WO2024068294A1 - Messverfahren der euv-reflektometrie und euv-reflektometer - Google Patents

Messverfahren der euv-reflektometrie und euv-reflektometer Download PDF

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WO2024068294A1
WO2024068294A1 PCT/EP2023/075336 EP2023075336W WO2024068294A1 WO 2024068294 A1 WO2024068294 A1 WO 2024068294A1 EP 2023075336 W EP2023075336 W EP 2023075336W WO 2024068294 A1 WO2024068294 A1 WO 2024068294A1
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WO
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measuring
mirror
test object
euv radiation
euv
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075336
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English (en)
French (fr)
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Markus Schwab
Anton Haase
Iris Pilch
Rainer Lebert
Oleksiy Maryasov
Erik Loopstra
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Smt Gmbh filed Critical Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/005—Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light

Definitions

  • German patent application number 10 2022 210 354.8 filed on September 29, 2022.
  • the disclosure content of this patent application is incorporated by reference into the content of the present application.
  • the invention relates to a measuring method for measuring the reflectivity of a test object that is reflective for EUV radiation as a function of the wavelength of the EUV radiation and the angle of incidence of the EUV radiation on a reflecting surface of the test object, as well as an EUV reflectometer suitable for carrying out the method.
  • EUV reflectometer is a measuring device for measuring the reflection properties of a test object for electromagnetic radiation at wavelengths in the extreme ultraviolet (EUV) spectral range.
  • EUV extreme ultraviolet
  • An EUV reflectometer can be used to measure the reflectivity of a test object that is reflective of EUV radiation, depending on the wavelength of the EUV radiation (“wavelength spectrum”) and the angle of incidence of the EUV radiation (“angle spectrum”) on a reflecting surface of the test object become. Wavelength spectra and angle spectra can be used, among other things, to characterize the materials involved in reflection and their structure. EUV reflectometers are suitable, among other things, for examining reflective test objects, such as mirrors or masks that have a large number of material layers as a reflective coating (multilayer mirror) or only one or a few layers, such as mirrors that are designed for grazing incidence (grazing incidence).
  • An EUV reflectometer should be able to determine the degree of reflectance of a reflective surface or its reflectivity in the EUV range with high accuracy.
  • Document DE 10 2020216 337 A1 discloses an EUV reflectometer with a radiation source for EUV radiation, a monochromator for adjusting the wavelength of a measuring beam directed at the sample, wherein the monochromator has a first reflection element arranged in the beam path of the measuring beam, a second reflection element arranged in the beam path of the measuring beam, a first exit slit arranged in the beam path after the second reflection element and a third reflection element arranged in the beam path after the first exit slit.
  • the first reflection element is designed to focus the measuring beam in the region of the first exit slit or in the first exit slit in a first direction and the second reflection element is designed to focus the measuring beam in the region of the first exit slit or in the first exit slit in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the second reflection element is a concave grating.
  • a detector is provided for detecting radiation reflected from the sample.
  • At least one of the reflection elements is designed to be controllable. By controlling a controllable reflection element, for example, a particularly precise and simple adjustment of the measuring beam can be carried out.
  • the measuring beam can be aligned or adjusted particularly precisely to one of the elements in the beam path, for example to one of the reflection elements or the first exit slit and/or to the sample.
  • the controllable third reflection element ensures that the measuring beam can be aligned particularly easily to the sample, for example by rotation and/or a change in position or translation.
  • the drive elements can be controlled by a control unit.
  • the invention is based on the object of providing a measuring method of the type mentioned in the introduction and an EUV reflectometer configured to carry it out, which, compared to the prior art, have the potential for high Offer measurement accuracy with a relatively short overall time requirement for the work to be carried out in connection with a measurement.
  • the EUV reflectometer should enable short measurement times even when the test objects are large and heavy.
  • the invention provides a measuring method with the features of claim 1 and an EUV reflectometer with the features of claim 6.
  • Preferred further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
  • the measurement method according to the claimed invention is carried out with an EUV reflectometer.
  • the measuring method and the EUV reflectometer are used to measure the reflectivity of a test object that reflects EUV radiation depending on the wavelength of the EUV radiation and the angle of incidence of the EUV radiation on a reflective surface of the test object.
  • a measuring beam is generated with EUV radiation directed at the surface.
  • the EUV reflectometer has an EUV radiation source with devices for generating a source spot for emitting EUV radiation and a beam shaping unit for receiving EUV radiation from the source spot and generating the measuring beam.
  • the beam shaping unit has a first subsystem and a downstream second subsystem.
  • the first subsystem includes a monochromator for adjusting the wavelength of the measuring beam.
  • the monochromator has a concavely curved reflection grating and a diaphragm arrangement with an exit slit downstream of the reflection grating.
  • the second subsystem is designed to generate an approximate image of the illuminated area of the exit gap in order to form the measuring spot on the surface of the test object.
  • the measuring spot on the surface of the test object should be homogeneously illuminated.
  • the test specimen is held and positioned by a positioning device in such a way that the measuring beam can hit the reflecting surface at a predeterminable measuring point in the area of a measuring spot at a predeterminable angle of incidence.
  • a detector of the EUV reflectometer (at least) one property of the beam reflected from the surface of the test object is detected.
  • the detector generates detector signals that represent the EUV radiation reflected by the test object.
  • An evaluation device of the EUV reflectometer evaluates the detector signals and uses them to determine reflectivity measurement values.
  • a special feature is that during the beam direction control operation, the position of the measuring spot on the surface of the test object is changed by coordinating a first mirror and a second mirror connected downstream in the beam direction of a reflective manipulator of the second subsystem in response to control signals from the control unit at least one rigid body degree of freedom.
  • the first mirror and the (at least one) second mirror thus together form a reflective manipulator of the beam direction control system of the EUV reflectometer.
  • the invention also relates to an EUV reflectometer which is configured to carry out the measuring method in that the second subsystem has a reflective manipulator which has a first mirror and at least one second mirror optically connected downstream of the first mirror, wherein the mirrors can be displaced in a coordinated manner in at least one rigid body degree of freedom.
  • the reflective manipulator of the beam direction control system thus comprises at least two mirrors connected in series.
  • the concept can be implemented in an EUV reflectometer in that the beam direction control system has a reflective manipulator arranged in the second subsystem, which has a first mirror and at least one second mirror connected downstream in the beam path, which respond to control signals from a control unit by means of an adjusting device for reversibly changing the position of the mirrors with respect to a reference position can be moved in a coordinated manner with one another in at least one rigid body degree of freedom.
  • manipulator refers to an optomechanical device that has at least one manipulable optical element and one or more actuators or control elements acting on it. Based on appropriate control signals, the actuators or control elements can be used to actively influence individual optical elements or groups of optical elements of a manipulator in order to change the optical effect of the manipulable optical element in the beam path.
  • the reflective manipulator here causes a change in the beam direction of the measuring beam without changing the shape of the reflective surfaces of the mirrors. The measuring beam is thus reflected between the exit slit and the surface of the test object by at least two mirrors connected in series in the beam path. By changing the reflection conditions on the first and second mirrors, the beam direction can be changed without having to accept any significant loss in terms of the quality of the measuring spot. Manipulation is also possible by moving just one mirror in the second subsystem, but this would result in significantly poorer properties of the measuring spot.
  • the desired measuring position on the test specimen should intersect as closely as possible with a rotation axis of the positioning device.
  • the surface normal of the test object at the location of the measuring spot should be as perpendicular as possible to this axis of rotation.
  • These conditions can be met using adjustment movements on the positioning device.
  • the measuring spot should, if possible, intersect the axis of rotation of the positioning device.
  • a placement of the measuring spot, if possible on the axis of rotation of the positioning device can be achieved by changing the beam direction of the measuring beam.
  • the measuring spot should have a defined dimension so that the measurement can take into account how large the area is that contributes to the intensity of the detector signal.
  • a measuring spot can, for example, have a rectangular, in particular essentially square, shape with edge lengths of the order of a few hundred micrometers, for example 500 pm x 500 pm or 600 pm x 600 pm or 700 pm x 700 pm, but also values lying outside of these ranges or intermediate values from these areas.
  • the horizontal determines the monochromacy and the vertical influences the overall intensity or the location that is measured. In order to ultimately obtain a good signal-to-noise ratio, as much power as possible should be concentrated in the measuring spot.
  • the requirements for the most defined extent of the measuring spot and the highest possible power within the illuminated area can be achieved by optimizing the imaging properties of the second subsystem.
  • the claimed invention offers a good compromise between these different requirements. For example, it would be conceivable to provide only a single mirror as a reflective manipulator in the second subsystem, for example an ellipsoid mirror. In comparison to a reflective manipulator with at least two mirrors connected in series, this would theoretically have the advantage of higher transmission because transmission losses due to reflection only occur once.
  • relatively unfavorable properties would emerge with regard to the measuring spot, which could lead to light losses in the double-digit percentage range.
  • the reflection losses are theoretically greater, but significantly better spot quality can be achieved.
  • the improved spot quality allows the system's light tube to be enlarged so that overall performance can be significantly better than using a single mirror as a reflective manipulator.
  • the reflective manipulator comprises a mirror arrangement in the manner of a Wolter collector, i.e. a mirror arrangement with nested mirrors with rotationally symmetrical surfaces that reflect EUV radiation, preferably one of the mirrors, in particular the second mirror, as a paraboloid of revolution or as an ellipsoid of revolution and the other mirror, in particular the first mirror, is designed as a hyperboloid of revolution or as an ellipsoid of revolution.
  • the Wolter collector may have a construction according to type I, type II or type III of a Wolter collector.
  • Such a mirror arrangement makes it possible to create sharply defined measuring spots and at the same time to achieve the possibility of shifting the measuring spot by changing the position and/or orientation of the Wolter collector.
  • the reflective manipulator comprises, in addition to at least one other mirror, a plane mirror used in grazing radiation incidence, which is arranged in the beam path of the second subsystem behind the other mirror and can be pivoted about an axis of rotation or tilt axis.
  • a plane mirror used in grazing radiation incidence which is arranged in the beam path of the second subsystem behind the other mirror and can be pivoted about an axis of rotation or tilt axis.
  • the use of at least one pivotable plane mirror increases the degrees of freedom of spatial manipulation.
  • the plane mirror only acts in the sense of folding without changing the beam angle distribution and accordingly also without having a substantial influence on the quality of the measurement spot.
  • Such a plane mirror can be provided in addition to a mirror arrangement in the manner of a Wolter collector, optically between the latter and the positioning device, so that the measuring beam emerging from the Wolter collector can be deflected. Due to additional transmission losses, however, the additional plane mirror is generally not used.
  • the second subsystem has a first mirror in the form of a rotational ellipsoid and the second mirror is formed by the plane mirror.
  • a reflection element with a concavely curved reflection surface in the beam path of the second subsystem, which has a first curvature in a first direction and a second curvature in a second direction perpendicular to the first direction, wherein this reflection element is designed as a component of the reflective manipulator and can be displaced in at least one rigid body degree of freedom by means of at least one actuator of the reflective manipulator in response to control signals from the control unit.
  • the displacement operation comprises a rotation of the complete second subsystem about a tilt axis located in the center of the exit slit.
  • the reflective components of the second subsystem are preferably mounted with a fixed reference to a common reference system so that they can be tilted together about this tilt axis.
  • Another possible displacement operation includes a rotation of a plane mirror of the manipulator about a tilt axis running on or in the plane mirror. This can also ensure that the measuring spot is relocated on the surface of the test object without significantly changing its shape, size and illumination.
  • FIG. 1 shows schematically components of an exemplary embodiment of an EUV reflectometer
  • Fig. 2 shows an exemplary embodiment with components of a beam direction
  • Control system comprising a Wolter collector
  • Fig. 3 shows an embodiment with components of a beam direction
  • Control system comprising a tiltable plane mirror
  • Figure 4 shows an example of a Wolter collector used as part of a reflective manipulator
  • Fig. 5 shows a beam direction control operation in which the complete second subsystem is tilted about a tilt axis located in the exit slit;
  • Figs. 6A, 6B show a beam direction control operation in which a plane mirror is tilted
  • Fig. 7 shows a reflective manipulator with a mirror arrangement in the manner of a Wolter collector, followed by a tiltable plane mirror.
  • Fig. 1 shows schematically components of an embodiment of an EUV reflectometer EUVR or a measuring device for measuring the reflectivity of a test object PR that reflects EUV radiation as a function of the wavelength of the EUV radiation and the angle of incidence of the EUV radiation on a reflective surface OB of the test object.
  • the test object can be, for example, a mirror for an EUV lithography lens that has a flat or a generally concave or convex curved reflective surface.
  • the positional relationships between the components shown result from the right-handed Cartesian xyz coordinate system KS.
  • the EUV reflectometer allows, among other things, to measure the degree of reflectance or reflectivity of the test object at different wavelengths in a specified wavelength range of extreme ultraviolet (EUV) radiation. This preferably means wavelengths in the range from 6 nm to 20 nm, in particular from 8 nm to 20 nm.
  • the ready-to-use EUV reflectometer includes an EUV radiation source SQ for emitting EUV radiation and a downstream beam shaping unit SFE, which is configured to receive EUV radiation from the EUV radiation source and use it to generate a measuring beam STR, which is used during operation of the Measuring device at the end on the test object side hits the reflective surface OB of the test object PR and forms a measuring spot MFL there at a measuring point.
  • EUV extreme ultraviolet
  • the EUV radiation source SQ comprises a pulsed laser, the laser beam LS of which is focused onto a gold target T or another suitable material using focusing optics (not shown).
  • the laser beam generates a plasma PL on the surface of the target, which emits a quasi-continuous spectrum of electromagnetic radiation in the EUV range.
  • the plasma forms a source spot QF or emission spot that emits the EUV radiation.
  • This source spot QF serves as an effective radiation source.
  • other EUV radiation sources can also be used that emit a discrete or a quasi-continuous spectrum of electromagnetic radiation in the EUV range, for example a DPP source (DPP: “discharge produced plasma.”).
  • DPP discharge produced plasma.
  • Other EUV sources are also possible, e.g. HHG (high harmonic generation) sources. These are also based on lasers that shoot at a target, where the target here is gaseous.
  • the beam forming unit SFE is shown in a highly schematic manner in Fig. 1.
  • Figs. 2 and 3 show embodiments with components of a beam direction control system SRSS.
  • the beam shaping unit SFE comprises a first subsystem TS1 and a downstream second subsystem TS2.
  • the first subsystem TS1 has a monochromator MC for adjusting the wavelength of the measuring beam, whereby the monochromator has a concavely curved reflection grating RG and a diaphragm arrangement BL downstream of the reflection grating with an exit slit SP.
  • the diaphragm arrangement can have a rectangular diaphragm opening, the width of which can be continuously adjusted in two mutually perpendicular directions.
  • a front reflection element VRE is arranged in the beam path in front of the reflection grating RG, i.e. between the source spot QF or the radiation source SQ and the reflection grating.
  • Examples of the design of the first subsystem are described, for example, in DE 10 2018 205 163 A1 or WO 2021/156411 A1. Their disclosure content is made part of the content of the description by reference.
  • the second subsystem TS2 is designed to generate an approximate image of the illuminated area of the exit slit SP on the surface OB of the test object PR and thereby form the measuring spot MFL.
  • the extent of the area exposed to EUV radiation in the area of the measuring spot MFL can be sharply limited and continuously adjusted in two mutually perpendicular directions using the aperture arrangement BL.
  • the second subsystem TS2 has a reflective manipulator MAN of a beam direction control system SRSS. This is in signal-transmitting connection with the control unit STE of the beam direction control system STSS and can be controlled by a control unit to change the beam direction of the measuring beam STR.
  • a positioning device POS of the EUV reflectometer is configured to hold the test object PR to be measured and to position it in relation to the measuring beam STR in several degrees of freedom such that, during operation of the EUV reflectometer, the measuring beam can impinge on the reflective surface at a predeterminable measuring point or a predeterminable measuring location in the area of a measuring spot MFL and a predeterminable angle of incidence or angle of incidence range.
  • the EUV reflectometer also includes a detector DET that is sensitive to EUV radiation and is configured to detect the EUV radiation of the reflected EUV beam reflected by the reflecting surface OB and to generate corresponding detector signals that detect the EUV radiation reflected by the test object. represent radiation.
  • the detector has a measuring diode.
  • An evaluation device AW is connected to the detector DET in a signal-transmitting manner and is configured to determine reflectivity measured values using the detector signals.
  • the EUV reflectometer EUVR includes a reference detector RDET arranged outside the measuring beam path and a beam splitter ST, which serves to divide a portion of the incident radiation EUV radiation from the measuring beam STR to the reference detector RDET and a different (larger) portion to the test specimen PR to let through.
  • the beam splitter ST is a geometric beam splitter in the form of a flat beam splitter comb; other configurations are possible.
  • the evaluation of the reference detector signals generated by the reference detector RDET and the detector signals generated by the detector DET takes place in the evaluation device AW, which receives and processes these signals, in particular in order to obtain precise measured values for the reflectivity of the test object surface at the location of the measuring spot.
  • the reflectance (R) results from the ratio between the intensity of the reflected radiation, which is measured using a detector DET, and the intensity of the incident radiation, the size of which can be determined using signals from the reference detector RDET.
  • the measurements can be carried out for angles of incidence in the range between 0° and 90° (without the limit values).
  • the angle of incidence is defined here in relation to the surface normal at the point of impact.
  • the angles of incidence can also be larger, such as with mirrors for grazing incidence, where the angles of incidence can be larger than 60°, for example, and in particular in the range from approx. 65° to approx. 89°.
  • the wavelengths should be determined with an accuracy of approx. 1 - 3 pm (picometer). Since the angle of incidence of the incident beam on the surface of the test object to be measured influences the wavelength position of the spectra, it follows that the angle of incidence should be set or at least known precisely down to approximately one hundredth of a degree. Another requirement concerns the measurement of reflectivity, i.e. the intensity ratio of the reflected to the incident measuring beam. This value, i.e. the degree of reflection, should be able to be determined as accurately as possible to a fraction of a percent.
  • the reflectivity should be able to be measured over the entire surface of the test object if possible.
  • the test object is typically moved as a whole with the help of the positioning device POS in relation to the measuring beam STR until the measuring spot MFL is at the intended measuring point.
  • it is a challenge to position the mirror with the help of the positioning device in all the required degrees of freedom with high spatial accuracy.
  • the requirements for positioning accuracy on the part of the test object can be relaxed if the optical system for generating the measuring beam STR is designed in such a way that the beam direction of the measuring beam can be changed in a controlled manner within certain limits.
  • a two-stage positioning operation can then be carried out to position the measuring spot at the measuring point intended for the measurement.
  • the test object is roughly positioned by moving the test object in at least one degree of freedom using the positioning device POS.
  • a fine positioning of a measuring spot MFL is then carried out on the then stationary test object by changing the beam direction of the measuring beam STR in a controlled manner while the test object is at rest.
  • the beam forming unit SFE comprises a beam direction control system SRSS.
  • This comprises two mirrors arranged in the beam path of the beam forming unit within the second subsystem TS2, which can be moved in a coordinated manner in one rigid body degree of freedom or several rigid body degrees of freedom in response to control signals from the control unit.
  • the at least two mirrors together form a reflective manipulator MAN of the beam direction control system SRSS.
  • the reflective manipulator is thus an opto-mechanical device that has at least two manipulable optical elements in the form of mirrors and one or more actuators or control elements acting on them (not shown in detail).
  • the reflective manipulator causes a change in the beam direction of the measuring beam without changing the shape of the reflective surfaces of the mirrors.
  • a mirror arrangement WK in the manner of a Wolter collector is arranged within the second subsystem TS2 behind the exit slit SP of the monochromator.
  • the mirror arrangement has nested mirrors with rotationally symmetrical surfaces that reflect EUV radiation.
  • An embodiment of a Wolter collector WK is shown schematically in Fig. 4.
  • the first mirror S1 that is hit first by the EUV radiation is designed as a hyperboloid of revolution in which the EUV radiation hits a hyperboloid-shaped reflective surface on the outside of a correspondingly designed mirror substrate.
  • the second mirror S2 which is arranged downstream in the beam direction, is designed as a rotational ellipsoid or rotational paraboloid and has a rotationally ellipsoidal or rotationally paraboloidal mirror surface covered with a coating that reflects EUV radiation.
  • the arrangement of the reflecting surfaces is such that the two mirrors S1, S2 of the Wolter collector WK form an imaging system which can image the illuminated area of the exit gap SP onto the surface of the test specimen PR and produce a relatively sharp-edged measuring spot MFL there .
  • the two mirrors are mounted on a common support with a fixed relative spatial relationship to one another.
  • the mirror arrangement as a whole can be displaced in different rigid body degrees of freedom using suitable actuators, for example parallel to a reference axis of the beam shaping unit running in the x direction between light entry and light exit or perpendicular to this axis.
  • a rotation of the entire mirror arrangement about a tilt axis located outside the mirror arrangement is also possible.
  • the actuators can be designed in such a way that the Wolter collector WK as a whole can be tilted about a tilting axis which runs perpendicular to the optical axis of the Wolter collector and which lies in the area of the exit gap SP of the monochromator (see FIG. 5).
  • the second imaging subsystem TS2 also comprises two mirrors S1 and S2 of a reflective manipulator MAN.
  • the first mirror S1 immediately following the exit slit SP is designed as a rotational ellipsoid mirror that has a first curvature in a first direction and a second curvature that is different from the first curvature in a direction perpendicular to it.
  • This ellipsoid mirror is the only reflective imaging element in the second subsystem.
  • a second mirror S2 is arranged at a distance behind the first mirror S1 and is designed as a plane mirror with a flat reflective surface that is used under a grazing incidence (angle of incidence with respect to the surface normal, e.g. greater than 60°, in particular from approx. 65° to approx. 89°).
  • the first mirror S1 remains stationary, i.e. is not manipulated in relation to the slit SP, while only the plane mirror S2 is tilted about a suitable tilt axis in order to move the measuring spot MFL to the desired location MFL'.
  • first mirror S1 and the second mirror S2 have a fixed spatial relationship to each other and the two mirrors as a whole are displaced with a rotational movement whose axis of rotation is in the near the gap SP. This can also shift the measuring spot MFL on the surface of the test object.
  • Fig. 5 with tilting of a Wolter collector WK about a tilting axis located within the exit gap SP combines the advantage of relatively low transmission losses (only two reflections) with the advantage of a high spot quality of the measuring spot MFL, which makes precise measurements possible.
  • Figures 6A and 6B each show in the left part of the figure a top view of a surface to be measured with the measuring spot formed there, which is square in the example.
  • the right partial figure shows an intensity profile through the center of the measuring spot MFL in the x direction.
  • the intensity of the EUV radiation occurs exclusively within a measuring spot MFL of a defined size.
  • the measuring spot size corresponds to the illuminated area, which in the example case may have an edge length of 600 pm.
  • the measuring spot MFL forms an optical image of the illuminated exit slit SP of the monochromator onto the test object surface OB.
  • the image quality of this image is of great importance for the quality of the measurement.
  • theoretical image spots BI-1 and BI-2, respectively are shown in FIGS. 6A and 6B within the measuring spot MFL, which are intended to illustrate the imaging quality.
  • an object point in the object plane of the imaging second subsystem which corresponds to the plane of the illuminated slit of the monochromator.
  • the sizes of the associated image spots illustrate how well the imaging system can generate an image point in the image plane (corresponding to the surface OB of the test object) from an object point.
  • the pixel With relatively good imaging quality (see Figure 6B), the pixel is relatively small. If, on the other hand, the image quality is poorer (FIG. 6A), a larger image spot BI-1 results.
  • the quality of the image (represented by the sizes of the image spots) causes a more or less severe smearing of the images of the edges of the object, i.e. the edges of the image of the exit slit of the monochromator.
  • the lateral extent of the smeared area with poor imaging ( Figure 6A) is larger than with good imaging ( Figure 6B).
  • the size of the measuring spot MFL is fixed for metrological reasons, if the image is poor (Fig. 6A), the size of the illuminated gap must be reduced so that the image of the exit gap (smeared at the edge) is within the permitted range of the measuring spot MFL remains. This results in the intensity profile shown on the right in Figure 6A with an intensity drop over a broader area at the edge of the measurement spot. If, on the other hand, the image quality is good (Fig. 6B), the smeared edge area becomes narrower. This can be used to work with a larger exit slit without intensity falling outside the desired measurement spot. This corresponds to better spot quality.
  • the better imaging quality therefore makes it possible to work with a larger exit slit SP, which means that more intensity can be accommodated within the specified limits of the measuring spot MFL. This can be seen on the right in Figure 6B from the steeper drop in intensity in edge areas. With better imaging quality, the permitted illuminated area of the exit slit is therefore larger. Since the exit slit is essentially homogeneously illuminated, a larger object field also delivers more power within the specified size of the measuring spot MFL in proportion to the area. This increased power in the area of the measuring spot contributes to greater measurement accuracy.
  • the reflective manipulator MAN within the second subsystem TS2 comprises a mirror arrangement in the manner of a Wolter collector WK, which is followed by a tiltable plane mirror PL.
  • a Wolter collector WK which is followed by a tiltable plane mirror PL.
  • Three reflections are therefore provided here in order to achieve the displacement of the measuring spot MFL. Since the Wolter collector offers high imaging quality and the plane mirror simply folds the beam path without changing the imaging properties, it can also be used to move a precisely defined measuring spot to the desired measuring point without changing the spot quality. However, losses in intensity are to be expected due to the additional reflection.
  • the mirrors of the second subsystem TS2 are then operated off-axis, which affects the spot quality.

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Abstract

Bei einem Messverfahren zum Messen der Reflektivität eines EUV-Strahlung reflektierenden Prüflings (PR) mittels eines EUV-Reflektometers in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV-Strahlung und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf eine reflektierende Oberfläche (OB) des Prüflings wird ein auf die Oberfläche (OB) gerichteter Messstrahl (STR) mit EUV-Strahlung erzeugt, indem ein EUV-Strahlung emittierender Quellfleck (QF) mittels eines einen Monochromator (MC) aufweisenden ersten Teilsystems (TS1) einer Strahlformungseinheit (SFE) auf einen Austrittsspalt (SP) des Monochromators abgebildet wird und der Austrittsspalt mittels eines zweiten Teilsystems (TS2) der Strahlformungseinheit zur Erzeugung eines Messflecks (MFL) auf die Oberfläche (OB) des Prüflings (PR) abgebildet wird. Der Prüfling (PR) wird in Bezug auf den Messstrahl (STR) in mehreren Freiheitsgraden derart positioniert, dass im Betrieb der Messstrahl (STR) im Bereich eines Messflecks (MFL) unter einen vorgebbaren Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche (OB) trifft. Eine Eigenschaft eines von der Oberfläche des Prüflings reflektierten Strahls wird mittels eines Detektors (DET) detektiert, wobei Detektorsignale erzeugt werden, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren. Diese werden zur Bestimmung von Reflektivitäts-Messwerten ausgewertet. In einer Strahlrichtungs-Steuerungsoperation wird die Position des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings durch eine gesteuerte Veränderung einer Strahlrichtung des Messtrahls (STR) verändert, indem ein erster Spiegel (S1) und wenigstens ein in Strahlrichtung nachgeschalteter zweiter Spiegel (S2) des zweiten Teilsystems einen reflektiven Manipulator (MAN) bilden und in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit miteinander koordiniert in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagert werden.

Description

Messverfahren der EUV-Reflektometrie und EUV-Reflektometer
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die folgende Offenbarung basiert auf der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2022 210 354.8, die am 29. September 2022 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zum Messen der Reflektivität eines für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Prüflings in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV-Strahlung und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf eine reflektierende Oberfläche des Prüflings sowie ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes EUV-Reflektometer.
Ein „EUV-Reflektometer“ ist eine Messvorrichtung zur Messung von Reflexionseigenschaften eines Prüflings für elektromagnetische Strahlung bei Wellenlängen im extremen ultravioletten (EUV) Spektral bereich. Die Bezeichnung EUV (Extremes Ultraviolett) bezeichnet einen Wellenlängenbereich von ca. 6 nm bis ca. 20 nm innerhalb des Bereichs weicher Röntgenstrahlung, der besondere Bedeutung für Optiken in Lithographie-Systemen hat.
Ein EUV-Reflektometer kann zum Messen der Reflektivität eines für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Prüflings in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV-Strahlung („Wellenlängenspektrum“) und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung („Winkelspektrum“) auf eine reflektierende Oberfläche des Prüflings genutzt werden. Wellenlängenspektren und Winkelspektren können unter anderem zur Charakterisierung der an der Reflexion beteiligten Materialien und deren Struktur verwendet werden. EUV-Reflektometer eignen sich u.a. zur Untersuchung von reflektiven Prüflingen, wie beispielsweise Spiegeln oder Masken, die eine Vielzahl von Materiallagen als reflektive Beschichtung aufweisen (Viellagenspiegel bzw. multilayer mirror) oder nur eine oder wenige Schichten, wie z.B. bei Spiegeln, die für streifenden Einfall (grazing incidence) ausgelegt sind.
Ein EUV-Reflektometer soll in der Lage sein, den Reflexionsgrad einer reflektierenden Oberfläche bzw. ihre Reflektivität im EUV-Bereich mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
Um verlässliche Aussagen über die räumliche Verteilung der Reflektivität im gesamten nutzbaren Bereich einer reflektierenden Fläche zu erlauben, wird in der Regel an einer Vielzahl von Messpunkten gemessen, deren räumliche Position mit hoher Präzision in der Größenordnung von ca. 10 bis 1000 pm bekannt und vorgebbar sein sollte.
Dokument DE 10 2020216 337 A1 offenbart ein EUV-Reflektometer mit einer Strahlenquelle für EUV-Strahlung, einem Monochromator zum Einstellen der Wellenlänge eines auf die Probe gerichteten Messstrahls, wobei der Monochromator ein im Strahlengang des Messtrahls angeordnetes erstes Reflexionselement, ein im Strahlengang des Messtrahls angeordnetes zweites Reflexionselement, einen im Strahlengang nach dem zweiten Reflexionselement angeordneten ersten Austrittsspalt und ein im Strahlengang nach dem ersten Austrittsspalt angeordnetes drittes Reflexionselement aufweist. Das erste Reflexionselement ist dazu ausgebildet, den Messstrahl im Bereich des ersten Austrittsspalts oder im ersten Austrittsspalt in einer ersten Richtung zu fokussieren und das zweite Reflexionselement ist dazu ausgebildet, den Messstrahl im Bereich des ersten Austrittsspalts oder im ersten Austrittsspalt in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung zu fokussieren. Das zweite Reflexionselement ist ein konkaves Gitter. Weiterhin ist ein Detektor zum Erfassen von an der Probe reflektierter Strahlung vorgesehen. Zumindest eines der Reflexionselemente ist ansteuerbar ausgebildet. Durch Ansteuerung eines ansteuerbaren Reflexionselements kann z.B. eine besonders genaue und einfache Justage des Messstrahls durchgeführt werden. Dadurch kann der Messstrahl besonders genau auf eines der Elemente im Strahlengang, beispielsweise auf eines der Reflexionselemente oder den ersten Austrittsspalt und/oder auf die Probe ausgerichtet beziehungsweise justiert werden. Beispielsweise wird durch das ansteuerbare dritte Reflexionselement, beispielsweise durch eine Rotation und/oder eine Positionsänderung bzw. Translation, eine besonders einfache Ausrichtbarkeit des Messstrahls auf die Probe gewährleistet. Die Antriebselemente sind durch ein Steuergerät ansteuerbar.
Die exakte Messung der Reflektivität von EUV-Optiken ist keine akademische Frage, sondern auch wirtschaftlich von Interesse, z.B. weil die Reflektivitätseigenschaften von EUV-Spiegeln mit hoher Genauigkeit bekannt sein müssen, wenn damit mehrkomponentige optische Systeme für die EUV-Lithographie gemäß ihrem optimierten optischen Design aufgebaut werden sollen. Daher sollten die Messungen möglichst zügig ohne Beeinträchtigung der Messgenauigkeit erledigt werden können.
AUFGABE UND LÖSUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren der in der Einleitung erwähnten Art und ein zu seiner Durchführung konfiguriertes EUV-Reflektometer bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik Potential für eine hohe Messgenauigkeit bei insgesamt relativ geringem Zeitbedarf für die im Zusammenhang mit einer Messung zu leistenden Arbeiten bieten. Insbesondere soll das EUV-Reflektometer kurze Messzeiten auch dann ermöglichen, wenn die Prüflinge groß und schwer sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Messverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein EUV-Reflektometer mit den Merkmalen von Anspruch 6 bereit. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das Messverfahren gemäß der beanspruchten Erfindung wird mit einem EUV-Reflektometer durchgeführt. Das Messverfahren und das EUV-Reflektometer dienen dabei zum Messen der Reflektivität eines für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Prüflings in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV-Strahlung und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf eine reflektierende Oberfläche des Prüflings. Zur Messung wird ein auf die Oberfläche gerichteter Messstrahl mit EUV-Strahlung erzeugt. Dazu weist das EUV-Reflektometer eine EUV- Strahlungsquelle mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Quellflecks zum Emittieren von EUV- Strahlung sowie eine Strahlformungseinheit zum Empfangen von EUV-Strahlung des Quellflecks und zur Erzeugung des Messstrahls auf. Die Strahlformungseinheit weist ein erstes Teilsystem und ein nachgeschaltetes zweites Teilsystem auf. Das erste Teilsystem umfasst einen Monochromator zum Einstellen der Wellenlänge des Messstrahls. Der Monochromator weist ein konkav gekrümmtes Reflexionsgitter und eine dem Reflexionsgitter nachgeschaltete Blendenanordnung mit einem Austrittsspalt auf. Das zweite Teilsystem ist dafür ausgebildet, zur Bildung des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings ein annäherndes Abbild des ausgeleuchteten Bereichs des Austrittsspalts zu erzeugen. Der Messfleck auf der Oberfläche des Prüflings soll homogen ausgeleuchtet sein.
Der Prüfling wird durch eine Positioniervorrichtung so gehalten und positioniert, dass der Messstrahl an einer vorgebbaren Messstelle im Bereich eines Messflecks unter einen vorgebbaren Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche treffen kann. Mithilfe eines Detektors des EUV-Reflektometers wird (mindestens) eine Eigenschaft des von der Oberfläche des Prüflings reflektierten Strahls detektiert. Der Detektor erzeugt dabei Detektorsignale, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren. Eine Auswerteeinrichtung des EUV- Reflektometers wertet die Detektorsignale aus und bestimmt daraus Reflektivitäts-Messwerte.
Es gibt die Möglichkeit, die Position des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings durch eine Strahlrichtungs-Steuerungsoperation zu verändern. Diese umfasst eine gesteuerte Veränderung einer Strahlrichtung des Messstrahls in Reaktion auf Steuersignale einer Steuereinheit.
Eine Besonderheit besteht darin, dass bei der Strahlrichtungs-Steuerungsoperation die Position des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings dadurch verändert wird, dass ein erster Spiegel und ein in Strahlrichtung nachgeschalteter zweiter Spiegel eines reflektiven Manipulators des zweiten Teilsystems in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit miteinander koordiniert in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagert werden. Der erste Spiegel und der (mindestens eine) zweite Spiegel bilden somit gemeinsam einen reflektiven Manipulator des Strahlrichtungs-Steuerungssystems des EUV-Reflektometers.
Die Erfindung betrifft auch ein EUV-Reflektometer, welches zur Durchführung des Messverfahrens konfiguriert ist, indem das zweite Teilsystem einen reflektiven Manipulator aufweist, der einen ersten Spiegel und wenigstens einen dem ersten Spiegel optisch nachgeschalteten zweiten Spiegel aufweist, wobei die Spiegel miteinander koordiniert in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagert werden können. Der reflektive Manipulator des Strahlrichtungs-Steuerungssystems umfasst somit mindestens zwei hintereinandergeschaltete Spiegel.
Anders ausgedrückt kann das Konzept bei einem EUV-Reflektometer dadurch realisiert werden, dass das Strahlrichtungs-Steuerungssystem einen im zweiten Teilsystem angeordneten reflektiven Manipulator aufweist, der einen ersten Spiegel und wenigstens einen im Strahlengang nachgeschalteten zweiten Spiegel aufweist, die in Reaktion auf Steuersignale einer Steuereinheit mittels einer Stelleinrichtung zur reversiblen Veränderung der Position der Spiegel in Bezug auf eine Referenz-Position miteinander koordiniert in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagerbar sind.
Der Begriff „Manipulator“ bezeichnet hierbei eine optomechanische Einrichtung, die wenigstens ein manipulierbares optisches Element und einen oder mehrere darauf wirkende Aktoren bzw. Stellelemente aufweist. Aufgrund entsprechender Steuersignale kann mithilfe der Aktoren bzw. Stellelementen auf einzelne optische Elemente oder Gruppen von optischen Elementen eines Manipulators aktiv eingewirkt werden, um die optische Wirkung des manipulierbaren optischen Elements im Strahlengang zu verändern. Der reflektive Manipulator bewirkt hier eine Veränderung der Strahlrichtung des Messstrahls ohne Veränderung der Gestalt der reflektiven Oberflächen der Spiegel. Der Messstrahl wird somit zwischen dem Austrittsspalt und der Oberfläche des Prüflings an mindestens zwei im Strahlengang hintereinander geschalteten Spiegeln reflektiert. Durch Veränderung der Reflexionsbedingungen am ersten und zweiten Spiegel kann die Strahlrichtung verändert werden, ohne wesentliche Einbußen hinsichtlich der Qualität des Messflecks in Kauf nehmen zu müssen. Zwar ist eine Manipulation auch mit Verlagerung nur eines einzigen Spiegels im zweiten Teilsystem möglich, dies wäre aber mit erheblich schlechteren Eigenschaften des Messflecks verbunden.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder sollten für eine präzise und schnelle Messung mehrere Bedingungen erfüllt sein. Zum einen sollte sich die gewünschte Messposition am Prüfling möglichst gut mit einer Drehachse der Positioniervorrichtung schneiden. Die Flächennormale des Prüflings am Ort des Messflecks sollte möglichst senkrecht zu dieser Drehachse stehen. Diese Bedingungen können mithilfe von Stellbewegungen an der Positioniervorrichtung erfüllt werden. Weiterhin sollte der Messfleck nach Möglichkeit die Drehachse der Positioniervorrichtung schneiden. Eine Platzierung des Messflecks möglichst auf der Drehachse der Positioniervorrichtung kann über eine Veränderung der Strahlrichtung des Messstrahls erreicht werden. Außerdem sollte der Messfleck eine definiert vorgebbare Ausdehnung haben, damit bei der Messung berücksichtigt werden kann, wie groß die Fläche ist, die zur Intensität des Detektorsignals beiträgt. Ein Messfleck kann beispielsweise eine rechteckige, insbesondere im Wesentlichen quadratische Gestalt mit Kantenlängen in der Größenordnung von einigen Hundert Mikrometern haben, zum Beispiel 500 pm x 500 pm oder 600 pm x 600 pm oder 700 pm x 700 pm, aber auch außerhalb dieser Bereiche liegende Werte oder Zwischenwerte aus diesen Bereichen. Die Horizontale bestimmt die Monochromasie und Vertikale hat Einfluss auf die Gesamtintensität bzw. den Ort, den man misst. Um schließlich einen guten Signal-Rausch- Abstand zu erhalten, sollte möglichst viel Leistung im Messfleck konzentriert sein.
Die Anforderungen nach möglichst definierter Ausdehnung des Messflecks sowie möglichst hoher Leistung innerhalb des ausgeleuchteten Bereichs können durch Optimierung der abbildenden Eigenschaften des zweiten Teilsystems erzielt werden. Die beanspruchte Erfindung bietet nach den Erkenntnissen der Erfinder einen guten Kompromiss zwischen diesen unterschiedlichen Anforderungen. Beispielsweise wäre es denkbar, im zweiten Teilsystem nur einen einzigen Spiegel als reflektiven Manipulator vorzusehen, z.B. einen Ellipsoidspiegel. Dies hätte im Vergleich zu einem reflektiven Manipulator mit wenigstens zwei hintereinandergeschalteten Spiegeln theoretisch den Vorteil einer höheren Transmission, weil Transmissionsverluste durch Reflexion nur einmal auftreten. Allerdings würden sich nach Untersuchungen der Erfinder relativ ungünstige Eigenschaften bezüglich des Messflecks ergeben, die zu Lichtverlusten im zweistelligen Prozentbereich führen könnten. Wird dagegen zum Zwecke der Strahlrichtungs-Steuerung mit wenigstens zwei hintereinandergeschalteten Spiegeln im zweiten Teilsystem gearbeitet, so sind zwar die Reflexionsverluste theoretisch größer, jedoch kann eine wesentlich bessere Spotqualität erreicht werden. Die verbesserte Spotqualität erlaubt es, die Lichtröhre des Systems zu vergrößern, so dass die Gesamtleistung deutlich besser sein kann als bei Verwendung eines einzigen Spiegels als reflektiven Manipulator.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der reflektive Manipulator eine Spiegelanordnung nach Art eines Wolter-Kollektors, also eine Spiegelanordnung mit ineinander geschachtelten Spiegeln mit rotationssymmetrischen, für EUV-Strahlung reflektierenden Flächen, wobei vorzugsweise einer der Spiegel, insbesondere der zweite Spiegel, als Rotationsparaboloid oder als Rotationsellipsoid und der andere Spiegel, insbesondere der erste Spiegel, als Rotationshyperboloid oder als Rotationsellipsoid ausgebildet ist. Der Wolter-Kollektor kann einen Aufbau gemäß Typ I, Typ II oder Typ III eines Wolter-Kollektors aufweisen.
Eine solche Spiegelanordnung erlaubt es, scharfrandig begrenzte Messflecke zu erzeugen und gleichzeitig die Möglichkeit der Verlagerung des Messflecks durch Veränderung der Lage und/oder Orientierung des Wolter-Kollektors zu erreichen.
Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der reflektive Manipulator zusätzlich zu wenigstens einem anderen Spiegel einen im streifenden Strahlungseinfall genutzten Planspiegel umfasst, der im Strahlengang des zweiten Teilsystems hinter dem anderen Spiegel angeordnet und um eine Drehachse bzw. Kippachse verschwenkbar ist. Die Nutzung wenigstens eines verschwenkbaren Planspiegels erhöht die Freiheitsgrade der räumlichen Manipulation. Zwar wird durch die zusätzliche Reflexion ein unvermeidlicher Transmissionsverlust eingeführt, jedoch wirkt der Planspiegel lediglich im Sinne einer Faltung ohne Veränderung der Strahlwinkelverteilung und dementsprechend auch ohne substanziellen Einfluss auf die Qualität des Messflecks.
Ein solcher Planspiegel kann zusätzlich zu einer Spiegelanordnung nach Art eines Wolter- Kollektors vorgesehen sein, und zwar optisch zwischen diesem und der Positioniervorrichtung, so dass der aus dem Wolter-Kollektor austretende Messstrahl umgelenkt werden kann. Aufgrund zusätzlicher Transmissionsverluste wird man in der Regel jedoch auf den zusätzlichen Planspiegel verzichten.
Es ist auch möglich, dass das zweite Teilsystem einen ersten Spiegel in Form eines Rotationsellipsoids aufweist und der zweite Spiegel durch den Planspiegel gebildet ist. Bei dieser Anordnung gibt es demnach nur zwei Reflexionen und entsprechend geringere Reflexionsverluste, allerdings gegebenenfalls mit Abstrichen bei der Qualität des Messflecks. Ein solches Ausführungsbeispiel kann somit im Strahlengang des zweiten Teilsystems ein Reflexionselement mit einer konkav gekrümmten Reflexionsfläche aufweisen, die in einer ersten Richtung eine erste Krümmung und in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung eine zweite Krümmung aufweist, wobei dieses Reflexionselement als Bestandteil des reflektiven Manipulators ausgelegt ist und mittels wenigstens eines Aktors des reflektiven Manipulators in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit in mindestens einem Starrkörper- Freiheitsgrad verlagerbar ist.
Es sind unterschiedliche Manipulationsmöglichkeiten vorgesehen, bei denen die Strahlrichtung des Messstrahls durch Verlagerung der Spiegel verändert werden kann, ohne die Gestalt der reflektiven Oberfläche der Spiegel des reflektiven Manipulators zu verändern. Bei einer Ausführungsform umfasst die Verlagerungsoperation eine Rotation des kompletten zweiten Teilsystems um eine im Zentrum des Austrittsspalts liegende Kippachse. Dementsprechend sind die reflektiven Komponenten des zweiten Teilsystems vorzugsweise mit festem Bezug zu einem gemeinsamen Bezugssystem so gelagert, dass sie gemeinsam um diese Kippachse gekippt werden können. Diese Manipulationsmöglichkeit hat den Vorteil, dass die Form des Messflecks bei der Verkippung jedenfalls bei den erforderlichen, relativ kleinen Kippwinkeln im Wesentlichen unverändert bleibt.
Eine andere mögliche Verlagerungsoperation umfasst eine Rotation eines Planspiegels des Manipulators um eine am oder in dem Planspiegel verlaufende Kippachse. Auch hierdurch kann erreicht werden, dass der Messfleck auf der Prüflingsoberfläche verlagert wird, ohne seine Form und Größe sowie Ausleuchtung wesentlich zu verändern.
Es ist gegebenenfalls auch möglich, die Verlagerungsoperation so durchzuführen, dass eine Translation der Spiegel des reflektiven Manipulators in einer quer zur Strahlrichtung und/oder quer zu einer optischen Achse orientierten Translationsrichtung erfolgt. Dies hat jedoch in der Regel eine Verschlechterung des Messflecks zur Folge, da die Optik dann außeraxial betrieben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Fig. 1 zeigt schematisch Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines EUV-Reflektometers;
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Komponenten eines Strahlrichtungs-
Steuerungssystems, das einen Wolter-Kollektor umfasst;
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Komponenten eines Strahlrichtungs-
Steuerungssystems, das einen verkippbaren Planspiegel umfasst;
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für einen Wolter-Kollektor, der als Teil eines reflektiven Manipulators genutzt wird;
Fig. 5 zeigt eine Strahlrichtungs-Steuerungsoperation, worin das komplette zweite Teilsystem um eine im Austrittspalt liegende Kippachse verkippt wird;
Fig. 6A, 6B zeigen eine Strahlrichtungs-Steuerungsoperation, worin ein Planspiegel verkippt wird;
Fig. 7 zeigt einen reflektiven Manipulator mit einer Spiegelanordnung nach Art eines Wolter- Kollektors, dem ein verkippbarer Planspiegel nachgeschaltet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Fig. 1 zeigt schematisch Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines EUV- Reflektometers EUVR bzw. einer Messvorrichtung zur Messung der Reflektivität eines für EUV- Strahlung reflektierend wirkenden Prüfling PR in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV- Strahlung und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf eine reflektierende Oberfläche OB des Prüflings. Beim Prüfling kann es sich beispielsweise um einen Spiegel für ein EUV- Lithografieobjektiv handeln, der eine ebene oder eine generell konkav oder konvex gekrümmte reflektierende Oberfläche aufweist. Aus dem rechtshändigen kartesischen xyz- Koordinatensystem KS ergeben sich die Lagebeziehungen zwischen den dargestellten Komponenten.
Das EUV-Reflektometer erlaubt es unter anderem, den Reflexionsgrad bzw. die Reflektivität des Prüflings bei unterschiedlichen Wellenlängen in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich von extrem ultravioletter (EUV)-Strahlung zu messen. Damit sind hier vorzugsweise Wellenlängen im Bereich von 6 nm bis 20 nm, insbesondere von 8 nm bis 20 nm gemeint. Zum betriebsfertig konfigurierten EUV-Reflektometer gehören eine EUV-Strahlungsquelle SQ zum Emittieren von EUV-Strahlung und eine nachgeschaltete Strahlformungseinheit SFE, die dazu konfiguriert ist, EUV-Strahlung der EUV-Strahlungsquelle zu empfangen und daraus einen Messstrahl STR zu erzeugen, der im Betrieb der Messvorrichtung am prüflingsseitigen Ende auf die reflektierende Oberfläche OB des Prüflings PR trifft und dort an einer Messstelle einen Messfleck MFL bildet.
Die EUV-Strahlungsquelle SQ umfasst im Beispielsfall einen gepulsten Laser, dessen Laserstrahl LS mit einer nicht dargestellten Fokussieroptik auf ein Gold-Target T oder ein anderes geeignetes Material fokussiert wird. Der Laserstrahl erzeugt bei der Oberfläche des Targets ein Plasma PL, welches im EUV-Bereich ein quasi kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Strahlung emittiert. Das Plasma bildet einen Quellfleck QF bzw. Emissionsfleck, der die EUV-Strahlung aussendet. Dieser Quellfleck QF dient als effektive Strahlungsquelle. Alternativ können auch andere EUV-Strahlungsquellen verwendet werden, die ein diskretes oder ein quasi kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Strahlung im EUV-Bereich emittieren, beispielsweise eine DPP-Quelle (DPP: „discharge produced plasma.“). Andere EUV-Quellen sind auch möglich, z.B. HHG (high harmonic generation) Quellen. Diese basieren auch auf Lasern, die auf ein Target schießen, wobei das Target hier gasförmig ist.
Die Strahlformungseinheit SFE ist in Fig. 1 stark schematisiert dargestellt. Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele mit Komponenten eines Strahlrichtungs-Steuerungssystems SRSS.
Die Strahlformungseinheit SFE umfasst ein erstes Teilsystem TS1 und ein nachgeschaltetes zweites Teilsystem TS2. Das erste Teilsystem TS1 weist einen Monochromator MC zum Einstellen der Wellenlänge des Messstrahls auf, wobei der Monochromator ein konkav gekrümmtes Reflexionsgitter RG und eine dem Reflexionsgitter nachgeschaltete Blendenanordnung BL mit einem Austrittsspalt SP aufweist. Die Blendenanordnung kann eine rechteckförmige Blendenöffnung aufweisen, deren Breite in zwei zueinander senkrechten Richtungen stufenlos eingestellt werden kann. Im Strahlengang vor dem Reflexionsgitter RG, also zwischen dem Quellfleck QF bzw. der Strahlungsquelle SQ und dem Reflexionsgitter, ist ein vorderes Reflexionselement VRE angeordnet. Dieses empfängt unmittelbar die vom Quellfleck QF kommende divergente EUV-Strahlung und reflektiert sie mit konkav gekrümmter Reflexionsfläche in wenigstens einer Ebene fokussiert in Richtung des Reflexionsgitters RG. Beispiele zur Ausgestaltung des ersten Teilsystems sind z.B. in der DE 10 2018 205 163 A1 oder der WO 2021/156411 A1 beschrieben. Deren Offenbarungsgehalt wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das zweite Teilsystem TS2 ist dafür ausgebildet, auf der Oberfläche OB des Prüflings PR ein annäherndes Abbild des ausgeleuchteten Bereichs des Austrittsspalts SP zu erzeugen und dadurch den Messfleck MFL zu bilden. Die Ausdehnung des mit EUV-Strahlung beaufschlagten Bereichs im Bereich des Messflecks MFL kann bei diesem Ausführungsbeispiel mithilfe der Blendenanordnung BL in zwei zueinander senkrechten Richtungen scharf begrenzt und stufenlos eingestellt werden.
Das zweite Teilsystem TS2 weist einen reflektiven Manipulator MAN eines Strahlrichtungs- Steuerungssystems SRSS auf. Dieser steht in signalübertragender Verbindung mit der Steuereinheit STE des Strahlrichtungs-Steuerungssystems STSS und kann zur Veränderung der Strahlrichtung des Messstrahls STR durch eine Steuereinheit angesteuert werden.
Eine Positioniervorrichtung POS des EUV-Reflektometers ist dazu konfiguriert, den zu messenden Prüfling PR zu halten und in Bezug auf den Messstrahl STR in mehreren Freiheitsgraden derart zu positionieren, dass im Betrieb des EUV-Reflektometers der Messstrahl an einer vorgebbaren Messstelle bzw. einer vorgebbaren Messort im Bereich eines Messflecks MFL und einem vorgebbaren Einfallswinkel bzw. Einfallswinkelbereich auf der reflektierenden Oberfläche auftreffen kann.
Zum EUV-Reflektometer gehört weiterhin ein für EUV-Strahlung sensitiver Detektor DET, der dazu konfiguriert ist, die von der reflektierenden Oberfläche OB reflektierte EUV-Strahlung des reflektierten EUV-Strahls zu erfassen und entsprechende Detektorsignale zu erzeugen, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren. Im Beispielsfall weist der Detektor eine Messdiode auf. Eine Auswerteeinrichtung AW ist signalübertragend mit dem Detektor DET verbunden und dazu konfiguriert, unter Verwendung der Detektorsignale Reflektivitäts- Messwerte zu bestimmen.
Um unvermeidliche leichte Intensitätsschwankungen der EUV-Strahlungsquelle bei der Erfassung und Auswertung der Messergebnisse berücksichtigen und dadurch bedingte Messfehler vermeiden zu können, umfasst das EUV-Reflektometer EUVR einen außerhalb des Messstrahlengangs angeordneten Referenzdetektor RDET sowie einen Strahlteiler ST, der dazu dient, einen Anteil der auftreffenden EUV-Strahlung des Messstrahls STR zu dem Referenzdetektor RDET auszukoppeln und einen anderen (größeren) Anteil zum Prüfling PR durchzulassen. Der Strahlteiler ST ist im Beispielsfall ein geometrischer Strahlteiler in Form eines ebenen Strahlteilerkamms, andere Ausgestaltungen sind möglich.
Die Auswertung der vom Referenzdetektor RDET generierten Referenzdetektor-Signale und der vom Detektor DET generierten Detektorsignale erfolgt in der Auswerteeinrichtung AW, die diese Signale empfängt und verarbeitet, insbesondere um genaue Messwerte für die Reflektivität der Prüflingsoberfläche am Ort des Messflecks zu erhalten. Der Reflexionsgrad (R) ergibt sich dabei aus dem Verhältnis zwischen der Intensität der reflektierten Strahlung, die mithilfe eines Detektors DET gemessen wird, und der Intensität der einfallenden Strahlung, deren Größe mithilfe von Signalen des Referenzdetektors RDET bestimmt werden kann.
Die Messungen können für Einfallswinkel im Bereich zwischen 0° und 90° (ohne die Grenzwerte) durchgeführt werden. Der Einfallswinkel wird hier in Bezug auf die Flächennormale am Auftreffort definiert. So gibt es z.B. Spiegel, die für „normal incidence“ ausgelegt sind, also für senkrechtem oder nahezu senkrechten Strahlungseinfall mit entsprechend kleinen Einfallwinkeln (z.B. von 0° bis zu ca. 20 - 35 °). Die Einfallswinkel können auch größer sein, wie z.B. bei Spiegeln für streifenden Strahlungseinfall (grazing incidence), wo die Einfallswinkel z.B. größer als 60° sein und insbesondere im Bereich von ca. 65° bis ca. 89° liegen können.
Nach den Erkenntnissen der Erfinder ergeben sich beim Messen der Reflektivität von EUV- Optiken u.a. die folgenden Schwierigkeiten. Bei der Messung von EUV-Optiken sollte die Wellenlängen auf ca. 1 - 3 pm (Pikometer) genau bestimmt werden. Da der Einfallswinkel des einfallenden Strahls auf der zu messenden Prüflingsoberfläche die Wellenlängenlage der Spektren beeinflusst, folgt daraus, dass der Einfallswinkel bis hinunter zu ca. einem Hundertstel Grad genau eingestellt werden oder zumindest bekannt sein sollte. Eine weitere Anforderung betrifft die Messung der Reflektivität, also des Intensitätsverhältnisses von reflektiertem zu einfallendem Messstrahl. Dieser Wert, also der Reflexionsgrad, sollte möglichst auf Bruchteile von Prozent genau bestimmt werden können.
Die Reflektivität sollte möglichst über die gesamte Oberfläche des Prüflings gemessen werden können. Dabei wird typischerweise der Prüfling als Ganzes mithilfe der Positioniervorrichtung POS in Bezug auf den Messstrahl STR bewegt, bis der Messfleck MFL an der vorgesehenen Messstelle liegt. Insbesondere bei relativ großen und entsprechend schweren Spiegeln ist es eine Herausforderung, den Spiegel mithilfe der Positioniervorrichtung in allen erforderlichen Freiheitsgraden mit hoher räumlicher Genauigkeit zu positionieren. Die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit aufseiten des Prüflings können entspannt werden, wenn das optische System zum Erzeugen des Messstrahls STR so aufgebaut wird, dass die Strahlrichtung des Messstrahls in gewissen Grenzen gesteuert verändert werden kann. Dann kann eine zweistufige Positionieroperation zum Positionieren des Messflecks an der für die Messung vorgesehenen Messstelle durchgeführt werden. Dabei wird in einer ersten Stufe eine Grobpositionierung des Prüflings durch Verlagern des Prüflings in mindestens einem Freiheitsgrad mithilfe der Positioniervorrichtung POS durchgeführt. In einer zweiten Stufe wird dann eine Feinpositionierung eines Messflecks MFL auf dem dann ruhenden Prüfling durchgeführt, indem die Strahlrichtung des Messstrahls STR bei ruhendem Prüfling gesteuert verändert wird.
Für diese gesteuerte Veränderung der Strahlrichtung des Messstrahls STR umfasst die Strahlformungseinheit SFE ein Strahlrichtungs-Steuerungssystem SRSS. Dieses umfasst zwei im Strahlengang der Strahlformungseinheit innerhalb des zweiten Teilsystems TS2 angeordnete Spiegel, die in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit koordiniert miteinander in einem Starrkörper-Freiheitsgrad oder mehreren Starrkörper-Freiheitsgraden verlagert werden können. Die mindestens zwei Spiegel bilden dabei gemeinsam einen reflektiven Manipulator MAN des Strahlrichtungs-Steuerungssystems SRSS.
Der reflektive Manipulator ist somit eine opto-mechanische Einrichtung, die wenigstens zwei manipulierbare optische Elemente in Form von Spiegeln sowie einen oder mehrere darauf wirkende Aktoren bzw. Stellelemente (nicht näher dargestellt) aufweist. Der reflektive Manipulator bewirkt hier eine Veränderung der Strahlrichtung des Messstrahls ohne Veränderung der Gestalt der reflektiven Oberflächen der Spiegel.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist innerhalb des zweiten Teilsystems TS2 hinter dem Austrittsspalt SP des Monochromators eine Spiegelanordnung WK nach Art eines Wolter- Kollektors angeordnet. Die Spiegelanordnung weist ineinander geschachtelte Spiegel mit rotationssymmetrischen, für EUV-Strahlung reflektierenden Flächen auf. Ein Ausführungsbeispiel eines Wolter-Kollektors WK ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Der von der EUV-Strahlung zuerst getroffene erste Spiegel S1 ist im Beispielsfall als ein Rotationshyperboloid gestaltet, bei dem die EUV-Strahlung auf eine hyperboloidförmige reflektive Fläche an der Außenseite eines entsprechend gestalteten Spiegelsubstrats trifft.
Der in Strahlrichtung nachgeschaltete zweite Spiegel S2 ist als ein Rotationsellipsoid oder Rotationsparaboloid gestaltet und hat an der Innenfläche eines Spiegelsubstrats eine rotationsellipsoidförmige oder rotationsparaboloidförmige Spiegelfläche, die mit einer EUV- Strahlung reflektierenden Beschichtung belegt ist.
Die Anordnung der spiegelnden Flächen ist so getroffen, dass die beiden Spiegel S1, S2 des Wolter-Kollektors WK ein abbildendes System bilden, welches den ausgeleuchteten Bereich des Austrittsspalts SP auf die Oberfläche des Prüflings PR abbilden und dort einen relativ scharfrandig begrenzten Messfleck MFL erzeugen kann. Die beiden Spiegel sind auf einen gemeinsamen Träger mit festem relativem räumlichem Bezug zueinander montiert. Die Spiegelanordnung als Ganzes kann mithilfe geeigneter Aktuatoren in verschiedenen Starrkörper-Freiheitsgraden verlagert werden, beispielsweise parallel zu einer in x-Richtung verlaufenden Referenzachse der Strahlformungseinheit zwischen Lichteintritt und Lichtaustritt oder senkrecht zu dieser Achse. Auch eine Rotation der gesamten Spiegelanordnung um eine außerhalb der Spiegelanordnung liegende Kippachse ist möglich. Insbesondere können die Aktuatoren so gestaltet sein, dass der Wolter-Kollektor WK als Ganzes um eine senkrecht zur optischen Achse des Wolter-Kollektors verlaufende Kippachse verkippt werden kann, die im Bereich des Austrittsspalts SP des Monochromators liegt (vgl. Fig. 5).
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 umfasst das abbildende zweite Teilsystem TS2 ebenfalls zwei Spiegel S1 und S2 eines reflektiven Manipulators MAN. Hier ist der unmittelbar auf den Austrittsspalt SP folgende erste Spiegel S1 als ein Rotationsellipsoidspiegel ausgestaltet, der in einer ersten Richtung eine erste Krümmung und in einer dazu senkrechten Richtung eine von der ersten Krümmung unterschiedliche zweite Krümmung aufweist. Dieser Ellipsoidspiegel ist das einzige reflektive abbildende Element im zweiten Teilsystem. Mit Abstand hinter dem ersten Spiegel S1 ist ein zweiter Spiegel S2 angeordnet, der als Planspiegel mit ebener reflektiver Fläche ausgestaltet ist, die unter einem streifenden Strahlungseinfall (grazing incidence, Einfallswinkel in Bezug auf die Flächennormale z.B. größer als 60°, insbesondere von ca. 65° bis ca. 89°) genutzt wird.
Es gibt mehrere Manipulationsmöglichkeiten. Bei einem Szenario bleibt der erste Spiegel S1 ortsfest, wird also in Bezug auf den Spalt SP nicht manipuliert, während lediglich der Planspiegel S2 um eine geeignete Kippachse gekippt wird, um den Messfleck MFL an die gewünschte Stelle MFL‘ zu verlagern.
Es ist auch ein anderes Manipulationsszenario möglich, bei dem der erste Spiegel S1 und der zweite Spiegel S2 einen festen räumlichen Bezug zueinander aufweisen und die beiden Spiegel als Ganzes mit einer Rotationsbewegung verlagert werden, deren Rotationsachse sich in der Nähe des Spalts SP befindet. Auch dadurch kann der Messfleck MFL auf der Oberfläche des Prüflings verlagert werden.
Die in Fig. 5 gezeigte Variante mit Verkippung eines Wolter-Kollektors WK um eine innerhalb des Austrittsspalts SP liegende Kippachse vereint den Vorteil relativ geringer Transmissionsverluste (nur zwei Reflexionen) mit dem Vorteil einer hohen Spotqualität des Messflecks MFL, wodurch präzise Messungen erst ermöglicht werden.
Zum besseren Verständnis der Bedeutung des Begriffs „Spotqualität“ ist mit Bezug auf die Fig. 6A und 6B Folgendes beachtlich. Die Figuren 6A und 6B zeigen jeweils in der linken Teilfigur eine Draufsicht auf eine zu messende Oberfläche mit dem dort gebildeten Messfleck, der im Beispielsfall quadratisch ist. Die rechte Teilfigur zeigt jeweils ein Intensitätsprofil durch die Mitte des Messflecks MFL in x-Richtung.
Maßgeblich für eine präzise Messung ist zunächst, dass die Intensität der EUV Strahlung ausschließlich innerhalb eines Messflecks MFL definierter Größe auftrifft. Die Messfleckgröße entspricht dem ausgeleuchteten Bereich, der im Beispielsfall Kantenlängen von 600 pm haben möge. Der Messfleck MFL wird eine optische Abbildung des ausgeleuchteten Austrittsspalts SP des Monochromators auf die Prüflingsoberfläche OB gebildet. Die Abbildungsqualität dieser Abbildung ist von großer Bedeutung für die Qualität der Messung. Zur Veranschaulichung sind in den Figuren 6A und 6B innerhalb des Messflecks MFL theoretische Bildflecke BI-1 bzw. BI-2 eingezeichnet, die die Abbildungsqualität veranschaulichen sollen. Dazu betrachte man einen Objektpunkt in der Objektebene des abbildenden zweiten Teilsystems, die der Ebene des ausgeleuchteten Spalts des Monochromators entspricht. Die Größen der zugehörigen Bildflecke veranschaulichen, wie gut das Abbildungssystem aus einem Objektpunkt ein Bildpunkt in der Bildebene (entsprechend der Oberfläche OB des Prüflings) erzeugen kann.
Bei relativ guter Abbildungsqualität (vgl. Figur 6B) ist der Bildpunkt relativ klein. Ist dagegen die Abbildungsqualität schlechter (Fig. 6A), so ergibt sich ein größer Bildfleck BI-1. Die Qualität der Abbildung (repräsentiert durch die Größen der Bildspots) verursacht eine mehr oder weniger stark Verschmierung der Bilder der Kanten des Objekts, also der Kanten des Bildes des Austrittsspalts des Monochromators. Die laterale Ausdehnung des verschmierten Bereiches bei schlechter Abbildung (6A) ist größer als bei guter Abbildung (Figur 6B).
Da die Größe des Messflecks MFL aus messtechnischen Gründen fest vorgegeben ist, muss bei schlechter Abbildung (Fig. 6A) die Größe des ausgeleuchteten Spaltes reduziert werden, damit das (am Rande verschmierte) Bild des Austrittsspalts innerhalb des erlaubten Bereichs des Messflecks MFL bleibt. Daraus resultiert das in Figur 6A rechts gezeigten Intensitätsprofil mit einem Intensitätsabfall über einen breiteren Bereich am Rand des Messflecks. Ist dagegen die Abbildungsqualität gut (Fig. 6B), so wird der verschmierte Randbereich schmaler. Dies kann genutzt werden, um mit einem größeren Austrittsspalt zu arbeiten, ohne dass Intensität in den Bereich außerhalb des gewünschten Messflecks fällt. Dies entspricht einer besseren Spotqualität.
Die bessere Abbildungsqualität ermöglicht es somit, mit einem größeren Austrittsspalt SP zu arbeiten, wodurch mehr Intensität innerhalb der vorgegebenen Grenzen des Messflecks MFL untergebracht werden kann. Dies ist in Figur 6B rechts anhand des steileren Abfalls der Intensität in Randbereichen zu erkennen. Bei besserer Abbildungsqualität ist also die erlaubte zu beleuchte Fläche des Austrittsspalts größer. Da der Austrittsspalt im Wesentlichen homogen ausgeleuchtet ist, liefert ein größeres Objektfeld proportional zur Fläche auch mehr Leistung innerhalb des größenmäßig vorgegebenen Bereichs des Messflecks MFL. Diese erhöhte Leistung im Bereich des Messflecks trägt zu einer höheren Messgenauigkeit bei.
Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 7 umfasst der reflektive Manipulator MAN innerhalb des zweiten Teilsystems TS2 eine Spiegelanordnung nach Art eines Wolter-Kollektors WK, dem ein verkippbarer Planspiegel PL nachgeschaltet ist. Hier sind somit drei Reflexionen vorgesehen, um die Verlagerung des Messflecks MFL zu erreichen. Da der Wolter-Kollektor eine hohe Abbildungsqualität bietet und der Planspiegel den Strahlengang lediglich faltet, ohne die Abbildungseigenschaften zu ändern, kann auch hiermit ein genau definierter Messfleck an die gewünschte Messstelle verlagert werden, ohne die Spotqualität zu verändern. Allerdings ist aufgrund der zusätzlichen Reflexion mit Intensitätsverlusten zu rechnen.
Zusätzlich zu den bildlich dargestellten Manipulationsmöglichkeiten gibt es auch noch die Möglichkeit, die Spiegel des zweiten Teilsystems TS2 als Gruppe senkrecht zur optischen Achse oder senkrecht zur Strahlrichtung des Messstrahls durch Translation zu verlagern. Dann wird allerdings die Optik außeraxial betrieben, wodurch die Spotqualität leidet.

Claims

Patentansprüche
1. Messverfahren zum Messen der Reflektivität eines für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Prüflings (PR) mittels eines EUV-Reflektometers in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV-Strahlung und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf eine reflektierende Oberfläche (OB) mit folgenden Schritten:
Erzeugen eines auf die Oberfläche (OB) gerichteten Messstrahls (STR) mit EUV-Strahlung, indem ein EUV-Strahlung emittierender Quellfleck (QF) mittels eines einen Monochromator aufweisenden ersten Teilsystems (TS1) einer Strahlformungseinheit auf einen Austrittsspalt (SP) des Monochromators abgebildet wird und der Austrittsspalt mittels eines zweiten Teilsystems (TS2) der Strahlformungseinheit zur Erzeugung des Messflecks (MFL) auf die Oberfläche (OB) des Prüflings (PR) abgebildet wird,
Halten des Prüflings (PR) und Positionieren des Prüflings in Bezug auf den Messstrahl (STR) in mehreren Freiheitsgraden derart, dass im Betrieb der Messstrahl (STR) im Bereich eines Messflecks (MFL) unter einen vorgebbaren Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche (OB) trifft;
Veränderung einer Position des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings durch eine gesteuerte Veränderung einer Strahlrichtung des Messtrahls (STR) in einer Strahlrichtungs- Steuerungsoperation;
Detektieren einer Eigenschaft eines von der Oberfläche des Prüflings reflektierten Strahls mittels eines Detektors (DET) zur Erzeugung von Detektorsignalen, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren;
Auswerten der Detektorsignale zur Bestimmung von Reflektivitäts-Messwerten, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Strahlrichtungs-Steuerungsoperation die Position des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings dadurch verändert wird, dass ein erster Spiegel und wenigstens ein in Strahlrichtung nachgeschalteter zweiter Spiegel des zweiten Teilsystems einen reflektiven Manipulator bilden und in Reaktion auf Steuersignale der Steuereinheit miteinander koordiniert in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagert werden.
2. Messverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweistufige Positionieroperation zum Positionieren des Messflecks an einer für eine Messung vorgesehenen Messstelle, worin eine erste Stufe eine Grobpositionierung des Prüflings durch Verlagern des Prüflings in mindestens einem Freiheitsgrad mithilfe einer Positioniereinrichtung und eine zweite Stufe eine Feinpositionierung des Messflecks durch eine gesteuerte Veränderung einer Strahlrichtung des Messtrahls (STR) bei ruhendem Prüfling umfasst, wobei vorzugsweise die Feinpositionierung des Messflecks eine Positionierung des Messflecks auf einer Drehachse der Positioniervorrichtung umfasst.
3. Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektive Manipulator eine Spiegelanordnung nach Art eines Wolter-Kollektors aufweist, wobei die Spiegelanordnung ineinander geschachtelte Spiegel mit rotationssymmetrischen, für EUV- Strahlung reflektiven Flächen aufweist und wobei der Wolter-Kollektor zur Veränderung der Strahlrichtung des Messtrahls (STR) in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagert wird, wobei vorzugsweise einer der Spiegel, insbesondere der zweite Spiegel, als Rotationsparaboloid oder Rotationsellipsoid und der andere Spiegel, insbesondere der erste Spiegel, als Rotationshyperboloid oder als Rotationsellipsoid ausgebildet ist und/oder wobei der Wolter-Kollektor einen Aufbau gemäß Typ I, Typ II oder Typ III eines Wolter-Kollektors aufweist.
4. Messverfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektive Manipulator einen Planspiegel aufweist und dass die Strahlrichtungs-Steuerungsoperation eine Verkippung des Planspiegels umfasst.
5. Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel des reflektiven Manipulators koordiniert in einer Verlagerungsoperation verlagert werden, die ausgewählt ist aus der Gruppe:
(a) eine Rotation des kompletten zweiten Teilsystems um eine im Zentrum des Austrittsspalts liegende Kippachse;
(b) eine Rotation eines Planspiegels des reflektiven Manipulators um eine am oder in dem Planspiegel verlaufende Kippachse.
(c) eine Translation der Spiegel des reflektiven Manipulators in einer quer zur Strahlrichtung und/oder quer zu einer optischen Achse orientierten Translationsrichtung.
6. EUV-Reflektometer (EllVR) zum Messen der Reflektivität eines für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Prüflings (PR) in Abhängigkeit von der Wellenlänge der EUV-Strahlung und vom Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf eine reflektierende Oberfläche (PRO) des Prüflings umfassend: eine EUV-Strahlungsquelle mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Quellflecks (QF) zum Emittieren von EUV-Strahlung; eine Strahlformungseinheit (SFE) zum Empfangen von EUV-Strahlung des Quellflecks und zur Erzeugung eines Messstrahls (STR), wobei die Strahlformungseinheit ein erstes Teilsystem und ein nachgeschaltetes zweites Teilsystem aufweist, wobei das erste Teilsystem einen Monochromator mit einem Austrittsspalt aufweist und dafür konfiguriert ist, den Quellfleck auf den Austrittsspalt abzubilden, das zweite Teilsystem dafür konfiguriert ist, den Austrittsspalt zur Bildung des Messflecks auf die Oberfläche des Prüflings abzubilden; eine Positioniervorrichtung (POS) zum Halten des Prüflings (PR) und zum Positionieren des Prüflings in Bezug auf den Messstrahl (MS) in mehreren Freiheitsgraden derart, dass im Betrieb der Messstrahl (MS) an einer vorgebbaren Messstelle im Bereich eines Messflecks (MFL) unter einen vorgebbaren Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche (PRO) trifft, ein Strahlrichtungs-Steuerungssystem, das konfiguriert ist, eine Position des Messflecks auf der Oberfläche des Prüflings durch eine gesteuerte Veränderung einer Strahlrichtung des Messtrahls zu verändern; einen für EUV-Strahlung sensitiven Detektor (DET) zum Erfassen der von der reflektierenden Oberfläche (PRO) reflektierten EUV-Strahlung und zur Erzeugung von Detektorsignalen, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren; dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlrichtungs-Steuerungssystem (SRSS) einen im zweiten Teilsystem (TS2) angeordneten reflektiven Manipulator (MAN) aufweist, der einen ersten Spiegel (S1) und mindestens einen im Strahlengang nachgeschalteten zweiten Spiegel (S2) aufweist, die in Reaktion auf Steuersignale einer Steuereinheit (STE) miteinander koordiniert in wenigstens einem Starrkörper-Freiheitsgrad verlagerbar sind.
7. EUV-Reflektometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektive Manipulator (MAN) eine Spiegelanordnung nach Art eines Wolter-Kollektors (WK) mit ineinander geschachtelten Spiegeln mit rotationssymmetrischen, für EUV-Strahlung reflektierenden Flächen aufweist, wobei vorzugsweise einer der Spiegel, insbesondere der zweite Spiegel (S2), als Rotationsparaboloid oder Rotationsellipsoid und der andere Spiegel, insbesondere der erste Spiegel (S1), als Rotationshyperboloid oder als Rotationsellipsoid ausgebildet ist.
8. EUV-Reflektometer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektive Manipulator (MAN) zusätzlich zu einem ersten Spiegel (S1) einen zweiten Spiegel (S2) aufweist, der als im streifenden Strahlungseinfall genutzter Planspiegel (PS) ausgebildet ist, im Strahlengang des zweiten Teilsystems (TS) hinter dem ersten Spiegel (S1) angeordnet und um eine Kippachse verschwenkbar ist.
9. EUV-Reflektometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planspiegel (PS) zusätzlich zu einer Spiegelanordnung nach Art eines Wolter-Kollektors (WK) vorgesehen und optisch zwischen diesem und der Positioniervorrichtung (POS) angeordnet ist.
10. EUV-Reflektometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektive Manipulator des zweiten Teilsystems (TS2) einen ersten Spiegel (S1) in Form eines Rotationsellipsoids aufweist und der zweite Spiegel (S2) durch einen Planspiegel (PS) gebildet ist.
11. EUV-Reflektometer nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten des zweiten Teilsystems (TS) mit festem Bezug zu einem gemeinsamen Bezugssystem so gelagert sind, dass sie gemeinsam um eine Kippachse verkippbar sind, welche im Bereich des Austrittsspalts (SP) liegt.
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