CN113820916A - 用于表征微光刻掩模的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于表征微光刻掩模的设备和方法。根据一个方面，根据本发明的设备包括：发射相干光的至少一个光源(105、205、405a、405b、605)；照明光学单元(110、210、310、311、410、510、610、710、810)，其从至少一个光源的相干光在掩模(120、220、620、720、820)上产生衍射限制的光斑；扫描装置，通过扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动；传感器单元(130、230、630、730、830)；以及评估单元，用于评估入射到传感器单元上且来自掩模的光；输出耦合元件(140、240、340)，用于耦合出由至少一个光源发射的相干光的一部分(145、245)；以及强度传感器(150、250)，用于捕获该输出耦合部分(145、245)的强度。

Description

用于表征微光刻掩模的设备和方法

本申请要求2020年6月18日提交的德国专利申请DE 10 2020 207 566.2的优先权。该申请的内容通过引用并入本文。

发明背景

技术领域

本发明涉及用于表征微光刻掩模的设备和方法。

背景技术

例如，微光刻用于制造诸如集成电路或LCD的微结构部件。在包括照明装置和投射镜头的被称为投射曝光设备的设备中实行微光刻过程。在这种情况下，将通过照明装置照明的掩模(＝掩模母版)的像通过投射镜头投射至涂覆有感光层(光致抗蚀剂)且布置在投射镜头的像平面中的基板(例如硅晶片)上，以便将掩模结构转印至基板的感光涂层。

在光刻工艺中，掩模上的不期望的缺陷具有特别不利的影响，因为它们在每次曝光步骤下重现。直接对可能的缺陷位置的成像影响进行分析因此是可期望的，以便最小化掩模缺陷并且以便实现成功的掩模修复。原理上，因此存在对快速且简易地测量或鉴定掩模的需求，以在诸如投射曝光设备中实际存在的相同条件下尽可能精确。

在该上下文下，存在多个用于在掩模检查的范围内模拟投射曝光设备的方法(即，在可能的情况下，在与投射曝光设备中的条件类似的条件下测量掩模)。

首先，在掩模检查设备中记录和评估掩模的部分的空间像的实践是已知的，其中，出于记录空间像的目的，要在掩模上测量的结构通过放大照明光学单元来照明，并且来自掩模的光经由成像光学单元投射在检测器单元上且由所述检测器单元来检测。

在该工艺中，还已知采取以与投射曝光设备相同的方式照明掩模检验设备中的掩模，其中特别地在掩模检验设备中设置相同波长、相同数值孔径以及相同(如果合适偏振的话)照明设置。

此外，还已知一种方法，其中用于表征掩模的设备被配置为扫描显微镜，以达到模拟投射曝光设备中存在的条件的目的。根据图9的示意图，要表征的掩模920的光源905的完全相干光的照明的规定的照明光学单元910首先被设计为使得其模拟投射微光刻投射曝光设备的投射光学单元。其次，该扫描显微镜的具有多个像素930-1、…、930-n的图像记录或传感器布置930被配置为使得其模拟微光刻投射曝光设备的照明光学单元。

关于现有技术，仅作为示例参考DE 10 2010 063 337 B4和US 7,821,714 B1。

发明内容

本发明的目的是提供用于表征微光刻掩模的设备和方法，其考虑到在光刻工艺中给定的条件而能够快速可靠地表征。

该目的是通过根据独立权利要求的特征的设备和方法来实现。

根据本发明的用于表征微光刻掩模的设备包括：

-发射相干光的至少一个光源，

-照明光学单元，其从所述至少一个光源的相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-扫描装置，通过该扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动，

-传感器单元，

-评估单元，用于评估来自掩模且入射到传感器单元上的光，

-输出耦合元件，用于耦合出由至少一个光源发射的相干光的一部分，以及

-强度传感器，用于捕获该输出耦合部分的强度。

本发明以一种方法为开始点(本身从DE 10 2010 063 337 B4已知)，根据该方法，为了模拟投射曝光设备中存在的条件，用于表征掩模的设备被配置为扫描显微镜，其中首先，该扫描显微镜的照明光学单元被设计为使得其模拟微光刻投射曝光设备的投射光学单元，并且其中其次，该扫描显微镜的图像记录或传感器单元被配置为使得其模拟微光刻投射曝光设备的照明光学单元。换句话说，鉴于在根据本发明的用于表征掩模的设备中的微光刻投射曝光设备的仿真，成像光学单元和照明光学单元在某种意义上交换了它们的作用。关于这样的设备或掩模检查设备的基本功能，参考前述专利文件DE 10 2010 063 337B4。

现在，根据一个方面，本发明包含以下构思：以前述方法为开始点，输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分，并且捕获该输出耦合部分的强度或能量。根据本发明，这允许确定(至少一个)光源的一部分上的能量波动，使得可以相对于至少一个光源的功率来归一化由传感器单元最终记录的图像。

在这种情况下，根据本发明的配置的有利结果是，特别可以区分由传感器单元记录的图像中出现的亮度变化，这样的亮度变化是否由当前表征的掩模(例如，由于该掩模上可能存在的缺陷)而引起或这样的亮度变化是否由所利用的(多个)光源的能量波动而引起。以这种方法，可以避免得出关于认为掩模上存在的缺陷的错误结论。

在这种情况下，本发明还可以利用以下情况：关于由至少一个光源发射的强度或能量，仅关注随时间的相对变化或波动；也就是说，特别地不需要空间分辨的定量强度测量。

此外，本发明可以利用以下情况：由至少一个光源发射的光中的相当小的一部分需要被耦合输出，以用于所述确定能量或强度随时间的相对变化，所以到目前为止，光的主要部分仍可用于实际的掩模表征。

通过前述对至少一个光源的能量或强度变化的考虑，本发明特别考虑了以下情况：由于在微光刻应用的准确度方面的高要求，对于在掩模中可靠地识别相关缺陷，已经微小的变化(显著地小于百分之一的量级)是重要的。

根据一个实施例，输出耦合元件是反射元件。

根据本发明的由至少一个光源产生的光的一部分到强度传感器的输出耦合可以在此以不同的方式实现，如下面更详细描述。因此，在实施例中，可以将作为输出耦合元件的反射镜直接布置在(多个)光源与照明光学单元之间的(通常是准直的)束路径中。这样的反射镜的平均直径特别地可以小于0.5mm，更特别地小于0.1mm。此外，该反射镜的平均直径可以比由至少一个光源发射的相干束的平均直径小至少五倍，更特别地小至少十倍。

因此，根据一个实施例，输出耦合元件被布置在至少一个光源与照明光学单元之间。

根据另一个实施例，输出耦合元件布置在照明光学单元中。

在这种情况下，照明光学单元的背向反射可以用于根据本发明的输出耦合。根据本发明，在这种情况下还可以利用以下情况：所述照明光学单元在根据本发明的系统中仅代表束成形光学单元，并且特别能够由诸如波带片的单个光学部件构成。在这种情况下，为了实现根据本发明的输出耦合，例如可以增加该部件或波带片的区域的反射率，并且这可以例如通过用合适的材料(特别是钼(Mo)-硅(Si)反射层堆叠体)的涂层来实现。

此外，在这种配置中根据本发明可以利用的是，在任何情况下相关的部件或波带片典型地以倾斜的方式(相对于由至少一个光源发射的光束)布置在束路径中，因此所述背反射不会返回至光源，因此能够到达根据本发明的强度传感器。

根据一个实施例，输出耦合元件被设计为输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分，其强度比例小于10％、特别地小于5％、进一步特别地小于1％。

根据一个实施例，该设备还包括彼此独立可调整多个光学元件的阵列，例如形式为MMA("micro mirror array(微反射镜阵列”)，所述阵列布置在掩模与传感器单元之间的光路中。

该配置尤其在根据本发明的设备中是有利的，因为投射曝光设备的照明光学单元的模拟(其在根据本发明构思的设备的图像记录布置的一侧上实现)还可以在不使用空间分辨的传感器单元的情况下来实现，因为不需要在传感器单元本身中或在相关图像的评估期间实现所记录的图像中的单独像素的所需消除，而是可以已经通过适当设置阵列的光学元件来实现。

此外，还可以使用相互独立地可调整的光学元件的阵列(附加地或作为对传感器单元中的图像有贡献的像素的上述选择的替代)，以间歇性地——特别是在掩模的前进期间——设置阵列中所有可调整的光学元件，使得光不再入射在传感器单元上，例如在“步进和重复模式”期间(在该模式下在照明过程期间掩模保持在同一个位置处并且仅在照明之后前进一步)。

换句话说，彼此独立可调整的光学元件的阵列因此还可以具有“快门”的功能，由此可以避免(多个)光源的交替激活和去激活。

此外，彼此独立可调整的光学元件的阵列还提供实现灰度值的选项，因为相应的曝光持续时间或曝光剂量经由单独光学元件或反射镜元件可单独调整，这借助于相关的光学元件被“停用”或倾斜，使得入射在该元件上的光在单独指定的持续时间(其也比总曝光持续时间更短)之后不再到达传感器单元。

上述配置独立于上述方面也是有利的，该上述方面是输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分并且捕获该输出耦合部分的强度或能量。根据其他方面，本发明因此还涉及用于表征微光刻的掩模的设备，其包括：

-发射相干光的至少一个光源，

-照明光学单元，其从所述至少一个光源的相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-扫描装置，通过该扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动，

-传感器单元，以及

-评估单元，用于评估已经来自掩模且入射在传感器单元上的光，

-其中由彼此独立可调整的多个光学元件制成的阵列布置在掩模与传感器单元之间的光路上。

根据一个实施例，至少一个光源是HHG激光器(HHG＝"high-order harmonicgeneration(高次谐波生成)”)。这样的光源产生具有足够数目光子的准连续光谱，能够使用合适的光谱元件从所述光谱中滤出期望波长或期望波长范围。在这种情况下，电磁辐射已经被准直并且因此可以以相对简单的方式聚焦在掩模上。

根据一个实施例，该设备包括多个相干光源。该配置是有利的(特别是但不是排他地与根据本发明的上述束输出耦合组合)，以便考虑到合适的相干光源(例如，HHG光源)的输出功率的典型地相当显著的限制，例如该输出功率可以在毫瓦(mW)范围内。在此，在脉冲操作的情况下(例如假设在HHG激光源的情况下)，在光源的脉冲之间剩余的死区时间可以分别用于来自一个或多个其他光源的脉冲光，其中在这种情况下，位于不同位置的光源所产生的光束可以通过合适的切换光学单元(例如可倾斜的反射镜或具有一个或多个可调整反射镜元件的反射镜布置)来组合。因此，这可以实现多个光源的多路复用。

上述配置独立于上述方面也是有利的，该上述方面是输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分并且捕获该输出耦合部分的强度或能量。根据其他方面，本发明因此还涉及用于表征微光刻的掩模的设备，其包括：

-发射相干光的多个光源，

-切换光学单元，用于组合由这些光源产生的光，

-照明光学单元，其从相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-扫描装置，通过该扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动，

-传感器单元，以及

-评估单元，用于评估已经来自掩模且入射在传感器单元上的光。

根据一个实施例，照明光学单元包括至少一个反射镜，反射镜被布置为使得在操作设备期间在反射镜的光学有效表面产生的入射角相对于相应的表面法线至少为70°。

换句话说，根据该方面，照明光学单元包括在掠入射(GI＝“grazing incidence(掠入射)”)下操作的至少一个反射镜。该配置是有利的，因为在掠入射下操作的情况下，可以在很大程度上独立于波长的方式在照明光学单元内获得原则上需要的高反射率，因此根据本发明的设备还可以例如在另一个操作模式下——用于在由微光刻投射曝光设备所利用的其他工作操作波长(其在某些情况下也可能在EUV范围内)下——观察或检查要表征的掩模。

在这种情况下，可以在所述另一种模式下使用较大的频谱，以达到获得更大吞吐量(例如，借助于移除或替换以其他方式与HHG光源组合使用的滤光器)的目的，使得例如以这种方式识别掩模上的相对较大的缺陷，对于所述缺陷完全不再需要在微光刻投射曝光设备的实际(光化)波长处进行详细的检查(例如，因为这些相对较大的缺陷在任何情况下都应该被认为是麻烦的，因此应该被消除)。

换句话说，该配置借助于促进关于相应操作波长不同的操作模式之间的切换而增加根据本发明的设备的功能(例如，(i)初步检查，用于使用宽带光源识别相对较大的缺陷以及(ii)在光化波长下实际检查剩余的缺陷)。

上述配置独立于上述方面也是有利的，该上述方面是输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分并且捕获该输出耦合部分的强度或能量。根据其他方面，本发明因此还涉及用于表征微光刻的掩模的设备，其包括：

-发射相干光的至少一个光源，

-照明光学单元，其从所述至少一个光源的相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-扫描装置，通过该扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动，

-传感器单元，以及

-评估单元，用于评估已经来自掩模且入射在传感器单元上的光，

-其中照明光学单元包括至少一个反射镜，反射镜被布置为使得在操作设备期间在反射镜的光学有效表面产生的入射角相对于相应的表面法线至少为70°。

根据一个实施例，照明光学单元包括至少一个反射镜，反射镜被布置为使得在操作设备期间在反射镜的光学有效表面产生的入射角相对于相应的表面法线最多为20°。

换句话说，根据该配置，照明光学单元包括实质上在法线入射(NI＝“normalincidence(法线入射)”)下操作的至少一个反射镜。根据本发明的设备中的照明光学单元(例如，Schwarzschild光学单元)的这种配置与例如上述的波带片相比是有利的，因为在这种情况下可以省略照明光学单元与掩模的小距离的放置(当出于最小化色差的原因而使用波带片时要所需的)，因此也可以促进表征或检查装备有保护性膜的掩模。

上述配置独立于上述方面也是有利的，该上述方面是输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分并且捕获该输出耦合部分的强度或能量。根据其他方面，本发明因此还涉及用于表征微光刻的掩模的设备，其包括：

-发射相干光的至少一个光源，

-照明光学单元，其从所述至少一个光源的相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-扫描装置，通过该扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动，

-传感器单元，以及

-评估单元，用于评估已经来自掩模且入射在传感器单元上的光，

-其中照明光学单元包括至少一个反射镜，反射镜被布置为使得在操作设备期间在反射镜的光学有效表面产生的入射角相对于相应的表面法线至多为20°。

根据一个实施例，该设备还包括在光源与掩模之间的光路上的至少一个移相器元件。这样的移相器元件通过施加相移来促进束路径的修改，因此在合适的配置的情况下，还针对可能出现的相位误差来模拟投射曝光设备。

上述配置独立于上述方面也是有利的，该上述方面是输出耦合由至少一个光源发射的相干光的一部分并且捕获该输出耦合部分的强度或能量。根据其他方面，本发明因此还涉及用于表征微光刻的掩模的设备，其包括：

-发射相干光的至少一个光源，

-照明光学单元，其从所述至少一个光源的相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-扫描装置，通过该扫描装置可以实现衍射限制的光斑相对于掩模的扫描移动，

-传感器单元，以及

-评估单元，用于评估已经来自掩模且入射在传感器单元上的光，

-其中至少一个移相器元件布置在光源与掩模之间的光路上。

本发明还涉及用于表征微光刻掩模的方法，

-其中通过照明光学单元由至少一个光源产生的相干光在掩模上产生衍射限制的光斑，

-其中实现限制衍射的光斑相对于掩模的扫描移动，以及

-其中评估已经来自掩模且入射在传感器单元上的光；

-其中由至少一个光源发射的相干光的一部分被输出耦合，并且该输出耦合部分的强度被捕获。

关于方法的优点和优选实施例，参考与根据本发明的设备相关联的上述解释。

可以从说明书和从属权利要求获得本发明的其他配置。

下面基于附图中所示的示例性实施例更详细地解释本发明。

附图说明

附图中：

图1示出了用于解释第一实施例中根据本发明的用于表征掩模的设备的可能设置的示意图；

图2示出了用于解释第二实施例中根据本发明的用于表征掩模的设备的可能设置的示意图；

图3a-3b示出了用于解释根据本发明的设备中存在的照明光学单元的可能配置的示意图；

图4示出了用于解释根据本发明的使用多个光源的设备的配置的示意图；

图5a-图5b示出了用于解释根据本发明的设备中存在的照明光学单元的其他配置的示意图；

图6示出了用于解释根据本发明的设备中存在的照明光学单元的其他配置的示意图；

图7-图8示出了用于解释根据本公开的其他方面的用于表征掩模的设备的配置的示意图；以及

图9示出了用于解释用于表征掩模的设备的常规设置的示意图。

具体实施方式

如下所述，用于表征微光刻掩模的设备的实施例的共同点是——从DE 10 2010063 337 B4中描述的原理出发——该设备或掩模检查设备被配置为扫描显微镜，其中经由照明光学单元将光源的完全相干光转向到要表征的掩模，使得在掩模上仅照明单个衍射限制的光斑。

在这种情况下，通过适当地选择对在束路径中掩模之后的传感器单元中的图像有贡献的像素，在根据本发明的设备中的图像侧上模拟微光刻投射曝光设备的照明光学单元。在此，可以根据上述专利文献中描述的实施例，或者根据下面要参考图7和图8描述的实施例，以不同的方式进行所述像素选择。

图1示出了在仅示意性的示图中根据本发明的设备的第一实施例。根据图1，该设备包括用于产生完全相干光的光源105，其中光源105特别可以被配置为HHG激光器。然而，本发明不限于此，因此在其他实施例中也可以使用其他相干源(例如，同步加速器或自由电子激光器)。

根据图1，从光源105发出的相干光在准直束路径中照射照明光学单元110，并且照明光学单元将照明光聚焦在要表征的掩模120上的衍射限制的光斑上。在这种情况下，照明光学单元110仅表示光束成形光学单元，该光束成形光学单元特别地可以由单个光学部件(例如，根据图3a的波带片310)构成。

为了检查掩模120的成像效果，实现衍射限制的光斑相对于掩模120的扫描移动，其中，可以通过仅移动照明光学单元120或产生衍射限制的光斑的部件，通过在掩模保持固定时移动照明光学单元110和传感器单元130，或者通过在照明光学单元110和传感器单元130保持固定时仅移动掩模120来实现该扫描过程。

为了选择传感器单元130的一部分上的像素以达到模拟微光刻投射曝光设备的照明装置的目的，传感器单元130可以以类似于前述DE 10 2010 063 337 B4的方式被配置为空间分辨的传感器布置(例如，CCD相机)。在这种情况下，取决于要模拟的相应照明设置，当评估入射在传感器单元130上的光时，像素的有限部分可以保持不被考虑。然而，本发明不限于此。因此，非空间分辨的传感器(例如，简单光电二极管)可以用于检测从在其他实施例(例如，如基于图7和图8所描述的)中要表征的掩模发出的光，其中然后以不同的方式进行像素的所述选择(例如，使用分别在图7和图8中描述的彼此独立可调整的光学元件的布置)。

再次参考图1，根据本发明的设备还包括反射镜形式的输出耦合元件140，用于输出耦合由光源105发射的相干光的一部分145，该输出耦合部分145由强度传感器150捕获。

取决于光源的操作波长(例如，近似13.5nm)，形成输出耦合元件140的反射镜可以具有合适的涂层，特别是钼(Mo)-硅(Si)反射层堆叠体。

通过将强度传感器150与输出耦合元件140组合使用，本发明允许确定在光源105的一部分上的能量波动，使得可以相对于光源105的功率归一化由传感器单元130记录的图像。特别地，这允许区分由传感器单元130记录的图像中的亮度变化是由掩模120上存在的缺陷还是由光源105的能量波动引起的，所以这可以避免得出关于认为掩模上存在缺陷的错误结论。

图2示出了其它实施例的示意图，其中与图1相比较类似地或实质上功能相同的部件由增加了“100”的附图标记来指定。与图1的实施例相反，根据图2的输出耦合元件240是照明光学单元210的构成部分，所以照明光学单元210的背向反射用于根据本发明的输出耦合。当照明光学单元210被配置为波带片时，波带片311的区域可以具有根据图3b的反射实施例，并且因此可以用作输出耦合元件340。

关于到达照明光学单元的完全相干光的产生，本发明不限于使用单个光源。图4以纯示意性和更简化的图示示出了具有两个光源(例如，HHG激光器)405a、405b的配置。“406”用于表示作为“切换光学单元”的可调整反射镜，以便在相应其他光源(例如405a)相应死区时间期间(在连续脉冲之间)将光源中的一个光源(例如405b)的光转向照明装置410，反之亦然。特别地，反射镜406可以被配置和布置为使得其在掠入射(GI＝“grazing incidence(掠入射)”)下操作(其中在反射镜406的光学有效表面上出现的入射角相对于相应的表面法线至少为70°)，其结果是可以限制强度损失。在此，相关反射镜406的切换率例如可以取决于光源405a、405b的脉冲率以适当的方式来选择并且例如可以位于kHz范围内。

通过使用多于一个光源，可以考虑到相干光源或HHG激光器的典型地非常显著有限的输出功率。在其他实施例中，还可以设置用于产生完全相干光的多于两个光源，以用于与适当的切换光学单元相组合来照射照明光学单元。

在其他实施例中，根据本发明的设备包括至少一个反射镜，其布置在照明光学单元中的掠入射下(即，光学有效表面上的入射角相对于相应的表面法线至少为70°)。这样的配置允许使用根据本发明的设备以与13.5nm不同操作波长检查掩模——这是由于在掠入射的情况下反射率与波长实质无关——特别是使得还可以使用以更大的频谱提供相干光的光源，以达到获得更大的吞吐量的目的。作为示例，这样的附加操作模式可以用于识别相对较大的缺陷，这些缺陷在任何情况下都是麻烦的，因此应预先消除，从而已经使得其“光化”检查(即，在微光刻投射曝光设备的实际工作波长下)是多余的。

作为示例，在所述附加操作模式下HHG源的多次谐波可以用于宽带照明，其中可以仅在进行这样的初步检查之后并仅在仍然有必要的范围内在光化波长下实行表征(例如，仅使用HHG源的一次谐波)。

图5a以纯示意图示出了这样的照明光学单元510的可能配置，其中从沃尔特光学的原理开始，使用与光轴OA同心交错的多个抛物面反射镜511和同样地与光轴同心交错的多个双曲面反射镜512组合的布置。以这种方法，如图5a所指示，由光源(在图5a中未图示)产生的准直束可以通过照明光学单元510在掠入射下聚焦在掩模(同样在图5a中未示出)上的衍射限制的光斑上——并且因此在反射率方面实质与波长无关。

掠入射下的照明光学单元的上述实现不限于基于图5a所描述的特定实施例，而是可以以任何合适的方式来实现。图5b仅以示例性方式示出了基于两个椭圆形弯曲的柱面反射镜513、514的照明光学单元的其他配置，该柱面反射镜以彼此垂直的方式连续地布置在束路径中。两个柱面反射镜513、514具有对应的焦点，所以第一柱面反射镜513的聚焦线与垂直于其的第二柱面反射镜514的聚焦线重合。

图6示出了用于表征掩模的设备的其他配置的示意图，其中与图1相比较类似地或实质功能相同的部件由增加了“500”的附图标记来指定。根据该方面，照明光学单元包括至少一个反射镜，该至少一个反射镜在实质上垂直入射下(即，在光学有效表面上的入射角相对于相应的表面法线不大于20°)操作。在图6的指定示例性实施例中，照明光学单元610被配置为具有凹面反射镜611和凸面反射镜镜612的Schwarzschild光学单元。

例如，与使用根据图3a-图3b实施的波带片相比较，根据图6的照明光学单元610的配置的优点在于，可以将照明光学单元放置在与要表征的掩模620相距实质上更大的距离处，因为在这种情况下省略在使用波带片期间存在的限制(鉴于要避免的色差)。结果，根据图6也可以表征掩模，该掩模例如由于保护性膜(用于保护掩模620免受灰尘或其他颗粒影响)的存在而被检查，该保护性膜典型地继而与实际的掩模结构相距数毫米(mm)的距离来布置。

上述基于图6的实施例可以组合基于图1描述的使用输出耦合元件和强度传感器的构思来实现；然而，它也可以独立于其来实现(如图6所图示)。

尽管在上述实施例中且从DE 10 2010 063 337 B4的原理出发，空间分辨的传感器单元相应地用来记录图像或模拟投射曝光设备的照明光学单元，但是本发明不限于此。图7和图8各自示出了具有由多个彼此独立可调整的光学元件制成的阵列的实施例，所述阵列布置在掩模720或820与传感器单元730或830之间的光路上。在此，所述阵列在图7和图8中分别由“760”和“860”表示，其中照明光学单元由“710”或“810”表示。

所述阵列760或860允许使用用于记录图像的简单的非空间分辨的传感器，该传感器仅记录入射在其上的光的总强度，而不是空间分辨的(“像素化”)传感器单元。这是借助于以下事实来实现，出于模拟微光刻投射曝光设备的照明装置的目的，阵列760或860已经允许实现从记录地区域中有目标地消除单个像素。因此，根据图7或图8，传感器单元730或830可以被配置为例如简单的光电二极管。

根据图7，阵列760包括多个反射镜元件(“微反射镜”)，该反射镜元件是彼此独立地可调整的且能够选择性地使分别入射在其上的光偏转，使得所述光可选地入射或不入射在传感器单元730上。如图8所示，阵列860在传输中操作至以下程度：取决于阵列860的单独可调整元件的倾斜位置，光被阻挡(如快门)或被传输至传感器单元830或光电二极管。

上面基于图7和图8描述的配置还可以与使用光输出耦合元件和强度传感器的构思组合实现，如基于图1描述的，或者也可以独立于其来实现。

在本发明的其他实施例中(并且再次与上述配置组合或独立于上述配置)，可以通过使用移相器元件在光束路径中施加相位误差，以便模拟微光刻投射曝光设备的对应像差特性。

在US 10,001,631 B2和US 10,151,922 B2中描述了这样的移相器元件的示例性实施例和合适材料。特别地考虑到波前的耦合和传输改变，这样的移相器元件可以由两个单独膜构成，其形状和材料选择为使得在给定的相变时的传输损耗可以保持不变。

从图9中图示的DE 10 2010 063 337 B4的原理开始，用于表征掩模的设备还可以被配置为或操作为使得根据本公开的其他方面对包括变形成像系统的微光刻投射曝光设备进行模拟。在此，变形成像被理解为意味着产生物的畸变图像并且不是相似成像的实例的成像(即，其不能通过位移、旋转、镜像和缩放的组合来表示)。在特殊情况下，这样的变形成像系统可以是例如沿着两个互不相同的轴线具有不同成像比例的投射镜头。

现在，原理上，对于要模拟的微光刻投射曝光设备中的晶片的不同散焦水平，还期望关于存在的缺陷来表征掩模，其中根据本发明的设备中的晶片的相关散焦继而对应于掩模母版的散焦。现在，可以通过在光源与要表征的掩模之间的光路中有目标地增加像散形式的像差来考虑这样的散焦。作为示例，为此可以将移相器元件插入到照明束路径中，或者照明光学单元(例如，根据图3的波带片、根据图6的Schwarzschild光学单元等)可以相应地连续变形。在DE 10 2018 201 495 A1中描述了一种在EUV范围内使用的合适的移相器元件，该移相器元件关于相移是连续可变的并且基于所谓的Alvarez原理。

虽然已经基于指定实施例描述本发明，但是例如通过组合和/或交换单独实施例的特征，许多的变型和替代性实施例对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，对于本领域技术人员而言更不用说，本发明还涵盖这样的变化和替代性实施例，并且本发明的范围仅受限为由所附的专利权利要求及其等同物提供的。

Claims (14)

1.一种用于表征微光刻掩模的设备，包括：

发射相干光的至少一个光源(105、205、405a、405b、605)；

照明光学单元(110、210、310、311、410、510、610、710、810)，其从所述至少一个光源(105、205、405a、405b、605)的所述相干光在所述掩模(120、220、620、720、820)上产生衍射限制的光斑；

扫描装置，通过所述扫描装置可以实现所述衍射限制的光斑相对于所述掩模(120、220、620、720、820)的扫描移动；

传感器单元(130、230、630、730、830)；和

评估单元，用于评估来自所述掩模(120、220、620、720、820)且入射在所述传感器单元(130、230、630、730、830)上的光；

其特征在于，

所述设备还包括：

输出耦合元件(140、240、340)，用于耦合出由所述至少一个光源(105、205、405a、405b、605)发射的所述相干光的一部分(145、245)；以及

强度传感器(150、250)，用于捕获该输出耦合部分(145、245)的强度。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述输出耦合元件(140、240、340)是反射元件。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述输出耦合元件(140、240、340)被设计为输出耦合由所述至少一个光源(105、205、405a、405b、605)发射的所述相干光的一部分(145、245)，其强度比例小于10％、特别地小于5％、进一步特别地小于1％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述输出耦合元件(140)布置在所述至少一个光源(105)与所述照明光学单元(110)之间。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述输出耦合元件(240、340)布置在所述照明光学单元(210、311)中。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述照明光学单元(310、311)包括波带片。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述输出耦合元件(340)由该波带片的反射区域形成。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括彼此独立可调整的多个光学元件的至少一个阵列，所述阵列布置在所述掩模(120、220、620、720、820)与所述传感器单元(130、230、630、730、830)之间的光路中。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个光源(105、205、405a、405b、605)是HHG激光器。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括多个相干光源(405a、405b)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述照明光学单元(510)包括至少一个反射镜(511、512、513、514)，所述反射镜布置为使得在操作所述设备期间在所述反射镜(511、512、513、514)的光学有效表面产生的入射角相对于相应的表面法线至少为70°。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述照明光学单元(610)包括至少一个反射镜(611、612)，所述反射镜布置为使得在操作所述设备期间在所述反射镜(611、612)的光学有效表面产生的入射角相对于相应的表面法线至多为20°。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括在光源(105、205、405)与掩模(120、220、620、720、820)之间的光路上的至少一个移相器元件。

14.一种用于表征微光刻掩模的方法，

-其中通过照明光学单元(110、210、310、311、410、510、610、710、810)从至少一个光源(105、205、405a、405b、605)产生的所述相干光中在所述掩模(120、220、620、720、820)上产生衍射限制的光斑；

-其中相对于所述掩模(120、220、620、720、820)实现所述衍射限制的光斑的扫描移动；以及

-其中评估来自所述掩模(120、220、620、720、820)且入射到传感器单元(130、230、630、730、830)上的光；

其特征在于，

输出耦合由所述至少一个光源(105、205、405a、405b、605)发射的所述相干光的一部分(145、245)，并且捕获该输出耦合部分(145、245)的强度。

Images