JP2003524175A - 波面検出装置 - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
Abstract
Description
電磁放射線の波面検出のための装置に関している。
CS/Vol.27,No.3/Februar 1988”中の523頁〜528頁に記載されている“Kat
suyuki Omura”らによる論文 “Phase measuring Ronchitest”から公知である
。この公知の装置(これはテストレンズの結像品質を検査するために用いられる
)では、He-Ne-レーザーのような単色性点光源が、次のような波面を生成してい
る。すなわちコリメータとテストレンズを通過し、その後でロンキー格子と称さ
れる回折格子から出射される波面である。このこりメータは、点光源から出射し
た波面を、テストレンズから出射する平面波に変形する。この場合回折格子は、
テストレンズの結像側焦平面におかれている。ロンキー格子によって生成された
回折格子パターンないしインターフェログラムは、TVカメラを含んだ空間分解
能型検出器によって撮影され、それに基づいて光学システムを離れた波面検出の
ための評価がなされる。
レンズの検査のための、シアリング干渉計とも称される冒頭に述べたような形式
の波面検出装置が開示されている。この波面検出装置では、回折格子が被検対物
レンズの焦平面外におかれている。
格子型シアリング干渉計が記載されており、ここでは検査すべき平面波の光が、
相前後して設けられている2つの位相格子に入射し、その後で波面解析のために
CCDカメラによって検出されている。
載されている“M.P. Rimmer”らによる論文“Evaluation of Large Aberrations
Using a Lateral-Shear Interferometer Having Variable Shear”からは、本
願の請求項1の上位概念によるさらなる波面検出装置が公知である。ここで波面
源と回折格子の間に設けられている光学系は、このケースでは湾曲ミラーである
。
NG,Vol.VII, Academic Press. Inc.1979, Kapitel 8”に記載されている論文“A
daptive Optical Techniques for Wave-Front Correction”では、波面センサと
してのシアリング干渉計を備えた適応型光学系と、それに対して可能な適用領域
としてのフォトリソグラフィーが示唆されている。
頁に記載されている“K. Hibino”らによる論文“Dynamic range of Ronchi tes
t with a phase-shifted sinusoidal grating”には、冒頭に述べたような形式
の波面検出装置が記載されており、ここでは、テストレンズが単色性の平面波を
変形し、正弦−透過型格子として構成された回折格子の方向へ向けられている。
回折格子によって回折された波面は、結像レンズによって平行化され、結像レン
ズの焦平面に配置される回転マットディスク上にシアリングインターフェログラ
ムがが形成される。このインターフェログラムは、CCD検出器によって検出さ
れ、テストレンズの検査のために評価される。
善することである。
いうのも波面源の二次元的構造によって、ビームの空間コヒーレンスが次のよう
に適合化されるからである。すなわち光学系によって変形された波面が高精度に
測定できるように適合化されるからである。
れる。本発明による波長検出装置は、赤外線領域からX線領域のコヒーレンスな
ビームに対してもインコヒーレンスなビームに対しても適している。さらに空間
分解能型検出器に対する従来方式のCCDカメラ技術を利用するだけで、より広
いスペクトル領域をアクセスできる。極端に短い波長のもとでは、例えば空間分
解能型検出器として光電子放出型電子顕微鏡(PEEM;Photoemission-electo
ron microscope )も使用できる。
ムに、(例えばコリメータの直列接続などによって)平面波を照射する必要がな
くなる。
型素子として、例えば反射マスクとして構成するのがよい。
、これによって、コントラストの高い波面源の二次元的構造を有するようになる
。この種のホールマスクは、特に多方向の対称性、例えば三方対称、四方対称(v
ierzaehliger Symmetrie,dreizaehliger Symmetrie)に配置された開口部を有し
得る。
。特にこのホールマスクと光導波路が結合されている場合には、高輝度な小型の
波面源が得られる。
には、光学系の有限−有限−結像(Endlich-Endlich-Abbildung)のもとで、波
面が光学系の正確なバックフォーカス(Schnittweite)を維持しつつ測定可能と
なる。それにより光学系の品質をその特有の使用領域で検査可能となる。このこ
とは付加的な構成部材、例えば物体(対象)と像の間の光学系の光路内にコリメ
ータレンズなどを設けなくても可能なので、本発明によれば、この種の付加的構
成部材の較正が省ける。
ルが対応付けられる。このシフトモデルは、ホールマスクを光導波路の出射面と
一緒に物体面にシフトさせる。波面源のこのように可能なシフトによって、光学
系の結像品質は、広大な結像フィールドに対して測定可能となる。
はコヒーレント長の短い(数10μm)のマルチモードレーザーを用いたもとで
も検査可能にするために、マルチモード−光導波路であってもよい。もちろんこ
こでの光導波路とは、可視スペクトル領域を超えた電磁ビームに適したビーム用
導波路も意味している。
に構成される。すなわち、所定の回折次数のみが回折格子における干渉に寄与す
る。
いはその他の適切な回折格子のタイプであってもよい。例えばディザリングによ
って生成されるグレー値格子や反射型格子など。これは特に非常に短い波長に向
いている。
造を有する。それにより、唯一の空間分解能型検出器によって撮影されたインタ
ーフェログラムにより位相グラジエントが2方向以上で定められる。
は交差型の格子として構成されている回折格子のように)特に有利である。とい
うのもそれによって横方向シアリング干渉計の理論上で回折格子によって引き起
こされたシアリングがX方向とY方向で同時に生成されるからである。
を有し得る。三角形状格子としてそれぞれ対毎に120゜の角度を包含した周期
性方向で形成される回折格子、あるいは45゜と90゜の角度を有する三角形、
すなわち直角三角形状の格子のもとでは、2つ以上の周期性ないしシフト方向が
生じる。その結果から生じる冗長性は、補償計算によって測定精度の向上のため
に利用できる。
な正弦格子は、不所望な回折次数の抑圧とその製造に関して適切な形態で位相格
子としても実施可能である。
だけ正確に検査出来るようにするために、回折格子を物体面に共役な像面内でで
きるだけ正確に微調整することが望ましい。そのために回折格子は、異なる周期
性方向にそれぞれ1つの周期性回折構造を有する格子と、共面的な線形格子、例
えば回折格子面に配設された、当該回折格子と結合される線形格子を含んでいる
。というのも物体面内でのさらなる線形格子との組合せにおいては、(これはそ
の光学系の結像尺度に対する格子定数と回折格子と結合した線形格子の格子定数
に適合化されている)、2つの線形格子の適切な配向のもとでモアレパターンが
生じるからである。従って回折格子に対する最良な調整面は、最大のモアレコン
トラストによって表わされる。
る方向への回折格子のシフトのための変換モジュールが対応付けられる。それに
より、そのつどの格子周期の整数倍分の回折格子の移動によって、直交干渉系の
コントラストが抑圧できる。
に有利には、回折格子の90゜回転のための回転モジュールが対応付けられる。
それにより2つの直交干渉系の完全な波面構造に対する検出が可能となる。
インターフェログラムに適応化できる。その際には、光導波路に対応付けられる
シフトモジュールによって光導波路の出射面のシフトの際に結像系も像面に平行
にシフトされると有利である。
て引き起こされた波面の横方向シアリングが全ての開口角に対して一定に検出器
に伝送される。
る第1のビーム分割器(ビームスプリッタ)と、該第1のビーム分割器によって
減結合されたビーム成分を光学系と回折格子の迂回のもとで検出器に偏向させる
第2のビームスプリッタを用いて、ビーム源ないしは波面源の不変性が監視でき
る。その際参照光導波路は、第1のビームスプリッタによって減結合されたビー
ム成分を第2のビームスプリッタまで伝送する。しかしながら照明ビームの一部
が回折格子を通り過ぎること、例えば回折格子の切欠を通って検出器へ偏向させ
ることも可能である。
記載された構成によって解決される。というのも回折格子の方向へ湾曲した検出
器によって、回折格子により生成されたインターフェログラムが、それに続くイ
ンターフェログラムの評価において有利に把握できるからである。
面の横方向シアリングが回折角に依存することなく一定にないしは歪みなしで検
出器まで伝送される。このことは、シアリングインターフェログラムからの波面
トポグラフィーの著しく簡単な再生を引き起こす。
グラムが、回折された波面と回折されない波面の間の位相ずれに基づいて、この
位相ずれが、非回折波面の原点に同心的な球面上で一定であることによって理解
できる。
も領域毎に球面状の二次照射面を含んでいるならば、本発明による装置に対して
は、ビーム感応性のフラットなセンサ面を有する慣用の画像センサ、例えばTV
カメラ、CCDセンサ、PEEMなどが使用できる。適切な二次照射面は、例え
ば艶消盤または蛍光層として形成されてもよい。
従来の可視波長領域に最適なビーム感応性のセンサ面を用いて広大な波長領域内
でそれぞれの測定波長にマッチングできる。
いる。それらの回折格子側の光導波路端部は、球状キャロット部(Kugelkalotte
)に配設されている。このことは、例えば画像供給側の光導波路ファイバー束端
部内あるいは光導波路ファイバープレートへの凹球面の研磨によって実現されて
もよい。
イバ束としてインターフェログラムを比較的自由に位置付け可能なセンサ面まで
伝送する。それにより、例えば回折格子を真空内に配設でき、熱源として作用す
る画像センサ(例えばTVカメラ)を真空外に配設できる。
反対側の光導波路端部がビーム感応性のセンサ面に直接対応付けされてもよい。
例えばファイバー束端部が直接、カメラチップにコンタクトしていてもよい。
ンサ面のサイズにマッチしたインターフェログラムの結像が、ビーム感応性のセ
ンサ面上で可能となる。
された構成によって解決される。というのも、回折格子も二次照射面も有する回
折格子支持体を用いて、当該波面検出装置が特にコンパクトにできるからである
。それにより、本発明による波面検出装置を、モード毎の結像品質監視のための
既存の光学結像装置内へ集積化することが可能となる。
れ、回折格子がその表面領域上で支持される。それにより既に実証された球面状
センサ面の利点がコンパクトで剛性の高い構造形態において達成可能となる。こ
の場合有利には半球形状部の球面状の表面領域が二次照射面として構成される。
数変換パテによって半球形状部の球面状の表面領域に結合されるならば、製造技
術的に見て効果的な形で光導波路ファイバー束と二次照射面に組合わせることが
できる。
の波面モジュールと回折格子の間に光学系が設けられる。
−ユニットを用いて高精度な検査が可能となる。
ポイントにおけるその対象領域に関して同時に、つまり平行した検査が可能とな
る。このような、多数のフィールドポイントにおける複数の波面の同時測定によ
って、光学系の検査に対する時間コストの著しい低減が可能となる。
うにして光学系の結像寸法と回折格子に合わせてもよい。すなわち、回折格子に
おける干渉に対して所定の回折次数のみが寄与するようにである。これによって
、インターフェログラムの評価が特に効果的となる。さらに波面源の二次元的構
造のホールマスクは、高いコントラストを与える。高精度な波面解析に対しては
、ホールマスクは多数の開口を有し得る。
応付けられる。これは入射する照明光を波面源の方向に集中させるものである。
それにより、通常の比較的広い対象フィールドを照明する、光学系用標準照明装
置を波面モジュールに対して利用できる。
波面源のインターフェログラムが高い信頼性でもって、それぞれの対応付けされ
たビーム感応性のセンサ面領域に結合できる。
横方向シアリングの、検出器による歪みなしの検出を可能にする。
徴に基づいて、マイクロリソグラフィのための投影対物レンズの検査に特に適し
ている。
その周期性方向での相応する格子周期の整数倍分のシフトによって、直交する干
渉系コントラストを抑えることができ、インターフェログラムの評価を著しく容
易にすることができる。
は30msec)中に行うことができる。この場合の回折格子のシフト距離は、
典型的には6〜18μmである。
のインターフェログラム画像を撮影することも可能である。この場合はその後で
これらの多数のインターフェログラム画像を波面検出に利用できる。というのも
個々のインターフェログラム画像の重畳は、完全な回折格子シフト期間中の前記
の画像統合に再び相応させられるからである。
シフトには、例えば先のドイツ連邦共和国特許出願 DE 195 38 747 A1 明細書か
ら公知の位相変調を、回折格子の周波数ωでの往復移動とそれに続く狭帯域なフ
ィルタによってさらに重畳させることも可能である。
の観点は、以下の問題に基づくものである。
数のノイズ信号が重畳しているものである。これらのノイズ信号は、製造エラー
、ないし回折格子または波面源の不完全性、構成素子自身の極僅かな調整ずれ、
波面源の不完全な照明、光学系並びに波面検出装置(例えば検出器面、格子裏側
など)からの場合によって生じる逆反射に基づくゴースト画像ないしインターフ
ェログラムなどに起因する。これらの障害は、有効信号に典型的には周期的に重
畳し、つまりそれらは周期的に正しい測定値分だけ変化する。それらの周波数、
位相位置、および振幅は、初期フェーズ(波面源に対する格子の位相位置)の変
更によって検出可能である。
する照明マスクのシフトによって明確な振幅、すなわちノイズ信号の大きな変化
が現れる。
周期の所定のほんの一部分だけの波面源または回折格子のポジションシフトによ
って計算上で消去可能である。
を有していることを見つけ出した。つまり格子または波面源の1周期分の初期フ
ェーズの変更のもとで2つの振動周期が実行される。
リソグラフィのためのステッパないしスキャナに関している。
対称面内へもたらしそこから離すことができるのであるならば、および/または
回折格子を作動式に投影対物レンズの像面内へもたらしそこから離すことができ
るのであるのならば、生産経過に比較的大きなノイズを伴うことなく原位置で、
すなわち生産拠点において生産周期の間にその生産品質を監視できる(例えばそ
のつどの画像エラー傾向における許容限界の維持を監視できる)。
制御回路が作用ないし操作エレメントを介して投影対物レンズに作用できる。
装置の特別な適性は、次のことに基づいている。すなわちそれが赤外線領域から
X線領域までのコヒーレントなビームに対してもインコヒーレントなビームに対
しても適していることであり、特に短いコヒーレント長のビーム源に対しても適
している(例えばHBOランプ、エキシマーレーザー、シンクロトロン放射器な
ど)。生産の監視は、作動光源を用いてマイクロリソグラフィ用投影対物レンズ
の作動波長のもとで行える。
図1は、本発明による波面検出のための装置の実施形態を示したものであり、 図2は、図1の波面源の照明マスクの平面図であり、 図3は、代替的な照明マスクの平面図であり、 図4は、図1の波面源に適したさらなる照明マスクを示したものであり、 図5は、図1の波面源に適したさらに別の照明マスクを示したものであり、 図6は、照明システムと照明マスクの実施形態を示した図であり、 図7は、照明システムと照明マスクのさらなる実施形態を示した図であり、 図8は、図1による装置の回折格子の平面図であり、 図9は、図1による装置に適用可能な第2の回折格子を示した図であり、 図10は、図1による装置に適用可能な第3の回折格子を示した図であり、 図11aは、図1による装置に適用可能な第4の回折格子を示した図であり、 図11bは、図11aの断面拡大図であり、 図12は、回折格子−検出器−ユニットとして構成された、本発明による波面検
出のためのさらなる装置を示した図であり、 図13は、回折格子−検出器−ユニットとして構成された、本発明の第3の実施
形態を示した図であり、 図14は、回折格子−検出器−ユニットとして構成された、本発明の第4の実施
形態を示した図であり、 図15は、多数の平行した測定チャネルを有する実施形態を示した図であり、 図16は、図15による実施形態の波面モジュールの拡大断面図であり、 図17は、多チャネル型の波面検出装置を有するマイクロリソグラフィ用装置を
示した図であり、 図18は、収差制御回路を備えた図17による装置を示した図である。
合光学系5の物体面3内に設けられた波面源7が波面を生成する。この波面源7
から出射し、輪郭線で概略的に表わされている波面9は、光学系5を透過し、該
光学系5によって出射されるべき波面10に変形される。この波面はその後回折
格子11に入射する。
た光学素子、例えばレンズ13,15を含み、波面源7を回折格子11に結像し
ている。この場合この回折格子11は、物体面3に対して共役な結像面におかれ
る。光学系5の絞り17は図1にも認められる。
0は、ビーム感応性のセンサ面20(例えばCCDチップ)を含んでおり、さら
に回折格子11と当該センサ面20の間に配置された結像系22を含んでいる。
この結像系22は、回折格子11から生成されたインターフェログラムないしシ
アリンググラム(Scherogramm)としてセンサ面20に結像される。この結像系
22は、顕微鏡対物レンズ21とさらなる光学素子23および25を有しており
、光学素子15と共に絞り17をセンサ面20に結像している。これは瞳ビーム
経路27によって表わされている。この結像系22は正弦補正されており、この
場合は顕微鏡対物レンズ21の正弦補正の品質であって、これは測定された波面
に関するシアリング距離の不変性に対して決定的なものである。
光導波路29の出力側に設けられている。この光導波路29は、光学系5の全画
像領域の検査のために、シフトモジュール31を用いて物体面3に対して平行に
X軸方向および/またはY軸方向にシフト可能である。このことは、双方向矢印
33と一点鎖線のゴースト図35によって表わされている。
のために、光導波路29と同時に検出器19もX軸方向および/またはY軸方向
にシフトされる。
えるために、移動モジュール37によって光学系5の像面内を、すなわちX軸方
向および/またはY軸方向にシフトされ得る。
給されるビームの一部を減結合するための設けられている。光学素子23と25
の間の波面の焦点に配置されている第2のビームスプリッタ47は、第1のビー
ムスプリッタ45から減結合されたビーム成分を、光学系5と回折格子11の迂
回のもとでセンサ面20に偏向する。これによってビーム源43の不変性が監視
され得る。その際参照光導波路49が、第1のビームスプリッタ45から減結合
されたビーム成分を第2のビープスプリッタ47に伝送する。
同心的に配設された矩形の開口部53とこの開口部53を中心に間隔をおいて光
軸50に対して対称に周りを囲むように配置された4つの開口部51を有してい
る。
。このホールマスク8′は、同じように光学系5の光軸に対して同心的に配置さ
れた矩形の開口部53′と、この開口部53′に接するように、光軸50に対し
て対称に周りを囲むように配置された4つの開口部51′を含んでいる。
より多くてもよい。
整される。すなわちこの回折格子における干渉に対して所定の回折次数のみが寄
与するように調整される。
の際中央の円形部54並びに環状部56は透過性で相補的環状部52は、不透明
である。
角形として構成されている。この照明マスク8′″は、三方対称であり、所定の
回折次数の消去に関して、特に有利には図10の回折格子と共に作用する。
されている。
8との間に、拡大または集束レンズ30が設けられている。
きことは、ホールマスクの幾何学形態によって空間コヒーレンス分布を所期のよ
うに形成するために、ホールマスク8の照明が理想的にインコヒーレンスなこと
である。
それによって絞り17は、完全に照明される。すなわち照明用ファイバ29′と
光学系の開口数が相互に相応していなくても絞り17のカバー不足が回避される
。
けられているマットディスク6′と拡大または集束レンズ30′と共に示されて
いる。
55を含んでおり、これは干渉を、すなわち波面の横方向シアリングを生じさせ
る。この図8中に示されているX軸およびY軸方向は、図1〜図3に示されてい
る方向に準じており、これは当該のチェス盤状格子55が装置1において波面源
(ホールマスク)8および8′の開口部51,53,ないし51′、53′に相
応して対角線状に配置されていることを意味している。
であり、これは交差型格子11′として構成された振幅型格子である。
されており、これは特に有利には図5の照明マスク8′″と共同作用する。この
回折格子11′″は、三角格子として構成された振幅型格子であり3つの回折方
向を有している。
の回折格子11″は、チェス盤状格子58を含んでおり、これは図11bに抜き
出して拡大図で示されており、干渉、すなわち波面の横方向シアリングを生じさ
せている。このチェス盤状格子58の平面には、波面のシアリングに対して不要
な領域内にチェス盤状格子58に結合されたモアレライン格子59が配設されて
いる。
れている。図1〜図9の要素に相応する図12内の要素には同じような参照符号
が100番台で付されている。これらのエレメントの説明に対しては、図1〜図
9に基づいた説明が参照される。
素子115のみが示されている。この光学系によって出射されるべき波面110
が変形され、これが回折格子111に入射する。
ユニット111,119に統合されている。
ァイバー束160がコンタクトしている。このファイバー束160は回折格子側
では球面状の蛍光層161において終端している。これは光軸150と回折格子
111の交点に対して同心的であり、この場合この光軸150は、Z方向に対し
て平行である。
球形状部163が蛍光性のパテで接合されており、この場合この半球形状部16
3が蛍光層161の保護にも用いられている。回折格子111は半球形状部16
3の平面側に設けられている。
ンサ面120のスペクトル感度に対して1つの波長整合のみでなく、個々の光フ
ァイバー内への回折ビームの入力結合も改善される。周波数ないし波長変換は不
要であるべきなので、蛍光層161の代わりに発散性の二次照射面がファイバ束
160の凹面のフロスティングによって得られるようにしてもよい。
すなわちそれらは、X軸方向とそれに直交したY軸方向への回折性の周期的構造
を有している。それにより、空間分解能型検出器119によって撮影される唯一
のインターフェログラムから、1つ以上の方向での位相勾配が検出できる。イン
ターフェログラムの評価に関して回折格子111には、回折格子−検出器−ユニ
ット111,119と回折格子111のそれぞれX軸方向とY軸方向へのシフト
のための移動モジュール137が対応付けられている。それに伴って、ビーム感
応性のセンサ面120の積分期間中のそのつどの格子周期の整数倍分の回折格子
の移動によって、回折格子111の直交干渉系のうちの1つのコントラストが抑
圧できる。
図12の要素に相応する図13の要素には図12と同じような参照番号が図12
のように、但しここでは200番台で付けられる。これらの要素の説明に対して
は図12ないしは図1〜図9の説明が参照される。
二次照射面261から画像センサ220に、当該二次照射面261と画像センサ
220に直接コンタクトする、ファイバープレートとして構成された光ファイバ
束260を介して結像される。この実施形態では、回折格子211が検出器21
9から分離されて移動可能である(例えば前述したように、光軸250に対して
直交的な回折格子211の周期性方向のうちの1つへのシフトなど)。その他に
もこの回折格子211は、センサ面220上の射出瞳のサイズ調整のために光軸
250に対して平行方向にもシフト可能である。
折格子と二次照射面が1つの共通の回折格子支持体に配設されている。ここでも
図12の要素に相応する図14の要素に対して同じような参照番号が用いられる
が、ここでは300番台で付される。これらの要素の説明に対しては図12ない
しは図1〜図9の説明が参照される。
いる。この結像系ではインターフェログラムが、回折格子支持体363の回折格
子とは反対側の、当該回折格子311方向に湾曲した二次照射面361からビー
ム感応性のセンサ面320に結像される。
で配設されてもよい。それによって回折格子支持体は、同時にセンサ面320の
カバーガラスとしても用いられる。
ている。図1〜図9の要素ないしは図12の要素に相応する、図15及び図16
中の要素も図1〜図9並びに図12における参照番号と同じような番号が用いら
れるが、但しここでは400番台で付けられる。これらの要素の説明に対しては
、図1〜図9並びに図12に対する説明が参照される。
複数の球面状二次照射面461を含んでいる。この球面状二次照射面にはそれぞ
れ光ファイバ束460が対応付けられている。
面に二次元的に例えば六角形状に展開されている複数の集束レンズ430とホー
ルマスク408からなる装置(配置構成)を含んでいる。この場合はそれぞれ1
つの集束レンズ430が、回折格子411方向に入射された照明光を対応するホ
ールマスク408へ集束している。
面が、多数のフィールドポイントに対して平行に検出することができる。このこ
とは例えば図15のケースでは波面源407から出射された3つのビーム経路で
示されている。本発明に基づけば、この光学系405では、その結像特性に関し
て多数のフィールドポイントが平行して、つまり同時に測定可能である。
意味ではシングルチャンネル型である)多チャンネル型の波面検出装置である。
しかしながらこの装置401に対しては、図13の回折格子−検出器−ユニット
も適している。
り、この装置内には本発明による多チャネル型の波面検出装置が統合されている
。図15の要素に相応するここでの要素には、図15と同じような参照番号が用
いられるが、但しここでは500番台で付される。これらの要素の説明に対して
は図15の説明が参照される。
、マイクロリソグラフィ−投影対物レンズ505を含んでおり、それらの物体面
ではレチクルによる交換において波面モジュール565がスライドないし旋回可
能である。この波面モジュール565は、照明領域レンズ569を介して照明ビ
ームを供給される。1枚のウエハに代えて、(作動モード毎に1つのウエハと交
換可能に)ウエハステージ571上には図13で示されたタイプのような回折格
子−検出器−ユニット511,519が設けられている。この場合回折格子51
1は、投影対物レンズ505の像面に配設されている。回折格子511の前述し
たようなシフトは、いずれにせよ投影対物レンズ505の光軸に対して直交方向
に移動可能なウエハステージ571を用いて行われる。この場合は回折格子−検
出器−ユニット511,519全体が移動される。必要とされるシフト区間のサ
イズ的オーダは、典型的には10μmであるので、このシフトによって引き起こ
されるセンサ面上の射出瞳の移動は無視できるくらいに小さなものである。
キャナに対しては、有利には図15に示されている回折格子−検出器−ユニット
も使用できる。
ール565と回折格子−検出器−ユニット511,519の多チャネル性に基づ
いて、投影対物レンズ505のひずみも測定できる。個々の測定チャネルのもと
での位相関係は、1つの構造ユニットに統合されたコンパクトな回折格子−検出
器−ユニットに基づいて固定的で既知でもあるので、詳細には相対的な位相測定
によって相対的な波面傾斜とひずみが確定できる。
手軸方向の断面図で概略的に示されている。図17の要素に相応する図18の要
素には、図17と同じような参照番号が用いられるが、但しここでは600番台
で示される。これらの要素の説明に対しては図17ないし図1〜図16の説明が
参照される。
ホールマスク608に割当てられた多数の照明光用光ファイバ629を有してい
ることである。つまりこの照明装置は、図6に示されている装置の二次元的アレ
イに相応する。
ンビーム方向に対して固定的に配向され、それによって各物体フィールドポイン
トにおいて絞りによる均質な照明が可能となる。
2の投影対物レンズ605には、光学素子として例えば3つのレンズ673,6
75,677が含まれている。これらのレンズ673,675,677には、そ
れぞれ1つの作用素子679,681,683が対応付けられており、それらに
よって対応するレンズの結像特性と当該投影対物レンズの制御が行われる。これ
らの作用素子は、例えば対応するレンズをシフトさせたり回転されたりできる調
整部材や、対応するレンズを所期のように変形させたり機械的に圧力をかけたり
するアクチュエータであってもよい。
ユニットは、センサ面620で撮影されたインターフェログラムから目下の、投
影対物レンズ605の結像特性を特徴付ける波面トポグラフィを確定する。
較装置685に伝送される。この比較装置685は、この信号686を投影対物
レンズ605の所望の結像特性に相応する目標値信号687と比較する。この比
較の結果に基づいて作用信号689が作用素子679,681,683に供給さ
れる。それによってこれらの作用素子は、投影対物レンズ605の収差を縮小す
るように光学素子673,675,677に作用する。
出された目下の波面に相応する信号686が目標値信号687に相応するように
なるまで、つまり投影対物レンズ605が所望の結像特性を有するようになるま
で繰返される。
フィードバックループ部分を省略させて作動させることも可能である。
多数のフィールドポイント毎に波面を平行して検出してもよい。その結果からは
収差のフィールド分布を計算できる。この収差のフィールド分布結果からは、作
用素子によって影響し得る収差成分が確定され、適切な方法(例えば投影対物レ
ンズに対する光学的計算に基づくバリエーションテーブルなど)を用いて作用素
子に対する調子量が算出される。
検出のためのさらなる装置を示した図である。
した図である。
した図である。
である。
Claims (57)
- 【請求項1】 波面(9)を生成する波面源(7)と、 前記波面源(7)に後置接続された回折格子(11)と、 前記回折格子(11)に後置接続された空間分解能型検出器(19)とを有す
る、波面検出のための装置(1)において、 前記波面源(7)が二次元構造を有していることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記波面源(7)は、局所的に変化する透過機能を備えた照
明マスク(8;8′;8″)を含んでいる、請求項1記載の装置(1)。 - 【請求項3】 前記照明マスク(8″)は、回転対称な透過分布を有する、
請求項2記載の装置(1)。 - 【請求項4】 前記波面源(7)は、ホールマスク(8;8′;8″)を含
んでいる、請求項1から3いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項5】 前記ホールマスク(8;8′)は、周期的に設けられた多数
の開口部(51,53;51′、53′)を有している、請求項4記載の装置(
1)。 - 【請求項6】 前記ホールマスク(8;8′)は、四方対称に設けられた多
数の開口部(51,53;51′、53′)を有している、請求項5記載の装置
(1)。 - 【請求項7】 前記ホールマスク(8′″)は、三方対称に設けられた多数
の開口部(57)を有している、請求項5記載の装置(1)。 - 【請求項8】 照明システムを有しており、該照明システムと回折格子(1
1)の間に照明マスク(8;8′;8″)が設けられており、さらに前記照明シ
ステムと照明マスク(8;8′;8″)の間に散乱面(6;6′)が配設されて
いる、請求項1から7いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項9】 前記照明システムは、光導波路(29;29′)を含んでい
る、請求項8記載の装置(1)。 - 【請求項10】 前記光導波路(29;29′)は、マルチモード型光導波
路である、請求項9記載の装置(1)。 - 【請求項11】 前記照明マスク(8;8′;8″)は、前記光導波路(2
9)に接続されている、請求項9または10記載の装置(1)。 - 【請求項12】 前記照明マスク(8;8′;8″)に、入射した照明光を
照明マスク(8;8′;8″;408;508;608)の方向に集中させる光
学系(30;30′;430;530;630)が対応付けられている、請求項
8から10いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項13】 前記回折格子(11)は、波面源(7)の構造に依存して
次のように構成されている、すなわち当該回折格子(11)において所定の回折
次数のみが寄与するように構成されている、請求項1から12いずれか1項記載
の装置(1)。 - 【請求項14】 前記回折格子(11)は、異なる周期性方向においてそれ
ぞれ1つの周期性回折構造を有している、請求項1から13いずれか1項記載の
装置(1)。 - 【請求項15】 前記回折格子(11)は、相互に直交する2つの周期性方
向を有している、請求項14記載の装置(1)。 - 【請求項16】 前記回折格子(11)は、交差型格子(11′)である、
請求項15記載の装置(1)。 - 【請求項17】 前記回折格子(11)は、チェス盤状格子(55)である
、請求項15記載の装置(1)。 - 【請求項18】 前記回折格子(11′″)は、それぞれ対毎に120゜の
角度を含む3つの周期性方向を有してる、請求項14記載の装置(1)。 - 【請求項19】 前記回折格子は、三角状格子(11′″)である、請求項
18記載の装置(1)。 - 【請求項20】 前記回折格子は、局所的に常に変化する透過性を有する格
子である、請求項1から19いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項21】 前記回折格子は、正弦格子である、請求項20記載の装置
(1)。 - 【請求項22】 前記回折格子は、位相格子である、請求項1から21いず
れか1項記載の装置(1)。 - 【請求項23】 前記回折格子(11″)は、異なる周期性方向でそれぞれ
1つの周期性回折構造を有する格子(58)とこれと同一平面上のライン格子(
59)を有している、請求項1から22いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項24】 前記波面源(7)と回折格子(11)の間に、波面(9)
を変形する光学系(5)が配設されており、この場合前記波面源(7)は、光学
系(5)の物体面(3)におかれ、前記回折格子(11)は当該物体面(3)に
共役な前記光学系(5)の像面におかれている、請求項1から23いずれか1項
記載の装置(1)。 - 【請求項25】 前記回折格子(11)に、該回折格子(11)のシフトの
ための移動モジュール(37)が異なる周期性方向で対応付けられている、請求
項1から24いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項26】 前記波面源(7)に、該波面源(7)を物体面(3)内で
シフトさせるシフトモジュール(31)が対応付けられている、請求項1から2
5いずれか1項記載の装置(1)。 - 【請求項27】 前記シフトモジュール(31)は、物体面(3)内での波
面源(7)のシフトの際に検出器(19)も像面に対して平行にシフトさせる、
請求項26記載の装置(1)。 - 【請求項28】 前記検出器(19;319)は、ビーム感応性のセンサ面
(20;320)であり、回折格子(11;311)とセンサ面(20;320
)の間に配設された結像系(22;322)を含んでいる、請求項1から27い
ずれか1項記載の装置(1;301)。 - 【請求項29】 前記結像系(22;322)は、アッベの正弦条件に関し
て修正されている、請求項28記載の装置(1;301)。 - 【請求項30】 前記結像系(22;322)は、テレセントリックである
、請求項28または29記載の装置(1;301)。 - 【請求項31】 ビーム源(43)と波面源(7)の間に、波面源(7)に
供給されるビームの一部を減結合する第1のビームスプリッタ(45)が配設さ
れており、前記回折格子(11)に後置接続された第2のビームスプリッタ(4
7)は、前記第1のビームスプリッタ(45)から減結合されたビーム成分をセ
ンサ面(20)の方に偏向させる、請求項1から30いずれか1項記載の装置(
1)。 - 【請求項32】 参照光導波路(49)は、第1のビームスプリッタ(45
)によって減結合されたビーム成分を第2のビームスプリッタ(47)まで伝送
する、請求項31記載の装置(1)。 - 【請求項33】 検出器(119;219;319;419)が二次照射面
(161;261;361;461)を含んでいる、請求項1から32いずれか
1項記載の装置(101;201;301;401)。 - 【請求項34】 前記検出器は、多数の光導波路(160;260;460
)を含んでいる、請求項1から33いずれか1項記載の装置(101;201;
401)。 - 【請求項35】 波面(110)によって透過される回折格子(111;3
11;4119と、該回折格子(111;311;411)に後置接続された局
所分解能型検出器(119;319;419)とを有している、波面検出のため
の装置(101;301;401)において、 前記検出器(119;319;419)が、少なくとも領域毎に回折格子(1
11;311;411)の方向に湾曲していることを特徴とする装置。 - 【請求項36】 前記検出器(119;319;419)は、少なくとも領
域毎に球面状である、請求項1から35いずれか1項記載の装置(101;30
1;401)。 - 【請求項37】 前記検出器(119;319;419)は、前記回折格子
(111;311;411)とビーム感応性のセンサ面(120;320;42
0)の間に配置された、少なくとも領域毎に湾曲した二次照射面(161;36
1;461)を含んでいる、請求項35または36記載の装置(101;301
;401)。 - 【請求項38】 前記二次照射面(161;361;461)は、周波数変
化させている、請求項37記載の装置(101;301;401)。 - 【請求項39】 前記検出器(119;419)は、回折格子側に多数の光
導波路(160;460)を含んでおり、それらの回折格子側の光導波路端部は
、球状キャロット部に配設されている、請求項35から38いずれか1項記載の
装置(101;401)。 - 【請求項40】 請求項1または35の上位概念による、波面検出装置(1
01;301;401)において、 回折格子(111;311;411)を支持する回折格子支持体(163;3
63;463)が、二次照射面(161;361;461)を有していることを
特徴とする装置(101;301;401)。 - 【請求項41】 前記回折格子(111;411)は、半球状部(163:
463)の平坦な表面領域に設けられている、請求項1から40いずれか1項記
載の装置(101;401)。 - 【請求項42】 前記半球状部の球面状の表面領域が二次照射面(161;
461)として構成されている、請求項41記載の装置(101;401)。 - 【請求項43】 回折格子側の光導波路端部は、周波数変化させるパテによ
って半球状部(163;463)の球面状表面領域に結合されている、請求項3
7、41または42記載の装置(101;401)。 - 【請求項44】 回折格子(411)の前方に多数の波面源(407)が配
設されている、請求項1から43いずれか1項記載の装置(401)。 - 【請求項45】 前記検出器(419)は各波面源(407)毎に多数の光
導波路(460)を含んでいる、請求項44記載の装置。 - 【請求項46】 前記検出器(419)は、波面源毎に球面状の二次照射面
(461)を含んでいる、請求項44または45記載の装置(401)。 - 【請求項47】 前記光学系(405)は、マイクロリソグラフィ用の投影
対物レンズである、請求項1から46いずれか1項記載の装置(401)。 - 【請求項48】 波面源(8)によって波面を生成し、 前記波面と、異なる周期性方向でそれぞれ1つの周期的回折構造を有する回折
格子(11)とを用いてインターフェログラムを生成し、 ビーム感応性の検出器によってインターフェログラムの像を撮影する、波面検
出のための方法において、 前記波面源(8)または回折格子(11)を、周期性方向で、相応する格子周
期の整数倍分だけシフトさせるようにしたことを特徴とする方法。 - 【請求項49】 前記波面源(8)または回折格子(11)を、検出器の画
像撮影期間中に、相応する格子周期の整数倍分だけシフトさせるようにした、請
求項48記載の方法。 - 【請求項50】 前記波面源(8)または回折格子(11)の相応する格子
周期の整数倍分だけのシフト期間中に、多数のインターフェログラム像を撮影し
、それらの多数のインターフェログラム像を波面検出のために利用する、請求項
48記載の方法。 - 【請求項51】 波面源(8)によって波面を生成し、 前記波面と、異なる周期性方向でそれぞれ1つの周期的回折構造を有する回折
格子(11)とを用いてインターフェログラムを生成する、波面検出のための方
法において、 シフトステップにおいて波面源(8)または回折格子(11)を、相応する格
子周期の一部分だけシフトさせ、 結果として生じたインターフェログラムを検出し、 シフトステップを繰返し、 波面検出に対して、個々のシフトステップ中に検出されたインターフェログラ
ムを平均化するようにしたことを特徴とする方法。 - 【請求項52】 前記波面源(8)または回折格子(11)を、異なる周期
性方向の指向性の重畳によって定められる方向においてシフトさせる、請求項5
1記載の方法。 - 【請求項53】 前記波面源(8)または回折格子(11)の全シフト量は
、相応する格子周期以下である、請求項51または52記載の方法。 - 【請求項54】 波面源(507;607)が作動毎に、投影対物レンズ(
505;605)の物体面へもたらされるかまたは投影対物レンズ(505;6
05)の物体面から遠ざけられる、請求項1から47のいずれかに記載の装置と
、投影対物レンズ(505;605)とを有するマイクロリソグラフィ用の装置
(502;02)。 - 【請求項55】 回折格子(511;611)が作動毎に、投影対物レンズ
(505;605)の像面へもたらされるかまたは投影対物レンズ(505;6
05)の像面から遠ざけられる、請求項1から47のいずれかに記載の装置と、
投影対物レンズ(505;605)とを有するマイクロリソグラフィ用装置(5
02;02) - 【請求項56】 前記投影対物レンズ(605)は、少なくとも1つの光学
素子(673,675,677)を含み、前記投影対物レンズ(605)の光学
素子(673,675,677)の少なくとも1つには、作用素子(679,6
81,683)が対応付けられており、該作用素子を用いて前記光学素子(67
3,675,677)の結像特性が変更可能であり、前記作用素子(679,6
81,683)は、波面検出装置(601)を介して制御可能である、請求項5
4または55記載のマイクロリソグラフィ用装置(602)。 - 【請求項57】 比較装置(685)が波面検出装置(601)によって与
えられる、検出された波面に相応する信号(686)を、前記投影対物レンズ(
605)の所望の結像品質に相応する目標値と比較し、さらに前記比較装置(6
85)は前記作用素子(679,681,683)の制御のための信号(689
)を送出する、請求項55記載のマイクロリソグラフィ用装置(602)。
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