WO2005069080A2 - Vorrichtung und verfahren zur optischen vermessung eines optischen systems, messstrukturträger und mikrolithographie-projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur optischen vermessung eines optischen systems, messstrukturträger und mikrolithographie-projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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WO2005069080A2
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Ulrich Wegmann
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Carl Zeiss Smt Ag
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring

Definitions

  • the invention relates to a device for the optical measurement of an optical system that receives useful radiation in a useful operating mode on a useful radiation entry side and emits it on a useful radiation exit side, with a measuring radiation source, of which at least one exit-side element that emits measuring radiation to the optical system on the useful radiation exit side of the optical system, and a detector, of which at least one entry-side element that receives measurement radiation coming from the optical system can be positioned on the useful radiation entry side of the optical system, on a measurement structure support that can be used for such a device, on a device equipped with such a device Microlithography projection exposure system and an associated method.
  • useful radiation arrives in a useful radiation direction e.g. from an illuminated object on the useful radiation entry side, i.e. on the object side, to the optical system, this passes through and emerges from it on the useful radiation exit side, i.e. image side, from.
  • the latter is operated in a measuring mode.
  • a measurement radiation source for emitting measurement radiation and an image detection side are usually used on the object side. positioned to receive the measuring radiation.
  • a single radiation generation unit can be provided for the measuring radiation source in the measuring mode on the one hand and for a useful radiation source in the useful mode on the other.
  • the published patent application DE 101 09 929 A1 describes a device for measuring the wavefront of an optical system which, as the measurement radiation source, has a wavefront source to be positioned on the object side with a two-dimensional measurement structure mask on the source side for generating a wavefront passing through the optical system, while a detector is provided on the image side a diffraction grating is provided behind the optical system and a spatially resolving detector element arranged downstream of the diffraction grating.
  • a shear interferometry technique is used for the wavefront measurement, in which the diffraction grating is shifted laterally.
  • wavefront measuring devices are used that use other measuring techniques, such as point diffraction interferometry, Moire method and Shack-Hartmann method.
  • the radiation used for the measurement can be identical to the useful radiation used in normal operation of the optical system.
  • US Pat. No. 6,278,514 B1 describes a projection exposure system in which a device for determining wavefront aberrations is integrated, which works in the double-pass method.
  • a device for determining wavefront aberrations comprises a beam deflection device, e.g. a mirror, which is integrated into a wafer stage next to a wafer holding area and reflects light coming from the projection lens back to it, so that it passes through the projection lens in the same light path, but in the opposite direction a second time.
  • the light is then laterally coupled out in the direction of a detector element by means of a semitransparent mirror which is arranged between a reticle plane and the projection objective.
  • the invention is based on the technical problem of providing a device of the type mentioned at the outset for measuring an optical system which offers functional and handling advantages, in particular when measuring projection lenses in lithography exposure systems, and for this purpose can also be retrofitted in such exposure systems. Furthermore, a measurement structure carrier suitable for this purpose and a microlithography projection exposure system equipped with such a device are to be provided.
  • the invention solves this problem by providing a device with the features of claim 1, a measurement structure support with the features of claim 12, a microlithography projection exposure system with the features of claim 21 and a method with the features of claim 24.
  • the measurement radiation source comprises a measurement structure mask on the source side for positioning on the useful radiation exit side and / or the detector a measurement structure mask on the detector side for positioning on the useful radiation entry side. Accordingly, the measuring radiation in the measuring mode passes through the optical system in a direction opposite to the direction in which the useful radiation passes through the optical system in the useful mode.
  • This reversal of the direction of the measuring radiation in comparison to the useful mode allows the above-mentioned difficulties of conventional devices in which the measuring radiation in the measuring mode in the same direction as the useful radiation in the useful mode due to the Avoid projection lens completely or partially.
  • the components of the measurement radiation source can be arranged entirely or partially on the image side, in particular the measurement structure mask on the source side can be introduced, for example, over a wafer stage.
  • the components of the detector can be arranged entirely or partially on the object side, in particular the detector-side measurement structure mask can be placed on the object side, for example in a reticle plane of the objective.
  • the measurement radiation source is designed for back-lighting the source-side measurement structure mask, the source-side measurement structure mask being designed for operation in transmission and the measurement radiation source having a measurement radiation conversion device in the beam path of the measurement radiation in front of the source-side measurement structure mask.
  • the measuring radiation conversion device is expediently designed in such a way that the measuring radiation illuminates the source-side measurement structure mask largely homogeneously, incoherently and completely with regard to intensity and direction.
  • a homogeneous distribution of the measurement beam directions results in uniform or at least only slowly varying illumination of the pupil, and a homogeneous distribution of the intensity on the source-side measurement structure mask results in a homogeneous intensity distribution on the detector-side measurement structure mask.
  • the measuring radiation shaping device has one or more light-deflecting elements and / or one or more light-scattering elements.
  • Rough surfaces, microprisms or diffraction gratings can be used as light-scattering elements.
  • the reflecting elements can be implemented, for example, as light guides, prisms or mirrors and increase the efficiency of the beam shaping both with regard to the amount of light and mixing by low-loss multiple reflections. Such reflective and light-scattering structures are easy and inexpensive to manufacture.
  • the measurement radiation source contains a beam-generating unit for positioning on the useful radiation entry side and the detector-side measurement structure mask has a pass-through area for the measurement radiation outside a measurement structure area.
  • the measuring radiation can cross the detector through the passband and reach the source-side measurement structure mask from the beam-generating unit.
  • the beam-generating unit can in particular be the one which supplies the useful radiation when the optical system is in use.
  • the source-side measurement structure mask has a pass-through area outside a measurement structure area in order to let through measurement radiation emitted by a beam-generating unit for illuminating the back of the measurement structure area. This can be supported by a beam deflection device which deflects the transmitted measurement radiation to the measurement structure area.
  • the measurement radiation source is designed to illuminate the front of the source-side measurement structure mask, the source-side measurement structure mask being designed for operation in reflection. This can be particularly useful when measuring radiation with wavelengths in the EUV range, ie less than 100 nm, is used.
  • a measurement structure area of the source-side measurement structure mask has scattering areas on the one hand and reflective areas on the other. ting and / or absorbent areas. The scattering areas of the measurement structure mask working in reflection correspond to transparent areas of a measurement structure mask working in transmission and the areas reflecting and / or absorbing outside the aperture angle correspond to opaque areas thereof.
  • the device according to claim 8 has a measurement radiation guiding device for the lateral supply of the measurement radiation emitted by a beam-generating unit into an area in front of or behind the measurement structure mask on the source side.
  • a measurement radiation guiding device e.g. Serve mirror segments that are designed so that they have both focusing and scattering effect. In the case of short-wave radiation in the EUV range, flat angles of incidence using the total reflection are advantageous. Refractive focusing optics or light guides can also be used for lateral feeding.
  • a beam generating unit that is simple and inexpensive to produce can be sufficient to provide the laterally supplied measuring radiation.
  • the detector has a detector carrier which is to be arranged on the useful radiation entry side of the optical system and which carries the detector-side measurement structure mask and a downstream detector element.
  • the detector carrier can be arranged laterally displaceable if necessary, e.g. to carry out a wave front measurement using shear interferometry.
  • the detector element can be an optoelectronic unit suitable for rapid registration, e.g. a CCD, CMOS or CID unit, or a unit that measures the light intensity photochemically depending on the location.
  • the required electronic components can be implemented in a very flat design.
  • the detector carrier carries a detector power supply unit. This allows the Detector can be designed as a self-sufficient, mobile unit that can be positioned on the useful radiation entry side of the optical system.
  • the detector carrier can optionally also have imaging optics, a camera, control electronics, an image memory and / or a wireless communication unit.
  • an immersion fluid can be introduced into or adjacent to the measuring radiation source and / or in or adjacent to the detector, so that the associated advantages can be used.
  • the measuring structure carrier according to the invention according to claim 12 has a transparent carrier body, on the front of which a measuring structure mask operable in transmission is provided with a measuring structure area and in which a measuring radiation shaping device for the back illumination of the measuring structure area is integrated, the measuring structure carrier being on the front, outside of the Measuring structure area of the measuring structure mask and / or on the back has a pass-through area for coupling measuring radiation into the carrier body.
  • the measurement structure carrier can be designed, for example, as a plate which consists of transparent material and carries the measurement structure mask on one side.
  • the measurement structure carrier with the measurement structure mask can be arranged laterally displaceable if necessary, for example if a wavefront measurement is to be carried out using a shear interferometry technique.
  • the measurement radiation conversion device comprises reflecting and / or light-scattering areas on the front and / or the back of the support body or in the interior of the support body.
  • the reflecting areas can be used to direct light and, through multiple reflection, to homogenize the measuring radiation.
  • Light-scattering areas can easily be found in sufficient numbers and close to the measurement Attach a structural mask to allow the most homogeneous illumination possible, if desired.
  • the measurement radiation conversion device has a first beam-deflecting surface below the measurement structure area for deflecting the measurement radiation onto the back of the measurement structure area.
  • the beam-deflecting surface can be used to specifically deflect the measurement structure area.
  • the measuring radiation shaping device comprises a second beam deflecting surface for deflecting measuring radiation incident on the front and / or rear side at a pass area into the measuring structure carrier onto the first beam deflecting surface.
  • the targeted deflection with two beam-deflecting surfaces enables a high light efficiency to be achieved.
  • the measurement radiation shaping device comprises a beam shaping lens.
  • the light efficiency can also be increased.
  • the measuring radiation can be focused with the beam shaping optics on a passband in such a way that it can be dimensioned small.
  • the measuring structure carrier is realized in such a way that an immersion fluid with the known advantages resulting therefrom can be introduced into it.
  • the measurement radiation source thereof has a measurement structure carrier according to the invention.
  • the device according to claim 19 is designed for the wavefront measurement of a lithography projection objective, the source side , -
  • Measurement structure mask are arranged on an image side of the projection objective and / or the detector-side measurement structure mask is arranged on an object side of the projection objective and the detector detects an image of the source-side measurement structure mask or an overlay pattern from the image of the source-side measurement structure mask with the detector-side measurement structure mask.
  • On the object side especially in the vicinity of the reticle plane, there is sufficient installation space for the detector components compared to the conventional image-side positioning, with a reduced thermal load for the lens.
  • the measurement radiation source with the measurement structure mask on the source side can be wafer-like, i.e. with a thickness of e.g. less than 1 mm, can be designed and handled like a wafer in a wafer stage. It does not need to be integrated into the wafer days.
  • the detector component with the detector-side measurement structure mask can be integrated in the reticle days or be designed as a mobile reticle-like unit that can be inserted into the reticle days. If the detector has a camera as a detector element, the waste heat generated by the camera electronics rises, so that the projection lens arranged under the detector is not influenced by this waste heat, but at most by a certain amount of heat radiation. Since reticles that can be positioned on the object side typically have a thickness of approximately 6 mm to 11 mm and thus have a significantly greater stability than wafers on the image side, a registering detector element can be attached relatively easily here.
  • the device according to claim 20 is designed for a wavefront measurement using a shear interferometry technique or a point diffraction interferometry technique or a moiré superposition technique. All three techniques can be used alone or in combination.
  • the measurement structure mask on the source side consists of a pinhole.
  • the source-side measurement structure mask is usually a coherence mask
  • the detector-side measurement structure mask on the other hand, a diffraction grating.
  • the measuring device according to the invention is advantageously integrated in the exposure system according to claim 21.
  • the demands on the flatness of the diffraction grating tend to be lower on the object side than on the image side, since the imaging scale of a projection lens for microlithography is usually less than one, e.g. 0.25.
  • the diffractive structures of the diffraction grating can also be positioned around the reciprocal of the imaging scale, i.e. for example, by a factor of four, larger than in the case of positioning on the image side. The structures can therefore be written with simpler devices or can be reproduced inexpensively in good quality as simple contact copies of a master template.
  • the source-side and / or the detector-side measurement structure mask can be designed to be laterally displaceable in order to carry out the above-mentioned measurement techniques.
  • the exposure system can be e.g. act of the scanner type, wherein according to claim 23 the measuring radiation serving for measurement and the useful radiation serving for exposure can be supplied by a common or each own radiation generating unit.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device for wavefront measurement of an optical imaging system with an object-side detector and a measurement radiation source with object-side radiation generation and an image-side measurement structure mask
  • FIG. 2 shows a schematic top view of a measurement structure mask for the detector from FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a variant of the device from FIG. 1 for wavefront measurement with a measurement radiation source with lateral measurement beam coupling on a front side of an image-side measurement structure mask
  • FIG. 4 shows a schematic detailed side view of a variant of the measurement radiation source from FIG. 3 with lateral measurement beam coupling on the end face into a measurement structure carrier, FIG.
  • FIG. 5 shows a view of a variant of the measuring radiation source from FIG. 4 with a deflecting mirror
  • FIG. 6 shows a view of a further variant of the measuring radiation source from FIG. 4 with two deflecting mirrors and front measuring beam coupling
  • FIG. 7 shows a schematic detailed side view of a variant of the measuring radiation source from FIG. 6 with two deflecting mirrors with a scattering function
  • 8 shows a view corresponding to FIG. 7 for a variant of a measuring radiation source with a scattering structure between the two deflecting mirrors
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 7 for a further variant of a measuring radiation source with two deflecting mirrors and a beam shaping lens,
  • FIG. 10 is a schematic side view of a variant of the device of FIG. 3 for wavefront measurement with a source-side measurement structure mask operated in reflection,
  • FIG. 1 1 is a schematic side view of a variant of the detector of FIG. 1 with an integrated power supply
  • FIG. 12 is a schematic side view of a variant of the detector of FIG. 11 with a quartz carrier
  • FIG. 13 shows a schematic side view of a device for the wavefront measurement of an optical imaging system by means of point diffraction interferometry
  • FIG. 14 is a schematic side view corresponding to FIG. 1 for a measuring device variant with immersion fluid
  • FIG. 15 shows a schematic side view corresponding to FIG. 4 for a measurement radiation source variant with immersion fluid
  • FIG. 16 shows a schematic side view corresponding to FIG. 13 for a measuring device variant with immersion fluid.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device for the wavefront measurement of a projection objective 1 of a microlitho- graphical projection exposure system, which can be, for example, of the scanner type.
  • a projection objective 1 of a microlitho- graphical projection exposure system which can be, for example, of the scanner type.
  • the components of the measuring device that are of interest here are shown, which can furthermore have further components of conventional type as required.
  • only one entry-side lens 9 with an associated lens plane 2, an aperture diaphragm 8 and an exit-side lens 10 with an associated lens plane 3 are shown by the projection objective 1 as representative of other common components.
  • wafers are exposed in the usual way with useful radiation, by means of which the projection objective 1 images a reticle structure on the wafer.
  • a reticle is introduced into an object plane of the objective 1 and the wafer is positioned in an image plane thereof.
  • the radiation for example UV radiation
  • the illumination system of which only one lens 11 on the exit side is shown.
  • the area in front of the entry-side lens 9 of the objective 1, usually referred to as the object side thus represents a useful radiation entry side thereof
  • the area behind the exit-side lens 10 usually referred to as the image side, correspondingly a useful radiation exit side of the objective 1.
  • the measuring device shows the projection objective 1 in a measuring operation, for which the components of the measuring device are introduced into the exposure system and / or are integrated into the exposure system.
  • the measuring device can be designed as an independent measuring station into which the objective 1 is inserted.
  • the measuring device contains a measurement radiation source with an associated source-side measurement structure mask 62 and a detector 12 with an associated detector-side measurement structure mask 19 and is designed to transmit measurement radiation 80 from the source-side measurement structure mask 62 in the direction opposite to the direction of useful radiation of the above-mentioned utility operation through the objective 1 to pass through, ie from the image side or useful radiation exit side to the object side or useful radiation entry side.
  • the measurement radiation source has a measurement structure carrier 5, which is positioned on the image side of the objective 1 and carries the source-side measurement structure mask 62 on a front side 60 facing the objective 1.
  • the measurement structure carrier 5 is positioned such that the measurement structure mask 62 on the source side lies in the image plane of the objective 1, the measurement structure mask 62 being operated in transmission and for this purpose having a measurement structure with transparent and opaque structure elements in a measurement structure area 4.
  • the detector 12 is arranged on the object side or useful radiation entry side of the lens 1 and comprises a detector carrier 83, which carries a detector-side measurement structure mask 19 as an entry-side detector element on a front side facing the lens 1 and is positioned such that the detector-side measurement structure mask 19 is in the object plane of the lens 1 lies.
  • the detector carrier 83 is formed in the form of a plate from a transparent material and has a detector element 16 on a rear side.
  • the detector-side measurement structure mask 19 includes a detector-side measurement structure area 13, onto which the objective 1 images the measurement structure area 4 of the source-side measurement structure mask 62, in order to generate an interference or overlay pattern that is detected by the detector element 16. This means that the measuring radiation 80 emanating from the source-side measuring structure region 4 passes through the objective 1 in the measuring radiation direction reversed to the useful radiation direction and falls on the detector-side measuring structure region 13 in order to then be detected by the detector element 16.
  • the measuring device uses the existing lighting system 11 of the exposure system, which is consequently part of the measuring radiation source.
  • detector-side measurement structure mask 19 has a strip-shaped passage region 14 lying outside the detector-side measurement structure region 13, which alternatively can also have a different shape. Outside of its measurement structure area 13 and its transmission area 14, the detector-side measurement structure mask 19 has an opaque layer 17. In this way, radiation 80a generated by the illumination system 11 in the strip-shaped region outside the detector-side measurement structure region 13 can pass through the detector carrier 83 and in particular through the measurement structure mask 19 via the objective 1 to the measurement structure carrier 5 of the measurement radiation source.
  • the source-side measurement structure mask 62 is provided with a corresponding, in the example shown, strip-shaped passage area 7, which corresponds in shape and position to the image of the detector carrier passage area 14 generated by the objective 1 and lies outside the source-side measurement structure area 4.
  • the measuring structure carrier 5 is plate-shaped or disk-shaped in accordance with the shape of a wafer, for example with a thickness of approximately 1 mm, so that it can be introduced over a wafer stage of the exposure system. Furthermore, the measurement structure carrier 5 is designed to illuminate the measurement structure area 4 of its measurement structure mask 62 with the radiation 80a coupled in on the front via the transmission area 7 of its measurement structure mask 62 as homogeneously and incoherently as possible.
  • the measurement structure carrier 5 is provided over its entire area on its rear side 61 and on the front outside the measurement structure area 4 and the passage area 7 on the inside of the measurement structure mask 62 with light-scattering and thus also beam-deflecting layer areas 6, which can be formed, for example, by roughening the surface of a support core. on which the measurement structure mask 62 is then generated on the front side.
  • the measurement structure carrier 5 is provided on its rear side 61 and on the front outside the measurement structure area 4 and the passage area 7 of the measurement structure mask 62 with a suitable light-absorbing shielding layer.
  • the measuring structure carrier 5 consists of a transparent material. As indicated in FIG.
  • this structure of the measurement structure carrier 5 causes multiple reflections of the coupled radiation 80a, as a result of which the measurement structure area 4 of the measurement structure mask 62 on the source side is illuminated in transmission in a sufficiently homogeneous and incoherent manner.
  • the measurement structure carrier 5 can also be constructed differently for this purpose, wherein anti-reflective, mirrored, absorbing and / or scattering areas can be provided. Micro-prism structures and light-diffractive structures can also be used for this.
  • the detector element 16 is designed as a CCD array and enables a relatively fast detection.
  • other optoelectronic detector elements for example CID units or CMOS units, are possible.
  • a photochemically detecting element can also be used.
  • a cover 15 protects the detector unit 16 on the back from direct irradiation with the radiation coming from the illumination system 11.
  • the device of FIG. 1 is preferably designed for wavefront measurement using a shear interferometry technique, for which purpose the measurement structure area 4 of the source-side measurement structure mask 62 is then designed as a so-called coherence mask, which has one of the structures customary for wavefront sources, while the measurement structure area 13 of the detector-side measurement structure mask 19 is designed as a diffraction grating structure.
  • the requirements for the flatness of the diffraction grating are correspondingly lower, for example, by a factor of sixteen than in the case of conventional measuring devices with the image-side positioning thereof.
  • the structures of the diffraction grating can be kept larger by a factor of four so that they can be written with simpler devices or _ _
  • the structures of the measurement structure mask 62 on the source side can also be generated relatively easily in a reduction corresponding to the imaging scale.
  • the detector-side and / or the source-side measurement structure mask 19, 62 can be shifted laterally to carry out the measurement by moving the detector 12 or the structure support 5, as indicated in the figure by double arrows 81, 82.
  • FIG. 2 shows in more detail an advantageous implementation for the detector-side measurement structure mask 19 serving as the entry-side optical element.
  • the detector-side measurement structure mask 19 has strip-shaped passage regions 14 at a distance to the right and left of the measurement structure region 13.
  • the measuring structure area 13 is designed as a chessboard diffraction grating. The remaining mask area is covered by the opaque layer 17.
  • the shown pattern of passage strip 14 and diffraction grating strip 13 can be repeated many times in an alternative advantageous embodiment (not shown) on the detector-side measurement structure mask 19.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a further device for the wavefront measurement of an optical system, for which here and in the following examples the projection objective 1 from FIG. 1 is again considered representative of any other optical systems that can be measured with the device according to the invention.
  • the device of FIG. 3 has a detector 12a, the mode of operation of which largely corresponds to that of the detector 12 of FIG. 2. As the only difference from the detector of FIG. 2, the detector 12a of FIG. 3 has no passband.
  • radiation is irradiated laterally, that is to say transversely to an optical axis 28 of the projection objective 1, in front of a measurement structure mask 62a on the source side of a measurement structure carrier 5a of a measurement radiation source.
  • the laterally supplied measuring radiation is deflected from the front into a respective pass region 7a, 7b of the source-side measuring structure mask 62a.
  • FIG. 3 corresponds to the measurement structure support 5 of FIG. 1.
  • two variants of the measurement radiation conversion devices are shown in order to appropriately deflect laterally supplied measurement radiation 80b, 80c, namely a plane mirror 22 and an alternative or additionally usable right-angled prism 21, which rests with a catheter surface on the front side of the measurement structure support 5a and whose hypotenuse surface is mirrored for beam deflection.
  • a positive lens 20 is attached to the second catheter surface of the prism and is used to focus the light for targeted coupling into the measurement structure support 5a, in that the focal length of the lens 20 matches the beam path of the light up to the transmission area 7b, which is relatively small in this way can be held.
  • a conventional illumination system of an exposure system can serve as the radiation-generating unit of the measurement radiation source, in which case the radiation supplied by the illumination system is coupled out in front of the objective 1 in a manner not shown and then laterally supplied in front of the measurement structure mask 62a.
  • an independent measuring radiation generating unit can be used, whereby a relatively simple, inexpensive radiation generating unit, such as is used, for example, in measuring apparatuses for lens adjustment, can be sufficient for objective measurement.
  • the measuring structure carrier 5a is on a wafer stage or shifting device 23 for lateral displacement in the shear interferometry measurement applied, as symbolized in FIG. 3 by crossed double arrows 84.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of a measuring radiation source that can be used alternatively in FIG. 3 with light coupling at the end.
  • the measuring radiation source of FIG. 4 contains a measuring structure carrier 5b, which essentially differs from that in FIG. 3 in that it is transparent on an end coupling surface and the measuring radiation 80b, 80c supplied from the side is directly coupled there.
  • two measurement radiation guiding devices 20a, 24 at the end are shown, of which in turn only one or both can be provided.
  • a first such device is designed as a light guide 24 brought up to the coupling surface, a second one is formed by a positive lens 20a attached to the coupling surface as focusing optics.
  • Both devices 20a, 24 couple the measurement radiation laterally into the interior of the measurement structure carrier 5b, where it is reflected, diffracted and / or scattered several times on the scattering or deflecting surfaces 6 in order to homogeneously illuminate the measurement structure region 4 from behind.
  • the measurement structure area 4 is formed on an otherwise opaque source-side measurement structure mask 62b.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a variant of a measuring radiation source with light coupling at the end.
  • the measuring radiation is coupled in through the positive lens 20a into a measuring structure carrier 5c, which, in contrast to that of FIG. 4, has a right-angled prism 25, which is installed on the inside and serves as a beam deflecting device, and the measuring structure region 4 is located on the front catheter surface.
  • the hypothesis surface of the prism 25 is designed as a deflection surface 63, which, if necessary after multiple reflection, diffraction and / or scattering to the measurement structure area, the measurement radiation irradiated on the face side 4 redirects.
  • the deflection surface 63 can be realized in a scattering and / or reflecting manner.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a further variant of a measurement structure carrier 5d for the measurement radiation source, into which the measurement radiation 80a is coupled on the front side and which has a measurement radiation conversion device 26 with two beam deflection elements 27, 28.
  • the measuring radiation can e.g. as in the case of Fig. 1 can be supplied by an illumination system of the exposure system.
  • the measurement structure carrier 5d has on the front a measurement structure mask 30 with a pass-through area 7c for coupling in the measurement radiation and at a distance therefrom with the measurement structure area 4.
  • a first beam deflecting element 27 with a beam deflecting surface 27, which is inclined by 45 ° with respect to the optical axis 28 of the objective, is attached to the inside of the measurement structure carrier 5d below the passage region 7c.
  • the measurement structure 5 as a prism with a mirrored hypotenuse surface or as a simple mirror and reflects the measurement radiation to an adjacent area of the measurement structure support 5d with the front and rear, scattering and / or reflecting layer areas 6 before it is applied a subsequent second beam deflecting element 18 hits.
  • This can be designed like the first beam deflecting element 27.
  • the mirror surface of the second beam deflection element 18 is also inclined at 45 ° to the optical lens axis 28 and deflects the measurement radiation to the measurement structure area 4.
  • FIGS. 7 to 9 show possible variants of the measuring radiation conversion device 26 from FIG. 6 with the basic structure described above. They differ only in the way in which scattering and / or focusing elements are introduced into the beam path. 7, a first and a second beam deflecting element in the form of a deflecting mirror 27a, 18a each with an additional light-scattering surface are realized. 8 shows a measuring radiation shaping device 26b with a scattering transverse wall structure 39, which is provided between the first and the second beam deflecting element 27, 18 in the form of a deflecting mirror.
  • FIG. 9 shows a measuring radiation conversion device 26c, in which only the second beam deflection element 18a additionally has a scattering surface, and a first lens 37 is located in the light path in front of the first beam deflection element 27 and a second lens 38 in the light path behind the second beam deflection element 18a. Both lenses lie in a plane parallel to the plane of the measurement structure mask 30 and serve as beam shaping optics. With this embodiment, a very high light efficiency can be achieved.
  • the measuring radiation shaping devices 26, 26a, 26b, 26c shown in FIGS. 6 to 9 can be manufactured as quasi-monolithic functional units with high precision and used individually or in groups in the measuring structure carrier 5d.
  • the beam deflection surfaces and further beam-shaping elements can be coated and / or structured in a suitable manner in order to optimally utilize the injected radiation.
  • the redirection with two beam deflection surfaces is particularly efficient because the light is redirected in the preferred directions.
  • FIG. 10 shows a schematic side view of a further, modified device for the wavefront measurement of an optical imaging system, such as the objective 1, with a measurement radiation source, which comprises a measurement structure mask 41 and measurement radiation guiding devices 42 operated in reflection at the source.
  • a measurement radiation source which comprises a measurement structure mask 41 and measurement radiation guiding devices 42 operated in reflection at the source.
  • the device On the object side, the device has the detector 12a from FIG. 3.
  • the reflection-driven The source-side measurement structure mask 41 is positioned in an image plane of the objective 1 and attached to a measurement structure carrier 40, which can be moved laterally with the displacement unit 23 for measurement purposes.
  • the measuring radiation guiding devices 42 are in the form of mirror surfaces and deflect the radiation laterally supplied by a beam-generating unit, not shown, onto the source-side measurement structure mask 41.
  • the measuring radiation guiding devices 42 can additionally have a focusing and / or scattering effect.
  • zone plates operated in reflection or transmission can be used to focus the illuminating radiation, which is particularly advantageous in the case of short-wave radiation, such as EUV radiation. It is also advantageous if the radiation strikes the measuring radiation guiding devices 42 at flat angles of incidence, so that it is deflected using the total reflection.
  • a measurement structure area 43 of the source-side measurement structure mask 41 has first structure areas 44 that scatter the illuminating light and second structure areas 43 that reflect or absorb the illuminating light.
  • Measuring radiation 80 only reaches the lens 1 to be measured from the first, scattering structural regions 44.
  • the second structural regions 43 either absorb the illuminating radiation or are hit by the latter at an angle of incidence such that the radiation is reflected at an angle that is greater than the opening angle of the lens Lens 1 is.
  • the detector 12b shows a schematic side view of a reticle-like detector 12b with electronic components 50.
  • the detector 12b is positioned between the illumination system 11 and the lens 9 on the entry side of the objective to be measured.
  • the detector 12b has a detector carrier 51, on the side facing the objective of which a detector-side measurement structure mask 19a with the measurement structure area 13 and the passage area 14 is provided.
  • the detector 12b On the side facing the lighting system 11, the detector 12b has a detector element 16a, for example a CCD array or a flat image recording camera unit, with a shield 15a against direct radiation from the lighting system 11 and electronic components 50, which, as indicated in FIG.
  • the electronic components can include, for example, an internal energy supply, a data line for remote data transmission and an evaluation unit for evaluating the measurement signals of the detector element.
  • the internal energy supply can be, for example, a battery, a rechargeable battery or an electricity-generating unit, for example a solar cell unit.
  • FIG. 12 shows a schematic side view of a further example of a detector 12c that can be used in the measuring device according to the invention on a quartz carrier 51a.
  • the detector 12c On the side facing the objective has a measurement structure mask 19b with the measurement structure area 13, but without a pass-through area.
  • the detector 12c is therefore suitable e.g. for use in the device of FIG. 3.
  • An electronics board 52 in the quartz carrier 51 a serves as a carrier for the electronic components.
  • FIG. 13 shows a schematic side view of a further device for the wavefront measurement of an optical imaging system, such as the objective 1, by means of point diffraction interferometry (PDI).
  • the device of FIG. 13 has a detector 12d on the object side, the construction of which largely corresponds to that of FIG. 11, a modified detector-side measurement structure mask 19c having a PDI detection structure 13a being provided.
  • the wave front emanating from the pinhole structure 4a is diffracted by the diffraction grating 84 into a test specimen wave 80d (solid line) which meets a first, larger opening of the PDI detection structure 13a for the test specimen wave 80d to pass through, and a reference wave 80e (dashed line) , which meets a second, smaller pinhole opening of the PDI detection structure 13a in order to be bent thereon.
  • the device according to the invention can be used in particular for measuring projection objectives of microlithography projection exposure systems, the shear interferometry technique shown in FIG. 1, the point diffraction interferometry technique shown in FIG. 13, a moiré Technology or other conventional wavefront measurement techniques, such as a wavefront measurement technique of the Hartmann or Shack-Hartmann type, can be used.
  • Both the detector and the measurement radiation source with their measurement structure support can be integrated in the microlithography projection exposure system or can be designed as independent units. It is essential that they are introduced into the beam path of the projection objective in order to carry out the wavefront measurement and can be removed from the latter after the measurement has been completed. Alternatively, it is also possible to set up the measuring device as a separate measuring station, into which the projection objective or any other optical system to be measured can be placed.
  • the invention further includes the possibility of carrying out the optical measurement using an immersion fluid, for which purpose this can be introduced in particular in the measurement radiation source and / or adjacent to it and / or in the detector and / or adjacent to it. This is explained below using three examples as an example and representative of further possible realizations.
  • 14 shows a device variant which corresponds to the device of FIG. 1 except for the immersion fluid application, to which reference can be made for the rest and where the same reference numerals are used for identical or functionally equivalent elements.
  • 14 shows the measuring operation for a projection objective 1 ′, which ends on the exit side with a flat end plate 10 ′, wherein the final lens element can alternatively also be another optical component, such as a lens element.
  • a gap 90 between this closing element 10 'of the objective 1' and a subsequent measurement structure carrier 5 ' is formed as an immersion fluid chamber using a circumferential seal 91, for example a bellows seal. As indicated by arrows, an immersion fluid can be fed into this via an inlet 92.
  • the immersion fluid is discharged from the immersion fluid chamber 90 via an outlet 93 on a side opposite the inlet 92.
  • the inlet and outlet lines 92, 93 each lead through an end face of the measurement structure carrier 5 '.
  • Means for tempering the immersion fluid outside or inside the immersion fluid chamber 90 are optionally provided.
  • means for measuring the temperature and, if necessary, for regulating the temperature of the immersion fluid can also be present, for example integrated into the measuring structure support 5 '.
  • the measurement structure carrier 5 ' can consist of a transparent material or alternatively can be formed with the formation of a cavity 94 between its front side 60 and its rear side 61, into which immersion fluid can then also be introduced.
  • this cavity 94 of the measurement structure carrier 5 1 can be in fluid communication with the immersion fluid chamber 90 between the objective 1 1 and the measurement structure carrier 5 ', forming a common immersion fluid chamber, or else form a second immersion fluid chamber separately therefrom.
  • immersion fluid has the known advantages, in particular a very high aperture illumination of the lens 1 'to be tested can be used with the Measurement structure area 4 are provided from the image side of the lens 1 '.
  • FIG. 15 correspondingly shows an implementation variant for the arrangement of the measurement structure support 5b from FIG. 4, in which an intermediate space 96 between the exit-side element 10 of the optical system to be tested and the measurement structure support 5b is formed as an immersion fluid chamber by a circumferential seal 95, such as a bellows seal is.
  • a suitable immersion fluid can be introduced into this using conventional means which are not shown in detail.
  • FIG. 16 shows an immersion fluid variant of the device of FIG. 13 in an analogous manner, with only the modifications relating to the immersion fluid needing to be discussed at this point, while the rest of what has been said about FIG. 13 can be referred to and so far the same reference numerals are used.
  • a space 97 is again formed between the exit-side component 10 of the lens 1 to be tested and the measurement structure support 5e using a circumferential seal 98, such as a bellows seal, as an immersion fluid chamber.
  • an immersion fluid can also be provided in the same way in the other exemplary embodiments shown and described above.
  • such means can be provided in the same way on the detector side, in addition or as an alternative to the presence on the side of the measurement radiation source described above with reference to FIGS. 14 to 16, ie an immersion fluid can be introduced into a detector component or adjacent to it in an analogous manner, For example, in a detector carrier or a space between it and the optical system to be tested, which does not require any further explanation. , - _ -. , _ - _.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Vermessung eines optischen Systems, das in einer Nutzbetriebsart Nutzstrahlung auf einer Nutzstrahlungseintrittsseite empfängt und auf einer Nutzstrahlungsaustrittsseite abgibt mit einer Messstrahlungsquelle, von der wenigstens ein austrittsseitiges Element, das Messstrahlung zum optischen System emittiert, auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite des optischen Systems positionierbar ist, und einem Detektor, von dem wenigstens ein eintrittsseitiges Element, das vom optischen System kommende Messstrahlung empfängt, auf der Nutzstrahlungseintrittseite des optischen Systems positionierbar ist, auf einen für eine solche Vorrichtung verwendbaren Messstrukturträger, auf eine mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstete Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage sowie auf ein zugehöriges Verfahren. Erfindungsgemäß umfasst die Messstrahlungsquelle eine quellenseitige Messstrukturmaske zur Positionierung auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite und/oder der Detektor eine detektorseitige Messstrukturmaske zur Positionierung auf der Nutzstrahlungseintrittsseite. Verwendung z.B. zur Wellenfrontvermessung von Projektionsobjektiven von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur optischen Vermessung eines optischen Systems. Messstrukturträger und Mikrolithooraphie- Projektionsbelichtungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Vermessung eines optischen Systems, das in einer Nutzbetriebsart Nutzstrahlung auf einer Nutzstrahlungseintrittsseite empfängt und auf einer Nutzstrahlungsaustrittsseite abgibt, mit einer Messstrahlungsquelle, von der wenigstens ein austrittsseitiges Element, das Messstrahlung zum optischen System emittiert, auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite des optischen Systems positionierbar ist, und einem Detektor, von dem wenigstens ein eintrittsseitiges Element, das vom optischen System kommende Messstrahlung empfängt, auf der Nutzstrahlungseintrittseite des optischen Systems positionierbar ist, auf einen für eine solche Vorrichtung verwendbaren Messstrukturträger, auf eine mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstete Mikrolithographie-Projektionsbelichtungs- anlage und auf ein zugehöriges Verfahren.
Vorrichtungen zur Vermessung von optischen Systemen, wie optischen Abbildungssystemen, sind verschiedentlich bekannt. In der Nutzbetriebsart des optischen Systems gelangt Nutzstrahlung in einer Nutzstrahlungsrichtung z.B. von einem beleuchteten Objekt auf der Nutz- Strahlungseintrittsseite, d.h. objektseitig, zum optischen System, durchläuft dieses und tritt aus diesem auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite, d.h. bildseitig, aus.
Zur Vermessung des optischen Systems, z.B. hinsichtlich Abbildungs- fehlem im Fall eines Abbildungssystems, wie eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie, wird dieses in einer Messbetriebsart betrieben. In dieser Betriebsart wird üblicherweise objektseitig eine Messstrahlungsquelle zum Aussenden von Messstrahlung und bildseitig ein Detek- tor zum Empfang der Messstrahlung positioniert. Hierbei kann eine einzige Strahlungserzeugungseinheit für die Messstrahlungsquelle in der Messbetriebsart einerseits und für eine Nutzstrahlungsquelle in der Nutzbetriebsart andererseits vorgesehen sein.
In der Offenlegungsschrift DE 101 09 929 A1 wird eine Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems beschrieben, welche als Messstrahlungsquelle eine objektseitig zu positionierende Wellen- frontquelle mit einer zweidimensionalen quellenseitigen Messstruktur- maske zur Erzeugung einer das optische System durchlaufenden Wellenfront aufweist, während bildseitig ein Detektor mit einem Beugungsgitter hinter dem optischen System und einem dem Beugungsgitter nachgeordneten, ortsauflösenden Detektorelement vorgesehen ist. Zur Wellenfrontvermessung wird eine Scherinterferometrietechnik benutzt, bei der das Beugungsgitter lateral verschoben wird. Alternativ sind Wellenfront-Vermessungsvorrichtungen gebräuchlich, die andere Messtechniken benutzen, wie Punktbeugungsinterferometrie, Moire-Verfahren und Shack-Hartmann-Verfahren. Die für die Messung verwendete Strahlung kann hierbei identisch mit der im Normalbetrieb des optischen Sys- tems verwendeten Nutzstrahlung sein.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist die Vermessung von Projektionsobjektiven in Lithographiebelichtungsanlagen, wie entsprechenden Steppern oder Scannern, an ihrem Einsatzort. Dazu wurde bereits vorge- schlagen, die Messstrahlungsquelle wenigstens teilweise, insbesondere eine zugehörige Messstrukturmaske, in ein Retikel zu integrieren oder mit einer herkömmlichen Retikelstage im Austausch gegen ein Retikel in die Anlage einzubringen, und/oder den Detektor wenigstens teilweise in eine Waferstage zu integrieren oder im Austausch gegen einen Wafer mit der Waferstage in die Anlage einzubringen. Bei der Integration des Detektors in eine Waferstage besteht die Schwierigkeit, dass nur relativ wenig Bauraum zur Verfügung steht und vom Detektor, insbesondere elektronischen Komponenten desselben, abgegebene Wärme das darü- berliegende Projektionsobjektiv beeinflussen kann.
Bei einem Shack-Hartmann-Messverfahren, wie es in der Patentschrift US 5.978.085 beschrieben wird, wird ein komplexes Messretikel verwendet, dessen Strukturen auf einen mit Fotolack beschichteten Detek- torwafer belichtet werden. Die Auswertung erfolgt durch Ausmessen der auf dem Detektorwafer erzeugten Strukturen außerhalb der Belichtungsanlage mit geeigneten Messapparaturen. Diese Vorgehensweise ist vergleichsweise zeitaufwendig.
In der Patentschrift US 6.278.514 B1 wird eine Projektionsbelichtungsanlage beschrieben, in die eine Vorrichtung zur Bestimmung von Wellenfrontaberrationen integriert ist, die im Doppeldurchtrittverfahren arbeitet. Dazu umfasst sie eine Strahlumlenkeinrichtung, z.B. einen Spiegel, die neben einem Waferhaltebereich in eine Waferstage integriert ist und vom Projektionsobjektiv kommendes Licht zu diesem zurückreflektiert, so dass es das Projektionsobjektiv auf dem gleichen Lichtweg, jedoch in umgekehrter Richtung ein zweites Mal durchläuft. Anschließend wird das Licht mittels eines halbdurchlässigen Spiegels, der zwischen einer Retikelebene und dem Projektionsobjektiv angeordnet ist, in Richtung eines Detektorelements lateral ausgekoppelt.
In der Offenlegungsschrift WO 2004/057295 A2 und einer korrespondie- renden US-Patentanmeldung der Anmelderin sind Vorrichtungen und Verfahren zur optischen Vermessung eines optischen Systems, wie eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs, beschrieben, die mit einem Immersionsfluid arbeiten, das angrenzend an wenigstens eine von einen oder mehreren objektseitigen und/oder einen oder mehreren bildseitigen Komponenten der Vermessungsvorrichtung eingebracht werden kann, beispielsweise indem entsprechende Zwischenräume zwischen im Strahlengang aufeinanderfolgenden optischen Komponenten als Immer- sionsfluidkammem gestaltet sind. Der Inhalt dieser beiden Dokumente wird bezüglich dieser Immersionsfluidthematik in vollem Umfang durch Verweis hierin aufgenommen, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Vermessung eines optischen Systems zugrunde, die funktionelle und handhabungstechnische Vorteile bietet, insbesondere bei der Vermessung von Projektionsobjektiven in Lithographiebelichtungsanlagen, und zu diesem Zweck auch in solchen Belichtungsanlagen nachgerüstet werden kann. Des weiteren sollen ein hierfür geeigneter Messstrukturträger und eine mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstete Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage bereitgestellt werden.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eines Messstrukturträgers mit den Merkmalen des Anspruchs 12, einer Mikrolithographie-Projektions- belichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs24.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst die Messstrahlungsquelle eine quellenseitige Messstrukturmaske zur Positionierung auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite und/oder der Detektor eine detektorseitige Messstrukturmaske zur Positionierung auf der Nutz- Strahlungseintrittsseite. Dementsprechend durchläuft die Messstrahlung im Messbetrieb das optische System in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung, in der die Nutzstrahlung das optische System im Nutzbetrieb durchläuft. Durch diese gegenüber dem Nutzbetrieb in ihrer Richtung umgekehrte Strahlführung der Messstrahlung lassen sich ins- besondere bei der Vermessung von Projektionsobjektiven in Lithographiebelichtungsanlagen die oben genannten Schwierigkeiten herkömmlicher Vorrichtungen, bei denen die Messstrahlung im Messbetrieb in gleicher Richtung wie die Nutzstrahlung im Nutzbetrieb durch das Projektionsobjektiv hindurchgeführt wird, ganz oder teilweise vermeiden. So braucht keine Detektorkomponente im eventuell beengten bildseitigen Bereich angeordnet werden, und bereits bestehende Anlagen, wie Waferstepper- und Waferscannersysteme können weit- gehend typunabhängig relativ einfach mit dieser Vorrichtung nachgerüstet werden. Die Komponenten der Messstrahlungsquelle können dazu ganz oder teilweise bildseitig angeordnet werden, insbesondere kann die quellenseitige Messstrukturmaske z.B. über eine Waferstage eingebracht werden. Die Komponenten des Detektors können ganz oder teilweise objektseitig angeordnet werden, insbesondere kann die detektorseitige Messstrukturmaske objektseitig z.B. in einer Retikel- ebene des Objektivs platziert werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist die Mess- Strahlungsquelle zum rückseitigen Beleuchten der quellenseitigen Messstrukturmaske ausgelegt, wobei die quellenseitige Messstrukturmaske auf einen Betrieb in Transmission ausgelegt ist und die Messstrahlungsquelle eine Messstrahlungsumformeinrichtung im Strahlengang der Messstrahlung vor der quellenseitigen Messstrukturmaske aufweist. Die Messstrahlungsumformeinrichtung ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass die Messstrahlung die quellenseitige Messstrukturmaske hinsichtlich Intensität und Richtung weitgehend homogen, inkohärent und vollständig beleuchtet. Eine homogene Verteilung der Messstrahlrichtungen bewirkt eine gleichmäßige oder zumindest nur langsam vari- ierende Ausleuchtung der Pupille, und eine homogene Verteilung der Intensität auf der quellenseitigen Messstrukturmaske bewirkt eine homogene Intensitätsverteilung auf der detektorseitigen Messstrukturmaske.
Bei der Vorrichtung nach Anspruch 3 weist die Messstrahlungsumform- einrichtung ein oder mehrere lichtumlenkende Elemente und/oder ein oder mehrere lichtstreuende Elemente auf. Als lichtstreuende Elemente können z.B. raue Oberflächen, Mikroprismen oder Beugungsgitter die- nen. Die reflektierenden Elemente können z.B. als Lichtleiter, Prismen oder Spiegel realisiert sein und durch verlustarme Mehrfachreflexionen den Wirkungsgrad der Strahlumformung sowohl bezüglich Lichtmenge als auch Durchmischung steigern. Derartige reflektierende und licht- streuende Strukturen sind leicht und kostengünstig herzustellen.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 4 beinhaltet die Messstrahlungsquelle eine strahlerzeugende Einheit zur Positionierung auf der Nutzstrahlungseintrittsseite und die detektorseitige Messstruktur- maske weist außerhalb eines Messstrukturbereichs einen Durchlassbereich für die Messstrahlung auf. Die Messstrahlung kann durch den Durchlassbereich hindurch den Detektor durchqueren und von der strahlerzeugenden Einheit zur quellenseitigen Messstrukturmaske gelangen. Als strahlerzeugende Einheit kann in diesem Fall insbesondere diejenige dienen, welche im Nutzbetrieb des optischen Systems die Nutzstrahlung liefert.
Bei der Vorrichtung nach Anspruch 5 weist die quellenseitige Messstrukturmaske einen Durchlassbereich außerhalb eines Messstrukturbe- reichs auf, um von einer strahlerzeugenden Einheit abgegebene Messstrahlung zum rückseitigen Beleuchten des Messstrukturbereichs durchzulassen. Dies kann durch eine Strahlumlenkeinrichtung unterstützt werden, welche die durchgelassene Messstrahlung zum Messstrukturbereich umlenkt.
Bei der Vorrichtung nach Anspruch 6 ist die Messstrahlungsquelle zum frontseitigen Beleuchten der quellenseitigen Messstrukturmaske ausgelegt, wobei die quellenseitige Messstrukturmaske auf einen Betrieb in Reflexion ausgelegt ist. Dies kann insbesondere dann nützlich sein, wenn Messstrahlung mit Wellenlängen im EUV-Bereich, d.h. von weniger als 100 nm, verwendet wird. Bei einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 7 weist ein Messstrukturbereich der quellenseitigen Messstrukturmaske einerseits streuende Bereiche und andererseits reflek- tierende und/oder absorbierende Bereiche auf. Die streuenden Bereiche der in Reflexion arbeitenden Messstrukturmaske entsprechen transparenten Bereichen einer in Transmission arbeitenden Messstrukturmaske und die außerhalb des Öffnungswinkels reflektierenden und/oder absor- bierenden Bereiche entsprechen opaken Bereichen derselben.
Die Vorrichtung nach Anspruch 8 weist eine Messstrahlungsführungs- einrichtung zum lateralen Zuführen der von einer strahlerzeugenden Einheit abgegebenen Messstrahlung in einen Bereich vor oder hinter der quellenseitigen Messstrukturmaske auf. Als Messstrahlungsführungsein- richtung können z.B. Spiegelsegmente dienen, die so ausgebildet sind, dass sie sowohl fokussierende als auch streuende Wirkung haben. Bei kurzwelliger Strahlung im EUV-Bereich sind flache Einfallswinkel unter Ausnutzung der Totalreflexion vorteilhaft. Auch refraktive Fokussieropti- ken oder Lichtleiter können zum lateralen Zuführen verwendet werden. Zur Bereitstellung der lateral zugeführten Messstrahlung kann eine einfach und kostengünstig herzustellende strahlerzeugende Einheit genügen.
In Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 9 weist der Detektor einen auf der Nutzstrahlungseintrittsseite des optischen Systems anzuordnenden Detektorträger auf, der die detektorseitige Messstrukturmaske und ein nachgeordnetes Detektorelement trägt. Der Detektorträger kann bei Bedarf lateral verschiebbar angeordnet sein, z.B. um eine Wel- lenfrontvermessung mittels Scherinterferometrie durchzuführen. Das Detektorelement kann eine für eine schnelle Registrierung geeignete optoelektronische Einheit, z.B. eine CCD-, CMOS- oder CID-Einheit, oder eine die Lichtintensität photochemisch ortsabhängig messende Einheit sein. Die benötigten elektronischen Komponenten können in sehr flacher Bauweise realisiert sein.
Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 10 trägt der Detektorträger eine Detektor-Energieversorgungseinheit. Dadurch kann der Detektor als eine autarke, mobile Einheit ausgeführt werden, die auf der Nutzstrahlungseintrittsseite des optischen Systems positioniert werden kann. Der Detektorträger kann optional auch eine Abbildungsoptik, eine Kamera, eine Steuerelektronik, einen Bildspeicher und/oder eine draht- lose Kommunikationseinheit aufweisen.
In Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 11 ist ein Immersionsfluid in oder angrenzend an die Messstrahlungsquelle und/oder in oder angrenzend an den Detektor einbringbar, so dass damit einhergehende Vorteile genutzt werden können.
Der erfindungsgemäße Messstrukturträger nach Anspruch 12 weist einen transparenten Trägerkörper auf, an dessen Vorderseite eine in Transmission betreibbare Messstrukturmaske mit einem Messstruktur- bereich vorgesehen ist und in den eine Messstrahlungsumformeinrich- tung zur rückseitigen Beleuchtung des Messstrukturbereichs integriert ist, wobei der Messstrukturträger stirnseitig, vorderseitig außerhalb des Messstrukturbereichs der Messstrukturmaske und/oder rückseitig einen Durchlassbereich zum Einkoppeln von Messstrahlung in den Träger- körper aufweist. Der Messstrukturträger kann beispielsweise als eine Platte ausgeführt sein, die aus transparentem Material besteht und auf einer Seite die Messstrukturmaske trägt. Der Messstrukturträger mit der Messstrukturmaske kann bei Bedarf lateral verschiebbar angeordnet sein, beispielsweise wenn eine Wellenfrontvermessung mit einer Scher- interferometrietechnik durchgeführt werden soll.
In Weiterbildung des Messstrukturträgers nach Anspruch 13 umfasst die Messstrahlungsumformeinrichtung reflektierende und/oder lichtstreuende Bereiche an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Träger- körpers oder im Inneren des Trägerkörpers. Die reflektierenden Bereiche können zur Lichtlenkung und durch Mehrfachreflexion zur Homogenisierung der Messstrahlung eingesetzt werden. Lichtstreuende Bereiche lassen sich leicht in ausreichender Anzahl und Nähe zur Mess- strukturmaske anbringen, um eine möglichst homogene Ausleuchtung derselben zu ermöglichen, wenn gewünscht.
Bei einer Weiterbildung des Messstrukturträgers nach Anspruch 14 weist die Messstrahlungsumformeinrichtung unterhalb des Messstrukturbereichs eine erste strahlumlenkende Fläche zur Umlenkung der Messstrahlung auf die Rückseite des Messstrukturbereichs auf. Bei lateraler Einkopplung der Messstrahlung durch die Stirnseite des Messstrukturträgers kann durch die strahlumlenkende Fläche eine gezielte Umlen- kung auf den Messstrukturbereich erfolgen.
In Weiterbildung des Messstrukturträgers nach Anspruch 15 umfasst die Messstrahlungsumformeinrichtung eine zweite strahlumlenkende Fläche zur Umlenkung von vorderseitig und/oder rückseitig an einem Durch- lassbereich in den Messstrukturträger einfallende Messstrahlung auf die erste strahlumlenkende Fläche. Durch die gezielte Umlenkung mit zwei strahlumlenkenden Flächen lässt sich eine hohe Lichteffizienz erreichen.
In Weiterbildung des Messstrukturträgers nach Anspruch 16 umfasst die Messstrahlungsumformeinrichtung eine Strahlformungsoptik. Mit dieser lässt sich die Lichteffizienz ebenfalls steigern. Außerdem kann die Messstrahlung mit der Strahlformungsoptik so auf einen Durchlassbereich fokussiert werden, dass dieser klein dimensioniert werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 17 ist der Messstrukturträger so realisiert, dass in ihn ein Immersionsfluid mit den bekannten, daraus resultierenden Vorteilen eingebracht werden kann.
In Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 18 weist deren Mess- Strahlungsquelle einen erfindungsgemäßen Messstrukturträger auf.
Die Vorrichtung nach Anspruch 19 ist zur Wellenfrontvermessung eines Lithographie-Projektionsobjektivs ausgelegt, wobei die quellenseitige . -
Messstrukturmaske auf einer Bildseite des Projektionsobjektivs und/oder die detektorseitige Messstrukturmaske auf einer Objektseite des Projektionsobjektivs angeordnet sind und der Detektor ein Bild der quellenseitigen Messstrukturmaske oder ein Überlagerungsmuster vom Bild der quellenseitigen Messstrukturmaske mit der detektorseitigen Messstrukturmaske erfasst. Objektseitig ist, speziell in der Nähe der Retikel- ebene, verglichen mit der herkömmlichen bildseitigen Positionierung ausreichend Bauraum für die Detektorkomponenten bei reduzierter Wärmelast für das Objektiv vorhanden. Die Messstrahlungsquelle mit der quellenseitigen Messstrukturmaske kann waferähnlich, d.h. mit einer Dicke von z.B. weniger als 1 mm, ausgestaltet sein und wie ein Wafer in einer Waferstage gehandhabt werden. Sie braucht nicht in die Waferstage integriert werden. Die Detektorkomponente mit der detektorseitigen Messstrukturmaske kann in der Retikelstage integriert sein oder als mobile retikelähnliche Einheit ausgestaltet sein, die in die Retikelstage eingebracht werden kann. Weist der Detektor eine Kamera als Detektorelement auf, steigt die von der Kameraelektronik erzeugte Abwärme nach oben, so dass das unter dem Detektor angeordnete Projektionsobjektiv nicht von dieser Abwärme, sondern allenfalls von einer gewissen Wärmestrahlung beeinflusst wird. Da objektseitig positionierbare Retikel typischerweise eine Dicke von ca. 6 mm bis 11 mm und damit eine deutlich größere Stabilität aufweisen als bildseitige Wafer, kann hier ein registrierendes Detektorelement relativ leicht angebracht werden.
Die Vorrichtung nach Anspruch 20 ist für eine Wellenfrontver-messung mit einer Scherinterferometrietechnik oder einer Punktbeu-gungsinter- ferometrietechnik oder einer Moire-Überlagerungstechnik ausgelegt. Alle drei Techniken können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Bei der Punktbeugungsinterferometrie besteht die quellenseitige Messstrukturmaske aus einer Lochblende (Pinhole). Bei der Scherinterferometrietechnik ist für gewöhnlich die quellenseitige Messstrukturmaske eine Kohärenzmaske, die detektorseitige Mess-strukturmaske hingegen ein Beugungsgitter.
Vorteilhaft ist bei der Belichtungsanlage nach Anspruch 21 die erfin- dungsgemäße Vermessungsvorrichtung integriert. Die Anforderungen an die Ebenheit des Beugungsgitters sind objektseitig tendenziell geringer als bildseitig, da der Abbildungsmaßstab eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie für gewöhnlich kleiner als eins ist, z.B. 0,25. Auch die beugenden Strukturen des Beugungsgitters können bei einer objektseitigen Positionierung um den Reziprokwert des Abbildungsmaßstabs, d.h. beispielsweise um den Faktor vier, größer ausfallen als bei einer bildseitigen Positionierung. Die Strukturen können daher mit einfacheren Geräten geschrieben werden oder sind als einfache Kontaktkopien von einer Mastervorlage in guter Qualität preisgünstig reproduzierbar. Dies ist insbesondere in Fällen von Vorteil, in denen die quellenseitige Messstrukturmaske keine so feinen Strukturen aufweist und daher auch mit um den Abbildungsmaßstab verkleinerten Strukturen noch relativ einfach herstellbar ist. Die quellenseitige und/oder die detektorseitige Messstrukturmaske können zur Durchfüh- rung der oben genannten Messtechniken lateral verschiebbar ausgeführt sein.
Bei der Belichtungsanlage kann es sich gemäß Anspruch 22 z.B. um eine solche vom Scanner-Typ handeln, wobei nach Anspruch 23 die zur Vermessung dienende Messstrahlung und die zur Belichtung dienende Nutzstrahlung von einer gemeinsamen oder je einer eigenen Strahlungs- erzeugungseinheit geliefert werden können.
Zur Vermessung eines optischen Systems kann gemäß dem Verfahren nach Anspruch 24 vorgegangen werden, wobei insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommen kann. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Wellen- frontvermessung eines optischen Abbildungssystems mit objekt- seitigem Detektor und einer Messstrahlungsquelle mit objekt- seitiger Strahlungserzeugung und bildseitiger Messstrukturmaske,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Messstrukturmaske für den Detektor von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Variante der Vorrichtung von Fig. 1 zur Wellenfrontvermessung mit einer Messstrah- lungsquelle mit lateraler Messstrahleinkopplung an einer Vorderseite einer bildseitigen Messstrukturmaske,
Fig. 4 eine schematische Detailseitenansicht einer Variante der Messstrahlungsquelle von Fig. 3 mit stirnseitiger lateraler Messstrahl- einkopplung in einen Messstrukturträger,
Fig. 5 eine Ansicht einer Variante der Messstrahlungsquelle von Fig. 4 mit einem Umlenkspiegel,
Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Variante der Messstrahlungsquelle von Fig. 4 mit zwei Umlenkspiegeln und frontseitiger Messstrahleinkopplung,
Fig. 7 eine schematische Detailseitenansicht einer Variante der Mess- Strahlungsquelle von Fig. 6 mit zwei Umlenkspiegeln mit Streufunktion, Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Fig. 7 für eine Variante einer Messstrahlungsquelle mit einer Streustruktur zwischen den beiden Umlenkspiegeln,
Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 7 für eine weitere Variante einer Messstrahlungsquelle mit zwei Umlenkspiegeln und einer Strahlformungsoptik,
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht einer Variante der Vorrichtung von Fig. 3 zur Wellenfrontvermessung mit einer in Reflexion betriebenen quellenseitigen Messstrukturmaske,
Fig. 1 1 eine schematische Seitenansicht einer Variante des Detektors von Fig. 1 mit integrierter Energieversorgung,
Fig. 12 eine schematische Seitenansicht einer Variante des Detektors von Fig. 11 mit einem Quarzträger,
Fig. 13 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Wellen- frontvermessung eines optischen Abbildungssystems mittels Punktbeugungsinterferometrie,
Fig. 14 eine schematische Seitenansicht entsprechend Fig. 1 für eine Vermessungsvorrichtungsvariante mit Immersionsfluid,
Fig. 15 eine schematische Seitenansicht entsprechend Fig. 4 für eine Messstrahlungsquellenvariante mit Immersionsfluid und
Fig. 16 eine schematische Seitenansicht entsprechend Fig. 13 für eine Vermessungsvorrichtungsvariante mit Immersionsfluid.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines Projektionsobjektives 1 einer Mikrolitho- graphie-Projektionsbelichtungsanlage, bei der es sich z.B. um eine solche vom Scanner-Typ handeln kann. Hier und in den übrigen Figuren sind jeweils nur die vorliegend interessierenden Komponenten der Vermessungsvorrichtung gezeigt, die darüber hinaus weitere Kompo- nenten herkömmlicher Art nach Bedarf aufweisen kann. Der Einfachheit halber sind von dem Projektionsobjektiv 1 stellvertretend für weitere übliche Komponenten nur eine eintrittsseitige Linse 9 mit zugehöriger Linsenebene 2, eine Aperturblende 8 und eine austrittsseitige Linse 10 mit zugehöriger Linsenebene 3 gezeigt. In einem Nutzbetrieb der Belich- tungsanlage werden Wafer in üblicher Weise mit Nutzstrahlung belichtet, durch die das Projektionsobjektiv 1 eine Retikelstruktur auf den Wafer abbildet. Dazu wird ein Retikel in eine Objektebene des Objektivs 1 eingebracht und der Wafer in einer Bildebene desselben positioniert. Die Strahlung, z.B. UV-Strahlung, wird von einem Beleuchtungssystem geliefert, von dem stellvertretend nur eine austrittsseitige Linse 11 gezeigt ist. Der Bereich vor der eintrittsseitigen Linse 9 des Objektivs 1 , üblicherweise als Objektseite bezeichnet, stellt somit eine Nutzstrahlungseintrittsseite desselben dar, der Bereich hinter der austrittsseitigen Linse 10, üblicherweise als Bildseite bezeichnet, entsprechend eine Nutzstrahlungsaustrittsseite des Objektivs 1.
In Fig. 1 ist das Projektionsobjektiv 1 in einem Messbetrieb dargestellt, wozu die Komponenten der vermessenden Vorrichtung in die Belichtungsanlage eingebracht werden und/oder in die Belichtungsanlage integriert sind. Alternativ kann die vermessende Vorrichtung als eigenständiger Messplatz konzipiert sein, in den das Objektiv 1 eingebracht wird. Die vermessende Vorrichtung beinhaltet eine Messstrahlungsquelle mit zugehöriger quellenseitiger Messstrukturmaske 62 und einen Detektor 12 mit zugehöriger detektorseitiger Messstrukturmaske 19 und ist darauf ausgelegt, von der quellenseitigen Messstrukturmaske 62 abgehende Messstrahlung 80 in der zur Nutzstrahlungsrichtung des oben erwähnten Nutzbetriebs umgekehrten Richtung durch das Objektiv 1 hindurchzuführen, d.h. von der Bildseite oder Nutzstrahlungsaustrittsseite zur Objektseite oder Nutzstrahlungseintrittsseite.
Zu diesem Zweck weist die Messstrahlungsquelle einen Messstruktur- träger 5 auf, der auf der Bildseite des Objektivs 1 positioniert wird und an einer dem Objektiv 1 zugewandten Vorderseite 60 die quellenseitige Messstrukturmaske 62 trägt. Der Messstrukturträger 5 wird so positioniert, dass die quellenseitige Messstrukturmaske 62 in der Bildebene des Objektivs 1 liegt, wobei die Messstrukturmaske 62 in Transmission betrieben wird und dazu in einem Messstrukturbereich 4 eine Messstruktur mit transparenten und opaken Strukturelementen aufweist.
Der Detektor 12 ist auf der Objektseite oder Nutzstrahlungseintrittsseite des Objektivs 1 angeordnet und umfasst einen Detektorträger 83, der an einer dem Objektiv 1 zugewandten Vorderseite eine detektorseitige Messstrukturmaske 19 als eintrittsseitiges Detektorelement trägt und so platziert ist, dass die detektorseitige Messstrukturmaske 19 in der Objektebene des Objektivs 1 liegt. Der Detektorträger 83 ist platten- förmig aus einem transparenten Material gebildet und weist an einer Rückseite ein Detektorelement 16 auf. Die detektorseitige Messstrukturmaske 19 beinhaltet einen detektorseitigen Messstrukturbereich 13, auf den das Objektiv 1 den Messstrukturbereich 4 der quellenseitigen Messstrukturmaske 62 abbildet, um ein Interferenz- bzw. Überlagerungsmuster zu erzeugen, das vom Detektorelement 16 detektiert wird. Dies bedeutet, dass die vom quellenseitigen Messstrukturbereich 4 abgehende Messstrahlung 80 in der zur Nutzstrahlungsrichtung umgekehrten Messstrahlungsrichtung durch das Objektiv 1 hindurchtritt und auf den detektorseitigen Messstrukturbereich 13 fällt, um dann vom Detektorelement 16 erfasst zu werden.
Zur Bereitstellung der Messstrahlung nutzt die vermessende Vorrichtung das vorhandene Beleuchtungssystem 11 der Belichtungsanlage, das folglich Teil der Messstrahlungsquelle ist. Zu diesem Zweck weist die _
detektorseitige Messstrukturmaske 19 einen außerhalb des detektorseitigen Messstrukturbereichs 13 liegenden, streifenförmigen Durchlassbereich 14 auf, der alternativ auch eine andere Form haben kann. Außerhalb ihres Messstrukturbereichs 13 und ihres Durchlassbereichs 14 weist die detektorseitige Messstrukturmaske 19 eine lichtundurchlässige Schicht 17 auf. Auf diese Weise kann in dem streifenförmigen Bereich außerhalb des detektorseitigen Messstrukturbereichs 13 vom Beleuchtungssystem 11 erzeugte Strahlung 80a durch den Detektorträger 83 und insbesondere durch die Messstrukturmaske 19 hindurch über das Objektiv 1 zum Messstrukturträger 5 der Messstrahlungsquelle gelangen. Die quellenseitige Messstrukturmaske 62 ist mit einem korrespondierenden, im gezeigten Beispiel streifenförmigen Durchlassbereich 7 versehen, der in Form und Lage dem vom Objektiv 1 erzeugten Bild des Detektorträger-Durchlassbereichs 14 entspricht und außerhalb des quellenseitigen Messstrukturbereichs 4 liegt.
Der Messstrukturträger 5 ist platten- bzw. scheibenförmig entsprechend der Gestalt eines Wafers ausgebildet, z.B. mit einer Dicke von ca. 1 mm, so dass er über eine Waferstage der Belichtungsanlage eingebracht werden kann. Des weiteren ist der Messstrukturträger 5 dafür ausgelegt, den Messstrukturbereich 4 seiner Messstrukturmaske 62 mit der vorderseitig über den Durchlassbereich 7 seiner Messstrukturmaske 62 eingekoppelten Strahlung 80a möglichst homogen und inkohärent zu beleuchten. Dazu ist der Messstrukturträger 5 an seiner Rückseite 61 ganzflä- chig sowie vorderseitig außerhalb des Messstrukturbereichs 4 und des Durchlassbereichs 7 an der Innenseite der Messstrukturmaske 62 mit lichtstreuenden und damit auch strahlumlenkenden Schichtbereichen 6 versehen, die z.B. durch Aufrauen der Oberfläche eines Trägerkerns gebildet sein können, auf dem anschließend vorderseitig die Messstruk- turmaske 62 erzeugt wird. Außenseitig ist der Messstrukturträger 5 an seiner Rückseite 61 und vorderseitig außerhalb des Messstrukturbereichs 4 und des Durchlassbereichs 7 der Messstrukturmaske 62 mit einer geeigneten lichtabsorbierenden Abschirmschicht versehen. Im In- neren besteht der Messstrukturträger 5 aus einem transparenten Material. Wie in Fig. 1 angedeutet, bewirkt dieser Aufbau des Messstrukturträgers 5 Mehrfachreflexionen der eingekoppelten Strahlung 80a, wodurch der Messstrukturbereich 4 der quellenseitigen Messstrukturmaske 62 ausreichend homogen und inkohärent von seiner Rückseite her in Transmission ausgeleuchtet wird. Es versteht sich, dass in alternativen Ausführungsformen der Messstrukturträger 5 für diesen Zweck auch anders aufgebaut sein kann, wobei entspiegelte, verspiegelte, absorbierende und/oder streuende Bereiche vorgesehen sein können. Auch Mik- roprismenstrukturen und lichtbeugende Strukturen sind hierfür verwendbar.
Das Detektorelement 16 ist im vorliegenden Beispiel als CCD-Array ausgebildet und ermöglicht eine relativ schnelle Detektion. Alternativ sind andere optoelektronische Detektorelemente, beispielsweise CID-Einhei- ten oder CMOS-Einheiten, möglich. Es kann auch ein photochemisch detektierendes Detektorelement zum Einsatz kommen. Eine Abdeckung 15 schützt die Detektoreinheit 16 rückseitig vor direkter Bestrahlung mit der vom Beleuchtungssystem 11 kommenden Strahlung.
Die Vorrichtung von Fig. 1 ist vorzugsweise zur Wellenfrontvermessung mit einer Scherinterferometrietechnik ausgelegt, wozu der Messstrukturbereich 4 der quellenseitigen Messstrukturmaske 62 dann als sogenannte Kohärenzmaske ausgebildet ist, die eine der hierzu bei Wellen- frontquellen üblichen Strukturen aufweist, während der Messstrukturbereich 13 der detektorseitigen Messstrukturmaske 19 als Beugungsgitterstruktur ausgebildet ist. Bei einem typischen Verkleinerungsmaßstab des Projektionsobjektivs 1 von z.B. 1 :4 sind die Anforderungen an die Ebenheit des Beugungsgitters entsprechend z.B. um einen Faktor sechzehn geringer als bei herkömmlichen Vermessungsvorrichtungen mit bildseitiger Positionierung desselben. Ebenso können die Strukturen des Beugungsgitters um einen Faktor vier größer gehalten werden, so dass diese mit einfacheren Geräten geschrieben werden können oder _ _
als einfache Kontaktkopien von einer Mastervorlage in guter Qualität preisgünstig reproduzierbar sind. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Strukturen der quellenseitigen Messstrukturmaske 62 relativ einfach auch in einer dem Abbildungsmaßstab entsprechenden Verkleinerung erzeugt werden können. Die detektorseitige und/oder die quellenseitige Messstrukturmaske 19, 62 können zur Durchführung der Messung lateral verschoben werden, indem der Detektor 12 oder der Strukturträger 5 bewegt werden, wie in der Figur durch Doppelpfeile 81 , 82 angedeutet.
Fig. 2 zeigt detaillierter eine vorteilhafte Realisierung für die als eintritts- seitiges optisches Element dienende detektorseitige Messstrukturmaske 19. In diesem Beispiel weist die detektorseitige Messstrukturmaske 19 streifenförmige Durchlassbereiche 14 mit Abstand rechts und links des Messstrukturbereichs 13 auf. Der Messstrukturbereich 13 ist als Schachbrett-Beugungsgitter ausgebildet. Der übrige Maskenbereich ist durch die lichtundurchlässige Schicht 17 abgedeckt. Das gezeigte Muster aus Durchlassstreifen 14 und Beugungsgitterstreifen 13 kann sich in einer nicht gezeigten alternativen vorteilhaften Ausführungsform auf der detektorseitigen Messstrukturmaske 19 vielfach wiederholen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Systems, für das hier und in den folgenden Beispielen wiederum das Projektionsobjektiv 1 von Fig. 1 stellvertretend für beliebige andere optische Systeme betrachtet wird, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermessen werden können. Der Einfachheit halber sind in allen Figuren für funktioneil entsprechende, nicht zwingend identische Elemente gleiche Bezugszeichen gewählt, wobei eine unnötig wiederholte Beschreibung solcher Elemente unter- bleibt. Die Vorrichtung von Fig. 3 weist einen Detektor 12a auf, dessen Funktionsweise weitgehend mit derjenigen des Detektors 12 von Fig. 2 übereinstimmt. Als einziger Unterschied zum Detektor von Fig. 2 weist der Detektor 12a von Fig. 3 keinen Durchlassbereich auf. Die Mess- Strahlung wird bei der Vorrichtung von Fig. 3 lateral, d.h. quer zu einer optischen Achse 28 des Projektionsobjektivs 1 , vor einer quellenseitigen Messstrukturmaske 62a eines Messstrukturträgers 5a einer Messstrahlungsquelle eingestrahlt. Mit einer oder mehreren Messstrahlungsum- formeinrichtungen 21 , 22, die ja nach Bedarf einzeln oder kombiniert verwendet sein können, wird die lateral zugeführte Messstrahlung von vorn in einen jeweiligen Durchlassbereich 7a, 7b der quellenseitigen Messstrukturmaske 62a umgelenkt.
Im übrigen entspricht der Messstrukturträger 5a von Fig. 3 dem Messstrukturträger 5 von Fig. 1. In Fig. 3 sind zwei Varianten der Messstrah- lungsumformeinrichtungen gezeigt, um lateral zugeführte Messstrahlung 80b, 80c geeignet umzulenken, und zwar ein Planspiegel 22 und ein alternativ oder zusätzlich verwendbares rechtwinkliges Prisma 21 , welches mit einer Kathetenfläche auf der Vorderseite des Messstrukturträgers 5a aufliegt und dessen Hypothenusenfläche zur Strahlumlen- kung verspiegelt ist. Eine Positivlinse 20 ist an der zweiten Kathetenfläche des Prismas befestigt und dient zur Bündelung des Lichts zur gezielten Einkopplung in den Messstrukturträger 5a, indem die Brenn- weite der Linse 20 mit dem Strahlweg des Lichts bis zum Durchlassbereich 7b übereinstimmt, der auf diese Weise relativ klein gehalten werden kann.
Als Strahlungserzeugende Einheit der Messstrahlungsquelle kann wie im Beispiel von Fig. 1 ein übliches Beleuchtungssystem einer Belichtungsanlage dienen, wobei in diesem Fall die vom Beleuchtungssystem gelieferte Strahlung in nicht gezeigter Weise vor dem Objektiv 1 ausgekoppelt und dann vor der Messstrukturmaske 62a lateral zugeführt wird. Alternativ kann eine eigenständige messstrahlungserzeugende Einheit verwendet werden, wobei zur Objektivvermessung eine relativ einfache, kostengünstige Strahlungserzeugende Einheit ausreichen kann, wie sie z.B. in Messungsapparaturen zur Objektivjustierung gebräuchlich ist. Der Messstrukturträger 5a ist auf einer Waferstage bzw. Verschiebe- einrichtung 23 zur lateralen Verschiebung bei der Scherinterferometrie- messung aufgebracht, wie in Fig. 3 durch gekreuzte Doppelpfeile 84 symbolisiert.
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer in Fig. 3 alternativ verwendbaren Messstrahlungsquelle mit stirnseitiger Lichteinkopplung. Die Messstrahlungsquelle von Fig. 4 beinhaltet einen Messstrukturträger 5b, der sich von demjenigen in Fig. 3 im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass er an einer stirnseitigen Einkopplungsfläche transparent ist und dort die seitlich zugeführte Messstrahlung 80b, 80c direkt eingekoppelt wird. Zur besseren Einkopplung sind zwei stirnseitige Messstrahlungsführungseinrichtungen 20a, 24 gezeigt, von denen wiederum nur eine oder beide vorgesehen sein können. Eine erste solche Einrichtung ist als an die Einkopplungsfläche herangeführter Lichtleiter 24 ausgebildet, eine zweite ist durch eine an der Einkopplungsfläche angebrachte Positivlinse 20a als Fokussieroptik gebildet. Beide Einrichtungen 20a, 24 koppeln die Messstrahlung lateral in das Innere des Messstrukturträgers 5b ein, wo sie an den streuenden bzw. umlenkenden Flächen 6 mehrmals reflektiert, gebeugt und/oder gestreut wird, um den Messstrukturbereich 4 homogen von hinten zu beleuchten. Der Messstrukturbereich 4 ist in diesem Beispiel auf einer ansonsten lichtundurchlässigen quellenseitigen Messstrukturmaske 62b ausgebildet.
Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Variante einer Mess- Strahlungsquelle mit stirnseitiger Lichteinkopplung. Die Messstrahlung wird in diesem Beispiel durch die Positivlinse 20a in einen Messstrukturträger 5c stirnseitig eingekoppelt, der im Unterschied zu demjenigen von Fig. 4 ein im Inneren angebrachtes, als Strahlumlenkeinrichtung dienendes, rechtwinkliges Prisma 25 aufweist, an dessen vorderer Kathetenfläche sich der Messstrukturbereich 4 befindet. Die Hypothenu- senfläche des Prismas 25 ist als Umlenkfläche 63 ausgebildet, welche die stirnseitig eingestrahlte Messstrahlung gegebenenfalls nach mehrfacher Reflexion, Beugung und/oder Streuung zum Messstrukturbereich 4 umlenkt. Die Umlenkfläche 63 kann streuend und/oder reflektierend realisiert sein.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die in den Figuren 3 bis 5 gezeigte laterale Strahlungszuführung und die hierzu geeigneten Messstrukturträger prinzipiell auch für in herkömmlicher Weise objektseitig positionierte Messstrukturmasken verwendbar sind.
Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Variante eines Messstrukturträgers 5d für die Messstrahlungsquelle, in welchen die Messstrahlung 80a vorderseitig eingekoppelt wird und der eine Messstrahlungsumformeinrichtung 26 mit zwei Strahlumlenkelementen 27, 28 aufweist. Die Messstrahlung kann z.B. wie im Fall von Fig. 1 durch ein Beleuchtungssystem der Belichtungsanlage geliefert werden. Der Messstrukturträger 5d weist an der Vorderseite eine Messstrukturmaske 30 mit einem Durchlassbereich 7c zum Einkoppeln der Messstrahlung sowie im Abstand davon mit dem Messstrukturbereich 4 auf. Im Inneren des Messstrukturträgers 5d ist unterhalb des Durchlassbereichs 7c ein erstes Strahlumlenkelement 27 mit einer Strahl- umlenkfläche 27 angebracht, die um 45° gegenüber der optischen Achse 28 des Objektives geneigt ist. Das Strahlumlenkelement 27 kann hierbei wie in Fig. 5 als Prisma mit verspiegelter Hypothenusenfläche oder als einfacher Spiegel ausgeführt sein und reflektiert die Messstrahlung zu einem benachbarten Bereich des Messstrukturträgers 5d mit den vorder- und rückseitigen, streuenden und/oder reflektierenden Schichtbereichen 6, bevor sie auf ein anschließendes zweites Strahlumlenkelement 18 trifft. Dieses kann wie das erste Strahlumlenkelement 27 ausgebildet sein. Die Spiegelfläche des zweiten Strahlumlenkelements 18 ist ebenfalls um 45° zur optischen Objektivachse 28 geneigt und lenkt die Messstrahlung zum Messstrukturbereich 4 um.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen mögliche Varianten der Messstrahlungsumform- einrichtung 26 von Fig. 6 mit dem oben beschriebenen Grundaufbau. Sie unterscheiden sich nur durch die Art, wie streuende und/oder fokussierende Elemente in den Strahlengang eingebracht werden. Bei einer in Fig. 7 gezeigten Messstrahlungsumformeinrichtung 26a sind ein erstes und ein zweites Strahlumlenkelement in Form je eines Umlenk- spiegeis 27a, 18a mit zusätzlich lichtstreuender Oberfläche realisiert. Fig. 8 zeigt eine Messstrahlungsumformeinrichtung 26b mit streuender Querwandstruktur 39, die zwischen dem ersten und dem zweiten Strahlumlenkelement 27, 18 in Form je eines Umlenkspiegels vorgesehen ist. In Fig. 9 ist eine Messstrahlungsumformeinrichtung 26c dargestellt, bei der nur das zweite Strahlumlenkelement 18a zusätzlich eine streuende Oberfläche aufweist, und sich im Lichtweg vor dem ersten Strahlumlenkelement 27 eine erste Linse 37 befindet und im Lichtweg hinter dem zweiten Strahlumlenkelement 18a eine zweite Linse 38. Beide Linsen liegen in einer Ebene parallel zur Ebene der Messstrukturmaske 30 und dienen als Strahlformungsoptik. Mit diesem Ausführungsbeispiel lässt sich eine sehr hohe Lichteffizienz erzielen.
Die in den Fig. 6 bis 9 gezeigten Messstrahlungsumformeinrichtungen 26, 26a, 26b, 26c können als quasi-monolithische Funktionseinheiten mit hoher Präzision hergestellt und einzeln oder in Gruppen in den Messstrukturträger 5d eingesetzt werden. Die Strahlumlenkflächen und weitere strahlformende Elemente können zur optimalen Ausnutzung der eingekoppelten Strahlung in geeigneter Weise beschichtet und/oder strukturiert werden. Die Umlenkung mit zwei Strahlumlenkflächen ist besonders effizient, da das Licht gezielt in die bevorzugten Richtungen umgelenkt wird.
Fig. 10 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren, modifizierten Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Abbildungs- Systems, wie des Objektivs 1 , mit einer Messstrahlungsquelle, die eine in Reflexion betriebene quellenseitige Messstrukturmaske 41 und Messstrahlungsführungseinrichtungen 42 umfasst. Die Vorrichtung weist objektseitig den Detektor 12a von Fig. 3 auf. Die in Reflexion betriebene, quellenseitige Messstrukturmaske 41 ist in einer Bildebene des Objektives 1 positioniert und auf einem Messstrukturträger 40 angebracht, der mit der Verschiebeeinheit 23 zu Messzwecken lateral verschoben werden kann. Die Messstrahlungsführungseinrichtungen 42 sind vorlie- gend als Spiegelflächen ausgebildet und lenken die von einer nicht dargestellten strahlerzeugenden Einheit lateral zugeführte Strahlung auf die quellenseitige Messstrukturmaske 41 um. Die Messstrahlungsfüh- rungseinrichtungen 42 können zusätzlich eine fokussierende und/oder streuende Wirkung haben. Außerdem können in Reflexion oder Trans- mission betriebene Zonenplatten zur Fokussierung der Beleuchtungsstrahlung eingesetzt werden, was besonders bei kurzwelliger Strahlung, wie EUV-Strahlung, von Vorteil ist. Es ist außerdem von Vorteil, wenn die Strahlung unter flachen Einfallswinkeln auf die Messstrahlungs- führungseinrichtungen 42 auftrifft, so dass sie unter Ausnutzung der Totalreflexion umgelenkt wird. Ein Messstrukturbereich 43 der quellenseitigen Messstrukturmaske 41 weist erste, das Beleuchtungslicht streuende Strukturbereiche 44 und zweite, das Beleuchtungslicht reflektierende oder absorbierende Strukturbereiche 43 auf. Nur von den ersten, streuenden Strukturbereichen 44 gelangt Messstrahlung 80 zum zu vermessenden Objektiv 1. Die zweiten Strukturbereiche 43 absorbieren entweder die Beleuchtungsstrahlung oder werden von dieser unter einem solchen Einfallswinkel getroffen, dass die Strahlung unter einem Winkel reflektiert wird, der größer als der Öffnungswinkel des Objektivs 1 ist.
Fig. 11 zeigt eine schematische Seitenansicht eines retikelähnlich aufgebauten Detektors 12b mit Elektronikkomponenten 50. Der Detektor 12b ist zwischen dem Beleuchtungssystem 11 und der eintrittsseitigen Linse 9 des zu vermessenden Objektivs positioniert. Der Detektor 12b weist einen Detektorträger 51 auf, an dessen dem Objektiv zugewandten Seite eine detektorseitige Messstrukturmaske 19a mit dem Messstrukturbereich 13 und dem Durchlassbereich 14 vorgesehen ist. Zur Funktionsweise des Detektors 12b sei auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen. Auf der dem Beleuchtungssystem 11 zugewandten Seite weist der Detektor 12b ein Detektorelement 16a, z.B. ein CCD-Array oder eine flache Bildaufnahmekameraeinheit, mit einer Abschirmung 15a vor direkter Strahlung vom Beleuchtungssystem 11 sowie Elek- tronikkomponenten 50 auf, die wie in Fig. 11 angedeutet in flacher Bauweise neben dem strahlungssensitiven Detektorelement 16a realisiert sind. Die Elektronikkomponenten können beispielsweise eine interne Energieversorgung, eine Datenleitung für die Datenfernübertragung sowie eine Auswerteeinheit zum Auswerten der Messsignale des Detektorelements umfassen. Die interne Energieversorgung kann z.B. eine Batterie, ein Akku oder eine stromerzeugende Einheit sein, z.B. eine Solarzelleneinheit.
Fig. 12 zeigt eine schematische Seitenansicht eines weiteren Beispiels eines in der erfindungsgemäßen Vermessungsvorrichtung verwendbaren Detektors 12c auf einem Quarzträger 51a. Zur Funktionsweise des Detektors 12c sei auf die Beschreibung der Detektoren der Fig. 1 und 11 verwiesen. Im Unterschied zum in Fig. 11 gezeigten Detektor 12b weist der Detektor 12c an der dem Objektiv zugewandten Seite eine Mess- Strukturmaske 19b mit dem Messstrukturbereich 13, aber ohne Durchlassbereich auf. Der Detektor 12c eignet sich daher z.B. zur Verwendung in der Vorrichtung von Fig. 3. Im Inneren des Quarzträgers 51a sind die Elektronikkomponenten 50 sowie das Detektorelement 16a und die Abschirmung 15a angebracht. Eine Elektronikplatine 52 im Quarz- träger 51 a dient als Träger der Elektronikkomponenten.
Fig. 13 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung zur Wellenfrontvermessung eines optischen Abbildungssystems, wie z.B. des Objektivs 1 , mittels Punktbeugungsinterferometrie (PDI). Die Vorrichtung von Fig. 13 weist objektseitig einen Detektor 12d auf, dessen Aufbau weitgehend demjenigen von Fig. 11 entspricht, wobei eine modifizierte detektorseitige Messstrukturmaske 19c mit PDI-Detek- tionsstruktur 13a vorgesehen ist. Bildseitig sind ein quellenseitiger Mess- - -
strukturträger 5e nach Art von Fig. 6, jedoch mit modifizierter Messstrukturmaske 62c und mit einer Messstrahlungsumformeinrichtung 26d nach Art von Fig. 9, sowie ein strahlteilendes Beugungsgitter 84 positioniert. Für die Funktionsweise der Vorrichtung gilt das zu den Fig. 1 , 6 und 9 oben Gesagte, mit dem Unterschied, dass als Messstrukturbereich 4a der quellenseitigen Messstrukturmaske 62c des Messstrukturträgers 5e eine Lochblende (Pinhole) verwendet wird und, wie in Fig. 13 gezeigt, die von der Pinhole-Struktur 4a ausgehende Wellenfront vom Beugungsgitter 84 in eine Prüflingswelle 80d (durchgezogene Linie), die auf eine erste, größere Öffnung der PDI- Detektionsstruktur 13a zum Durchtritt der Prüflingswelle 80d trifft, und eine Referenzwelle 80e (gestrichelte Linie) aufgeteilt wird, die auf eine zweite, kleinere Pinhole-Öffnung der PDI-Detektionsstruktur 13a trifft, um an dieser gebeugt zu werden. Aus dem Interferenzmuster von durchgelassener Prüflingswelle und gebeugter Referenzwelle am Detektorelement 16a kann, wie im Fall der Scherinterferometrie, auf die Aberrationseigenschaften des vermessenen Objektivs 1 geschlossen werden.
Wie die obigen exemplarischen Ausführungsbeispiele deutlich machen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Vermessung von Projektionsobjektiven von Mikrolithographie-Projektionsbelichtungs- anlagen eingesetzt werden, wobei die in Fig. 1 gezeigte Scherinterfero- metrietechnik, die in Fig. 13 gezeigte Punktbeugungsinterferometrietech- nik, eine Moire-Technik oder andere herkömmliche Wellenfrontvermes- sungstechniken, wie z.B. eine Wellenfrontmesstechnik vom Hartmannoder Shack-Hartmann-Typ, zum Einsatz kommen können. Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Verwendung einer zur Nutzstrahlungsrichtung inversen Messstrahlungsrichtung ist es, dass objektseitig, in der Nähe der Retikelebene, ausreichend Bauraum für den relativ bauraumintensiven Detektor vorhanden ist, während in der Nähe der Waferebene nur begrenzter Bauraum verfügbar ist, der aber gut ausreicht, um dort einen waferähnlichen, dünnen quellenseitigen Messstrukturträger platzsparend positionieren zu können.
Auch die Problematik der Wärmeentwicklung von Elektronikkompo- nenten des Detektors wird vermindert, da die Abwärme des Detektors aufsteigt und sich daher die Wärmeentwicklung des Detektors bis auf etwaige Wärmestrahlungseffekte nicht negativ auf die Abbildungseigenschaften des darunter liegenden Projektionsobjektivs auswirkt. Sowohl der Detektor als auch die Messstrahlungsquelle mit ihrem Messstruktur- träger können in die Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage integriert sein oder als eigenständige Einheiten ausgestaltet sein. Wesentlich ist, dass sie zur Durchführung der Wellenfrontvermessung in den Strahlengang des Projektionsobjektivs eingebracht und nach Abschluss der Messung aus diesem entfernt werden können. Alternativ ist auch der Aufbau der Vermessungsvorrichtung als separater Messplatz möglich, in den das Projektionsobjektiv oder irgendein anderes zu vermessendes optisches System zur Vermessung verbracht werden kann.
Die Erfindung umfasst des weiteren die Möglichkeit, die optische Vermessung unter Verwendung eines Immersionsfluids vorzunehmen, wozu dieses insbesondere in der Messstrahlungsquelle und/oder an diese angrenzend und/oder im Detektor und/oder an diesen angrenzend eingebracht sein kann. Dies wird nachfolgend exemplarisch und stellvertretend für weitere mögliche Realisierungen anhand dreier Beispiele erläutert.
So zeigt Fig. 14 eine Vorrichtungsvariante, die bis auf die Immersionsfluidanwendung der Vorrichtung von Fig. 1 entspricht, worauf im übrigen verwiesen werden kann und wobei für identische oder funktionell äquivalente Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Fig. 14 zeigt den Messbetrieb für ein Projektionsobjektiv 1 ', das austrittsseitig mit einer ebenen Abschlussplatte 10' abschließt, wobei das abschließende Objektivelement alternativ auch eine andere optische Komponente, wie ein Linsenelement, sein kann. Ein Zwischenraum 90 zwischen diesem abschließenden Element 10' des Objektivs 1' und einem anschließenden Messstrukturträger 5' ist unter Verwendung einer umlaufenden Abdichtung 91 , z.B. einer Faltenbalgdichtung, als eine Immersionsfluidkammer ausgebildet. In diese kann, wie mit Pfeilen angedeutet, ein Immersionsfluid über einen Einlass 92 zugeführt werden. Auf einer dem Einlass 92 gegenüberliegenden Seite wird das Immersionsfluid über einen Auslass 93 aus der Immersionsfluidkammer 90 abgeführt. Die Einlass- und die Auslassleitung 92, 93 führen im gezeigten Beispiel an je einer Stirnseite des Messstrukturträgers 5' durch diesen hindurch. Je nach Bedarf kann vorgesehen sein, die Immersionsfluidkammer 90 mit dem Immersionsfluid zu befüllen und dieses dann darin zu halten oder alternativ einen kontinuierlichen Immersionsfluidstrom durch die Immersionsfluidkammer 90 hindurch aufrechtzuerhalten. Optional sind Mittel zur Temperierung des Immersionsfluids außerhalb oder innerhalb der Immersionsfluidkammer 90 vorgesehen. Dazu können auch Mittel zur Temperaturmessung und bei Bedarf zur Temperaturregelung des Immersionsfluids vorhanden sein, z.B. integriert in den Messstrukturträger 5'.
Der Messstrukturträger 5' kann wie im Beispiel von Fig. 1 aus einem transparenten Material bestehen oder alternativ unter Bildung eines Hohlraums 94 zwischen seiner Vorderseite 60 und seiner Rückseite 61 ausgebildet sein, in den dann ebenfalls Immersionsfluid eingebracht werden kann. Dazu kann dieser Hohlraum 94 des Messstrukturträgers 51 je nach Bedarf mit der Immersionsfluidkammer 90 zwischen Objektiv 11 und Messstrukturträger 5' unter Bildung einer gemeinsamen Immersionsfluidkammer in Fluidverbindung stehen oder aber getrennt von dieser eine zweite Immersionsfluidkammer bilden. Die Verwendung von Immersionsfluid hat die bekannten Vorteile, insbesondere kann eine sehr hochaperturige Beleuchtung des zu prüfenden Objektivs 1' mit dem Messstrukturbereich 4 von der Bildseite des Objektivs 1 ' her bereitgestellt werden.
Fig. 15 zeigt entsprechend eine Realisierungsvariante für die Anordnung des Messstrukturträgers 5b von Fig. 4, bei welcher ein Zwischenraum 96 zwischen dem austrittsseitigen Element 10 des zu testenden optischen Systems und dem Messstrukturträger 5b durch eine umlaufende Abdichtung 95, wie eine Faltenbalgdichtung, als Immersionsfluidkammer ausgebildet ist. In diese kann ein geeignetes Immersionsfluid mit nicht näher gezeigten, üblichen Mitteln eingebracht werden. Zu weiteren, sich auf das Immersionsfluid beziehenden Maßnahmen und damit erreichte Vorteile bzw. Eigenschaften gilt das vorstehend zu Fig. 14 Gesagte in gleicher, in Fig. 15 nicht explizit dargestellter Weise, worauf verwiesen werden kann.
Fig. 16 zeigt analog eine Immersionsfluidvariante der Vorrichtung von Fig. 13, wobei an dieser Stelle wiederum nur auf die Modifikationen eingegangen werden braucht, die sich auf das Immersionsfluid beziehen, während im übrigen auf das oben zu Fig. 13 Gesagte verwiesen werden kann und insoweit gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Im Beispiel von Fig. 16 ist wiederum ein Zwischenraum 97 zwischen der austrittsseitigen Komponente 10 des zu prüfenden Objektivs 1 und dem Messstrukturträger 5e unter Verwendung einer umlaufenden Abdichtung 98, wie einer Faltenbalgdichtung, als Immersionfluidkammer ausgebildet. Hierzu gehörig sind Mittel zur Zu- und Abführung des Immersionsfluids, z.B. als kontinuierliche Fluidströmung, und bei Bedarf Mittel zur Messung und Regelung der Fluidtemperatur vorgesehen. Diesbezüglich und zu den weiteren möglichen Modifikationen, Vorteilen und Eigenschaften der Verwendung eines Immersionsfluids kann auf das oben zu den Fig. 14 und 15 Gesagte und auf den eingangs erwähnten Stand der Technik verwiesen werden. Es versteht sich, dass Mittel zum Einbringen eines Immersionsfluids in gleicher Weise auch bei den übrigen gezeigten, oben beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein können. Außerdem können solche Mittel in gleicher Weise auf der Detektorseite zusätzlich oder alternativ zum oben anhand der Fig. 14 bis 16 beschriebenen Vorhandensein auf der Seite der Messstrahlungsquelle vorgesehen sein, d.h. es kann ein Immersionsfluid in eine Detektorkomponente oder angrenzend an diese in analoger Weise eingebracht werden, z.B. in einen Detektorträger oder einen Zwischenraum zwischen diesem und dem zu prüfenden optischen System, was keiner näheren Erläuterung bedarf. . - _ - . . _ - _ .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur optischen Vermessung eines optischen Systems (1 ), das in einer Nutzbetriebsart Nutzstrahlung auf einer Nutzstrahlungseintrittsseite empfängt und auf einer Nutzstrahlungsaustrittsseite abgibt, mit - einer Messstrahlungsquelle (5, 5a - 5e, 40, 1 1 ), von der wenigstens ein austrittsseitiges Element (62, 62a - 62c, 41 ), das Messstrahlung zum optischen System emittiert, auf der Nutzung- strahlungsaustrittsseite des optischen Systems positionierbar ist, und - einem Detektor (12, 12a - 12d), von dem wenigstens ein eintritts- seitiges Element (19, 19a - 19c), das vom optischen System kommende Messstrahlung empfängt, auf der Nutzstrahlungseintrittseite des optischen Systems positionierbar ist, - wobei die Messstrahlungsquelle eine quellenseitige Messstrukturmaske (62, 62a - 62c, 41 ) zur Positionierung auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite und/oder der Detektor eine detektorseitige Messstrukturmaske (19, 19a - 19c) zur Positionierung auf der Nutzstrahlungseintrittsseite umfasst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsquelle zum rückseitigen Beleuchten der quellenseitigen Messstrukturmaske ausgelegt ist, wobei die quellenseitige Messstrukturmaske auf einen Betrieb in Transmission ausgelegt ist und die Messstrahlungsquelle eine Messstrahlungsumformeinrich- tung (6, 26, 26a - 26c) im Strahlengang der Messstrahlung vor der quellenseitigen Messstrukturmaske aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsumformeinrichtung ein oder mehrere lichtumlen- - ol - kende Elemente (63, 27, 27a, 18, 18a) und/oder ein oder mehrere lichtstreuende Elemente (6, 39) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsquelle eine strahlerzeugende Einheit (11) zur Positionierung auf der Nutzstrahlungseintrittsseite beinhaltet und die detektorseitige Messstrukturmaske außerhalb eines Messstrukturbereichs einen Durchlassbereich (14, 14a) für die Messstrahlung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die quellenseitige Messstrukturmaske einen Durchlassbereich (7, 7a, 7b) außerhalb eines Messstrukturbereichs aufweist, um von einer strahlerzeugenden Einheit abgegebene Messstrahlung zum rückseitigen Beleuchten des Messstrukturbereichs durchzulassen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsquelle zum frontseitigen Beleuchten der quellenseitigen Messstrukturmaske (41) ausgelegt ist, wobei die quellenseitige Messstrukturmaske auf einen Betrieb in Reflexion ausgelegt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messstrukturbereich der quellenseitigen Messstrukturmaske einerseits streuende Bereiche (44) und andererseits reflektierende und/oder absorbierende Bereiche (43) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsquelle eine Messstrah- lungsführungseinrichtung (20, 20a, 24) zum lateralen Zuführen der von einer strahlerzeugenden Einheit abgegebenen Messstrahlung in einen Bereich vor oder hinter der quellenseitigen Messstrukturmaske aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen auf der Nutzstrahlungseintrittsseite des optischen Systems anzuordnenden Detektorträger (51 , 51a) aufweist, der die detektorseitige Messstrukturmaske (19, 19a, 19b) und ein nachgeordnetes Detektorelement (16, 16a) trägt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektorträger eine Detektor-Energieversorgungseinheit (50) trägt.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Immersionsfluid in oder angrenzend an die Messstrahlungsquelle und/oder in oder angrenzend an den Detektor einbringbar ist.
12. Messstrukturträger, insbesondere zur Verwendung in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 oder 8 bis 11 , gekennzeichnet durch einen transparenten Trägerkörper, an dessen Vorderseite eine in Transmission betreibbare Messstrukturmaske (62, 62a-62c) mit einem Messstrukturbereich (4, 4a) vorgesehen ist und in den eine Messstrahlungsumformeinrichtung (6, 26, 26a-26c) zur rückseitigen Beleuchtung des Messstrukturbereichs integriert ist, wobei der Messstrukturträger stirnseitig, vorderseitig außerhalb des Mess- strukturbereichs der Messstrukturmaske und/oder rückseitig einen Durchlassbereich zum Einkoppeln von Messstrahlung in den Trägerkörper aufweist.
13. Messstrukturträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsumformeinrichtung reflektierende und/oder lichtstreuende Bereiche (6, 39) an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Trägerkörpers oder im Inneren des Trägerkörpers umfasst.
14. Messstrukturträger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsumformeinrichtung unterhalb des Messstrukturbereichs eine erste strahlumlenkende Fläche (18, 18a) zur Umlenkung der Messstrahlung auf die Rückseite des Messstrukturbereichs aufweist.
15. Messstrukturträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsumformeinrichtung eine zweite strahlumlenkende Fläche (27, 27a) zur Umlenkung von vorderseitig und/oder rückseitig an einem Durchlassbereich in den Messstrukturträger einfallende Messstrahlung auf die erste strahlumlenkende Fläche umfasst.
16. Messstrukturträger nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsumform-einrichtung eine Strahlformungsoptik (37, 38) umfasst.
17. Messstrukturträger nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in ihn ein Immersionsfluid einbringbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrahlungsquelle einen Messstrukturträger nach einem der Ansprüche 12 bis 17 umfasst.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Wellenfrontvermessung eines Lithographie-Projektionsobjektivs ausgelegt ist, wobei die quellenseitige Messstrukturmaske auf einer Bildseite des Projektionsobjektivs und/oder die detektorseitige Messstrukturmaske auf einer Objektseite des Projektionsobjektivs angeordnet sind und der Detektor ein Bild der quellenseitigen Messstrukturmaske oder ein Überlagerungsmuster vom Bild der quellenseitigen Messstrukturmaske mit der detektorseitigen Messstrukturmaske erfasst.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für eine Wellenfrontvermessung mit einer Scherinter- ferometrietechnik oder einer Punktbeugungsinterferometrietechnik oder einer Moire-Überlagerungstechnik ausgelegt ist.
21. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20 umfasst.
22. Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine solche vom Scanner-Typ ist.
23. Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Bereitstellung der Nutzstrahlung und der Messstrahlung eine gemeinsame Strah- lungserzeugungseinheit oder je eine eigene Strahlungserzeugungs- einheit für die Nutzstrahlung einerseits und die Messstrahlung andererseits aufweist.
24. Verfahren zur optischen Vermessung eines optischen Systems (1), das in einer Nutzbetriebsart Nutzstrahlung auf einer Nutzstrahlungseintrittsseite empfängt und auf einer Nutzstrahlungsaustrittsseite abgibt, mit folgenden Schritten zur Durchführung der Vermessung mit einer Messstrahlung in einer Messbetriebsart: Positionieren einer quellenseitigen Messstrukturmaske einer Messstrahlungsquelle auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite und/ oder Positionieren einer detektorseitigen Messstrukturmaske eines Detektors auf der Nutzstrahlungseintrittsseite undDurchführen eines Vermessungsvorgangs durch Emittieren von durch die Messstrahlungsquelle bereitgestellter Messstrahlung zum optischen System auf der Nutzstrahlungsaustrittsseite und Empfangen von vom optischen System kommender Messstrahlung auf der
Nutzstrahlungseintrittsseite zwecks Detektion derselben.
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