationsrichtung der Kalibrierstrahlung (5) vor einem Einfall auf die Messstruktur (2) einzustellen, und - eine Polarisationsfiltereinrichtung (12) vorgesehen und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung (5) vor der Aufnahme der Bilder hinsichtlich ihrer Polarisationsrichtung zu filtern.Device (1) after claim 8 , characterized in that - a polarization device (11) is provided and set up to set a polarization direction of the calibration radiation (5) before it is incident on the measurement structure (2), and - a polarization filter device (12) is provided and set up to set the calibration radiation (5 ) before recording the images with regard to their polarization direction. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Positioniereinrichtung (6) eingerichtet ist, eine Position der Messstruktur (2) gegenüber der Kalibrierstrahlung (5) lateral und/oder axial zu variieren.Device (1) after claim 8 or 9 , characterized in that - the positioning device (6) is set up to vary a position of the measurement structure (2) relative to the calibration radiation (5) laterally and/or axially. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Blendeneinrichtung (12) vorgesehen und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung (5) zu beschneiden, und - eine Fokussieroptik (14) vorgesehen und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung (5) auf die Bereiche (7) der Messstruktur (2) zu fokussieren, und - die Bereiche (7) der Messstruktur (2) durch die Kalibrierstrahlung (5) kohärent und fokussiert beleuchtbar sind, und - die Erfassungseinrichtung (8) in einem Fernfeld der Kalibrierstrahlung (5) angeordnet ist.Device (1) according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that - an aperture device (12) is provided and set up to cut the calibration radiation (5), and - focusing optics (14) are provided and set up, the calibration radiation (5) onto the regions (7) of the measurement structure ( 2) to focus, and - the areas (7) of the measurement structure (2) can be illuminated coherently and in a focused manner by the calibration radiation (5), and - the detection device (8) is arranged in a far field of the calibration radiation (5). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fourieroptikeinrichtung (19) zwischen der Messstruktur (2) und der Erfassungseinrichtung (8) angeordnet und eingerichtet ist, die Kalibrierstrahlung (5) derart in das Unendliche abzubilden, dass die Erfassungseinrichtung (8) in einem Fraunhofer-Fernfeld der Kalibrierstrahlung (5) angeordnet ist.Device (1) according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that a Fourier optics device (19) is arranged between the measuring structure (2) and the detection device (8) and set up to image the calibration radiation (5) into infinity in such a way that the detection device (8) in a Fraunhofer far field of the Calibration radiation (5) is arranged. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bereiche (7) der Messstruktur (2) durch die Kalibrierstrahlung (5) kohärent und kollimiert beleuchtbar sind, und - eine Abbildungsoptik (15) vorgesehen und eingerichtet ist, die Bereiche (7) in eine Bildebene (16) abzubilden, und - die Erfassungseinrichtung (8) in der Bildebene (16) angeordnet ist.Device (1) according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that - the areas (7) of the measurement structure (2) can be illuminated by the calibration radiation (5) in a coherent and collimated manner, and - imaging optics (15) are provided and set up, the areas (7) in an image plane (16 ) to image, and - the detection device (8) is arranged in the image plane (16). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Strahlteilereinrichtung (18) vorgesehen und eingerichtet ist, die von der Messstruktur (2) reflektierte Kalibrierstrahlung (5) auf die Erfassungseinrichtung (8) zu leiten und/oder die Kalibrierstrahlung (5) zu der Messstruktur (2) zu leiten.Device (1) according to one of Claims 8 until 13 , characterized in that - a beam splitter device (18) is provided and set up to direct the calibration radiation (5) reflected by the measurement structure (2) to the detection device (8) and/or the calibration radiation (5) to the measurement structure (2) to direct. Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101, 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) eine optische Oberfläche aufweist, welche wenigstens teilweise mit einer Messstruktur (2) vermessen ist, welche wenigstens teilweise mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder wenigstens teilweise mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 kalibriert ist.Lithography system, in particular projection exposure system (100, 200) for semiconductor lithography, with an illumination system (101, 201) with a radiation source (102) and an optical system (103, 109, 206) which has at least one optical element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), characterized in that at least one of the optical elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) has an optical surface which is at least partially covered with a measuring structure ( 2) is measured, which at least partially by means of a method according to one of Claims 1 until 7 and/or at least partially by means of a device (1) according to one of Claims 8 until 14 is calibrated.
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