CN111324006A - 检测光刻掩模的区域部分上的结构的检测装置及设备 - Google Patents

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Abstract

检测装置用于检测光刻掩模的区域部分上的结构。检测装置具有第一空间分辨的检测器以及与其分离布置的其他空间分辨的检测器。第一空间分辨的检测器实施为高强度(HI)检测器，布置在从掩模区域部分发出的检测光的HI束路径中。其他空间分辨的检测器实施为低强度(LI)检测器，布置在检测光的LI束路径中，HI束路径和LI束路径实施为使得用一检测光强度照明HI检测器，该检测光强度至少是照明LI检测器的检测光强度的幅度的两倍。两个空间分辨的检测器实施为同步检测检测光。结果是检测装置的动态范围提高而不限制空间分辨率的检测装置。替代地或附加地，通过两个空间分辨的检测器，检测装置还可以实施为对检测光进行偏振分辨测量。

Description

检测光刻掩模的区域部分上的结构的检测装置及设备
相关申请的交叉引用
本专利申请要求德国专利申请DE 10 2018 221 647.9的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及检测光刻掩模的区域部分上的结构的检测装置。本发明还涉及包括该类型的检测装置、检测光刻掩模的区域部分上的结构的设备。
背景技术
从WO 2016/012426 A1已知检测光刻掩模的结构的方法和相应的设备。后来，在对布置在物平面中的光刻掩模成像期间，3D空间像测量发生在像平面附近的区域中。关于偏振分辨的光测量的检测器，特别是参考EP 1 615 062 B1、DE 10 2007 045 891 A1、DE 102017 115 262 A1、DE 10 2004 033 603 A1、DE 10 2004 033 602 A1、DE 10 2005 062237 A1和DE 10 2007 009 661 A1。EP 0 218 213 B1公开了在线测量移动物体处的透射和反射的方法和设备。DE 38 35 892 C1公开了远程激光干涉仪。
发明内容
本发明的目的是开发引言中提及的类型的检测装置，使得该检测装置的动态范围增加而不会限制空间分辨率。
根据本发明，通过具有下文指定的特征的检测装置实现该目的。
一种检测装置，所述检测装置用于检测光刻掩模的区域部分上的结构，
-包括第一空间分辨的检测器，所述第一空间分辨的检测器实施为高强度检测器(HI)，布置在从所述掩模区域部分发出的检测光的HI束路径中，
-包括其他空间分辨的检测器，所述其他空间分辨的检测器与所述第一空间分辨的检测器分离地布置，实施为低强度(LI)检测器，布置在所述检测光的LI束路径中，
-其中一方面所述HI束路径和另一方面所述LI束路径实施为使得用一检测光强度照明所述HI检测器，所述检测光强度至少是照明所述LI检测器的检测光强度的幅度的两倍。
-其中所述两个空间分辨的检测器实施为同步检测所述检测光。
根据本发明已经认识到，通过检测器光被分成具有不同检测光强度的至少两个束路径，即分成至少一个高强度束路径和分束成至少一个低强度束路径，检测装置的动态范围可以增加而不会限制检测器的空间分辨率。将相关联的HI/LI检测器引入到这些束路径中。在HI束路径和LI束路径之间的检测光的强度比至少为3的情况下，得到的结果是检测装置的动态范围被有利地改进以用于高度敏感的空间分辨的检测光的检测。检测装置可以实施为使得HI束路径和LI束路径之间的至少为3的强度比是大于4、大于5、大于6、大于7、大于8、大于9、大于10、大于20、大于30、大于50或甚至更大。如果强度比为n，则与单独HI/LI检测器的动态范围的比较，整个检测装置的动态范围增加了n倍。由噪声水平划分的(总的来说由电子噪声和暗噪声给定)，检测器的动态范围是在没有过载的情况下可以测量的最亮信号的强度。在检测装置中还可以使用多于两个检测器，例如三个检测器、四个检测器、五个检测器或更多的检测器，每个检测器具有检测光强度的对应的强度等级。在三个检测器的情况下，束路径之间的强度比例如还可以100比10比1。然后，与检测器的单独动态范围相比较，总动态范围增加了100倍。替代地，在三个检测器的情况下束路径之间的强度比例如还可以是900比30比1。在该情况下，总动态范围与单独动态范围相比较增加了900倍。通过在检测装置中使用四个检测器，束路径之间的强度比例如还可以是8000比400比20比1。在该情况下，总动态范围与单独动态范围相比较增加了8000倍。
检测器可以各实施为相机。检测器可以实施为CMOS传感器或CCD传感器。检测器可以具有传感器像素的二维阵列。检测装置可以实施为检测EUV检测光。特别是，HI检测器可以实施为使得空间分辨的检测器的不同像素之间的通道串扰被避免。该类型的通道串扰可以例如因为使用抗光晕结构而发生。检测装置的畸变校正可以通过在要检测的区域部分的位置处布置的例如针孔阵列的测量来实现。检测装置可以实施为使用EUV、DUV、UV、VIS、NIR或IR波长处的检测光。EUV波长可以在5nm和30nm之间的范围中(例如为13.5nm)。
可以将要检测的结构成像到检测器上。HI/LI束路径可以制定为使得要检测的结构的图像各出现在相应检测器上。至于检测器测量要检测的结构的远场衍射结构，不需要这种类型的成像。从要检测的结构到检测器的束路径可以具有不同的长度，可以具有不同的比例而且还可以具有不同的畸变值。
在实施例中，布置使得所述HI束路径中束偏转排他地由于反射而发生。根据上文的布置避免了对HI束路径中检测光透射的部件。然后同样可以测量对于其没有高度透射的部件的检测光波长。LI束路径还可以实施为使得在那里不会布置对检测光透射的部件。HI束路径可以制定为使得HI检测器表示在检测光已经照射在要检测的区域部分上之后的第一光学部件。
在实施例中，所述空间分辨的检测器的布置使得在所述HI检测器处的反射是所述LI束路径的部分。根据上文的布置导致LI束路径的特别简洁路线，因为在HI检测器处按例反正不可避免的反射用于所述LI束路径。替代地，检测器可以布置为使得在LI检测器的反射是HI束路径的部分。那么，布置以及可选地LI检测器上的涂层设计为使得在LI检测器处将大部分的检测光反射并且与此相比较小部分的检测光通行至LI检测器。
在实施例中，所述HI检测器具有多层涂层。根据上文的涂层可以用有目标的方式预先定义反射的检测光的强度。这可以用于预先定义在一方面HI束路径和另一方面LI束路径之间的检测光强度比。
在实施例中，分束器将从所述区域部分出发的检测束路径分成所述HI束路径和所述LI束路径。根据上文的分束器使得在HI束路径和LI束路径之间精确地预先定义强度比成为可能。检测装置还可以具有多于一个分束器。分束器可以将检测光分成反射的检测光束路径和透射的检测光束路径。取决于分束器的实施例，反射的部分可以表示LI束路径并且透射的部分可以表示HI束路径，或者相反地，反射的部分可以表示HI束路径且透射的部分可以表示LI束路径。在应用EUV检测光的检测装置中，分束器制造为膜，该膜例如由锆构成或者由Zr化合物构成、由Si化合物构成，例如由SiN构成或由多晶硅构成。这种类型的膜可以多层的方式来实施。检测光在分束器上的入射角可以小于20°。
在实施例中，将所述区域部分成像的成像光学单元，其中所述分束器布置在所述成像光学单元的像平面中。在根据上文的布置中，对于分束器的平面性的需求低。分束器特别不需要以优选平面的方式来实施并且可以具有例如生产决定的形貌。检测装置的成像光学单元还可以布置在分束器和至少一个检测器之间。
在实施例中，所述分束器具有多层涂层。根据上文的分束器涂层使得能够关于所述分束器的分束性质进行精确的预先定义。
在实施例中，所述分束器具有衍射结构。根据上文的衍射结构使得将不同的衍射级用于分束检测光成为可能。可以将二级衍射或更多级衍射用于随后的检测。衍射结构可以是检测装置的成像光学单元，并且可以例如应用在成像光学单元的反射镜上。反射镜可以是平面反射镜、凸面反射镜或凹面反射镜。
在实施例中，所述分束器实施为光栅。根据上文的分束器的光栅实施例已经证实为实际有用的。分束器原则上可以实施为更加复杂结构的衍射式光学元件(DOE)。分束器可以实施为闪耀光栅。
在实施例中，在照射在所述分束器上之后，所述HI束路径的主光束的反射角小于20°。根据上文的HI束路径的主光束的反射角首先避免了过高的成像畸变，只要分束器布置在要检测的区域部分的像平面和/或检测器的像平面中。此外，当选择的反射角较小时可以使用高反射率的分束器。
在实施例中，在所述LI束路径中有至少一个反射镜。根据上文的LI束路径中的反射镜可以在空间上将LI检测器布置在对于空间有利的位置。LI束路径中的至少一个反射镜可以具有弯曲的反射表面。这种类型的弯曲的反射镜附加地使得能够对LI束路径中的检测光进行束成形。因此可以实现的是LI检测器不必大于HI检测器。至少一个平面反射镜还可以布置在LI束路径中。
本发明的其他目的是开发引言中提及的这类检测装置，使得增加测量的信息内容。
根据本发明，通过具有下文指定的特征的检测装置实现该目的。一种检测装置，所述检测装置用于检测光刻掩模的区域部分上的结构，-包括第一空间分辨的检测器，所述第一空间分辨的检测器实施为p偏振(pPol)检测器，布置在从所述掩模区域部分出发的检测光的pPol束路径中，-包括其他空间分辨的检测器，所述其他空间分辨的检测器与所述第一空间分辨的检测器分离地布置，实施为s偏振(sPol)检测器，布置在所述检测光的sPol束路径中，-其中所述两个空间分辨的检测器实施为同步检测所述检测光。
根据本发明还已经认识到，检测装置的两个空间分辨的检测器可以用于对从光刻掩模区域部分发出的检测光进行空间分辨测量和同时进行偏振分辨测量。在这种情况下，还可以实施sPol检测器，使得该检测器测量s偏振的检测光并向pPol检测器反射p偏振的检测光。为此，在检测光的束路径中的第一偏振分辨的检测器可以具有衍射结构，该衍射结构实施为使得将要测量的偏振透射并将其他偏振方向反射，该其他偏振方向然后可以在下游的检测器中测得。
上文所解释的检测装置的特征还可以组合地出现。HI检测器例如可以实施为pPol检测器。LI检测器可以实施为sPol检测器。sPol/pPol到HI/LI检测器的相反分配也是可能的。
可以与根据上文的检测装置相关联地使用的偏振分辨的检测器在DE 10 2019123 741.6中描述，其内容通过引用并入本文中。
除了两个检测器的s偏振/p偏振灵敏度之外，通过两个检测器检测的偏振方向还可以具有其他主方向。通过检测装置的检测器所检测的两个偏振可以是线性偏振态或者其他偏振态，例如椭圆偏振态或圆偏振态。
根据下文的设备的优点对应于参考根据本发明的检测装置在上文已经解释的那些优点。一种设备，所述设备用于检测光刻掩模的区域部分上的结构，-包括根据上文所述的检测装置，-包括所述检测光的光源，以及-包括掩模保持件，所述掩模保持件安装所述光刻掩模。掩模保持件可以以可倾斜的方式来实施。
光源例如可以实现为弧灯、激光器(特别是准分子激光器)、同步加速器、HHG(高次谐波生成)或FEL(自由电子激光器)。替代地，在EUV或DUV或UV或可见光波长范围中的其他光源也是可能的。通过照明光波长可以实现光刻掩模的结构检测，该照明光波长对应于在光刻掩模的光刻投射曝期间同样用于半导体部件的制造的光波长。这还称为光化结构检测。然而，这种波长对应性不是强制的，所以结构检测方法还可以通过与投射曝光相比不同的照明光波长来实现。薄膜可以施加在光刻掩模上，以便保护光刻掩模。所使用的照明光/检测光波长可以是对于其薄膜是透明的或具有至少例如大于50％的高透射率的波长。设备可以包括干涉测量装置，以测量光刻掩模上照明的部分的位置。设备可以包括结构生成器，以生成照明光的束的结构。可以选择这样的结构，以便优化照明强度在记录的照明图像上的分布，特别是对于利用空间分辨的检测器的可使用的动态范围。
在根据下文所述的方法的情况下，可以建立在与HDR(高动态范围)相机相关联的现有的经验基础上。一种操作根据上文所述的检测装置或者操作根据上文所述的设备的方法，所述方法包括以下步骤：-通过所述设备的检测器同步地检测所述检测光来记录图像，-组合所记录的图像以形成整个图像。在方法中，与记录的单独图像相比较，所组合的整个图像具有提高的动态范围。可以曝光HI检测器，例如使得HI检测器中用高强度曝光的像素被过曝光。与此相比，具有低强度的HI检测器上的像素可以具有足以用于结构检测的信噪比。因此，可以用LI检测器实现检测，使得在LI束路径中以相对较高强度照射的那些像素用足以用于结构检测的信噪比进行曝光。LI检测器的像素中以相对较低的强度曝光的像素纳米可以具有可能不足的信噪比。因此，还可以通过使用实施为中等强度(MI)检测器的其他检测器来实现的是，那些用与最高和最低检测光强度相比较的中等检测光强度照射的像素用足够的信噪比来分辨。
可以在电子数据处理设备或计算机中将各种HI/LI和可选地MI图像进行组合。从LI图像中采集在检测光束路径中以高强度照射的像素，并且相关联的强度值乘以HI强度/LI强度的比率。可以从MI图像中采集中等强度的像素，并且它们的强度值可以乘以MI强度/LI强度的比率。具有低强度的像素可以从HI图像中采集。从哪个图像使用那些像素不必预先定义，而是可以在图像记录之后从测量强度中进行选择。这样的选择或定义可以在电子数据处理设备中通过算法自动地实行。结果是合成图像，在该合成图像中所有像素通过足够信噪比测得而没有过载。对应的组合算法是已知的。
如果在检测装置的空间分辨的检测器上检测的图像具有不同畸变，那么可以在图像组合之前实行畸变校正。
附图说明
在下文参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。附图中：
图1在具有垂直于入射平面的观看方向的俯视图中高度示意性示出了通过检测至少一个衍射图案来检测光刻掩模的结构的测量系统，以测量反射式光刻掩模；
图2示出了在根据图1的测量系统中使用的检测装置的一个实施例；
图3至17示出了检测装置的其他实施例，该检测装置可以用于代替根据图1的测量系统中的根据图2的实施例；以及
图18示出了由检测装置实施例之一的空间分辨的检测器所记录的衍射结构阵列以及笛卡尔等距比较网格，该笛卡尔等距比较网格可以用于空间分辨的检测器的畸变校准。
具体实施方式
图1以与子午截面对应的视图示出了用照明光1检查物体5的计量系统2中的照明光或成像光1的束路径，该物体5布置在物平面4中的物场3中、形式为掩模母版或光刻掩模。照明光1可以是EUV照明光。在下文中照明光1还被称为检测光。
计量系统2用于分析衍射图案并且是检测光刻掩模的结构的设备，该光刻掩模继而在EUV投射曝光期间被使用以制造半导体部件。计量系统2检测在光刻掩模的区域部分上的物场3中的结构。由计量系统2检测的掩模结构然后例如可以用于由投射曝光设备内的投射光学单元确定光刻掩模的性质对光学成像的影响。
以与从WO 2016/012426 A1已知的系统类似的方式，计量系统2可以是界定掩模资格的系统。在这种情况下，光刻掩模5的要检测的结构是自身要被成像的掩模结构。
替代地或附加地，光刻掩模5的要检测的结构可以是光刻掩模5上位置标记物或所用的结构。这样的位置标记物或所用的结构的检测可以用于在光刻掩模5上检测或测量多个位置标记物相对于彼此的确切位置，或多个所用的结构相对于彼此的确切位置，或者(多个)所用的结构相对于(多个)位置标记物的确切位置。计量系统2然后寻找到作为对准工具的应用。一种对准工具以商标名称PROVE而知名。照明光1的测量波长可以对应于实际投射曝光波长。
为了便于位置关系的演示，在下文中使用笛卡尔xyz坐标系。图1中，x轴垂直于附图的平面并从附图平面伸出。图1中，y轴向上延伸。图1中，z轴向左延伸。
物平面4平行于xy平面。
在物体5处反射并衍射照明光1。照明光1的入射平面平行于yz平面。
取决于计量系统2的实施例，后者可以用于反射式物体或透射式物体5。透射式物体的一个示例是相位掩模。
由光源6生成EUV照明光1。这可以是在可见光范围中、在近紫外、中紫外或远紫外范围中或在EUV范围中的光源。光源6可以是激光等离子体源(LPP；激光产生的等离子体)或放电源(DPP；放电产生的等离子体)。还可以使用基于同步加速器的光源，或自由电子激光器(FEL)。光源6可以包括生成基本波长的高次谐波的装置(高次谐波生成，HGG)。EUV光的所用波长可以是在5nm和30nm之间的范围中。然而，较长或较短的波长也是可能的。原则上，在计量系统2的变型的情况下，其他所使用的光波长的光源还可以用来代替光源6，例如DUV使用波长为193nm的光源。
计量系统2的照明光学单元7布置在光源6和物体5之间。照明光学单元7用于以在物场3上的限定的照明强度分布并且同时以限定的照明角度分布来照明要检查的物体5，用该限定的照明角度分布来照明物场3的场点。在光刻掩模5布置在物场3的情况下，物场3同时构成光刻掩模5的照明部分。
在物体5处反射或透射穿过物体5后，衍射照明或成像光1照射在计量系统2的空间分辨检测单元或检测装置8上。
图2示出了检测装置8的一个实施例的细节。检测装置8的空间分辨的检测器9、10实施为例如CCD或CMOS检测器。通过对应的像素划分出现传感器或检测器9、10的空间分辨率。检测装置8的空间分辨的检测器9、10可以用方形或矩形形式定界在相应检测平面11、12中。检测器9的检测平面11平行于xy平面延伸。检测器10的检测平面12平行于xz平面延伸。在对光刻掩模5的衍射图案进行记录期间，检测装置8检测衍射强度。如图1所指示，偏转和/或束影响光学单元13可以布置在物体5和检测装置8之间。然而，这不是强制的。换言之，在物体5和检测装置8之间不布置光学元件和/或束影响元件。
将检测装置8信号连接到数字图像处理装置13a。
由掩模或物体保持件14承载物体5。该物体保持件可以通过位移驱动器15一方面平行于xy平面移位并且另一方面垂直于该平面(也就是说z方向上)例如以Δz增量进行移位。掩模保持件14是可移位的，以在光刻掩模5要照明的部分之间进行改变。掩模保持件14附加地可以实施为可绕x轴倾斜和/或绕y轴倾斜。位移驱动器15以及计量系统2的整体操作受中央控制装置16控制，没有以更具体详细的方式图示出将该中央控制装置16信号连接到要控制的部件。
在根据图2的检测装置8的实施例的情况下，物体5和检测器9、10之间的光学单元13实施为例如两个透镜元件17a、17b的组合。光学单元13可以是成像光学单元。
分束器18布置在检测光1在光学单元13和检测器9之间的束路径中。所述分束器用于将从区域部分3发出的检测光束路径19分成高强度(HI)束路径20和低强度(LI)束路径21。在根据图2的实施例的情况中，HI束路径20由分束器18透射并且LI束路径21由分束器18反射。在分束器18的情况下，透射率与反射率的比为90/1。分束器18的其他实施例还可以具有偏离于此的透射率与反射率的比率，导致检测光1在HI束路径20中的强度和检测光1在LI束路径21中的强度之间的强度比率至少为3。分束器18的透射率与反射率的这样的比率的示例可以是99.9/0.1、99/1、97/3、95/5、85/15、80/20、3/1或，假如反射的束路径是HI束路径且透射的束路径是LI束路径，则分束器18的透射率与反射率的比率可以是1/3、20/80、15/85、10/90、5/95、3/97、1/99或0.1/99.9。因此，透射率与反射率的比率可以位于105和2之间，或者位于1/2和1/105。对应地，HI束路径20的强度与和LI束路径21的强度之间的强度比可以位于2和105之间的范围中，例如可以是3、4、5、7.5、10、20、50、100、1000或甚至更多。
在根据图2的分束器的实施例的情况中，检测光束路径19在分束器18上的入射角近似为45°。取决于分束器18的实施例，所述入射角可以在5°和80°之间的范围中，例如为10°、22.5°、45°、60°或70°。
分束器18可以具有多层涂层，以预先限定透射率/反射率比。替代地或附加地，分束器可以具有衍射结构。
在下文中，在HI束路径20中坐落的检测器9被称为HI检测器。在下文中，在LI束路径21中布置的其他检测器10被称为LI检测器。HI检测器9可以实施为在结构上与LI检测器10一致。包括HI束路径20和LI束路径21的检测光束路径配置为使得用比LI检测器10更高的强度来照明HI检测器9。
替代地或附加地，检测器9可以是偏振分辨的检测器，也就是说检测p偏振光(具有平行于yz平面的偏振方向的光)或检测s偏振光(具有垂直于yz平面的偏振矢量的光，即沿着x方向)的检测器。因此，检测器10还可以是偏振分辨的检测器，例如s偏振的检测器或p偏振的检测器。优选地，然后两个检测器9、10各自测量两个变量“s偏振”和“p偏振”之一。本文所描述的其他示例性实施例的检测器9、10因此在各个情况下还可以是偏振分辨的检测器。因此，检测装置8可以用于对从光刻掩模5的区域部分3发出的检测光1进行空间分辨检测和偏振分辨检测。
两个检测器9、10实施为对检测光1进行同时检测。
只要在检测装置8中使用透射式部件，就可以与具有被这些部件透射的波长的检测光1一起使用透射式部件。在根据图2的实施例的情况下，例如可以使用波长范围在193nm和近红外之间，特别是在紫外或可见光范围内的检测光1。
HI检测器9实施为以便避免该空间分辨的检测器9的单独通道之间的串扰。这可以由抗光晕结构来实现。
检测装置8的畸变校正可以通过在物场3的位置处针孔阵列的测量来实行。
图18示出了将这样的针孔阵列分别在检测平面11和12中测量的点22(图18中的画阴影线的圆)的测量与具有阵列点23(图18中的空心圆)的实际等距阵列的比较。随着y坐标(xy检测平面11)减小和相应地随者x坐标(xz检测平面12)减小以及随着x坐标增加和相应地随着z坐标增加，增加畸变(也就是说在测量点22及其分配的阵列点23之间的距离)。因此，图18中，该距离对于布置在右下方处的点22、23而言是最大的，而在左上方处几乎不可测量该距离。根据测量点22和相应分配的阵列点23之间的坐标距离，可以生成坐标相关的校正值，其用于在检测器9、10的畸变校准的背景下进行成像校正。
参考图3，下文给出检测装置24的其他实施例的描述，可以代替检测装置8来使用该检测装置24。与上文已经参考根据图1和图2的检测装置解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在通过光学单元13之后，检测光1在检测装置24的情况下首先照射在第一分束器25上，该第一分束器25反射90％的检测光1(HI束路径20)并且透射10％的检测光。该透射的部分被其他分束器26分束为反射的中等强度(MI)束路径27和低强度束路径21，该分束器26的恒定反射率/透射率比为9/1。三个束路径20、27、21(也就是说HI/MI/LI)中的检测光1的强度比是90/9/1。
在检测装置24的情况下，两个分束器25、26都以相同方向(-y)反射。
在检测装置24的情况下，HI检测器9布置在由分束器25反射的束路径中。LI检测器10布置在由分束器25、26两者都透射的LI束路径21中。其他中间强度(MI)检测器28布置在MI束路径27。
检测光束路径实施为使得与LI检测器10比较，MI检测器28至少用1.5倍强度进行照明。对于给定的HI/LI强度比，MI强度可以是在HI和LI值之间，使得例如对于强度比使用下式：HI/MI＝MI/LI。
参考图4，下文给出检测装置29的其他实施例的描述，可以代替检测装置8来使用该检测装置29。与上文已经参考图1至图3解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
与检测装置24相比，在检测装置29的情况下的第二分束器26在正向y方向上(也就是说在与第一分束器25的反射方向相反的方向上)反射MI束路径27。
参考图5，下文给出检测装置30的其他实施例的描述，可以代替检测装置8来使用该检测装置30。与上文已经参考图1至图4解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在另外与检测装置29对应的检测装置30的情况下，检测光1在分束器25、26上的入射角不是45°，而是22.5°，因此导致朝向检测器9和28的一方面HI束路径20和另一方面的MI束路径27的总偏转度为45°。
参考图6，下文给出检测装置31的其他实施例的描述，可以代替检测装置8来使用该检测装置31。与上文已经参考图1至图5并且特别是参考图2解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
检测装置31的分束器32(该分束器原则上具有根据图2的实施例的分束器18的功能)在检测装置31的情况下实施为薄膜，所述膜允许对EUV检测光1进行分束，例如分束成在5nm和30nm之间的波长范围的检测光1。在分束器32的情况下，透射率与反射率的比率是80/1。因此，分束器32不是将19％的入射EUV检测光1反射到LI束路径21中或透射到HI束路径20中，而是将其散射或吸收。
分束器32可以是由锆(Zr)或Zr化合物构成的薄膜。分束器32还可以由硅、SiN、多晶硅或一些其他硅化合物构成。分束器32可以以多层的方式来实施。
在物场3和分束器32之间的束路径中，检测装置31具有第一成像光学单元33。后者实施为反射镜光学单元，也就是说是反射式。成像光学单元33具有四个反射镜M1至M4，这些反射镜以它们布置在检测光束路径中的顺序进行编号。
在检测装置31的情况下，检测光1在分束器32上的入射角近似为15°，也就是说小于20°。
在分束器32和LI检测器9之间，其他成像光学单元34布置在LI束路径21中。所述其他成像光学单元用作将检测光1所照射的分束器32的部分成像到LI检测器10的检测平面12中。成像光学单元34同样以反射的方式来实施，并且具有两个反射镜M5、M6。
在分束器32和HI检测器9之间，其他成像光学单元35布置在HI束路径20中。所述其他成像光学单元继而用作将检测光1所照射的分束器32的部分成像到HI检测器9的检测平面11上。成像光学单元35继而是反射式的，并且具有两个反射镜M7和M8。
成像光学单元33、34、35的成像倍数可以大约为1，可以大于1或可以小于1。
在检测装置31的情况下所使用的检测光1可以是EUV检测光。检测光1所照射的分束器32上的那个区域部分不必是平坦的，特别是不必是完全平坦的，以便借助于检测装置31确保测量。
参考图7，下文给出具有检测装置36的其他实施例的计量系统2的其他实施例的描述，可以代替上文所述的检测装置来使用该检测装置36。上文已经参考图1至图6解释的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在根据图7的计量系统2的情况下，HHG光源6用于生成EUV检测光1。由所述光源6发射的检测光1经由属于照明光学单元7的平面反射镜37反射到物场3。检测光1在物场3上的入射角近似为6°。
首先，HI检测器9布置在从物场3发出的衍射的检测光1的束路径中。所述HI检测器在物场3下游的检测光束路径中构成第一光学部件。因此该检测光束路径同时是HI束路径20。在yz平面(也就是说图7的附图的平面)中，HI束路径20覆盖的反射角在近似20°的范围中，并且在图7的左手边缘束38直到图7的右手边缘束39之间延伸，该左手边缘束38的从物场3的反射角为4°，如从物场3的法线N观看，在与入射检测光1相同的半空间中通行，该右手边缘束39在另一半空间中通行并且相对于法线N的反射角为16°。因此，HI束路径20空间上越过平面反射镜37行进。
在HI检测器9上入射的小比例的检测光1，即HI束路径20中的1％的入射检测光被HI检测器9反射到LI检测器10，也就是说反射到LI束路径21中。
LI检测器10布置在HI束路径20旁边。在光源6和平面反射镜37之间，发射的检测光1在两个检测器9和10之间通过。
在HI束路径20中，在检测装置36的情况下完全没有发生从物场3发出的检测光1的束衍射。
由于反射，即由于HI检测器9的反射，排他地发生LI束路径21中的束偏转。
在HI束路径20中没有出现对检测光1透射的部件。这同样适用于LI束路径21。
检测光1在HI检测器9上的入射角近似为20°。在检测装置36的情况下，LI检测器10的检测平面12平行于xy平面。
参考图8A，下文给出检测装置40的其他实施例的描述，可以使用该检测装置40来代替根据图7的计量系统2中的检测装置36。与上文已经参考图1至图7并且特别是参考图7解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在检测装置40的情况下，LI检测器10布置为使得检测平面12近似垂直于LI束路径21。这可以增加LI检测器10的检测效率。
替代地或附加地，检测器9还可以实施为sPol检测器，以检测检测光1的s偏振部分。为此，检测器9可以具有衍射结构(未以更具体细节来图示)，其将s偏振透射到检测器9并且将p偏振反射到检测器10。那么，检测器10是pPol检测器。
检测光束路径还可以制定为使得HI检测器9和LI检测器10改变根据图8A的布置的情况下的位置。这图示在图8B中。那么，在LI检测器10上的反射涂层实施为使得例如检测光1的强度的50％被LI检测器10的该涂层反射。然后，反射的检测光1在HI束路径20中通行并且照射在HI检测器9上。由涂层透射到LI检测器10的检测光1在LI束路径(图8B中未明确说明)中通行，并且照射在LI检测器10的检测器区域上。近似1％的检测光1由所述涂层透射到LI检测器10。
参考图9，下文给出检测装置41的其他实施例的描述，可以使用该检测装置41来代替根据图7的计量系统2中的检测装置36。与上文已经参考图1至图8并且特别是参考图7和图8解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在检测装置41的情况下，首先平面反射镜42布置在HI检测器9下游的LI束路径21中，所述平面反射镜将LI束路径21中的检测光1偏转到检测器10。检测光1在平面反射镜42上的入射角可以在10°和40°之间的范围中。在根据图9的布置的情况下，在特别是在检测器10的电子部件和光刻掩模5之间可以避免可能的结构空间冲突。
平面反射镜42的反射平面平行于xy平面。
参考图10，下文给出检测装置43的其他实施例的描述，可以使用该检测装置43来代替检测装置8。与上文已经参考图1至图9并且特别是参考图7至图9解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
代替检测装置41的情况下的平面反射镜42，在检测装置43的情况下，凹面反射镜44的形式的弯曲的反射镜布置在LI束路径21中。所述反射镜将该凹面反射镜44的反射表面上发散地入射的LI束路径21转换为向LI检测器会聚地延伸的束路径。
在检测装置41的情况下，由光源6发射的检测光1在一方面平面反射镜42和另一方面两个检测器9、10之间通行。平面反射镜42布置在一方面由光源6发射的检测光束和另一方面物平面4之间。
在这样的布置的情况下，检测器9和10可以实施为例如相当的或恰好是相同大小。例如，两个检测器9和10可以实施为相同的。原则上，同一个检测器的不同部分可以用作检测器9和10。
参考图11，下文给出检测装置45的其他实施例的描述，可以使用该检测装置45来代替检测装置8。与上文已经参考图1至图10并且特别是参考图7至图10解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在检测装置45的情况下，LI束路径21在凹面反射镜44处反射之后还在平面反射镜46处附加地反射。平面反射镜46上的入射角可以约为45°。在该类型的布置的情况下，可以同样避免结构空间冲突。
LI检测器10的检测平面12平行于xy平面。
下文参考图12描述检测装置47的其他实施例。与上文已经参考图1至图11并且特别是参考图6和图7解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
检测装置47可以被理解为根据图6的检测装置31的修改，其中HI检测器9代替检测装置31的分束器32，所述HI检测器继而将近似1％的入射检测光1反射到LI束路径21中。成像光学单元33对应地将物场3成像到HI检测平面11中，并且成像光学单元34将HI检测平面11成像到LI检测平面12中。
参考图13，下文给出检测装置48的其他实施例的描述，可以使用该检测装置48来代替根据图1或图7的计量系统2中的检测装置的如上所解释的实施例之一。与上文已经参考图1至图12并且特别是参考图6和图12解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
代替根据图6的诸如检测装置31的分束器32的分束器或者在检测装置47的情况下的HI检测器9，实施为闪耀光栅49的光栅的形式的衍射结构布置在根据图13的检测装置48中。
闪耀光栅49实施为使得将近似60％的入射检测光1衍射到HI束路径20中的闪耀衍射级中。根据光栅49的实施例，所述闪耀衍射级可以是一级衍射或零级衍射。
闪耀光栅49将近似5％的入射检测光1衍射到LI束路径21中的其他衍射级中，这可以是与闪耀衍射级相比较更高阶的衍射。
闪耀光栅49将入射检测光1中的剩余近似35％的强度吸收或散射或衍射到其他或更高阶衍射中。
参考图14，下文给出检测装置50的其他实施例的描述，可以使用该检测装置50来代替根据图1或图7的计量系统中的上述检测装置之一。与上文已经参考图1至图13并且特别是参考图3解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在根据图14的检测装置50的情况下，蚀刻的光栅51已经代替闪耀光栅49。所述蚀刻的光栅可以从配备有针对EUV波长的多层涂层的基板制造，如结构化。蚀刻的光栅51的线宽选择为使得零级衍射预先限定HI束路径20且+/-1级衍射预先限定LI束路径21。关于检测光1在蚀刻的光栅51上入射的强度，该强度中的近似60％分配给HI束路径20且近似5％分配给LI束路径21。
参考图15，下文给出检测装置52的其他实施例的描述，可以使用该检测装置52来代替根据图1或图7的计量系统中的上述检测装置之一。与上文已经参考图1至图14并且特别是参考图3、13和14解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在另外与根据图14的检测装置对应的检测装置52的情况下，将由蚀刻的光栅51衍射为+/-1级衍射的束路径指引到其他光栅53上，并且将该束路径在此分束为具有在第一光栅51上入射的检测光强度的近似5％的MI束路径27和具有在第一光栅上入射的检测光强度的近似0.5的LI束路径21。如在根据图3的实施例的情况中，然后MI束路径入射在MI检测器28上，并且LI束路径21入射在LI检测器10上。在检测装置52的情况下，因此两个光栅51、53执行根据图3和图4的检测装置24、29的分束器25、26的分束任务。
参考图16，下文给出检测装置54的其他实施例的描述，可以使用该检测装置54来代替根据图1或图7的计量系统中的上述检测装置之一。与上文已经参考图1至图15并且特别是参考图14解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在检测装置54的情况下，光栅51将入射检测光分束成多个衍射级到具有近似60％的入射检测光强度的HI束路径20、具有近似5％的入射检测光强度的MI束路径27和具有近似1％的入射检测光强度的LI束路径21。
参考图17，下文给出检测装置55的其他实施例的描述，可以使用该检测装置55来代替根据图1或图7的计量系统中的上述检测装置之一。与上文已经参考图1至图16并且特别是参考图14和图16解释的部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
在根据图17的检测装置55的情况下，成像光学单元33的最后一个反射镜M4配备有具有与根据图16的检测装置54的光栅51的分束功能类似的分束功能的光栅结构56。光栅结构56将反射镜M4上入射的检测光分束成零级衍射的HI束路径20(其中近似60％的入射检测光强度通行)、+/-1级衍射的两个MI束路径27a、27b(其中近似5％的入射检测光强度通行)、二级衍射的其他MI束路径27c(其中近似1％的入射检测光强度通行)、以及三级衍射的LI束路径21(其中近似0.1％的入射检测光强度通行)。
因此，除了HI束路径20中和LI束路径21中的HI检测器9和LI检测器10以外，检测装置55在三个MI束路径27a、27b和27c中还具有三个其他MI检测器28a、28b和28c。
可以通过附加的检测器改进信噪比。
根据图2至6和12至17的实施例适合于成像光学系统。根据图7至11的实施例适合于其中光学成像不会发生的例如检测衍射结构或衍射光谱的系统。
借助于如上所描述的检测装置的实施例，检测光刻掩模5的结构的方法可以通过计量系统2来实行。
第一步骤中，用光源6的照明光1以限定照明方向或限定的照明方向分布来照明光刻掩模5的部分，即与物场3重合的部分。
借助于检测装置8，通过在相应的检测平面中用HI/MI/LI检测器对光刻掩模5的照明的部分所衍射的照明光1的衍射强度进行空间分辨检测，来记录照明的部分的衍射图案。
特别是，可以借助于光学单元13实现远场成像。为了表示衍射图案，光学单元13因此可以生成成像光瞳的像。光学单元13可以实施为至少一个伯特朗透镜元件或至少一个伯特朗反射镜。然而，还可以简单地省略光学单元，并且可以通过在照明的光刻掩模和传感器之间的某一距离来实现远场成像。
然后对于光刻掩模5的其他部分实行光刻掩模5的照明。为此，光刻掩模5相对于在xy平面上照明光1的照明斑进行移位，这是借助于掩模保持件14来实现的。因此，这导致物场3在光刻掩模5上的对应的相对移位。光刻掩模5上相邻的照明部分各在重叠区域中重叠。所述重叠区域的区域范围相当于光刻掩模5的两个照明的部分中的较小的照明的部分的至少5％。如果如在所描述的示例性实施例的情况下，照明的部分各具有相同大小并且具有物场3的范围，则重叠区域相当于5％的物场3的面积。在结构检测方法的变型中，重叠区域可以相当于至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％的物场3的面积。
通过迭代方法可以实现从记录的衍射图案重构光刻掩模5的结构。这是通过首先假设光刻掩模的结构(这可能是不好的，例如恒定结构)的近似来完成。在部分中借助于模拟来照明该近似，并且计算出衍射图案。在这种情况下，照明的模拟对应于先前实际实行的照明。在简单的情况下，衍射图案可以通过逐个部分照明的近似的傅里叶变换来计算出。计算出的衍射图案由振幅和相位信息构成。振幅替换为(光刻掩模的相同照明的部分的)测量的衍射图案的根，并且维持相位。通过逆傅里叶变换(或逆模拟)获得光刻掩模的结构的新估计。
该估计在光刻掩模5的整个区域上延伸，其中仅该估计的部分或部分结构对应于照明的部分或照明的部分结构。只有在该区域中，才能通过在振幅和相位方面的最近获得的估计来更新光刻掩模的结构的初始假设的近似。然后在不同部分中将该最近获得的估计照明并且重复刚描述的过程，因此逐步地全部测量的衍射图案对光刻掩模的结构的整体近似做出贡献。因为光刻掩模的结构的整体估计仍然变化并且模拟的衍射图案因此仍然在振幅和相位方面变化，所以每个照明的部分通常必须以迭代的方法多次经历所描述的过程。在所描述的方法中，相位不能通过测量直接校正，而是仅逐渐地设定至校正值。
整体近似由对于在分配到光刻掩模5的相应的空间坐标x、y处的所有计算出的部分结构的“振幅/相位”的数值对构成。在该情况下，振幅值对应于在光刻掩模的有限频带的近场中的光的强度的平方根。在这种情况下，相位值对应于在光刻掩模5的有限频带的近场中的光的相位。这些数值产生光刻掩模5的结构信息。
直到检测到的部分结构完全覆盖光刻掩模5的要检测的整个区域，才完成对具有照明的部分的整个光刻掩模5的这种扫描。借助于数字空间光阑，然后从整体近似选择整体近似的空间域中的空间区域。该空间区域的x、y坐标可以对应于例如光刻掩模5的原始照明的部分的x、y坐标。
整体近似的区域选择通过应用数字空间光阑(也就是说空间区域中的振幅/相位数据)来实现，然后将该整体近似的区域选择进行傅里叶变换，以得到在衍射图案的频域中的振幅分布和相位分布。
在适配步骤中，从傅里叶变换得到的振幅分布然后替换为实际测量结果，也就是说替换为衍射图案的测得的振幅分布。相位分布保持不变。通过该新分布对，也就是说在第一迭代步骤中出现的衍射图案(振幅分布)和相位分布，对于各种照明的部分及从其中得到的空间区域再次实行逆傅里叶变换。这不断重复直到整体近似(也就是说光刻掩模5要检测的区域)收敛，也就是说变化不超过预先定义的容差值。因此从收敛的整体近似中得到的光刻掩模5的结构是检测方法的结果。
使用相干衍射成像(CDI)的方法实现各个部分的物体结构的计算并进行组合以形成整体近似。该方法从2012年第20卷第17期的Optics Express上由D.F.Gardner等人发表的“High numerical aperture reflection mode coherent diffraction microscopyusing off-axis apertured illumination”的专业文献已知。
迭代傅里叶变换算法的基本原理可以在以下专业文献找到：2017年第4卷第7期的OPTICA上由A.Maiden等人发表的“Further improvements to the ptychographicaliterative engine”，以及2004年第93卷第2期的Phy Rev Lett上由H.M.L.Faulkner等人发表的“Movable Aperture Lensless Transmission Microscopy：A Novel PhaseRetrieval Algorithm”。
对在结构检测中使用衍射图像记录的进一步参考是2013年第21卷第19期的Optics Express上由B.Zhang等人发表的Full field tabletop EUVcoherentdiffractive imaging in a transmission geometry”的专业文献。
CDI方法需要具有非常高动态范围的检测器：由零级衍射照射上的相机像素看见高光强度。如果要检测的结构或样品至少部分是周期性的，则由该周期的+/-1级衍射照射上的检测器或相机像素也看见非常高强度。其他相机像素中的大部分看见显著较低的光强度或完全没有看见光强度。精确地说，具有低光强度的像素携带关于样品结构的基本信息。因此，精确地说，这些像素必须用足够的信噪比进行测量。因此需要高照明强度，并且因此第零级衍射和可选地+/-1级衍射的像素获得非常大量的光。因此，精确地说，对于CDI方法需要相机的动态范围为10∧5、10∧6、10∧7或者更高。使用HDR技术可以取得这样的高动态范围。

Claims (15)

1.一种检测装置(8；24；29；30；31；36；40；41；43；45；47；48；50；52；54；55)，所述检测装置用于检测光刻掩模(5)的区域部分(3)上的结构，
-包括第一空间分辨的检测器(9)，所述第一空间分辨的检测器实施为高强度(HI)检测器，布置在从所述掩模区域部分(3)发出的检测光(1)的HI束路径(20)中，
-包括其他空间分辨的检测器(10)，所述其他空间分辨的检测器与所述第一空间分辨的检测器(9)分离地布置，实施为低强度(LI)检测器，布置在所述检测光(1)的LI束路径(21)中，
-其中一方面所述HI束路径(20)和另一方面所述LI束路径(21)实施为使得用一检测光强度照明所述HI检测器(9)，所述检测光强度至少是照明所述LI检测器(10)的检测光强度的幅度的两倍。
-其中所述两个空间分辨的检测器(9、10)实施为同步检测所述检测光(1)。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于布置，使得所述HI束路径(20)中束偏转排他地由于反射而发生。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于所述空间分辨的检测器(9，10)的布置，使得在所述HI检测器(9)处的反射是所述LI束路径(21)的部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的检测装置，其特征在于所述HI检测器(9)具有多层涂层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的检测装置，其特征在于分束器(18；25，26；32；49；51；51，53；M4)，所述分束器将从所述区域部分(3)出发的检测束路径分成所述HI束路径(20)和所述LI束路径(21)。
6.权利要求1至5中任一项所述的检测装置，其特征在于将所述区域部分(3)成像的成像光学单元(33)，其中所述分束器(32；49；51)布置在所述成像光学单元(33)的像平面中。
7.根据权利要求5或6的检测装置，其特征在于所述分束器(18；25，26；32；49；51；51，53；M4)具有多层涂层。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的检测装置，其特征在于所述分束器(49；51；51，53；M4)具有衍射结构。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于所述分束器(49；51；51，53；M4)实施为光栅。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的检测装置，其特征在于在照射在所述分束器(32；51)上之后，所述HI束路径(20)的主光束的反射角小于20°。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的检测装置，其特征在于在所述LI束路径(21)中的至少一个反射镜(42；44；44，46；M5，M6)。
12.一种检测装置(8；24；29；30；31；36；40；41；43；45；47；48；50；52；54；55)，所述检测装置用于检测光刻掩模(5)的区域部分(3)上的结构，
-包括第一空间分辨的检测器(9)，所述第一空间分辨的检测器实施为p偏振(pPol)检测器，布置在从所述掩模区域部分(3)出发的检测光(1)的pPol束路径(20)中，
-包括其他空间分辨的检测器(10)，所述其他空间分辨的检测器与所述第一空间分辨的检测器(9)分离地布置，实施为s偏振(sPo1)检测器，布置在所述检测光(1)的sPol束路径(21)中，
-其中所述两个空间分辨的检测器(9、10)实施为同步检测所述检测光(1)。
13.一种设备(2)，所述设备用于检测光刻掩模(5)的区域部分(3)上的结构，
-包括根据权利要求1至12中任一项所述的检测装置(8；24；29；30；31；36；40；41；43；45；47；48；50；52；54；55)，
-包括所述检测光(1)的光源(6)，以及
-包括掩模保持件(14)，所述掩模保持件安装所述光刻掩模(5)。
14.一种操作根据权利要求1至12中任一项所述的检测装置或者操作根据权利要求13所述的设备的方法，所述方法包括以下步骤：
-通过所述设备(2)的检测器(9，10)同步地检测所述检测光(1)来记录图像，
-组合所记录的图像以形成整个图像。
15.根据权利要求14所述的方法，其中与记录的单独图像相比较，所组合的整个图像具有提高的动态范围。
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