DE19948264C2 - Anordnung und Verfahren zur Reflektometrie - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur spektral aufgelösten Re­ flektometrie nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 5, 11 und 13. Die Erfindung dient dazu, um für den Spektralbereich der extremen Ultraviolettstrahlung oder der weichen Röntgenstrahlung bestimmte optische Elemente bzw. Komponenten optischer Elemente zu vermessen. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Vermessung von Optiken für Ex­ trem-Ultraviolett- (EUV-) Strahlung, die aufgrund einer Beschichtung mit bis zu 100 La­ gen von wenigen Nanometer Dicke aus abwechselnd verschiedenen Materialien (Viel­ schichtspiegel oder Multilayerspiegel aus Molybdän und Silicium oder Rhenium und Be­ ryllium oder Y/Al und Mo/Be) in einem schmalen Spektralbereich hohe Reflektivitäten erreichen. Für derartige Systeme wird davon ausgegangen, dass sie in den nächsten Jahren im Bereich der EUV-Lithografie weitverbreitete Anwendung finden. Zur Überwa­ chung des Herstellungsprozesses und zur Qualitätssicherung der optischen Systeme sind dann spektral- und/oder winkelauflösende Reflektometer im Spektralbereich der EUV-Strahlung dringend erforderlich.

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass die Reflektivität R(λ, ϕ) von elektromagnetischer Strahlung sowohl von der Wellenlänge λ abhängt, mit der eine Oberfläche beaufschlagt wird, als auch von deren Einfallswinkel ϕ gegenüber der Oberflächennormalen. Die Reflektivität R(λ, ϕ) eines optischen Elementes ergibt sich dabei aus der Intensität der reflektierten Strahlung geteilt durch die Intensität der einfallenden Strahlung. Bei spektraler Reflektometrie R(λ, ϕ) wird bei konstantem Einfallswinkel ϕ und variabler Wellenlänge λ gemessen und damit R(λ, ϕ = const) bestimmt. Bei der winkelabhängigen Reflektometrie wird R(λ = const, ϕ) bestimmt, d. h. es wird bei konstanter Wellenlänge λ der Einfallswinkel ϕ der Strahlung durchgestimmt.

Die Untersuchung der spektralen und/oder winkelabhängigen Reflexionseigenschaften von Vielschicht-Spiegelsystemen, sogenannten Multilayerspiegeln, im EUV-Bereich, d. h. im Wellenlängenbereich von ca. 10-20 nm, sowie im Bereich der weichen Röntgen­ strahlung, d. h. im Wellenlängenbereich von ca. 1-10 nm, wird derzeit hauptsächlich an Strahlrohren an Elektronenspeicherringen bzw. Synchrotron-Strahlungsquellen durch­ geführt. Ein Beispiel für eine derartige Synchroton-Strahlungsquelle ist die Großfor­ schungsanlage BESSY in Berlin. Ein Synchrotron ist für derartige reflektometrische Messungen gut geeignet, denn die Synchrotronstrahlung ist eine sehr brillante Strah­ lungsquelle die "weiße" EUV-Strahlung emittiert, d. h. die sehr breitbrandig emittiert. Die­ se polychromatische Strahlung wird üblicherweise für ihren Einsatz zur Reflektrometrie kollimiert, d. h. es wird ein gerichteter Strahl geschaffen, und anschließend monochro­ matisiert. Die derart präparierte Strahlung wird dann zur spektralen oder (einfalls-) win­ kelabhängigen Reflektometrie herangezogen, bei der ein einzelnes Detektorelement wie zum Beispiel eine Fotodiode die reflektierte Strahlung erfasst bzw. detektiert. Bei beiden genannten Varianten der Reflektometrie wird ein Parameter festgehalten und der andere Parameter durchgestimmt. Dabei werden die Intensitäten der reflektierten Strahlung seriell gemessen, d. h. die Messung besteht in einer zeitlichen Folge von Parameterän­ derung und Intensitätsmessung.

Auf eine Referenzmessung zur Bestimmung der Intensität der einfallenden Strahlung kann beim Synchrotron oft verzichtet werden. Grund hierfür ist, dass die spektrale Ver­ teilung der Synchrotronstrahlung nur von der Magnetfeldstärke des entsprechenden Ablenkmagneten und der meist konstant gehaltenen Elektronenenergie abhängt, und dass die Brillanz der entstehenden Synchrotronstrahlung eine bekannte Funktion des im Synchrotron fließenden und permanent gemessen Elektronenstroms ist.

Synchrotronstrahlungsquellen als Großforschungseinrichtungen weisen bei der EUV- Reflektometrie einige erhebliche Nachteile auf. Zum einen sind die Betriebskosten für Strahlrohre sehr hoch, und zum anderen stehen für derartige Messungen nur wenige Strahlrohre zur Verfügung. Damit kann bei einem industriellem Bedarf an derartigen Messungen zu Zwecken der Qualitätssicherung an optischen Elementen nicht sicherge­ stellt werden, dass tatsächlich Mess- bzw. Strahlzeit an der primär für wissenschaftliche Zwecke konzipierten Großforschungsanlage zur Verfügung steht. Weiterhin kann nachteiligerweise die Vermessung der Proben nicht am Herstellungsort stattfinden, son­ dern es ist meist ein langer Anreiseweg nötig. Daher besteht ein erheblicher industrieller Bedarf an einer kompakten Strahlungsquelle im Labormaßstab, oder noch besser an einer portablen Strahlungsquelle, zu Zwecken der Reflektometrie im EUV- und Rönt­ genwellenlängenbereich.

In einem Fachartikel (D. H. Windt and K. K. Waskiewicz, "Soft-x-ray reflectometry of multilayer coatings using a laser plasma source, Proc. SPIE, 1547, 144-158, 1997) wird ein Verfahren zur Reflektometrie im weichen Röntgenwellenlängenbereich sowie im EUV-Bereich offenbart, bei der ein lasererzeugtes Plasma als Strahlungsquelle einge­ setzt wird. Dabei wird der Laserstrahl auf ein Target mit schweren Elementen fokussiert, so dass näherungsweise "weiße" EUV-Strahlung entsteht. Eine derartige Strahlungs­ quelle ist im Betrieb unproblematisch, verglichen mit dem Synchrotron sehr billig, und kann ganz entscheidend in einem individuellen Labor Einsatz finden. Mit dem in diesem Fachartikel offenbarten Messaufbau wird dabei Reflektometrie analog zum Synchrotron betrieben.

Allerdings sind mit der in diesem Fachartikel offenbarten Lösung auch beachtliche Nachteile verbunden. Zunächst emittiert die Plasmastrahlungsquelle im Vergleich zum Synchrotron mit erheblich geringerer spektraler Brillanz, so dass grundsätzliche längere Messzeiten in Kauf genommen werden müssen. Hinzu kommt, dass das Plasma nahezu isotrop emittiert was den Nachteil mit sich bringt, dass bei der Kollimation der Strahlung mittels des Eintrittsspalts des Monochromators hohe Verluste auftreten. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Emission der Plasmastrahlungsquelle in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung der laserlichtbeaufschlagten Stelle des Targets im allgemeinen von Puls zu Puls in der Intensität und in der spektralen Verteilung fluktuiert. Diese Fluktuationen treten meist unabhängig von den experimentellen Eingangspara­ metern auf. Daher ist es notwendig, parallel zur Vermessung der von der Probe reflek­ tierten Strahlung eine Referenzmessung der die Probe beaufschlagenden Strahlung durchzuführen. Weiterhin kommt es bei laserinduzierten Plasmen nachteiligerweise zu Kontaminationen durch aufgeschmolzenes und/oder verdampftes Targetmaterial. Auch sind die Messzeiten unverhältnismäßig hoch.

In einem weiteren Fachartikel (G. Schriever et. al., J. Appl. Optics, Heft 37, Nr. 7, S. 1243 (1998)) wird eine Anordnung zur Bestimmung der Reflektionscharakteristik und des Reflektionskoeffizienten eines Multilagenspiegels im EUV-Wellenlängenbereich be­ schrieben, der ein laserproduziertes Goldplasma als Strahlungsquelle, einen Spektrografen sowie einen Mehrkanaldetektor zur Erfassung der reflektierten Strahlung umfasst. Der Spektrograf weist dabei einen Eingangsspalt von 100 µm Breite auf durch welchen der reflektierte Strahl kollimiert wird. Mit dieser Anordnung entstehen jedoch nachteiligerweise Verunreinigungen durch aufgeschmolzenes und verdampftes Target­ material, welches sich unter anderem auch auf die zu vermessenden optischen Kompo­ nenten niederschlagen kann.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfah­ ren für die Reflektometrie im weichen Röntgenwellenlängenbereich (d. h. Wellenlänge λ = 1-10 nm) sowie im EUV-Bereich (d. h. Wellenlänge λ = 10-20 nm) zur Verfügung zu stellen, die preiswert und mit möglichst geringem apparativen Aufwand möglichst kurze Messdauern ermöglichen. Vorrichtung und Verfahren sollen dabei sowohl spektrale als auch winkelabhängige Reflektometrie ortsaufgelöst und schnell erlauben. Hierbei sollen insbesondere Verunreinigungen von aufgeschmolzenem und/oder verdampften Materialien vermieden werden.

Die Lösung dieses technischen Problems wird durch die in den unabhängigen Ansprü­ chen angegebenen Merkmale gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen durch die Un­ teransprüche angegeben sind.

In einer ersten vorteilhaften Variante der Erfindung ist ein Reflektometeraufbau vorgese­ hen, der als Strahlungsquelle eine Pinchplasmaquelle vorsieht, weiterhin Mittel zur Kol­ limation der Pinchplasmastrahlung, Mittel zur spektralen Zerlegung der Strahlung, sowie einen Mehrkanaldetektor zur Erfassung der reflektierten Strahlung.

Bei von der Anmelderin durchgeführten Experimenten hat sich ein Pinchplasma als ganz besonders geeignete Plasmastrahlungsquelle bewährt. Bei einem Pinchplasma (aus dem Englischen: to pinch: sich zusammenziehen) zieht sich das Plasma durch magneti­ sche Kräfte zusammen und erwärmt sich gleichzeitig. Bei geeignet gewählter Elektro­ dengeometrie, Gasdruck und -art sowie Wahl der Strompulse kann ein derartiges Plas­ ma bereitgestellt werden welches im gewünschten Wellenlängenbereich von λ = 1 bis 20 nm emittiert, und zwar divergent und polychromatisch. Beispiele für derartige Pinchplasmen ist die Z-Pinch-Entladung oder die Plasmafokusentladung. Eine beson­ ders vorteilhafte Ausführung des Pinchplasmas ist das Kanalpinchplasma, bei dem das Plasma bedingt durch eine geeignete Elektrodengeometrie innerhalb eines Kanals zün­ det und sich anschließend innerhalb dieses Kanals zu einem Plasmakanal kleineren Durchmessers zusammenzieht. Eine hierzu geeignete Elektrodenkonfiguration ist die des Einkanalpseudofunkenschalters, wie zum Beispiel in der DE 197 53 696 A1 be­ schrieben. Ein Kanalpinchplasma ist deutlich preiswerter zu realisieren als ein laserer­ zeugtes Plasma, und ist diesem hinsichtlich der Betriebssicherheit und des Betriebsauf­ wandes vorzuziehen. Dies gilt insbesondere dann, wenn für den Anwendungsfall hohe Repetitionsraten gefordert werden. In diesem Fall nämlich läßt sich beim Kanal­ pinchplasma die Pulsfrequenz auf einfache Weise über den Leistungsregler des Hoch­ stromkreises erhöhen, während beim laserinduzierten Plasma spezielle und sehr teure Laser erforderlich sind die die Kosten enorm in die Höhe treiben. Gegenüber dem her­ kömmlichen Pinchplasma ist das Kanalpinchplasma für die hier genannte Anmeldung sehr kompakt und weist weniger Fluktuationen als ein herkömmliches Pinchplasma auf. Je nach Anforderungen an die Genauigkeit der Messergebnisse können die geringeren Fluktuationen einen geringeren Aufwand bei den Referenzmessungen, also bei den Messungen der beaufschlagenden Strahlung, bedingen. Zusätzlich ist es einfacher als ein herkömmliches Pinchplasma zu betreiben.

Der Reflektometeraufbau enthält weiterhin Mittel zur spektralen Zerlegung der Strahlung um winkelabhängig messen zu können, d. h. um R(λ, ϕ = const) bestimmen zu können. Hierzu geeignet sind zum Beispiel Gitterspektrografen oder fokussierende Gitter, und bei letzteren insbesondere Toroidialgitter.

Die spektral zerlegte reflektierte Strahlung wird einem Mehrkanaldetektor zugeführt. Der Mehrkanaldetektor kann ein eindimensional auflösender Detektor sein wie zum Beispiel eine Zeile von Detektoren, ein sogenannter Zeilendetektor. Ein Beispiel hierfür sind CCD-Zeilendetektoren. Auch möglich ist ein zweidimensional ortsauflösender Detektor.

Dieser kann als zweidimensionales Array von Detektoren ausgeführt sein. Dabei hat das zweidimensionale Array von Detektoren den Vorteil, dass es als sogenannte CCD- Kamera kommerziell verfügbar ist, universell eingesetzt werden kann und auf ihm zu­ sätzliche Informationen über die räumliche Verteilung der spektral reflektierten Strahlung erhalten werden kann. Zeilendetektoren sind für den EUV-Wellenlängenbereich weniger verfügbar, müssten als Sonderanfertigung an das Reflektometer angepasst werden. Ist der Zeilendetektor in x-Richtung ausgerichtet liefert er zudem nur ein bzgl. der y- Richtung integriertes Signal. Die nachfolgende rechnergestützte Auswertung würde sich jedoch im Falle eines Zeilendetektors vereinfachen. Besonders bevorzugt ist eine rück­ seitig gedünnte CCD-Kamera, die so ausgestaltet sind, dass sie besonders empfindlich im EUV-Wellenlängenbereich und besonders unempfindlich gegen Strahlenschäden sind. Dazu wird nicht wie bei herkömmlichen CCD-Kameras die Vorderseite bestrahlt wo sich eine die EUV-Strahlung teilweise absorbierende Isolatorschicht befindet, sondern die Rückseite der CCD-Kamera. Die Rückseite der CCD-Chips sind in einem speziellen Bearbeitungsschritt derart dünn ausgestaltet, dass EUV-Strahlung die empfindlichen Bereiche mit möglichst wenig Absorption erreichen

Bei dieser Anordnung zur spektralen Reflektometrie im Sinne der vorliegenden Erfin­ dung beaufschlagt die Pinchplasmastrahlungsquelle die zu untersuchende Probe mit kollimierter polychromatischer Strahlung, oder aber es wird die Strahlung nach der Re­ flexion kollimiert. Auf die Kollimation kann nicht verzichtet werden, da bei divergenter Beaufschlagung der Probe bei der spektralen Zerlegung eine Vermischung verschiede­ ner spektraler Komponenten aufgrund der Faltung verschiedener Einfallswinkel und Beugungswinkel auftreten würde.

Eine Möglichkeit der Kollimation besteht darin, den Abstand zwischen Plasmastrah­ lungsquelle und Probe hinreichend groß zu wählen, also eine Abstandskollimation durchzuführen. Hierdurch wird jedoch nur die in einen kleinen Raumwinkel emittierte Strahlung für die Messung genutzt. Diese Art der Kollimation ist damit wenig effizient. Vorteilhafter ist daher die Verwendung einer Blende oder eines Blendensystems in der Nähe der Probe. Wird ein Gitterspektrograf eingesetzt, so besteht eine elegante Reali­ sierung der Kollimation darin, den Eintrittsspalt des Spektrografen als Blende zu wählen. Am effizientesten, aber auch am aufwendigsten ist der Einsatz eines strahlformenden optischen Elements zur Kollimation, ein sogenanntes röntgenoptisches Element und/oder EUV-optisches Element. Hierbei steht besonders viel Ausgangsstrahlung für die Messung zur Verfügung. Das strahlformende optische Element muss dabei für den gesamten angestrebten Wellenlängenbereich, für den die Probe vermessen werden soll, zuverlässig funktionieren. Im EUV-Wellenlängenbereich kommen hierfür zum Beispiel Metalloberflächen in Betracht, die die Strahlung im streifenden Einfall reflektieren.

Es ist vorliegend auch möglich, dass mit dem Reflektometeraufbau ortsaufgelöst ge­ messen wird. Hierzu wird so kollimiert, dass immer nur ein vorbestimmter Teil des zu vermessenden optischen Elements mit Strahlung beaufschlagt wird. Dieser Teil, nach­ folgend Beleuchtungsfleck genannt, kann dann durch eine Relativbewegung von Kolli­ mator und zu vermessendem optischen Element variiert werden.

In einer zweiten vorteilhaften Variante der Erfindung ist eine Anordnung zur Reflekto­ metrie im extremen Ultraviolett- und im weichen Röntgenwellenlängenbereich vorgese­ hen, bei der eine Plasmastrahlungsquelle polychromatische Strahlung divergent emit­ tiert, und bei der ein Monochromator und ein Mehrkanaldetektor zur Erfassung der re­ flektierten Strahlung vorgesehen sind. Mit dieser Anordnung kann winkelabhängige Re­ flektometrie durchgeführt werden, d. h. R(λ = const, ϕ) bestimmt werden.

Auch bei dieser Reflektometrieanordnung wird ein ortsauflösender Detektor bzw. ein Mehrkanaldetektor eingesetzt. Dieser ermöglicht eine zeitlich gleichzeitige Detektion der verschiedenen Raumwinkelkomponenten der emittierten Plasmastrahlung und damit eine besonders schnelle Messung. Die Plasmastrahlung kann damit besonders effizient genutzt werden. Die besonders effiziente Nutzung der Strahlung drückt sich ferner im Verzicht auf einen Kollimator aus, durch den sonst die genutzten Raumwinkelbereiche der Strahlung eingeschränkt würden. Hinsichtlich der wählbaren Strahlungsquellen gilt hier das zur ersten Variante der Erfindung Gesagte, wobei hier zusätzlich ein laserindu­ ziertes Plasma als Strahlungsquelle herangezogen werden kann. Hinsichtlich der nutz­ baren Mehrkanaldetektoren gilt das oben Gesagte. Diese Variante zeichnet sich damit dadurch aus, dass die gegenüber der Oberflächennormalen unter verschiedenen Win­ keln auftreffenden Emissionskomponenten des Plasmas simultan erfasst werden.

Für die Bestimmung der Reflektivität ist neben der Intensitätsbestimmung der von der Probe reflektierten Strahlung eine Referenzmessung erforderlich, d. h. es muss die In­ tensität der beaufschlagenden Strahlung bestimmt werden. Für die Referenzmessung gibt es unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass für die Referenzmessung reflektierte Strahlung von einem Referenzspiegel herangezogen wird. Dabei ist es insbesondere für die ortsauf­ gelöste Reflektometrie vorteilhaft, wenn der Referenzspiegel in der Nähe des Beleuch­ tungsflecks des zu vermessenden optischen Elements, zum Beispiel eines Spiegels, positioniert wird. Die Messstrahlung vom Beleuchtungsfleck auf dem Spiegel, als auch die vom Referenzspiegel reflektierte Strahlung, können dann zeitgleich von unterschied­ lichen Bereichen des Mehrkanaldetektors erfasst und separat ausgewertet werden. Zur exakten Positionierung des Beleuchtungsflecks ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn im Referenzspiegel eine Öffnung vorgesehen ist welche als Blende für die Messstrah­ lung dient. Bei der Zuhilfenahme eines derartigen Referenzspiegels kann zeitgleich mit nur einem Spektrografen die einfallende und die reflektierte Strahlung vom Mehrkanal­ detektor gemessen werden. Die Justage kann so erfolgen, dass die Mitte des Detektors von der reflektierten Strahlung beaufschlagt wird, und dessen Rand vom Referenzsignal. Die zeitgleiche Messung von Messsignal und Referenzsignal hat dabei den Vorteil, dass die Messfehler bei der Bestimmung der Reflektivität geringer ausfallen.

Idealerweise wird für die Referenzmessung ein zweites, identisches Teilsystem aus Spektrograf und Detektor aufgebaut um die auf direktem Weg vom Plasma kommende Strahlung zu detektieren. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwendig. Alternativ wird nach Durchführung die Einheit bestehend aus Detektor und spektral zerlegendem Mittel derart neu positioniert, dass der Ausgangsstrahl direkt erfasst wird. Dies kann ver­ einfacht derart realisiert werden, dass sich diese Einheit auf einem Schwenkarm befin­ det, welche zur Referenzmessung um eine Achse gedreht wird.

Bei der Durchführung der Referenzmessungen hat es sich gezeigt, dass das Plasma meist bei weitgehend konstanter spektraler Verteilung mit fluktuierender Amplitude und somit mit fluktuierender Intensität emittiert. Bei geringerer Anforderung an die Messge­ nauigkeit genügt es deshalb, möglicherweise auf den Referenzstrahlengang zu verzich­ ten und statt dessen eine einmalige Referenzmessung vorzunehmen. Um diesen Effekt zu berücksichtigen ist eine Kalibrierung erforderlich. Hierzu wird ohne ein Spektrograf im Strahlengang der Detektor mit der Ausgangsstrahlung des Plasmas beaufschlagt und die Intensität eines einzelnen Messkanals bzw. eines einzelnen Detektors als Referenz genommen und bei der eigentlichen Messung das reflektierte Spektrum mit dem Signal dieses einzelnen Detektors korrigiert.

Gegebenenfalls wird die spektrale Empfindlichkeit dieses einzelnen Detektors durch einen entsprechenden spektralen Filter eingeengt. Dieser Filter verhindert, dass Fluktu­ ationen in Spektralbereichen, die nicht zur Messung beitragen, das Messergebnis verfäl­ schen.

Es kann jedoch auch vorkommen, dass das Plasma bereits mit vernachlässigbarer Amplitudenfluktuation emittiert. Für diesen Fall kann auf eine spezielle Referenz ver­ zichtet werden und die Anzahl der Pulse der gepulst betriebenen Plasmaquelle zur Be­ stimmung der Intensität der einfallenden Strahlung herangezogen werden. Dies gilt ins­ besondere wenn ein Kanalpinchplasma eingesetzt wird. Bei diesen erfolgt die Wellen­ längenkalibrierung mittels Plasmaemissionslinien von bekannten Elementen, die der Gasentladung zusätzlich zugeführt werden. So werden für den Betrieb des Reflektome­ ters am Kanalpinch die Emissionslinien von Xenon verwendet. Zur Kalibrierung genügt es, anhand der Xenonlinien zu kalibrieren, oder statt Xenon Sauerstoff oder Stickstoff in die Plasmakammer einzuführen. Diese leichten Elemente emittieren wenige, aus der Literatur bekannte Emissionslinien mit Wellenlängen, die mit einer relativen Genauigkeit von unter 0,1% bekannt sind und so die Kalibrierung ermöglichen.

Ohne Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens soll die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren an einem Beispiel erläutert werden.

Fig. 1 zeigt zunächst für die Anordnung zur wellenlängenabhängigen Reflektometrie, wie ortsaufgelöste Messungen an einem Braggspiegel (2) durchgeführt werden können. Die Plasmastrahlungsquelle (1), welche einen Durchmesser kleiner 1 mm aufweist, beauf­ schlagt aus einer Entfernung von ca. 75 cm und einem Divergenzwinkel von kleiner als 0,001 rad einen Braggspiegel (2) unter einem Einfallswinkel von 78°. Die reflektierte Strahlung wird einem Gitterspektrografen zugeführt welcher schematisch als zwei Kom­ ponenten im Strahlengang dargestellt wird. Die erste schematische Komponente ist der Eingangsspalt (3) des Spektrografen mit einer Breite von 100 µm, die zweite schemati­ sche Komponente das spektral zerlegende Gitter (4), welches als flat-field Gitter ausge­ führt ist. Die spektral zerlegte Strahlung fällt dann auf einen Mehrkanaldetektor (5), der sich in einer Entfernung von ca. 75 cm vom Braggspiegel befindet. Der Mehrkanalde­ tektor ist als CCD-Chip ausgestaltet, der bei dieser Anordnung vertikal nach oben immer größere Wellenlängen λ detektiert. Der mit Strahlung beaufschlagte Teil des CCD- Sensors bestimmt sich zum einen danach, welcher Anteil des Spiegels mit der jeweiligen Kollimation ausgewählt wird, vorliegend eine Fläche von 860 µm à 360 µm, zum anderen danach, wie der Eintrittsspalt des Spektrografen positioniert ist. Der strahlungsbeauf­ schlagte Teil des CCD-Sensors ist als mittiger schwarzer Balken auf dem CCD-Sensor zu erkennen und wies vertikal eine Breite von 30 Zeilen bzw. 720 µm auf. Durch eine Relativbewegung von Prüfobjekt und Kollimationsöffnung, d. h. durch Verschieben der Kollimationsöffnung oder durch eine Bewegung des Braggspiegels können andere Oberflächenbereiche mit Strahlung beaufschlagt und dadurch insgesamt eine ortsauf­ gelöste Messung vorgenommen werden.

Für die Bestimmung von Reflexionskoeffizienten eines Silicium-Molybdän- Mehrschichtspiegeln wurde als Strahlungsquelle ein Kanalpinchplasma mit Xenon als Entladungsgas eingesetzt. Dieses emittierte breitbandig im Wellenlängenbereich von ca. 10 nm bis 17 nm bei einer Frequenz von ca. 1 Hz. Der Weg von der Strahlungsquelle zum Spiegel betrug ca. 150 cm. Der Messfleck auf dem Spiegel betrug ca. 1 mm à 1 mm. Die von der Probe reflektierte Strahlung wurde mit einem flat-field Spektrograf der spektralen Auflösung λ/Δλ = 200 spektral zerlegt und dann von einem rückseitig gedünn­ ten CCD-Detektor mit 512 à 512 Elementen detektiert. Spiegel, Spektrograf und Detek­ tor waren in einer Vakuumkammer angeordnet.

Für eine Messung wurde über 250 Pulse integriert, womit der statistische Fehler des Reflektionskoeffizienten ca. 1% war. Für ein qualitativ hochwertiges Messergebnis wel­ ches insbesondere beim industriellen Einsatz erforderlich ist, wird eine Genauigkeit von kleiner als 0,3% gefordert, was durch zeitgleiche Messung des Referenzsignals sowie durch eine Pulszahl von 1000 erzielen lässt. Dies würde bei Beibehaltung der Betriebs­ parameter zu einer Verlängerung der Messzeit von 250 s auf 1000 s führen. Über den Leistungsregler für den Hochstromkreis der Plasmastrahlungsquelle lässt sich jedoch auch eine höhere Repetitionsrate im Kilohertzbereich einstellen und damit die Messzeit auf deutlich unter 1 s reduzieren. Für eine ähnlich schnelle Messung mit einem laserin­ duzierten Plasma müsste ein deutlich höherer Aufwand bei ungleich höheren Kosten betrieben werden.

Zur Aufnahme eines Referenzspektrums wurde der Spektrograf so in der Kammer auf­ gebaut so dass der durchgehende Strahl direkt erfasst wurde. Die Abstände und damit der erfasste Raumwinkel wurden dabei beibehalten und damit der vom Spektrografen genutzte Raumwinkel im Vergleich zur Messung mit Spiegel beibehalten. Für die Refe­ renzmessung diente dabei ein mit der gleichen Zahl von Pulsen aufgenommenes Spekt­ rum. Ein Messergebnis zeigt Fig. 2, bei der die Intensität I(λ) des Referenzspektrums sowie der reflektierten Strahlung in den Einheiten von Zählereignissen pro Detektorele­ ment und Puls in x-Richtung abgetragen ist, und die Wellenlänge λ in y-Richtung. Der Spiegel reflektierte die Ausgangsstrahlung nicht im gesamten Spektralbereich, sondern nur in einem Bereich von ca. 13 nm bis 15 nm. Bei einer Wellenlänge von 13.9 nm wur­ de zum Beispiel eine Reflektivität von 53% gemessen.

Claims (18)

1. Anordnung zur Reflektometrie im extremen Ultraviolett- und im weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit einem Plasma welches polychromatische Strah­ lung divergent emittiert, mit Mitteln zur Kollimation der Strahlung, mit Mitteln zur spektralen Zerlegung der reflektierten Strahlung, und mit einem Mehrkanaldetektor zur Erfassung der reflektierten Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle ein Pinchplasma vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kollimation eine Blende, ein Blendensystem, ein röntgenoptisches Element oder eine Abstandskollimation vorgesehen ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, dass zur spektralen Zerlegung ein Gitterspektrograf oder ein fokussierendes Gitter wie insbesondere ein Toroidialgitter vorgesehen ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, dass als Strahlungsquelle ein Kanalpinchplasma vorgesehen ist.

5. Anordnung zur Reflektometrie im extremen Ultraviolett- und im weichen Röntgenwellenlängenbereich, mit einem Plasma welches polychromatische Strah­ lung divergent emittiert, mit einem Monochromator und mit einem Mehrkanaldetektor zur Erfassung der reflektierten Strahlung.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle ein Pinchplasma, ein Kanalpinchplasma oder ein laserinduziertes Plasma vorgese­ hen ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, dass als Detektor eine CCD-Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera mit rück­ seitig gedünntem CCD-Chip vorgesehen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, dass als Detektor ein Zeilendetektor vorgesehen ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Referenzspiegel vorgesehen ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzspiegel in der Nähe des Beleuchtungsflecks des zu prüfenden Objekts positioniert ist.

11. Verfahren zur Reflektometrie im extremen Ultraviolett- und im weichen Röntgenwellenlängenbereich, insbesondere mittels einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Referenzmessung zur Bestimmung der beaufschlagenden Strahlung vorgenommen wird, und bei dem die von einem Mehrkanaldetektor gemessene reflektierte Strahlung zuvor kollimiert und spektral zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pinchplasmastrahlungsquelle verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektometrie mit einem Kanalpinchplasma durchgeführt wird.

13. Verfahren zur Reflektometrie im extremen Ultraviolett- und im weichen Röntgenwellenlängenbereich mit einem polychromatische Strahlung divergent emit­ tierenden Plasma, insbesondere mittels einer Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem eine Referenzmessung zur Bestimmung der beauf­ schlagenden Strahlung vorgenommen wird, und bei dem die von einem Mehrkanal­ detektor gemessene reflektierte Strahlung zuvor monochromatisiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektometrie mit einem Pinchplasma, einem Kanalpinchplasma, oder einem laserinduzierten Plasma durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Kollimation mit Hilfe einer Blende, eines Blendensystems, eines röntgenoptischen Elements oder durch Abstandskollimation durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Reflektivität ortsaufgelöst gemessen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass für die Referenzmessung reflektierte Strahlung von einem Referenz­ spiegel herangezogen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmes­ sung mit dem Referenzspiegel zeitgleich mit der Messung der vom Prüfobjekt stam­ menden reflektierten Strahlung durchgeführt wird.