WO2019057696A1 - Wafer-halteeinrichtung sowie mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Wafer-halteeinrichtung sowie mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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Rolf Freimann
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Definitions

  • Wafer holding device as well
  • the invention relates to a wafer holding device for holding a wafer during operation of a microlithographic projection exposure apparatus, and to a microlithographic projection exposure apparatus.
  • Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective.
  • anamorphic imaging system in which case an anamorphic image is understood to be an image that produces a distorted image of the object , which is not a similarity image (ie can not be represented by a combination of displacement, rotation, mirroring, and centric stretching.)
  • an anamorphic imaging system may be, for example, a projection objective which is along two of has different imaging scales in different axes.
  • a determination of wavefront errors of the projection lens can be done via shearing interferometry.
  • a measuring mask arranged in the object plane of the projection lens to be measured is matched to one another in the form of a two-dimensional shear grating and a diffraction grating arranged in the image plane of the projection lens such that when the measuring mask is imaged onto the diffraction grating, a superimposition pattern in the form of an interferogram arises which is spatially resolving Detector is detected and evaluated.
  • a problem encountered in determining the distortion and wavefront errors of the projection lens in practice is that known Measuring arrangements, which, for example, have a sensor arrangement which can be moved into the area of the wafer table, have only insufficient absolute accuracy, with the result that, for example, the manufacturing errors on the part of the measuring technique used result directly in measurement errors.
  • the measurement signals obtained in the above moire measurement are also influenced by manufacturing errors of the first grating containing the test structures and / or the second grating forming the moire mask, resulting in a need for appropriate calibration.
  • the implementation of a so-called calibration method is known, in which - as indicated in Fig.
  • a measurement of the test object or projection lens 606 takes place in a plurality of different measuring positions, which with respect to the positioning of the test object relative to the measuring system or the Grid arrangement of first grid 605 and second grid 608 differ from each other. In principle, this makes it possible to separate the respective components of the test object from the components of the measuring system in the measurement signals obtained or the evaluation result obtained in the detection plane.
  • optical imaging properties of a projection exposure apparatus are subject to changes over time due to drift effects, radiation-induced heating and the associated deformation of the optical components (in particular mirrors) as well as alteration of existing layers due to contamination or delamination. that also the above mentioned distortion as well Change the wavefront error of the projection lens over the life of the projection exposure tool.
  • a wafer holding device for holding a wafer in the operation of a microlithographic projection exposure apparatus and a microlithographic projection exposure apparatus, which provide a measurement of distortion and / or wavefront errors with increased accuracy and possibly also in anamorphic Allow imaging systems to at least partially avoid the problems described above.
  • the invention relates to a wafer holding device for holding a wafer during operation of a microlithographic projection exposure apparatus, with at least one sensor positionable in different rotational positions.
  • the at least one sensor has at least one line grating for distortion measurement.
  • the at least one sensor has at least one two-dimensional shear grating for wavefront measurement.
  • the at least one sensor has at least one ptychography mask.
  • a complex shaped grid can be used to generate a complex interferogram, to allow a low-noise inference back to the wavefront.
  • the at least one sensor has at least one areally measuring intensity detector.
  • the invention relates to a microlithographic projection exposure apparatus having an illumination device and a projection objective, wherein the illumination device is designed to illuminate a mask having an imaging structure arranged in an object plane of the projection objective during operation of the projection exposure apparatus.
  • the projection lens is adapted to image this object plane to an image plane; and wherein the projection exposure apparatus comprises a wafer holding device with the features described above.
  • the invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus with a lighting device and a projection objective, wherein the illumination device is designed to illuminate a mask having structures to be imaged arranged in an object plane of the projection lens during operation of the projection exposure apparatus, wherein the projection objective is designed to image this object plane onto an image plane;
  • At least one in the image plane translationally movable turntable is provided, via which a sensor group can be positioned in different rotational positions in the beam path; and - wherein the at least one turntable translatable in the image plane is arranged on a wafer holding device provided for holding a wafer.
  • the direct attachment of the turntable according to the invention to the wafer holding device has the advantage that a comparatively fast or frequent execution of the wavefront and / or distortion measurement is made possible.
  • the invention includes the concept of implementing cascading (in the sense of a series connection or concatenation) of a "translation table” to enable translational displacement and a turntable (to allow rotation) in the projection exposure apparatus (in particular for wavefront or distortion measurement) suitable, structurally strong measuring mask instead of the actual (lithographic) mask in
  • a suitable detector and evaluation unit eg, a moire grid for distortion measurement or a two-dimensional shear grid for wave front measurement in conjunction with a detector, for example in the form of a CCD camera
  • the incident light is structured in a targeted manner via the measuring mask, this structure is imaged onto the detector and the imaged structure is correspondingly observed.
  • the inventive design of a projection exposure apparatus can take account of the fact that in practice the optical imaging properties of the projection exposure system due to drift effects, radiation-induced heating and concomitant deformation of the optical components (especially mirrors) and change existing layers by contamination or Schichtabtrag temporal changes subject.
  • the wavefront and / or distortion measurement can be carried out repeatedly over the lifetime of the projection exposure apparatus.
  • the rotation which can be implemented in the construction according to the invention furthermore makes it possible, in particular, to calibrate non-rotationally symmetrical errors of the measuring system in the case of a wavefront measurement.
  • the invention makes it possible to measure additional direction-dependent, non-rotationally symmetric terms or modes in the wavefront with increased accuracy. As a result, calibration methods are made possible which, beyond a shift for the calibration of direction-dependent wavefront errors, involve a rotation of the measuring mask used and / or the sensor arrangement used.
  • the rotation according to the invention enables a practical implementation of a calibration method which takes into account a correct and any manufacturing errors of the measuring system, also in a projection exposure apparatus with an anamorphic imaging system.
  • a further turntable translatable in the object plane is furthermore provided, over which one at least one
  • Measuring mask having measuring structure can be positioned in different rotational positions in the beam path instead of the mask.
  • the further turntable is arranged on a mask holding device provided for holding the mask.
  • the direct attachment of this further rotary table to the mask holding device has the advantage that a comparatively fast or frequent implementation of the wave front and / or distortion measurement is made possible.
  • the further turntable is arranged on a separate, translationally movable holding device provided by a mask holding device provided for holding the mask.
  • the measurement mask has at least one line grating for distortion measurement.
  • the measurement mask has at least one two-dimensional shear grating for wavefront measurement.
  • the measurement mask has at least one aperture for ptychography.
  • the projection objective is an anamorphic imaging system. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.
  • FIGS. 5-6 are schematic representations for explaining the performance of a calibration method in a device for moire measurement of a test object as an exemplary application of the present invention.
  • FIG. 4a shows, in a merely schematic representation, the possible structure of a microlithographic projection exposure apparatus according to the invention.
  • the EUV-designed projection exposure apparatus 400 has an illumination device and a projection objective.
  • the illumination device has a field facet mirror 402 and a pupil facet mirror 403.
  • the light of a light source unit 401 comprising a plasma light source and a collector mirror is steered. in the
  • a deflecting mirror 406 is arranged downstream of the light path, which deflects the radiation impinging on it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 431-436.
  • a reflective structure-carrying mask 409 is arranged on a mask table or a mask holding device 408, wherein the mask 409 is imaged with the aid of the projection lens in an image plane in which a with a photosensitive layer (photoresist) coated substrate 416 is located on a wafer stage or a wafer holding device 415.
  • the projection exposure apparatus 400 has a first turntable 410, which is translationally movable in the object plane.
  • a measuring mask 41 1 can be positioned in the optical path in different rotational positions.
  • the measuring mask 41 1 in the exemplary embodiment has structures which are different from one another and serve different purposes.
  • the structures labeled "41 1 a" are used for (field-point resolved) wavefront measurement, and the structures labeled "41 1 b" serve for distortion measurement.
  • the invention is not limited thereto.
  • the projection exposure apparatus has a turntable 420, which can be moved translationally in the image plane of the projection lens, via which a sensor group can be positioned in different rotational positions in the beam path instead of the wafer.
  • this sensor group has both sensors for wavefront measurement (group 421 a) and sensors for distortion measurement (group 421 b).
  • the first turntable 410 is disposed on the mask table or a mask holding means 408 provided to hold the mask 409
  • the second turntable 420 is disposed on the wafer table or a wafer for holding a wafer 416, respectively - Holding device 415 arranged.
  • the first turntable 410 and the second turntable 420 can each also be arranged on a translationally movable holding device separate from the mask holding device 408 or wafer holding device 415.
  • FIG. 1 shows in a further schematic representation of an embodiment according to the invention, wherein here on a separate from the mask holding device, translationally (in the direction of arrow) movable holding device 100 turntables 1 10, 120 are provided, of which a turntable 1 10 a Measuring mask 1 1 1 with a line grating for distortion measurement and the other turntable 120 has a measuring mask 121 with a two-dimensional shear grating for wavefront measurement.
  • FIGS. 2a-2b show further schematic representations of possible embodiments of a sensor group which can be positioned according to the invention in the image plane instead of the wafer.
  • turntables 210, 220, and 230 are disposed on a wafer holder 200 for holding a wafer 205, and each of the turntables 210-230 may be equipped with a suitable sensor array for directory or wavefront measurement.
  • FIG. 2b shows a possible embodiment with a translationally movable holding device 240 separate from the wafer holding device, on which turntables 250, 260 and 270 are arranged, wherein on the turntable 250 a two-dimensional
  • FIG. 3 shows only schematically a further representation of a according to the double arrows in two mutually perpendicular directions within the image plane translationally movable holding device 300, wherein on this holding device 300, a turntable 310 is arranged, on which a line grating 31 1 is provided for distortion measurement.
  • a device for moire measurement of an optical specimen 512 or projection objective has a grating arrangement comprising a first grating 51 1 having test structures that can be positioned and imaged in the optical beam path in front of the specimen 512 and a second optical path for the specimen 512 positionable grid 514, and an at least one detector 515 having evaluation unit for evaluating generated by superimposition of the two gratings in a detection path located in the optical path to the second grating 514 Moire structures.
  • the generated image of the test structures contained in the first grid 51 1 is denoted by "513.”
  • the levels of the test structure image 513 on the one hand and of the second grid 514 or the Moire mask on the other hand coincide and are only spatially separated for better illustration
  • the detector 515 in the optical beam path should follow as closely as possible to the image plane in which the test pattern image 513 is generated.
  • the grating arrangement of the first grating 51 1 and the second grating 514 i.e., the moiré mask
  • the moiré mask can now be designed such that in each case
  • Moire measurement or evaluation of the signals obtained here is possible. This can be achieved in each case in that the first grid 51 1 and the second grid 514 are matched to one another in such a way that in the detection level is an evaluation result in which the light intensity transmitted by the grating arrangement is maximally reduced in the case of an error-free imaging by the specimen 512 and in the case of existing aberrations of the specimen 512, for at least two measurement positions (which can be selected for the purpose of calibration) are different with respect to the relative position of grid array and sample 512 is obtained.
  • the respective grating periods of the first grating 51 1 and the second grating 514 may be selected such that the grating period of the second grating 514 is a common multiple or a common divisor of the respective periods of two test pattern images of the test structures generated by the imaging system in two different measurement positions of the first grid 51 1 corresponds.
  • different rotational and / or displacement positions can be set between the measuring arrangement comprising the said grid arrangement on the one hand and the test object on the other hand, which can take place in the projection exposure apparatus according to the invention using the described translationally movable turntables.
  • the calibration method described above is made possible by carrying out a moire measurement or evaluation of the signals obtained in a plurality of rotation and / or displacement positions between the measuring arrangement comprising the said grating arrangement on the one hand and the test specimen on the other hand becomes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wafer-Halteeinrichtung sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage. Eine erfindungsgemäße Wafer-Halteeinrichtung (200, 415) zum Halten eines Wafers (205, 416) im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage weist wenigstens einen in unterschiedlichen Drehstellungen positionierbaren Sensor auf.

Description

Wafer-Halteeinrichtung sowie
mikrolithographische Proiektionsbelichtungsanlage
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 216 679.7, angemeldet am 20. September 2017. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference") mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wafer-Halteeinrichtung zum Halten eines Wafers im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Stand der Technik Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolitho- graphieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In der Praxis besteht ein Bedarf, eine Verzeichnung sowie Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs möglichst exakt zu bestimmen.
Zur Bestimmung der Verzeichnung ist insbesondere die Technik der Moire- Vermessung bekannt, bei welcher ein in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnetes erstes Gitter auf ein in der Bildebene des Projektionsob- jektivs angeordnetes zweites Gitter (auch als„Moire-Maske" bezeichnet) projiziert und die jeweils durch diese Anordnung transmittierte Lichtintensität mit einer (z.B. kamerabasierten) Detektoranordnung gemessen wird. Dabei besteht in der Praxis auch der Bedarf an einer Moire-Vermessung sogenannter anamorphotischer Abbildungssysteme. Hierbei wird unter einer anamorphoti- sehen Abbildung eine ein verzerrtes Bild des Objekts erzeugende Abbildung verstanden, die keine Ähnlichkeitsabbildung ist (d.h. nicht durch eine Kombination aus Verschiebung, Rotation, Spiegelung und zentrischer Streckung darstellbar ist). In einem Spezialfall kann es sich bei einem solchen anamorphoti- schen Abbildungssystem z.B. um ein Projektionsobjektiv handeln, welches ent- lang zweier voneinander verschiedener Achsen unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe besitzt.
Eine Bestimmung von Wellenfrontfehlern des Projektionsobjektivs kann über Shearing-Interferometrie erfolgen. Hierbei werden eine in der Objektebene des zu vermessenden Projektionsobjektivs angeordnete Messmaske in Form eines zweidimensionalen Schergitters und ein in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Beugungsgitter derart aufeinander abgestimmt, dass bei Abbildung der Messmaske auf das Beugungsgitter ein Überlagerungsmuster in Form eines Interferogramms entsteht, welches mit einem ortsauflösenden Detektor erfasst und ausgewertet wird.
Ein bei der Bestimmung der Verzeichnung sowie von Wellenfrontfehlern des Projektionsobjektivs in der Praxis auftretendes Problem ist, dass bekannte Messanordnungen, welche z.B. eine in den Bereich des Wafertisches verfahrbare Sensoranordnung aufweisen, nur eine unzureichende Absolutgenauigkeit aufweisen mit der Folge, dass z.B. die Fertigungsfehler auf Seiten der verwendeten Messtechnik unmittelbar in Messfehlern resultieren. Insbesondere wer- den die bei der o.g. Moire-Vermessung erhaltenen Messsignale auch durch Fertigungsfehler des die Teststrukturen enthaltenden ersten Gitters und/oder des die Moire-Maske bildenden zweiten Gitters beeinflusst, woraus sich ein Bedarf nach entsprechender Kalibrierung ergibt. Zur Überwindung dieses Problems ist die Durchführung eines sogenannten Kalibrierverfahrens bekannt, bei welchem - wie in Fig. 6 angedeutet - eine Messung des Prüflings bzw. Projektionsobjektivs 606 in einer Mehrzahl unterschiedlicher Messstellungen erfolgt, welche sich hinsichtlich der Positionierung des Prüflings relativ zum Messsystem bzw. der Gitteranordnung aus erstem Git- ter 605 und zweitem Gitter 608 voneinander unterscheiden. Grundsätzlich wird hierdurch eine Trennung der jeweiligen Anteile des Prüflings von den Anteilen des Messsystems in den erhaltenen Messsignalen bzw. dem in der Detektions- ebene erhaltenen Auswerteergebnis ermöglicht. Bei einer Vermessung der o.g. anamorphotischer Abbildungssysteme tritt hierbei jedoch das Problem auf, dass in den bei der Kalibrierung herbeigeführten unterschiedlichen Messstellungen infolge der verzerrten Abbildung der Teststrukturen eine ursprünglich gegebene Anpassung bzw. Übereinstimmung zwischen der Moire-Maske und diesen Teststrukturen in bestimmten (z.B. durch Rotationen herbeigeführten) Messstellungen nicht mehr gegeben ist mit der Folge, dass eine korrekte Auswertung der Messsignale schwierig oder sogar unmöglich wird und das o.g. Kalibrierverfahren nicht mehr anwendbar ist.
Ein weiteres, in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die optischen Abbildungseigenschaften einer Projektionsbelichtungsanlage aufgrund von Driftef- fekten, strahlungsbedingter Erwärmung und damit einhergehender Deformation der optischen Komponenten (insbesondere Spiegel) sowie Veränderung vorhandener Schichten durch Kontamination oder Schichtabtrag zeitlichen Änderungen unterliegen mit der Folge, dass sich auch die o.g. Verzeichnungs- sowie Wellenfrontfehler des Projektionsobjektivs über die Lebensdauer der Projekti- onsbelichtungsanlage ändern.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf WO 01/63233 A2, US 8,547,522 B2, US 6,753,534 B2, US 201 1/0008734 A1 , WO 2016/169890 A1 , US 5,640,240 und US 5,798,947 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wafer-Halteeinrichtung zum Halten eines Wafers im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche eine Vermessung von Verzeichnungs- und/oder Wellenfrontfehlern mit erhöhter Genauigkeit und ggf. auch bei anamorphotischen Abbildungssystemen unter zumindest teilweiser Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Wafer-Halteeinrichtung bzw. die mikrolithographi- sehe Projektionsbelichtungsanlage gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Wafer-Halteeinrichtung zum Halten eines Wafers im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelich- tungsanlage, mit wenigstens einem in unterschiedlichen Drehstellungen positionierbaren Sensor.
Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Sensor wenigstens ein Liniengitter zur Verzeichnungsmessung auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Sensor wenigstens ein zweidimensionales Schergitter zur Wellenfrontmessung auf. Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Sensor wenigstens eine Ptychographie-Maske auf. Hierbei kann zusätzlich zu einem oder anstelle eines (ein Linienmuster aufweisendes) Schergitter(s) ein komplex geformtes Gitter zur Erzeugung eines komplexen Interferogramms verwendet werden, um ein rauschärmeres Rückschließen auf die Wellenfront zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang wird auf die Publikation A. Wojdyla et al.:„Ptychogra- phic wavefront sensor for high-NA EUV inspection and exposure tools", Proc. of SPIE Vol. 9048, 904839 (2014) doi: 10.1 1 17/12.2048386, verwiesen. Gemäß einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Sensor wenigstens einen flächenhaft messenden Intensitätsdetektor auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnete, abzubildende Strukturen aufweisende Maske zu beleuchten; - wobei das Projektionsobjektiv dazu ausgelegt ist, diese Objektebene auf eine Bildebene abzubilden; und wobei die Projektionsbelichtungsanlage eine Wafer-Halteeinrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist auf der Wafer-Halteeinrichtung ein in der
Bildebene translatorisch verfahrbarer Drehtisch angeordnet, über welchen der wenigstens eine Sensor in unterschiedlichen Drehstellungen im Strahlengang positionierbar ist. Die Erfindung betrifft weiter auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, - wobei die Beleuchtungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Betrieb der Pro- jektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnete, abzubildende Strukturen aufweisende Maske zu beleuchten, - wobei das Projektionsobjektiv dazu ausgelegt ist, diese Objektebene auf eine Bildebene abzubilden;
- wobei wenigstens ein in der Bildebene translatorisch verfahrbarer Drehtisch vorgesehen ist, über welchen eine Sensorgruppe in unterschiedlichen Drehstellungen im Strahlengang positionierbar ist; und - wobei der wenigstens eine in der Bildebene translatorisch verfahrbare Drehtisch auf einer zum Halten eines Wafers vorgesehenen Wafer- Halteeinrichtung angeordnet.
Der unmittelbare Anbau des erfindungsgemäßen Drehtisches an die Wafer- Halteeinrichtung hat den Vorteil, dass eine vergleichsweise schnelle bzw. häufige Durchführung der Wellenfront- und/oder Verzeichnungsmessung ermöglicht wird.
Die Erfindung beinhaltet insbesondere das Konzept, eine Kaskadierung (im Sinne einer Hintereinanderschaltung oder Verkettung) von einem„Verschiebetisch" zur Ermöglichung einer translatorischen Verschiebung und einem Drehtisch (zur Ermöglichung einer Verdrehung) in der Projektionsbelichtungsanlage zu realisieren. Dabei kann jeweils eine für eine bestimmte Systemmesstechnik (insbesondere zur Wellenfront- oder Verzeichnungsmessung) geeignete, struk- turbehaftete Messmaske anstelle der eigentlichen (Lithographie-)Maske im
Strahlengang platziert werden. Zugleich kann in der Bildebene anstelle des Wafers eine geeignete Detektor- und Auswerteeinheit (z.B. ein Moire-Gitter zur Verzeichnungsmessung oder ein zweidimensionales Schergitter zur Wellen- frontmessung in Verbindung mit einem Detektor beispielsweise in Form einer CCD-Kamera) platziert werden. Dabei wird über die Messmaske das einfallende Licht gezielt strukturiert, diese Struktur auf den Detektor abgebildet und die abgebildete Struktur entsprechend beobachtet. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage kann dabei dem Umstand Rechnung getragen werden, dass in der Praxis die optischen Abbildungseigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage aufgrund von Drifteffekten, strahlungsbedingter Erwärmung und damit einhergehender Deformation der optischen Komponenten (insbesondere Spiegel) sowie Veränderung vorhandener Schichten durch Kontamination oder Schichtabtrag zeitlichen Änderungen unterliegen. Um die hieraus resultierenden Wellen- frontaberrationen sowie ggf. Verzeichnungseffekte zu berücksichtigen, kann je- weils die Wellenfront- und/oder Verzeichnungsmessung über die Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage hinweg wiederholt durchgeführt werden.
Die in dem erfindungsgemäßen Aufbau realisierbare Drehung ermöglicht es weiter insbesondere, bei einer Wellenfrontmessung nicht- rotationssymmetrische Fehler des Messsystems zu kalibrieren. Der Erfindung ermöglicht es hierbei, zusätzliche richtungsabhängige, nicht rotationssymmetrische Terme bzw. Moden in der Wellenfront mit erhöhter Genauigkeit zu messen. Hierdurch werden Kalibierverfahren ermöglicht, welche über eine Verschiebung hinaus zur Kalibrierung richtungsabhängiger Wellenfrontfehler eine Drehung der verwendeten Messmaske und/oder der verwendeten Sensoranordnung beinhalten.
Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Drehung wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben eine praktische Umsetzung eines eine korrekte und etwaige Fertigungsfehler des Messsystems berücksichtigenden Kalibrierverfahrens auch in einer Projektionsbelichtungsanlage mit anamorphotischem Abbildungssystem.
Gemäß einer Ausführungsform ist ferner ein in der Objektebene translatorisch verfahrbarer weiterer Drehtisch vorgesehen, über welchen eine wenigstens eine
Messstruktur aufweisende Messmaske in unterschiedlichen Drehstellungen im Strahlengang anstelle der Maske positionierbar ist. Gemäß einer Ausführungsform ist der weitere Drehtisch auf einer zum Halten der Maske vorgesehenen Masken-Halteeinrichtung angeordnet. Der unmittelbare Anbau dieses weiteren Drehtisches an die Masken-Halteeinrichtung hat den Vorteil, dass eine vergleichsweise schnelle bzw. häufige Durchführung der Wel- lenfront- und/oder Verzeichnungsmessung ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der weitere Drehtisch auf einer von einer zum Halten der Maske vorgesehenen Masken-Halteeinrichtung separaten, translatorisch verfahrbaren Halteeinrichtung angeordnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass vergleichsweise hohe Genauigkeiten bei der Wellenfront- bzw. Verzeichnungsmessung erzielbar sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Messmaske wenigstens ein Liniengitter zur Verzeichnungsmessung auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Messmaske wenigstens ein zweidimensionales Schergitter zur Wellenfrontmessung auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Messmaske wenigstens eine Loch- blende zur Ptychographie auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Projektionsobjektiv ein anamorphoti- sches Abbildungssystem. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Es zeigen:
Figur 1 -4 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und Figur 5-6 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Durchführung eines Kalibrierverfahrens in einer Vorrichtung zur Moire- Vermessung eines Prüflings als beispielhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 4a zeigt in lediglich schematischer Darstellung den möglichen Aufbau einer erfindungsgemäßen mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Die für EUV ausgelegte Projektionsbelichtungsanlage 400 weist eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf. Die Beleuchtungseinrichtung weist einen Feldfacettenspiegel 402 und einen Pupillenfacettenspiegel 403 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 402 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit 401 , welche eine Plasmalichtquelle und einen Kollektorspiegel umfasst, gelenkt. Im
Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 403 sind ein erster Teleskopspiegel 404 und ein zweiter Teleskopspiegel 405 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 406 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 431 -436 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 409 auf einem Maskentisch bzw. einer Masken- Halteeinrichtung 408 angeordnet, wobei die Maske 409 mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 416 auf einem Wafertisch bzw. einer Wafer-Halteeinrichtung 415 befindet.
Gemäß Fig. 4a weist die Projektionsbelichtungsanlage 400 einen in der Objekt- ebene translatorisch verfahrbaren ersten Drehtisch 410 auf. Über diesen ersten Drehtisch 410 ist anstelle der eigentlichen (Lithographie-) Maske 409 eine Messmaske 41 1 im Strahlengang in unterschiedlichen Drehstellungen positionierbar. Wie in Fig. 4b schematisch dargestellt weist die Messmaske 41 1 im Ausführungsbeispiel voneinander verschiedene, unterschiedlichen Zwecken dienende Strukturen auf. Dabei dienen die mit„41 1 a" bezeichneten Strukturen zur (feld- punktaufgelösten) Wellenfrontmessung, und die mit„41 1 b" bezeichneten Strukturen dienen der Verzeichnungsmessung. Wenngleich die Unterbringung der vorstehend genannten Messstrukturen zur Vermeidung eines Wechsels der Messmaske 41 1 vorteilhaft ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So können in weiteren Ausführungsformen auch eine oder mehrere Messmasken mit jeweils nur einer Messstruktur oder auch mit mehreren, jeweils nur zur Wellenfrontmessung oder nur zur Verzeichnungsmessung dienenden Messstruktu- ren verwendet werden.
Des Weiteren weist die Projektionsbelichtungsanlage gemäß Fig. 4a einen in der Bildebene des Projektionsobjektivs translatorisch verfahrbaren Drehtisch 420 auf, über welchen eine Sensorgruppe in unterschiedlichen Drehstellungen im Strahlengang anstelle des Wafers positionierbar ist. Diese Sensorgruppe weist gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 4c sowohl Sensoren zur Wellenfrontmessung (Gruppe 421 a) als auch Sensoren zur Verzeichnungsmessung (Gruppe 421 b) auf. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 4a-4c ist der erste Drehtisch 410 auf dem Maskentisch bzw. einer zum Halten der Maske 409 vorgesehenen Masken- Halteeinrichtung 408 angeordnet, und der zweite Drehtisch 420 ist auf dem Wafertisch bzw. einer zum Halten eines Wafers 416 vorgesehenen Wafer- Halteeinrichtung 415 angeordnet. In weiteren Ausführungsformen der Offenbarung können der erste Drehtisch 410 und der zweite Drehtisch 420 auch jeweils auf einer von der Masken-Halteeinrichtung 408 bzw. Wafer- Halteeinrichtung 415 separaten, translatorisch verfahrbaren Halteeinrichtung angeordnet sein.
Fig. 1 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung eine Ausgestaltung gemäß der Erfindung, wobei hier auf einer von der Masken-Halteeinrichtung separaten, translatorisch (in Pfeilrichtung) verfahrbaren Halteeinrichtung 100 Drehtische 1 10, 120 vorgesehen sind, von denen der eine Drehtisch 1 10 eine Messmaske 1 1 1 mit einem Liniengitter zur Verzeichnungsmessung und der andere Drehtisch 120 eine Messmaske 121 mit einem zweidimensionalen Schergitter zur Wellenfrontmessung aufweist. Fig. 2a-2b zeigen weitere schematische Darstellungen möglicher Ausgestaltungen einer erfindungsgemäß in der Bildebene anstelle des Wafers positionierbaren Sensorgruppe.
Gemäß Fig. 2a befinden sich Drehtische 210, 220 und 230 auf einer zum Hal- ten eines Wafers 205 vorgesehenen Wafer-Halteeinrichtung 200, wobei jeder der Drehtische 210-230 mit einer geeigneten Sensorgruppe zur Verzeichnisoder Wellenfrontmessung ausgestattet sein kann. Fig. 2b zeigt eine mögliche Ausgestaltung mit einer von der Wafer-Halteeinrichtung separaten, translatorisch verfahrbaren Halteeinrichtung 240, auf welcher Drehtische 250, 260 und 270 angeordnet sind, wobei auf dem Drehtisch 250 ein zweidimensionales
Schergitter 251 zu Wellenfrontmessung, auf dem Drehtisch 260 ein Liniengitter zur Verzeichnungsmessung und auf dem Drehtisch 270 eine Ptychographie- Maske 271 vorgesehen ist. Fig. 3 zeigt lediglich schematisch eine weitere Darstellung einer gemäß den eingezeichneten Doppelpfeilen in zwei zueinander senkrechten Richtungen innerhalb der Bildebene translatorisch verfahrbaren Halteeinrichtung 300, wobei auf dieser Halteeinrichtung 300 ein Drehtisch 310 angeordnet ist, auf welchem ein Liniengitter 31 1 zur Verzeichnungsmessung vorgesehen ist.
Im Weiteren wird als beispielhafte Anwendung der Erfindung der Aufbau einer Vorrichtung zur Moire-Vermessung eines Prüflings sowie die Durchführung eines Kalibrierverfahrens unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert.
Gemäß Fig. 5 weist eine Vorrichtung zur Moire-Vermessung eines optischen Prüflings 512 bzw. Projektionsobjektivs eine Gitteranordnung aus einem ersten, im optischen Strahlengang vor dem Prüfling 512 positionierbaren und abzubildende Teststrukturen aufweisenden Gitter 51 1 und einem zweiten, im optischen Strahlengang nach dem Prüfling 512 positionierbaren Gitter 514, und eine wenigstens einen Detektor 515 aufweisende Auswerteeinheit zur Auswertung von durch Überlagerung der beiden Gitter in einer im optischen Strahlengang nach dem zweiten Gitter 514 befindlichen Detektionsebene erzeugten Moire- Strukturen auf. Das erzeugte Bild der in dem ersten Gitter 51 1 enthaltenen Teststrukturen ist mit„513" bezeichnet. In der Regel fallen die Ebenen des Teststrukturbildes 513 einerseits und des zweiten Gitters 514 bzw. der Moire- Maske andererseits zusammen und sind lediglich zur besseren Darstellung räumlich getrennt dargestellt. Des Weiteren sollte auch der Detektor 515 im optischen Strahlengang möglichst nahe nach der Bildebene, in welchem das Teststrukturbild 513 erzeugt wird, folgen.
Die Gitteranordnung aus dem ersten Gitter 51 1 und dem zweiten Gitter 514 (d.h. der Moire-Maske) kann nun derart ausgelegt werden, dass jeweils in
Kombination mit einem zu messenden, anamorphotischen Prüfling bzw. Projektionsobjektiv das eingangs anhand von Fig. 6 beschriebene Kalibrierverfahren ermöglicht wird, also in einer Mehrzahl von Rotations- und/oder Verschiebestellungen zwischen der die besagte Gitteranordnung umfassenden Messanord- nung einerseits und dem Prüfling 512 andererseits eine ordnungsgemäße
Moire-Vermessung bzw. Auswertung der hierbei erhaltenen Signale möglich ist. Dies kann jeweils dadurch erreicht werden, dass das erste Gitter 51 1 und das zweite Gitter 514 derart aufeinander abgestimmt sind, dass in der Detektions- ebene ein Auswerteergebnis, bei dem die durch die Gitteranordnung transmit- tierte Lichtintensität im Falle einer fehlerfreien Abbildung durch den Prüfling 512 maximal und im Falle vorhandener Abbildungsfehler des Prüflings 512 reduziert ist, für wenigstens zwei (zum Zwecke der Kalibrierung wählbare) Messstellun- gen, die sich hinsichtlich der Relativposition von Gitteranordnung und Prüfling 512 unterscheiden, erhalten wird. Hierzu können die jeweiligen Gitterperioden des ersten Gitters 51 1 und des zweiten Gitters 514 derart gewählt werden, dass die Gitterperiode des zweiten Gitters 514 einem gemeinsamen Vielfachen oder einem gemeinsamen Teiler der jeweiligen Perioden von zwei vom Abbildungs- System in zwei unterschiedlichen Messstellungen erzeugten Teststrukturbildern der Teststrukturen des ersten Gitters 51 1 entspricht. Hierzu können unterschiedliche Rotations- und/oder Verschiebestellungen zwischen der die besagte Gitteranordnung umfassenden Messanordnung einerseits und dem Prüfling andererseits eingestellt werden, was in der erfindungsgemäßen Projektionsbelich- tungsanlage unter Verwendung der beschriebenen, translatorisch verfahrbaren Drehtische erfolgen kann.
Dabei wird auch bei anamorphotischer Abbildung durch den Prüfling das eingangs beschriebene Kalibrierverfahren ermöglicht, indem in einer Mehrzahl von Rotations- und/oder Verschiebestellungen zwischen der die besagte Gitteranordnung umfassenden Messanordnung einerseits und dem Prüfling andererseits eine Moire-Vermessung bzw. Auswertung der hierbei erhaltenen Signale durchgeführt wird. Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche Wafer-Halteeinrichtung (200, 415) zum Halten eines Wafers (205, 416) im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem in unterschiedlichen Drehstellungen positionierbaren
Sensor.
Wafer-Halteeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor wenigstens ein Liniengitter (261 , 31 1 ) zur Verzeichnungsmessung aufweist.
Wafer-Halteeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor wenigstens ein zweidimensionales Schergitter (251 ) zur Wellenfrontmessung aufweist.
Wafer-Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor wenigstens eine Ptycho- graphie-Maske (271 ) aufweist.
Wafer-Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor wenigstens einen flächenhaft messenden Intensitätsdetektor aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv,
• wobei die Beleuchtungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnete, abzubildende Strukturen aufweisende Maske (409) zu beleuchten;
• wobei das Projektionsobjektiv dazu ausgelegt ist, diese Objektebene auf eine Bildebene abzubilden; und
• wobei die Projektionsbelichtungsanlage eine Wafer-Halteeinrichtung (200, 415) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wafer-Halteeinrichtung (200, 415) ein in der Bildebene translatorisch verfahrbarer Drehtisch (210, 220, 230, 420) angeordnet ist, über welchen der wenigstens eine Sensor in unterschiedlichen Drehstellungen im Strahlengang positionierbar ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein in der Objektebene translatorisch verfahrbarer weiterer Drehtisch (1 10, 120, 410) vorgesehen ist, über welchen eine wenigstens eine Messstruktur aufweisende Messmaske (1 1 1 , 121 , 251 , 261 , 271 , 31 1 , 41 1 ) in unterschiedlichen Drehstellungen im Strahlengang anstelle der Maske (409) positionierbar ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Drehtisch (410) auf einer zum Halten der Maske (409) vorgesehenen Masken-Halteeinrichtung (408) angeordnet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Drehtisch (1 10, 120) auf einer von einer zum Halten der Maske (409) vorgesehenen Masken-Halteeinrichtung (408) separaten, translatorisch verfahrbaren Halteeinrichtung (100) angeordnet ist.
1 1 . Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmaske (1 1 1 , 41 1 ) wenigstens ein Liniengitter zur Verzeichnungsmessung aufweist.
12. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messmaske (121 , 41 1 ) wenigstens ein zweidimensionales Schergitter zur Wellenfront- messung aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmaske wenigstens eine Lochblende zur Ptychographie aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv ein anamorphotisches Abbildungssystem ist.
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