JP2014511997A - 光学デバイス - Google Patents

Abstract

物体フィールド（５）を像フィールド（１０）に結像する結像光学ユニット（９）と、レチクル走査方向（２１）に変位させることができるレチクルホルダ（８）により、物体平面（６）の領域に配置した、構造化されたマスク（７）と、基板走査方向（２２）に変位させることができる基板ホルダ（１３）により、像平面（１１）の領域に配置したセンサ装置（２５）とを備え、マスク（７）は、センサ装置（２５）に結像する少なくとも１つの測定構造（２７；３３）を有し、センサ装置（２５）は、複数のセンサ素子（２９）を有する少なくとも１つのセンサ列（２８）を備え、センサ装置（２５）を、基板ホルダ（１３）に配置した基板（１２）を露光するための基板ホルダ（１３）の変位中に、結像光学ユニット（９）を検査することを可能にするよう具現した、光学デバイス。
【選択図】図３

Description

本発明は、結像光学ユニットを検査する光学デバイス及び方法に関する。本発明はさらに、投影露光装置、微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法、及び当該方法に従って製造したコンポーネントに関する。

一般的なモジュール及び／又は方法は、従来技術、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されている。

米国特許第７，２９８，４９８号明細書 独国特許出願公開第１０１ ０９ ９２９号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１３００１２号明細書

本発明は、結像光学ユニットの検査に関して結像光学ユニットを備えた光学デバイスを最適化するという目的に基づく。この目的は、請求項１の特徴により達成される。

本発明の核心は、少なくとも１つのセンサ列を備えたセンサ装置を像フィールドの領域の基板ホルダに配置することからなる。したがって、これは、スキャナ一体型測定構成である。その際、基板ホルダの走査移動中に、より詳細には一様な走査移動中に結像光学ユニットを検査することを可能にするようセンサ装置を具現する。結像光学ユニットは、より詳細にはオーバースキャン方法中に検査することができ、この方法では、基板ホルダに配置した基板の実際の露光後に基板を進ませ、より詳細には一様に進ませる。したがって、結像光学ユニットは、基板の実際の露光前に検査することもできる。

センサ列の使用及び本発明に従ったその配置の結果として、結像光学ユニットの検査が高い走査速度でさえも可能となる。したがって、本発明によるデバイスは、最小限の時間消費で結像光学ユニットの検査を可能にする。さらに、一様に連続した走査移動が可能である結果として、微震及び振動が回避される。

センサ列は、より詳細には、実質的に１次元の実施形態を有することができ、すなわち、そのセンサ素子は、センサ列の配向方向におけるその位置により独自に特徴付けることができる。かかるセンサ列は、キロヘルツ範囲の撮像周波数（image-recording frequencies）を有することで、上記利点を有する結像光学ユニットの検査を可能にすることができる。

センサ装置は、センサ装置のセンサ素子全てを測定に用いるよう設計することができる。これにより、読み出し中に使用センサ素子と未使用センサ素子とを区別する必要がないので、高い読み出し周波数が確保される。

請求項２によれば、本デバイスは少なくとも２つのセンサ列を備える。特に、これらを相互に平行又は垂直に配置することができる。特に、センサ列を別個の空間的に離れたコンポーネントとして具現する。これにより、個々のセンサ列からの信号の別個の並列評価が可能となる。これはさらに、結像光学ユニットの検査に要する時間消費を低減する。より多数のセンサ列も可能である。特に、本デバイスが少なくとも３つ、より詳細には少なくとも４つ、より詳細には少なくとも６つのセンサ列を備えるようにすることができる。特に、本デバイスは、少なくとも２つ、より詳細には少なくとも３つ、より詳細には少なくとも４つ、より詳細には少なくとも６つのセンサ列を光路毎にそれぞれ有し得る。これにより、結像光学ユニットの検査がさらに改良される。結像光学ユニットの空間分解又はフィールド分解検査は、複数のセンサ列により改良される。さらに、これにより、結像光学ユニットのコンポーネント分解（component-resolved）検査が改良される。

請求項３によれば、センサ装置は少なくとも１つの干渉計を備える。これは、好ましくはシアリング干渉計、より詳細には横シア干渉計（ＬＳＩ）、点回折干渉計（ＰＤＩ）、又は線回折干渉計（ＬＤＩ）である。センサ装置のかかる実施形態は、入射波の位相及び振幅を測定することを可能にする。シアリング干渉計の場合、これは、シア方向が関連のセンサ列の列方向と平行であるよう配置することが好ましい。センサ装置は、少なくとも１つ、より詳細には少なくとも２つ、より詳細には少なくとも３つのシアリング回折格子（shearing gratings）をそれぞれ有する複数の組を備えることが好ましく、シアリング回折格子は組毎に異なる向きを有し、より詳細には相互に対して垂直に配置される。１つの組内で、シアリング回折格子をシア方向で相互に対してそれぞれ変位させて配置することが好ましい。変位の結果として横方向の位相オフセットが生じるので、異なる位相での測定が時間的に並行して可能である。異なる向きでシアリング回折格子を配置することで、単一の測定プロセス内で、デフォーカス判定の実行に加えて例えば非点収差を判定することも可能となる。

請求項４によれば、センサ信号を読み出すセンサは、少なくとも１ｋＨｚのクロック周波数を有する。より詳細には、クロック周波数は、少なくとも２ｋＨｚ、より詳細には少なくとも３ｋＨｚ、より詳細には少なくとも５ｋＨｚ、より詳細には少なくとも１０ｋＨｚ、より詳細には少なくとも２５ｋＨｚである。このような高いクロック周波数の結果として、測定に要する時間が減る。これにより、一様に連続した走査速度での走査移動中にシアログラム（shearograms）を記録することが可能となる。

請求項５によれば、マスクの測定構造は、少なくとも２つの回折方向を有する回折構造を有する。特に、これは十字、チェッカー盤、又は三角形の構造を有し得る。測定マスクは、より詳細にはコヒーレンス形成マスクとして具現する。測定マスクの構造とシアリング回折格子の実施形態及び向きとは、相互に一致させることが好ましい。こうして具現した測定マスクを用いることにより、結像光学ユニットの検査用の検査ビームを目標通りに生成することが可能である。

レチクルホルダ及び基板ホルダは、好ましくは同期して変位させることができる。特に、これらは、測定マスク上の点とセンサ装置上の点との間の関連付けを走査中に維持するように同期して変位させることができる。換言すれば、測定マスクの像は、関連の各センサ素子又は関連の複数のセンサ素子上に固定される。特に、レチクルホルダ及び基板ホルダの走査速度は、結像光学ユニットの結像スケールと同じ比を有する。しかしながら、原理上、基板ホルダをそれから外れた走査速度で変位させることも可能である。より詳細には、レチクルホルダを固定的に配置し、センサ装置を備えた基板ホルダのみを変位させるようにすることができる。これは、より詳細には、いわゆる空中像の走査に備えたものである。その際、センサ装置は、像平面に固定的に生成される像を走査する。

図６によれば、測定構造を、複数のチャネルが結像光学ユニットのチャネル分解検査用に形成されるよう具現する。これらのチャネルは、測定チャネルとも称する。これらを、像フィールドにわたって分配配置する。より詳細には少なくとも２つ、より詳細には少なくとも３つ、より詳細には少なくとも６つ、より詳細には少なくとも１２個、より詳細には少なくとも２０個、より詳細には少なくとも３０個のチャネルを像フィールドに配置する。これは、結像光学ユニットのフィールド及び／又はコンポーネント分解検査に特に有利である。相互に対する個々の測定チャネルの空間的付けは固定することが好ましい。これにより、測定結果のトモグラフィ評価、より詳細には、いわゆるレンズ加熱効果のコンポーネント分解推論（component-resolved deduction）が可能となる。

請求項７によれば、複数のセンサ素子を備えたセンサ装置の特定の領域を、チャネルのそれぞれに関連付ける。少なくとも２つのセンサ列を各チャネルに関連付けることが好ましい。この場合、各センサ列が少なくとも３つのセンサ素子を有することが有利である。したがって、少なくとも６つのセンサ素子が各チャネルに関連付けられる。

さらに、本発明は、結像光学ユニットを検査する方法を改良するという目的に基づく。この目的は、請求項８の特徴により達成される。その利点は、上述の利点に実質的に対応する。

特に、物体平面に配置されるマスクが、第１に微細構造又はナノ構造コンポーネントの製造用の構造を有し、第２に結像光学ユニットの検査用の測定構造を有するようにすることができる。

基板ホルダ、より詳細にはセンサ装置を一定速度で、より詳細には一様に、結像構造及び測定構造を結像するための基板走査方向に変位させるようにする。基板ホルダは、マスク全体を第１に基板に、第２にセンサ装置に結像している間に一様に、すなわち一定の走査速度で変位させることが有利である。第１に、これは特に効率的な結像光学ユニットを検査する方法をもたらし、第２に、一様な変位の結果として微震が回避される。

請求項９によれば、走査速度は少なくとも１００ｍｍ／秒である。走査速度は、より詳細には少なくとも２００ｍｍ／秒、より詳細には少なくとも３５０ｍｍ／秒、より詳細には少なくとも５００ｍｍ／秒である。

請求項１０によれば、基板ホルダをレチクルホルダと同期して変位させることが好ましい。この場合、レチクルホルダ及び基板ホルダの走査速度の比は、結像光学ユニットの結像比に正確に対応することが好ましい。これにより、マスク上の点とウェハ又はセンサ装置上の点との間の関連付けの固定が可能となる。

請求項１１によれば、物体フィールドを像フィールドに結像するのに用いる放射をビームに分割する。この目的で、特に、フィールド及び瞳ファセットミラーを備えた照明光学ユニットを提供する。検査ビームの個々の光線は、角度間隔を離間させる。これにより、検査ビームをセンサ装置が登録した各光線に一意に関連付けることが可能となる。こうして、センサデータの適切な評価が、結像光学ユニットのコンポーネント分解検査を可能にする。

さらに、本発明は、投影露光装置、微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法、及び当該コンポーネントを開発するという目的に基づく。これらの目的は、請求項１２〜１４の特徴により達成される。その利点は、上述の利点に対応する。

本発明のさらに他の特徴及び詳細は、図面に基づいて例示的な実施形態の説明から明らかとなる。

照明系及び投影光学ユニットを備えた投影露光装置の概略図を示す。 個々のビームを強調表示した、投影露光装置のさらに別の概略図である。 マスクを備えたレチクルホルダ及びセンサ装置を備えた基板ホルダと共に、図１による投影露光装置の投影光学ユニットの概略図を示す。 ６つの部分マスクを備えた単一チャネル測定マスクの図を示す。 各チャネルを図４ａによる測定マスクに従って具現した、多チャネル測定マスクの図を示す。 図４ａによる測定マスクに対応した、検出ユニットのシアリング回折格子の配置の図を示す。 図４ｂによる測定マスクに対応した、検出ユニットのシアリング回折格子の配置の図を示す。 検出ユニットの代替的な実施形態を示す。 測定チャネルの例示的な配置を有する像フィールドの概略図を示す。 代替的な測定マスク及び検出ユニットの対応のマスクを含む図３に示す図を示す。 図７による測定マスクの図を示す。 図７による検出ユニットのマスクの図を示す。 図７による検出ユニットの図を示す。 基板ホルダの検出ユニットの配置の概略図を示す。 基板ホルダ上の検出ユニットのさらに別の配置の概略図を示す。

図１は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置１のコンポーネントを概略的に示す。放射源３に加えて、投影露光装置１の照明系２は、物体平面６の物体フィールド５を露光するための照明光学ユニット４を備える。物体フィールド５に配置してレチクルホルダ８（部分的にのみ図示）により保持した、以下でマスク７とも称するレチクルを、この場合は露光する。

投影レンズ９が、物体フィールド５を像平面１１の像フィールド１０に結像する役割を果たす。概して、投影レンズ９は、結像光学ユニットとも称する。マスク７上の構造を、ウェハホルダ１３により支持して像平面１１の像フィールド１０の領域に配置したウェハ１２の感光層に結像する。概して、ウェハ１２は、被露光基板とも称し、ウェハホルダ１３は、基板ホルダとも称する。露光中のウェハ１２の感光層の化学変化は、リソグラフィステップとも称する。

放射源３は、波長λ≦１９３ｎｍの放射１４を放出する。特に、波長λ＝１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ、又は波長λ＝１５７ｎｍのＦ_２レーザを、放射源３として用いることができる。この代替として、放射源３は、プラズマ源、例えばＧＤＰＰ源又はＬＰＰ源であり得る。シンクロトロンベースの放射源を放射源３として用いることもできる。放射源３は、特にＥＵＶ放射源であり得る。かかるＥＵＶ放射源３の波長は、真空で５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲、より詳細には１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲、特に１３．５ｎｍである。当業者であれば、米国特許第６，８５９，５１５号明細書においてかる放射源に関する情報が得られる。ＥＵＶ放射１４は、照明光又は結像光とも称する。

放射源３からの放射１４を集束させるために、コレクタ１９を設ける。

照明光学ユニット４は複数の光学素子を備える。この場合、これらの光学素子は、屈折型又は反射型に設計することができる。屈折光学素子及び反射光学素子の組み合わせも可能である。波長λ＜１９３ｎｍのＥＵＶ放射１４の場合、照明光学ユニット４及び投影光学ユニット９は、より詳細には反射コンポーネントのみを備える。照明光学ユニット４は、複数のフィールドファセット１６を有するフィールドファセットミラー１５を備える。フィールドファセットミラー１５は、物体平面６と光学的に共役な照明光学ユニット４の平面に配置する。ＥＵＶ放射１４は、フィールドファセットミラー１５により照明光学ユニット４の瞳ファセットミラー１７へ反射させる。瞳ファセットミラー１７は複数の瞳ファセット１８を有する。フィールドファセットミラー１５のフィールドファセット１６は、瞳ファセットミラー１７を用いて物体フィールド５に結像する。

フィールドファセットミラー１５の各フィールドファセット１６に、瞳ファセットミラー１７の瞳ファセット１８を１つずつ関連付ける。光路２０が、各フィールドファセット１６と瞳ファセット１８との間に形成される。ファセットミラー１５、１７の結果として、結像光１４は、所定の入射角分布を有するビームに分割される。

原理上、フィールドファセットミラー１５及び／又は瞳ファセットミラー１７を、フィールドファセット１６及び／又は瞳ファセット１８を枢動させることができるよう具現することが可能である。これにより、フィールドファセット１６と瞳ファセット１８との間の可変の関連付けが可能となる。特に、これにより、異なる照明角分布の照明設定が可能となる。これは、特に投影光学ユニット９の検査に有利である。

図２は、図１による投影露光装置１のコンポーネントの子午断面を概略的に示す。ここで、照明光学ユニット４及び投影光学ユニット９における放射１４の光線経路を概略的に示す。

レチクルホルダ８は、投影露光中に、構造化されたマスク７を物体平面６内で変位方向に沿って変位させることができるよう制御下で変位させることができる。それに応じて、ウェハホルダ１３は、ウェハ１２を像平面１１内で変位方向に沿って変位させることができるよう制御下で変位させることができる。結果として、マスク７及びウェハ１２は、それぞれ物体フィールド５及び像フィールド１０を通して走査することができる。マスク７の変位方向は、以下でレチクル走査方向２１とも称する。ウェハ１２の変位方向は、以下で基板走査方向２２とも称する。マスク７及びウェハ１２は、好ましくは走査方向２１、２２に沿って同期して変位させることができる。ここで、走査速度の比は、投影光学ユニット９の結像比に厳密に対応することが好ましい。

説明を簡単にするために、直交ｘｙｚ座標系を図示している。図１及び図２において、ｘ方向は、図の平面に対して垂直に当該平面に向かって延びる。ｙ方向は、走査方向２１、２２に厳密に対応する。ｚ方向は、投影光学ユニット９の光軸２３のプロファイルと平行である。

投影光学ユニット９は、複数の投影ミラー２４を備える。図２では、投影光学ユニット９は、６つの投影ミラー２４_１、２４_２、２４_３、２４_４、２４_５、及び２４_６を備えて図示されている。概して、投影光学ユニット９は特に、少なくとも３つ、より詳細には少なくとも５つの投影ミラー２４_ｉを備える。特に、これは少なくとも６つ、７つ、又は８つの投影ミラー２４_ｉを有することもできる。

図３は、ここでも投影露光ユニット９と、より詳細にはレチクルホルダ８上のマスク７の配置の細部及びウェハ１２の配置の細部と、検出ユニット又は検出器装置とも称するセンサ装置２５とを概略的に示す。マスク７を物体平面６の領域に、より詳細には物体フィールド５の領域にレチクルホルダ８により配置することで、レチクル走査方向２１に変位させることができるようにする。マスク７は、透過マスク又は反射マスクとして具現することができる。それに応じて、基板１２及びより詳細にはセンサ装置２５を像平面１１の領域に、より詳細には像フィールド１０の領域に基板ホルダ１３により配置することで、基板走査方向２２に変位させることができるようにする。

基板ホルダ１３及びレチクルホルダ８は、特に、相互に対して同期して変位させることができる。より詳細には、これらを相互に対して同期して変位させることで、マスク７上の点と基板１２又はセンサ装置２５上の点との間の関連付けを、走査中、すなわち変位中に維持するようにすることができる。これは、走査速度の比が投影光学ユニット９の結像比に厳密に対応することにより達成される。ここで、この動作モードは、フィールド点走査と称する。原理上、レチクルホルダ８又はより詳細には基板ホルダ１３をそれから外れた走査速度で変位させることも可能である。特に、いわゆる空中像走査に関して、レチクルホルダ８を少なくとも時々停止させる、すなわちレチクルホルダ８を固定的に配置するようにすることができる。この動作モード中、マスク７は、それぞれ固定的に像を像平面１１に生成する特定のフィールド点を固定的に選択することができる。この像は、基板ホルダ１３を基板走査方向２２に変位させることにより、センサ装置２５を用いて走査することができる。さらに、原理上、上述の２つの間に、すなわち一方ではフィールド点走査中の基板１２上の点へのマスク７上の点の不変の割り当てと、他方では空中像走査中のマスク７の固定配置との間に設けた動作モードも実行可能である。

以下において、図４ａを参照してマスク７の第１実施形態をより詳細に説明する。マスク７は、基板１２上に結像する構造を有する。これらの構造は、ウェハ１２、より詳細にはウェハ１２の感光性コーティングを露光するための実際の結像構造２６と、センサ装置２５に結像する少なくとも１つの測定構造２７とを備える。概して、実際の結像構造２６及び測定構造２７の両方が、被結像構造を形成する。

測定構造２７は、結像構造２６に隣接して配置することが有利である。特に、これは、レチクル走査方向２１で結像構造２６に隣接して配置する。しかしながら、原理上、測定構造２７をレチクル走査方向に対して垂直な方向で結像構造２６に隣接して配置することも実行可能である。

本発明によれば、結像構造２６及び測定構造２７の両方をマスク７に配置するようにする。しかしながら、原理上、測定構造２７及び結像構造２６を別個のマスク７として具現することも実行可能であろう。この場合、マスク７を相互に隣接して、特にレチクル走査方向２１で相互に隣接してレチクルホルダ８に配置する。測定構造２７を有するマスク７は、より詳細には、レチクルホルダ８に固定的に配置する。これは、レチクルホルダ８に確実に接続される。測定構造２７を有するマスク７及び／又は結像構造２６を有するマスク７は、この場合は交換可能であることが有利である。特に、これらは相互に独立して交換可能であり得る。

以下において、マスク７のうち測定構造２７を有する領域、すなわち測定構造２７をより詳細に説明する。測定構造２７は、回折構造として設計する。特に、これを少なくとも２つの回折方向を有する回折構造として具現する。例として、図４ａに示すように、これをチェッカー盤構造として具現することができる。これを十字構造又は三角形構造として具現することもできる。特に、測定構造２７は、コヒーレンス形成マスクとして設計する。これを孔あきマスク又は反射マスクとして具現することもできる。これは、結像放射１４のコヒーレント波の原点を形成することが好ましい。

測定マスク２７は、測定チャネル毎に複数の部分構造を備える。特に、部分構造は同一の設計を有する。マスク７の部分構造の配置は、以下でより詳細にさらに説明するセンサ装置２５の実施形態に一致させる。特に、測定構造２７は、少なくとも２つ、より詳細には少なくとも３つ、より詳細には少なくとも４つ、より詳細には少なくとも５つ、好ましくは少なくとも６つの部分構造を備える。ここで、部分構造は、少なくとも部分的に１つ又は複数の列で配置することが好ましい。

図４ａは、単一チャネル実施形態のマスク７、より詳細には測定構造２７の設計を示すが、図４ｂは、マスク７の測定構造２７の多チャネル実施形態を例示的に示す。図４ｂに示す例示的な実施形態によれば、マスク７は、図４ａに示す実施形態による６つの部分構造をそれぞれ備えた４つの測定構造２７_１、２７_２、２７_３、及び２７_４を備える。４つの測定構造２７_１〜２７_４は、レチクル走査方向２１に対して垂直に物体フィールド５にわたって分配配置する。ここで、各測定構造２７_１〜２７_４は１つの測定チャネルを形成する。したがって、測定構造２７_１〜２７_４は、投影光学ユニット９のチャネル分解検査を可能にする。マスク７が異なる数の測定構造２７_ｉを備えることもできることは自明である。特に、マスク７は、少なくとも２つ、より詳細には少なくとも３つ、より詳細には少なくとも４つ、より詳細には少なくとも６つ、より詳細には少なくとも８つ、１２個、２０個、３０個、又はそれ以上の測定構造２７を備えることができる。

測定構造２７のさらなる詳細に関しては、独国特許第１０１ ０９ ９２９号明細書（特許文献２）を参照されたい。

以下において、図５ａを参照してセンサ装置２５の例示的な第１実施形態を説明する。図５ａによるセンサ装置２５は、図４ａによる測定構造２７を有する単一チャネルマスク７に対応する。それに応じて、図５ｂによるセンサ装置２５は、図４ｂによるマスク７の多チャネル実施形態に対応する。マスク７の測定構造２７は、投影光学ユニット９により像フィールド１０に結像する。ここで、図５ａでは、個々の部分構造の像の点を例示的にそれぞれ破線で示す。

センサ装置２５は、測定チャネル毎に複数のセンサ列２８をそれぞれ備える。概して、センサ装置２５は、少なくとも１つのセンサ列２８、より詳細には少なくとも２つ、より詳細には少なくとも３つ、より詳細には少なくとも４つ、より詳細には少なくとも６つのセンサ列２８を備える。センサ列２８はそれぞれ、複数のセンサ素子２９を備える。センサ列２８はそれぞれ、相互に対して平行又は垂直に対で配置する。測定構造２７の部分構造のそれぞれは、センサ列２８の少なくとも一部、より詳細には別個の部分にそれぞれ関連する。これは、投影光学ユニット９の検査中に各部分構造の像を結像させるセンサ列２８の一意に決定された別個の部分が、測定構造２７の部分構造毎に設けられるよう、センサ列２８を設計及び配置することを意味する。

センサ列２８は、より詳細には高速センサ列である。これらは、少なくとも１ｋＨｚのクロック周波数を有する。センサ列２８の、より詳細にはセンサ素子２９のクロック周波数は、好ましくは少なくとも２ｋＨｚ、より詳細には少なくとも３ｋＨｚ、より詳細には少なくとも５ｋＨｚ、より詳細には少なくとも１０ｋＨｚ、より詳細には少なくとも２５ｋＨｚである。例として、センサ列２８をダイオード列として具現する。これらは、非常に短時間で、より詳細には１ｍｓ未満で、より詳細には０．５ｍｓ未満で、より詳細には０．３３ｍｓ未満で、より詳細には０．２ｍｓ未満で、より詳細には０．１ｍｓ未満でフィールド点を測定すること、すなわち投影光学ユニット９を検査することを可能にする。

ここで、測定値を得るのに利用可能な時間は、アイソプラナティックパッチ、すなわち収差が不変であると考えられる像フィールド１０のフィールド領域の直径、最大収差、所要測定精度、及び基板ホルダ１３の走査速度から得られる。この場合、この時間は最大でも約１ミリ秒である。

したがって、センサ装置２５は、特に、基板ホルダ１３に配置した基板１２を露光するための基板ホルダ１３の変位中の投影光学ユニット９の検査を可能にするよう具現する。特に、これは、基板１２上の感光層の実際の露光前及び／又は後に、基板ホルダ１３を一様に連続した走査速度で基板走査方向２２に変位させて、投影露光ユニット９を検査することも意味する。

センサ装置２５は、少なくとも１つの干渉装置をさらに備える。図５ａに示す例示的な実施形態によれば、干渉装置は複数のシアリング回折格子３０を備える。図５ａで具現した実施形態では、それぞれ３つのシアリング回折格子３０からなる２つの組を設け、１つの組のシアリング回折格子３０はそれぞれ同じ向きを有する。異なる組のシアリング回折格子３０は異なる向きを有する。これらは、特に、相互に対して９０°回転させて配置する。シアリング回折格子の向きは、基板走査方向２２及びそれに対して垂直な方向に厳密に対応することが好ましい。これにより、２つの方向への波面の偏向を得ることが可能となる。１つの組のシアリング回折格子３０はそれぞれ、相互に対してシア方向に変位させて配置する。これにより、シアログラム位相段差評価に必要な位相シフトが生成される。これにより、位相段差評価のためのシアリング回折格子のシフトが回避される。

シアリング回折格子３０は、いずれの場合も相互に離間配置する。ここで、それぞれ２つの隣接するシアリング回折格子３０は、少なくともシアリング回折格子３０がそれぞれ生成したシアログラムに評価領域の重なりがないほど大きい距離だけ相互から離して配置する。検査チャネルの個々のシアリング回折格子３０が生成したシアログラムは、より詳細には、センサ列２８の対毎の異なる領域に入射する。

浸漬スキャナの場合にセンサ装置２５を用いる限り、シアリング回折格子３０には、その耐用寿命期間を延ばすために像格子保護層（image grating protective layer）を設ける。詳細に関しては、国際公開第２００５／１１９３６８号明細書を参照されたい。

ＥＵＶ投影露光装置におけるセンサ装置２５の用途の場合、センサ列２８は、より詳細には、ＥＵＶスペクトル域で高感度なセンサ素子２９を備える。代替的には、又はそれに加えて、センサ列２８に量子変換層を設けることができる。量子変換層の詳細に関しては、独国特許第１０２ ５３ ８７４号明細書を参照されたい。

したがって、測定構造２７を有するマスク７とセンサ装置２５とを備えた、本発明による投影光学ユニット９を検査するデバイスは、原理上、浸漬スキャナの形態の投影露光装置及びＥＵＶ投影露光装置の両方に適している。

シアリング回折格子３０は、像平面１１の領域に配置する。特に、これらは、測定チャネルそれぞれの測定構造２７の部分構造それぞれの像が特定のシアリング回折格子３０の厳密に１つにそれぞれ入射するほど像平面１１の近くに配置する。したがって、マスク７、より詳細には測定構造２７と、センサ装置２５、より詳細にはその干渉装置とを相互に一致させて、複数の測定チャネルが投影光学ユニット９のチャネル分解検査用に形成されるようにする。少なくとも１つのセンサ列２８、より詳細には少なくとも２つのセンサ列２８を備えたセンサ装置２５の特定の領域を、各チャネルに関連付ける。

センサ装置２５のチャネルのそれぞれは、シア方向で相互に対して変位した少なくとも３つのシアリング回折格子を備えることが好ましい。チャネルのそれぞれは、シア方向で相互に対して変位した少なくとも３つのシアリング回折格子３０を有する少なくとも２つの組をそれぞれ備えることが好ましく、異なる組のシアリング回折格子３０は異なる向きを有する。１つの組のシアリング回折格子３０はそれぞれ同じ向きを有する。これらは、シア方向で相互に対してそれぞれ変位させて配置する。

図５ｂに示す実施形態によれば、センサ装置２５は、多チャネル、より詳細には４チャネルの設計を有する。ここで、各チャネルの設計は、図５ａを参照して上述したものに対応する。チャネルは、像フィールド１０にわたって、すなわちスキャナスリットにわたって分配配置する。特に、少なくとも３つの別個のチャネルを像フィールド１０に配置するようにする。複数のチャネルを像フィールド１０に、より詳細には一様に分配配置することが好ましい。特に、チャネルの数は、少なくとも３つ、より詳細には少なくとも４つ、より詳細には少なくとも６つ、より詳細には少なくとも１２個、より詳細には少なくとも２０個、より詳細には少なくとも３０個である。

多チャネル実施形態は、波面のフィールド依存性傾斜を確定することを可能にする。そこから歪みを求めることが可能である。波面のフィールド依存性傾斜の判定に関する詳細に関しては、独国特許第１０１ ０９ ９２９号明細書を参照されたい。

図５ｃは、センサ装置２５のシアリング回折格子３０をＬ字形に配置した代替的な実施形態を示す。このＬ字形配置は、所与の向きの３つのシアリング回折格子３０につき単一のセンサ列２８を設けることを可能にする。この実施形態では、所定の向きを有するシアリング回折格子３０全てを、それぞれシア方向でのみ相互に対してオフセット配置する。各シアリング回折格子は、特定の空間方向、つまりシア方向で全てのシアリングを生成するので、この配置は、いずれの場合もこのシア方向に厳密に配置した単一のセンサ列２８を用いて、これらのシアリング回折格子３０全てのシアログラムに対応してそれらを検出することを可能にする。

本発明による実施形態は、瞳における波面収差のフィールド分解測定を可能にする。さらに、瞳における照射強度分布を求めることが可能である。特に、本発明によるデバイスは、投影光学ユニット９のコンポーネント分解検査を可能にする。コンポーネント分解障害（component-resolved faults）、より詳細にはいわゆるレンズ加熱効果を測定することが可能である。ここで、特に利用するのは、結像放射１４の所定の角分布を有する所定の照明設定を用いてマスク７、より詳細には測定構造２７を照明することである。より詳細には、マスク７をセンサ装置２５に結像するのに用いる結像放射１４をファセットミラー１５、１７によりビームに分割することを利用する。

図６は、像フィールド１０の幾何学的形状を再度例示的に示す。像フィールド１０は、湾曲した設計、より詳細には環状セクションの形状を有し得る。特に、その短辺の寸法は約２ｍｍである。特に、長辺の寸法は約２６ｍｍである。他の寸法も同様に可能であることが自明である。図６には、１２個の測定チャネルの配置を例示的に示す。ここで、測定チャネルそれぞれは、図６には示さないが、図５ａ及び図５ｃによるシアリング回折格子３０及びセンサ列２８の配置を備える。さらに、各測定チャネルのアパーチャ３１を図６にそれぞれ概略的に示す。

さらに、アイソプラナティックパッチ３２、すなわち収差が不変であると考えられる像フィールド１０の領域の寸法を、図６に概略的に示す。

以下において、図７〜図７ｃを参照して本発明のさらに別の例示的な実施形態を説明する。この例示的な実施形態は、上述の実施形態に実質的に対応するので、その説明を参照されたい。上述のシアリング干渉計の代替として、この実施形態ではいわゆる点回折干渉計（ＰＤＩ）を提供する。この代替として、線回折干渉計（ＬＤＩ）も可能である。これらの干渉計は、１回の通過での投影光学ユニット９の検査も可能にする。この実施形態では、マスク７は、いわゆるピンホール３３の形態で孔あきマスク３４に具現した測定構造２７を備える。光軸２３の方向で孔あきマスク３４に続いてシアリング回折格子３５がある。孔あきマスク３４及びシアリング回折格子３５の組み合わせは、相互に対してわずかに傾斜して延びた図７に例示的に示す球面波３６_１、３６_２を発生させる役割を果たす。

この実施形態では、センサ装置２５は、像平面１１の領域に配置したピンホール／ピンホール絞りマスク３７を備える。孔あきマスク３４の各ピンホール３３に対して、ピンホール／ピンホール絞りマスク３７は、関連する一対のピンホール３８及びピンホール絞り３９を有する。各対のピンホール３８及びピンホール絞り３９はそれぞれ、相互に離れて配置される。関連のピンホール３８とピンホール絞り３９との間の距離は、チャネル毎に異なり得る。測定結果のトモグラフィ評価を可能にするために、ＰＤＩを較正するようにすることができる。

ピンホール３８は、ピンホール／ピンホール絞りマスク３７のピンホール３８が孔あきマスク３４のピンホール３３の像の焦点に厳密に配置されるよう配置する。これは、より詳細には、シアリング回折格子３５が生成した孔あきマスク３４のピンホール３３の回折パターンの０次極大点に配置する。これに応じて、ピンホール絞り３９は、シアリング回折格子３５が生成する孔あきマスク３４のピンホール３３の回折パターンのより高次の極大点、より詳細には例えば１次極大点にそれぞれ配置する。

ピンホール／ピンホール絞りマスク３７のピンホール３８はさらに、球面波の原点を形成する。ピンホール絞り３９は開口を有し、この開口は、シアリング回折格子３５が生成した回折パターンのより高次の極大、より詳細にはこの回折パターンの１次極大が、回折効果を実質的に伴わずに上記開口を通過できるほど大きい。したがって、センサ列２８のセンサ素子２９は、干渉パターンのうちピンホール３８から生じる球面波とピンホール絞り３９を通過する波面との間の部分をそれぞれ登録する。この干渉パターンは、投影光学ユニット９の収差を推論することを可能にする情報を含む。

図７ｃは、ピンホール／ピンホール絞りマスク３７に対するセンサ素子２９を有するセンサ列２８の配置を概略的に示す。特に、センサ列２８それぞれを、基板走査方向２２に対して横方向に、好ましくは垂直に配置する。ここでは、特に、フィールド点走査が動作法として提供される。原理上、空中像走査又はこれら２つの間に位置する動作モードも有り得る。

図８は、ウェハ１２に対する基板ホルダ１３上のセンサ装置２５の２つの可能な配置を例示的に示す。ここで、例示的な配置の像フィールド１０及び３つのセンサ列２８を、センサ装置２５の代わりにそれぞれ示す。特に、センサ装置２５は、基板走査方向２２でウェハ１２の前に配置する。これにより、投影光学ユニット９をウェハ１２の露光前に検査することが達成される。これに対応する結果を、好ましくはウェハ１２の露光時にすでに考慮に入れることができる。この代替として、センサ装置２５を基板走査方向２２でウェハ１２の後に配置することも可能である。さらに、センサ装置２５を、基板走査方向２２に対して垂直な方向でウェハ１２に対してオフセット配置することもできる。投影光学ユニット９を検査するために、いわゆるオーバースキャンを行う。これは、ウェハ１２に隣接して配置した領域を露光することを意味する。ここで、ウェハホルダ１３を、一様に連続した走査速度で基板走査方向２２に変位させることが好ましい。

図９に示す例示的な実施形態によれば、センサ装置２５は、基板走査方向２２に関してウェハ１２の相互に反対側に、すなわちウェハ１２の前後に配置した複数のセンサ列２８も備え得る。

ウェハ１２の感光性コーティングの露光中に投影光学ユニット９を検査するために、被結像構造２６、２７を有するマスク７を投影光学ユニット９の物体平面６に配置する。ウェハ１２及びセンサ装置２５は、基板ホルダ１３により投影光学ユニット９の像平面１１の領域に適宜配置する。適切にレチクルホルダ８及び/又は基板ホルダ１３を変位させてマスク７を照明する結果として、マスク７の結像構造２６がウェハ１２に、より詳細にはその感光性コーティングに結像する。マスク７の測定構造２７及び３３は、それに対応してセンサ装置２５に結像する。測定は、より詳細には、積分的に（in an integrating fashion）、すなわち像フィールド１０におけるセンサ装置２５の変位中に行うことができる。より詳細には、アイソプラナティックパッチの走査時に１つの測定値を確定するようにすることができる。その結果、波面収差の積分測定、より詳細にはスキャナスリット積分測定、及び／又はフィールド分解測定が得られる。

投影光学ユニット９は、より詳細にはそこを１回通過する間に検査される。

センサ装置２５が検出した強度及び／又は位相分布には、さらなるオンライン及び／又はオフライン処理を施すことができる。センサ装置２５が測定したデータのさらなる処理の詳細に関しては、独国特許第１０ ２０１０ ０６２ ７６３．１号明細書を参照されたい。

本発明によれば、ウェハ１２を露光させるための結像構造２６及び測定構造２７を有するマスク７を、レチクルホルダ８により少なくともレチクル走査方向２１に変位させるようにする。ウェハ１２及びセンサ装置２５を備えた基板ホルダ１３は、これに対応して基板走査方向２２に変位させる。レチクルホルダ８及び基板ホルダ１３は、より詳細には、相互に対して同期して変位させることができる。レチクルホルダ８及び基板ホルダ１３の走査速度の比は、投影光学ユニット９の結像比に厳密に対応する。

特に、基板ホルダ１３の走査速度は、少なくとも１００ｍｍ／秒、より詳細には少なくとも２００ｍｍ／秒、より詳細には少なくとも３５０ｍｍ／秒、より詳細には少なくとも５００ｍｍ／秒である。

マスク７の結像構造２６及び測定構造２７をウェハ１２及びセンサ装置２５にそれぞれ結像する際、基板ホルダ１３を、一定の走査速度Ｖ_scanで基板走査方向２２に変位させる。したがって、本発明による方法は、走査速度でのフィールド分解波面測定技法、より詳細にはレンズ加熱測定技法を可能にする。

投影光学ユニット９のコンポーネント分解検査の目的で、特に、物体フィールド５を像フィールド１０に結像するのに用いる放射１４を、２つのファセットミラー１５、１７を用いて別個の放射チャネルに、より詳細には特定の放射角分布を有する放射ビームに分割することを利用することが可能である。

本発明による方法は、基板ホルダ１３の一様に連続した走査中に投影光学ユニット９を検査することを可能にする。

投影露光装置１を用いる場合、マスク７と、照明光１４に対して感光性のコーティングを担持したウェハ１２とを設ける。続いて、マスク７の結像構造２６の少なくとも一部を、投影露光装置１を用いてウェハ１２に投影する。レチクルホルダ８及び／又は基板ホルダ１３は、マスク７の結像構造２６をウェハ１２に投影している間に、物体平面６と平行な走査方向２１及び像平面１１と平行な走査方向２２に変位させることができる。マスク７及びウェハ１２は、好ましくは相互に対して同期して変位させることができる。上述の方法によるセンサ装置２５に対する測定構造２７の結像を用いた、投影光学ユニット９の検査は、ウェハ１２の露光前、露光中、又は露光後に行うことができる。最後に、照明光１４に曝されたウェハ１２の感光層を現像する。これが、微細構造又はナノ構造コンポーネント、より詳細には半導体チップの製造法である。

照明系及び投影光学ユニットを備えた投影露光装置の概略図を示す。 個々のビームを強調表示した、投影露光装置のさらに別の概略図である。 マスクを備えたレチクルホルダ及びセンサ装置を備えた基板ホルダと共に、図１による投影露光装置の投影光学ユニットの概略図を示す。 ６つの部分マスクを備えた単一チャネル測定マスクの図を示す。 各チャネルを図４ａによる測定マスクに従って具現した、多チャネル測定マスクの図を示す。 図４ａによる測定マスクに対応した、検出ユニットのシアリング回折格子の配置の図を示す。 図４ｂによる測定マスクに対応した、検出ユニットのシアリング回折格子の配置の図を示す。 検出ユニットの代替的な実施形態を示す。 測定チャネルの例示的な配置を有する像フィールドの概略図を示す。 代替的な測定マスク及び検出ユニットの対応のマスクを含む図３に示す図を示す。 図７による測定マスクの図を示す。 図７による検出ユニットのマスクの図を示す。 図７による検出ユニットの図を示す。 基板ホルダの検出ユニットの配置の概略図を示す。

他の例示的な実施形態によれば、センサ装置２５は、基板走査方向２２に関してウェハ１２の相互に反対側に、すなわちウェハ１２の前後に配置した複数のセンサ列２８も備え得る。

Claims (14)

1. ａ．物体フィールド（５）を像フィールド（１０）に結像する結像光学ユニット（９）と、
   ｂ．レチクル走査方向（２１）に変位させることができるレチクルホルダ（８）により、前記結像光学ユニット（９）の物体平面（６）の領域に配置した、構造化されたマスク（７）と、
   ｃ．基板走査方向（２２）に変位させることができる基板ホルダ（１３）により、前記結像光学ユニット（９）の像平面（１１）の領域に配置したセンサ装置（２５）と、
   を備え、
   ｄ．前記マスク（７）は、前記センサ装置（２５）に結像する少なくとも１つの測定構造（２７；３３）を有し、
   ｅ．前記センサ装置（２５）は、複数のセンサ素子（２９）を有する少なくとも１つのセンサ列（２８）を備え、
   ｆ．前記センサ装置（２５）は、前記基板ホルダ（１３）に配置した基板（１２）を露光するために前記基板ホルダ（１３）を変位させる間に、前記結像光学ユニット（９）を検査し得るように構成されている、光学デバイス。
2. 請求項１に記載のデバイスにおいて、少なくとも２つのセンサ列（２８）を備えることを特徴とするデバイス。
3. 請求項１又は２に記載のデバイスにおいて、前記センサ装置（２５）は、少なくとも１つの干渉装置（３０；３７）を備えることを特徴とするデバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記センサ素子（２９）は、少なくとも１ｋＨｚのクロック周波数を有することを特徴とするデバイス。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記測定構造（２７；３３）は、少なくとも２つの回折方向を有する回折構造を備えていることを特徴とするデバイス。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、前記測定構造（２７；３３）は、複数のチャネルが前記結像光学ユニット（９）のチャネル分解検査用に形成されるように構成されていることを特徴とするデバイス。
7. 請求項６に記載のデバイスにおいて、複数のセンサ素子（２９）を有する少なくとも１つのセンサ列（２８）を備えた前記センサ装置（２５）の特定の領域を、前記チャネルのそれぞれに関連付けたことを特徴とするデバイス。
8. 結像光学ユニット（９）を検査する方法であって、
   物体フィールド（５）を像フィールド（１０）に結像する少なくとも１つの光学素子（２４_ｉ）を有する、結像光学ユニット（９）を設けるステップと、
   感光性コーティングを有する基板（１２）を設けるステップと、
   被結像構造（２６、２７；３３）を有するマスク（７）を設けるステップと、
   複数のセンサ素子（２９）を有する少なくとも１つのセンサ列（２８）を備えた、センサ装置（２５）を設けるステップと、
   レチクル走査方向（２１）に変位させることができるレチクルホルダ（８）により、前記マスク（７）を前記結像光学ユニット（９）の物体平面（５）に配置するステップと、
   基板走査方向（２２）に変位させることができる基板ホルダ（１３）により、前記基板（１２）を前記結像光学ユニット（９）の像平面（１１）に配置するステップと、
   前記基板ホルダ（１３）により、前記センサ装置（２５）を前記像平面（１１）の領域に配置するステップと、
   前記結像光学ユニット（９）により、前記被結像構造（２６、２７；３３）の少なくとも第１部分（２６）を前記基板（１２）に結像するステップと、
   前記結像光学ユニット（９）により、前記マスク（７）の前記被結像構造（２６、２７；３３）の第２部分（２７；３３）を前記センサ装置（２５）に結像するステップと、
   を含み、
   前記被結像構造（２６、２７；３３）の前記第１部分（２６）及び前記第２部分（２７；３３）を結像する目的で、前記基板ホルダ（１３）を一定の走査速度（Ｖ_scan）で前記基板走査方向に変位させる、方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記走査速度（Ｖ_scan）は少なくとも１００ｍｍ／秒であることを特徴とする方法。
10. 請求項８又は９に記載の方法において、前記被結像構造（２６、２７；３３）を結像する目的で、前記レチクルホルダ（８）及び前記基板ホルダ（１３）を、同期させた状態で変位させることを特徴とする方法。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法において、前記物体フィールド（５）を前記像フィールド（１０）に結像するのに用いる放射（１４）をビームに分割することを特徴とする方法。
12. 投影露光装置（１）であって、
    照明系（２）と、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のデバイスと
    を備えた投影露光装置。
13. 微細構造又はナノ構造コンポーネントを製造する方法であって、
    マスク（７）を設けるステップと、
    感光性コーティングを有するウェハ（１２）を設けるステップと、
    センサ装置（２５）を設けるステップと、
    請求項１２に記載の投影露光装置（１）を用いて、前記マスク（７）の少なくとも一部を前記ウェハ（１２）に投影するステップと、
    請求項１２に記載の前記投影露光装置（１）を用いて、前記マスク（７）の少なくとも一部を前記センサ装置（２５）に投影するステップと、
    前記ウェハ（１２）上の前記感光性コーティングを現像するステップと、
    を含む方法。
14. 請求項１３に記載の方法に従って製造したコンポーネント。

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