JP2008533475A - 波面計測及び散乱光測定方法及び装置、ならびに関連装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

1. 波面計測及び散乱光測定方法及び装置と関連するデバイス及び製造方法。
2.1 本発明は、試験片上で空間的に解像された波面の計測方法及び装置、空間的に解像された散乱光の測定方法及び装置、そのための回折構造支持部材及びコヒーレント構造支持部材に関し、またそのような方法を用いて製造される対物レンズ若しくは他の放射露光デバイス及び関連する製造方法に関する。
2.2 本発明の実施態様は、波面計測について、少なくとも二つの第１のシェアリング方向での複数の個別計測と、生成されたシェアリング干渉縞の空間的に解像された検出を含む、第１のシェアリング計測動作と、同様に、少なくとも一つの第１のシェアリング方向に対して平行でない、少なくとも一つの第２のシェアリング方向での第２のシェアリング計測動作を実行することを含む。検出されたシェアリング干渉縞から、例えば波面の空間周波数スペクトル及び／又は試験片の点応答を求めること、及び点像分布関数を用いて空間的に解像された散乱光の測定を実行することが可能である。
2.3 例えば、マイクロリソグラフィ用投影対物レンズの空間的に解像された散乱光の測定について使用。

Description

本発明は、試験片上での空間的に解像された波面の計測方法及び装置、空間的に解像された散乱光の測定方法及び装置、そのための回折構造支持部材及びコヒーレント構造支持部材、及びそのような方法を用いて製造された対物レンズ及び他の放射デバイスならびに関連する製造方法に関する。ここでは、「空間的に解像された波面の計測」という用語は、シェアリング干渉技術(lateral shearing interferometry technique)のような、一般的な干渉計測技術のうちの任意のものと、計測された波面の空間周波数にしたがったその波面のスペクトル分解を用いた波面測定を包含する。

波面計測方法及びその関連装置として、様々なものが知られている。例えば、米国特許出願第2002/001088号には、シェアリング干渉法が開示されている。これらの方法の一つのタイプでは、周期的な回折構造が、試験片またはコヒーレンス決定マスク構造に対して水平に、ステップ状に移動される。この場合において、回折構造の周期長がシェアリング長（shearing length）を規定し、回折構造の周期方向がシェアリング方向を規定する。重要な応用の一つは、半導体ウェハパターニング用マイクロリソグラフィにおける投影対物レンズの収差に関する高精度計測である。他の応用では、他の任意の光学系の波面収差を求めることもできる。また、検出された波面は、透過計測における試験片の均一性若しくは反射計測における試験片の表面といった、シェアリング干渉計を用いた、対応する空間解像波面計測により求めることが可能な様々な他のパラメータの指標ともなり得る。そしてその空間周波数にしたがって計測された波面のスペクトル分解の展開係数（development coefficients）は、例えば検査される表面または結像系若しくは他の光学系において異なる角度で散乱された光の空間周波数に関連する指標として有用となり得る。

そのような方法は、特にそれらが２光束干渉計に基づいている場合、シェアリング長またはその整数倍に対応する空間周波数における波面の決定を、本質的に許容しない。これらの「禁制（forbidden）」空間周波数における波面計測について、C.エルスター（C.Elster）及びI.ウェインガートナー（I.Weingartner）、「シェアリング問題の解」、アプライドオプティクス、1999年、第38巻、p.5024-5031の論文に記載されているように、異なる周期長及び異なるシェアリング長を用いて複数の計測を実行することが知られている。また、空間周波数領域における「禁制」空間周波数を補間することも知られている。

また、空間的に解像された散乱光の決定を、波面計測中に得られた計測データを用いて実行することができる。この目的のために、例えば、J.W.グッドマン（J.W.Goodman）著、「統計光学」、ウィレイ（Wiley）、1985年、第8章により詳細に説明されているように、以下において点像分布関数とも呼ばれる点応答と、試験片の位相変化は、その計測データ及び散乱光距離の関数として計算される、これらの散乱光の一部から求められる。散乱光を決定する他の従来法は、関連する文献において見つけられる。例えば、J.P.キルク（J.P.Kirk）、「写真レンズにおける散乱光」、SPIE、1994年、第2197巻、p.566-572の論文、及びエウゲン L.チャーチ（Eugene L. Church）、「フラクタルサーフェスフィニッシュ（Fractal Surface Finish）」、アプライドオプティクス、1988年、第27巻、第8号、p.1518-1526の論文を参照されたい。

散乱光は、マイクロリソグラフィ用投影対物レンズのような光学系の結像品質に対する劣化要因となる。ミディアムレンジ（約1μm〜100μm）及びショートレンジ（約1μm未満）の散乱光は、光が投影対物レンズを透過するほど透過率及び位相変動によると考えられる。そのような変動は、例えば、表面粗さ及びレンズの表面汚れ若しくはレンズ材質における構造からもたらされる。

「禁制」空間周波数は、散乱光領域のミディアムレンジまたはショートレンジに位置することが多く、そのため、連続的な周波数領域にわたって散乱光をもとめることを困難にしている。この問題は、高次のゼルニケ係数または所定の閾値以上の周波数に対する波面計測を考慮するときでさえ、非常に重要である。そのような計測は、例えば、非常に短いＤＵＶ波長域またはＥＵＶ波長域で動作する高解像度マイクロリソグラフィ露光系において使用される対物レンズ及び他の放射露光装置の収差を求めるために、ますます重要となる。

本発明が基礎とする技術的課題は、波面計測及び／又は散乱光測定を、特にシェアリング長の整数倍で規定される「禁制（forbidden）」空間周波数についても、比較的少ないコストで実行可能な方法及び装置を提供することにある。本発明の他の目的は、関連する回折構造支持部材、コヒーレント構造支持部材、及び本方法を用いて製造される対物レンズ若しくは他の放射露光デバイスと、関連する製造方法を提供することにある。

本発明は、請求項１または１７の特徴を有する波面計測方法、請求項１８の特徴を有する対応装置、請求項１９の特徴を有する露光系、請求項５の特徴を有する空間的に解像された散乱光の測定方法、請求項２０の特徴を有する回折構造支持部材、請求項２１の特徴を有するコヒーレント構造支持部材、請求項２２の特徴を有する製造方法、及び請求項２３の特徴を有する対物レンズを提供することにより、この課題を解決する。

一つの側面において、本発明は、第１の計測動作を実行すること及び第２の計測動作を実行することを含む、シェアリング干渉計または何等かの他の干渉技術を用いて、試験片上で空間的に解像された波面を計測する方法を提供する。そして第１の計測動作は、少なくとも二つの第１の方向で複数の個別の計測と生成された干渉縞の空間的に解像された検出を含み、第２の計測動作は、少なくとも一つの第２の方向で１又は複数の個別の計測と生成された干渉縞の空間的に解像された検出を含む。また少なくとも一つの第２の方向は、少なくとも一つの第１のシェアリング方向と平行ではない。検出された干渉縞は、少なくとも所定の空間周波数に対して波面情報の項目を得るために評価される。

シェアリング干渉計を用いる場合、それ自身による二つのシェアリング計測動作のそれぞれは、例えば個別計測が、各場合において少なくとも二つの非平行なシェアリング方向に沿って実行されるなら、２次元的な波面再構成を可能にする。しかし、シェアリング長に対応する「禁制」空間周波数は、各シェアリング計測動作中に発生する。少なくとも一つの後続するシェアリング計測動作においてシェアリング方向を変更することにより、適切に十分取り除いた場合、異なるシェアリング長の使用を必須とすることなく比較的シンプルな方法で「禁制」空間周波数を減らすことができる。有利な改良では、波面プロファイルの完全な空間周波数スペクトルをこの方法で得ることができる。

本方法の改良では、例えば、回折構造とともに動作するタイプのシェアリング干渉計を、シェアリング計測動作を実行するために使用する。この場合において、第１のシェアリング計測動作の個別計測は、対応する第１のシェアリング方向を規定する、その少なくとも二つの第１の周期方向に沿って、光路内に置かれた一つまたは複数の第１の回折構造をシェアリング移動することにより達成される。また第２のシェアリング計測動作の個別計測は、関連する第２のシェアリング方向を規定する、その少なくとも二つの第２の周期方向に沿って、光路内に置かれた一つまたは複数の第２の回折構造をシェアリング移動することに基づいて同様に達成される。

本方法の改良では、試験片の点応答は、検出された干渉縞から求められ、空間的に解像された散乱光の測定は、その点応答を用いて実行される。空間的に解像された波面の計測中、「禁制」空間周波数の除去により、これらの空間周波数についても、散乱光を測定することが可能である。

本方法の発展では、向きの回転する共通の回折構造を、第１の回折構造及び第２の回折構造について使用する。異なる計測動作中に、向きに関して変更される共通の回折構造を用いて本方法を実行することは、コスト的に効率が良く、容易に実現できる。

試験片上で空間的に解像された散乱光を計測する、本発明にしたがった方法は、回折構造の少なくとも４方向の周期方向に沿って、光路に置かれた回折構造を移動することを伴う複数の個別計測と、生成された干渉縞の空間的に解像された検出とを含む計測動作を実行すること、及び検出された干渉縞から試験片の点応答を求め、求めた点応答から空間的に解像された散乱光を測定することを含む。その回折構造は、少なくとも４方向の関連するシェアリング方向を規定する。非平行な少なくとも４方向に沿った計測動作を用いて、波面計測における「禁制」空間周波数を除去することが可能となり、そのため、シェアリング干渉計を用いた場合、この目的のために異なるシェアリング長を必要とせずに、全ての空間周波数で空間的に解像された散乱光の測定を達成することが可能となる。

本方法の改良は、二つの互いに直交する第１の方向についての計測動作の二つの個別計測と、二つの互いに直交する第２の方向についての計測動作のさらに二つの個別計測とを実行することを含む。その第１の方向は、試験片の向きに関する第２の方向に対して直角でない角度で回転される。第１の方向は、関連する第１の「禁制」空間周波数を生じ、第２の方向は、関連する第２の「禁制」空間周波数を生じる。直角でない角度で回転すること、及び回転された向きでさらに一または複数の個別計測を行うことにより、全ての「禁制」空間周波数を除去することが可能となる。すなわち、検出された波面の全ての空間周波数を求めることができる。

本方法の改良では、シェアリング計測動作の第１の個別計測を実行するために使用するものと同一の回折構造を、試験片及び／又は回折構造を相対的に回転させる目的で、試験片に対して回転された向きで、その計測動作の第２の個別計測を実行するために使用する。複数の個別計測に対して同一の回折構造を使用することは、計測コストを下げることを可能にする。

本発明の発展では、非平行な周期方向を備えた少なくとも二つの回折構造が、共通の回折構造支持部材において、互いに離れたその回折構造支持部材の部分領域に配置される。そして、計測動作の異なる個別計測の間、回折構造支持部材を横にずらすことにより、その少なくとも二つの回折構造は互いに入れ換えられる。本方法のこの改良では、回転された回折構造は、それぞれの場合において回折構造支持部材を単純に横にずらすことによって光路内に持ち込むことができる。

本方法の改良では、少なくとも一つの回折構造が、少なくとも一つの周期方向において少なくとも二つの異なる周期長を持つ。複数の異なる周期長を用いることにより、「禁制」空間周波数を、異なるシェアリング長を伴うことによって除去することができる。

本方法の発展では、計測動作の少なくとも一つの個別計測を実行するために、少なくとも一つの周期方向と少なくとも一つの関連する周期長を備えたコヒーレンス構造を、それぞれの回折構造の上流側の光路内に配置する。コヒーレンス構造の周期方向は、対応する計測方向に対応し、コヒーレンス構造の周期長は、対応する回折構造の周期長に対応する。回折構造に対応するコヒーレンス構造を使用することによって、波面計測が容易となる。回折構造の相対的な移動のために、その回折構造及び／又はコヒーレンス構造を能動的に移動させることができる。

本方法の改良では、計測動作の第１の個別計測を実行するために使用するものと同一のコヒーレンス構造を、試験片及び／又はコヒーレンス構造を相対的に回転させる目的で、試験片に対して回転された向きで、その計測動作の第２の個別計測を実行するために使用する。コヒーレンス構造の回転は、回折構造の位置を変えることなく実行することができる。しかし代わりに、両方の構造及び／又は試験片を回転させることも可能である。

本方法の発展では、非平行な周期方向を備えた少なくとも二つのコヒーレンス構造が、共通のコヒーレンス構造支持部材において、互いに離れたそのコヒーレンス構造支持部材の部分領域に配置される。そして、計測動作の異なる個別計測の間、コヒーレンス構造支持部材を横にずらすことにより、その少なくとも二つのコヒーレンス構造は互いに入れ換えられる。この手順は、コヒーレンス構造支持部材に対応する回折構造支持部材が使用される場合、特に有用である。

本方法の発展では、少なくとも一つのコヒーレンス構造が、少なくとも一つの周期方向において少なくとも二つの異なる周期長を持つ。そのようなコヒーレンス構造は、対応する回折構造とともに有利に使用することができる。

本方法の改良は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズを試験片として実行される。波面計測及び／又は散乱光測定を用いたそのような投影対物レンズの結像性能の特徴付けを通じて、結像を阻害し、例えばレンズ表面の汚れによってもたらされる効果を検出することができ、適切であれば、適当な対抗策を実装することができる。

本方法の発展では、計測動作で得られた計測データの評価は、３以上の波面傾斜のうちの何れかの二つと、部分冗長性を実現する、この方法により得られた波面の組み合わせに基づいた波面再構成、あるいは、検出された波面傾斜の全てに基づいた同時波面再構成を含む。これらの評価方法は、良好に実現することができる一方で、他方では実験的に全ての所望の空間周波数について精度の高い波面測定を可能とする。

本発明の特に有利な実施態様では、使用される計測技術は、シェアリング干渉技術である。

他の側面において、本発明は、少なくとも36次よりも高い、好ましくは64次よりも高いといった比較的高いゼルニケ係数を求めるために適合された波面計測方法を提供し、あるいはその方法は、所定の閾値以下若しくは所定の閾値以上の空間周波数について空間的に解像された波面計測に適合される。

他の側面において、本発明は、本発明の波面計測方法を実行するのに適した装置を提供する。さらに本発明は、本発明の波面計測方法を実行する装置を備えた、マイクロリソグラフィ露光系のような露光系を提供する。

本発明による回折構造支持部材は、回折構造支持部材の互いに離れた部分領域に配置された複数の回折構造を有し、その回折構造のそれぞれは、少なくとも一つの周期長と少なくとも一つの周期方向を持つ。そして少なくとも二つの回折構造の周期方向は、互いに平行でない。その回折構造支持部材は、上記の方法において使用するのに特に有用である。

本発明によるコヒーレンス構造支持部材は、コヒーレンス構造支持部材の互いに離れた部分領域に配置された複数のコヒーレンス構造を有し、そのコヒーレンス構造のそれぞれは、少なくとも一つの周期長と少なくとも一つの周期方向を持つ。そして少なくとも二つのコヒーレンス構造の周期方向は、互いに平行でない。そのコヒーレンス構造支持部材もまた、上記の方法において使用するのに有用である。

本発明による対物レンズまたは他の光学部品、例えばマイクロリソグラフィ投影対物レンズは、本発明による波面計測及び／又は散乱光測定方法を用いた、本発明による方法によって製造することができる。

本発明の好ましい実施例を図示し、以下に説明する。

本願は、米国特許出願第60/662,348号について優先権を主張し、その出願は参照としてここにその全体が組み込まれる。

図１のフローチャートは、試験片としての光結像系、例えば、ウェハステッパまたはウェハスキャナのマイクロリソグラフィ投影対物レンズ上での波面計測及び散乱光測定方法の実施例を示す。その方法の第１のステップ（ステップ１）において、図２に示したコヒーレンス構造支持部材１０を、投影対物レンズの物体側に、好ましくは物面に導入し、図３に示した回折構造支持部材２０を投影対物レンズの像側に、好ましくは像面に導入する。そのため、ｘｙ座標系のｘ方向に沿って互いに離れたコヒーレンス構造支持部材１０の部分領域に、互いに隣接して配置された４個のコヒーレンス構造１１、１２、１３、１４の第１のコヒーレンス構造１１と、そのｘ方向に沿って互いに離れた回折構造支持部材２０の部分領域に、互いに隣接して配置された４個の回折構造２１、２２、２３、２４の第１の回折構造２１とが、投影対物レンズの光路内に位置する。同一のコヒーレンス構造及び回折構造は、４個のコヒーレンス構造１１、１２、１３、１４と４個の回折構造２１、２２、２３、２４に関してｙ方向にオフセットされる方法で７回繰り返す方法で配置される。この繰り返し配置は、例えば、横方向にのみ移動するウェハスキャナにおける現場での応用に有用である。

回折構造２１、２２、２３、２４は、例えば、通常のチェック状格子として形成される。これらは、同一の周期長を持つ二つの互いに直交する周期方向を有する。コヒーレンス構造１１〜１４は、回折構造２１〜２４に対応する。すなわち、コヒーレンス構造１１〜１４は、投影対物レンズの結像能力の下で回折構造２１〜２４とマッチし、既知のように、コヒーレンスを形作るために役立つ。

本方法の次のステップ２では、第１のシェアリング計測動作が実行される。この目的のために、第１の個別計測動作中、回折構造２１は、投影対物レンズ及び上流側の照明系により照明されるコヒーレンス構造１１に対して、例えば、ｘｙ座標系のｘ方向に対応し、第１のシェアリング方向を規定する第１の周期方向に沿って横に移動される。続く第２の個別計測動作中、その回折構造は、例えばｘｙ座標系のｙ方向に対応する、第２のシェアリング方向を規定する第２の周期方向に沿って横に移動される。コヒーレンス構造１１によって放射され、投影対物レンズを透過した波面は、回折構造２１で、異なる回折次数、例えば、０次と１次の回折に回折され、その干渉パターンが、下流側に置かれた空間的に解像する検出器で検出される。無論、回折構造２１を能動的にシェアリング移動する代わりとして、コヒーレンス構造１１及び／又は投影対物レンズを能動的に横に移動させることも可能である。

波面及び投影対物レンズの収差挙動を、互いに直交する２方向のシェアリング方向に沿った、二つの個別計測動作から、空間的に解像された形式で求めることができる。この場合において、ｘ及びｙの二つの周期方向において、回折構造２１及びコヒーレンス構造１１の周期長によって規定されるシェアリング長に対応する「禁制」空間周波数は、測定から本質的に除外される。これらの「禁制」空間周波数は、図４における±１次について、空間周波数領域、すなわち、空間周波数方向f_x及びf_yを持つf_x/f_y座標系において、点３０として表される。

「禁制」空間周波数３０の波面計測も、さらに１回または複数回のシェアリング計測動作を実行することにより、同様に行うことが可能である。そこで、本方法のステップ３では、まず、十分な精度で散乱光測定を行える、シェアリング計測の所定回数か、全ての所望の空間周波数について波面計測が達成されたか否かが確認される。達成されていない場合には、本方法のステップ１及び２を繰り返すことにより、さらにシェアリング計測動作が行われる。この場合において、コヒーレンス構造支持部材１０及び回折構造支持部材２０を横に移動することによって第２の計測動作を行う。そのため、先のシェアリング計測動作中に使用された回折構造２１に対して45°回転した第２の回折構造２３と、対応する第２のコヒーレンス構造１３が光路内に導入される。したがって、第１の動作と同様に実行される、続く第２のシェアリング計測動作中に生じ、図４に示された「禁制」空間周波数３１は、第１のシェアリング計測動作の「禁制」空間周波数に対して45°回転した方向にある。図４に示した空間周波数に加えて、原点から図４における「禁制」点３０、３１を示す空間周波数ベクトルの整数線形結合（integral linear combination）から得られる全てのその周波数も「禁制」となる。「禁制」空間周波数は、その２回の計測を組み合わせることによって除去できる。言い換えれば、横シェアリング干渉計により検出された波面の少なくとも２方向の傾斜を、各空間周波数について求めることができ、その傾斜から対応する波面の空間周波数を再構成することができる。

評価精度を向上し、及び／又は部分冗長性を提供するために、さらにシェアリング計測動作を実行することが望ましい場合もある。この目的のために、例えば、図２及び図３に示された、支持部材１０、２０の第３、第４の回折構造２２、２４と、第３、第４のコヒーレンス構造１２、１４を用いて、さらに２回のシェアリング計測動作が行われる。これらの構造は、最初の２回のシェアリング計測動作中に使用された回折構造２１、２３とコヒーレンス構造１１、１３に対して、±22.5°回転している。図５における±１次について、関連する、第３、第４の「禁制」空間周波数３２、３３を、（これらとは分離した）最初の２回のシェアリング計測動作の「禁制」空間周波数３０、３１とともに示す。４回のシェアリング計測動作の組み合わせは、「禁制」空間周波数を含まないことが明らかである。すなわち、個別計測の全ての「禁制」空間周波数３０、３１、３２、３３の共通集合は空である。

本方法の次のステップ４では、波面計測中に検出されたシェアリング干渉縞を使用して、点像分布関数（ＰＳＦ）と、従来の方法における位相誤差の二乗平均誤差として位相分散σ_φ ²を求める。この目的のために必要とされる計算の正確な記述については、関連する文献を参照されたい。

点像分布関数と位相分散は、求められた空間的に解像された散乱光の成分でリンクされ、それはパワースペクトル密度（ＰＳＤ）に対応し、以下の式にしたがって良好に近似される。

ここでrは空間変数であり、φは位相である。最初の項(1-σ_φ ²)δ(r)は、投影対物レンズの光束比（beam ratio）と等価である。

本方法の最後のステップ５では、空間的に解像された散乱光の成分PSD(r)が、上記の(a)式にしたがって求められ、それを使用して投影対物レンズの結像性能を特徴付けることができる。

上記の手順の代わりとして、例えば図６に示す複数周波数の回折構造４０を用いて、１回のシェアリング計測動作で、図１の方法にしたがって散乱光測定を行うことができる。この回折構造４０は、チェック状に交互に配置された小さい正方形と大きい正方形の周期的な配列を持つ。同一の周期長を持つｘｙ座標系のｘ方向及びｙ方向に沿って、それぞれの周期方向が存在する。これら二つの周期方向とは別に、回折構造４０は、ｘｙ座標系において矢印でハイライトされた、さらに二つの斜め方向の周期方向を有する。その斜方向の二つの周期方向は、同一の周期長を持つが、ｘ方向及びｙ方向の周期方向の周期長よりも短い。そのような複数周波数の回折構造のさらなる詳細については、本出願人による独国公開特許公報DE10258142を参照されたい。またその公報の内容全体は、本願において参照としてここに組み込まれる。

ｘ方向及びｙ方向に沿った、大きい方の周期長を持つ二つの個別計測を実行する場合、図７に示すように、空間周波数領域において対応する「禁制」空間周波数５０が存在する。一方の斜め方向において二つの個別計測を実行する場合、対応する「禁制」空間周波数５１が現れる。それらは、大きい方の周期長に関連しているので、空間周波数領域において、それらは、f_x軸及びf_y軸上の「禁制」空間周波数５０よりも原点から離れて位置している。

他方の斜め周期方向に沿って、さらに２回の個別計測を行う場合、「禁制」空間周波数５０、５１に対して回転した方向に位置する別の「禁制」空間周波数５２が、原点から禁制空間周波数５１までと同距離のところに現れる。全体として、「禁制」空間周波数５０、５１、５２の共通集合は空となり、そのため「禁制」空間周波数なしに本方法のステップ４及び５にしたがって散乱光計測を行うことができる。ここに示した非平行な周期方向に沿った４回の個別計測に加えて、回折構造４０はさらに２回、このタイプの個別計測を行うことを可能にする。そのため、回折構造４０を回転させることなく、合計６方向の非平行な周期方向に沿って、回折構造４０を用いた波面計測及び／又は散乱光測定を行うことができる。シェアリング計測を異なるシェアリング方向に対応して実行することが意図されている場合には、必要に応じてそのような回転を同様に行うことも、無論可能である。

波面計測方法によっては、周期長に対応する禁制空間周波数に加えて、その周期長の倍数、特に回折構造の２倍の周期長に対応する高次の禁制空間周波数も関与することがある。これらの高次の「禁制」空間周波数も、本発明による方法により除去することができる。

上記の手順の代わりとして、複数の周期方向に沿ってシェアリング干渉縞を生じさせるために、回折構造及び／又はコヒーレンス構造を、投影対物レンズに対して所定の角度で回転させてもよい。この場合、回折構造及び／又はコヒーレンス構造は、それぞれ一または複数の周期方向と、各周期方向に沿って一または複数の周期長を有してもよい。この目的のために、回折構造及び／又はコヒーレンス構造を、回転可能な回折構造支持部材及び／又は回転可能なコヒーレンス構造支持部材に設けてもよい。

上記では散乱光の測定に対する用途を主に議論してきたが、本発明による方法は、波面傾斜が横シェアリング干渉計を用いて測定され、関連する波面がそこから再構成される、特に、可能な限り完全なその空間周波数スペクトルが求められる、如何なる他の用途にも適している。横シェアリング干渉技術にしたがって、考慮されるフィールドの点ごとに、互いに対して別個の方向にずらされた２以上の波面の複製間の差から得られるように、２以上の波面傾斜が互いに平行でない方向において求められる。上記のように、二つの異なる方向における二つのシェアリング距離でセットアップされた、所与のシェアリング干渉計測について、常に二つの検出不能な、すなわち、「禁制」の、空間周波数が存在する。すなわち、２次元の空間周波数領域において、シェアリング干渉計が「ブラインド」される４個の１次領域が存在する。その二つの最初に述べた方向の一つに対して非平行な、少なくとも一つの別のシェアリング方向を加えることにより、各空間周波数に対して少なくとも二つの波面傾斜を求めることができ、その波面傾斜から、関連する空間周波数の波面に対する寄与を再構成することが可能となる。

一または複数の別のシェアリング方向における計測を実行した後の評価については、様々な可能性が考えられる。一例として、それ自体は通常の方法において、何れかの二つの波面傾斜から、波面を再構成することができる。３以上の波面傾斜が計測される場合、異なる組み合わせを用いて複数の波面を求めることができる。それは、部分冗長性を備えた波面測定であることを意味するが、ここでは、関連する空間周波数を含む、少なくとも一つの波面が、各空間周波数に対して得られる。代わりの評価方法は、全ての異なる傾斜を同時に考慮しつつ、波面再構成することからなる。

本発明による方法を実行するために、所望の如何なるシェアリング干渉技術も適している。例えば、「オペレーティングインターフェロメータ」の呼称の下に、本願出願人により使用されるような、上記のタイプのシェアリング干渉技術（この点に関し、例えば、既に述べた独国公開特許公報DE10258142を参照されたい）、またはロンチ（Ronchi）格子若しくは格子のないタイプ、あるいは、D.マラカラ（D.Malacara）著、「オプティカルショップテスティング」、第２版、J.ウィレイ＆ソンズ（J.Wiley & Sons）、1992年というテキストブックに記載されたシェアリング干渉計技術の一つが適している。さらなる詳細については、そのテキストブックを参照されたい。

位相シフトにより、特に高次の空間周波数について、精度を向上させることができる、ただし、これは任意である。一般に、計測セットアップにおける対応する素子、例えば、回折格子または他の回折素子を移動することにより、位相シフトを生じさせることができる。

上述した実施態様はシェアリング干渉計に基づいているが、当業者が知る、本発明の目的に沿う計測を実行する等価な手段である他の如何なる波面計測技術も、本発明にしたがって使用することができる。

さらに本発明は、他の側面において、適切に設計された波面計測方法及び装置を用いることにより、比較的高いゼルニケ係数、特に３６次、好ましくは６４次よりも高次のゼルニケ係数を求めることが可能である。限定しない例を挙げると、対応する方法及び装置を用いることにより、６４次以上の所望の範囲のゼルニケ係数、例えば、６４次から８０次の間、あるいは８０次から１００次の間のゼルニケ係数を求めることができる。同様に、本発明は、所定の比較的高い閾値以下または以上の相対的に高い空間周波数について、空間的に解像された波面を計測する方法及び装置を提供する。

本発明のこの側面は、ＤＵＶ及びＥＵＶレンジの非常に短波長で動作する新型のマイクロリソグラフィ露光系において使用されるような、高解像度の対物レンズ、特に、約1.0若しくはそれ以上の高開口数を持つ対物レンズについての収差を計測するために、ますます重要となる。そのような高解像度の光学部品について、そのような高次のゼルニケ係数若しくは空間周波数で収差計測を達成すること及び禁制空間周波数を除去することは、非常に有用である。本発明の露光系は、そのような高次のゼルニケ係数、又は相対的に高い空間周波数以下若しくはそのような周波数閾値以上の現場計測が可能な対応する波面計測装置を備えることができる。

本発明による方法を、例として対物レンズの製造、例えば、ウェハステッパ又はウェハスキャナの投影対物レンズの製造に使用してもよい。この場合、対物レンズは、組み立て自体は従来の方法で予め組み立てられ、そして本発明による波面計測及び／又は散乱光測定によってその光学結像の挙動について空間的に解像された方法でテストされる。テスト結果に依存して、対物レンズそれ自体の一又は複数の光学部品の材質に対して、又は、配置の計測及び／又は、例えばレンズ素子に割り当てられたマニピュレータを用いた設定可能な対物レンズのパラメータの調整を通じて等、続いてその対物レンズに変更を行ってもよい。そしてこの方法で製造された対物レンズは、その結像挙動に関して相応じて最適化される。

本発明による方法は、試験片が投影対物レンズに限定されないことは明らかであり、むしろ、可能な限り「禁制」空間周波数のない波面計測又は散乱光測定が必要とされる任意の光学系及び他の試験片上で、透過又は反射において実行できる。測定された波面は、何れの場合にも、光学系の波面収差、透過で計測された試験片の均質性または反射で計測された試験片の表面といった、求めようとするパラメータの尺度となる。そのため、本発明にしたがって求められた波面の空間周波数に関する展開係数とその空間周波数スペクトルは、例えば表面の構造または結像系において異なる角度で散乱された光を記述することができる。

本発明による散乱光測定のフローチャートを示す。 互いに対して22.5°の角度で回転された４個のコヒーレンス構造を有する、互いに離れた４個の部分領域をそれぞれが持つ、順次配置された８個の領域を備えたコヒーレンス構造支持部材の平面図を示す。 図２のコヒーレンス構造に対応する回折構造を備えた回折構造支持部材の平面図を示す。 図２及び図３に示した構造を用いた２回のシェアリング計測動作中に発生した「禁制」空間周波数が特定された空間周波数ダイアグラムを示す。 図２及び図３に示した構造を用いた４回のシェアリング計測動作中に発生した「禁制」空間周波数が特定された空間周波数ダイアグラムを示す。 複数の非平行な周期方向と、一つの周期方向において二つの異なる周期長を備えた回折構造の平面図を示す。 図６の回折構造を用いたシェアリング計測動作中に発生した「禁制」空間周波数を持つ空間周波数ダイアグラムを示す。

Claims (23)

1. 試験片上で空間的に解像された波面を計測する方法であって、
   ａ）少なくとも二つの第１の方向での複数の個別計測と、生成された干渉縞の空間的に解像された検出を含む第１の計測動作を実行するステップと、
   ｂ）少なくとも一つの前記第１の方向と平行でない、少なくとも一つの第２の方向での少なくとも一つの個別計測と、生成された干渉縞の空間的に解像された検出を含む第２の計測動作を実行するステップと、
   ｃ）少なくとも所定の空間周波数について、波面情報の項目を得るために検出された干渉縞を評価するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１の計測動作における複数の個別計測は、関連する前記第１の方向を規定する、その少なくとも二つの第１の周期方向に沿って光路内に置かれた一つまたは複数の第１の回折構造を移動し、かつ、前記第２の計測動作における複数の個別計測は、関連する前記第２の方向を規定する、その少なくとも二つの第２の周期方向に沿って光路内に置かれた一つまたは複数の第２の回折構造を移動することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記試験片の点応答は、検出された干渉縞から求められ、空間的に解像された散乱光の測定は、該点応答を用いて実行される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１の回折構造及び前記第２の回折構造について、共通の回折構造の向きを回転させて使用する、請求項２又は３に記載の方法。
5. 試験片上で空間的に解像された散乱光を計測する方法であって、
   ａ）少なくとも４方向の関連する方向を規定する回折構造の少なくとも４方向の周期方向に沿って、光路内に置かれた該回折構造の移動を伴う複数の個別計測と、生成された干渉縞の空間的に解像された検出とを含む計測動作を実行するステップと、
   ｂ）検出された干渉縞から前記試験片の点応答を求めるステップと、
   ｃ）求められた点応答から空間的に解像された散乱光を測定するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
6. 二つの互いに直交する第１の方向についての計測動作の二つの個別計測と、二つの互いに直交する第２の方向についての計測動作のさらに二つの個別計測とを含み、該第１の方向は、試験片の向きに関する該第２の方向に対して直角でない角度で回転される、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記計測動作の第１の個別計測を実行するために使用するものと同一の回折構造を、前記試験片及び／又は前記回折構造を相対的に回転させる目的で、前記試験片に対して回転された向きで、前記計測動作の第２の個別計測を実行するために使用する、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 非平行な周期方向を備えた少なくとも二つの回折構造（２１〜２４）が、共通の回折構造支持部材（２０）において、互いに離れた該回折構造支持部材の部分領域に配置され、前記計測動作の異なる個別計測の間、前記回折構造支持部材を横にずらすことにより、該少なくとも二つの回折構造が互いに入れ換えられる、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 少なくとも一つの前記回折構造（４０）が、少なくとも一つの周期方向において少なくとも二つの異なる周期長を持つ、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記計測動作の少なくとも一つの個別計測を実行するために、少なくとも一つの周期方向と少なくとも一つの関連する周期長を備えたコヒーレンス構造を、それぞれの前記回折構造の上流側の光路内に配置し、該コヒーレンス構造の周期方向は、対応する回折構造の周期方向に対応し、かつ、該コヒーレンス構造の周期長は、対応する回折構造の周期長に対応する、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記計測動作の第１の個別計測を実行するために使用するものと同一のコヒーレンス構造を、前記試験片及び／又は前記コヒーレンス構造を相対的に回転させる目的で、前記試験片に対して回転された向きで、前記計測動作の第２の個別計測を実行するために使用する、請求項１０に記載の方法。
12. 非平行な周期方向を備えた少なくとも二つのコヒーレンス構造（１１〜１４）が、共通のコヒーレンス構造支持部材（１０）において、互いに離れた該コヒーレンス構造支持部材の部分領域に配置され、前記計測動作の異なる個別計測の間、前記コヒーレンス構造支持部材を横にずらすことにより、該少なくとも二つのコヒーレンス構造が互いに入れ換えられる、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 少なくとも一つの前記コヒーレンス構造が、少なくとも一つの周期方向において少なくとも二つの異なる周期長を持つ、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の方法。
14. 前記方法は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ又はマイクロリソグラフィ投影露光装置の他の部品を前記試験片として実行される請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法。
15. ３以上の波面傾斜が、実行された個別計測から求められ、それぞれの波面が何れか二つの当該波面傾斜から再構成されるか、または共通の波面が全ての当該波面傾斜から同時に再構成される、請求項１〜１４の何れか一項に記載の方法。
16. 前記波面計測が、シェアリング干渉計を用いてなされる、請求項１〜１５の何れか一項に記載の方法。
17. 好ましくは請求項１〜１６の何れか一項に記載の方法により、試験片上で波面を計測する方法であって、
    少なくとも36次よりも高い、好ましくは64次よりも高い１以上のゼルニケ係数が求められ、または、所定の閾値以下若しくは以上の対応する空間周波数についての計測が前記試験片に対して行われることを特徴とする方法。
18. 請求項１〜１７の何れか一項に記載の方法を実行するように適合されたことを特徴とする、空間的に解像された波面の計測又は散乱光の計測装置。
19. 請求項１８に記載の空間的に解像された波面の計測又は散乱光の計測装置を備えたことを特徴とする、好ましくはマイクロリソグラフィ露光系である露光系。
20. 複数の回折構造を有する回折構造支持部材であって、
    該複数の回折構造は、該回折構造支持部材の互いに離れた部分領域に配置され、該回折構造のそれぞれは、少なくとも一つの周期長と少なくとも一つの周期方向を持ち、かつ少なくとも二つの該回折構造の周期方向は、互いに平行でないことを特徴とする回折構造支持部材。
21. 複数のコヒーレンス構造を有するコヒーレンス構造支持部材であって、
    該複数のコヒーレンス構造は、該コヒーレンス構造支持部材の互いに離れた部分領域に配置され、該コヒーレンス構造のそれぞれは、少なくとも一つの周期長と少なくとも一つの周期方向を持ち、かつ少なくとも二つの該コヒーレンス構造の周期方向は、互いに平行でないことを特徴とすることを特徴とするコヒーレンス構造支持部材。
22. 光学部品、好ましくは対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影対物レンズの製造方法であって、
    前記対物レンズを予め組み立てるステップと、
    請求項１〜１７の何れか一つに記載の方法による、空間的に解像された波面の計測及び／又は散乱光の計測により、前記予め組み立てられた対物レンズをテストするステップと、
    テスト結果に依存した方法で前記対物レンズの製造を終了するステップと、
    を含むことを特徴とする製造方法。
23. 請求項２２に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする、好ましくは対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影対物レンズである光学部品。

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