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Patent Searching and Data


Title:
EUV REFLECTOMETER AND MEASURING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/068293
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an EUV reflectometer (EUVR) for measuring the reflectivity of a test object (PR) reflecting EUV radiation according to the wavelength of the EUV radiation and according to the incidence angle of the EUV radiation on a reflective surface (PRO) of the test object, comprising an EUV radiation source (SQ) with devices for generating a source spot for emitting EUV radiation, a beam-shaping unit (SFE) for receiving EUV radiation from the source spot and for generating a measuring beam (MS), a positioning apparatus (POS) for retaining the test object (PR) and for positioning the test object in relation to the measuring beam (MS) in multiple degrees of freedom, in such a way that, during operation, the measuring beam (MS) impinges on the reflective surface (PRO) at a predefinable incidence angle at a predefinable measuring point in the region of a measuring spot (MFL), as well as a detector (DET), sensitive to EUV radiation, for detecting the EUV radiation reflected by the reflective surface (PRO) and for generating detector signals that represent the EUV radiation reflected by the test object. The EUV reflectometer has a source position monitoring device (QPOS), which is independent of the EUV radiation source (SQ), for monitoring the spatial position of the source spot relative to the beam-shaping unit.

Inventors:
LEBERT RAINER (DE)
PILCH IRIS (DE)
MARYASOV OLEKSIY (DE)
BRUCK ROBERT (DE)
MISSALLA THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/075319
Publication Date:
April 04, 2024
Filing Date:
September 14, 2023
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL SMT GMBH (DE)
International Classes:
H05G2/00
Domestic Patent References:
WO2021156411A12021-08-12
Foreign References:
DE102016219150A12016-11-24
US6324255B12001-11-27
US10330606B22019-06-25
DE102018205163A12018-08-09
DE102022210352A12024-04-04
DE102016219150A12016-11-24
DE102012202057A12013-08-14
US7639418B22009-12-29
DE102018205163A12018-08-09
Other References:
LEGALL H ET AL: "Spatial and spectral characterization of a laser produced plasma source for extreme ultraviolet metrology", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, 2 HUNTINGTON QUADRANGLE, MELVILLE, NY 11747, vol. 75, no. 11, 2 November 2004 (2004-11-02), pages 4981 - 4988, XP012071910, ISSN: 0034-6748, DOI: 10.1063/1.1807567
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE RUFF, WILHELM, BEIER, DAUSTER & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. 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 (SQ) mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Quellflecks zum Emittieren von EUV-Strahlung; eine Strahlformungseinheit (SFE) zum Empfangen von EUV-Strahlung des Quellflecks und zur Erzeugung eines Messstrahls (MS); 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, 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; gekennzeichnet durch eine von der EUV-Strahlungsquelle (SQ) unabhängige Quellpositions- Überwachungseinrichtung (QPOS) zur Überwachung der räumlichen Position des Quellflecks relativ zur Strahlformungseinheit.

2. EUV-Reflektometer nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Regelkreis zur Stabilisierung der räumlichen Lage des Quellflecks, worin die EUV-Strahlungsquelle wenigstens eine steuerbare Quellpositions-Einstelleinrichtung zur variablen Einstellung der räumlichen Position des Quellflecks aufweist; und die Auswerteinrichtung der Quellpositions-Überwachungseinrichtung dafür konfiguriert ist, basierend auf Quellpositions-Signalen der Quellpositions-Überwachungseinrichtung Steuersignale zur Ansteuerung der Quellpositions-Einstelleinrichtung zu erzeugen.

3. EUV-Reflektometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die EUV- Strahlungsquelle (SQ) einen gepulsten Laser (LAS) und eine Fokussieroptik zum Fokussieren eines von dem Laser emittierten Laserstrahls auf ein Target (TA) aufweist, und dass die Quellpositions-Einstelleinrichtungen ausgebildet sind, eine Position eines Laserfokus in Bezug auf das Target zu verändern oder dass die EUV-Strahlungsquelle als eine DPP-Quelle ausgebildet ist und die Quellpositions-Einstelleinrichtungen ausgebildet sind, Entladungsparameter zu verändern.

4. EUV-Reflektometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quellpositions-Überwachungseinrichtung (QPOS) umfasst: einen für EUV-Strahlung sensitiven ortsauflösenden Positionsüberwachungsdetektor (DET-P), der eine zweidimensional ausgedehnte Sensorfläche (SF) aufweist und dafür eingerichtet ist, vom Auftreffort der EUV-Strahlung auf der Sensorfläche abhängige Auftreffpositionssignale zu erzeugen; ein optisches Abbildungssystem (ABS) zur Abbildung wenigstens eines Teils des Quellflecks (QF) entlang eines Abbildungsstrahlengangs auf die Sensorfläche (SF) des Positionsüberwachungsdetektors (DET-P); eine Auswerteeinrichtung (AW) zur Auswertung der Auftreffpositionssignale.

5. EUV-Reflektometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abbildungsstrahlengang (ABS) wenigstens ein Spektralfilterelement zur wellenlängenselektiven Reduzierung der Intensität von Strahlungsanteilen außerhalb eines Arbeitswellenlängenbereichs angeordnet ist, wobei vorzugsweise in dem Abbildungsstrahlengang wenigstens ein mit einer reflektiven Mehrlagenbeschichtung ausgestattetes Reflexionselement derart angeordnet ist, dass die EUV-Strahlung nahezu senkrecht mit Inzidenzwinkeln aus einem Inzidenzwinkelbereich von weniger als 45° auftrifft.

6. EUV-Reflektometer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem einen vergrößernden Abbildungsmaßstab aufweist.

7. EUV-Reflektometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quellpositions-Überwachungseinrichtung (QPOS) ein reflektives Auskoppelelement (AKE) zur Auskopplung eines nicht zur Bildung des Messstrahls (STR) genutzten Anteils der von dem Quellfleck (QF) emittierten EUV-Strahlung entlang des Abbildungsstrahlengangs des optischen Abbildungssystems in Richtung des Positionsüberwachungsdetektors (DET-P) aufweist, wobei das Auskoppelelement vorzugsweise zwischen dem Quellfleck (QF) und einem vorderen Reflexionselement (VRE) der Strahlformungseinheit (SFE) angeordnet ist.

8. EUV-Reflektometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (AKE) eine gekrümmte Reflexionsfläche aufweist, die in einer einzigen Ebene oder in zwei zueinander orthogonalen Ebenen konkav gekrümmt ist.

9. EUV-Reflektometer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Auskoppelelement wenigstens ein weiteres reflektives optisches Element zwischen dem Auskoppelelement und dem Positionsüberwachungsdetektor (DET-P) angeordnet ist, wobei vorzugsweise das reflektive Auskoppelelement (AKE) oder das weitere reflektives optisches Element als ein Planspiegel (PLS) ausgebildet ist.

10. Messverfahren 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 (OB) mit folgenden Schritten:

Bereitstellen einer EUV-Strahlungsquelle mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Quellflecks (QF) zum Emittieren von EUV-Strahlung;

Erzeugen eines auf die Oberfläche (PRO) gerichteten Messstrahls (STR) mit von dem Quellfleck emittierter EUV-Strahlung;

Halten des Prüflings (PR) und Positionieren des Prüflings in Bezug auf den Messstrahl (STR) in mehreren Freiheitsgraden derart, dass im Betrieb der Messstrahl (STR) an einer vorgebbaren Messstelle im Bereich eines Messflecks (MFL) unter einen vorgebbaren Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche (OB) trifft,

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, gekennzeichnet durch eine von der EUV-Strahlungsquelle unabhängige Überwachung der räumlichen Position des Quellflecks relativ zur Strahlformungseinheit.

11. Messverfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Regelung zur Stabilisierung der räumlichen Lage des Quellflecks, worin die EUV-Strahlungsquelle wenigstens eine steuerbare Quellpositions-Einstelleinrichtung zur variablen Einstellung der räumlichen Position des Quellflecks aufweist und die Quellpositions-Einstelleinrichtung basierend auf Quellpositions-Signalen gesteuert wird, die aufgrund der unabhängigen Überwachung erzeugt werden.

12. Messverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die unabhängige Überwachung ein Abbilden wenigstens eines Teils des Quellflecks auf eine zweidimensional ausgedehnte Sensorfläche und eine Ermittlung einer Ist-Position des Quellflecks durch Auswerten von Auftreffpositionssignalen umfasst, die einen Auftreffort der abgebildeten EUV-Strahlung auf der Sensorfläche repräsentieren.

13. Messverfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Quellpositions-Überwachungseinrichtung gemäß wenigstens einer der folgenden Nutzungsarten verwendet wird:

(i) Nutzung beim Einrichten des EUV-Reflektometers, um den Quellfleck gegenüber der Strahlformungseinheit richtig auszurichten;

(ii) Nutzung nach einem Wechsel eines Targets und/oder nach einem Umbau der EUV- Strahlungsquelle, um den Quellfleck wieder an seine ursprüngliche Soll-Position zu positionieren;

(iii) Nutzung des Quellflecks als Justage-Hilfe bei einem Wiederzusammenbau der Strahlformungseinheit nach Wechsel einer optischen Komponente der Strahlformungseinheit.

Description:
EUV-Reflektometer und Messverfahren

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die folgende Offenbarung basiert auf der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2022 210 352.1, die am 29. September 2022 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.

Die Erfindung betrifft ein EUV-Reflektometer 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 Messverfahren zum Messen der Reflektivität eines für EUV-Strahlung reflektierend wirkenden Prüflings.

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).

Reflektometer für weiche Röntgenstrahlung (die den EUV-Bereich einschließt) werden typischerweise an Synchrotronstrahlungsquellen und dedizierten Monochromatorstrahlrohren betrieben. Synchrotronstrahlungsquellen sind allerdings aufwändig zu betreibende Großforschungseinrichtungen mit begrenzter Verfügbarkeit, so dass sich für die industrielle Qualitätssicherung durch EUV-Reflektometrie die Notwendigkeit zur Entwicklung lokaler kompakter EUV-Reflektometer unabhängig von Synchrotronstrahlungsquellen ergibt.

Die WO 2021/156411 A1 beschreibt ein lokal nutzbares EUV-Reflektometer mit eigener EUV- Strahlungsquelle. Zum betriebsfertig aufgebauten EUV-Reflektometer gehört eine EUV- Strahlungsquelle, die einen gepulsten Laser umfasst, dessen Laserstrahl auf ein Gold-Target oder ein anderes geeignetes Material fokussiert wird. Der Laserstrahl erzeugt bei der Oberfläche des Targets ein Plasma, welches im EUV-Bereich ein quasi kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Strahlung emittiert. Das Plasma enthält einen Quellfleck bzw. Emissionsfleck, der EUV-Strahlung aussendet.

Ein Anteil der vom Quellfleck emittierten EUV-Strahlung durchtritt eine Strahlformungseinheit, die dazu konfiguriert ist, diesen Anteil zu empfangen und daraus einen Messstrahl zu erzeugen, der im Betrieb des Reflektometers am prüflingsseitigen Ende auf die reflektierende Oberfläche des Prüflings trifft und dort an einer vorgesehenen Messstelle bzw. einem vorgesehenen Messort einen Messfleck bildet. Zum Einstellen der für die Messung genutzten Wellenlänge des Messstrahls umfasst die Strahlformungseinheit einen dispersiven Monochromator, der ein konkav gekrümmtes Reflexionsgitter und eine dem Reflexionsgitter nachgeschaltete Blendenanordnung umfasst, die wenigstens eine Blendenöffnung aufweist, die als Austrittsspalt des Monochromators dient.

Das EUV-Reflektometer weist weiterhin eine Positioniervorrichtung zum Halten des Prüflings und zum Positionieren des Prüflings in Bezug auf den Messstrahl in mehreren Freiheitsgraden auf, die es ermöglicht, dass im Betrieb der Messstrahl an einer vorgebbaren Messstelle im Bereich eines Messflecks unter einen vorgebbaren Einfallswinkel auf die reflektierende Oberfläche trifft. Ein für EUV-Strahlung sensitiver Detektor dient zum Erfassen der von der reflektierenden Oberfläche reflektierten EUV-Strahlung und zur Erzeugung von Detektorsignalen, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren und von einer Auswerteeirichtung ausgewertet werden.

Eine Voraussetzung für die Erzielung aussagekräftiger, untereinander vergleichbarer Messergebnisse sind zeitlich möglichst stabile Messbedingungen bzw. eine Berücksichtigung des Einflusses unvermeidbarer Schwankungen auf die Messergebnisse.

Beispielsweise ist die Intensität der emittierten EUV-Strahlung prinzipbedingt zeitlichen Schwankungen unterworfen. Um dies bei der Erfassung und Auswertung der Messergebnisse berücksichtigen und dadurch bedingte Messfehler vermeiden zu können, umfasst ein EUV- Reflektometer in der Regel einen außerhalb des Messstrahlengangs angeordneten Referenzdetektor sowie einen im Messstrahlengang angeordneten Strahlteiler, der dazu dient, einen Anteil der auftreffenden EUV-Strahlung des Messstrahls zu dem Referenzdetektor auszukoppeln und einen anderen Anteil zum Prüfling durchzulassen. Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt die Intensität der Lichtquelle in die Berechnung der Reflexion eingebunden werden.

Die DE 10 2016 219 150 A1 beschreibt Einrichtungen der Strahlungsquelle, die es erlauben, den Ort der Entstehung des Plasmas und damit die Quelle der zur Messung verwendeten Strahlung räumlich zu stabilisieren, was sich positiv auf die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse auswirkt.

AUFGABE UND LÖSUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein EUV-Reflektometer bereitzustellen, das im Vergleich zum Stand der Technik Potential für eine dauerhaft stabile hohe Messgenauigkeit auch nach eventuellen Wartungsarbeiten bietet. Insbesondere soll das EUV-Reflektometer auch für Bediener mit nur beschränkter Erfahrung schneller und/oder genauer als bisher für eine Messung justiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein EUV-Reflektometer mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein Messverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10 bereitgestellt. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Ein EUV-Reflektometer der hier betrachteten Art dient 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.

Das EUV-Reflektometer umfasst eine EUV-Strahlungsquelle mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Quellflecks zum Emittieren von EUV-Strahlung. Der gelegentlich auch als Emissionsfleck bezeichnete Quellfleck (im Englischen häufig als „EUV source spot“ oder schlicht als „source spot“ bezeichnet) ist ein räumlich begrenzter Bereich, von dem EUV-Strahlung aus einem gewissen Wellenlängenspektrum im Wesentlichen in alle Raumrichtungen ausgestrahlt wird.

Bei EUV-Strahlungsquellen, die durch Laserbestrahlung eines Targets oder durch Entladung eine EUV-Strahlung emittierende Plasmawolke erzeugt, liegt der Quellfleck innerhalb der Plasmawolke. Die Plasmawolke, also eine Wolke eines leuchtenden, elektrisch leitenden Gasgemischs, emittiert neben EUV-Strahlung auch Strahlungsanteile aus anderen Wellenlängenbereichen, insbesondere Ultraviolettstrahlung aus dem tiefen Ultraviolettbereich (DUV) und dem angrenzenden UV-Bereich, ggf. auch Strahlung aus dem sichtbaren Spektral bereich (VIS) und ggf. auch aus dem Infrarotbereich (IR). Für Anwendungen, die nur die EUV-Strahlung nutzen wollen, werden diese Strahlungsanteile häufig als Out-of-band- Strahlung (OoB) bezeichnet.

Eine Strahlformungseinheit des EUV-Reflektometers dient zum Empfangen eines Anteils der von dem Quellfleck ausgehenden EUV-Strahlung und zur Erzeugung eines Messstrahls. Dieser ist im Messbetrieb auf eine reflektierende Oberfläche eines Prüflings gerichtet. Eine Positioniervorrichtung des EUV-Reflektometers dient zum Halten des Prüflings und zum Positionieren des Prüflings in Bezug auf den Messstrahl in mehreren Freiheitsgraden derart, dass im Betrieb der Messstrahl an einer vorgebbaren Messstelle im Bereich eines Messflecks unter einem vorgebbaren Einfallswinkel (bzw. einem vorgebbaren Einfallswinkelbereich) auf die reflektierende Oberfläche trifft. Ein für EUV-Strahlung sensitiver Detektor dient zum Erfassen der von der reflektierenden Oberfläche reflektierten EUV-Strahlung und zur Erzeugung von Detektorsignalen, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren. Typischerweise ist dabei die Intensität der reflektierten Strahlung eine wichtige Messgröße. Vorzugsweise ist zusätzlich zu dem Detektor noch ein Referenzdetektor vorgesehen sowie ein Strahlteiler, der zur Auskopplung eines Anteils der EUV-Strahlung des Messstrahls entlang eines Referenz-Strahlengangs zu dem Referenzdetektor dient. Aus den Signalen des Detektors und den Signalen des Referenzdetektors können in der Auswerteeinrichtung Reflektivitätswerte berechnet werden.

Ein EUV-Reflektometer gemäß der beanspruchten Erfindung weist eine von der EUV- Strahlungsquelle unabhängige Quellpositions-Überwachungseinrichtung zur Überwachung der räumlichen Position des Quellflecks relativ zur Strahlformungseinheit auf. Der Quellfleck kann dabei z.B. mithilfe eines optischen Systems direkt beobachtet werden. Basierend auf dieser Überwachung bzw. Beobachtung kann seine Position im Raum relativ zu den Komponenten der Strahlformungseinheit bestimmt werden. Auch nicht-optische Systeme können ggf. genutzt werden, z.B. solche, die aus dem Quellvolumen emittierte Elektronen und/oder Ionen detektieren können und Rückschlüsse auf den Entstehungsort der detektierten Teilchen erlauben.

Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass für die Leistungsfähigkeit von EUV-Reflektometern u.a. die richtige Ausrichtung des Quellflecks und eine ausreichende Stabilität der Position des Quellflecks in Bezug auf den durch die Komponenten der Strahlformungseinheit gebildeten optischen Pfad wesentlich sind. Diese Stabilität muss während der Messungen vorliegen und auch nach eventuellen Wartungsarbeiten sollte die richtige Position des Quellflecks schnell wiederhergestellt werden können. Die Quellpositions- Überwachungseinrichtung ist dazu konfiguriert, diese entscheidende Information zu ermitteln. Größere Abweichungen der Ist-Position des Quellflecks von seiner Soll-Position können unterschiedliche Probleme verursachen. Weicht die Position des Quellflecks innerhalb einer Ausweitungsebene des dispersiven Monochromators von seiner Soll-Position ab, so ergeben sich Änderungen der Wellenlänge des Messstrahls. Abweichungskomponenten senkrecht zur Ausweitungsebene können Verschiebungen der Position des Messflecks parallel zur Abweichungsrichtung verursachen. Ebenso kann es zu Informationsverlusten und/oder Transmissionsverlusten durch Defokus kommen, wenn der Quellfleck nicht korrekt in Bezug auf die optischen Komponenten der Strahlformungseinheit liegt. Die Positionsabweichungen können sich allmählich im Wege von Drift entwickeln, gegebenenfalls auch diskontinuierlich zum Beispiel nach Wechsel einer Komponente. Es kann auch statistische Positionsschwankungen geben.

Es gibt zahlreiche Nutzungsmöglichkeiten. Die Quellpositions-Überwachungseinrichtung kann beispielsweise beim Einrichten des EUV-Reflektometers (also außerhalb des Messbetriebs) genutzt werden, um den Quellfleck gegenüber der Strahlformungseinheit richtig auszurichten. Dazu kann beim ursprünglichen Zusammenbau des EUV-Reflektometers die ideale Position des Quellflecks (Soll-Position) bestimmt werden. Ist dann in späteren Nutzungsphasen eine Neu-Einrichtung notwendig, beispielsweise nach Wechsel eines Targets in der EUV- Strahlungsquelle, so kann der Quellfleck unter Verwendung der Quellpositions- Überwachungseinrichtung schnell wieder an die ursprüngliche Soll-Position gebracht werden. Entsprechendes ist auch nach Umbau- oder Wartungsarbeiten in der EUV-Strahlungsquelle möglich. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Information genutzt werden kann, wenn Optiken (z.B. Spiegel oder Gitter) in der Beamline bzw. der Strahlformungseinheit getauscht werden müssen. Bei dem Wechselprozess ist abgesichert, dass sich während der Justage der Quellspot nicht geändert hat. Die Quellpositions-Überwachungseinrichtung kann auch zur Stabilisierung der räumlichen Lage des Quellflecks vor, während und/oder nach einer Messung genutzt werden. Wenn der Quellfleck unter Verwendung der Informationen aus der Quellposition- Überwachungseinrichtung hochgenau an seine Soll-Position gebracht werden kann, so kann der Quellfleck auch als Referenz beim Wiederzusammenbau der Strahlformungseinheit nach Wechsel einer optischen Komponente der Strahlformungseinheit dienen, also als Justage-Hilfe. Gemäß einer Weiterbildung ist die Quellpositions-Überwachungseinrichtung Teil eines Regelkreises zur Stabilisierung der räumlichen Lage des Quellflecks. Dabei weist die EUV- Strahlungsquelle wenigstens eine steuerbare Quellpositions-Einstelleinrichtung zur variablen Einstellung der räumlichen Position des Quellflecks auf und eine Auswerteeinrichtung der Quellpositions-Überwachungseinrichtung ist dafür konfiguriert, basierend auf Quellpositions- Signalen Steuersignale zur Ansteuerung der Quellpositions-Einstelleinrichtung zu erzeugen. Der Regelkreis kann so konfiguriert sein, dass mithilfe der Quellpositions- Überwachungseinrichtung ständig oder nach einem vorgebbaren Messprotokoll intermittierend die mit der Quellpositions-Überwachungseinrichtung festgestellte Ist-Position des Quellflecks mit seiner Soll-Position verglichen wird. Wenn dabei eine Positionsabweichung festgestellt wird, die einen gewissen Schwellwert überschreitet, können durch Ansteuerung der Quellpositions- Einstelleinrichtung Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, die die Positionsabweichung unterhalb des Schwellwerts halten. Somit kann ein Positionsregelkreis (feedback loop) zur Stabilisierung der räumlichen Position des Quellflecks geschaffen werden.

Wenn beispielsweise die EUV-Strahlungsquelle einen gepulsten Laser und eine Fokussieroptik zum Fokussieren eines von dem Laser emittierten Laserstrahls auf ein Target aufweist, können die Quellpositions-Einstelleinrichtungen so ausgebildet sein, dass die Position des Laserfokus in Bezug auf das Target verändert wird. Dazu kann beispielsweise eine Fokussierlinse innerhalb der Laseroptik verlagert werden. Wenn es sich bei der EUV-Strahlungsquelle um eine auf Entladungen basierende Quelle („discharge produced plasma.“ (DPP)-Quelle) handelt, können die Quellpositions-Einstelleinrichtungen so ausgebildet sein, dass Entladungsparameter verändert werden.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Quellpositions-Überwachungseinrichtung einen für EUV-Strahlung und/oder andere vom Quellfleck emittierte Strahlungsanteile sensitiven ortsauflösenden Detektor, der in dieser Anmeldung auch als Positionsüberwachungsdetektor bezeichnet wird. Der Detektor weist eine zweidimensional ausgedehnte Sensorfläche auf und ist dafür eingerichtet, vom Auftreffort der EUV-Strahlung und/oder anderer vom Quellfleck emittierter Strahlungsanteile auf der Sensorfläche abhängige Auftreffpositionssignale zu erzeugen. Weiterhin ist ein optisches Abbildungssystem zur Abbildung wenigstens eines Teils des Quellflecks entlang eines Abbildungsstrahlengangs auf die Sensorfläche des Positionsüberwachungsdetektors vorgesehen. Eine Auswerteeinrichtung bzw. ein hardwarebasiertes und/oder software-basiertes Positionsbestimmungsmodul der Auswertungseinrichtung dient zur Auswertung der Auftreffpositionssignale. Vorzugsweise wird ein ortsauflösender Detektor verwendet, der zumindest für die EUV- Strahlung sensitiv ist. Es kann auch eine Detektion mit sichtbaren (VIS), UV oder IR Licht erfolgen. Voraussetzung ist dann, dass die Position mit dem EUV-Quellfleck gut korreliert.

Als Positionsüberwachungsdetektor kann z.B. ein positionssensitiver Detektor verwendet werden. Ein positionssensitiver Detektor, auch als Position Sensitive Device bzw. Position Sensitive Detector oder optischer Positionssensor bezeichnet, ist ein ortsauflösender Detektor, der z.B. eine zweidimensionale Position eines Lichtpunkts, nämlich des Auftrefforts des EUV- Strahls im Abbildungsstrahlengang, auf seiner Sensorfläche, messen kann. Der Positionsüberwachungsdetektor kann z.B. eine EUV-sensitive Kamera mit einem CCD-Sensor oder ICCD-Sensor oder CMOS-Sensor oder NMOS-Sensor oder eine positionssensitive Diode (PSD) aufweisen. MPPC (multi pixel photon counter) oder allgemein Photodiode Arrays können ebenfalls verwendet werden, ggf. auch Liniendetektoren, wenn eine Raumrichtung wichtig bzw. bestimmend ist. Dann reicht eine Ortsauflösung in nur einer Dimension.

Wie erwähnt kann ggf. auch sichtbares oder UV-Licht detektiert werden. Ein Nachteil dabei ist, dass dann angenommen werden muss, dass die Positionsänderungen proportional zueinander sind.

Mithilfe der auf die Sensorfläche auftreffenden Strahlung, insbesondere der EUV-Strahlung, kann beispielsweise die Position des Intensitätsschwerpunkts (center of gravity, CoG) des Quellflecks bzw. des Bildes des Quellflecks mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Jede Verlagerung des Quellflecks macht sich aufgrund der optischen Abbildung in einer entsprechenden Verlagerung der Auftreffposition auf der Sensorfläche bemerkbar, diese kann quantitativ ausgewertet werden. Die Ausdehnung (Größe) des Quellspots und die Formänderungen können ggf. ebenfalls bestimmt werden.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Quellpositions-Überwachungseinrichtung ein reflektives Auskoppelelement zur Auskopplung eines nicht zur Bildung des Messstrahls genutzten Anteils der von dem Quellfleck emittierten EUV-Strahlung entlang des Abbildungsstrahlengangs des optischen Abbildungssystems in Richtung des Positionsüberwachungsdetektors. Diese Maßnahme nutzt aus, dass der Quellfleck einer EUV-Strahlungsquelle im Prinzip in alle Raumrichtungen emittiert und dass nur ein gewisser Anteil aus einem begrenzten Raumwinkelbereich für die Erzeugung des Messstrahls genutzt wird. Diejenigen Anteile, die für die Erzeugung des Messstrahls nicht genutzt werden, können zur Beobachtung der Quellposition über das optische Abbildungssystem genutzt werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Auskoppelelement zwischen dem Quellfleck und einem vorderen Reflexionselement der Strahlformungseinheit angeordnet. Das vordere Reflexionselement ist ausgehend von dem Quellfleck das erste Reflexionselement, welches Strahlung zur Bildung des Messstrahls zu nachfolgenden Reflexionselementen reflektiert. Zusätzlich zu dem reflektiven Auskoppelelement kann wenigstens ein weiteres das EUV- Strahlbündel begrenzendes Blendenelement vorgesehen sein, welches EUV-Strahlungsanteile ausblendet, die nicht zur Bildung des Messstrahls genutzt werden.

Diese Variante nutzt somit einen Anteil der EUV-Strahlung, die grob in Richtung der Strahlformungseinheit gerichtet ist. Alternativ wäre es möglich, ein optisches Abbildungssystem so aufzubauen, dass ein gesonderter Abbildungsstrahlengang entsteht, der zum Beispiel durch ein EU -durchlässiges seitliches Fenster (z.B. Zr-Folie) oder ein Pinhole im Gehäuse der EUV- Strahlungsquelle führt und zur Beobachtung der Position der Quellflecks geeignet ist.

Ein Pinhole ist in dieser Ausführungsform das optische Element, welches den Quellspot auf den Detektor abbildet. Bei der Auslegung ist oftmals eine 1:1 Abbildung sinnvoll, um eine gute Messgenauigkeit der Position zu erreichen. In manchen Anwendungen kann es auch notwendig sein, dass der Quellspot vergrößert abgebildet werden muss. Beispielsweise kann eine vierfache Vergrößerung vorgesehen sein. Der Durchmesser des Pinholes kann je nach Auslegungsform z.B. im Bereich von 50 pm bis 5 mm liegen.

Bei manchen Ausführungsformen weist das reflektive Auskoppelelement eine gekrümmte Reflexionsfläche auf, die in einer einzigen Ebene oder in zwei zueinander orthogonalen Ebenen konkav gekrümmt ist. Damit wird das Auskoppelelement zu einem abbildenden bzw. refokussierenden optischen Element des Abbildungsstrahlengangs und erfüllt somit eine Doppelfunktion. Das reflektive Auskoppelelement kann so ausgebildet sein, dass es das einzige die Strahlwinkelverteilung ändernde optische Element im Abbildungsstrahlengang ist, so dass EUV-Strahlung vom Quellfleck über dieses Auskoppelement direkt (ohne die Notwendigkeit eines weiteren Reflexionselements) auf die Sensorfläche des Positionsdetektors gelangt.

Unter anderem aus Gründen der besten Bauraumnutzung ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass zusätzlich zu dem Auskoppelelement wenigstens ein weiteres reflektives optisches Element optisch zwischen dem Auskoppelelement und dem Positionsüberwachungsdetektor angeordnet ist. Eines der beiden Elemente, also das reflektive Auskoppelelement oder das weitere reflektive optische Element, kann als Planspiegel ausgebildet sein, um ohne Änderung der Strahlwinkelverteilung den Strahlengang zu falten bzw. umzulenken. Eine EUV-Strahlungsquelle, die durch Laserbestrahlung eines Targets oder durch Entladung eine EUV-Strahlung emittierende Plasmawolke erzeugt, emittiert ein breites Spektrum von Wellenlängen nicht nur aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV), sondern auch aus dem angrenzenden tiefen Ultraviolettbereich (DUV) und auch bei größeren Wellenlängen. Es gibt also Strahlungsanteile in dem für die Messaufgabe gewünschten EUV-Spektralbereich (sogenannte In-Band-Strahlung) und Strahlungsanteile außerhalb des gewünschten EUV- Spektralbereichs (sogenannte Out-of-Band-Strahlung, OoB). Derjenige Raumbereich der Plasmawolke, der den Quellfleck für die gewünschte EUV-Strahlung enthält, ist meist im Vergleich zur Größe der Plasmawolke relativ klein und kann zum Beispiel typischerweise einen Durchmesser im Bereich von 50 pm aufweisen. Um zu vermeiden, dass die Bestimmung der Position des Quellflecks durch OoB-Strahlung z.B. aus der Plasmawolke beeinträchtigt oder verfälscht wird, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass in dem Abbildungsstrahlengang wenigstens ein Spektralfilterelement zur wellenlängenselektiven Reduzierung der Intensität von Strahlungsanteilen außerhalb eines gewünschten EUV- Spektralbereichs angeordnet ist. Damit kann erreicht werden, dass im Wesentlichen nur EUV- Strahlung aus dem gewünschten Spektralbereich (z.B. um ca. 13,5 nm) mit signifikanter Intensität auf die Sensorfläche des Positionsüberwachungsdetektors fällt, so dass die Position des Quellflecks entsprechend genau bestimmt werden kann.

Zur spektralen Filterung könnte ein gesondertes Filterelement nach Art eines folienartig dünnen, EUV-Strahlung transmittierenden Spectral Purity-Filterelements (vgl. zum Beispiel DE 10 2012 202 057 A1 oder US 7,639,418 B2) genutzt werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist dagegen in dem Abbildungsstrahlengang wenigstens ein mit einer reflektiven Mehrlagenbeschichtung ausgestattetes Reflexionselement derart angeordnet, dass die EUV- Strahlung nahezu senkrecht, d.h. mit Inzidenzwinkeln aus einem Inzidenzwinkelbereich von weniger als 45°, auftrifft. Der Inzidenzwinken ist hier derjenige Winkel, den ein auf einen Oberflächenort einfallender Strahl mit der Oberflächennormalen am Auftreffort einschließt. Die Struktur der Mehrlagenbeschichtung wirkt als Bragg- Reflektor und ist so ausgelegt, dass die Reflektivität für die gewünschten EUV-Strahlungswellenlängen maximal und für OoB- Strahlungsanteile deutlich geringer ist, so dass eine spektrale Filterwirkung erzielt wird.

Für EUV-Strahlung reflektierende Oberflächen reflektieren in der Regel auch sichtbares Licht und/oder UV-Licht. Vorzugsweise werden auch OoB-Strahlungsanteile gefiltert, z.B. mittels eines Zr-Filters. Weiterhin können Einrichtungen zur Unterdrückung von Streulicht und/oder von Licht des Lasers der Strahlungsquelle vorgesehen sein. Das Abbildungssystem ist dafür ausgelegt, ein in seiner Objektebene befindliches Objekt in seine Bildebene abzubilden, wobei die optischen Elemente so ausgelegt sind, dass die zur Bildebene optisch konjugierte Objektebene im Wesentlichen durch die Soll-Position des Quellflecks verläuft oder in deren Nähe liegt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Abbildungssystem mit einem vergrößerten Abbildungsmaßstab ausgelegt wird, so dass jede Positionsabweichung im Bereich der Objektebene (im Bereich des Quellflecks) vergrößert auf die Sensorfläche abgebildet wird. Dadurch kann die Messgenauigkeit verbessert werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Messverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10. Das Messverfahren ist gekennzeichnet durch eine von der EUV-Strahlungsquelle unabhängige Überwachung der räumlichen Position des Quellflecks relativ zur Strahlformungseinheit.

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 EUV-Reflektometers gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht auf eine horizontale x-y-Ebene;

Fig: 3 zeigt schematisch den Bereich der Auskopplung eines Anteils der EUV-Strahlung zum Zwecke der Quellfleck-Positionsüberwachung;

Fig. 4 zeigt schematische eine Ansicht der zweidimensionalen Sensorfläche des Quellpositionsdetektors zur Illustration einer Positionsabweichung des Quellflecks von seiner Soll-Position.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Fig. 1 zeigt schematisch Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines EUV- Reflektometers EUVR. Das EUV-Reflektometer EUVR ist eine 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 generell konkav oder konvex gekrümmte reflektierende Oberfläche aufweist. Aus dem rechtshändigen kartesischen xyz- Koordinatensystem 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 gehört eine EUV-Strahlungsquelle SQ mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Quellflecks QF, der EUV-Strahlung in alle Raumrichtungen emittiert.

Die EUV-Strahlungsquelle SQ umfasst im Beispielsfall einen gepulsten Laser LAS, dessen Laserstrahl LS mit einer nicht dargestellten Fokussieroptik auf ein Gold-Target TA oder ein anderes geeignetes Material fokussiert wird. Der Laserstrahl erzeugt bei der Oberfläche des Targets ein Plasma PL, welches u.a. im EUV-Bereich ein quasi kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Strahlung emittiert. Das Plasma PL bzw. die Plasmawolke enthält 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.“).

Eine optisch nachgeschaltete Strahlformungseinheit SFE ist dazu konfiguriert, einen Anteil der von der EUV-Strahlungsquelle ausgehenden EUV-Strahlung 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 vorgesehenen Messstelle einen Messfleck MFL bildet.

Die Strahlformungseinheit SFE ist in Fig. 1 stark schematisiert dargestellt. Die Strahlformungseinheit kann z.B. wie in Fig. 2 dargestellt aufgebaut sein (vgl. z.B. WO 2021/156411 A1.). Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht auf eine horizontale x-y-Ebene. Realisierungsmöglichkeiten für eine Strahlformungseinheit sind z.B. in der DE 10 2018 205 163 A1 oder in der WO 2021/156411 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird. Zum Einstellen der für die Messung genutzten Wellenlänge des Messstrahls STR umfasst die Strahlformungseinheit SFE einen Monochromator, der als Gittermonochromator bzw. dispersiver Monochromator ausgelegt ist. Der Monochromator umfasst ein konkav gekrümmtes Reflexionsgitter RG und eine dem Reflexionsgitter RG nachgeschaltete Blendenanordnung BL. Diese kann eine rechteckförmige Blendenöffnung BO aufweisen, deren Breite in zwei zueinander senkrechten Richtungen stufenlos eingestellt werden kann. Die Blendenöffnung dient als Austrittsspalt des Monochromators. 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. Die Strahlformungseinheit SFE umfasst weiterhin ein hinteres Reflexionselement HRE, welches im Strahlengang zwischen der Blendenanordnung BL und dem Austritt des Messstrahls STR in Richtung Prüfling PR angeordnet ist und die Intensitätsverteilung in der rechteckförmigen Blendenöffnung auf die Oberfläche OB des Prüflings abbildet. Es weist meist eine ellipsoidale Reflexionsfläche auf. 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.

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 auftrifft. Zu den Einstellmöglichkeiten der Positioniervorrichtung POS gehören eine Kippung des Prüflings um eine Theta-Achse (parallel zur y-Richtung) und eine Verkippung um eine Phi-Achse (parallel zur z-Richtung).

Zum EUV-Reflektometer gehört weiterhin ein Detektor DET, der u.a. für EUV-Strahlung sensitiv ist und dazu konfiguriert ist, die von der reflektierenden Oberfläche OB reflektierte EUV- Strahlung zu erfassen und entsprechende Detektorsignale zu erzeugen, die die vom Prüfling reflektierte EUV-Strahlung repräsentieren. Der Detektor kann z.B. eine Messdiode aufweisen. 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 zu 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 Messungen können für Einfallswinkel (Inzidenzwinkel) im Bereich zwischen 0° und 90° (ohne die Grenzwerte) durchgeführt werden. 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.

Beispiele zur Ausgestaltung geeigneter EUV-Reflektometer sind z.B. in der DE 102018205163 A1 oder der WO 2021/156411 A1 beschrieben. Deren Offenbarungsgehalt wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Um jederzeit die Möglichkeit zu haben, die räumliche Position des Quellflecks QF in Bezug auf die optischen Komponenten bzw. den dadurch gebildeten Strahlengang der Strahlformungseinheit SFE mit hoher Positionsgenauigkeit zu bestimmen und gegebenenfalls zu korrigieren, ist das EUV-Reflektometer mit Komponenten einer Quellpositions- Überwachungseinrichtung QPOS ausgestattet. Diese umfasst einen ortsauflösenden Positionsüberwachungsdetektor DET-P, der für EUV-Strahlung empfindlich ist und eine zweidimensional ausgedehnte Sensorfläche SF aufweist. Wenn ein Strahl mit EUV-Strahlung auf die Sensorfläche fällt, so generiert der Detektor vom Auftreffort der EUV-Strahlung auf der Sensorfläche SF abhängige Auftreffpositionssignale. Der Detektor DET-P ist an die Auswerteeinrichtung AW angeschlossen, die die Auftreffpositionssignale verarbeiten kann, um daraus Daten zu ermitteln, die den Ortskoordinaten des Auftrefforts des EUV-Strahls auf der Sensorfläche entsprechen. Die Quellpositions-Überwachungseinrichtung QPOS umfasst außerdem mehrere optische Elemente eines optischen Abbildungssystems ABS, das dafür konfiguriert ist, wenigstens einen Teil des Quellflecks QF entlang eines Abbildungsstrahlengangs des Abbildungssystems ABS (gestrichelte Linie in Fig. 1) auf die Sensorfläche SF des Positionsüberwachungsdetektors DET- P abzubilden. Die optischen Komponenten des Abbildungssystems stehen in fester und dauerhaft stabiler räumlicher Beziehung zu den optischen Komponenten der Strahlformungseinrichtung SFE, so dass die räumliche Position des Quellflecks QF in Bezug auf die Strahlformungseinheit bzw. deren Strahlengang zuverlässig bestimmt werden kann.

Das optische Abbildungssystem ABS umfasst im Beispielsfall ein reflektives Auskoppelelement (bzw. einen Auskoppelspiegel) AKE, das einen Anteil der vom Quellfleck QF emittierten EUV- Strahlung, die nicht in den Strahlengang der Strahlformungseinheit SFE gelangen kann, in Richtung des optisch nachgeschalteten Positionsüberwachungsdetektors DET-P auskoppelt. Fig. 3 zeigt hierzu schematisch, dass der innerhalb der größeren Plasmawolke PL liegende Quellfleck QF in viele Raumrichtungen EUV-Strahlung abstrahlt. In die Strahlformungseinheit gelangt nur maximal derjenige Anteil A1, der die Öffnung der Eintrittsblende EB passieren und auf die konkave Reflexionsfläche des vorderen Reflexionselements VRE gelangen kann. Anteile A2, die horizontal daran vorbeigeleitet würden, können wenigstens teilweise vom Auskoppelelement AKE erfasst und in den Abbildungsstrahlengang des Abbildungssystems ABS umgelenkt werden. Im Abbildungsstrahlengang optisch hinter dem Auskoppelelement AKE befindet sich noch ein als Planspiegel ausgelegtes reflektives Element PLS, welches die vom Auskoppelelement AKE ausgekoppelten Strahlungsanteile komplett in Richtung des Positionsdetektors DET-P reflektiert. Im Beispielsfall weist das Auskoppelelement AKE eine in zwei Ebenen konkav gekrümmte Reflexionsfläche auf und bildet das einzige abbildende optische Element des Abbildungsstrahlengangs, welches auf der Sensorfläche SF ein Bild des Quellflecks QF erzeugt. Der Planspiegel PLS dient lediglich zur Strahlumlenkung, um den verfügbaren Bauraum optimal nutzen zu können.

Bei dem Auskoppelelement AKE handelt es sich um einen nach Art eines Bragg- Reflektors wirkenden Mehrlagenspiegel (multilayer mirror), dessen reflektierende Fläche beispielsweise als Rotationsellipsoid oder Toroid gestaltet sein kann. Mittlere Auftreffwinkel bzw. Inzidenzwinkel der ausgekoppelten EUV-Strahlung können beispielsweise im Bereich um 15° liegen. Der ebene Umlenkspiegel PLS ist ebenfalls ein Spiegel mit reflektiver Mehrlagenbeschichtung, er wird im Beispielsfall bei mittleren Auftreffwinkeln von ca. 25° bis 30° betrieben. Im Abbildungsstrahlengang können zusätzlich noch weitere optische Elemente vorgesehen sein, beispielsweise ein Verschluss, eine Aperturblende und/oder eine Spektralfilterfolie. Aus der durch Bestrahlung des Targets mit Laserstrahlung generierten Plasmawolke PL wird nicht nur EUV-Strahlung aus dem gewünschten Wellenlängenbereich um die vorgesehene Nutzwellenlänge (ca. 13,5 nm) emittiert, sondern darüber hinaus ein breites Spektrum anderer Wellenlängen bis hin zum tiefen Ultraviolettbereich (DUV) und darüber hinaus. Der Quellfleck QF, also derjenige räumlich relativ kleine Bereich, der u.a. die EUV-Strahlung mit Wellenlängen um die gewünschte Ziel-Wellenlänge (z.B. 13,5 nm) emittiert, liegt innerhalb der größeren Plasmawolke. Um zu erreichen, dass das Abbildungssystem ABS im Wesentlichen nur den Quellfleck QF auf den Positionsüberwachungsdetektor DET-P abbildet, sind sowohl das Auskoppelelement AKE als auch der Planspiegel PLS als Spektralfilterelement ausgelegt. Die Mehrlagenbeschichtungen sind so ausgelegt, dass sie für den genutzten Inzidenzwinkelbereich im Wesentlichen nur einen spektral engen Bereich um die gewünschten Wellenlängen um 13,5 nm mit hoher Reflektivität weiterleiten, während die Reflexionsbeschichtung für anderen Wellenlängen mehr oder weniger stark verstimmt ist, so dass für diese die Reflektivitäten erheblich geringer sind. Auf diese Weise wird eine reflektive wellenlängenselektive Filterung erreicht, ohne dass dafür weitere gesonderte Filterelemente, wie beispielsweise dünne Spectral Purity-Filterfolien oder dergleichen, vorgesehen sind. Bei anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere gesonderte Filterelemente vorgesehen sein. Eventuelles Streulicht sowie Strahlungsanteile von OoB-Strahlung (z.B. UV und/oder VIS) können ebenfalls gefiltert werden, um diese vom Detektor fernzuhalten.

Das Abbildungssystem ABS ist so ausgelegt, dass der Quellfleck QF mit vierfacher Vergrößerung auf die Sensorfläche SF des Positionsüberwachungsdetektors DET-P abgebildet wird. Jede räumliche Verlagerung des Quellflecks wird somit vierfach vergrößert auf der Sensorfläche erkennbar, wodurch hohe Empfindlichkeiten auch für kleine Positionsabweichungen des Quellflecks erzielbar sind.

Zur Illustration einer Situation mit einem Quellfleck, der deutlich außerhalb seiner Soll-Position liegt, zeigt Fig. 4 schematisch eine Draufsicht auf die zweidimensionale Sensorfläche SF des Positionsüberwachungsdetektors DET-P. Würde sich der Quellfleck QF in seiner Soll-Position befinden, so würde das Bild des Quellflecks (Auftreffposition des ausgekoppelten EUV-Anteils A2) an der Position SP liegen. Tatsächlich liegt der Quellfleck außerhalb seiner Soll-Position, so dass sein Bild bzw. dessen Ist-Position IP auf der Sensorfläche mit Abstand zur Soll-Position SP liegt. Die Positionsabweichungen kann durch einen Positionsabweichungsvektor PA quantifiziert werden, dessen Komponenten sowohl die Richtung der Abweichung als auch das Ausmaß der Abweichung enthalten. Die Eingreifgrenzen der Quellspotregelung kann so gewählt werden, dass die auftretenden statistischen Positionsschwankungen nicht überkompensiert werden, da dies eine Verschlechterung der Quellspotpositionsstabilität zur Folge hätte. Eine erwartete statistische Quellspotabweichung kann z.B. im Bereich von 5pm bis 15pm liegen. Wie stabil die Quellspotposition ist, hängt oftmals von dem physikalischen Randbedingungen der EUV- Strahlungsquelle ab. Die Laserplasma-Strahlungsquellen weisen oftmals einen kleineren Quellspot und eine kleinere statistische Positionsschwankung des Quellspots als Entladungs- Strahlungsquellen auf. Die Eingreifsgrenzen dürfen nicht dazu führen, dass statistische Schwankungen korrigiert werden.

Diese Betrachtung begrenzt sich jedoch nur auf statistische Schwankungen ohne Drifts. Für die Nachkorrektur von Drifts kann eine Berechnungsvorschrift genutzt werden, um auch kleinere Werte geeignet korrigieren zu können. Drifts können detektiert werden, wenn in regelmäßigen Zeitabständen die Position gemessen wird. Aus dem zeitlichen Verlauf kann dann eine Drift bestimmt werden, indem ein Mittelwert bestimmt wird. Der Mittelwert kann zum einen aus mehreren Einzelmessungen ermittelt werden oder es kann die Position durch Mittelung mehrerer Quellemissionen bestimmt werden, in dem z.B. die Belichtungszeit des positionssensitiven Sensors so eingestellt wird, dass z.B. zehn Quellemissionen einen Messwert ergeben.

Bei Wartungstätigkeiten können die Abweichungen von Soll-Position größer sein und diese variieren stark von der Justage, die man während der Wartungstätigkeit unabhängig von der Quellpositions-Überwachungseinheit vornimmt. Wenn man z.B. ein optisches Element im Laserstrahlengang wechselt, dann kann man dieses bereits vorjustieren, so dass bei Inbetriebnahme der Strahlungsquelle nach dem Tausch die Nachjustage möglichst gering ist. Es können jedoch auch größere Abweichungen von 100 pm oder sogar 500 pm auftreten, die dann auf dem positionssensitiven Sensor als Abweichung von 400pm bis 2000 pm detektiert wird. Große Abweichungen nach einer Wartungstätigkeit werden eher erwartet, wenn eine oder mehrere Komponenten mechanisch stark von ihrer Position abweichen. Bei Komponenten, die als Tauschkomponente ausgeführt sind oder bei denen eine Vorjustage erfolgen kann, werden Abweichungen des Quellspots nach dem Tausch von kleiner oder gleich 100 pm erwartet. Der tatsächliche Wert hängt von der jeweiligen Funktion der Tauschkomponente ab.

Das Quellpositions-Überwachungssystem QPOS kann in unterschiedlichen Nutzungsphasen des EUV-Reflektometers genutzt werden. Sobald die ideale räumliche Position des Quellflecks (die Soll-Position) beim erstmaligen Einrichten des EUV-Reflektometers festgelegt ist, kann diese Soll-Position immer als Zielposition genutzt werden, beispielsweise nach Auswechseln eines Targets in der EUV-Strahlungsquelle SQ. Diese wird danach einfach so eingerichtet, dass der Quellfleck wieder im Rahmen der Einstellgenauigkeit an der Soll-Position liegt (so dass keine signifikante Positionsabweichung der Auftreffpositionen IP uns SP vorliegt. Gegebenenfalls kann die Soll-Position auch geändert bzw. angepasst werden.

Im Beispielsfall ist die Quellpositions-Überwachungseinrichtung QPOS Bestandteil eines Positionsregelkreises. Dieser nutzt die vom Positionsüberwachungsdetektor DET-P erfassten Informationen über die Ist-Position des Quellflecks. Daraus werden Daten über die Positionsabweichung PA zwischen Ist-Position und Soll-Position errechnet. Liegt diese Positionsabweichung außerhalb gewisser Toleranzgrenzen, sendet die Auswerteeinrichtung AW entsprechende Signale an die Einrichtungen zur Einstellung der EUV-Strahlungsquelle, die entsprechend verstellt werden, um den Quellfleck QF wieder in die oder nahe genug zur Soll- Position zurückzubringen. Beispielsweise kann die Lage des Laserfokus auf dem Target gesteuert verändert werden.

Eine andere Nutzungsmöglichkeit ist die Wiederherstellung der richtigen Position des Quellflecks nach Austausch und/oder neu Justage einer optischen Komponente der Strahlformungseinheit oder einer Komponente der EUV-Strahlungsquelle. Mithilfe der Information über die richtige Position des Quellflecks in Bezug auf die Strahlformungseinheit kann die Justage so durchgeführt werden, dass diese Quellposition wieder erreicht wird.