WO2006125576A2 - Optikgitteranordnung, vermessungsvorrichtung, vorrichtung und verfahren zur mehrfachbelichtung - Google Patents

Optikgitteranordnung, vermessungsvorrichtung, vorrichtung und verfahren zur mehrfachbelichtung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an optical grating arrangement having at least one optical grating which comprises a grating substrate having a grating structure, to a device for moire measurement of an optical specimen with an optical grating arrangement, each containing a positionable in the beam path before or after the specimen grating, and an evaluation unit for evaluating generated by superposition of the two grating moire structures and to an apparatus and a method for substrate structuring by multiple exposure.
  • lattice structure here, unless otherwise stated in the individual case, any periodic structure with an optical functionality, such as selective transmission, absorption, reflection or diffraction of light to understand.
  • optical gratings are devices for moire measurement of optical systems, in particular for moire distortion measurement on optical imaging systems. This will be done in an object plane and an image plane of the optical imaging system to be measured each introduced a grid, and the resulting from the superposition of the image of the object-side grid with the image-side grating moire structures are suitably evaluated.
  • the grids include a grid substrate, in or on which the grid structure is applied in the form of a correspondingly structured layer material with respect to the other substrate material of different transmission and / or reflectivity.
  • moire surveying devices are used, for example for distortion measurement on the projection objective, see US Pat. Appl. No. 60/435267 and US Pat. Nos. 5,767,959 and 5,973,773.
  • the grating periods of the two gratings nominally scale with the nominal magnification of the objective to be measured, e.g. 4: 1.
  • it is preferable to laterally shift the two gratings relative to each other in the distortion measurement e.g. by active displacement of one of the two gratings, which is conventionally achieved by mechanical displacement, e.g. of the object-side grid by means of a piezo-adjustable mask / Retikelhalters done.
  • the scale manipulator couples with higher image errors, such as spherical aberration and coma.
  • a correspondingly accurate adjustment of the imaging scale in the absolute ppm range is desired or required prior to delivery or installation of the projection objective in the exposure system necessary.
  • the moire distortion measurement directly provides the magnification of the lens when the ratio of the grating periods of the two grids is exactly right.
  • there is often a deviation from the exact ratio for example due to different conditions, such as process temperature and therefore thermal expansion, in the production of the two grids used.
  • deviations which are no longer negligible can occur because distortion patterns of a higher order, for example of the order r 3 with the radial coordinate r, effectively effect a different average scaling in the relatively small field of the image-side grating than in the relatively large field of the object-side grid.
  • the scaling of the two grids is calibrated separately.
  • One way of calibrating is to calibrate a single grid pair consuming, for example, externally at an official verification center, and then perform the distortion measurement on a specimen first with this calibrated grating pair. Then the distortion measurement is repeated on this specimen with a similar, but not calibrated and therefore less expensive grating pair and determines the difference of the measurement result to that obtained with the calibrated grating pair, eg the corresponding difference of the measured magnification.
  • the non-calibrated grid pair can then remain assigned to the test specimen in question for later repetition measurements, such as a microlithography projection objective, the calculated difference in the result from the calibrated grating pair being taken into account as an additional calibration value for this test specimen.
  • the image scale of a microlithography projection lens can also be determined in-situ using its non-calibrated grating pair, even after it has been installed in an exposure system, without the objective having to be removed or the calibrated grating pair introduced into the exposure system ,
  • a challenge in this context is to provide said calibrated or equivalent grating pair as inexpensively and with high precision as possible, with the magnification ratio of the grating pair being more important for the graduation scale determination than the absolute value of the individual scalings of the two grids.
  • Periodic structures to be imaged are not only of importance for metrology in microlithography, but are also often the subject of the actual exposure process, with which an object structure located on a mask or a reticle is exposed to an image-side substrate, such as a semiconductor wafer, eg for producing a periodic structure of adjacent conductive lines, insulating layer areas, depressions, auxiliary or alignment marks, etc.
  • a known technique for increasing the resolving power is the multiple exposure, which uses an object structure having a larger pitch even considering the magnification than the one to be achieved Image structure in that, for example, every second structure element of the image structure is missing from the object structure. This object structure is then successively exposed several times, for example twice, in positions shifted laterally by a corresponding fraction of its grid dimension.
  • electromagnetic radiation is diffracted at different wave excitations of another type, e.g. by acousto-optic, photorefractive, photochromic, thermo-optical, electro-optical or magneto-optical coupling.
  • acousto-optic effect modulates e.g. a sound wave, the density in the medium, resulting in a corresponding refractive index modulation on the elasto-optical effect, which realizes a phase grating for light waves.
  • electromagnetic radiation itself can cause a change in refractive index in the medium, and this photorefractive effect can be used variously, e.g. for diffraction of light on photonic crystals, see the journal article A.M.
  • the technical problem underlying the invention is the provision of a novel optical grating arrangement which can be used particularly advantageously in moire measurement technology and in the multiple exposure technique, a corresponding moire measuring device, for example for imaging scale determination in microlithography projection objectives, and a corresponding apparatus and method Substrate structuring based on multiple exposure.
  • the invention solves this problem by providing an optical grating arrangement having the features of claim 4 or 5, a moire measuring device having the features of claim 1 and a device and a method for substrate structuring by multiple exposure with the features of claim 22 or 27.
  • the optical grating arrangement according to the invention has at least one optical grating whose grating structure is generated by a wave excitation in the associated grating substrate.
  • the phase of the associated wave excitation is variably adjustable, whereby the grating structure can be shifted laterally in their position accordingly. This may replace a conventional mechanical lattice-structure displacement.
  • the optical grating arrangement according to claim 5 includes at least two optical grids whose grating structures are generated by an associated wave excitation in the respective grating substrate. For the two wave excitations, a predeterminable wavelength ratio is selected, whereby the two optical gratings with a correspondingly defined scaling ratio, i.
  • the phase of at least one of the two wave excitations for the two optical gratings is variably adjustable.
  • the respective lattice structure-forming wave excitation is a quasi-standing wave, which in the present case a standing wave or a wave is to be understood, which moves relatively slowly compared to their frequency, ie, in contrast, significantly lower phase velocity.
  • a wave excitation has a fixed or laterally with a certain displacement speed Moving optical lattice structure result, usually of the phase grating type.
  • the phase of the respective lattice-structure-forming wave excitation can be set to several different discrete values or continuously changed, whereby successive phase lattice can be realized in mutually shifted lateral positions, without necessarily requiring a mechanical displacement of the lattice substrate.
  • a plurality of grating structures with different grating directions can be produced together or alternatively individually at different times in the grating substrate.
  • conventional multi-directional gratings such as checkerboard grids, parquet lattice, etc., can be modeled in their visual effect.
  • the lattice structure-forming wave excitation is a wave excitation limited to a surface area of the lattice substrate.
  • Such limitation of the wave excitation and thus the phase grating structure provided by it in the direction perpendicular to the grating substrate surface, which in most cases is substantially parallel to an optical axis of an optical system using the optical grating arrangement, is advantageous for many applications.
  • the respective lattice-structure-forming wave excitation can be generated with a discretely or continuously variably adjustable wavelength. Accordingly, phase grating structures having different grating periods with the same grating substrate can be produced without requiring a grid substrate exchange.
  • the lattice structure-forming wave excitations in the lattice substrates of at least two diffraction gratings are generated based on a common excitation signal source. This has the advantage that any drift phenomena of the exciter signal source in the same way affect both wave excitations and thereby possibly compensate, for example, when the wave excitations consist of stationary or quasi-standing waves.
  • the wave generation unit which generates the respective wave excitation comprises a frequency multiplier or frequency divider in at least one excitation signal path from the excitation signal source to the respective grid substrate.
  • the phase grating structure is generated by the respective wave excitation due to acousto-optic, photorefractive, photochromic, thermo-optic, electro-optical or magneto-optical coupling, depending on the application, a most suitable coupling effect from these different coupling effects can be selected.
  • a grating structure of the acousto-optic type of virtually any shape can be provided by standing or quasi-standing ultrasonic waves, for the generation of which one or more ultrasonic generators, which also includes the optional use of one or more ultrasonic reflectors, are coupled to the grating substrate.
  • At least one lattice substrate both at least one lattice structure of wave excitation type and at least one lattice structure of the non-wave excitation type, the latter type any conventional amplitude and / or phase grating structures are to be understood, for example Material differences and / or layer thickness differences are generated.
  • At least one grating substrate with which a wave excitation-type grating structure is provided has a location-varying dispersion. This makes it possible to provide a wave excitation with a location-dependent variable amplitude and / or wavelength and consequently an optical grating structure with a correspondingly locally varying optical behavior.
  • the wave generation unit has a plurality of individual wave generator units, e.g. Ultrasonic transducers, which are pulsed controlled by individually vorgebare activation pulse signals, so that can be generated as a wave excitation virtually any grid pattern as overlay or interference pattern.
  • individual wave generator units e.g. Ultrasonic transducers, which are pulsed controlled by individually vorgebare activation pulse signals, so that can be generated as a wave excitation virtually any grid pattern as overlay or interference pattern.
  • the moire surveying device of the invention uses an optical grating arrangement in which at least one of the two gratings has a grating structure produced by wave excitation in the associated grating substrate, for which purpose a corresponding unit is produced the wave structure providing shaft excitation is provided.
  • Moire surveys can be performed with comparatively little effort and high precision.
  • the optical grating assembly used in the moire surveying apparatus may be of the type according to the invention of any one of claims 4 to 20.
  • this measurement device is designed for the imaging scale determination of an optical imaging system, such as a microlithography projection objective. In the latter case, the measurement can be carried out in a separate measuring station or alternatively in-situ in the installed state of the objective in a microlithography projection exposure apparatus.
  • the multiple exposure substrate structuring apparatus comprises a first wave excitation generating unit providing at least a portion of a first mask pattern to be imaged, and / or a second wave excitation providing at least a portion of a second mask pattern to be imaged in an associated mask substrate.
  • a multiple exposure of a substrate to be patterned with different mask structures using the same mask substrate can be performed without necessarily replacing the mask substrate with another one or mechanically shifting it.
  • Multiple exposure methods for substrate structuring can be carried out with the multiple exposure apparatus according to the invention.
  • the different mask structures may in particular be laterally shifted periodic structures of the same type as in the split-pitch multiple exposure technique.
  • the multiple exposure device may include an optical grating arrangement according to the invention which has at least one optical grating whose grating structure is replaced by a corresponding optical grating Wave excitation is provided in the lattice substrate, wherein the phase of the wave excitation for adjusting the different mask structures is variable.
  • the multiple exposure device is not limited to the use of periodic mask structures, but also virtually any non-periodic mask structures can be provided by wave excitation in an associated mask substrate.
  • non-periodic mask structures, but also periodic mask structures of the desired wave excitation type can be provided by using a locally varying dispersion and / or a plurality of appropriately coupled interfering wave generator units, such as ultrasonic transducers, as an associated mask substrate. wherein the wave generator units can be controlled in any desired pulsed manner as needed.
  • at least one of the mask structures in mixed form has both a wave excitation type structural part and a non-wave excitation type structural part provided spatially side by side and / or superposed on the respective mask substrate.
  • 1 is a schematic side view of a moire measuring device with wave-based gratings
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an optical grating arrangement which can be used, for example, for the moire measuring device of FIG. 1, with two acoustooptic-type optical gratings
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view through a grating substrate with modulation of the substrate surface by surface wave excitation, as can be used, for example, for the optical grating of FIG. 2, FIG.
  • FIG. 4 shows a view corresponding to FIG. 3 for a variant with a wave excitation limited to a thin layer region below the substrate surface
  • FIG. 5 shows a block diagram for an optical grating arrangement in which grating structures of the ultrasonic wave excitation type can be generated in a grating substrate in two mutually perpendicular directions
  • FIG. 6 shows a schematic side view of an optical grating arrangement in which grating structures of the photo-refractive wave excitation type can be generated in two mutually orthogonal directions in a grating substrate
  • FIG. 7 shows a schematic side view of an apparatus for substrate structuring by multiple exposure with wave excitation type mask structures to be imaged
  • FIG. 8 is a schematic fragmentary cross-sectional view of a mask substrate usable in the multiple exposure apparatus of FIG. 7 and FIG
  • FIG. 9 is a schematic fragmentary cross-sectional view of another mask substrate usable in the multiple exposure apparatus of FIG. 7.
  • 1 schematically illustrates a device for distortion measurement on a specimen 1 by a moire technique with a per se conventional structure, comprising a measuring radiation source 2, an optical grating arrangement with a first arranged in the beam path in front of the specimen 1 grid 3a and a second, in Beam path after the test specimen 1 arranged grid 3b and an only schematically indicated evaluation unit 4 includes.
  • the test object 1 may in particular be an optical imaging system, especially a high-resolution microlithography projection objective of high numerical aperture, for example of the immersion type.
  • the first object-side grating 3a is placed in an object plane of the objective 1, the second, image-side grating 3b in an image plane thereof.
  • the different size of the two gratings 3a, 3b symbolizes a decreasing magnification of the objective 1, eg a typical magnification of 4: 1 in a microlithography projection objective.
  • the measuring radiation source 2 can be, for example, a radiation source which serves as a useful radiation source in the normal useful operation of the test object 1, ie, in the case of a microlithography projection objective, a lighting system used in the associated projection exposure apparatus.
  • a radiation source which serves as a useful radiation source in the normal useful operation of the test object 1, ie, in the case of a microlithography projection objective, a lighting system used in the associated projection exposure apparatus.
  • This has the advantage that the test specimen 1 is measured with measuring radiation 5 of the same wavelength as the useful radiation.
  • a measuring radiation with a wavelength other than that of the useful radiation can also be used. In some cases, eg for EUV useful radiation, this can mean a significantly lower measurement effort for technical reasons.
  • the evaluation unit 4, like the measuring radiation source 2, is of any type known for moire distortion measurements.
  • the detector unit for example a CCD array with optionally upstream detection optics
  • a subsequent evaluation part which detects the moire structures detected by the detector unit, which consist of the superposition of the image of the object-side grating 3a with the image-side grating 3b, evaluates the determination of distortion.
  • a possible deviation of the actual magnification of the target magnification predetermined by the design of the objective 1 is also of interest. This scale deviation is contained in the lowest tunable order in the distortion error of the objective 1 and, as mentioned above, can be eliminated by associated scale manipulators.
  • the two gratings 3a, 3b are of a wave excitation type, i. its moire lattice structure is formed in each case by a wave excitation in an associated lattice substrate.
  • the wave excitation can be of any type which is suitable for providing an optical grating effect for the measuring radiation 5 in the grating substrate.
  • the lattice formation can e.g. based on acousto-optic, photorefractive, thermo-optic, electro-optical or magneto-optical coupling.
  • the grating structure provided thereby is of the phase grating type.
  • amplitude gratings are possible, which are generated for example with light waves in photochromic substances.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a correspondingly designed optical grating arrangement of the acousto-optic type.
  • Each of the two grids 3a, 3b in this example includes a suitable grating substrate 6a, 6b in which a preferably standing or quasi-standing ultrasonic wave 7a, 7b can be generated.
  • a high-frequency oscillator 8 is supplied, more precisely a coupled in Fig. 2, not shown , conventional ultrasonic generator assembly.
  • the respective ultrasonic generator arrangement for example, two coupled controlled ultrasonic transducers on opposite sides of the grid substrate 6a, 6b or an ultrasonic transducer on a substrate side and an ultrasonic reflector on an opposite side of the substrate.
  • an ultrasonic transducer coupled on one side to the substrate 6a, 6b is sufficient.
  • the ultrasonic wave excitation 7a, 7b effects a correspondingly periodically modulated density change in the grating substrate 6a, 6b, which acts as a grating structure with a corresponding grating period for light or electromagnetic radiation, which is directed onto the substrate 6a, 6b, like the measuring radiation 5 in FIG
  • a high-frequency excitation at 1. 3GHz leads to a standing acoustic wave with a wavelength of approximately 4 ⁇ m.
  • Integer frequency multiplications are known to be relatively easily generated electronically by non-linear mixing of harmonics, and such integer ratios of moire grating periods are often needed just for imaging scale determination.
  • the wavelength ratio of the ultrasonic waves may not follow the adjusted frequency ratio with equal accuracy, since the wavelength depends on the speed of sound, or more precisely, the phase velocity, which is due to inhomogeneities in the substrate or dispersion of edge effects with frequency can change. If this leads to problems, it may alternatively be provided not to use the harmonics in the time signal for frequency multiplication, but to generate the higher harmonics directly from the spatial modulation by means of non-linear effects in the substrate.
  • a common excitation signal source here the oscillator 8
  • the oscillator 8 has the advantage that a fixed, predetermined phase relationship for the grating pair 3a, 3b is maintained even when the excitation signal source 8 drifts. Even if the excitation signal 9 drifts, the moiré pattern resulting from the superposition of the image of the object-side grating 3a with the image-side grating 3b remains, since the drift is equally present in both ultrasonic waves 7a, 7b and hence the phase grating structures formed thereby the grating 3a, 3b occurs and consequently their phase difference remains constant. This does not apply when using current ultrasonic waves, in this case, if necessary by appropriate conventional measures to ensure that the exciter signal 9 does not drift disturbing.
  • a surface wave excitation for the respective wave excitation in the grating substrate 6a, 6b which only has a relatively small extent in the direction of the incident measuring / illuminating radiation and the radiation distribution in the Raman-Nath diffraction range does not impose a pronounced Bragg condition.
  • This can be achieved by transducers with high efficiency, at least within a sufficiently narrow frequency band depending on the quality of the Transdulementsresonators.
  • Figs. 3 and 4 show schematically two possible embodiments. In the example of FIG.
  • surface acoustic wave excitation results in a correspondingly modulated surface progression 14a of a grating substrate 14, so that incident light is diffracted at the modulated phase delay between substrate 14 and adjacent medium, such as air.
  • a waveguide 15 is used as a grating substrate which limits acoustic or electromagnetic waves to a thin layer area below or adjacent to the substrate surface.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a rectangular grating substrate 16.
  • the optical grating arrangement of FIG. 5 comprises a high-frequency oscillator 17 whose excitation signal 18 is supplied directly to one of two piezo couplers functioning as ultrasonic transducers via a phase shifter 19 opposite sides are coupled to the grid substrate 16.
  • two pairs of opposing transducers 20a, 20b and 20c, 20d are arranged on each of two of the four sides of the substrate.
  • either one converter pair 2Oa 1 20b or the other converter pair 20c, 2Od can be activated, with the result that in that optionally a phase grating structure in a first grating direction or a phase grating structure in a second grating direction perpendicular thereto is generated by corresponding ultrasonic wave excitation 22.
  • the ultrasound wave excitation 22 can, in turn, in particular be a standing or quasi-standing ultrasound wave, which is produced by superimposing opposite waves generated by the two opposing transducers 20a, 20b or 20c, 20d of the activated transducer pair.
  • the invention is not limited to such a converter coupling to a rectangular grid substrate. Rather, in alternative embodiments, grid substrates of any other shape can be used, to which one or more wave-exciting units can be coupled in order to produce a desired grid structure by superposition of the individual ultrasonic waves. This includes, for example, the case of an approximately circular grating substrate on which a desired even or odd number of transducer units are peripherally arranged as individual transducer segments.
  • the converter units are controlled coupled in a suitable manner depending on the desired grid structure.
  • the relative phase position of the two individual waves and thus the phase position of the resulting ultrasonic wave excitation 22, for example the position of the shaft maximum, can be set in the grating substrate 16 in the desired manner.
  • a continuous shift can also be realized by the exciter signal 18 of the high-frequency oscillator 17 a low-frequency signal is modulated so that the resulting grating phase moves at a constant speed.
  • This phase shift can be used, in particular, to shift the grating structure of one of the two gratings 3a, 3b in a moire measuring device of the type shown in FIG. 1, as is known per se for increasing the measuring accuracy in the case of distortion measurements, without, however, the conventional one Mechanical displacement of the lattice substrate is necessary. Rather, the setting of various discrete phase steps or a continuous phase shift of the two grating structures relative to each other can be realized electronically by means of suitable tuning of the relative phase positions of the excitation signals, without this necessarily being accompanied by a mechanical grid substrate displacement.
  • this type of phase shift not only applies to arrangements of the type shown in FIG. 5, with which lattice structures can be generated in several directions, but also for arrangements which generate a lattice structure in only one direction.
  • the arrangement of FIG. 5 is doubled correspondingly to two grating substrates, preferably a common excitation signal source being provided for both gratings, as in the example of FIG. 2, and also the frequency multipliers or frequency dividers can be used in the manner of Fig. 2.
  • the efficiency of ultrasonic wave excitation can be increased.
  • a common high-frequency oscillator coherently excites an opposing ultrasonic transducer pair, a standing ultrasonic wave is formed in the grid substrate.
  • the ultrasonic wave excite by only one transducer on a substrate side and on the opposite side to provide an ultrasonic reflector, which at least partially reflects the wave, which may already meet, for example, a sudden change in the characteristic impedance at an interface of different materials, for example on the surface of the lattice substrate from the substrate material to the outer medium like air.
  • optical grating arrangements of the type shown in FIG. 5 may be provided to provide grating structures in more than two directions and / or in different non-orthogonal directions.
  • moire measurement of the specimen 1 in a moire measuring device of the type shown in FIG. 1 it is also possible for moire measurement of the specimen 1 in a moire measuring device of the type shown in FIG. 1 to actively rotate the specimen 1, for which purpose it is then positioned in a corresponding rotatable support.
  • FIG. 6 shows an optical grating arrangement which is a photorefractive analog of the acousto-optic type device in FIG. 5.
  • the optical grating arrangement of Fig. 6 also permits generation of a wave excitation type grating structure in a grating substrate 23 in either one of two orthogonal directions, but by optical wave excitation, i. by using the photorefractive effect.
  • the optical arrangement of Fig. 6 comprises a light source 24, e.g. an infrared laser, and suitable beam guiding elements for dividing radiation 25 emerging from the light source 24 into two partial beams 25a, 25b and coupling them into the substrate 23 from two opposite directions.
  • first light beam guide provided with a solid line and with arrows
  • the optionally expanded light beam 25 emerging from the light source 24 is directed to a first deflecting mirror 26, which is located in a first deflection position, via a rotatable deflection mirror 26 fixed mirror 27 thrown, which reflects the light to a first beam splitter 28.
  • a first partial beam 25a is coupled into the substrate 23 via a second fixed mirror 29 in a first direction, in FIG. 6 from below.
  • a second partial beam 25b is coupled into the substrate 23 via a displaceable mirror 30 in the second direction opposite to the first, in FIG. 6 from above.
  • second light beam guide coming from the source 24 light beam 25 is then passed through the deflection mirror located in a second position 26 'to a third fixed mirror 31, which reflects it to a second beam splitter 32.
  • one partial beam 25c, 25d is in turn coupled into the substrate 23 via respective deflection mirrors 33, 34, of which at least one can be displaceably arranged, from opposite directions, which in this example are orthogonal to the first and second directions.
  • the two oppositely coupled in the substrate 23 coherent sub-beams 25a, 25b and 25c, 25d superimposed to a standing wave, which generates a corresponding periodic refractive index modulation via the photorefractive effect, which acts as an optical lattice structure. If a waveguide substrate is selected, the If necessary, lattices could be narrowed down to a near-surface area.
  • the phase of the generated standing wave can also be changed by another means by which the relative optical path length difference of the two overlapping partial beams is influenced, e.g. by rotating a plane-parallel plate or by applying a control voltage to a Kerr cell.
  • the dispersion is generally pronounced, but here the spatial frequency multiplication works quite simply with the photorefractive effect near saturation, so that it is generally possible to dispense with a temporal frequency multiplication of the light waves to be coupled.
  • the inventive optical grating assembly comprising one or more ripple-type grating structures provides a variety of useful applications.
  • a wave excitation-type grating pair can be used as a high-precision reference instead of the conventionally used calibrated moiré grating pair mentioned above, in particular for imaging scale determination.
  • a low-cost grating pair conventional type and assigned to this specimen in its further use for later adjustment measurements can then be calibrated in the manner described above for each test object, a low-cost grating pair conventional type and assigned to this specimen in its further use for later adjustment measurements.
  • jektiv or optical imaging system each assign a grating pair of the wave excitation type for later adjustment measurements.
  • such grid pairs according to the invention can generally also be used for other moire surveying tasks.
  • a moire surveying apparatus equipped in accordance with the invention offers some, to a large extent already mentioned advantages.
  • the moire phase can be slid without mechanical components, e.g. by electrical delay of the high-frequency excitation in the acousto-optic lattice type or by Kerr cells in the beam path of the exciting light waves in the photorefractive lattice type.
  • the wave excitation type grating structures are typically phase grating structures. With these, when the zeroth order is suppressed, the moiré effect generally achieves higher contrast than with amplitude gratings, e.g.
  • phase gratings unlike amplitude gratings, absorb virtually no light. Therefore, with the same signal level, the integration / measurement time can be shortened, so that any drift phenomena do not affect the measurement results as much.
  • Sinusoidal grating structures typically provided by the wave excitation type, suppress the unwanted harmonics in the resulting moiré fringes, so that the measurement results are less dependent on the initial phase, which is difficult to control.
  • phase shifting it is possible to specifically vary the moire modulation alone via the amplitude of the acousto-optic grating structure, instead of apodizing the overall signal from modulation and DC component as conventionally used in the evaluation. This provides a good prerequisite for optimizing conventional window functions also with regard to noise.
  • the high frequency oscillator or the respectively used excitation signal source can be of the fixed or variably adjustable frequency type.
  • the last-mentioned variant offers the possibility of being able to adjust grating structures with different grating periods by means of corresponding discrete or continuous frequency variation.
  • the pupil of a test object can be scanned without having to change components, such as a measuring head and a reticle.
  • a distortion measurement with two different feature widths such as about 0.5 microns and about 8 microns, are performed, to which the bandwidth of the optical grating arrangement used is selected accordingly.
  • optical lattice arrangements according to the invention result in devices for wavefront measurement by lateral shear interferometry, in particular for the measurement of projection objectives in microlithography projection exposure systems of the scanner type but also of other types.
  • a conventional measuring mask is used on the reticle side, while on the detector side, for example integrated in a measuring head, the conventional diffraction grating, for example, a checkerboard grid, is replaced by an optical grating arrangement according to the invention.
  • FIG. 7 shows schematically a corresponding multiple exposure device for substrate structuring, for example for structuring a semiconductor wafer.
  • a multiple exposure device basically has the structure of a normal exposure system, such as a microlithography Giionsbelichtungs- system for semiconductor wafer structuring, where additional measures are taken to subject the substrate, such as the wafer, several exposure processes, depending on the application, the actual structuring means Resistions- and / or etching operations in total only after completion of all exposure operations done or partly already between successive exposure operations. It is not relevant for the structure production to chem purpose of the substrate structure to be achieved is intended. It may, for example, be a structure for a semiconductor chip or a pure measurement or test structure, etc.
  • the type of multiple exposure according to the invention can be used in particular whenever the desired structure is of a periodic type.
  • a mask substrate 40 is positioned in an object plane of an objective 41 such as a microlithography projection lens, and a substrate 42 to be exposed such as a wafer is positioned in an image plane of the objective 41.
  • the periodic structure to be imaged is provided according to the invention as a wave excitation type lattice structure, i. the mask substrate 40 is suitably coupled to a wave generation unit 43.
  • the mask substrate 40 can be a wave excitation with coupling via the acousto-optical, photorefractive, photochromic, thermo-optical, electro-optical or magneto-optical effect.
  • FIGS. 2, 5 and 6 can be used, wherein in the example of FIG. 2, one of the two grating substrates 6a, 6b together with the associated control part can be dispensed with.
  • an associated periodic structure of the wave excitation type is generated in the mask substrate 40.
  • these are similar structures that are only laterally shifted from each other.
  • this structural displacement can be effected electronically without mechanical displacement of the mask substrate 40 alone by correspondingly shifting the phase position of the excitation signal.
  • a lattice structure with a first phase position symbolized in FIG. 7 by filled area regions 40a of the mask substrate 40
  • the same lattice structure symbolized in Fig. 7 by hatched areas 40b.
  • a lattice structure can be produced on the image-side substrate 42, which has half the grating period of each of the two individual, exposed to the substrate 42 structures.
  • imaging radiation 44 is provided in a customary manner by a radiation source 45, for example by a conventional illumination system of a microlithography projection exposure apparatus.
  • a radiation source 45 for example by a conventional illumination system of a microlithography projection exposure apparatus.
  • wave excitation type periodic structures in the mask / lattice substrate 40 can be provided, eg structures with a phase shift not equal to 180 °, structures with different lattice periods, structures with different periodicity directions etc.
  • the phase shifts must not be divided equidistantly.
  • a multiple exposure can include more than two exposures, such as three, four, five, or more partial exposures (higher SpNt Pitch).
  • the invention encompasses not only multiple exposures using only periodic wave-excitation-type mask structures as described above with respect to FIG. 7, but generally multiple exposures in which at least a portion of one of the mask patterns used for the various exposures is provided by a respective wave excitation the non-wave excitation type conventional mask structures may be used for the remaining part of the respective mask structure and / or for one or more mask structures of the other exposure processes, and wherein the one or more wave excitation type mask structures as well as any non-wave excitation type mask structures are not limited to periodic structures ,
  • the mask substrate and of the respectively associated wave generation unit practically any desired one can be achieved provide desired wave excitation type mask structures for the multiple exposure operations.
  • mask substrates in which the entire mask pattern is combined with the structure components of the wave excitation type and those of the non-wave excitation type.
  • Figures 8 and 9 illustrate two related embodiments of mask substrates representative of many other miscible substrates of these types.
  • FIG. 8 schematically and partially shows a surface wave-type mask substrate 46 with location-dependent varying dispersion behavior, for example generated by spatially dependent varying thickness of a waveguide surface layer 47.
  • non-periodic wave-excitation type mask structures can also be generated in this way.
  • any non-periodic wave excitation type mask structures in a mask substrate may be formed by providing corresponding wave generation units, eg ultrasonic transducer units of the type shown in FIG. 5, in a suitably more complex spatial arrangement to the mask substrate be coupled and activated by suitable, in particular pulsed signal excitation, so that they provide by superimposing a desired wave excitation pattern.
  • These overlay or interference patterns can then add to the desired image pattern, such as a desired split-pitch pattern in the context of multiple exposure, for example by non-linear processes in an exposed photoresist.
  • Another possible alternative is to create a desired split Pitch pattern form thereby generate and possibly also to limit with high contrast to a particular area that shape and placement of the wave generating units, for example of corresponding ultrasonic transducer electrodes, are selected suitable.
  • FIG. 9 schematically and partially shows a mask substrate 49, eg of SiO 2 , whose entire mask structure comprises three different mask structure parts, namely a first structure part 50 of the wave excitation type, for which a plurality of wave-exciting transducer units 50a are suitably positioned, a second structural part 51, which is replaced by a deposited, non-transparent layer structure is formed, for example, of Cr, and a third structural part 52, which is realized by different effective mask substrate thicknesses by the mask substrate 49 is provided with depressions of corresponding depth.
  • the latter structural part 52 thereby primarily forms a phase delay pattern, as is typically the case with the wave excitation structure part 50 as well.
  • the non-transparent layer structure 51 primarily forms an amplitude difference pattern.
  • the structural parts of different types can be arranged next to one another, or completely or partially spatially overlapping.
  • this is represented by the fact that the two conventional non-wave excitation type structural parts 51, 52 are spaced apart from the wave excitation type structural part 50 and partly overlap each other.
  • split-pitch structures can be generated by electronically phase-shifting the wave excitation-type structural portion while leaving the non-wave excitation type structural portions.
  • a further possible use of the invention in the multiple exposure technique is to provide with the mask substrate 40 measuring grid structures in order to carry out corresponding measuring tasks between the individual exposure processes of the multiple exposure, e.g. in the context of a control loop of the exposure system in order to correct adjustment errors, aberrations of the objective 41, etc.
  • lattice structures i. periodic structures are used with optical functionality, in particular for measuring and calibrating the magnification of lithography lenses and other imaging systems, in general for moire distortion measurement and for other measurement tasks in optical metrology, in which lattice structures are used.
  • the in-situ measurement technique can be used for scale measurement and for other surveying tasks at the location of use of the microlithography projection objective.
  • the invention finds use in the multiple exposure technique to provide corresponding periodic structures of the wave excitation type, whether as utility structures for structuring a useful substrate, e.g. for generating corresponding semiconductor device structures in a wafer, either for measurement / adjustment tasks between the individual exposure processes.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Optikgitteranordnung mit wenigstens einem Optikgitter (3a, 3b) mit einem Gittersubstrat, auf eine Vorrichtung zur Moiré-Vermessung eines optischen Prüflings sowie auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Substratstrukturierung durch Mehrfachbelichtung. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Gitterstruktur durch eine Wellenanregung im Gittersubstrat erzeugt, insbesondere mit variabel einstellbarer Phase und/oder mit vorgebbarem Wellenlängen- oder Frequenzverhältnis der Wellenanregungen für zwei Optikgitter, z. B. für Moiré-Verzeichnungsmessungen. Verwendung z. B. in der Messtechnik und der Mehrfachbelichtungstechnik von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen.

Description

Optikgitteranordnung. Vermessungsvorrichtung, Vorrichtung und Verfahren zur Mehrfachbelichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Optikgitteranordnung mit wenigstens einem Optikgitter, das ein Gittersubstrat mit einer Gitterstruktur umfasst, auf eine Vorrichtung zur Moire-Vermessung eines optischen Prüflings mit einer Optikgitteranordnung, die je ein im Strahlengang vor bzw. nach dem Prüfling positionierbares Gitter beinhaltet, und einer Auswerteeinheit zur Auswertung von durch Überlagerung der beiden Gitter erzeugten Moire-Strukturen sowie auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Substratstrukturierung durch Mehrfachbelichtung. Unter dem Begriff Gitterstruktur ist hierbei vorliegend, soweit im Einzelfall nichts anderes gesagt, jede beliebige periodische Struktur mit einer optischen Funktionalität, wie selektive Transmission, Absorption, Reflexion oder Beugung von Licht, zu verstehen.
Ein wichtiges Anwendungsbeispiel solcher Optikgitter sind Vorrrichtun- gen zur Moire-Vermessung optischer Systeme, insbesondere zur Moire- Verzeichnungsmessung an optischen Abbildungssystemen. Dazu wird in einer Objektebene und einer Bildebene des zu vermessenden optischen Abbildungssystems je ein Gitter eingebracht, und die sich aus der Überlagerung des Bildes des objektseitigen Gitters mit dem bildseitigen Gitter ergebenden Moire-Strukturen werden geeignet ausgewertet. Herkömmlicherweise beinhalten die Gitter ein Gittersubstrat, in oder auf dem die Gitterstruktur in Form eines entsprechend strukturierten Schichtmaterials mit gegenüber dem übrigen Substratmaterial unterschiedlichem Transmissions- und/oder Reflexionsvermögen aufgebracht ist. In der Mikroli- thographietechnik werden derartige Moire-Vermessungsvorrichtungen z.B. zur Verzeichnungsmessung am Projektionsobjektiv eingesetzt, siehe stellvertretend die US-Patentanmeldung Nr. 60/435267 der Anmelderin und die Patentschriften US 5.767.959 und US 5.973.773.
Speziell in der Mikrolithographie bestehen vergleichsweise hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit bei der Vermessung optischer Komponenten, insbesondere bei der Vermessung von heutzutage zunehmend verwendeten Projektionsobjektiven, die für UV- Belichtungsstrahlung im Wellenlängenbereich unter 200nm ausgelegt sind und dabei vorzugsweise eine hohe numerische Apertur aufweisen und häufig vom Immersionstyp sind. Bei der Moire- Verzeichnungsmessung skalieren die Gitterperioden der beiden Gitter nominell mit dem Soll-Abbildungsmaßstab des zu vermessenden Objektivs, z.B. 4:1. Zur Steigerung der Messgenauigkeit ist es bevorzugt, bei der Verzeichnungsmessung die beiden Gitter relativ zueinander lateral zu verschieben, z.B. durch aktive Verschiebung eines der beiden Gitter, was herkömmlich durch eine mechanische Verschiebung z.B. des objektseitigen Gitters mittels eines piezo-verstellbaren Masken- /Retikelhalters erfolgt.
Aus der Verzeichnungsmessung lässt sich als eine wichtige Größe der Abbildungsmaßstab des Objektivs ermitteln. Zwar kann dieser durch sogenannte Maßstabsmanipulatoren schon bei der Herstellung des Objek- tivs eingestellt werden, besonders bei den zunehmend verwendeten hochaperturigen Objektiven koppelt der Maßstabsmanipulator jedoch mit höheren Bildfehlern, wie sphärischer Aberration und Koma. Damit die höheren Bildfehler auch bei späteren Abgleicheinstellungen des Abbildungsmaßstabes im eingebauten Zustand in der Belichtungsanlage z.B. in einer Halbleiterchip-Fabrik innerhalb geforderter Spezifikationen bleiben, ist eine entsprechend genaue Justage des Abbildungsmaßstabs im ppm-Absolutbereich vor Auslieferung bzw. Einbau des Projektionsobjektivs in die Belichtungsanlage gewünscht bzw. notwendig.
Die Moire-Verzeichnungsmessung liefert direkt den Abbildungsmaßstabfehler des Objektivs, wenn das Verhältnis der Gitterperioden der beiden Gitter exakt stimmt. In der Praxis liegt jedoch häufig eine Abweichung vom exakten Verhältnis vor, z.B. aufgrund unterschiedlicher Bedingungen, wie Prozesstemperatur und daher Wärmeausdehnung, bei der Herstellung der beiden eingesetzten Gitter. Auch können bei der geforderten hohen Genauigkeit nicht mehr vernachlässigbare Abweichungen dadurch auftreten, dass Verzerrungsmuster höherer Ordnung, z.B. der Ordnung r3 mit der Radialkoordinate r, im relativ kleinen Feld des bildsei- tigen Gitters effektiv eine andere mittlere Skalierung bewirken als im relativ großen Feld des objektseitigen Gitters. Als Abhilfe wird die Skalierung der beiden Gitter separat kalibriert.
Eine Möglichkeit der Kalibrierung besteht darin, ein einzelnes Gitterpaar aufwändig zu eichen, beispielsweise extern bei einer amtlichen Eichstelle, um dann die Verzeichnungsmessung an einem Prüfling zuerst mit diesem geeichten Gitterpaar durchzuführen. Dann wird die Verzeichnungsmessung an diesem Prüfling mit einem gleichartigen, aber nicht geeichten und daher kostengünstigeren Gitterpaar wiederholt und die Differenz des Messresultates zu demjenigen ermittelt, das mit dem geeichten Gitterpaar erhalten wurde, z.B. die entsprechende Differenz des gemessenen Abbildungsmaßstabs. Das nicht geeichte Gitterpaar kann anschließend für spätere Wiederholungsmessungen dem betreffenden Prüfling zugeordnet bleiben, wie einem Mikrolithographie- Projektionsobjektiv, wobei die ermittelte Ergebnisdifferenz zum geeichten Gitterpaar als zusätzlicher Kalibrierwert für diesen Prüfling berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann z.B. der Abbildungsmaßstab eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs auch nach dessen Einbau in eine Belichtungsanlage hochgenau unter Verwendung des ihm zugeordneten, nicht geeichten Gitterpaares in-situ ermittelt werden, ohne dass dazu das Objektiv ausgebaut oder das geeichte Gitterpaar in die Belichtungsanlage eingebracht werden muss.
Es genügt daher ein einziges geeichtes Gitterpaar beim Objektivhersteller für eine ganze Serie von herzustellenden Projektionsobjektiven, mit denen jeweils ein nicht geeichtes, aber anhand des geeichten Gitterpaares kalibriertes Gitterpaar ausgeliefert wird. Eine sich in diesem Zusammenhang stellende Herausforderung besteht darin, das besagte geeichte oder ein gleichwertiges Gitterpaar möglichst kostengünstig und mit hoher Präzision bereitzustellen, wobei es für die Abbildungsmaßstabbestimmung mehr auf das Skalierungsverhältnis des Gitterpaares als auf den Absolutwert der einzelnen Skalierungen der beiden Gitter ankommt.
Periodische abzubildende Strukturen haben in der Mikrolithographie nicht nur für die Messtechnik Bedeutung, sondern sind auch häufig Gegenstand des eigentlichen Belichtungsvorgangs, mit dem eine auf einer Maske bzw. einem Retikel befindliche Objektstruktur auf ein bild- seitiges Substrat, wie einen Halbleiterwafer, belichtet wird, z.B. zur Erzeugung einer periodischen Struktur von nebeneinanderliegenden Leiterbahnen, Isolationsschichtbereichen, Vertiefungen, Hilfs- oder Justa- gemarken etc. Eine bekannte Technik zur diesbezüglichen Steigerung des Auflösungsvermögens ist die Mehrfachbelichtung, bei der eine Objektstruktur benutzt wird, die ein auch unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabs größeres Rastermaß aufweist als die zu erzielende Bildstruktur, indem bei der Objektstruktur beispielsweise jedes zweite Strukturelement der Bildstruktur fehlt. Diese Objektstruktur wird dann nacheinander mehrfach, z.B. zwei Mal, in lateral um einen entsprechenden Bruchteil ihres Rastermaßes verschobenen Positionen belichtet. Eine derartige Split-Pitch-Doppelbelichtungstechnik ist z.B. in dem Zeitschriftenaufsatz T.Ebihara, Beyond ^=0.25 lithography: 70nm L/S patterning using KrF Scanners, Proceedings of SPIE, Band 5256, 2003, Seite 985, beschrieben.
Es ist an sich bekannt, dass elektromagnetische Strahlung an verschiedenen Wellenanregungen anderen Typs gebeugt wird, z.B. durch akustooptische, photorefraktive, photochrome, thermooptische, elektro- optische oder magnetooptische Kopplung. Beim akustooptischen Effekt moduliert z.B. eine Schallwelle die Dichte im Medium, woraus sich über den elastooptischen Effekt eine entsprechende Brechungsindexmodulation ergibt, die ein Phasengitter für Lichtwellen realisiert. Auch elektromagnetische Strahlung selbst kann eine Änderung des Brechungsindex im Medium hervorrufen, und dieser photorefraktive Effekt kann verschiedentlich genutzt werden, z.B. zur Beugung von Licht an photonischen Kristallen, siehe den Zeitschriftenaufsatz A.M. Glass, Opt. Eng. 17 (1978), Seite 470. Es ist auch bekannt, ein akustooptisches Beugungselement mit Phasengittermuster bei der Hologrammherstellung zu benutzen, siehe z.B. die Offenlegungsschrift JP 06-088715 A.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer neuartigen Optikgitteranordnung, die sich insbesondere vorteilhaft in der Moire-Messtechnik und in der Mehrfachbelichtungstechnik verwenden lässt, einer entsprechenden Moire-Vermessungsvorrichtung z.B. zur Abbildungsmaßstabsbestimmung bei Mikrolithographie-Projektionsobjekti- ven sowie einer entsprechenden Vorrichtung und eines Verfahrens zur Substratstrukturierung durch Mehrfachbelichtung zugrunde. Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Optikgitteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 oder 5, einer Moire-Vermessungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Substratstrukturierung durch Mehrfachbelichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 22 bzw. 27.
Die erfindungsgemäße Optikgitteranordnung weist wenigstens ein Optikgitter auf, dessen Gitterstruktur durch eine Wellenanregung im zugehörigen Gittersubstrat erzeugt wird. Bei der Optikgitteranordnung nach Anspruch 4 ist die Phase der zugehörigen Wellenanregung variabel einstellbar, wodurch entsprechend die Gitterstruktur in ihrer Lage lateral verschoben werden kann. Dies kann eine herkömmliche mechanische Gitterstrukturverschiebung ersetzen. Die Optikgitteranordnung nach Anspruch 5 beinhaltet wenigstens zwei Optikgitter, deren Gitterstrukturen durch eine zugehörige Wellenanregung im jeweiligen Gittersubstrat erzeugt werden. Für die beiden Wellenanregungen wird ein vorgebbares Wellenlängenverhältnis gewählt, wodurch die beiden Optikgitter mit einem entsprechend definierten Skalierungsverhältnis, d.h. mit definiertem Verhältnis des Rastermaßes des einen Gitters zum Rastermaß des anderen Gitters, bereitgestellt werden können. Diese Eigenschaft kann insbesondere zur Einstellung eines gewünschten Gitterskalierungsverhältnisses zweier korrespondierender Gitter in der Moire-Messtechnik genutzt werden. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Phase wenigstens einer der beiden Wellenanregungen für die beiden Optikgitter variabel einstellbar ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilige gitterstrukturbildende Wellenanregung eine quasi-stehende Welle, worunter vorliegend eine stehende Welle oder eine Welle zu verstehen ist, die sich verglichen mit ihrer Frequenz relativ langsam bewegt, d.h. mit demgegenüber deutlich geringerer Phasengeschwindigkeit. Eine solche Wellenanregung hat eine ortsfeste bzw. sich mit gewisser Verschiebegeschwindigkeit lateral bewegende optische Gitterstruktur zur Folge, meist vom Phasengitter- typ.
In Ausgestaltung der Erfindung kann die Phase der jeweiligen gitter- strukturbildenden Wellenanregung auf mehrere verschiedene diskrete Werte eingestellt oder stetig verändert werden, wodurch sich nacheinander Phasengitter in gegeneinander verschobenen Lateralpositionen realisieren lassen, ohne dass es hierzu zwingend einer mechanischen Verschiebung des Gittersubstrats bedarf.
In Weiterbildung der Erfindung können im Gittersubstrat mehrere Gitterstrukturen mit unterschiedlichen Gitterrichtungen zusammen oder alternativ einzeln zu verschiedenen Zeiten erzeugt werden. Damit lassen sich herkömmliche Mehrrichtungsgitter, wie Schachbrettgitter, Parkettgitter etc., in ihrer optischen Wirkung nachbilden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die gitterstrukturbildende Wellenanregung eine auf einen Oberflächenbereich des Gittersubstrats begrenzte Wellenanregung. Eine solche Begrenzung der Wellenanregung und damit der von ihr bereitgestellten Phasengitterstruktur in der zur Gittersubstratoberfläche senkrechten Richtung, die in den meisten Fällen im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse eines die Optikgitteranordnung benutzenden optischen Systems ist, ist für viele Anwendungsfälle von Vorteil.
In Weiterbildung der Erfindung kann die jeweilige gitterstrukturbildende Wellenanregung mit diskret oder kontinuierlich veränderlich einstellbarer Wellenlänge erzeugt werden. Dementsprechend können Phasengitter- strukturen mit unterschiedlichen Gitterperioden mit demselben Gittersubstrat erzeugt werden, ohne dass ein Gittersubstrataustausch erforderlich ist. In Weiterbildung der Erfindung werden die gitterstrukturbildenden Wellenanregungen in den Gittersubstraten von wenigstens zwei Beugungsgittern basierend auf einer gemeinsamen Erregersignalquelle erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass sich etwaige Drifterscheinungen der Erregersignalquelle in gleicher Weise auf beide Wellenanregungen auswirken und sich dadurch eventuell kompensieren, beispielsweise dann, wenn die Wellenanregungen aus stehenden oder quasi-stehenden Wellen bestehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Wellenerzeugungseinheit, welche die jeweilige Wellenanregung erzeugt, einen Frequenzvervielfacher oder Frequenzteiler in wenigstens einem Erregersignalpfad von der Erregersignalquelle zum jeweiligen Gittersubstrat auf. Damit kann in einer vorteilhaften Weise ein gewünschtes Rastermaßverhältnis der durch die Wellenanregungen repräsentierten Phasengitterstrukturen eingestellt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung wird die Phasengitterstruktur durch die jeweilige Wellenanregung aufgrund akustooptischer, photorefraktiver, photochromer, thermooptischer, elektrooptischer oder magnetooptischer Kopplung erzeugt, wobei abhängig vom Anwendungsfall ein jeweils am besten geeigneter Kopplungseffekt aus diesen verschiedenen Kopplungseffekten gewählt werden kann. So kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Gitterstruktur vom akustooptischen Typ praktisch beliebiger Form durch stehende oder quasi-stehende Ultraschallwellen bereitgestellt werden, zu deren Erzeugung ein oder mehrere Ultraschallgeneratoren, was auch die optionale Verwendung eines oder mehrerer Ultraschallreflektoren einschließt, an das Gittersubstrat angekoppelt sind. In anderweitiger Ausgestaltung der Erfindung kann eine Gitterstruktur vom photorefraktiven Typ durch eine Lichtquelle als Erregersignalwelle und durch optische Komponenten zur Teilung eines von der Erregersignalquelle gelieferten Anregungslichtstrahls in wenigstens zwei Teilstrahlen und zur Einkopplung der beiden Teilstrahlen von gegenüberliegenden Seiten in das Gittersubstrat bereitgestellt werden. Durch eine Verstellkomponente kann bei Bedarf die Lichtwegdifferenz der beiden Teilstrahlen verstellt werden, wodurch die Phase der Wellenanregung variabel eingestellt werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, auf wenigstens einem Gittersubstrat sowohl mindestens eine Gitterstruktur von Wellenanregungstyp als auch mindestens eine Gitterstruktur vom Nicht- Wellenanregungstyp vorzusehen, wobei mit dem letztgenannten Typ beliebige herkömmliche Amplituden- und/oder Phasegitterstrukturen zu verstehen sind, die zum Beispiel durch Materialunterschiede und/oder Schichtdickenunterschiede generiert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Gittersubstrat, mit dem eine Gitterstruktur vom Wellenanregungstyp bereit gestellt wird, eine ortsabhängig variierende Dispersion auf. Damit lasst sich eine Wellenanregung mit ortsabhängig veränderlicher Amplitude und/oder Wellelänge und folglich eine optische Gitterstruktur mit entsprechend ortsabhängig variierendem optischem Verhalten bereitstellen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Wellenerzeugungseinheit mehrere einzelne Wellengeneratoreinheiten, z.B. Ultraschallwandler, auf, die durch einzeln vorgebare Aktivierungsimpulssignale gepulst ansteuerbar sind, so dass sich als Wellenanregung praktisch beliebige Gittermuster als Überlagerungs- bzw. Interferenzmuster erzeugen lassen.
Die erfindungsgemäße Moire-Vermessungsvorrichtung benutzt eine Optikgitteranordnung, bei der wenigstens eines der beiden Gitter eine durch eine Wellenanregung im zugehörigen Gittersubstrat erzeugte Gitterstruktur aufweist, wozu eine entsprechende Einheit zur Erzeugung der die Gitterstruktur bereitstellenden Wellenanregung vorgesehen ist. Damit lassen sich Moire-Vermessungen mit vergleichsweise geringem Aufwand und hoher Präzision durchführen. Speziell kann die in der Moire-Vermessungsvorrichtung benutzte Optikgitteranordnung eine solche vom erfindungsgemäßen Typ nach einem der Ansprüche 4 bis 20 sein. In vorteilhaften Anwendungen ist diese Vermessungsvorrichtung zur Abbildungsmaßstabsbestimmung eines optischen Abbildungssystems eingerichtet, wie eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs. In letzterem Fall kann die Vermessung in einem separaten Messplatz oder alternativ in-situ im Einbauzustand des Objektivs in einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Substratstrukturierung durch Mehrfachbelichtung umfasst eine Einheit zur Erzeugung einer ersten Wellenanregung, welche wenigstens einen Teil einer ersten abzubildenden Maskenstruktur bereitstellt, und/oder einer zweiten Wellenanregung, welche wenigstens einen Teil einer zweiten abzubildenden Maskenstruktur bereitstellt, in einem zugehörigen Maskensubstrat. Auf diese Weise kann eine Mehrfachbelichtung eines zu strukturierenden Substrats mit verschiedenen Maskenstrukturen unter Verwendung desselben Maskensubstrats durchgeführt werden, ohne dass das Maskensubstrat zwingend durch ein anderes ersetzt oder mechanisch verschoben werden muss. Das erfindungsgemäße
Mehrfachbelichtungsverfahren zur Substratstrukturierung lässt sich mit der erfindungsgemäßen Mehrfachbelichtungsvorrichtung ausführen.
In Ausgestaltung der Erfindung kann es sich bei den verschiedenen Maskenstrukturen insbesondere um lateral verschobene periodische Strukturen gleicher Art handeln, wie bei der Split-Pitch-Mehrfach- belichtungstechnik. Dazu kann die Mehrfachbelichtungsvorrichtung eine erfindungsgemäße Optikgitteranordnung beinhalten, die wenigstens ein Optikgitter aufweist, dessen Gitterstruktur durch eine entsprechende Wellenanregung im Gittersubstrat bereitgestellt wird, wobei die Phase der Wellenanregung zum Einstellen der verschiedenen Maskenstrukturen veränderbar ist.
Die erfindungsgemäße Mehrfachbelichtungsvorrichtung ist nicht auf die Verwendung periodischer Maskenstrukturen beschränkt, vielmehr können auch praktisch beliebige nicht-periodische Maskenstrukturen durch Wellenanregung in einem zugehörigen Maskensubstrat bereitgestellt werden. In entsprechenden Weiterbildungen der Erfindung können nichtperiodische Maskenstrukturen, aber auch periodische Maskenstrukturen gewünschter Form vom Wellenanregungstyp dadurch bereitgestellt werden, dass als zugehöriges Maskensubstrat ein solches mit ortsabhängig variierender Dispersion und/oder mit einer Mehrzahl geeignet angekoppelter, interferierend zusammenwirkender Wellengeneratoreinheiten, wie Ultraschallwandler, benutzt wird, wobei die Wellengeneratoreinheiten bei Bedarf in beliebig vorgebarer Weise gepulst angesteuert werden können. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens eine der Maskenstrukturen in gemischter Form sowohl einen Strukturteil vom Wellenanregungstyp als auch einen Strukturteil vom Nicht- Wellenanregungstyp auf, die räumlich nebeneinander und/oder sich überlagernd auf dem betreffenden Maskensubstrat bereitgestellt werden.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Moire-Vermessungsvorrichtung mit auf Wellenanregung beruhenden Gittern,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer z.B. für die Moire- Vermessungsvorrichtung von Fig. 1 verwendbaren Optikgitteranordnung mit zwei Optikgittern vom akustooptischen Typ, Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch ein Gittersubstrat mit Modulation der Substratoberfläche durch Oberflächenwellen- anregung, wie es z.B. für die Optikgitter von Fig. 2 verwendbar ist,
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 für eine Variante mit einer auf einen dünnen Schichtbereich unter der Substratoberfläche begrenzten Wellenanregung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild für eine Optikgitteranordnung, bei der in einem Gittersubstrat Gitterstrukturen vom Ultraschallwellenanre- gungstyp in zwei zueinander senkrechten Richtungen erzeugbar sind,
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Optikgitteranordnung, bei der in einem Gittersubstrat Gitterstrukturen vom photo- refraktiven Wellenanregungstyp in zwei zueinander orthogonalen Richtungen erzeugbar sind,
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Sub- stratstrukturierung durch Mehrfachbelichtung mit abzubildenden Maskenstrukturen vom Wellenanregungstyp,
Fig. 8 eine schematische, ausschnittweise Querschnittansicht eines in der Mehrfachbelichtungsvorrichtung von Fig. 7 verwendbaren Maskensubstrats und
Fig. 9 eine schematische, ausschnittweise Querschnittansicht eines weiteren, in der Mehrfachbelichtungsvorrichtung von Fig. 7 verwendbaren Maskensubstrats. Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung zur Verzeichnungsmessung an einem Prüfling 1 durch eine Moire-Technik mit einem an sich herkömmlichen Aufbau, der eine Messstrahlungsquelle 2, eine Optikgitteranordnung mit einem ersten, im Strahlengang vor dem Prüfling 1 angeordneten Gitter 3a und einem zweiten, im Strahlengang nach dem Prüfling 1 angeordneten Gitter 3b sowie eine nur schematisch angedeutete Auswerteeinheit 4 umfasst. Beim Prüfling 1 kann es sich insbesondere um ein optisches Abbildungssystem handeln, speziell ein hochauflösendes Mikrolithographie-Projektionsobjektiv hoher numerischer Apertur, z.B. vom Immersionstyp. Das erste, objektseitige Gitter 3a wird in einer Objektebene des Objektivs 1 platziert, das zweite, bild- seitige Gitter 3b in einer Bildebene desselben. Die unterschiedliche Größe der beiden Gitter 3a, 3b symbolisiert einen verkleinernden Abbildungsmaßstab des Objektivs 1 , z.B. einen typischen Abbildungsmaßstab von 4:1 bei einem Mikrolithographie-Projektionsobjektiv.
Die Messstrahlungsquelle 2 kann z.B. eine Strahlungsquelle sein, die im normalen Nutzbetrieb des Prüflings 1 als Nutzstrahlungsquelle dient, d.h. im Fall eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs ein in der zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage verwendetes Beleuchtungssystem. Dies hat den Vorteil, dass der Prüfling 1 mit Messstrahlung 5 gleicher Wellenlänge wie die Nutzstrahlung vermessen wird. Alternativ kann auch eine Messstrahlung mit anderer Wellenlange als diejenige der Nutzstrahlung verwendet werden. Dies kann in manchen Fällen, z.B. bei EUV-Nutzstrahlung, aus technischen Gründen einen deutlich geringeren Messaufwand bedeuten. Die Auswerteeinheit 4 ist ebenso wie die Messstrahlungsquelle 2 von einem beliebigen, für Moire- Verzeichnungsmessungen geläufigen Typ. Insbesondere umfasst sie eine Detektoreinheit, z.B. ein CCD-Array mit optional vorgeschalteter Detektionsoptik, und einen anschließenden Auswerteteil, der die von der Detektoreinheit erfassten Moire-Strukturen, die sich aus der Überlagerung des Bildes des objektseitigen Gitters 3a mit dem bildseitigen Gitter 3b ergeben, zur Verzeichnungsbestimmung auswertet. Dabei interessiert häufig insbesondere auch eine etwaige Abweichung des Ist- Abbildungsmaßstabes vom durch den Entwurf des Objektivs 1 vorgegebenen Soll-Abbildungsmaßstab. Diese Maßstabsabweichung ist in niedrigster abstimmbarer Ordnung im Verzeichnungsfehler des Objektivs 1 enthalten und lässt sich, wie oben erwähnt, durch zugehörige Maßstabsmanipulatoren eliminieren.
Charakteristischerweise sind die beiden Gitter 3a, 3b von einem Wellenanregungstyp, d.h. ihre Moire-Gitterstruktur wird jeweils durch eine Wellenanregung in einem zugehörigen Gittersubstrat gebildet. Die Wellenanregung kann hierbei von jeder beliebigen Art sein, die geeignet ist, im Gittersubstrat eine optische Gitterwirkung für die Messstrahlung 5 bereitzustellen. So kann die Gitterbildung z.B. auf akustooptischer, photorefraktiver, thermooptischer, elektrooptischer oder magnetooptischer Kopplung beruhen. Typischerweise ist die dadurch bereitgestellte Gitterstruktur vom Phasengittertyp. Alternativ sind auch Amplitudengitter möglich, die beispielsweise mit Lichtwellen in photochromen Substanzen erzeugt werden.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer entsprechend ausgelegten Optikgitteranordnung vom akustooptischen Typ. Jedes der beiden Gitter 3a, 3b beinhaltet in diesem Beispiel ein geeignetes Gittersubstrat 6a, 6b, in welchem eine vorzugsweise stehende oder quasi-stehende Ultraschallwelle 7a, 7b erzeugt werden kann. Zur Bereitstellung beider Ultraschallwellenanregungen 7a, 7b dient ein Hochfrequenzoszillator 8 als gemeinsame Erregersignalquelle, dessen Erregersignal 9 über je einen Signalpfad 10, 11 mit zugehörigem Frequenzvervielfacher 12, 13 dem betreffenden Gittersubstrat 6a, 6b zugeführt wird, genauer gesagt einer angekoppelten in Fig. 2 nicht gezeigten, herkömmlichen Ultraschallgeneratoranordnung. Zur Erzeugung einer stehenden oder quasistehenden Ultraschallwelle umfasst die jeweilige Ultraschallgenerator- anordnung z.B. zwei gekoppelt angesteuerte Ultraschallwandler auf gegenüberliegenden Seiten des Gittersubstrats 6a, 6b oder einen Ultraschallwandler auf einer Substratseite und einen Ultraschallreflektor auf einer gegenüberliegenden Substratseite. Zur Erzeugung einer laufenden Ultraschallwelle genügt ein einseitig an das Substrat 6a, 6b angekoppelter Ultraschallwandler. Durch den akustooptischen Effekt bewirkt die Ultraschallwellenanregung 7a, 7b eine entsprechend periodisch modulierte Dichteänderung im Gittersubstrat 6a, 6b, die als Gitterstruktur mit entsprechender Gitterperiode für Licht bzw. elektromagnetische Strahlung wirkt, die auf das Substrat 6a, 6b gerichtet wird, wie die Messstrahlung 5 in Fig. 1. Bei Verwendung von Quarzglas als Substratmaterial führt z.B. eine Hochfrequenzanregung mit 1 ,3GHz zu einer stehenden akustischen Welle mit einer Wellenlänge von ca. 4μm.
Mit Hilfe der beiden Frequenzvervielfacher 12, 13, welche die Frequenz des vom Oszillator 8 gelieferten Erregersignals 9 um einen jeweiligen Faktor m bzw. n verändern, wird ein definiertes Frequenz- und damit Wellenlängenverhältnis für die beiden Ultraschallwellenanregungen 7a, 7b und folglich ein definiertes Skalierungs- bzw. Rastermaßverhältnis für die beiden dadurch gebildeten Gitterstrukturen der Gitter 3a, 3b eingestellt. Es versteht sich, dass dazu je nach Bedarf auch nur ein Frequenzvervielfacher in einem der beiden Erregersignalpfade 10, 11 genügen kann oder statt eines Frequenzvervielfachers in einem oder beiden Signalpfaden 10, 11 ein Frequenzteiler vorgesehen sein kann. Ganzzahlige Frequenzvervielfachungen können bekanntermaßen relativ einfach elektronisch durch nichtlineare Mischung aus Oberwellen sehr präzise erzeugt werden, und solche ganzzahligen Verhältnisse der Moire-Gitterperioden werden häufig gerade zur Abbildungsmaßstabbestimmung benötigt. So kann im Fall eines Soll-Abbildungsmaßstabs von 4:1 ein entsprechendes Frequenzverhältnis n:m=4:1 eingestellt werden, z.B. durch Weglassen des Frequenzvervielfachers 12 für das objektseitige Gitter 6a und Wahl eines Vervielfachungsfaktors von vier für den Fre- quenzvervielfacher 13 des bildseitigen Gitters 6b.
In bestimmten Fällen kann es sein, dass das Wellenlängenverhältnis der Ultraschallwellen dem eingestellten Frequenzverhältnis nicht mit gleicher Genauigkeit folgt, da die Wellenlänge von der Schallgeschwindigkeit, genau genommen der Phasengeschwindigkeit, abhängt, die sich bei Inhomogenitäten im Substrat oder über die Dispersion aus Randeffekten mit der Frequenz ändern kann. Wenn dies zu Problemen führt, kann alternativ vorgesehen sein, nicht die Oberwellen im zeitlichen Signal zur Frequenzvervielfachung auszunutzen, sondern durch nichtlineare Effekte im Substrat die höheren Harmonischen direkt aus der räumlichen Modulation zu generieren.
Die Verwendung einer gemeinsamen Erregersignalquelle, hier des Oszillators 8, hat den Vorteil, dass eine feste, vorgegebene Phasenbeziehung für das Gitterpaar 3a, 3b auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn die Erregersignalquelle 8 driftet. Selbst wenn das Erregersignal 9 driftet, bleibt das Moire-Muster, das aus der Überlagerung des Bildes des objektseitigen Gitters 3a mit dem bildseitigen Gitter 3b entsteht, stehen, da die Drift in gleicher Weise in beiden Ultraschallwellen 7a, 7b und folglich den dadurch gebildeten Phasengitterstrukturen der Gitter 3a, 3b auftritt und folglich deren Phasendifferenz konstant bleibt. Dies gilt nicht bei Verwendung laufender Ultraschallwellen, in diesem Fall wird bei Bedarf durch geeignete herkömmliche Maßnahmen dafür gesorgt, dass das Erregersignal 9 nicht störend driftet.
Speziell für die Anwendung der Moire-Verzeichnungsmessung hoch- aperturiger Prüflinge mit geringer Schärfentiefe ist es günstig, für die jeweilige Wellenanregung im Gittersubstrat 6a, 6b eine Oberflächenwel- lenanregung zu wählen, die in Richtung der einfallenden Mess- /Beleuchtungsstrahlung nur eine relativ geringe Ausdehnung besitzt und der Verteilung der Strahlung im Gültigkeitsbereich der Raman-Nath- Beugung keine ausgeprägte Bragg-Bedingung auferlegt. Dies kann durch Transduktoren mit hohem Wirkungsgrad erreicht werden, jedenfalls innerhalb eines je nach Güte des Transduktorresonators ausreichend schmalen Frequenzbandes. Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei mögliche Ausführungsbeispiele. Im Beispiel von Fig. 3 führt eine akustische Oberflächenwellenanregung zu einem entsprechend modulierten Oberflächenverlauf 14a eines Gittersubstrats 14, so dass an der modulierten Phasenverzögerung zwischen Substrat 14 und angrenzender Medium, wie Luft, einfallendes Licht gebeugt wird. Im Beispiel von Fig. 4 wird ein Wellenleiter 15 als Gittersubstrat verwendet, der akustische oder elektromagnetische Wellen auf einen dünnen Schichtbereich unterhalb bzw. angrenzend an die Substratoberfläche begrenzt.
Häufig ist es zur Moire-Verzeichnungsmessung wünschenswert, verschiedene Messungen für unterschiedliche Gitterrichtungen des Gitterpaars vorzunehmen. Mit Gittern vom Wellenanregungstyp lässt sich dies in sehr eleganter Weise verwirklichen, ohne dazu das jeweilige Gittersubstrat verdrehen oder gegen ein anderes austauschen oder in mehreren Richtungen periodische Gitterstrukturen, wie Parkettgitterstrukturen, Schachbrettgitterstrukturen etc., verwenden zu müssen.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein rechteckförmiges Gittersubstrat 16. Die Optikgitteranordnung von Fig. 5 umfasst dazu einen Hochfrequenzoszillator 17, dessen Erregungssignal 18 zum einen direkt und zum anderen über einen Phasenschieber 19 je einem von zwei als Ultraschallwandler fungierenden Piezokopplern zugeführt wird, die auf gegenüberliegenden Seiten an das Gittersubstrat 16 angekoppelt sind. Dabei sind zwei Paare von sich gegenüberliegenden Wandlern 20a, 20b bzw. 20c, 2Od an je zwei der vier Substratseiten angeordnet. Über einen Doppelwahlschalter 21 kann wahlweise das eine Wandlerpaar 2Oa1 20b oder das andere Wandlerpaar 20c, 2Od aktiviert werden, mit der Folge, dass wahlweise eine Phasengitterstruktur in einer ersten Gitterrichtung oder eine Phasengitterstruktur in einer dazu senkrechten, zweiten Gitterrichtung durch entsprechende Ultraschallwellenanregung 22 erzeugt wird. Die Ultraschallwellenanregung 22 kann insbesondere wiederum eine stehende oder quasi-stehende Ultraschallwelle sein, die durch Überlagerung gegensinniger, von den beiden gegenüberliegenden Wandlern 20a, 20b bzw. 20c, 2Od des aktivierten Wandlerpaars erzeugter Wellen entsteht.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Erfindung nicht auf eine derartige Wandlerankopplung an ein rechteckförmiges Gittersubstrat beschränkt ist. Vielmehr sind in alternativen Ausführungsformen Gittersubstrate beliebiger anderer Form verwendbar, an die ein oder mehrere wellenerregende Einheiten angekoppelt werden können, um eine gewünschte Gitterstruktur durch Überlagerung der einzelnen Ultraschallwellen zu erzeugen. Dies schließt beispielsweise den Fall eines etwa kreisförmigen Gittersubstrates ein, an dem umfangseitig eine gewünschte geradzahlige oder ungeradzahlige Anzahl von Wandlereinheiten als einzelne Wandlersegmente angeordnet sind. Die Wandlereinheiten werden je nach gewünschter Gitterstruktur in dafür geeigneter Weise gekoppelt angesteuert.
Mit dem elektronischen Phasenschieber 19 lässt sich die relative Phasenlage der beiden Einzelwellen und damit die Phasenlage der resultierenden Ultraschallwellenanregung 22, z.B. die Lage des Wellenmaximums, im Gittersubstrat 16 in gewünschter Weise einstellen. Insbesondere ist es damit auch möglich, die Phasenlage der Ultraschallwellenanregung 22 und folglich die Phasenlage des durch den akustooptischen Effekt im Substrat 16 erzeugten Gitters diskret oder kontinuierlich zu verschieben. Eine kontinuierliche Verschiebung kann auch dadurch realisiert werden, dass dem Erregersignal 18 des Hochfrequenzoszillators 17 ein niederfrequentes Signal aufmoduliert wird, so dass sich die resultierende Gitterphase mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Diese Phasenschiebung kann insbesondere dazu genutzt werden, in einer Moire-Vermessungsvorrichtung nach Art von Fig. 1 die Gitterstruktur eines der beiden Gitter 3a, 3b zu verschieben, wie dies zur Steigerung der Messgenauigkeit bei Verzeichnungsmessungen an sich bekannt ist, ohne dass hierzu jedoch die herkömmliche mechanische Verschiebung des Gittersubstrats notwendig ist. Vielmehr kann das Einstellen verschiedener diskreter Phasenschritte oder einer kontinuierlichen Phasenlageverschiebung der beiden Gitterstrukturen relativ zueinander auf elektronischem Weg mittels geeignetem Durchstimmen der relativen Phasenlagen der Erregersignale realisiert werden, ohne dass dies zwingend von einer mechanischen Gittersubstratverschiebung begleitet sein muss.
Es versteht sich, dass diese Art der Phasenlageverschiebung nicht nur für Anordnungen nach Art von Fig. 5, mit denen Gitterstrukturen in mehreren Richtungen erzeugt werden können, sondern auch für Anordnungen verwendbar ist, die eine Gitterstruktur in nur einer Richtung erzeugen. Zum Einsatz in einer Moire-Vermessungsvorrichtung nach Art von Fig. 1 wird die Anordnung von Fig. 5 entsprechend auf zwei Gittersubstrate verdoppelt, wobei vorzugsweise wie im Beispiel von Fig. 2 eine gemeinsame Erregersignalquelle für beide Gitter vorgesehen wird und auch die Frequenzvervielfacher bzw. Frequenzteiler nach Art von Fig. 2 eingesetzt werden können.
In jedem Fall kann durch Anpassen des Wellenwiderstandes die Effizienz der Ultraschallwellenanregung gesteigert werden. Solange ein gemeinsamer Hochfrequenzoszillator ein sich gegenüberliegendes Ultraschallwandlerpaar kohärent anregt, bildet sich im Gittersubstrat eine stehende Ultraschallwelle aus. Alternativ genügt es, die Ultraschallwelle durch nur einen Wandler an einer Substratseite anzuregen und auf der gegenüberliegenden Seite einen Ultraschallreflektor vorzusehen, der die Welle zumindest teilweise reflektiert, wozu beispielsweise bereits eine sprungförmige Änderung des Wellenwiderstands an einer Grenzfläche unterschiedlicher Materialien genügen kann, z.B. an der Oberfläche des Gittersubstrats vom Substratmaterial zum Außenmedium, wie Luft.
Je nach Form des Gittersubstrats und Positionierung und Anzahl der wellenanregenden Wandler können Optikgitteranordnungen nach Art von Fig. 5 zur Bereitstellung von Gitterstrukturen in mehr als zwei Richtungen und/oder in verschiedenen nicht-orthogonalen Richtungen vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich ist es zur Moire-Vermessung des Prüflings 1 in einer Moire-Vermessungsvorrichtung nach Art von Fig. 1 auch möglich, den Prüfling 1 aktiv zu drehen, wozu dieser dann in einer entsprechenden drehbeweglichen Halterung positioniert wird.
Fig. 6 zeigt eine Optikgitteranordnung, die ein photorefraktives Analogon der Anordnung vom akustooptischen Typ in Fig. 5 darstellt. So ermöglicht auch die Optikgitteranordnung von Fig. 6 die Erzeugung einer Gitterstruktur vom Wellenanregungstyp in einem Gittersubstrat 23 wahlweise in einer von zwei orthogonalen Richtungen, jedoch durch Lichtwellenanregung, d.h. durch Nutzung des photorefraktiven Effekts. Dazu um- fasst die Optikanordnung von Fig. 6 eine Lichtquelle 24, z.B. einen Infrarot-Laser, und geeignete Strahlführungselemente, um aus der Lichtquelle 24 austretende Strahlung 25 in zwei Teilstrahlen 25a, 25b aufzuteilen und von je zwei entgegengesetzten Richtungen in das Substrat 23 ein- zukoppeln.
In einer mit durchgezogenen und mit Pfeilen versehenen, ersten Lichtstrahlführung wird der aus der Lichtquelle 24 austretende, optional aufgeweitete Lichtstrahl 25 über einen drehbeweglichen Umlenkspiegel 26, der sich dazu in einer ersten Umlenkstellung befindet, auf einen ersten fixierten Spiegel 27 geworfen, der das Licht zu einem ersten Strahlteiler 28 reflektiert. Ein erster Teilstrahl 25a wird über einen zweiten fixierten Spiegel 29 in einer ersten Richtung, in Fig. 6 von unten, in das Substrat 23 eingekoppelt. Ein zweiter Teilstrahl 25b wird über einen verschiebbaren Spiegel 30 in der zur ersten entgegengesetzten, zweiten Richtung, in Fig. 6 von oben, in das Substrat 23 eingekoppelt.
In einer gestrichelt bzw. mit dünnen Linien angedeuteten, zweiten Lichtstrahlführung wird der von der Quelle 24 kommende Lichtstrahl 25 durch den dann in einer zweiten Position 26' befindlichen Umlenkspiegel zu einem dritten fixierten Spiegel 31 geleitet, der ihn zu einem zweiten Strahlteiler 32 reflektiert. Je ein Teilstrahl 25c, 25d wird dann wiederum über je einen Umlenkspiegel 33, 34, von denen wenigstens einer verschiebbar angeordnet sein kann, von entgegengesetzten Richtungen, die in diesem Beispiel orthogonal zur ersten und zweiten Richtung sind, in das Substrat 23 eingekoppelt.
Es versteht sich, dass durch entsprechend modifizierte Strahlführung und/oder Strahlaufteilung zusätzliche und/oder andere, auch nichtorthogonale, Lichteinkopplungsrichtungen und dementsprechend Gitterrichtungen für die auf diese Weise photorefraktiv erzeugten Phasengit- terstrukturen realisierbar sind. Durch die Verschiebbarkeit des Spiegels 30 bzw. des Spiegels 33 oder 34 kann die Phase der Wellenanregung im Substrat 23 und folglich der erzeugten Gitterstruktur in gewünschter Weise eingestellt werden.
In jedem Fall überlagern sich die beiden gegensinnig in das Substrat 23 eingekoppelten, kohärenten Teilstrahlen 25a, 25b bzw. 25c, 25d zu einer stehenden Welle, die über den photorefraktiven Effekt eine entsprechende periodische Brechungsindexmodulation erzeugt, die als optische Gitterstruktur wirkt. Bei Wahl eines Wellenleitersubstrats kann das er- zeugte Gitter bei Bedarf auf einen oberflächennahen Bereich eingeengt werden.
Statt durch die erwähnte Verschiebung eines Umlenkspiegels kann die Phase der erzeugten stehenden Welle auch durch eine andere Maßnahme geändert werden, mit der die relative optische Weglängendifferenz der beiden sich überlagernden Teilstrahlen beeinflusst wird, z.B. durch Verdrehen einer planparallelen Platte oder durch Anlegen einer Steuerspannung an eine Kerr-Zelle.
Zwar ist bei der photorefraktiven Phasengittererzeugung mittels elektromagnetischer Wellen die Dispersion im allgemeinen merklich ausgeprägt, jedoch funktioniert hier die räumliche Frequenzvervielfachung recht einfach mit dem photorefraktiven Effekt nahe der Sättigung, so dass im allgemeinen auf eine zeitliche Frequenzvervielfachung der einzukoppelnden Lichtwellen verzichtet werden kann.
Wie aus der obigen Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele deutlich wird, ergeben sich für die erfindungsgemäße Optikgitteranordnung, die ein oder mehrere Gitterstrukturen vom Wellenanregungstyp umfasst, eine Vielzahl nützlicher Anwendungen. So kann beispielsweise für hochpräzise Moire-Verzeichnungsmessungen an Mikroli- thographie-Projektionsobjektiven und anderen hochauflösenden und/oder hochaperturigen optischen Abbildungssystemen ein Gitterpaar vom Wellenanregungstyp als hochgenaue Referenz anstelle des herkömmlich benutzten, eingangs erwähnten geeichten Moire-Gitterpaars eingesetzt werden, insbesondere zur Abbildungsmaßstabbestimmung. An diesem Gitterpaar vom Wellenanregungstyp kann dann in der eingangs geschilderten Weise für jeden Prüfling ein kostengünstiges Gitterpaar herkömmlicher Art kalibriert und diesem Prüfling in seinem weiteren Gebrauchseinsatz für spätere Abgleichmessungen zugeordnet werden. Stattdessen ist es natürlich auch möglich, dem jeweiligen Ob- jektiv bzw. optischen Abbildungssystem jeweils ein Gitterpaar vom Wellenanregungstyp auch für die späteren Abgleichmessungen zuzuordnen.
Zudem können solche erfindungsgemäßen Gitterpaare allgemein auch für andere Moire-Vermessungsaufgaben eingesetzt werden. In jedem Fall bietet eine erfindungsgemäß ausgerüstete Moire-Vermessungsvorrichtung einige, zum großen Teil bereits erwähnte Vorteile. So kann die Moire-Phase ohne mechanische Komponenten geschoben werden, z.B. durch elektrische Verzögerung der Hochfrequenzanregung beim akustooptischen Gittertyp oder durch Kerr-Zellen im Strahlengang der anregenden Lichtwellen beim photorefraktiven Gittertyp. Das erlaubt sehr stabile Messkopfkonstruktionen. Die Gitterstrukturen vom Wellenanregungstyp sind typischerweise Phasengitterstrukturen. Mit diesen erreicht der Moire-Effekt, wenn die nullte Ordnung unterdrückt wird, im allgemeinen einen höheren Kontrast als mit Amplitudengittern, wie sie z.B. von üblichen Chrommaskengittern repräsentiert werden. Dies erhöht das Signal/Rausch-Verhältnis der Messergebnisse. Zudem absorbieren Phasengitter im Gegensatz zu Amplitudengitter praktisch kein Licht. Bei gleichem Signalpegel kann daher die Integrations-/Messzeit verkürzt werden, so dass sich etwaige Drifterscheinungen nicht so stark auf die Messergebnisse auswirken.
Sinusförmige Gitterstrukturen, wie sie typischerweise vom Wellenanregungstyp bereitgestellt werden, unterdrücken die unerwünschten Oberwellen in den resultierenden Moire-Streifen, so dass die Messergebnisse weniger von der nur schwer kontrollierbaren Anfangsphase abhängen. Während des Phasenschiebens kann gezielt allein die Moire-Modulation über die Amplitude der akustooptischen Gitterstruktur variiert werden, anstatt wie herkömmlich bei der Auswertung das Gesamtsignal aus Modulation und Gleichanteil zu apodisieren. Dies bietet eine gute Voraussetzung zur Optimierung herkömmlicher Fensterfunktionen auch hinsichtlich Rauschens. Durch die Möglichkeit, auf einfache und elegante Weise auf Gitterstrukturen mit anderer, z.B. orthogonaler Gitterrichtung zu wechseln, entfallen Problempunkte herkömmlicher Mehrfrequenzgitter, wie Fehlpositionierung, Lücken bei Parkettgittern und Modulationskopplung bei Schachbrettgittern und zur Auslöschung von Stör-/Rauschanteilen nötige Gitterbewegungen. Selbstverständlich ist es bei Bedarf auch möglich, die Gitterstrukturen mit unterschiedlichen Gitterrichtungen gleichzeitig zu erzeugen und somit in mehreren Richtungen periodische Gitterstrukturen vom Wellenanregungstyp im Gittersubstrat bereitzustellen.
Je nach Bedarf kann der Hochfrequenzoszillator bzw. die jeweils benutzte Erregersignalquelle vom Typ mit fester oder variabel einstellbarer Frequenz sein. Die letztgenannte Variante bietet die Möglichkeit, durch entsprechende diskrete oder kontinuierliche Frequenzvariation Gitterstrukturen mit unterschiedlicher Gitterperiode einstellen zu können.
Durch kontinuierliche Variation der Anregungsfrequenz kann die Pupille eines Prüflings abgerastert werden, ohne dass dazu Komponenten, wie ein Messkopf und ein Retikel, gewechselt werden müssen. So kann beispielsweise eine Verzeichnungsmessung mit zwei unterschiedlichen Strukturbreiten, wie ca. 0,5μm und ca. 8μm, durchgeführt werden, wozu die Bandbreite der benutzten Optikgitteranordnung entsprechend gewählt wird.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten für erfindungsgemäße Optikgitteranordnungen ergeben sich in Vorrichtungen zur Wellenfrontvermessung durch laterale Scherinterferometrie, insbesondere zur Vermessung von Projektionsobjektiven in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanla- gen vom Scannertyp aber auch anderer Typen. In einer Realisierungsvariante für den Scannertyp wird retikelseitig eine herkömmliche Messmaske eingesetzt, während detektorseitig, zum Beispiel integriert in einen Messkopf, das herkömmliche Beugungsgitter, zum Beispiel ein Schachbrettgitter, durch eine erfindungsgemäße Optikgitteranordnung ersetzt ist. Während z.B. beim Einsatz herkömmlicher Schachbrettgitter durch zwei Auslöschbewegungen (einmal in x- und ein anderes Mal in y- Richtung) zwei Linearfilter (einmal in x- und ein anderes Mal in y- Richtung) erzeugt werden, können mit einer erfindungsgemäßen Optikgitteranordnung die gewünschten Lineargitter unmittelbar erzeugt werden. Bei Verwendung herkömmlicher Parkettgitter werden diese um eine Rastereinheit verschoben, um zwischen beiden Gitterrichtungen umzuschalten. Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Optikgitteranordnung kann die Umschaltung elektronisch erfolgen. Dazu ist eine Anordnung entsprechend Fig. 5 einsetzbar. Vorteilhafterweise entfällt dadurch die herkömmliche Auslöschbewegung, und die elektronisch realisierbare Phasenschiebefunktion verhindert von vornherein typische Positionierungsfehler herkömmlich verwendeter mechanischer Verstelleinheiten und folglich damit einhergehende Messfehler, z. B. bei der Ana- morphismus- und Astigmatismusbestimmung.
Ein weiteres mögliches Anwendungsfeld für die erfindungsgemäßen Gitterstrukturen vom Wellenanregungstyp ist die auflösungssteigernde Mehrfachbelichtungstechnik. Fig. 7 zeigt schematisch eine entsprechende Mehrfachbelichtungsvorrichtung zur Substratstrukturierung, beispielsweise zur Strukturierung eines Halbleiterwafers. Eine solche Mehrfachbelichtungsvorrichtung hat grundsätzlich den Aufbau einer normalen Belichtungsanlage, z.B. einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungs- anlage für die Halbleiterwaferstrukturierung, an der zusätzliche Maßnahmen getroffen sind, um das Substrat, wie den Wafer, mehreren Belichtungsvorgängen zu unterwerfen, wobei je nach Anwendungsfall die eigentliche Strukturierung mittels Resistentwicklungs- und/oder Ätzvorgängen insgesamt erst nach Abschluss aller Belichtungsvorgänge erfolgt oder zum Teil bereits zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungsvorgängen. Für die Strukturerzeugung ist es nicht relevant, zu wel- chem Zweck die zu erzielende Substratstruktur gedacht ist. Es kann sich z.B. um eine Struktur für einen Halbleiterchip handeln oder um eine reine Mess- oder Teststruktur etc. Die erfindungsgemäße Art der Mehrfachbelichtung ist insbesondere immer dann verwendbar, wenn die gewünschte Struktur von einem periodischen Typ ist.
Wie in Fig. 7 gezeigt, wird ein Maskensubstrat 40 in einer Objektebene eines Objektivs 41 , wie eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs, positioniert, und ein zu belichtendes Substrat 42, wie ein Wafer, wird in einer Bildebene des Objektivs 41 positioniert. Charakteristischerweise wird im Maskensubstrat 40 die abzubildende periodische Struktur erfindungsgemäß als Gitterstruktur vom Wellenanregungstyp bereitgestellt, d.h. das Maskensubstrat 40 ist in geeigneter Weise mit einer Wellenerzeugungseinheit 43 gekoppelt. Wie oben erläutert, kann es sich je nach Bedarf um eine Wellenanregung mit Kopplung über den akustoopti- schen, photorefraktiven, photochromen, thermooptischen, elektroopti- schen oder magnetooptischen Effekt handeln. So sind hierfür beispielsweise Anordnungen nach Art der Fig. 2, 5 und 6 verwendbar, wobei im Beispiel von Fig. 2 eines der beiden Gittersubstrate 6a, 6b nebst zugehörigem Ansteuerteil entfallen kann.
Für jeden der mehreren Belichtungsvorgänge wird eine zugehörige periodische Struktur vom Wellenanregungstyp im Maskensubstrat 40 erzeugt. Im allgemeinen handelt es sich dabei um gleichartige Strukturen, die lediglich lateral gegeneinander verschoben sind. Diese Strukturverschiebung kann, wie oben erläutert, ohne mechanische Verschiebung des Maskensubstrats 40 allein elektronisch bewirkt werden, indem die Phasenlage des Anregungssignals entsprechend verschoben wird. So kann z.B. für eine Doppelbelichtung vom Split-Pitch-Typ für einen ersten Belichtungsvorgang eine Gitterstruktur mit einer ersten Phasenlage, in Fig. 7 durch ausgefüllte Flächenbereiche 40a des Maskensubstrates 40 symbolisiert, und für einen zweiten Belichtungsvorgang die gleiche Git- terstruktur, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 180° erzeugt werden, in Fig. 7 durch schraffierte Flächenbereiche 40b symbolisiert. Damit kann auf dem bildseitigen Substrat 42 eine Gitterstruktur erzeugt werden, welche die halbe Gitterperiode jedes der beiden einzelnen, auf das Substrat 42 belichteten Strukturen aufweist. Für den jeweiligen Belichtungsvorgang wird in üblicher Weise abbildende Strahlung 44 von einer Strahlungsquelle 45 bereitgestellt, z.B. von einem üblichen Beleuchtungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Es versteht sich, dass für die verschiedenen Belichtungsvorgänge einer Mehrfachbelichtung beliebig unterschiedliche periodische Strukturen vom Wellenanregungstyp im Masken-/Gittersubstrat 40 bereitgestellt werden können, z.B. Strukturen mit einer Phasenverschiebung ungleich 180°, Strukturen mit unterschiedlichen Gitterperioden, Strukturen mit unterschiedlichen Periodizitätsrichtungen etc. Die Phasenverschiebungen müssen nicht äquidistant aufgeteilt werden. Eine Mehrfachbelichtung kann mehr als zwei Belichtungen umfassen, z.B. drei, vier, fünf oder mehr Teilbelichtungen (höheres SpNt Pitch).
Die Erfindung umfasst nicht nur Mehrfachbelichtungen unter Verwendung ausschließlich periodischer Maskenstrukturen vom Wellenanregungstyp, wie oben zu Fig. 7 beschrieben, sondern allgemein Merfach- belichtungen, bei denen wenigstens ein Teil einer der für die verschiedenen Belichtungsvorgänge benutzten Maskenstrukturen durch eine entsprechende Wellenanregung bereitgestellt wird, wobei für den übrigen Teil der betreffenden Maskenstruktur und/oder für eine oder mehrere Maskenstrukturen der anderen Belichtungsvorgänge herkömmliche Maskenstrukturen vom Nicht-Wellenanregungstyp verwendet werden können und wobei die eine oder mehreren Maskenstrukturen vom Wellenanregungstyp ebenso wie die etwaigen Maskenstrukturen vom Nicht- Wellenanregungstyp nicht auf periodische Strukturen beschränkt sind. Vielmehr lassen sich durch geeignete Wahl des Maskensubstrats und der jeweils zugehörigen Wellenerzeugungseinheit praktisch beliebige gewünschte Maskenstrukturen vom Wellenanregungstyp für die Mehr- fachbelichtungsvorgänge bereitstellen. Dabei sind auch Maskensubstrate verwendbar, bei denen die gesamte Maskenstruktur aus Strukturenteilen vom Wellenanregungstyp und solchen vom Nicht- Wellenanregungstyp kombiniert ist. Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen zwei diesbezügliche Ausführungsformen von Maskensubstraten stellvertretend für viele weitere einsetzbare Maskensubstrate dieser Typen.
So zeigt Fig. 8 schematisch und ausschnittsweise ein zum Beispiel für Mehrfachbelichtungen verwendbares Maskensubstrat 46 vom Oberflä- chenwellentyp mit ortsabhängig variierendem Dispersionsverhalten, beispielsweise generiert durch ortsabhängig variierende Dicke einer Wellenleiter-Oberflächenschicht 47. Dies führt zu einer Wellenanregung 48 mit entsprechend ortsabhängig variierender Amplitude und/oder Wellenlänge, was wiederum zu einer entsprechenden Modulation des optischen Verhaltens des Maskensubstrats 46 führt. Mit anderen Worten lassen sich auf diese Weise auch nicht-periodische Maskenstrukturen vom Wellenanregungstyp erzeugen.
Zusätzlich oder alternativ zu einer solchen Verwendung dispersiver Maskensubstrate können praktisch beliebige, auch nicht-periodische Maskenstrukturen vom Wellenanregungstyp in einem Maskensubstrat dadurch erzeugt werden, dass entsprechende Wellenerzeugungseinheiten, z.B. Ultraschallwandlereinheiten nach Art von Fig. 5, in einer geeigneten, komplexeren räumlichen Anordnung an das Maskensubstrat angekoppelt und durch geeignete, insbesondere gepulste Signalanregung aktiviert werden, so dass sie durch Überlagerung ein gewünschtes Wellenanregungsmuster liefern. Diese Überlagerungs- bzw. Interferenzmuster können sich dann im Rahmen der Mehrfachbelichtung z.B. durch nichtlineare Prozesse in einem belichteten Photoresist zum gewünschten Bildmuster addieren, wie einem gewünschten Split-Pitch-Muster. Eine weitere mögliche Alternative besteht darin, eine gewünschte Split- Pitch-Musterform dadurch zu erzeugen und ggf. auch mit hohem Kontrast auf ein bestimmtes Gebiet zu begrenzen, dass Form und Platzierung der Wellenerzeugungseinheiten, z.B. von entsprechenden Ultraschallwandlerelektroden, geeignet gewählt werden.
Fig. 9 zeigt schematisch und ausschnittsweise ein Maskensubstrat 49, z.B. aus SiO2, dessen gesamte Maskenstruktur drei verschiedene Maskenstrukturteile umfasst, und zwar einen ersten Strukturteil 50 vom Wellenanregungstyp, wozu mehrere wellenanregende Wandlereinheiten 50a geeignet positioniert sind, einen zweiten Strukturteil 51 , der durch eine aufgebrachte, nicht-transparente Schichtstruktur z.B. aus Cr gebildet ist, und einen dritten Strukturteil 52, der durch unterschiedliche effektive Maskensubstratdicken realisiert ist, indem das Maskensubstrat 49 mit Vertiefungen entsprechender Tiefe versehen ist. Der letztgenannte Strukturteil 52 bildet dadurch primär ein Phasenverzögerungsmuster, wie dies typischerweise auch beim Wellenanregungs-Strukturteil 50 der Fall ist. In Gegensatz dazu bildet die nicht-transparente Schichtstruktur 51 primär ein Amplitudendifferenzmuster. Wie bereits oben ausgeführt, können die Strukturteile unterschiedlichen Typs nebeneinander liegend oder ganz oder teilweise räumlich überlappend angeordnet sein. In Fig. 9 ist dies dadurch repräsentiert, dass die beiden herkömmlichen Strukturteile 51 , 52 vom Nicht-Wellenregungstyp mit Abstand neben dem Strukturteil 50 vom Wellenanregungstyp angeordnet sind und sich dabei teilweise überlappen.
Bei Verwendung eines Maskensubstrats nach Art von Fig. 9 mit Maskenstrukturen sowohl vom Nicht-Wellenanregungstyp als auch vom Wellenanregungstyp in Mehrfachbelichtungen können Split-Pitch-Strukturen durch elektronisches Phasenschieben des Strukturteils vom Wellenanregungstyp erzeugt werden, während die Strukturteile vom Nicht- Wellenanregungstyp stehen bleiben. Eine solche Realisierung von herkömmlichen Strukturen und Split-Pitch-Strukturen vom Wellenanre- gungstyp integriert auf einem Maskensubstrat spart aufwendige Justierprozesse zwischen einer herkömmlichen Maske und einer Split-Pitch- Maske ein.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit der Erfindung in der Mehrfachbelich- tungstechnik besteht darin, mit dem Maskensubstrat 40 Messgitterstrukturen bereitzustellen, um zwischen den einzelnen Belichtungsvorgängen der Mehrfachbelichtung entsprechende Messaufgaben auszuführen, z.B. im Rahmen eines Regelkreises der Belichtungsanlage, um Justierfehler, Aberrationen des Objektivs 41 etc. auszuregeln.
Die obige Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele macht deutlich, dass die Erfindung in vorteilhafter Weise überall dort einsetzbar ist, wo Gitterstrukturen, d.h. periodische Strukturen, mit optischer Funktionalität zum Einsatz kommen, insbesondere zur Messung und Kalibrierung des Abbildungsmaßstabs von Lithographieobjektiven und anderen Abbildungssystemen, allgemein zur Moire- Verzeichnungmessung und für andere Messaufgaben in der optischen Messtechnik, bei denen Gitterstrukturen benutzt werden. Dies umfasst Anwendungen sowohl beim Objektivhersteller als auch in-situ-Anwen- dungen beim Objektivanwender, z.B. für Mikrolithographie-Projektions- belichtungsanlagen vom Steppertyp und Scannertyp in Halbleiterbauelement-Produktionsanlagen. Die in-situ-Messtechnik ist zur Maßstabsmessung und für andere Vermessungsaufgaben am Gebrauchsort des Mikrolithographie-Projektionsobjektivs einsetzbar. Des weiteren findet die Erfindung in der Mehrfachbelichtungstechnik Verwendung, um entsprechende periodische Strukturen vom Wellenanregungstyp bereitzustellen, sei es als Nutzstrukturen zur entsprechenden Strukturierung eines Nutzsubstrats, z.B. zur Erzeugung entsprechender Halbleiterbauelementstrukturen in einem Wafer, sei es für Mess-/Justieraufgaben zwischen den einzelnen Belichtungsvorgängen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Moire-Vermessung eines optischen Prüflings, mit einer Optikgitteranordnung mit einem ersten, im Strahlengang vor dem Prüfling positionierbaren Gitter und einem zweiten, im Strahlengang nach dem Prüfling positionierbaren Gitter und einer Auswerteeinheit zur Auswertung von durch Überlagerung der beiden Gitter erzeugten Moire-Strukturen, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Optikgitteranordnung eine Einheit zur Erzeugung einer Wellenanregung im Gittersubstrat, die eine optische Gitterstruktur bereitstellt, für wenigstens eines der beiden Gitter umfasst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Bestimmung des Abbildungsmaßstabes eines optischen Abbildungssystems eingerichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Bestimmung des Abbildungsmaßstabes eines Mikroli- thographie-Projektionsobjektivs in einer Mikrolithographie-Projek- tionsbelichtungsanlage oder in einem separaten Messplatz eingerichtet ist.
4. Optikgitteranordnung mit wenigstens einem Optikgitter mit einem Gittersubstrat (16), gekennzeichnet durch eine Einheit (17, 19, 20a bis 2Od) zur Erzeugung einer Wellenanregung (22) im Gittersubstrat (16), die eine optische Gitterstruktur bereitstellt, mit variabel einstellbarer Phase.
5. Optikgitteranordnung mit wenigstens einem ersten Optikgitter (3a) mit einem ersten Gittersubstrat (6a) und einem zweiten Optikgitter (3b) mit einem zweiten Gittersubstrat (6b), gekennzeichnet durch eine Einheit (8, 12, 13) zur Erzeugung je einer eine optische Gitterstruktur bereitstellenden Wellenanregung (7a, 7b) in dem ersten und dem zweiten Gittersubstrat (6a, 6b) mit vorgebbarem Wellenlängenverhältnis der Wellenanregungen.
6. Optikgitteranordnung nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit zur variablen Einstellung der Phase wenigstens einer der Wellenanregungen eingerichtet ist.
7. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit als jeweilige gitterstrukturbildende Wellenanregung eine stehende oder quasi-stehende Wellenanregung erzeugt.
8. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 6 und 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die variable Einstellung der Phase der jeweiligen gitterstrukturbildenden Wellenanregung durch die Wellenerzeugungseinheit die Einstellung mehrerer diskreter Phasenwerte oder die Einstellung eines sich kontinuierlich ändernden Phasenwertes beinhaltet.
9. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit dafür eingerichtet ist, mehrere gitterstrukturbildende Wellenanregungen zusammen zeitgleich oder einzeln zu verschiedenen Zeiten in we- nigstens zwei unterschiedlichen Richtungen im Gittersubstrat zu erzeugen.
10. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die gitterstrukturbildende Wellenanregung eine oberflächenbegrenzte Wellenanregung im Gittersubstrat ist.
11. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit zur Erzeugung der gitterstrukturbildenden Wellenanregung mit diskret oder kontinuierlich veränderlich einstellbarer Wellenlänge oder Frequenz eingerichtet ist.
12. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit die gitterstrukturbildenden Wellenanregungen in den Gittersubstraten des ersten und zweiten Optikgitters basierend auf einer gemeinsamen Erregersignalquelle erzeugt.
13. Optikgitteranordnung nach Anspruch 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit einen Frequenzvervielfacher oder Frequenzteiler in wenigstens einem Erregersignalpfad von der Erregersignalquelle zum jeweiligen Gittersubstrat aufweist.
14. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der optischen Gitterstruktur durch die Wellenanregung auf akustooptischer, pho- torefraktiver, photochromer, thermooptischer, elektrooptischer o- der magnetooptischer Kopplung basiert.
15. Optikgitteranordnung nach Anspruch 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit zur Erzeugung einer Gitterstruktur durch akustooptische Kopplung einen oder mehrere Ultraschallgeneratoren umfasst, die an das Gittersubstrat gekoppelt sind.
16. Optikgitteranordnung nach Anspruch 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit zur Erzeugung einer Gitterstruktur durch photorefraktive Kopplung eine Lichtquelle als Erregersignalquelle zur Bereitstellung eines Anregungslichtstrahls und optische Komponenten zur Aufteilung des Anregungslichtstrahls in wenigstens zwei Teilstrahlen und zur Einkopplung der beiden Teilstrahlen von gegenüberliegenden Seiten in das Gittersubstrat aufweist.
17. Optikgitteranordnung nach Anspruch 16, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit eine Verstellkomponente zur Verstellung der Lichtwegdifferenz der beiden Teilstrahlen umfasst.
18. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, weiter dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gittersubstrat eine optische Gitterstruktur von einem Nicht-Wellenanregungstyp beinhaltet.
19. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, weiter dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gittersubstrat eine ortsabhängig veränderliche Dispersion aufweist und die zugehörige Wellenanregung dadurch eine ortsabhängig veränderliche Amplitude und/oder Wellenlänge besitzt.
20. Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit mehrere einzelne, verteilt an das Gittersubstrat angekoppelte Wellengeneratoren beinhaltet, die mit vorgebaren Anregungsimpulssignalen ansteuerbar sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Optikgitteranordnung eine solche nach einem der Ansprüche 4 bis 20 ist.
22. Vorrichtung zur Strukturierung eines Substrats durch Mehrfachbelichtung, mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Maskenstruktur, die in verschiedenen Belichtungsvorgängen der Mehrfachbelichtung auf das Substrat zu belichten sind, gekennzeichnet durch eine Einheit zur Erzeugung einer ersten Wellenanregung, welche wenigstens einen Teil der ersten Maskenstruktur bereitstellt, und/oder einer zweiten Wellenanregung, welche wenigstens einen Teil der zweiten Maskenstruktur bereitstellt, in einem Maskensubstrat.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, weiter gekennzeichnet durch eine Optikgitteranordnung nach einem der Ansprüche 4, 7 bis 11 und 14 bis 20, welche die erste und/oder die zweite Maskenstruktur durch Erzeugung je einer entsprechenden Wellenanregung bereitstellt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22, weiter dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Maskensubstrat von einem Typ mit ortsabhängig variabler Dispersion ist, um in ihm eine Maskenstruktur mit ortsabhängig variabler Amplitude und/oder Wellenlänge zu erzeugen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenerzeugungseinheit mehrere, verteilt an ein Maskensubstrat angekoppelte Wellengeneratoren um- fasst, die mit vorgebaren Anregungsimpulssignalen aktivierbar sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, weiter dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Maskensubstrat eine Maskenstruktur aus mehreren nebeneinander liegenden und/oder überlappenden Strukturteilen beinhaltet, von denen wenigstens ein Strukturteil von Wellenanregungstyp und wenigstens ein anderer Strukturteil von einem Nicht-Wellenanregungstyp ist.
27. Verfahren zur Strukturierung eines Substrats durch Mehrfachbelichtung unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Belichtungsvorgang durchgeführt wird, für den die Wellenerzeugungseinheit die Wellenanregung zur Bereitstellung der ersten Maskenstruktur erzeugt, und ein zweiter Belichtungsvorgang durchgeführt wird, für den die Wellenerzeugungseinheit eine Wellenanregung zur Bereitstellung der zweiten Maskenstruktur erzeugt.
28. Verfahren nach Anspruch 27, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wellenanregung durch Phasenverschieben der ersten Wellenanregung erzeugt wird.
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