JP2007139773A - 光学撮像システムの測定装置および操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像動作において有効パターンを撮像する光学撮像システムの、光学、例えば、干渉計測定用の測定装置であって、例えば、加熱依存性撮像エラーを示す干渉情報である、放射情報を製造する装置の実現。
【解決手段】測定装置は、測定パターン6を含むマスク構造機構5を有する装置と、撮像エラーを示す干渉情報の検出および評価のための装置10を含む測定装置と、を含む。光学撮像システムの操作方法は、撮像エラー補正を含む。装置は更に、測定される光学撮像システム1に加えられる放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、光学撮像システムの撮像動作中に有効パターンを介して通過する放射の加熱効果と等しくなるように、測定動作中の光学撮像システムの放射加熱用の加熱照射機構7を含む。
【選択図】図１

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は、有効パターンの撮像を意図した光学撮像システムの、例えば干渉計などの光学測定のための光学測定装置、およびそのような光学撮像システムの、撮像エラー補正を含む、操作方法に関する。

関連技術の説明
光学撮像システムの撮像品質は、より厳しくなりつつある要求を受けている。この１つの例は、半導体構成要素のマイクロリソグラフィ製造用の投影対物レンズおよび、その構造がサブマイクロメータの範囲で撮像エラーが完全にないことが要求される、精細構造構成要素である。複雑な光学設計のため、一般的には対物レンズの光学特性を理論計算から導出するのは不可能なので、光学特性の信頼できる測定が、例えば、いわゆるウェーハー露光用ウェーハースキャナにおける使用時の操作前に、あるいは場合によっては操作中に必要となる。

干渉計測定方法は、この目的のためによく使用される。波面検出用のシェアリング干渉計と同じように動作し、高解像度フォトリソグラフィック投影対物レンズの高速、高精度測定を可能にする装置が、特開ＤＥ１０１ ０９ ９２９ Ａ１号公報に記載されている。このような測定装置は典型的にその対象物側に、つまり、測定される光学撮像システムの対象物側に波面源を含んでおり、それにより、少なくとも１つの放射波面を製造し、その波面は、撮像システムと、画像側の、つまり、測定される光学撮像システムの画像側の回折格子、およびこの回折格子の下流に配置され、測定されるシステムにおける撮像エラーを示す干渉計情報を提供および検出する位置分解検出器を通過する。撮像エラーは、適切な評価手段による、検出された干渉情報から決定することができる。

例として、いわゆるソースまたは波面モジュールを、波面ソースとしての照明モジュールとして使用することができ、それは、照明部に接続され、適切な測定パターンを有するいわゆるホールまたはコヒーレントマスクの形状の測定マスクを有する。必要であれば、照明部は、例えば、マイクロリソグラフィシステムにおけるような、その使用を意図した場所において、光学撮像システムと関連付けられている部分に対応してもよい。この場合、測定装置をマイクロリソグラフィシステムに統合することができ、それぞれの場合で測定を行うために必要なことは、有効パターンが適用される有効マスクを照明モジュールで置き換え、ウェーハーの代わりの検出器を導入することだけである。

更に、従来技術であるドイツ特許出願第１０２ １７ ２４２.０号は、シェアリング干渉計使用手段により、その通常の動作中に光学撮像システムを測定する機能を提案し、その目的のために、波面源に対してマスクが提供され、そのマスク上には、測定パターンが、有効パターンに追加して形成されている。光学撮像システムの通常撮像動作中にこのようにして得られ、撮像システムの収差を示している干渉情報は、評価ユニットにより評価され、見出された収差の補正に使用され、その目的のために、適切な収差閉ループまたは開ループ制御システムが設けられる。

そのような干渉計測定方法に加えて、非干渉計測定方法が、例えば、シャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）の方法のような、マイクロリソグラフィ投影露光システムの投影対物レンズについての収差決定にも使用される。

撮像品質の要求が、特にマイクロリソグラフィの投影対物レンズに対してはより厳しくなってきているので、いわゆる加熱効果または「レンズ加熱」効果に起因する撮像エラーまたは収差は、もはや本質的に無視できず、それは、使用される放射と、対物レンズおよび／または撮像の目的のためにアクティブとなるそれらのシステム構成要素間の相互作用に起因する、マイクロリソグラフィ投影対物レンズまたはある他の光学撮像システムの撮像特性における変化を意味している。これらの加熱依存性撮像エラーを決定するときの難しさの１つは、この効果はしばしば、照射が終了すると急速に崩壊するということである。このように、撮像目的のためにアクティブであるシステム構成要素がまず第１に、例えば通常動作中のそれに匹敵するような放射強度で強烈に照射され、照射が、その後に加熱依存性撮像エラーを測定するために停止されると、これらの測定結果は、通常の照射動作中に起こる撮像エラーを、非常に制限された範囲でのみ表現することになる。

本発明の目的は、既述したタイプの測定装置と、撮像エラー補正を含み、その撮像エラーがそのような測定装置を使用して決定することができ、それにより、加熱依存性撮像エラーが比較的容易かつ信頼性を持って決定でき、補正の目的のために考慮することができる、光学撮像システムの操作方法を提供することである。

発明の概要
本発明は、請求項１または請求項３または請求項５または請求項７の特徴を有する測定装置を設けることによりこの課題を達成する。そのような装置は、測定操作における撮像エラーを示す放射情報の製造のための装置を備え、この装置は、測定パターンを有するマスク構造機構を含み、撮像エラーを示す放射情報の検出と評価用の検出／評価装置を備える。この装置は更に、測定操作中の、光学撮像システムの放射加熱用の加熱照射機構を備え、それにより、測定される光学撮像システムに加えられる放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、光学撮像システムの撮像動作中に、有効パターンを通過する放射の加熱効果と測定値が等しくなる。

本発明の測定装置はこのように、測定動作において、撮像システムを通過する放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、光学撮像システムの通常撮像動作中に、有効パターンを通過する放射の加熱効果と対応するように選択される加熱照射機構を含む。従って、光学撮像システムは実際には、測定処理中に典型的なビーム負荷を受け、このビーム負荷が、通常の撮像動作中に光学撮像システムが受ける負荷である。従って、加熱依存性撮像エラーと、放射強度に依存する撮像エラーは、測定処理中は、撮像システムの通常動作中に起こるものと実質的に同じである。光学撮像システムの通常動作中に放射負荷により引き起こされる撮像エラーは、このように、好ましくは、位置分解および／または時間分解基準で、この測定装置により非常に現実的にかつ正確に決定することができる。本発明に係る測定装置は、干渉計および非干渉計光学測定方法の両者に適している。

本発明の１つの実施形態において、加熱照射機構は、この加熱照射パターンを通過する放射の加熱効果が、前記の許容範囲内で、通常撮像操作中に使用される放射の加熱効果と実質的に等しくなるように選択されたマスク構造要素上の加熱照射パターンを備える。加熱照射パターンと測定パターンの両者は、共通マスク上に設けてもよく、測定パターンは、好ましくは相対的に小さなマスク副領域を占め、一方、加熱照射パターンは、残りの有効マスク領域に渡って広がっている。または、測定パターンは、加熱照射パターンが適合するマスクに沿って、またはその前部または後部の、対象物側または画像側に置かれるそれ自身のマスク上に設けられてもよい。

別の実施形態においては、加熱照射機構は、有効パターンが適用されたときに、通常の撮像動作における照射条件をシミュレートするように適合されたビーム形成アセンブリを備え、このシミュレーションは、とくに角度分布を、従って空間的コヒーレンスを参照し、同時に空間依存性、従って場に依存する放射強度を参照する。本実施形態においては、通常の撮像動作に有効パターンを通過する放射により引き起こされる加熱効果は、このように測定動作において、適切に形成された放射加熱ビームによりシミュレートされ、加熱照射マスクパターンを使用する必要はない。

光学撮像システムに作用している放射負荷が、通常動作中の放射負荷に対応しなければならない許容範囲は、好ましくは、光学撮像システムの動作中に典型的に使用される有効パターンまたは複数の有効パターンに基づいて、適用に従って適切に選択することができる。このように、例えば、加熱照射パターンは、使用される個々の有効パターンまたは、光学撮像システムにより撮像されることになっている、異なる有効パターンのグループの代表（放射透過の観点からは典型的）と同一であってもよい。更に、典型的な有効パターンの構造よりは簡単な粗い構造は、撮像エラーを引き起こす「レンズ加熱」に関してそれにより透過される放射の効果が、予め決定できる許容限度内の有効パターンを通過する放射と対応する限り、加熱照射パターンとして使用できる。これは、例えば、簡単な計算または実験により決定できる。

本発明の更なる改良においては、加熱照射機構は、予め決定できる許容範囲内で、有効パターンにより製造される回折パターに対応する、光学撮像システムの瞳面における回折パターンを製造する基準に基づいて選択される。これにより、測定処理中の加熱依存性撮像エラーは、本質的には撮像システムの動作中のエラーと同一であることが保証される。

更なる改良において、測定装置は、検出／評価手段の前部にスクリーン機構を備え、それにより、撮像エラーを示す放射情報を含む放射成分を通過させ、同時に、加熱照射機構により製造され、検出手段の前で加熱効果を達成し、それにより撮像エラーを示す放射情報の検出器における重なりを避けるために使用される放射をマスクする。スクリーン機構は、加熱照射機構の特別に偏光された光を、異なるように偏光された測定放射を通過させながら阻止するように適合することができる。更に別の実施形態によれば、スクリーン機構は、測定放射の加熱照射からの必要な分離を、空間的に、または時間切替え、つまり、後者の場合、測定放射および加熱照射が時間に関して交互に加えられるようにして提供することができる。

本発明の更に良好な実施形態によれば、一方では測定放射を、そして他方では加熱照射を、測定される光学撮像システムを介して導く種々の可能性がある。測定装置の１つのタイプにおいては、加熱照射は、光学撮像システムの対象物側のシステムに横方向に結合され、一方、測定放射は、光学撮像システムの光学軸と平行な縦方向に入射する。測定装置の他のタイプにおいては、測定放射は、システムに横方向に結合され、一方、加熱照射は、光学システム軸に平行に入射する。これら両者のタイプに対して、測定放射と加熱照射は、測定される光学撮像システムを、同じ方向に通過する。更に別の実施形態においては、測定放射は、加熱照射の方向とは反対の方向に光学撮像システムを通過する。これは、例えば、測定放射を光学撮像システムの画像側から対象物側へ導き、一方、加熱照射を対象物側から画像側へ導くことにより、またはその逆の方法で実行できる。これらの実施形態においてもまた、測定放射および／または加熱照射を横方向からシステムに結合でき、または縦方向の光学軸方向に入射させることができる。

更なる改良において、測定装置は、測定結果の評価により得られる撮像エラー情報からの、エラー補正情報計算のためのユニットを含む。エラー補正情報は、適切なエラー補正手段により、加熱依存性撮像エラーを全体的にあるいは部分的に補償するために、光学撮像システムの通常動作中に使用できる。

これは、本発明の操作方法により具体的な方法で達成される。即ち、まず、最初に、光学撮像システムは本発明による測定装置の支援により測定され、特に加熱依存性撮像エラーもまた、この処理中に考慮される。後者を補償するために、適切なエラー補正情報が計算され、それにより光学撮像システムは、加熱依存性撮像エラーを全体的にまたは部分的に補償するために、適切なエラー補正手順または方法を使用して、撮像モードで駆動される。加熱依存性撮像エラーおよび、対応する方法での、補償エラー補正手段は、好ましくは時間分解に基づいて、つまり、光学撮像システムにかかる放射負荷の時間プロフィールの関数として決定される。必要であれば、撮像エラー情報の決定から異なる時間におけるエラー補正情報の意図された使用のために、格納される測定結果の評価により得られる撮像エラー情報を提供し、また、撮像システムを駆動するために必要とされる、後になっての時間においてこれにより決定されるエラー補正情報を提供すること、または、得られた撮像エラー情報から計算され、撮像システムの撮像操作に必要になるまで、呼び出すことができるようにして格納されるエラー補正情報を提供することができる。

好適な実施例の簡単な説明
本発明の有利な実施形態は、下記の説明され、図に示される。

好適な実施例の詳細な説明
図１に示す測定装置は、特別には、マイクロリソグラフィシステムの投影対物レンズであってよく、簡単のために、図１では対物レンズ１として表わされている、光学撮像システムの干渉計測定に使用される。測定装置のレイアウトは、シェアリング干渉計測定を実行するように設計されているが、点回折干渉計またはシャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）測定のような他の従来の干渉計および非干渉計測定技術を実行するために使用することもできる。

図１から分かるように、測定される撮像システム１の対象物側では、測定装置は、光学軸４に関して所望の角度で、部分的コヒーレント放射３を製造する従来の照明部２を含む。この目的のため、照明部２は、例えば、図示していない光源と、穿孔隔膜２ａ、および照明光学系２ｂを含んでもよい。

照明部２には、撮像システム１の対象物面上に好ましくは位置されるマスク５が続く。測定されるリソグラフィ対象物の適用において、マスク５の位置は、有効パターンを有する焦点板が通常露光動作中に配置される焦点板がその上にある焦点板の位置に対応し、それにより、画像面上に位置するウェーハー上のこの有効パターンを撮像する。

その有効、照射領域内で、マスク５には測定パターン６および加熱照射パターン７が設けられる。測定パターン６は、小さな副領域８に制限され、図１においては黒く塗りつぶした領域で示されており、好ましくは約１ｃｍ²より小さく、一方、加熱照射パターン７は、残りの有効マスク領域９に渡って広がっている。要求に従って、測定パターン６と加熱照射パターン７は、お互いに沿って、あるいは前後に並べて配置される２つの異なるマスク上に設けることもでき、その場合、適用によっては、２つのパターンの重なりもまた許容され、必要であれば、測定パターン６もまた、対象物側ではなく、画像側に配置してもよい。

測定パターン６は、例えば、シェアリング干渉計測定用のいわゆるコヒーレンスマスクパターンとして、または点回折干渉計測定用のピンホールパターンとして、意図された干渉計測定を実行するために適切に選択される。加熱照射パターン７は、そこを通過する放射成分３ａが、加熱という結果になるように、つまり、本質的には、予め決定できる許容範囲内で、通常撮像動作中の放射により撮像システム１が受けるものと対応するように選択される。このための基準として、加熱照射パターン７は、通常撮像動作中に起こる負荷と同じ、瞳面における撮像システム１に対する放射負荷という結果になるように選択される。リソグラフィ対物レンズの場合は、これは、所定の有効パターンを有する焦点板による露光処理からの放射負荷である。この基準は、例えば、加熱照射パターン７が、所定の許容範囲の範囲内で、撮像システム１の瞳において同一な回折パターンを製造するときに保証される。

測定装置の照明部２は、好ましくは、撮像システム１の撮像操作のための照明システムに使用されるものと同一に対応する。例として、通常の露光処理のために選択された有効パターンは、マスク５の加熱照射パターンとして同一に使用できるが、測定パターン６が形成される対応する小さな副領域は取り除かれる。または、有効パターンよりも簡単な構造を、予め決定できる許容範囲内で、撮像システム１に対して同じ加熱効果を有する加熱照射パターンとして使用できる。許容範囲は、例えば、それぞれの場合、放射強度または温度に対する上限値および下限値として予め決定できる。撮像システム１の通常動作中に、異なる有効パターンを撮像しようと意図する場合は、加熱照射パターンは、好ましくは、所定許容範囲内で、それが、これらの複数の有効パターンの加熱効果を、または、これら有効パターンのすべての加熱効果を表現し、有効パターンの１つの全体グループに対してたった１つの加熱照射パターンしか必要としないように選択される。多くの適用に対しては、周期的な格子構造を加熱照射パターンとして使用すれば十分であり、これにより、非常に広い範囲での均一瞳照明が得られる。

撮像システム１の画像側において、図１に示される測定装置は、使用される測定技術のタイプに整合し、例えば、撮像システム１の画像面上の前面検出面を有して配置される、検出器および評価部または測定ヘッド１０を含む。スクリーニングプレート１１は、測定ヘッド１０の前方に位置し、測定パターン６から出て、従ってこの場合は、干渉情報の形式である撮像エラーを示す放射情報を有する光成分３ｂしか通過させない開口部１２を有する。加熱効果を作り出す放射成分３ａは、これとは対照的にマスクされるので、測定ヘッド１０に付加的な熱負荷を与えず、干渉情報の検出と評価には干渉しない。

特別には、高精度撮像特性および非常に高い解像度を有するシステムである、撮像システム１の干渉計測定が、このシステムにおける撮像エラーの高精度決定のために使用される。この目的のために、対象物側の測定システム部は、好ましくは、いわゆる波面源を形成し、その場合、画像側に起こる波面干渉は、目的の画像エラー情報を含み、その情報は、検出されたインタフェログラムの適切な評価によりこの情報から抽出できる。

図２に示された対象物側の測定システムのレイアウトは、例えばこのような波面源を、測定パターン６と関連付けられているそのシステム部分用に提供するのに適切である。図２の例において、バイナリ・コヒーレンス・マスク・パターンが、既知の方法でシェアリング干渉計測定として使用できる、測定パターン６として使用される。この場合、測定パターン６は、ディフューザ１４とコヒーレンスマスクパターン６の間に、入口側ディフューザ１４と撮像光学機器１５を更に有するいわゆるソースまたは照明モジュールの出口側部を形成する。照明モジュール１３は、好ましくは、測定パターン６が、測定される撮像システム１の対象物面と同じ高さになるように、照明部２の背後に配置され、マスク５の測定パターン副領域８の干渉計測定におけるシェアリングに対してコヒーレンスマスク測定を提供する機能と、対象物面上の空間コヒーレンスを破壊する機能と、撮像システム１の瞳を可能な限り均一に照明する放射角スペクトルを提供する機能を有する。光学機器１５はオプションであって、照明モジュールの別の実施形態においては省略してもよい。

図１と図２に示すような測定装置は、マスク５の測定パターン副領域８により例えば２、３秒の間隔で規定されるフィールドポイントそれぞれの場合において、加熱効果により生成される波面収差を、時間分解基準で検出し、記録し、格納する。特に、撮像システム１の加熱依存性撮像エラーは、それらが作り出されているフェーズにおいても時間分解基準で検出できるが、これは、撮像システム１が実際は、測定の開始前には熱的負荷を受けておらず、干渉計測定に貢献しない加熱光成分３ａによる熱的負荷は、干渉計測定と同時に起きるからである。撮像エラー決定測定は、マスク５と、これに同期する、スクリーニングプレート１１を有する測定ヘッド１０の横方向の動きにより、いかなる所望数のフィールドポイントに対しても実行できる。

図３は、非干渉計測定方法に対する、本発明の使用法を示している。特に、図３は、本質的に従来技術の設計によるシャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）機構の図示しており、マスク５ａから検出器面１０ａまでの、ここでの関心対象であるシステム部分のみを示している。このシステム部は、従来の照明システム部よりも前の部分にあり、例えば、図２を参照して上述したタイプである。図３に示す機構はまた再び、例えば、測定されるマイクロリソグラフィ投影露光システムまたはいかなる他の光学撮像システムの投影対物レンズ１ａの収差をも許容する。マスク５ａは図１に示された例におけるマスク５に対応するが、測定パターンとして従来のシャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）開口部６ａを、対応する相対的に小さな測定パターン副領域８ａにおいてそれ以上何も構築することない状態で含み、一方、加熱照射パターン７ａは、残りの有効マスク領域９ａに渡って広がっているという点において異なっている。加熱照射パターン７ａは、図１に示された例における加熱照射パターン７に対応し、それにより、その可能な実施および特性に対する図１に示されるような加熱照射パターン７に関連する上記の記述への参照が可能になる。図１を参照して上記で説明したように、代表的な加熱照射パターン７ａにより引き起こされる加熱効果を考慮するために、測定処理中に、マスク５ａがその有効領域全体において、つまり、加熱照射パターン７ａが位置する場所においても、上流の照明部により照明されことは明白であるが、明確化のため、図３は、シャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）マスク開口部６ａを通過するビームプロフィール１６のみを示している。

画像側では、図３に示され、シャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）原理に基づく測定装置は、テスト中ユニット、例えば、マイクロリソグラフィ投影対物レンズのウェーハー面の画像１７の下流に、測定放射１６のコリメーション用のマイクロ対物レンズ１９と、テスト中ユニット１ａの副瞳領域選択用の穿孔隔膜またはマイクロレンズフィールド２０、および既述した検出器面１０ａを有する検出器素子を有するシャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）センサ１８を含む。シャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）の方法に基づいて、それぞれの場合が図３において点でマークされている、その理想的な場所からの個々の副瞳ビーム束の水平方向偏向が検出される。この非干渉計測定方法の場合、テスト中ユニット１ａの収差は、使用されている加熱照射パターン７ａに基づいて、「レンズ加熱」効果を現実的に考慮して、上述した図３と同様に、これから導出される。撮像エラーを示す検出された放射情報は、種々の干渉計および非干渉計測定技術に対してそれ自体が既知であり、従ってここでは更に詳細に説明する必要はない、適切な評価アルゴリズムにより評価される。具体的には、加熱効果により誘発された収差は、適切に場に依存し、時間に依存するゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）係数により、十分な数のフィールドポイントにおいて、このような関係の中で、上述したように時間依存測定により記述できる。

測定処理において使用される加熱照射パターン７は、通常撮像動作中に使用される対応する有効パターンまたは複数の有効パターンの場合と同様な、実質的に同じ放射、従って同じ加熱効果という結果になるように、そしてその結果として、撮像システム１の撮像特性に対する同じ加熱依存変化という結果になるように選択されるので、個々のフィールドポイントに対する測定処理において、時間分解基準に基づいて決定される撮像エラーは、特に、放射負荷により引き起こされる撮像特性における変化もまた、位置分解および時間分解基準に基づいて考慮される、通常撮像動作中に起こるものと同じになる。その結果、測定処理において位置分解および時間分解基準に基づいて得られた撮像エラー情報は、後続する通常撮像動作中の補正手段として使用できる。例として、マイクロリソグラフィシステム用の投影対物レンズの製造者は、テスト機器への、位置分解および時間分解基準に基づく放射負荷の影響を考慮した適切な撮像エラー情報を記録することができ、それにより、この情報を、後になって、マイクロリソグラフィシステムにおいて使用されるときに、投影対物レンズに対する補正および補償駆動を提供するために使用できる。これにより、例えば、投影対物レンズの種々のマニピュレータが、測定により以前に記録された時間分解収差情報の基準に基づいて連続的に再調整される必要があった、ウェーハー露光中に加熱により引き起こされる球面収差を全体的にまたは部分的に補正することが可能になる。

図４は、撮像エラー補正を含む、光学撮像システムの操作方法を、図式的なフローチャートの形式で示している。図４から分かるように、光学撮像システムの撮像エラーは、第１ステップ２０において、図１から図３に示されている測定装置の１つのような、本発明に係る適切な測定装置により測定される。次のステップ２１において、目的の時間分解および位置分解撮像エラー情報は、測定処理により記録され、撮像エラーを示し、呼び出せるように格納された放射情報から決定される。

通常撮像動作に対する光学撮像システムの意図された使用の場合、格納された撮像エラー情報は、そのときに呼び出され、エラー補正情報を導出するために使用され、その情報は、特に、発生した撮像エラーが、「レンズ−加熱」効果により引き起こされた撮像行動（ステップ２２）におけるゆらぎを含めて、全体的にまたは部分的に補償されるように、光学撮像システムの１つまたは２つ以上の撮像起動素子上の撮像行動（その撮像行動は、制御可能な方法で変化できる）の開ループまたは閉ループ制御のために使用される。マイクロリソグラフィスキャナにおいて使用される投影対物レンズの場合は、例えば、収差は加熱効果により引き起こされ、対応する方法で時間に対してゆらぐという仮定のもとで、ウェーハー露光中の球面収差補正のために、とりわけｚ−マニピュレータの恒久的再調整を行うことがこのように可能である。

上述した、撮像システム１の補正の、開ループまたは閉ループ制御のために必要なときに、格納された撮像エラー情報からエラー補正情報を導出する手順とは別に、エラー補正情報を、撮像エラーを示す放射情報の評価により得られた撮像エラー情報から導出すること、およびこの情報を、撮像動作中の撮像エラー補正用に必要となるまで格納することが可能である。

以上、測定放射および加熱照射が共通照明源により提供され、加熱照射は、好ましくは単一マスク上の測定パターンと共に提供される、加熱照射パターンを使用して生成される実施形態を図１から図３に関して記述した。測定放射と加熱照射はこのように、共にシステムの縦方向、つまり、光学システム軸の方向に沿って導かれ、測定される光学撮像システムを、その対象物側からその画像側へと通過する。本発明の測定装置の、別の種々の実施形態もまた可能であり、図５と図８は、いくつかの例証を示している。利便性のために、同一または機能的に等価な素子に対しては、図１〜図３と同じように、図５〜図８においては同じ参照番号が使用され、その重複する説明はここでは省略する。

図５〜図８の実施形態に共通の特徴として、加熱照射機構は、測定動作において、通常撮像動作中に使用される有効パターンのレンズ加熱効果を適切にシミュレートする加熱照射ビームを生成するように構成されたビーム成形アセンブリ３０を備える。つまり、加熱照射ビーム成形アセンブリ３０は、図１〜図３の実施形態で使用された加熱照射パターンの機能を完全に受け継ぐ。この目的のため、ビーム成形アセンブリ３０は、加熱照射ビーム３２を、従って、ビーム線の場依存性強度と同様に、特に角度分布、従って空間コヒーレンスに関して調整するように設計され、それにより、測定動作における加熱照射ビーム３１の加熱効果が、所定の許容範囲内で、撮像システム１の通常撮像動作において、有効パターンにより提供される撮像放射の加熱効果と等しくなる。これには、通常撮像動作において使用されるいかなる有効パターンの代表的な角度分布と場依存性強度を予めモニターし、ビーム成形アセンブリ３０を調整して、加熱照射ビーム３１に、ビーム線のまったく同じ角度分布および場依存性強度を提供することにより、撮像システム１に対する、この撮像放射により引き起こされる同じ加熱効果をシミュレートするようにすることも含まれてよい。これらの実施形態においては、マスク５が、測定放射３ｂを生成するための測定パターン６を含むことはこのように十分である。

加熱照射ビーム成形アセンブリ３０は、実質的に従来の照明源の構造を有してもよく、一方では、対象物面に置かれた加熱照射隔膜３０ａのような特別なビーム成形素子と、ビーム成形アセンブリ３０の対物レンズ部の瞳面に置かれた可変光透過素子３０ｂを含み、ビーム線の角度分布および場依存性強度を適切に調整してもよい。いかなる従来のビーム成形手段をも、例えば、ホログラム素子、隔膜、回折光学素子、フィルタ素子、ミラーアレイ、および／または可動ミラーのような素子３０ａと３０ｂに対して、ビーム成形アセンブリ３０において使用できる。

図５の実施形態において、測定放射３ｂは、測定される撮像システム１を介して、光学システム軸４に平行な縦方向に、対象物側から撮像システム１の画像側に導かれる。加熱照射ビーム３１もまた、撮像システム１を介して、その対象物側からその画像側に導かれるが、示されたように、偏向または走査ミラー３２を使用して、システムに横方向に結合される。偏向ミラー３２は、実質的に４５度の方向において、測定放射３ｂを阻止しないように、マスク５の背後の光学路に置かれる。

ビーム分割素子、ペリクル素子などのような別の手段を偏向ミラー３２の代わりに使用して、マスク５と撮像システム１の間において、システムへ加熱照射３１を所望する横方向に結合することができる。

図５のような機構においては、加熱照射の走査モードをシミュレートすることは可能である。これは特に、スキャナタイプのウェーハー露光システムにおける通常撮像放射の加熱効果をシミュレートするのに適している。この走査モードにおいて、加熱照射ビーム３１は、走査ミラー３２のようなビーム偏向素子を、対応するように移動することにより、画像領域全体を通して走査されてもよい。

測定動作中のレンズ加熱シミュレーションにビーム成形アセンブリを使用する実施形態において、加熱照射３１と測定放射３ｂを同時に加えるのとは別のものとしては、測定放射３ｂとレンズ加熱シミュレーティングビーム３１が、測定放射照明とレンズ加熱ビーム照明を切り替えることにより、時間に関して交互に加えられる交互動作モードを設けてもよい。この切替えは、例えば、対応する光源を交互に起動、停止するか、偏向ミラー３２の代わりに、変形走査または偏向ミラーを使用して行ってもよい。この変形走査ミラーは、レンズ加熱ビーム３１を撮像システム１に導きながら測定放射３ｂが阻止される第１位置と、測定放射３ｂが撮像システム１に入ることを可能にしながら、レンズ加熱ビーム３１が阻止される第２位置の間で素早く切り替えることができるように、可動的に配置される。

図５から分かるように、図１と比較すると、加熱ビーム成形アセンブリ３０を使用する実施形態においては、レンズ加熱照射と測定放射を分離する必要性は、測定放射３ｂとレンズ加熱照射３ａを生成するために、マスク５の異なる領域を使用して図１において達成したように、異なるフィールドポイントを使用することで回避される。更に、これにより、考慮される複数の、またはすべてのフィールドポイントでのマルチチャネル測定が可能になる。

別の利点として、レンズ加熱シミュレーションビーム３１を提供する分離アセンブリ３０の使用により、加熱照射を生成することに対して、より広い自由が可能になる。例えば、加熱照射３１は、測定放射と比較して、更に、通常撮像動作中に使用される有効放射と比較して、異なる波長、異なる波長スペクトル分布、異なるパルス周波数、異なるパルス形状、および／または異なるパルス長を使用してもよい。例えば、より簡易な光源、より高いエネルギー照射量、および／またはより短い照射持続期間を、レンズ加熱シミュレーションビーム３１に対して使用してもよい。

分離加熱ビーム成形アセンブリ３０を使用することにより更に、測定動作において、撮像システム１を介して測定放射３ｂとレンズ加熱ビーム３１を種々の方向に導くことが可能になる。この点に関して、図６は、基本的に図５に対応している実施形態を示しているが、測定放射３ｂの方向は反転されている。詳細においては、図６の実施形態では、測定パターン６を有するマスク５は撮像システム１の画像側に配置されているが、測定ヘッド１０および関連するスクリーンプレート１１は、光学撮像システム１の対象物側に位置している。従って、この実施形態においては、測定放射３ｂは、撮像システム１を介して、その画像側からその対象物側へ導かれているが、レンズ加熱シミュレーションビーム３１は、撮像システム１を介して、その対象物側から画像側へ導かれている。

図７に示されるような更なる実施形態においては、レンズ加熱ビーム成形アセンブリ３０は、通常撮像動作における普通の照明源と同様に、つまり、その光学軸４に沿う撮像システム１の対象物側に配置されている。更に、測定放射３ｂは、マスクから横方向に放射された測定放射を、その対象物側から画像側へ撮像システム１を介して通過させるように偏向する偏向または走査ミラー３２ａを使用して、システムに横方向に結合される。この場合、マスク５は、光学システム軸４から横方向に変位し、そのマスク面がそれに平行なように位置する。

上述した実施形態においては、レンズ加熱照射は、横方向の変位およびスクリーニングプレート１１の使用により測定ヘッド１０の前部で測定放射から分離されるが、本発明は、測定動作において、レンズ加熱照射が測定ヘッド１０に入ることを阻止する他のタイプもカバーしている。対応する実施形態は図８に示されている。この実施形態においては、加熱照射の測定放射からの分離は、異なる偏光および適切な偏光素子を使用することにより達成される。基本的に図８の実施形態は、図６の実施形態に対応するが、例えば、ｘ方向における線形偏光のような、特別な第１偏光を有する加熱照射ビーム３１ａを製造するように設計された変形ビーム成形アセンブリ３０ａを使用している。一方、測定放射３ｂは、例えばマスク５の前の、対応する偏光フィルタ３３を使用して、ｘ方向に直交するｙ方向における線形偏光のような、明確な他の第２偏光を有して生成される。

異なる偏光を使用することにより、測定放射３ｂおよび加熱照射３１ａを、撮像システム１を介して、共通に、つまり、同じフィールド領域において、対象物側から画像側へ導くことができる。この目的のため、測定放射３ｂの照明源が、光学システム軸４に沿って設けられ、ビーム分割立方体素子３４をマスク５の背後で使用して、特別に偏光された測定放射３ｂを通過させ、同時に、異なるように偏光した加熱照射３１ａを偏向する。偏光立方体素子を、ビーム分割立方体素子３４の代わりに使用して、測定放射３ｂと、異なるように偏光された加熱照射３１ａにより、撮像システム１の所望の一致した照明を達成することができる。

別の偏光フィルタ３５が、測定ヘッド１０の前部と光学測定機器３６の背後に置かれ、異なるように偏光された測定放射が測定ヘッドに１０に入ることを可能にしながら、加熱照射３１ａが測定ヘッド１０に入ることを阻止する。

図８の実施形態の変形例においては、他の偏光状態も、加熱照射３１ａおよび／または測定放射３ｂに対して、それらが、加熱照射３１ａが測定ヘッド１０に到達するのを阻止するように選択されている限りは使用できる。例えば、測定放射偏光フィルタ３３を使用しなくてもよく、一方、明確な偏光状態が加熱照射３１ａに対して選択され、測定ヘッド１０の前部の偏光フィルタ３５は、加熱照射３１ａを阻止するように適切に調整される。この場合、加熱照射３１ａとは異なる偏光状態を有する測定放射成分は、偏光フィルタ３５を通過して、測定ヘッド１０に入る。

この技術に精通した者には理解されるように、必要であれば、ビーム分割素子３４の、測定撮像に対するいかなる影響をも、測定結果から計算により補正でき、または測定アセンブリの適切な幾何学的パラメータを変更することにより、または両者の手段を組み合わせることにより補償してもよい。

要求によっては、撮像システムを測定するために使用される測定装置を、例えば、上述の実施形態のいずれかの測定装置を、自律装置として設計することも、または撮像システムが意図されるシステム内に統合してもよい。統合する場合には、同じ照明部を、一方では測定のために使用し、他方では、通常撮像動作のために使用することもでき、このようにしてこの範囲まで同一な照明条件を保証している。図１または図３に示される装置に対応するウェーハースキャナの適用において、測定から通常のウェーハー露光モードへ、またはその逆の変更をするときに必要なことは、測定マスクユニットおよび／または対象物側の照明モジュールを、有効パターン焦点板と置き換え、画像側の測定ヘッドを露光されるウェーハーと置き換えることだけである。いずれにせよ、統合する場合と、自律装置の場合の両者において、加熱依存性画像エラーの影響は、撮像または露光処理の開始の直後に、時間分解基準で検出でき、同様に、時間分解基準で負のフィードバックにより補正できる。上述したことから、本発明に従う手順は、異なる加熱放射パターンだけでなく、異なる、いわゆる「照明設定」、つまり、異なる照明システム部および照明波長によっても実行できるということは明白である。

良好な実施形態の上記の記載は、例として与えられている。ここでなされた開示から、この技術に精通した者は、本発明と、それに付随する利点を理解するばかりでなく、開示された構造および方法に対する明白な種々の変更および変形を見出すであろう。従って、すべての変更および変形を、添付された請求項およびその等価物により規定されるように、本発明の精神および範囲に属するものとしてカバーされるということが求められる。

光学撮像システムの干渉計測定用測定装置の略側面図である。 図１に示す測定装置の、対象物側の測定システム部の１つの可能な実施例の略側面図である。 シャック−ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）に基づく光学撮像システムの測定用測定装置の一部の略側面図である。 画像エラー補正を含む、光学撮像システムの操作方法のフローチャートである。 対象物側のシステムに横方向から結合されたビーム形状加熱照射を有する、図１の測定装置の変型を示す図である。 画像側から対象物側へ導かれた測定放射を有する、図５の測定装置の変型を示す図である。 測定放射および加熱照射それぞれの異なる偏光を含む、図５の測定装置の変型を示す図である。 対象物側のシステムに横方向に結合された測定放射を有する、図１の測定装置の変型を示す図である。

Claims (14)

1. 撮像操作において有効パターンを撮像することを意図されている光学撮像システムの光学測定用の測定装置であって、
   測定動作における撮像エラーを示す放射情報製造用装置であって、測定放射を提供する測定パターンを含むマスク構造機構を有する装置と、
   撮像エラーを示す放射情報の検出および評価用の検出／評価装置と、
   測定動作中の、前記光学撮像システムの放射加熱用の加熱照射機構であって、測定される前記光学撮像システムに加えられる放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、前記光学撮像システムの撮像動作中に、有効パターンを介して通過する放射の加熱効果と等しくなるような加熱照射機構と、を備え、
   前記加熱照射機構は、加熱放射を前記光学撮像システムに、その対象物側または画像側で横方向に結合するように適合された加熱照射供給ユニットを備え、および／または前記放射情報製造用装置は、測定放射を前記光学撮像システムに、その対象物側または画像側で横方向に結合するように適合された測定放射供給ユニットを備える測定装置。
2. 前記加熱照射供給ユニットおよび前記測定放射供給ユニットの少なくとも１つは、横方向から入射する加熱放射または測定放射を、前記光学撮像システムの光学軸に実質的に平行な出射方向に偏向するための光偏向要素を備える、請求項１に記載の測定装置。
3. 撮像操作において有効パターンを撮像することを意図されている光学撮像システムの光学測定用の測定装置であって、
   測定動作における撮像エラーを示す放射情報製造用装置であって、測定放射を提供する測定パターンを含むマスク構造機構を有する装置と、
   撮像エラーを示す放射情報の検出および評価用の検出／評価装置と、
   測定動作中の、前記光学撮像システムの放射加熱用の加熱照射機構であって、測定される前記光学撮像システムに加えられる放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、前記光学撮像システムの撮像動作中に、有効パターンを介して通過する放射の加熱効果と等しくなるような加熱照射機構と、を備え、
   前記加熱照射機構は、測定される前記光学システムに対する加熱効果において、前記光学撮像システムの撮像操作の間、有効パターンを通過する放射に対応するように、角度分布および場依存強度を有する加熱照射ビームを生成するように適合されたビーム整形アセンブリを備え、および／または加熱照射機構は、波長、波長スペクトル、パルス周波数、パルス形状、およびパルス長の少なくとも１つにおいて、通常撮像操作中に使用される測定放射および放射の少なくとも１つにおいて異ならせて加熱照射を生成するように適合された加熱照射光源を備える測定装置。
4. 前記加熱照射ビーム整形アセンブリは、ホログラム要素、隔膜、回折光学要素、フィルタ要素、ミラーアレイ要素、および可動ミラー要素を含むグループから選択されたビーム線の角度分布および／または場依存強度を調整する少なくとも１つの光学要素を備える請求項３に記載の測定装置。
5. 撮像操作において有効パターンを撮像することを意図されている光学撮像システムの光学測定用の測定装置であって、
   測定動作における撮像エラーを示す放射情報製造用装置であって、測定放射を提供する測定パターンを含むマスク構造機構を有する装置と、
   撮像エラーを示す放射情報の検出および評価用の検出／評価装置と、
   測定動作中の、前記光学撮像システムの放射加熱用の加熱照射機構であって、測定される前記光学撮像システムに加えられる放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、前記光学撮像システムの撮像動作中に、有効パターンを介して通過する放射の加熱効果と等しくなるような加熱照射機構と、を備え、
   測定放射および加熱照射を、測定操作中に、光学撮像システムを介して時間に関して交互に通過させるためにスイッチング装置が設けられる測定装置。
6. 前記スイッチング装置は、測定放射を遮断し、加熱照射を前記光学撮像システムへ導く第１位置と、加熱照射を遮断し、測定放射を前記光学撮像システムへ導く第２位置の間を移動するように適合された可動光学要素を備える、請求項５に記載の測定装置。
7. 撮像動作において有効パターンを撮像することを意図されている光学撮像システムの光学測定用の測定装置であって、
   測定動作における撮像エラーを示す放射情報製造用装置であって、測定放射を提供する測定パターンを含むマスク構造機構を有する装置と、
   撮像エラーを示す放射情報の検出および評価用の検出／評価装置と、
   測定動作中の、前記光学撮像システムの放射加熱用の加熱照射機構であって、測定される前記光学撮像システムに加えられる放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、前記光学撮像システムの撮像動作中に、有効パターンを介して通過する放射の加熱効果と等しくなるような加熱照射機構と、を備え、
   異なる偏光状態の測定放射と加熱照射を生成するように適合され、加熱照射を阻止し、少なくとも部分的には測定放射を透過させる検出／評価装置の前部の偏光素子を含む偏光機構が設けられる測定装置。
8. 前記加熱照射機構は、測定される前記光学撮像システムに対する、加熱照射パターンを介して通過する放射の加熱効果が、予め決定できる許容範囲内で、前記光学撮像システムの撮像動作中に、有効パターンを通過する放射の加熱効果と等しくなるように選択された加熱照射パターンを含むマスク構造素子を備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の測定装置。
9. 前記マスク構造機構は、測定パターンと加熱照射パターンが接合してその上に設けられるマスクを含む、請求項８に記載の測定装置。
10. 前記放射加熱機構が、測定される前記光学撮像システムの瞳面において、予め決定できる許容範囲内で、有効パターンにより通常撮像動作中に瞳面上に製造される回折パターンに対応する回折パターンを製造するように選択される、請求項１から請求項９のいずれかに記載の測定装置。
11. 測定パターンから来る放射成分を通過させ、前記加熱照射機構から来る放射成分を阻止するために、前記検出／評価装置の前部にスクリーン機構を更に備える、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の測定装置。
12. 前記検出／評価装置は、撮像エラーを示す放射情報の評価により得られる撮像エラー情報から、撮像エラーを補正するために有効パターンと共に通常撮像動作中に、前記光学撮像システムの開ループまたは閉ループ制御に使用されるエラー補正情報を計算するユニットを備える、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の測定装置。
13. 撮像エラー補正を含む、光学撮像システムの操作方法であって、
    オプションとして前記光学撮像システムを測定し、測定装置により、放射依存性撮像エラー情報を決定し、その後、
    測定ステップで決定され、放射加熱に依存する前記撮像エラー情報の関数として撮像エラーを補正するために、前記撮像システムの開ループまたは閉ループ制御を有する前記光学撮像システムにより有効パターンを撮像することを含む、操作方法。
14. 使用された測定装置は、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の１つである、請求項１３に記載の方法。

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