DE102006059823A1 - Method for loading case aberration measurement of optical system, involves providing multi-channel measuring device for parallel production of aberration indicative measuring values for multiple field points - Google Patents

Abstract

The method involves providing a multi-channel measuring device for parallel production of aberration indicative measuring values for multiple field points. The measuring device has a measuring sensor element (7) and a device (8) for controlled masking of the measuring sensor elements before emitting a radiation (5). Positioning of pre selected loading case reproduces a case of operation of the optical system with corresponding radiation heating loading of the optical system by masking measuring sensor element for case of operation. The aberrations of the optical system are determined for the preset loading case by recorded evaluated measuring value. Independent claims are also included for the following: (1) a measuring device for loading case aberration measurement of an optical system (2) a method for adjustment of an optical system.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems sowie auf ein zugehöriges Verfahren zur Justage eines optischen Systems, wobei es sich bei dem optischen System insbesondere um ein Mikrolithographie-Projektionsobjektiv handeln kann.The The invention relates to a method and a device for Load case aberration measurement of an optical system and on a related one Method for adjusting an optical system, wherein the optical system in particular to act a microlithography projection lens can.

In der Mikrolithographie zur Halbleiterwaferstrukturierung durch Projektionsbelichtung als einem wichtigen Anwendungsgebiet der Erfindung wird die Erzeugung immer feinerer Strukturen zur weiteren Steigerung der Integrationsdichte von damit erzeugten integrierten Schaltkreisen gefordert. Dies bringt die Verwendung von immer kürzeren Belichtungswellenlängen und höheren Strahlungsleistungen der verwendeten Laserlichtquellen mit sich. Damit steigt auch die Anforderung hinsichtlich Abbildungsqualität des zugehörigen Belichtungssystems, d. h. des Beleuchtungssystems und insbesondere des Projektionsobjektivs, was sich in abnehmenden Aberrationsspezifikationen, d. h. Vorgaben maximal zuge lassener Aberrationen, insbesondere des Projektionsobjektivs manifestiert.In microlithography for semiconductor wafer patterning by projection exposure as an important field of application of the invention is the generation ever finer structures to further increase the density of integration demanded by thus generated integrated circuits. This brings the Use of ever shorter Exposure wavelengths and higher Radiation powers of the laser light sources used with it. This also increases the requirement for imaging quality of the associated exposure system, d. H. the illumination system and in particular the projection objective, resulting in decreasing aberration specifications, d. H. Requirements maximum allowable aberrations, especially the projection lens manifests.

Herkömmlicherweise erfolgt die Justage und Abnahme von Mikrolithographie-Belichtungssystemen und insbesondere des Projektionsobjektivs anhand von Messungen, die am betreffenden optischen System unter Verwendung einer Messvorrichtung und einer Messstrahlung vorgenommen werden, welche keinen Bezug zu dem geplanten, späteren Einsatz des optischen Systems haben. Insbesondere ist die Strahlungsbelastung des optischen Systems, d. h. die Strahlungsintensität, mit der das optische. System beaufschlagt wird, während der Messvorgänge zur Gewinnung von Messwerten, aus denen sich das Aberrationsverhalten des optischen Systems ermitteln lässt, traditionell weit geringer als im späteren Betriebseinsatz. Aufgrund der geforderten hohen Abbildungsqualität kommen entsprechend hochpräzise Wellenfrontmesstechniken zum Einsatz, insbesondere hochgenaue Moiré-Messtechniken und interferometrische Messtechniken wie laterale Scherinterferometrie und Punktbeugungsinterferometrie, wozu für weitere Details auf diesbezügliche frühere Patentanmeldungen der Anmelderin verwiesen werden kann.traditionally, the adjustment and removal of microlithography exposure systems takes place and in particular the projection lens based on measurements, the relevant optical system using a measuring device and a measuring radiation are made, which has no relation to the planned, later Use of the optical system. In particular, the radiation load of the optical system, d. H. the radiation intensity with which the optical. System is applied during the measuring operations to Obtaining measured values that make up the aberration behavior of the optical system, traditionally much lower as in later operational use. Due to the required high imaging quality correspondingly high-precision wavefront measurement techniques come used, in particular high-precision moire measuring techniques and interferometric Measurement techniques such as lateral shear interferometry and point diffraction interferometry, what for more Details on this earlier Patent applications of the applicant can be referenced.

Die meisten Komponenten eines optischen Systems, wie z. B. Linsen, zeigen bekanntermaßen ein strahlungsaufheizabhängiges Aberrationsverhalten, d. h. ihre Aberrationen können sich durch Aufheizung aufgrund der einwirkenden Strahlungsbelastung ändern. Bei modernen Mikrolithographie-Projektionsobjektiven ist inzwischen ein Punkt erreicht, bei dem nicht mehr immer gewährleistet ist, dass das Belichtungssystem und insbesondere das Projektionsobjektiv unter der Strahlungsbelastung im Einsatzfall die Aberrationsspezifikation einhält, auf die es am Ende des Herstellungsprozesses justiert worden ist, wenn diese Justage auf Basis des genannten herkömmlichen „Kaltfalls" vorgenommen wurde, bei dem die Strahlungsbelastung während der Aberrationsmessungen viel geringer als im späteren Einsatzfall ist.The Most components of an optical system, such. As lenses show a known one strahlungsaufheizabhängiges Aberration behavior, d. H. their aberrations can be increased by heating up change due to the applied radiation load. In modern microlithography projection lenses meanwhile, a point has been reached where it is no longer always guaranteed is that the exposure system and in particular the projection lens under the radiation load in the case of application, the aberration specification comply, to which it has been adjusted at the end of the manufacturing process, if this adjustment was made on the basis of the aforementioned conventional "cold case", in which the radiation exposure while the Aberrationsmessungen is much lower than in the later application.

Die Offenlegungsschrift DE 103 43 313 A1 befasst sich mit dem Problem von strahlungsaufheizbedingten Deformationen einer z. B. in einer Wellenfrontvermessungsvorrichtung eingesetzten Maskeneinheit, wobei als Abhilfe eine kompensierende Temperierung der Maskeneinheit vorgeschlagen wird.The publication DE 103 43 313 A1 deals with the problem of radiation heating induced deformations of a z. B. masking unit used in a wavefront measuring device, as a remedy a compensating temperature of the mask unit is proposed.

In der Offenlegungsschrift WO 2004/099877 A1 ist eine Messvorrichtung zur optischen Vermessung eines Abbildungssystems, wie eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs, offenbart, die Maskenstrukturen in Form eines Messmusters, das zur Aberrationsbestimmung dient, und eines Aufheizbestrahlungsmusters umfasst, das so gewählt ist, dass die Aufheizwirkung der von ihm durchgelassenen Strahlung für das zu vermessende optische Abbildungssystem innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs der Aufheizwirkung der Strahlung entspricht, die im Einsatzfall des optischen Abbildungssystems von einem zugehörigen, abgebildeten Nutzmuster durchgelassen wird. Damit wird der Strahlungsaufheizungseinfluss, auch als „lens-heating" bezeichnet, wie er beim späteren Einsatz des optischen Abbildungssystems typischerweise auftritt, bei der Aberrationsvermessung berücksichtigt, d. h. mit dieser Messvorrichtung lassen sich die im praktischen späteren Betriebseinsatz auftretenden Aberrationen einschließlich der strahlungsaufheizbedingten Beiträge ermitteln. Die dortige Messvorrichtung ist einkanalig ausgelegt, und demgemäß werden sequentiell Messungen für verschiedene Feldpunkte vorgenommen. Dabei kann auch eine zeitaufgelöste Erfassung der aufheizbedingten Aberrationseinflüsse vorgesehen sein. Im späteren Betriebseinsatz wird das Nutzmuster durch das optische Abbildungssystem mit abbildungsfehlerkorrektivem Steuern oder Regeln in Abhängigkeit von der zuvor ermittelten, strahlungsaufheizabhängigen Abbildungsfehlerinformation abgebildet. Das abbildungsfehlerkorrektive Steuern oder Regeln kann z. B. eine entsprechende Einstellung von am Abbildungssystem vorgesehenen Manipulatoren beinhalten. Dazu werden die aus der Vermessung gewonnenen Abbildungsfehlerinformationen abgespeichert und die Fehlerkorrekturinformationen zu dem Zeitpunkt daraus abgeleitet, zu dem sie für die korrektive Steuerung bzw. Regelung des Abbildungssystems benötigt werden. Alternativ können die Fehlerkorrekturinformationen auch gleich aus den gewonnenen Abbildungsfehlerinformationen abgeleitet und abgespeichert werden, bis sie zur Abbildungsfehlerkorrektur im Abbildungsbetrieb benötigt werden. In der nicht vorveröffentlichten, korrespondierenden erweiternden US-Patentanmeldung Nr. 11/271.806 der Anmelderin sind spezifische Ergänzungsmaßnahmen hinsichtlich einer zeitlichen Umschaltung zwischen einer Aufheiz- und einer Messstrahlung, Nachbilden der Einsatzfall-Strahlungsaufheizwirkung im Messstadium sowie Führung und Art der Heizstrahlung einerseits und der Messstrahlung andererseits angegeben. Die Offenbarung dieser beiden Anmeldungen der Anmelderin wird zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit vollständig durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen, insbesondere hinsichtlich entsprechender Details der Messvorrichtung und des Messverfahrens unter Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes.In the published patent application WO 2004/099877 A1 is a measuring device for optically measuring an imaging system, such as a microlithography projection objective, disclosed that comprises mask structures in the form of a measurement pattern, which serves for aberration determination, and a Aufheizbestrahlungsmusters, which is chosen so that the heating effect of the transmitted radiation for the zu surveying optical imaging system within a predetermined tolerance range of the heating effect of the radiation corresponds, which is transmitted in the application of the optical imaging system of an associated, pictured Nutzmuster. Thus, the radiation heating effect, also referred to as "lens heating", as it occurs during later use of the optical imaging system, is taken into account in the Aberrationsvermessung, ie with this measuring device can be found in the practical later operational use aberrations including the radiation heating related contributions determine In this case, the utility model can also be provided by the optical imaging system with aberration-corrective control or regulation as a function of the previously ascertained, The aberration-corrective control or regulation can, for example, be set to a corresponding setting from FIG include manipulators provided. For this purpose, the aberration information obtained from the measurement is stored and the error correction information is derived at the time when it is needed for the corrective control of the imaging system. Alternatively, the error correction information may also be immediately derived from the acquired aberration information and stored until needed for aberration correction in the imaging mode. In the not pre-published, correspon Applicants' expanding US Patent Application No. 11 / 271,806 specifies specific supplementary measures with regard to a temporal switchover between a heating and a measuring radiation, simulating the application case radiation heating effect in the measuring stage and the type and direction of the heating radiation on the one hand and the measuring radiation on the other hand. The disclosure of these two applications of the applicant is hereby incorporated by reference in the present application to avoid repetition, in particular with regard to corresponding details of the measuring device and the measuring method, taking into account the lens heating effect.

Die Justage eines optischen Systems, d. h. das gegenseitige Einrichten bzw. Justieren seiner optischen Komponenten zur Erfüllung einer vorgegebenen Spezifikation insbesondere hinsichtlich des Aberrationsverhaltens, erfolgte früher häufig auf der Basis subjektiver Beobachtungen des Messpersonals. Diese Methode stößt bei der geforderten hohen Abbildungsqualität in der Mikrolithographie an ihre Grenzen und macht objektivierte und damit auch besser reproduzierbare Vorgehensweisen wünschenswert. Es sind daher bereits verschiedentlich automatisierte Justageprozesse vorgeschlagen worden, die auf einem Satz von vorzugsweise orthogonalen Basisfunktionen, wie Zernike-Polynome, zur Beschreibung gemessener Aberrationen basieren und geeignete Justage berechnungen zur Minimierung der Aberrationen umfassen. Hierzu sei die nicht vorveröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 11/238.841 der Anmelderin, deren Inhalt hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen durch Verweis vollständig in die vorliegende Anmeldung speziell hinsichtlich derartiger Justagevorgänge aufgenommen wird, und der dort zitierte Stand der Technik erwähnt.The Adjustment of an optical system, d. H. the mutual setup or adjusting its optical components to fulfill a specified specification, in particular with regard to the aberration behavior, took place earlier often on the basis of subjective observations of the measuring staff. These Method encounters the demanded high imaging quality in microlithography to their limits and makes objectified and therefore more reproducible Approaches desirable. There are therefore already various automated adjustment processes have been proposed on a set of preferably orthogonal Basic functions, such as Zernike polynomials, for describing measured ones Aberrations are based and appropriate adjustment calculations to minimize of aberrations. This is not the previously published Applicant's US Patent Application No. 11 / 238,841, the contents of which are hereby incorporated by reference to avoid repetition by reference completely in the present application specifically incorporated with respect to such adjustment operations , and the prior art cited therein.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung und eines entsprechenden Justageverfahrens zugrunde, mit denen sich optische Systeme und insbesondere Mikrolithographie-Projektionsobjektive in gegenüber dem oben erwähnten Stand der Technik verbesserter Weise vermessen und justieren lassen, insbesondere unter Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes.Of the Invention is the technical problem of providing a Method and apparatus for load case aberration measurement and a corresponding adjustment procedure with which optical systems and in particular microlithography projection objectives in front of the mentioned above Improved measurement and adjustment of the state of the art especially considering of the lens heating effect.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Lastfall-Aberrationsvermessungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 2 oder 5, einer Lastfall-Aberrationsvermessungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11, 12 oder 13 und eines Justageverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Invention solves this problem by providing a load-case aberration survey method with the features of claim 1, 2 or 5, a load case aberration measuring device with the features of claim 11, 12 or 13 and an adjustment method with the features of claim 15. Advantageous developments The invention are specified in the subclaims.

Das Verfahren nach Anspruch 1 ermöglicht in effizienter Weise eine mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems unter Erzielung entsprechend kurzer Messzeiten und Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes. Dazu wird eine geeignete Mehrkanal-Messvorrichtung bereitgestellt, und vor Beginn der Vermessung wird ein vorgebbarer Lastfall des optischen Systems eingestellt, welcher in der Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems einem typischen vorgebbaren, geplanten Einsatzfall entspricht. Die von diesem eingestellten Lastfall bewirkte Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems ist somit innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs gleich der Strahlungsaufheizbelastung, wie sie das optische System in einem typischen Betriebseinsatz erfährt, im Fall eines Mikrolithographie-Belichtungssystems z. B. im Einsatz zur Halbleiterwaferstrukturierung.The The method of claim 1 allows in efficiently a multi-channel load case aberration measurement of an optical system while achieving correspondingly short measuring times and consideration of the lens heating effect. For this purpose, a suitable multi-channel measuring device is provided, and before the beginning of the survey is a predeterminable load case of optical system, which is in the radiation heating load of the optical system a typical predetermined, planned application equivalent. The set by this load case caused Strahlungsaufheizbelastung the The optical system is thus within a predefinable tolerance range equal to the radiation heating load, as the optical system in a typical operational mission, in the case of a microlithography exposure system z. B. in use for semiconductor wafer structuring.

Während der Einstellung des Lastfalls bleibt ein strahlungssensitives Messsensorelement der Messvorrichtung ausgeblendet, d. h. die zur Nachbildung des Lastfalls das optische System beaufschlagende Strahlung trifft nicht auf das Messsensorelement. Nach Erreichen des dem Einsatzfall nachgebildeten Lastfalls erfolgt der mehrkanalige Messvorgang parallel für mehrere bis hin zu allen betrachteten Feldpunkten, wozu das Messsensorelement zugehörige Messstrahlung empfängt. Der Messvorgang kann insbesondere eine Wellenfrontvermessung z. B. unter Verwendung einer hierfür an sich bekannten interferometrischen Messtechnik umfassen, z. B. eine laterale Scherinterferometrietechnik mit mehreren Messzyklen bei unterschiedlichen Phasenverschiebungen zwischen Referenz- und Bildwellenfront. Dabei wird der Lastfall während des Messvorgangs aufrechterhalten. Anschließend wird das Messsensorelement wieder von einfallender Strahlung abgeschirmt, und es schließt sich ein Auswerten der aufgenommenen, aus dem Messsensorelement ausgelesenen Messwerte an, um basierend darauf Aberrationen des optischen Systems für den eingestellten Lastfall zu bestimmen.During the Setting the load case remains a radiation-sensitive measuring sensor element the measuring device hidden, d. H. the replica of the If necessary, the optical system impinging radiation does not apply on the measuring sensor element. After reaching the application modeled If necessary, the multichannel measuring process takes place in parallel for several up to all considered field points, including the measuring sensor element associated Measuring radiation receives. The measuring process can in particular be a wavefront measurement z. B. using a for this comprise per se known interferometric measurement technique, z. B. a lateral shear interferometry technique with multiple measurement cycles at different phase shifts between reference and Image wavefront. The load case is maintained during the measuring process. Subsequently the measuring sensor element is again shielded from incident radiation, and it closes an evaluation of the recorded, read from the measuring sensor element Measurements to based on aberrations of the optical system for the determined load case.

Das Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht gleichfalls in effizienter Weise eine mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems unter Erzielung kurzer Messzeiten und Berücksichtigung des Lens-heating-Effektes. Bei diesem Verfahren wird keine Einrichtung zum steuerbaren Ausblenden des Messsensorelements vor einfallender Strahlung benötigt. Statt dessen erfolgt die Messwertaufnahme unter Einsatz einer hochdynamischen Bildaufnahmekamera, wie sie sich beispielsweise unter dem Handelsnamen HDRC^®-CCTV-Kamera auf dem Markt befindet. Eine derartige Kamera besitzt beispielsweise eine Dy namik in der Größenordnung von 120 dB, eine elektrische Taktung von 8 MHz und eine Pixelzugriffszeit von 125 ns. Damit braucht das in einer solchen Kamera integrierte Messsensorelement zwischen je zwei Messvorgängen nicht durch eine zusätzliche Einrichtung steuerbar vor einfallender Strahlung ausgeblendet werden. Im Übrigen weist dieses Verfahren die gleichen Eigenschaften und Vorteile auf wie oben zum Verfahren nach Anspruch 1 erläutert.The method of claim 2 also efficiently enables multichannel load-case aberration measurement of an optical system while achieving short measurement times and taking into account the lens-heating effect. In this method, no means is required for controllably blanking the measuring sensor element from incident radiation. Instead, the measured value is recorded using a highly dynamic imaging camera, as it is, for example, under the trade name HDRC ^® CCTV camera on the market. Such a camera has, for example, a dy namic in the order of 120 dB, an electrical clock of 8 MHz and a pixel access time of 125 ns. So that needs integrated in such a camera Measuring sensor element between each two measuring operations can not be hidden by an additional device controllable from incident radiation. Incidentally, this method has the same properties and advantages as explained above for the method according to claim 1.

Das Verfahren nach Anspruch 5 ermöglicht speziell die Bestimmung eines Abklingverhaltens von Lastfall-Aberrationen und/oder eine rückextrapolierte Bestimmung der vollen Lastfall-Aberrationen selbst, indem zunächst ein Lastfall eingestellt wird, der in seiner Strahlungsaufheizbelastung für das optische System einem typischen Einsatzfall nachgebildet ist, und anschließend auf einen Messzustand mit geringerer Messstrahlungsbelastung des optischen Systems umgestellt und eine Mehrzahl von sequentiellen Messvorgängen durchgeführt wird. Die so gewonnenen Messwerte werden unter Verwendung eines Satzes von geeigneten Aberrationsfunktionen, z. B. von Zernike-Polynomen, ausgewertet, um das gesuchte Abklingverhalten der Lastfall-Aberrationen und/oder die Lastfall-Aberrationen selbst zu ermitteln, Letzteres durch Rückextrapolation des Abklingverhaltens auf den Anfangszeitpunkt, d. h. den Zeitpunkt des Endes des eingestellten Lastfalls beim Umstellen auf den Messzustand. Vorzugsweise erfolgt die Lastfall-Aberrationsvermessung auch bei dieser Verfahrensvariante mehrkanalig, d. h. parallel bzw. gleichzeitig für mehrere bis hin zu allen betrachteten Feldpunkten.The Method according to claim 5 allows specifically the determination of a decay behavior of load case aberrations and / or a back-extrapolated determination the full load case aberrations itself, by first a Load case is set, which in its radiation heating load for the optical system is modeled on a typical application, and subsequently to a measuring state with a lower measuring radiation load of the converted optical system and a plurality of sequential measuring operations is performed. The measured values thus obtained are calculated using a sentence of suitable aberration functions, e.g. From Zernike polynomials, evaluated to the sought decay behavior of the load case aberrations and / or to determine the load-case aberrations themselves, the latter by back extrapolation the decay behavior to the beginning time, d. H. the time the end of the set load case when switching to the measuring state. Preferably, the load case aberration measurement also takes place at this process variant multi-channel, d. H. parallel or simultaneously for many to all considered field points.

In Ausgestaltung der Erfindung wird korrespondierend zu einem Messretikel mit einem Array von Messstruktureinheiten eine Bildgittermaske mit einem entsprechenden Array von Bildgitterstruktureinheiten verwendet. Dies ermöglicht mehrkanalige Wellenfrontvermessungen des optischen Systems mit gleichzeitiger Gewinnung von aberrationsindikativen Messwerten für mehrere oder alle betrachteten Feldpunkte beispielsweise mittels lateraler Scherinterferometrie. Vorzugsweise ist die Bildgittermaske im Bereich außerhalb der Bildgitterstruktureinheiten nichttransparent ausgeführt. Vorteilhaft kann den Messstruktureinheiten individuell je ein korrespondierender Streuscheibenbereich vorgeschaltet sein.In Embodiment of the invention is corresponding to a measuring reticle with an array of measurement units an image grid mask with a appropriate array of Bildgitterstruktureinheiten used. this makes possible multi-channel wavefront measurements of the optical system with simultaneous Obtaining Aberration-Indicative Measurements for Several or all the field points considered, for example by means of lateral Shearing interferometry. Preferably, the image grid mask is in the range outside the Bildgitterstruktureinheiten non-transparent executed. Advantageous can individually assign a corresponding one to the measurement structure units Diffuser area be upstream.

In einer Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das Einstellen des Lastfalls ein Einstellen eines entsprechenden Lastfall-Beleuchtungssettings, das auf ein Beleuchtungssetting für den Messvorgang umgeschaltet wird, wenn nach Erreichen des Lastfalls mit dem Messvorgang begonnen wird. Wenn die Relaxation der Strahlungsaufheizwirkung ausreichend langsam ist, ändert sich das Aberrationsverhalten des vermessenen optischen Systems im Zeitraum zwischen dem Ende des aktivierten Lastfall-Beleuchtungssettings und dem Beginn des Messvorgangs nicht signifikant. Alternativ kann das Beleuchtungssetting unverändert gelassen werden.In a development of the invention includes adjusting the If necessary, setting a corresponding load case lighting setting, which switched to a lighting setting for the measurement process when the measuring process is started after the load has been reached becomes. When the relaxation of the radiation heating effect is sufficient is slow, changes the aberration behavior of the measured optical system in the period between the end of the activated load case lighting setting and the beginning of the measurement process is not significant. Alternatively, you can the lighting setting unchanged to be left.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Wellenfrontvermessungstechnik durchgeführt und/oder zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs verwendet.Preferably becomes the method according to the invention performed using a wavefront measurement technique and / or for load case aberration measurement of a microlithography projection objective used.

Die erfindungsgemäßen Messvorrichtungen eignen sich insbesondere zur Durchführung der erfindungsgemäßen Lastfall-Aberrationsvermessungsverfahren.The Measuring devices according to the invention are suitable especially for implementation the load case aberration surveying method according to the invention.

Bei der Messvorrichtung nach Anspruch 11 ist dazu speziell ein Messretikel vorgesehen, das ein Array von Messstruktureinheiten mit je einem vorgeschalteten Streuscheibenbereich sowie eine Lastfall-Struktur zur Nachbildung einer Einsatzfall-Strahlungsaufheiz-belastung des optischen Systems aufweist, wobei die Lastfall-Struktur in Bereichen zwischen den Messstruktureinheiten vorgesehen ist.at The measuring device according to claim 11 is specifically a measuring reticle for this purpose provided an array of measuring units each with one upstream lens area and a load case structure to simulate an application case radiation heating load of optical system, wherein the load case structure in areas is provided between the measuring structural units.

Bei der Messvorrichtung nach Anspruch 12 ist speziell eine dem Messsensorelement vorgeschaltete, ansteuerbare Verschlussblende vorgesehen, die von einer geeignet eingerichteten Steuereinheit angesteuert wird, so dass das Messsensorelement durch die Verschlussblende während des Einstellens des Lastfalls von einfallender Strahlung abgeschirmt bleibt, während es beim Messvorgang die auszuwertende Messstrahlung empfangen kann.at The measuring device according to claim 12 is specifically a measuring sensor element upstream, controllable shutter provided by a suitably established control unit is activated, so that the measuring sensor element through the shutter during the Setting the load case shielded from incident radiation stays while it can receive the measurement radiation to be evaluated during the measurement process.

Bei der Messvorrichtung nach Anspruch 13 ist speziell für den Detektionsteil eine Bildaufnahmekamera hoher Dynamik vorgesehen, so dass mit dieser Messvorrichtung insbesondere die mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung nach Anspruch 2 durchgeführt werden kann.at The measuring device according to claim 13 is especially for the detection part provided a high dynamic range imaging camera, so that with this Measuring device, in particular the multi-channel load case aberration measurement carried out according to claim 2 can be.

Beim erfindungsgemäßen Justageverfahren wird das optische System in einem Lastfall hinsichtlich Aberrationen vermessen, der bezüglich Strahlungsaufheizbelastung einem vorgebbaren typischen Einsatzfall des optischen Systems nachgebildet ist. Die bei dieser Vermessung ermittelten Aberrationen beinhalten folglich bereits den strahlungsaufheizbedingten Beitrag, so dass das optische System unter Berücksichtigung dieses Aberrationsbeitrags justiert wird, um eine entsprechend vorgegebene Aberrationsspezifikation zu erfüllen. Dies vermeidet, dass das optische System im späteren Betriebseinsatz die für die Herstellung einschließlich Justage vorgegebene Aberrationsspezifikation aufgrund strahlungsaufheizbedingter Änderungen der Aberrationen nicht mehr einhält.At the Inventive adjustment method is the optical system in a load case with respect to aberrations measure, the re Radiation heating load a predetermined typical application the optical system is modeled. The at this survey determined aberrations thus already include the radiation heating caused Contribution, allowing the optical system taking into account this aberration contribution is adjusted to an appropriately specified aberration specification to fulfill. This avoids that the optical system in the later operational use that for the production including Adjustment given aberration specification due to radiation heating induced changes which no longer complies with aberrations.

In Weiterbildung dieses Justageverfahrens können mehrere typische Einsatzfälle mit unterschiedlicher Strahlungsbelastung und zugehörige Aberrationsspezifikationen vorgegeben werden, um das optische System in der Justage auf diese mehreren Einsätzfälle hin zu optimieren.In Further development of this adjustment method can involve several typical applications different radiation exposure and associated aberration specifications be specified to the optical system in the adjustment to this several Einsätzfälle out to optimize.

In Ausgestaltung des Justageverfahrens beinhaltet das Einstellen des optischen Systems im Justageprozess die Bereitstellung eines aus tauschbar in das optische System einfügbaren Korrekturelementes für den jeweils vorgegebenen Einsatzfall, das hinsichtlich Minimierung einer Abweichung der für den zugehörigen Lastfall gemessenen Aberrationen von der vorgegebenen Aberrationsspezifikation erzeugt wird.In Design of the adjustment method includes setting the optical system in the adjustment process, providing an interchangeable insertable into the optical system Correction element for the respective predetermined application case, with regard to minimization a deviation of the for the associated Load case measured aberrations of the given aberration specification is produced.

In einer Weiterbildung umfasst der Justageprozess des erfindungsgemäßen Justageverfahrens eine Kalt-Justage, die vor der Lastfall-Justage ausgeführt wird, d. h. vor der Endjustage, bei welcher die strahlungsaufheizbedingten, im dazu eingestellten Lastfall gemessenen Aberrationen berücksichtigt bzw. bestmöglichst kompensiert werden. Die Kalt-Justage umfasst einen Justagevorgang an sich herkömmlicher Art, bei dem das optische System unter weit geringerer Strahlungsaufheizbelastung als im typischen späteren Einsatzfall vermessen und justiert wird, um die Aberrationen ohne den strahlungsaufheizbedingten Beitrag, der sich erst im Einsatzfall ergibt, so weit wie möglich zu korrigieren bzw. minimieren. Dies kann je nach Bedarf eine Verringerung der Aberrationen bis zum Erfüllen der vorgegebenen Aberrationsspezifikation in diesem Kaltfall oder wenigstens eine größtmögliche Aberrationsreduktion in Richtung der vorgegebenen Aberrationsspezifikation umfassen.In In a development, the adjustment process of the adjustment method according to the invention comprises a Cold Calibration Running Before Load Case Adjustment d. H. before the final adjustment, in which the radiation heating caused, considered in the set load case measured aberrations or best possible be compensated. The cold adjustment includes an adjustment process in itself more conventional Kind, in which the optical system under much lower radiation heating load as in the typical later Use case measured and adjusted to the aberrations without the radiation heating-related contribution, which is only in the case of application yields as much as possible to correct or minimize. This can be a reduction as needed the aberrations to fulfillment the given aberration specification in this cold case or at least the largest possible aberration reduction in the direction of the given aberration specification.

Die Erfindung ist insbesondere zur Justage von Mikrolithographie-Projektionsobjektiven einsetzbar, wobei die Vermessung insbesondere durch eine Wellenfrontvermessung, wie eine laterale Scherinterferometrietechnik, eine Punktbeugungsinterferometrietechnik oder eine Moiré-Messtechnik, erfolgen kann.The Invention is particularly for the adjustment of microlithography projection lenses can be used, wherein the measurement in particular by a wavefront measurement, like a lateral shear interferometry technique, a point diffraction interferometry technique or a moiré measuring technique, can be done.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:advantageous embodiments The invention is illustrated in the drawings and will be described below described. Hereby show:

1 eine schematische Seitenansicht einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit zugehöriger Mess-/Justageeinrichtung, 1 a schematic side view of a microlithography projection exposure apparatus with associated measuring / adjusting device,

2 eine schematische Querschnittansicht eines für den Mess-/Justagesystemteil von 1 verwendbaren Messretikels, 2 a schematic cross-sectional view of a for the measurement / adjustment system part of 1 usable measuring tablet,

3 eine schematische Draufsicht auf ein korrespondierend zum Messretikel von 2 im Mess-/Justagesystemteil von 1 einsetzbares Bildgitter, 3 a schematic plan view of a corresponding to the measuring reticle of 2 in the measuring / adjustment system part of 1 usable image grid,

4 eine schematische Seitenansicht eines bildseitig im Mess-/Justagesystemteil von 1 einsetzbaren Messkopfs, 4 a schematic side view of a picture side in the measurement / adjustment system part of 1 usable measuring head,

5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems wie eines Projektionsobjektivs der Belichtungsanlage von 1, 5 a flowchart of a method for load case aberration measurement of an optical system such as a projection lens of the exposure of 1 .

6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Justage eines optischen Systems wie des Projektionsobjektivs von 1 und 6 a flowchart of a method for adjusting an optical system such as the projection lens of 1 and

7 ein Flussdiagramm einer Variante des Justageverfahrens von 6. 7 a flowchart of a variant of the adjustment of 6 ,

Die hier interessierenden Komponenten einer typischen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage sind schematisch in 1 dargestellt. Wie daraus ersichtlich, beinhaltet eine solche Anlage ein Beleuchtungssystem 1 mit einer Lichtquelle 2, typischerweise einem UV-Laser, und einer Beleuchtungssystemoptik 3 zum Beleuchten eines Retikels 4 mit von der Lichtquelle 2 emittierter Strahlung 5. Ein Projektionsobjektiv 6 bildet auf dem Retikel 4 vorhandene Strukturen ab, wozu das Retikel 4 typischerweise in oder nahe einer zugehörigen Objektebene des Objektivs 6 positioniert ist. Im gezeigten Mess-/Justagefall ist das Retikel 4 als Messretikel ausgebildet und trägt entsprechende Messstrukturen, z. B. solche, wie sie zur Wellenfrontvermessung durch laterale Scherinterfe rometrie oder Punktbeugungsinterferometrie geeignet sind. Ein nur schematisch gezeigter Detektionsteil 7 empfängt die aus dem Projektionsobjektiv 6 austretende Messstrahlung 5a und gibt entsprechende Messsignale an eine Auswerteeinheit 8, typischerweise ein Rechner, aus. Die Auswerteeinheit 8 wertet die erhaltenen Messsignale aus und bestimmt daraus Abbildungsfehler, d. h. Aberrationen, des betrachteten optischen Systems, hier des Projektionsobjektivs 6.The components of interest in a typical microlithography projection exposure apparatus are shown schematically in FIG 1 shown. As can be seen, such a system includes a lighting system 1 with a light source 2 , typically a UV laser, and illumination system optics 3 for illuminating a reticle 4 with from the light source 2 emitted radiation 5 , A projection lens 6 forms on the reticle 4 existing structures, including the reticle 4 typically in or near an associated object plane of the objective 6 is positioned. In the measurement / adjustment case shown, the reticle is 4 designed as a measuring reticle and carries corresponding measurement structures, eg. For example, such as those for wavefront measurement by lateral Scherinterfe rometrie or Punktbeugungsinterferometrie are suitable. An only schematically shown detection part 7 receives the from the projection lens 6 emerging measuring radiation 5a and outputs corresponding measurement signals to an evaluation unit 8th , typically a calculator, off. The evaluation unit 8th evaluates the received measurement signals and determines from them aberrations, ie aberrations, of the considered optical system, here the projection objective 6 ,

Im Justageprozess werden die von der Auswerteeinheit 8 gewonnenen Aberrationsinformationen zur Justage des optischen Systems benutzt. In einem automatisierten Prozess steuert dazu die Auswerteeinheit 8 beispielsweise Manipulatoren 9 des Projektionsobjektivs 6 an, mit denen sich ein oder mehrere bewegliche Komponenten des Objektivs 6 verstellen lassen. Die Verstellung erfolgt im Sinne einer Minimierung der durch den Messvorgang ermittelten Aberrationen, bis diese eine vorgegebene Aberrationsspezifikation einhalten. Zusätzlich oder alternativ zu derartigen Verstellmaßnahmen können anhand der ermittelten Aberrationen ein oder mehrere Korrekturelemente hergestellt werden, die dann an geeigneter Stelle in das Projektionsobjektiv 6 zur Aberrationsreduzierung eingefügt werden, wie dem Fachmann an sich bekannt. Für weitere Details eines typischen automatisierten Justageprozesses, bei dem vorzugsweise von einem Satz orthogonaler Basisfunktionen zur Beschreibung der Aberrationen Gebrauch gemacht wird, wie von Zernike-Polynomen, kann auf die oben erwähnte ältere US-Anmeldung Nr. 11/238.841 der Anmelderin verwiesen werden. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, die Justage ganz oder teilweise manuell anhand der ermittelten Aberrationen vorzunehmen.In the adjustment process are those of the evaluation 8th obtained aberration information used to adjust the optical system. The evaluation unit controls this in an automated process 8th for example, manipulators 9 of the projection lens 6 to which one or more moving components of the lens are attached 6 can be adjusted. The adjustment is made in the sense of minimizing the aberrations determined by the measurement process until they comply with a predetermined aberration specification. In addition or as an alternative to such adjustment measures, one or more correction elements can be produced on the basis of the determined aberrations, which then at a suitable point in the projection objective 6 for aberration reduction, as known to those skilled in the art. For further details of a typical automated adjustment process, which preferably makes use of a set of orthogonal basis functions to describe the aberrations, such as Zernike polynomials, reference may be made to the above-mentioned prior US application Ser. 11 / 238,841 to the applicant. Of course, it is alternatively also possible to make the adjustment entirely or partially manually based on the determined aberrations.

Es versteht sich, dass die in 1 während ihrer Aberrationsvermessung bzw. Justage gezeigte Projektionsbelichtungsanlage im eigentlichen Nutzbetrieb z. B. zur Halbleiterwaferstrukturierung eingesetzt werden kann, wozu dann bildseitig eine Waferstage vorgesehen ist und in der Objektebene des Projektionsobjektivs 6 ein Retikel mit entsprechenden Nutzstrukturen positioniert wird. Dabei kommt in modernen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen z. B. vom Scanner- oder Stepper-Typ sehr kurzwellige Belichtungsstrahlung im Wellenlängenbereich bis unterhalb von 100 nm, z. B. mit einer Wellenlänge von 13 nm, zum Einsatz, um sehr feine Strukturen mit hoher Auflösung auf Halbleiterwafern erzeugen zu können.It is understood that in 1 during its Aberrationsvermessung or adjustment shown projection exposure system in the actual utility z. B. can be used for semiconductor wafer structuring, what then on the image side, a wafer stage is provided and in the object plane of the projection lens 6 a reticle is positioned with corresponding useful structures. It comes in modern microlithography projection exposure systems z. B. from the scanner or stepper type very short-wavelength exposure radiation in the wavelength range below 100 nm, z. B. with a wavelength of 13 nm, used to produce very fine structures with high resolution on semiconductor wafers can.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, Aberrationsbeiträge, die durch Strahlungsaufheizung der optischen Systemkomponenten bedingt sind, d. h. den Lens-heating-Effekt, bereits beim Justieren des Projektionsobjektivs zu berücksichtigen und dadurch zu vermeiden, dass das Projektionsobjektiv eine vorgegebene Aberrationsspezifikation zwar noch zum Ende seiner Herstellung während der Justage und Abnahme erfüllt, aber nicht mehr im anschließenden tatsächlichen Betriebseinsatz. Dazu erfolgt die Vermessung bereits im Justagestadium unter den typischen Lastbedingungen des späteren Betriebseinsatzes. Für schnelle und ökonomische Vermessungs-/Justageprozesse ist dazu die Verwendung eines parallelen Messverfahrens von Vorteil, bei dem für mehrere und vorzugsweise alle betrachteten Feldpunkte die aberrationsindikativen Messwerte gleichzeitig aufgenommen werden.According to the invention, it is provided aberration contributions, caused by radiation heating of the optical system components are, d. H. the lens heating effect, already while adjusting the Projection lens to be considered and thereby to avoid that the projection lens a predetermined Aberration specification still at the end of its production during the Adjustment and acceptance fulfilled, but not in the subsequent actual Operational use. For this purpose, the measurement is already carried out in the adjustment stage under the typical load conditions of the later operational use. For fast and economic Surveying / adjustment processes is to use a parallel Measuring method of advantage, in which for several and preferably All considered field points simultaneously display the aberration-indicative measured values be recorded.

2 zeigt ausschnittweise und schematisch ein hierzu geeignetes Messretikel 4a. Wie aus 2 ersichtlich, weist dieses Messretikel 4a ein Array 10 von Messstruktureinheiten bzw. Messstrukturbereichen, d. h. je eine Messstruktureinheit pro betrachtetem Feldpunkt, auf, denen jeweils ein vorgeschalteter Streuscheibenbereich 11 zugeordnet ist. Die Messstruktureinheiten sind jeweils von einem nichttransparenten Bereich umgeben, und zwischen diesen nichttransparenten Bereichen ist eine Lastfall-Struktur 12 ausgebildet. Letztere ist einer typischen tatsächlichen Nutzstruktur nachgebildet, die vom zu justierenden Projektionsobjektiv in dessen späterem Betriebseinsatz abzubilden ist. 2 shows a detail and schematically a suitable measuring reticle for this purpose 4a , How out 2 As can be seen, this measuring reticle 4a an array 10 of measurement structure units or measurement structure areas, ie one measurement structure unit per observed field point, on each of which an upstream lens area 11 assigned. The measurement units are each surrounded by a nontransparent area, and between these nontransparent areas is a load case structure 12 educated. The latter is modeled on a typical actual useful structure which is to be imaged by the projection objective to be adjusted in its later operational use.

Mit anderen Worten ist die Lastfall-Struktur 12 derart realisiert, dass die von ihr abgegebene Belichtungsstrahlung in ihrer Aufheizwirkung für das Projektionsobjektiv der im späteren Betrieb vorliegenden Nutzstrahlung entspricht. Dies bedeutet, dass durch die Lastfall-Struktur 12 auf dem Messretikel 4a das optische System einer Strahlungsaufheizung während des Messvorgangs unterliegt, die derjenigen im späteren Betrieb größenordnungsmäßig entspricht. Im Extremfall kann diese Lastfall-Struktur 12 zur Nachbildung realer Lastfälle auch eine leere, d. h. ganzflächig transparente „Struktur" sein.In other words, the load case structure 12 realized in such a way that the exposure radiation emitted by it corresponds in its heating effect for the projection lens to the useful radiation present in later operation. This means that through the load case structure 12 on the measuring reticle 4a the optical system is subject to radiation heating during the measuring process, which corresponds to the order of magnitude in later operation. In extreme cases, this load case structure 12 to simulate real load cases also be an empty, that is to say completely transparent "structure".

Demgemäß wird bei der Vermessung auch derjenige Aberrationsbeitrag erfasst, der auf die Strahlungsaufheizung der optischen Systemkomponenten zurückgeht. Die Streuscheibenbereiche 11 ermöglichen es, die Objektivpupille des vermessenen Projektionsobjektivs mit einer Fülle von Settings für die Messstrukturen zu füllen. Dabei kann das gleiche bzw. ein äquivalentes Beleuchtungssetting für den Messvorgang gewählt werden, wie es im späteren Betriebseinsatz geplant ist. Alternativ kann das Beleuchtungssetting zunächst spezifisch auf das Erreichen des strahlungsaufgeheizten Lastfalls hin eingestellt und anschließend auf ein davon verschiedenes Beleuchtungssetting für den Messvorgang umgeschaltet werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Relaxationszeiten der strahlungsaufheizbedingten Aberrationsbeiträge für das vermessene Objektiv klein gegen die Zeitskala der Settingänderung des Beleuchtungssystems sind.Accordingly, during the measurement, the aberration contribution that results from the radiation heating of the optical system components is also detected. The diffuser areas 11 make it possible to fill the objective pupil of the projected projection objective with a wealth of settings for the measurement structures. In this case, the same or an equivalent illumination setting can be selected for the measurement process, as planned in the later operational use. Alternatively, the illumination setting can first be set specifically to achieve the radiation-heated load case and then switched over to a different illumination setting for the measurement process. This is possible in particular when the relaxation times of the radiation-heating-related aberration contributions for the measured objective are small compared to the time scale of the setting change of the illumination system.

3 zeigt schematisch ein z. B. für mehrkanalige laterale Scherinterferometriemessungen in Verbindung mit dem Messretikel 4a von 2 einsetzbares Bildgitter 13. Wie gezeigt, beinhaltet diese Bildgittermaske 13 ein Array von hier nur symbolisch als helle Kreise wiedergegebenen, an sich bekannten Bildgitterstruktureinheiten 14 korrespondierend zum Array von Messstrukturen 10 des Messretikels 4a. Im übrigen ist die Bildgittermaske 13 nichttransparent ausgeführt. Die Bildgitterstrukturein heiten für die entsprechenden Messkanäle weisen z. B. einen Durchmesser in der Größenordnung von 100 μm auf. Die nichttransparenten Bereiche, welche auf dem Messretikel 4a von 2 die Messstruktureinheiten 10 umgeben, sind in ihrer Ausdehnung entsprechend dem Durchmesser der korrespondierenden Bildgitterstruktureinheiten 14 gewählt. 3 schematically shows a z. For example, for multichannel lateral shear interferometry measurements in conjunction with the measuring reticle 4a from 2 usable image grid 13 , As shown, this includes image grid mask 13 an array of here only symbolically reproduced as bright circles, known per se Bildgitterstruktureinheiten 14 corresponding to the array of measurement structures 10 of the measuring tablet 4a , Otherwise, the image grid mask 13 nontransparent. The Bildgitterstrukturein units for the corresponding measurement channels have z. B. on a diameter of the order of 100 microns. The nontransparent areas which are on the measuring reticle 4a from 2 the measuring units 10 are in their extent corresponding to the diameter of the corresponding Bildgitterstruktureinheiten 14 selected.

4 zeigt einen vorliegend verwendbaren detektorseitigen Messkopf, welcher der Bildgittermaske 13 nachgeschaltet ist, an die im gezeigten Beispiel direkt ein Fluoreszenzkonverter 14 angekoppelt ist. Der Messkopf beinhaltet, wie jeweils nur schematisch dargestellt, ein Relaisobjektiv 15 mit einer ansteuerbaren Verschlussblende 16. Das Relaisobjektiv 15 bildet das abbildungsfehlerindikative Wellenfrontüberlagerungsmuster von der Bildgitterebene auf ein strahlungsempfindliches Messsensorelement 17 ab, bei dem es sich insbesondere um ein CCD-Array einer Bildaufnahmekamera handeln kann. In nicht gezeigter, üblicher Weise ist dann die Auswerteeinheit 8 von 1 an das Messsensorelement 17 angekoppelt, um dessen Messinformationen auszulesen. 4 shows a presently usable detector-side measuring head, which the image grid mask 13 is connected to the directly shown in the example, a fluorescence converter 14 is coupled. The measuring head contains, as shown only schematically, a relay lens 15 with a controllable shutter 16 , The relay lens 15 forms the aberration-indicative wavefront overlay pattern from the image grating plane onto a radiation-sensitive measurement sensor element 17 which may in particular be a CCD array of an image recording camera. In not shown, usual way then the evaluation unit 8th from 1 to the measuring sensor element 17 coupled to read its measurement information.

Der Auswerterechner 8 von 1 kann gleichzeitig als Anlagensteuereinheit fungieren, die u.a. die Verschlussblende 16 in an sich bekannter Weise z. B. analog zum Verschluss bei Fotoapparaten ansteuert. Vorliegend erfolgt die Verschlussansteuerung synchronisiert mit den anderen herkömmlichen Steuerungsmaßnahmen der Wellenfrontvermessung, wie der lateralen Bewegungssteuerung der Bildgittermaske und des CCD-Sensorelements 17 im Fall einer lateralen Scherinterferometrietechnik. Das Vorsehen des Verschlusses 16 ermöglicht in einfacher Weise eine gegenüber der Auslesedauer des CCD-Elements 17, die typischerweise in der Größenordnung von 1 s liegt, kurze Belichtungsdauer in der Größenordnung von z. B. 50 ms. Mit Hilfe des Verschlusses 16 kann folglich das vermessene Projektionsobjektiv 6 kontinuierlich auch während des Auslesens des CCD-Elements 17 weiter mit der Lastfall strahlung beaufschlagt werden, so dass sich die strahlungsaufheizbedingten Aberrationsbeiträge zwischen aufeinanderfolgenden Messzyklen nicht ändern.The evaluation calculator 8th from 1 can simultaneously act as a plant control unit, including the shutter 16 in a conventional manner z. B. analogous to the shutter in cameras controls. In the present case, the shutter control is synchronized with the other conventional control measures of the wavefront measurement, such as the lateral motion control of the image grid mask and the CCD sensor element 17 in the case of a lateral shear interferometry technique. The provision of the closure 16 allows a simple comparison with the readout duration of the CCD element 17 , which is typically of the order of 1 s, short exposure time of the order of z. B. 50 ms. With the help of the lock 16 can therefore the measured projection lens 6 continuously even during the reading of the CCD element 17 continue to be acted upon by the load radiation, so that the radar heating-related Aberrationsbeiträge do not change between successive measurement cycles.

Mit den vorstehend erwähnten Messvorrichtungskomponenten lässt sich eine Lastfall-Aberrationsvermessung des Projektionsobjektivs 6 oder eines anderen optischen Systems mit folgendem Ablauf durchführen, wie er in 5 skizziert ist. Zunächst wird die Messvorrichtung bereitgestellt, einschließlich der Maßnahme, das Messretikel und den Messkopf zueinander auszurichten. Dann wird die Beleuchtungsstrahlung entsprechend den Lastfallvorgaben aktiviert, so dass sich das Objektiv gemäß den Vorgaben von Justage und Abnahme aufheizt, bis der einsatzfalläquivalente, stationäre Lastfall (Lens-heating-Zustand) erreicht ist. Anschließend wird der Messvorgang durchgeführt, wozu beispielsweise im Fall der Verwendung lateraler Scherinterferometrie mehrere Messzyklen mit lateraler Phasenschiebung ausgeführt werden. Zu Beginn jedes Messzyklus wird die Laserlichtquelle vom gleichzeitig als Messmaschine fungierenden Auswerte-/Steuerrechner synchronisiert, und es wird ein erster Phasenschritt eingestellt. Dann wird der Verschluss des Relaisobjektivs im Messkopf geöffnet, so dass das CCD-Element ein Mehrkanal-Vollfeld des Wellenfrontüberlagerungsmusters aufzeichnet. Der Verschluss wird dann wieder geschlossen, und die Synchronisation der Laserlichtquelle kann deaktiviert werden. Der Auswerteteil liest die Messinformationen aus dem CCD-Sensorelement aus, und anschließend kann ein nächster Messzyklus ab erneuter Synchronisation der Laserlichtquelle ausgeführt werden. Wenn alle benötigten Messzyklen durchgeführt worden sind, erfolgt die Auswertung der aufgenommenen Messwerte im Auswerteteil zwecks Bestimmung der Objektivaberrationen einschließlich der strahlungsaufheizbedingten Beiträge nach einem hierfür an sich bekannten Algorithmus, was folglich hier keiner näheren Erläuterung bedarf.With the above-mentioned measuring device components, a load case aberration measurement of the projection lens can be performed 6 or another optical system with the following procedure as described in 5 outlined. First, the measuring device is provided, including the act of aligning the measuring reticle and the measuring head. Then the illumination radiation is activated in accordance with the load case specifications, so that the objective heats up according to the specifications of adjustment and acceptance until the steady-state load case (lens heating state) is reached. Subsequently, the measuring operation is carried out, for which purpose, for example, in the case of the use of lateral shear interferometry, several measuring cycles with lateral phase shifting are carried out. At the beginning of each measuring cycle, the laser light source is synchronized by the evaluation / control computer which simultaneously functions as the measuring machine, and a first phase step is set. Then, the shutter of the relay lens in the probe is opened, so that the CCD element records a multi-channel full field of the wavefront overlay pattern. The shutter is then closed again, and the synchronization of the laser light source can be deactivated. The evaluation part reads out the measurement information from the CCD sensor element, and then a next measurement cycle can be carried out starting from resynchronization of the laser light source. When all the required measuring cycles have been carried out, the evaluation of the recorded measured values in the evaluation part is carried out for the purpose of determining the lens aberrations including the radiation-heating-related contributions according to an algorithm known per se, which consequently requires no further explanation here.

Eine gleichartige mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung lässt sich auch mit einer modifizierten Mehrkanal-Messvorrichtung durchführen, die sich von derjenigen der 1 bis 4 im Messkopfteil unterscheidet, indem der Detektionsteil 7 in diesem Fall von einer Bildaufnahmekamera mit sehr hoher Dynamik von vorzugsweise in der Größenordnung 120 dB gebildet ist, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnahmen HDRC^®-CCTV-Kamera marktgängig ist. Bei Verwendung einer derartigen Bildaufnahmekamera braucht das in ihr intergrierte Messsensorelement zwischen den einzelnen Messzyklen nicht abgeschattet bzw. aus dem Strahlengang herausgefahren werden, da die Dynamik der Kamera ausreichend hoch ist, um Messwertverfälschungen durch die Aufheizstrahlung zwischen den Messzyklen zu verhindern. Im Übrigen ergeben sich für eine derart modifizierte Messvorrichtung die gleichen Eigenschaften und Vorteile, wie sie oben zur Messvorrichtung der 1 bis 4 erläutert sind, worauf verwiesen werden kann.A similar multi-channel load case aberration measurement can also be performed with a modified multi-channel measuring device, which differs from that of 1 to 4 in the measuring head part differs by the detection part 7 in this case is formed by a picture taking camera with very high dynamics of preferably in the order of 120 dB, as marketed, for example, under the trade name HDRC ^® CCTV camera. When using such an image recording camera, the measuring sensor element integrated into it does not need to be shaded or moved out of the beam path between the individual measuring cycles since the dynamics of the camera are sufficiently high to prevent measured value falsifications by the heating radiation between the measuring cycles. Moreover, for such a modified measuring device, the same properties and advantages as described above for the measuring device of 1 to 4 are explained, which can be referred to.

Vorstehend wurden Vermessungsimplementierungen beschrieben, bei welchen der Messvorgang während kontinuierlich aufrechterhaltener Lastfall-Strahlungseinwirkung durchgeführt wird. Alternativ umfasst die Erfindung eine zeitnahe Aberrationsvermessung direkt im Anschluss an den zuvor eingestellten Lastfall bzw. Lens-heating-Zustand.above Surveying implementations were described in which the Measuring process during continuously sustained load radiation exposure carried out becomes. Alternatively, the invention comprises a timely aberration measurement directly after the previously set load case or lens-heating state.

Eine diesbezügliche Lastfall-Aberrationsvermessung lässt sich z. B. mit einem wiederum durch das Ablaufdiagramm von 5 repräsentierten Verlauf wie folgt ausführen. Zunächst wird die Messvorrichtung bereitgestellt, wozu insbesondere die Retikel- und Messkopfkomponenten in Lens-heating-Stellung gebracht werden. Dazu kann während des Aufheizzeitraums z. B. der Retikelhalter mit dem Messretikel aus dem Strahlengang herausgehalten werden, oder es wird ein streuscheibenfreier Retikelmaskenbereich mit transparenter Fläche in Feldgröße in den Strahlengang gefahren. Detektorseitig wird das Messsensorelement von der den Lastfall nachbildenden Aufheizstrahlung ausgeblendet, z. B. durch Schließen einer vorhandenen Messkopfblende oder einer dem Messkopf vorgeschalteten Verschlussblende oder alternativ durch Herausfahren des Messkopfs aus dem Strahlengang, oder es wird wie erwähnt eine hochdynamische Bildaufnahmekamera verwendet.A related load case aberration measurement can be z. B. with a turn through the flowchart of 5 Represent the course as follows. First, the measuring device is provided, for which purpose in particular the reticle and measuring head components are brought into lens heating position. For this purpose, during the heating period z. B. the reticle holder are kept out with the Messretikel from the beam path, or it is a Streuscheibenfreier Retikelmaskenbereich driven with a transparent area in field size in the beam path. Detector side of the measuring sensor element is hidden from the load case simulating Aufheizstrahlung, z. B. by closing an existing measuring head or a measuring head upstream shutter or alternatively by retracting the measuring head from the beam path, or it is as mentioned a highly dynamic imaging camera used.

Sobald der stationäre, strahlungsaufgeheizte Lastfall erreicht ist, kann auf den Messvorgang umgeschaltet werden. Dazu werden insbesondere die Retikel- und Detektorkomponenten in ihre entsprechende Messposition gebracht, wofür eine gewisse Zeitdauer von z. B. 1 min erforderlich ist. Um zeitnahe Messungen durchführen und damit die aufheizbedingten Aberrationsbeiträge noch erfassen zu können, wird die Messzeit pro Komplettmessung ausreichend kurz gehalten, wozu insbesondere bevorzugt ist, ein mehrkanaliges, paralleles Messverfahren einzusetzen und die Messdatenaufnahme einschließlich Messdatenspeicherung von der Messdatenauswertung zeitlich zu trennen.As soon as the stationary, radiation-heated load case has been reached, it is possible to switch over to the measuring process. For this purpose, in particular the reticle and detector components are brought into their corresponding measuring position, for which a certain Duration of z. B. 1 min is required. In order to carry out timely measurements and thus still be able to record the heating-related aberration contributions, the measurement time per complete measurement is kept sufficiently short, for which particular preference is given to using a multi-channel, parallel measurement method and to separate the measurement data acquisition including measurement data storage from the measurement data evaluation.

Nach Erreichen der Messposition werden dann Komplettmessungen, d. h. im Fall von lateraler Scherinterferometrie je ein Satz von Messzyklen in phasenverschobenen Stellungen, in vorgebbaren Zeitabständen durchgeführt, z. B. in Abständen von ca. 1 min. Anschließend werden die Messresultate der Komplettmessungen ausgewertet. Dazu werden die in ihrem Zeitablauf ermittelten Aberrationen durch einen geeigneten Satz vorzugsweise orthogonaler Basisfunktionen beschrieben, z. B. mittels der hierfür gebräuchlichen Zernike-Polynome. Für eine reine Untersuchung von Lens-heating-Effekten können die so gewonnenen Zernike-Feldverteilungen hinsichtlich Lens-Heating analysiert und daraus beispielsweise zugehörige Abklingzeiten der entsprechenden Aberrationen ermittelt werden. Für Abnahme- und Justage-Messungen kann aus den gewonnenen Informationen über den Zeitverlauf der Aberrationen nach Deaktivieren der Lastfall-Strahlungsaufheizung auf die im Lastfall tatsächlich vorhandenen Aberrationen geschlossen werden, indem auf diesen Anfangszeitpunkt rückextrapoliert wird. So kann z. B. eine Zernike- Feldverteilung, die anhand der Resultate der nach Deaktivierung der Lastfall-Strahlungsaufheizung zu einem Zeitpunkt t = 0 ausgeführten sequentiellen Messvorgänge für den Zeitraum von z. B. t > 2 min messwertgestützt ermittelt wird, auf die Zernike-Feldverteilung zum Zeitpunkt t = 0 rückextrapoliert werden.To When the measuring position is reached, complete measurements, ie. H. in the case of lateral shear interferometry, one set of measurement cycles each in phase-shifted positions, performed at predetermined intervals, z. B. at intervals from about 1 min. Subsequently the measurement results of the complete measurements are evaluated. To are the aberrations determined in their time by a described a suitable set of preferably orthogonal basis functions, z. B. by means of this customary Zernike polynomials. For a pure study of lens heating effects can do so gained Zernike field distributions with regard to lens heating and, for example, associated cooldowns the corresponding aberrations are determined. For acceptance and adjustment measurements can be taken from the information obtained over the Time course of the aberrations after deactivation of the load-case radiation heating in the case of load actually existing aberrations are closed by at this initial time back extrapolated becomes. So z. B. a Zernike field distribution, based on the results of after deactivating the load-case radiation heating executed at a time t = 0 sequential measurements for the Period of z. B. t> 2 based on min is determined on the Zernike field distribution at time t = 0 back-extrapolated become.

Mit den oben erläuterten Verfahren und Vorrichtungen ist in vorteilhafter Weise eine Aberrationsvermessung optischer Systeme im simulierten Lastzustand möglich, was sich dazu ausnutzen lässt, das optische System bereits im Justage- und Abnahmestadium am Ende des Herstellungsprozesses auf diejenigen Aberrationsbeiträge hin zu optimieren, die sich normalerweise erst im geplanten späteren Betrieb aufgrund der dann herrschenden Strahlungsbelastung ergeben. Auf einige vorteilhafte Abnahme- und Justagevarianten wird nachfolgend exemplarisch näher eingegangen. Dabei wird beispielhaft auf ein Mikrolithographie-Projektionsobjektiv als optisches System Bezug genommen, jedoch ist eine entsprechende Abnahme und Justage auch für jedes andere optische System möglich.With the above explained Methods and devices are advantageously an aberration measurement optical systems in the simulated load state possible, which make use of this leaves, the optical system already in the adjustment and acceptance stage at the end of the manufacturing process to those aberration contributions towards Optimize, which usually only in the planned later operation due to the then prevailing radiation exposure result. On some advantageous acceptance and adjustment variants will be below exemplary closer received. This is exemplified by a microlithography projection lens is referred to as an optical system, however, is a corresponding Decrease and adjustment also for any other optical system possible.

In einer reinen Abnahmemessungsvariante wird zunächst für das herzustellende Objektiv ein Lens-heating-Lastfall durch Vorgabe entsprechender Parameter definiert, wozu insbesondere die Art der Strukturen auf dem Retikel, die Beleuchtungsstärke und das Beleuchtungssetting (Winkelverteilung) gehören. Außerdem werden einzuhaltende Spezifikationswerte für die Aberrationen vorgegeben. Typische Spezifikationswerte liegen in der Größenordnung von mm für die einzelnen, durch entsprechende Zernike-Polynome beschriebenen Aberrationen. Durch den Lens-heating-Effekt werden z. B. bei Projektionsobjektiven für Scanner Aberrationswerte zwischen etwa 50 nm und etwa 100 nm erreicht, wobei insbesondere die Zernike-Aberrationen Z5, Fokus und Maßstab und in etwas schwächerem Maße Z9 und Z12 auf Lens-Heating empfindlich sind. Bei den Zernike-Aberrationen ist der dominierende Effekt häufig eine Konstante über das Feld hinweg. Die eine Konstante über das Feld hinweg. Die Aberrationen ändern sich durch Lens-Heating typischerweise nur in einer Vorzeichenrichtung.In A pure acceptance measurement variant is first for the lens to be produced a lens heating load case by specifying appropriate parameters what, in particular, the nature of the structures on the reticle, the illuminance and the lighting setting (angle distribution) belong. In addition, to be respected Specification values for given the aberrations. Typical specification values are in the order of magnitude from mm for the individual, described by corresponding Zernike polynomials Aberrations. Due to the lens heating effect z. B. in projection lenses for scanners Aberrationswerte reached between about 50 nm and about 100 nm, wherein in particular the Zernike aberrations Z5, focus and scale and in something weaker Dimensions Z9 and Z12 on Lens-Heating are sensitive. The Zernike aberration is the dominant one Effect often one Constant over the field away. The one constant across the field. The aberrations change by Lens-Heating typically only in one sign direction.

Das hergestellte Objektiv wird dann zunächst mittels eines üblichen Justageprozesses optimiert, bis die geforderte Aberrationsspezifikation erreicht ist. Das Objektiv wird während der zugehörigen Messvorgänge nur mit relativ geringer Strahlungsenergie belastet, die deutlich geringer als im typischen Einsatzfall ist und nicht zu signifikanten Aberrationsänderungen führt.The produced lens is then first by means of a conventional Adjustment process optimized until the required aberration specification is reached. The lens only becomes during the associated measuring operations burdened with relatively low radiation energy, the much lower than in the typical case and not to significant aberration changes leads.

Anschließend wird das Objektiv unter Verwendung eines der vorstehend erläuterten Verfahren und Vorrichtungen hinsichtlich Aberrationen im Lastfall, d. h. unter typischer Einsatzfall-Strahlungsbelastung, vermessen, wozu eines der hierzu oben erläuterten Messretikel verwendet und ein zugehöriges Beleuchtungssetting eingestellt werden. Aus den so gewonnenen Messdaten werden die zugehörigen Lastfall-Aberrationen ermittelt, welche die strahlungsaufheizbedingten Aberrationsbeiträge enthalten. Mit Hilfe dieser Aberrationsdaten erfolgt dann die Objektivabnahme in Bezug auf das Lens-heating-Verhalten. Eine zusätzliche Justage zur Optimierung auf den Lastfall erfolgt hier nicht. Die gewonnenen Aberrationsdaten werden als spätere Betriebsparameter eingesetzt, mit denen beispielsweise in einer Belichtungsanlage vom Scanner-Typ während des Nutzbelichtungsbetriebs eine Feed-Forward-Korrektur durchgeführt wird.Subsequently, will the lens using one of the above Methods and devices with regard to aberrations in the case of load, d. H. under typical application radiation exposure, measured, why one of the above explained Measuring reticle used and set an associated lighting setting become. From the measurement data thus obtained, the associated load case aberrations determined, which contain the radiation heating caused Aberrationsbeiträge. With the help of this aberration data, the lens is then taken off in terms of lens heating behavior. An additional Adjustment for the optimization of the load case does not take place here. The obtained aberration data are used as later operating parameters, with those, for example, in a scanner-type exposure system during the Nutzbelichtungsbetriebs a feed-forward correction is performed.

6 veranschaulicht grob den Ablauf einer ersten Justagevariante, mit der das Objektiv unter Berücksichtigung des Lastfall justiert wird. Dazu wird zunächst, wie zu der vorstehenden reinen Abnahmemessungsvariante beschrieben, ein Lens-heating-Lastfall definiert und eine Aberrationsspezifikation vorgegeben. Dann erfolgt als nächster Schritt die Lastfall-Aberrationsbestimmung unter Verwendung eines der vorstehend erläuterten Verfahren und Vorrichtungen, wie ebenfalls oben zur reinen Abnahmemessungsvariante erläutert. Auf Basis der solchermaßen im Belastungszustand des Objektivs gewonnenen Aberrationsmessdaten wird dann ein Justageprozess mit üblichen Justageschritten zur Aberrationsoptimierung des Objektivs durchgeführt. Derartige Justageschritte umfassen z. B. Schritte bezüglich Abstimmung, Zentrierung, Kompensation und ICA. Die Lastfall-Aberrationsbestimmung und der Justageprozess werden erforderlichenfalls einmal oder mehrmals wiederholt, bis der geforderte Spezifikationszustand des Objektivs erreicht ist, d. h. dessen gemessene Aberrationen im Belastungszustand die vorgegebene Aberrationsspezifikation erfüllen. 6 roughly illustrates the sequence of a first adjustment variant, with which the lens is adjusted taking into account the load case. For this purpose, first, as described for the above pure acceptance measurement variant, a lens heating load case is defined and an aberration specification is specified. Then, as the next step, the load case aberration determination using one of the methods and devices explained above, as also explained above for the pure acceptance measurement variant. On the basis of such Measured in the load state of the lens aberration measurement data then an adjustment process is performed with conventional adjustment steps for aberration optimization of the lens. Such adjustment steps include z. B. Steps relating to tuning, centering, compensation and ICA. If necessary, the load case aberration determination and the adjustment process are repeated once or several times until the required specification state of the objective has been reached, ie its measured aberrations in the load state fulfill the specified aberration specification.

Je nach Bedarf kann der in 6 veranschaulichte Justageablauf auch mit Vorgabe nicht nur eines, sondern mehrerer typischer Lastfälle durchgeführt werden. In diesem Fall wird für jeden der verschiedenen Lastfälle eine zugehörige Aberrationsspezifikation definiert, d. h. vorgegeben, und das Objektiv wird dann durch den geschilderten Justagevorgang auf diese mehreren typischen Lastfälle hin optimiert.Depending on your needs, the in 6 illustrated Justageablauf also with specification of not just one, but several typical load cases are performed. In this case, an associated aberration specification is defined for each of the different load cases, ie predetermined, and the objective is then optimized by the described adjustment process to these several typical load cases.

7 veranschaulicht eine weitere Justagevariante, bei der zusätzlich eine der Lastfall-Justage vorgeschaltete Kalt-Justage vorgesehen ist. Zunächst werden, wie vorstehend zur Justagevariante von 6 erläutert, der oder die Lastfälle definiert, auf die das Objektiv optimiert werden soll, und die jeweils zugehörige Aberrationsspezifikation vorgegeben. Anschließend wird das Objektiv in herkömmlicher Weise „kaltjustiert", d. h. hinsichtlich seiner Aberrationen unter Verwendung einer Messstrahlung derart vermessen, dass die Strahlungsbelastung weit unterhalb der typischen Einsatzfall-Strahlungsbelastung bleibt, so dass die dabei gemessenen Aberrationen praktisch den Aberrationen des „kalten" Objektivs ohne strahlungsaufheizbedingte Aberrationsbeiträge entsprechen. Dieser „Kaltvermessung" folgt eine zugehörige Kalt-Justage, bei der das Objektiv anhand der gemessenen Kaltfall-Aberrationen mit üblichen Justageschritten, wie oben zur vorhergehenden Justagevariante erwähnt, optimiert bzw. voroptimiert wird, wobei die Vermessungs- und Justageschritte wiederum je nach Bedarf einmal oder mehrmals wiederholt werden, um die gemessenen Aberrationen zu reduzieren. Je nach Anwendungsfall umfasst dies eine herkömmliche Optimierung, bis die vorgegebene Aberrationsspezifikation erfüllt ist, oder lediglich eine Voroptimierung auf Aberrationswerte, die höchstens noch um eine vorgebbare Differenz von der Abnahmespezifikation entfernt sind, wobei diese Differenz z. B. ein Vielfaches des betreffenden Spezifikationswertes betragen kann. So kann in einem konkreten Beispiel die Voroptimierung ausgeführt werden, bis der jeweils gemessene Aberrationswert nur noch höchstens etwa das Fünffache des Vorgabewertes beträgt. 7 illustrates a further adjustment variant, in addition to the load case adjustment upstream cold adjustment is provided. First, as above, to the adjustment variant of 6 which defines the load case (s) to which the lens is to be optimized and specifies the respective aberration specification. Subsequently, the lens is "cold-adjusted" in a conventional manner, ie measured with respect to its aberrations using a measuring radiation such that the radiation exposure remains well below the typical application radiation exposure, so that the aberrations measured thereby practically the aberrations of the "cold" lens without radiation heating caused Aberrationsbeiträge correspond. This "cold measurement" is followed by an associated cold adjustment in which the objective is optimized or pre-optimized on the basis of the measured cold-fall aberrations with customary adjustment steps, as mentioned above for the previous adjustment variant, wherein the surveying and adjustment steps in turn once or as required Depending on the application, this includes a conventional optimization until the predetermined aberration specification is met, or merely a pre-optimization to aberration values that are at most still a predetermined difference from the acceptance specification, this difference For example, in a specific example, the pre-optimization may be carried out until the respectively measured aberration value amounts to at most approximately five times the specified value.

Anschließend wird an dem kaltjustierten Objektiv die erfindungsgemäße Lastfall-Aberrationsbestimmung ausgeführt, wie zu den obigen Justagevarianten erläutert, um das Aberrationsverhalten des Objektivs in der Belastungssituation zu ermitteln. Auf Basis der so gewonnenen Aberrationsinformationen erfolgt dann die zugehörige Lastfall-Justage als Endjustage. Dies umfasst, wie ebenfalls oben zur vorigen Justagevariante erläutert, eine erfindungsgemäße Lastfall-Aberrationsbestimmung unter Verwendung eines der oben erläuterten erfindungsgemäßen Messverfahren und Messvorrichtungen und das Ausführen geeigneter Justagemaßnahmen auf Basis der gewonnenen Lastfall-Aberrationsmessdaten. Je nach Anwendungsfall können diese Justagemaßnahmen die Durchführung typischer Justageschritte, wie Abstimmung, Zentrierung, Kompensation und/oder ICA, und/oder das Herstellen eines oder mehrerer geeigneter Korrekturelemente zum Einfügen in das Objektiv umfassen. So kann z. B. mit Hilfe der gewonnenen Lastfall-Aberrationsmessdaten ein austauschbares Pupillenelement, abgekürzt EPLE bezeichnet, hergestellt werden, das bei Einsatz im Objektiv an entsprechender Stelle im Strahlengang die durch Lens-Heating bedingten Aberrationen soweit wie möglich korrigiert.Subsequently, will on the cold-adjusted lens, the load case aberration determination according to the invention executed as explained in the above adjustment variants, the aberration behavior of the lens in the loading situation. Based The aberration information thus obtained is then the associated load case adjustment as a final adjustment. This includes, as also above the previous adjustment variant explains a load case aberration determination according to the invention using one of the measuring methods according to the invention explained above and measuring devices and performing appropriate adjustment measures based on the acquired load case aberration measurement data. Depending on Use case can these adjustment measures the implementation typical adjustment steps, such as tuning, centering, compensation and / or ICA, and / or producing one or more suitable ones Correction elements for insertion in the lens. So z. B. with the help of Load case aberration measurement data a replaceable pupil element, abbreviated EPLE refers to being manufactured when used in the lens at the appropriate place in the beam path through the lens heating conditional aberrations corrected as much as possible.

Es versteht sich, dass auch bei dieser Justagevariante das Objektiv bei Bedarf auf mehrere verschiedene vordefinierte Lastfälle hin optimiert werden kann, indem die Lastfall-Aberrationsbestimmung und die Endjustage ggf. wiederholt unter Berücksichtigung der mehreren vordefinierten Lastfälle durchgeführt werden. Dabei können, wenn gewünscht, auch mehrere EPLE hergestellt werden, die spezifisch dem jeweiligen vordefinierten Lastfall zugeordnet sind, oder es kann ein mittleres EPLE hergestellt werden, das die Lastfall-Aberrationen für die verschiedenen vordefinierten Lastfälle in einer gemittelten Weise korrigiert.It It is understood that even with this adjustment variant, the lens if required, to several different predefined load cases can be optimized by the load case aberration determination and the final adjustment possibly repeated taking into account the several predefined load cases carried out become. In doing so, if desired, Also, several EPLEs are produced which are specific to each are assigned to a predefined load case, or it can be a middle one EPLE produced the load-case aberrations for the different ones predefined load cases corrected in an averaged way.

Wie die vorstehend exemplarisch erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich machen, ermöglicht die Erfindung eine mehrkanalige Lastfall-Aberrationsvermessung von optischen Systemen und eine Justage des optischen Systems unter Berücksichtigung von im Belastungszustand gemessenen Aberrationen. Die Erfindung ist insbesondere zur Vermessung und Justage von Mikrolithographie-Projektionsobjektiven z. B. zum Einsatz in Waferscannern geeignet, jedoch auch für alle anderen Anwendungen verwendbar, bei denen der Bedarf besteht, ein optisches System, das ein strahlungsaufheizabhängiges Aberrationsverhalten zeigt, hochpräzise hinsichtlich Aberrationen, wie sie im praktischen Einsatz auftreten, zu vermessen und aberrationsoptimierend zu justieren.As the exemplary embodiments explained above by way of example make it clear that allows Invention a multi-channel load case aberration measurement of optical Systems and an adjustment of the optical system under consideration of aberrations measured under load. The invention is especially for the measurement and adjustment of microlithography projection lenses z. B. suitable for use in wafer scanners, but also for all others Applications where there is a need, an optical system, this is a radiation heating dependent Aberration behavior shows, with high precision with regard to aberrations, as they occur in practical use, to measure and aberration-optimizing to adjust.

Claims (21)

Verfahren zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems (6) mit strahlungsaufheizabhängigem Aberrationsverhalten, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Mehrkanal-Messvorrichtung zur parallelen Gewinnung von aberrationsindikativen Messwerten für eine Mehrzahl von Feldpunkten, wobei die Messvorrichtung ein Messsensorelement (7, 17) und eine Einrichtung (8, 16) zum steuerbaren Ausblenden des Messsensorelements vor einfallender Strahlung aufweist, – Einstellen eines vorgebbaren, einem Einsatzfall des optischen Systems nachgebildeten Lastfalls mit zum Einsatzfall korrespondierender Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems bei ausgeblendetem Messsensorelement, – Durchführen eines Messvorgangs mit einem oder mehreren Messzyklen, wenn der Lastfall erreicht ist, wobei der Lastfall aufrechterhalten wird und für den jeweiligen Messzyklus das Messsensorelement zum Aufnehmen von Messwerten parallel für die mehreren Feldpunkte Messstrahlung empfängt und anschließend wieder von einfallender Strahlung ausgeblendet wird, und – Bestimmen von Aberrationen des optischen Systems für den eingestellten Lastfall durch Auswerten der aufgenommenen Messwerte.Method for load-case aberration measurement of an optical system ( 6 ) with radiation heating dependent aberration behavior, comprising the following steps: provision of a multichannel measuring device for the parallel acquisition of aberration-indicative measured values for a plurality of field points, wherein the measuring device is a measuring sensor element ( 7 . 17 ) and a facility ( 8th . 16 ) for controllably blanking the measuring sensor element from incident radiation, - setting a predefinable, a use case of the optical system simulated load case with the corresponding application Strahlungsaufheizbelastung the optical system with hidden measuring sensor element, - performing a measuring operation with one or more measuring cycles when the load case is reached wherein the load case is maintained and for each measurement cycle the measurement sensor element receives measurement radiation in parallel for the plurality of field points and is then masked again by incident radiation, and - determining aberrations of the optical system for the adjusted load case by evaluating the acquired measurements , Verfahren zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems (6) mit strahlungsaufheizabhängigem Aberrationsverhalten, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Mehrkanal-Messvorrichtung zur parallelen Gewinnung von aberrationsindikativen Messwerten für eine Mehrzahl von Feldpunkten, wobei die Messvorrichtung eine Bildaufnahmekamera hoher Dynamik von mindestens etwa 100 dB mit zugehörigem Messsensorelement (7, 17) aufweist, – Einstellen eines vorgebbaren, einem Einsatzfall des optischen Systems nachgebildeten Lastfalls mit zum Einsatzfall korrespondierender Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems, – Durchführen eines Messvorgangs mit einem oder mehreren Messzyklen, wenn der Lastfall erreicht ist, wobei der Lastfall aufrechterhalten wird und für den jeweiligen Messzyklus das Messsensorelement zum Aufnehmen von Messwerten parallel für die mehreren Feldpunkte Messstrahlung empfängt, und – Bestimmen von Aberrationen des optischen Systems für den eingestellten Lastfall durch Auswerten der aufgenommenen Messwerte.Method for load-case aberration measurement of an optical system ( 6 ) with radiation-heating-dependent aberration behavior, comprising the following steps: providing a multichannel measuring device for obtaining aberration-indicative measured values for a plurality of field points in parallel, the measuring device having a high-dynamic-range image recording camera of at least approximately 100 dB with associated measuring sensor element ( 7 . 17 ), - Setting a predefinable, an application case of the optical system simulated load case with the application corresponding Strahlungsaufheizbelastung the optical system, - Performing a measurement with one or more measurement cycles when the load case is reached, the load case is maintained and for the respective measurement cycle the measurement sensor element receives measurement radiation parallel to the plurality of field points for recording measured values, and - determining aberrations of the optical system for the set load case by evaluating the recorded measurement values. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen der Messvorgänge ein Messretikel (4a) mit einem Array von Messstruktureinheiten (10) verwendet wird, wobei das Messretikel auch zum Einstellen des Lastfalls verwendet wird, wozu es eine Lastfall-Struktur (12) in Bereichen zwischen den Messstruktureinheiten aufweist, die zur Nachbildung der Einsatzfall-Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems benutzt wird.A method according to claim 1 or 2, further characterized in that for performing the measuring operations, a measuring reticle ( 4a ) with an array of measurement units ( 10 ), wherein the measuring reticle is also used to set the load case, for which purpose it has a load-case structure ( 12 ) in areas between the measurement structure units used to emulate the incident radiation heating load of the optical system. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass nur den Messstruktureinheiten korrespondierende Streuscheibenbereiche (11) vorgeschaltet werden.Method according to one of claims 2, 4 and 5, further characterized in that only the Meßstruktureinheiten corresponding lens areas ( 11 ) are connected upstream. Verfahren zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems (6) mit strahlungsaufheizabhängigem Aberrationsverhalten, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Messvorrichtung zur Gewinnung von aberrationsindikativen Messwerten, – Einstellen eines vorgebbaren, einem Einsatzfall des optischen Systems nachgebildeten Lastfalls mit zum Einsatzfall korrespondierender Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems, – Einstellen eines Messzustands der Messvorrichtung nach Erreichen des Lastfalls mit gegenüber dem Lastfall geringerer Messstrahlungsbelastung des optischen Systems und Durchführen einer Mehrzahl von Messvorgängen in vorgebbaren Zeitabständen während eines Abklingzeitraums der Lastfall-Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems und – Bestimmen eines Lastfallaberrations-Abklingverhaltens und/oder von Lastfall-Aberrationen des optischen Systems durch Auswerten der in den aufeinanderfolgenden Messvorgängen gewonnenen Messwerte unter Verwendung eines Satzes von Aberrationsfunktionen.Method for load-case aberration measurement of an optical system ( 6 with radiation-radiation-dependent aberration behavior, with the following steps: provision of a measuring apparatus for obtaining aberration-indicative measured values, setting of a predeterminable load case simulating a use case of the optical system with radiation heating load corresponding to the application of the optical system, setting a measuring condition of the measuring apparatus after reaching the load case with less load radiation load on the optical system and performing a plurality of measurements at predetermined time intervals during a decay time period of the optical load radiation heating load of the optical system; and determining load case aberration decay behavior and / or load case aberrations of the optical system by evaluating the successive measurements using a set of aberration functions. Verfahren nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass als Aberrationsfunktionensatz Zernike-Polynome verwendet werdenMethod according to claim 5, further characterized that Zernike polynomials are used as the aberration function set Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ein Messretikel (4a) mit einem Array von Messstruktureinheiten und eine Bildgittermaske (13) mit einem korrespondierenden Array von Bildgitterstruktureinheiten (14) verwendet werden, wobei die Strukturen des Messretikels und der Bildgittermaske zur Vermessung mittels einer zugehörigen Wellenfrontvermessungstechnik ausgelegt sind.Method according to one of claims 1 to 6, further characterized in that a measuring reticle ( 4a ) with an array of measurement units and an image grid mask ( 13 ) with a corresponding array of image grid structure units ( 14 ), wherein the structures of the measurement reticle and the image grid mask are designed for measurement by means of an associated wavefront measurement technique. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Lastfalls ein Einstellen eines entsprechenden Lastfall-Beleuchtungssettings beinhaltet, das auf ein davon verschiedenes Messvorgangs-Beleuchtungssetting umgeschaltet wird, wenn nach Erreichen des Lastfalls mit dem Messvorgang begonnen wird.Method according to one of claims 1 to 7, further characterized characterized in that the setting of the load case is a setting a corresponding load case lighting setting includes switched to a different measurement illumination setting when the measuring process is started after the load has been reached becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass es zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 8, further characterized characterized in that it is for load case aberration measurement of a Microlithography projection lens is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Messvorgänge unter Verwendung einer Wellenfrontvermessungstechnik durchgeführt werden.Method according to one of claims 1 to 9, further characterized in that the measuring process (s) are measured using a Wavefront measurement technique to be performed. Messvorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems, die als Mehrkanal-Messvorrichtung ausgelegt ist und ein Messretikel (4a) umfasst, das ein Array von Messstruktureinheiten (10) mit je einem individuell vorgeschalteten Streuscheibenbereich (11) und eine Lastfall-Struktur (12) zur Nachbildung einer Einsatzfall-Strahlungsaufheizbelastung des optischen Systems in Bereichen zwischen den Messstruktureinheiten aufweist.Measuring device for load case aberration measurement of an optical system designed as a multichannel measuring device and a measuring reticle ( 4a ) comprising an array of measurement units ( 10 ), each with an individually upstream lens area ( 11 ) and a load case structure ( 12 ) for simulating an incident radiation heating load of the optical system in areas between the measurement structure units. Messvorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems, mit – einem strahlungssensitiven Messsensorelement (17), – einer dem Messsensorelement vorgeschalteten, ansteuerbaren Verschlussblende (16) und – einer Steuereinheit (8), welche dafür eingerichtet ist, die Verschlussblende während des Einstellens eines vorgebbaren, einen Einsatzfall des optischen Systems nachbildenden Lastfalls geschlossen zu halten und während eines Messvorgangs nach Erreichen des Lastfalls offen zu halten.Measuring device for load-case aberration measurement of an optical system, comprising - a radiation-sensitive measuring sensor element ( 17 ), - one of the measuring sensor element upstream, controllable shutter ( 16 ) and - a control unit ( 8th ), which is adapted to keep the shutter closed during the setting of a predeterminable, a use case of the optical system simulating load case and to keep open during a measurement operation after reaching the load case. Messvorrichtung zur Lastfall-Aberrationsvermessung eines optischen Systems, mit einem Detektorteil, der eine Bildaufnahmekamera hoher Dynamik von mindestens etwa 100 dB mit einem strahlungssensitiven Messsensorelement (7, 17) umfasst und dafür eingerichtet ist, nur während eines jeweiligen Messvorgangs vom Messsensorelement gelieferte Messwerte zur Aberrationsbestimmung auszuwerten.Measuring device for load-case aberration measurement of an optical system, comprising a detector section comprising a high dynamic range image pick-up camera of at least about 100 dB with a radiation-sensitive measuring sensor element ( 7 . 17 ) and is configured to evaluate only measured values for aberration determination supplied by the measuring sensor element during a respective measuring operation. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, weiter gekennzeichnet durch eine Bildgittermaske (13) mit einem zu einem Array von Messstruktureinheiten eines Messretikels korrespondierenden Array von Bildgitterstruktureinheiten (14), wobei die Bildgittermaske im Bereich außerhalb der Bildgitterstruktureinheiten nichttransparent ausgeführt ist.Measuring device according to one of Claims 11 to 13, further characterized by an image grid mask ( 13 ) with an array of image grid structure units corresponding to an array of measurement structure units of a measurement reticle ( 14 ), wherein the image grid mask in the area outside the Bildgitterstruktureinheiten is made non-transparent. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung des Lastfall-Aberrationsvermessungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.Measuring device according to one of claims 11 to 14, further characterized in that they are used to carry out the Last fall Aberrationsvermessungsverfahrens according to one of the claims 1 to 10 is set up. Verfahren zur Justage eines optischen Systems mit strahlungsaufheizabhängigem Aberrationsverhalten, mit folgenden Schritten: – Vorgeben wenigstens eines für einen vorgebbaren Einsatzfall des optischen Systems mit entsprechender Strahlungsbelastung repräsentativen Lastfalls und Vorgeben einer Aberrationsspezifikation für das optische System und – Durchführen eines Justageprozesses, der ein Vermessen des optischen Systems hinsichtlich Aberrationen sowie ein Einstellen des optischen Systems zur Minimierung der gemessenen Aberrationen in Bezug auf die vorgegebene Aberrationsspezifikation umfasst, – wobei der Justageprozess eine Lastfall-Justage beinhaltet, bei der das Vermessen die Durchführung einer Lastfall-Messung beinhaltet, wozu der den Einsatzfall nachbildende Lastfall eingestellt und so das optische System einer für den Einsatzfall repräsentativen Strahlungsbelastung ausgesetzt wird, und – wobei das Einstellen des optischen Systems anhand des Kriteriums erfolgt, dass die in der Lastfall-Messung gemessenen Aberrationen die vorgegebene Aberrationsspezifikation einhalten.Method for adjusting an optical system with strahlungsaufheizabhängigem Aberration behavior, with the following steps: - Specify at least one for a predetermined application of the optical system with appropriate Radiation load representative If necessary, and specifying an aberration specification for the optical System and - Perform a Adjustment process, which involves a surveying of the optical system Aberrations and adjustment of the optical system to minimize the measured aberrations with respect to the given aberration specification includes, - in which the adjustment process involves a load case adjustment in which the Measuring the implementation a load case measurement includes what set the case of use simulating load case and so the optical system of a representative for the application Radiation exposure is exposed, and - wherein the setting of the optical system based on the criterion that in the Load case measurement measured aberrations the given aberration specification comply. Verfahren nach Anspruch 16, weiter dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einsatzfälle mit unterschiedlicher Strahlungsbelastung des optischen Systems und zugehörige Aberrationsspezifikationen vorgegeben werden, auf die das optische System im Justageprozess optimiert wird.A method according to claim 16, further characterized that multiple use cases with different radiation exposure of the optical system and related Aberration specifications are given to which the optical System is optimized in the adjustment process. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des optischen Systems die Bereitstellung eines austauschbar in das optische System einfügbaren Korrekturelementes für den jeweils vorgegebenen Einsatzfall umfasst, wobei das Korrekturelement hinsichtlich Minimierung einer Abweichung der für den zugehörigen Lastfall gemessenen Aberrationen von der vorgegebenen Aberrationsspezifikation erzeugt wird.The method of claim 16 or 17, further characterized characterized in that the setting of the optical system is the provision a replaceable insertable in the optical system correction element for each predetermined application case, wherein the correction element in terms Minimization of a deviation of the aberrations measured for the associated load case is generated by the given aberration specification. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Justageprozess eine Kalt-Justage beinhaltet, die vor der Lastfall-Justage ausgeführt wird und ein Vermessen des optischen Systems hinsichtlich Aberrationen bei gegenüber dem vorgebbaren Einsatzfall geringerer Messstrahlungsbelastung und ein Einstellen des optischen Systems zur Reduzierung der so gemessenen Aberrationen im Hinblick auf die vorgegebene Aberrationsspezifikation umfasst.The method of any one of claims 16 to 18, further characterized characterized in that the adjustment process includes a cold adjustment, which is performed before the load case adjustment and measuring the optical system with respect to aberrations over predeterminable use case lower radiation load and a Adjusting the optical system to reduce the thus measured Aberrations with respect to the given aberration specification includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, weiter dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermessen eine Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15 und/oder ein Lastfall-Aberrationsvermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.The method of any one of claims 16 to 19, further characterized characterized in that for measuring a measuring device according to a the claims 11-15 and / or a load-case aberration survey method according to one of the claims 1 to 10 is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, weiter dadurch gekennzeichnet, dass es zur Justage eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs verwendet wird.The method of any of claims 16 to 20, further characterized characterized in that it is used for adjusting a microlithography projection objective becomes.