JP2016538576A - 光学結像系の光学特性を測定する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
光学結像系（１２）の光学特性を測定する装置（１０）は、放射源（１６）が発生させた電磁放射線（１８）を結像系の物体平面（２２）へ指向させるよう構成された照明系（２０）と、有効ビーム経路（４５）に沿って進んだ後の放射線を取り込むよう構成された、光学特性を測定する有効検出器（４２）であり、上記有効ビーム経路は、放射源から結像系を経て有効検出器まで延びる有効検出器（４２）と、有効ビーム経路に配置されてセンサ放射線（４８）を有効ビーム経路から取り出すよう構成され、その結果として、取り出されたセンサ放射線が有効ビーム経路とは異なるセンサビーム経路（４９）に沿って延びるようにする出力結合デバイス（４６）と、センサビーム経路に配置されて光学結像系の物体平面（２２）内の少なくとも１つの点における角度分解強度分布を記録する強度センサ（５０）であり、上記強度分布は、物体平面に対する入射角に応じて電磁放射線の強度を再現する強度センサ（５０）とを備える。
Description
本発明は、光学結像系の特性を測定する装置及び方法と、かかる装置を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置とに関する。
本願は、２０１３年９月２０日付けで出願された独国特許出願第１０ ２０１３ ２１８ ９９１．５号の優先権を主張する。この特許出願の全開示を参照により本願に援用する。
本発明の１つの重要な応用分野は、半導体ウェーハパターニングのためのマイクロリソグラフィにおける高分解能投影レンズの収差を高精度で測定することができるようにするための、投影レンズの波面計測である。当業者には既知であるように、例えばラテラルシアリング干渉法に基づく技術、及び点回折干渉法（ＰＤ）、線回折干渉法（ＬＤＩ）等の他の干渉法技術をこの目的で用いることが可能である。シャック・ハルトマンセンサ又はモアレ技術に基づくセンサの使用も可能である。
シアリング干渉法の一実施形態では、いわゆるコヒーレンスマスクが検査対象の光学系の物体平面に配置される。その上に対象パターンが配置される。回折格子として設計された参照パターンが、結像系の像平面に位置付けられる。回折格子での回折により生じた波の重ね合わせにより、インターフェログラムの形態の重ね合わせパターンが生成され、適当な検出器を用いてこれが取り込まれる。シアリング干渉計のコヒーレンスマスク及び回折格子の可能な実施形態は、例えば特許文献１に明記されている。
しかしながら、従来のシアリング干渉法を用いて実行される波面計測の再現性及び絶対精度は、特にＥＵＶ放射線用に設計された光学系の場合に不十分であることが多い。
本発明の別の応用分野は、「アポダイゼーション」とも称するマイクロリソグラフィにおける高分解能投影レンズの瞳分解透過挙動の測定である。ここで、投影レンズの像平面の下に配置された空間分解検出器を用いて、強度分布が記録される。従来の方法を用いて実行される計測の精度は、ここでも不十分であることが多い。
本発明の目的は、上述の問題に対処でき、特に波面収差挙動又は瞳分解透過挙動等の光学系の光学特性を高精度で測定することができる装置及び方法を提供することである。
本発明による目的は、光学結像系、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置のレンズの光学特性を測定する装置を用いて達成することができ、かかる装置は以下のように構成される。本発明による装置は、放射源が発生させた電磁放射線を結像系の物体平面へ指向させ、特にこれを物体平面に集束させるよう構成された照明系と、光学特性を測定する有効検出器とを備える。有効検出器は、有効ビーム経路に沿って進んだ後の電磁放射線を取り込むよう構成される。有効ビーム経路は、ここでは放射源から結像系を経て有効検出器まで延びる。本発明による装置は、有効ビーム経路に配置されてセンサ放射線を有効ビーム経路から取り出すよう構成され、その結果として、取り出されたセンサ放射線が有効ビーム経路とは異なるセンサビーム経路に沿って延びるようにする出力結合デバイスをさらに備える。本発明による装置は、センサビーム経路に配置されて光学結像系の物体平面内の少なくとも１つの点における角度分解強度分布を記録する強度センサをさらに備え、この強度分布は、物体平面に対する入射角に応じて電磁放射線の強度を再現する。
センサ放射線は、本発明による出力結合デバイスに基づいて有効ビーム経路から取り出すことができ、その結果として、入射角分解強度分布が全角度範囲にわたって、すなわち瞳全体にわたって高分解能で測定される。これは、物体平面内の種々の点に関して行うことができ、有効ビーム経路から取り込まれた任意の所望の視野点が、ここで入射角分解強度分布に関して計測される。換言すれば、計測可能な角度範囲に関しても計測可能な視野領域に関しても制限がない。
シアリング干渉法等の干渉法を用いた光学結像系の波面収差挙動の測定に本装置を用いる場合、本発明による強度センサによって確認された角度分解強度分布に基づいて、記録されたインターフェログラムを高精度で計算的に補正することが可能である。この補正は、光学結像系の波面収差挙動を高い精度及び再現性で測定することを可能にする。
光学結像系の瞳分解透過挙動の測定に本発明を用いる場合、本発明による強度センサによって確認された角度分解強度分布が、照明系の影響を有効検出器によって実行された計測から高精度で差し引くことを可能にする。概して、物体平面における角度分解強度分布は、従来のアポダイゼーション計測で既知であると考えられるが、本発明による装置は、アポダイゼーション計測の実際の強度分布を考慮に入れることを可能にする。これは、特に、強度センサによって計測された強度分布を有効センサによって計測された強度分布から差し引くことによって行うことができる。
一実施形態によれば、強度センサは、光学系の物体平面にある入射角依存強度分布を直接記録することができるように、センサビーム経路に配置され、そのようにできるのは、例えば、強度センサが照明系の瞳平面の領域又はそれと共役な平面に配置される場合である。強度センサが、入射角依存強度分布の直接記録に適した平面に配置されない場合、強度センサに、レイトレーシングを用いて計測された強度値から物体平面における入射角依存強度分布に逆算する計算ユニットを設けることができる。
本装置は、強度センサによって記録された入射角依存強度分布を考慮に入れて、電磁放射線を取り込む際に有効検出器によって記録された信号から光学特性を確認するよう構成された評価デバイスをさらに備えることが好ましい。有効検出器によって記録された信号は、ここでは特に時間分解的に補正することができる。
本発明による装置のさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、有効ビーム経路のうち結像系の上流に位置付けられた領域内に配置される。換言すれば、出力結合デバイスは、有効ビーム経路のうち有効ビーム経路に沿って進む放射線に関して光学系の上流に位置付けられた場所に配置される。
本発明のさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、照明系に配置される。出力結合デバイスは、ここでは例えば、拡散板、スペクトルフィルタ、又はビームスプリッタとして構成することができる。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、少なくとも部分的に反射型の素子を有する。少なくとも部分的に反射型の素子は、反射によって有効ビーム経路からセンサ放射線を取り出すのに役立ち、例えば部分透過性のＥＵＶ ＭｏＳｉ層系等のマスクメンブレン上の部分反射層によって形成することができる。少なくとも部分的に反射型の素子は、特に、０次の回折の反射によって有効放射線を通過させると共に、０次の回折とは異なる回折次数の反射によってセンサ放射線を取り出す格子を有し得る。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、本装置は、物体平面に配置されたテストマスクをさらに有し、出力結合デバイスはテストマスクの一部である。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、照明系は、物体平面に電磁放射線を斜めに照射するよう構成される。これは、物体平面上の法線から特に３°よりも大きく、又は１０°よりも大きくずれた入射方向を意味すると理解される。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、有効ビーム経路に沿って進む電磁放射線の一部から波長の変更によってセンサ放射線を発生させるよう構成された放射線変換素子を備える。かかる放射線変換素子は、蛍光素子又はシンチレータとして設計することができる。蛍光素子は、例えば、蛍光に対して不透過性であるマスクメンブレン上に配置された蛍光層によって形成することができる。蛍光素子は、例えば、Ｐ４３、すなわちテルビウムでドープした酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）、又はセリウムでドープしたＹＡＧ、ＹＡＰ、若しくは石英等のキャリア材料から形成することができる。反射で動作するテストマスクの場合、シンチレータ層を、ＥＵＶ放射線を反射するキャッピング層とマスクキャリアとの間の中間層としてさらに配置することができる。これにより、ＥＵＶ放射線に対して不透過性であるマスクキャリアを通過する放射線変換されたセンサ放射線を、テストマスクの下流に配置された強度センサを用いて記録できる。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、光学結像系の作動波長とは異なる波長を有する放射線を有効ビーム経路の電磁放射線からセンサ放射線として取り出すよう構成される。換言すれば、取り出されたセンサ放射線は、光学結像系の作動波長とは異なる波長を有し、センサ放射線の波長は、特に光学結像系の作動波長の少なくとも２倍である。例として、光学結像系の作動波長は、ＥＵＶ波長域内にあり、センサ放射線は、ＵＶ領域から可視領域を経て赤外領域までに及ぶ波長域内にある。例として、センサ放射線は、センサ放射線の波長に対して不透過性であるマスクメンブレンで少なくとも部分的に反射されるが、作動波長を有する放射線は、マスクメンブレンを通過する。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、＋／−４次の回折又は絶対値に関してより大きな次数の回折によってセンサ放射線を有効ビーム経路から取り出すよう構成される。この目的で、例えば、＋４次、−４次の回折、及び／又は絶対値に関してより大きな次数の、すなわち＋５次、−５次、＋６次、−６次、及び／又は＋７次、−７次等の回折でテストマスクに形成された光をセンサ放射線として用いることが可能である。これらの回折次数は、光学結像系よりも大きな開口数を有し、したがって光学結像系によって概して遮られるので有効検出器に到達しない。上記回折光を取り込む強度センサは、テストマスクと光学結像系との間の領域に、又は結像系の光学素子のマウントに取り付けることができる。代替的に、出力結合デバイスは、有効ビーム経路に特に配置された拡散板も含むことができる。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、回折格子を備える。かかる回折格子は、有効放射線を０次の回折で有効ビーム経路に沿って通過させると共に、０次の回折とは異なる回折次数のセンサ放射線を取り出すよう構成することができる。かかる回折格子は、例えば、照明系のスペクトルフィルタ上又はテストマスク上に配置することができる。回折格子は、例えば、小さな開口で透過動作するスペクトルフィルタ上で実施することができる。回折格子は、多層から形成されて反射率を層数によって調整できる部分的に透明なメンブレン格子として構成することができる。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、出力結合デバイスは、第１波長を有する電磁放射線の放射線成分から有効検出器でインターフェログラムを生成すると共に、第２波長を有する電磁放射線の放射線成分を０次の回折以外の回折次数で強度センサへ指向させるよう構成された解析格子を備える。０次の回折以外の回折次数が意味すると理解されるのは、＋／−１次若しくは＋／−２次の回折次数又は絶対値に関してより大きな回折次数である。第１波長を有する放射線から形成されたインターフェログラムは、０次の回折とは異なる他の回折次数で第２波長を有する放射線から空間的に分離される。特に、出力結合デバイスは、結像系において有効ビーム経路のうち下流に位置付けられた領域に配置される。放射源が発生させた電磁放射線は、第１波長及び第２波長を有する放射線成分を含み、第１波長は、光学結像系の作動波長に相当し、例えばＥＵＶ波長とすることができ、第２波長は、例えばＵＶ領域、可視領域、又は赤外領域とすることができる。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、有効検出器及び強度センサは、一体型検出器に統合される。有効検出器は、有効ビーム経路に沿って進んだ後の電磁放射線を取り込む領域及びセンサ放射線を取り込む領域といった種々の取り込み領域を有する。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、本装置は、照明系が発した放射線を時限放射線パケットとして物体平面に入射するように周期的に遮断するよう構成される。放射線パケットは、最短時間長が５０ｍｓ、特に最大長が５秒である。周期的遮断は、閉鎖要素を電磁放射線のビーム経路に出入りさせることによって行うことができる。代替的に、周期的遮断は、電磁放射線を発生させる放射源をトリガすることによって行うことができる。放射線パケットのそれぞれを用いて、検出器でインターフェログラムが生成され、個々の放射線パケットの各放射エネルギーが、強度センサを用いて角度分解的に計測され、対応する放射線パケットによって生成されたインターフェログラムは、それぞれ計測された角度分解放射エネルギー分布に関連付けられ、インターフェログラムは、個々のインターフェログラムに関連する放射エネルギー分布を用いて操作され、操作されたインターフェログラムから、光学系との相互作用後の電磁放射線の波面が確認される。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、本装置は、ＥＵＶ波長域の作動波長用に設計される。換言すれば、有効ビーム経路に沿って進む有効放射線は、ＥＵＶ放射線である。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、本装置は、強度センサによって記録された角度分解強度分布に基づいて、有効検出器によって測定された光学結像系の光学特性の補正を実行するよう構成された評価デバイスをさらに有する。換言すれば、評価デバイスは、強度センサによって記録された角度分解強度分布に基づいて、有効検出器によって実行された計測を補正すると共に、それによって高精度で光学特性の計測結果を生成するよう構成される。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、本装置によって測定可能な光学特性は、光学結像系の波面収差挙動を含む。この目的で、本装置は、波面計測デバイス、特にシアリング干渉計を備える。評価デバイスを用いて補正可能な光学特性は、光学結像系の波面収差挙動を特に含む。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、本装置によって測定される光学特性は、光学結像系の瞳分解透過挙動を含む。すでに上述したように、瞳分解透過挙動は、当該技術分野では「アポダイゼーション」とも称する。しかしながら、ここで留意すべきなのは、この場合の用語「アポダイゼーション」が、この点について多くの教本に明記されていると共にエアリーディスクの外側の環が抑えられて分解能を犠牲にして像のコントラストを改善する、光学フィルタリング法を指すのではないことである。そうではなく、本願における用語「アポダイゼーション」は、光学結像系の瞳分解透過挙動、特に瞳の中央を通る光線（中心光線）の透過挙動と瞳の縁を通る光線（周縁光線）の透過挙動との比を意味すると理解される。
特に、本装置は、有効検出器の計測結果及び強度センサによって記録された角度分解強度分布を評価することによって、光学結像系の瞳分解透過挙動を測定するよう構成された評価デバイスをさらに有する。換言すれば、測定される光学系の光学特性は、瞳分解透過挙動であり、強度センサが提供する角度分解強度分布は、有効検出器の計測結果に対する照明系の影響を高精度で差し引くことを可能にする。物体平面における角度分解強度分布の明示的計測により、瞳分解強度分布は、例えば物体平面における強度分布の推定を考慮に入れて、有効検出器の計測のみに基づいて可能となるよりも高い精度で測定することができる。
さらに別の実施形態によれば、評価デバイスは、有効検出器によって測定された光学結像系の光学特性の、特に波面収差挙動の補正を、強度センサによって記録された角度分解強度分布に基づいて実行するよう構成され、且つ有効検出器の計測結果及び強度センサによって記録された角度分解強度分布を評価することによって、光学結像系の瞳分解透過挙動を測定するようにも構成される。
一実施形態によれば、テストマスクのメンブレンに対する放射源の相対移動が、検出系によって計測され、アポダイゼーション計測の評価時に考慮に入れられる。
さらに別の実施形態によれば、強度センサは、集束素子と、集束素子の下流にカメラとも称する２次元分解強度検出器とを含む。代替的に、強度センサは、集束素子なしで設計することもできる。
一変形実施形態によれば、集束素子と強度検出器との間の焦点面に絞りが配置される。絞りは、テストマスクのメンブレンに起因して生じる放射源の角度分布のフィルタリングを模倣する。代替的に、メンブレンに起因したフィルタリングは、計算によって行うこともできる。
本発明によるさらに別の実施形態によれば、強度センサは、光学結像系の物体平面における強度分布を空間分解的に記録するようさらに構成される。換言すれば、入射角依存強度分布に加えて、放射源のスポット形態が物体平面の少なくとも１つの場所で記録される。この目的で、強度センサは、入射角依存強度分布を測定するためと、空間分解強度分布を測定するためとの、２つの別個の計測モジュールを有することができる。代替的に、強度センサは、１つの計測機器に両方の計測機能を組み合わせるよう構成することもでき、計測機器は、例えば集束素子とカメラとの間の距離の変更等によって計測機能間を切り替えることができる。
本発明によれば、上述の実施形態の１つにおける光学特性を測定する装置を組み込んだマイクロリソグラフィ投影露光装置がさらに提供される。
本発明によれば、光学結像系の光学特性を測定する方法であって、電磁放射線を結像系の物体平面へ指向させる、特に集束させるステップと、有効ビーム経路に沿って進んだ後の電磁放射線から有効検出器で光学特性を測定するステップとを含む方法がさらに提供される。ここで、有効ビーム経路は、放射線の放射源から結像系を経て有効検出器まで延びる。本発明による方法によれば、センサ放射線を有効ビーム経路からさらに取り出し、その結果として、取り出されたセンサ放射線は、有効ビーム経路とは異なるセンサビーム経路に沿って延び、光学結像系の物体平面内の少なくとも１つの点における角度分解強度分布を、センサビーム経路に配置された強度センサによって記録し、この強度分布は、物体平面に対する入射角に応じて電磁放射線の強度を再現する。
一実施形態によれば、光学特性を測定する際に、計測の補正を有効検出器によって実行し、この補正は、強度センサによって記録された角度分解強度分布に基づいて行う。特に、有効検出器によって行われる計測は、光学結像系の波面収差挙動を含む。
さらに別の実施形態によれば、光学結像系の瞳分解透過挙動を、有効検出器の計測結果及び強度センサによって記録された角度分解強度分布を評価することによって光学特性として測定する。
上述した本発明による装置の実施形態、例示的な実施形態、及び変形実施形態等に関して明記した特徴は、本発明による方法に適宜移し替えることができる。本発明による実施形態のこれら及び他の特徴は、図面の説明及び特許請求の範囲で説明される。個々の特徴は、本発明の実施形態として別個に又は組み合わせて実施することができる。さらに、これらの特徴は、独立して保護可能である有利な実施形態を説明することができ、その保護は、適切な場合は本願の係属中又は係属後にのみ要求される。
本発明の上記及びさらに他の有利な特徴を、添付の概略図面を参照して本発明による例示的な実施形態の以下の詳細な説明において説明する。
以下に記載する例示的な実施形態又は実施形態又は変形実施形態において、相互に機能的又は構造的に同様の要素には、できる限り同一又は同様の参照符号を設ける。したがって、特定の例示的な実施形態の個々の要素の特徴を理解するためには、他の例示的な実施形態の説明又は本発明の概要を参照されたい。
説明を容易にするために、図中に直交ｘｙｚ座標系を示し、この座標系から図示のコンポーネントの各位置関係が明らかとなる。図１において、ｙ方向は図平面に対して垂直に延び、ｘ方向は右側に延び、ｚ方向は上方に延びる。
図１は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影光学系の形態の光学結像系１２の光学特性を測定する本発明による装置１０の第１実施形態を示す。本例示的な実施形態では、計測対象の光学系はＥＵＶ放射線、すなわち１００ｎｍ未満の、例えば１３．５ｎｍ〜６．８ｎｍの波長を有する極紫外線用に設計されている。光学結像系１２は、この目的で、ミラーの形態の単に反射型の光学素子を備える。光学結像系１２の光軸１３に加えて、図１は、光学結像系１２の瞳３６を画定する開口絞り３６も示す。本発明による装置１０で測定される光学特性は、特に光学結像系１２の波面収差挙動又は光学結像系の瞳分解透過挙動であり得る。
本明細書の概要部分ですでに説明したように、瞳分解透過挙動は、当該技術分野では「アポダイゼーション」とも称する。しかしながら、ここで留意すべきなのは、この場合の用語「アポダイゼーション」が、この点について多くの教本に明記されていると共にエアリーディスクの外側の環が抑えられて分解能を犠牲にして像のコントラストを改善する、光学フィルタリング法を指すのではないことである。そうではなく、本願において上述した用語「アポダイゼーション」は、光学結像系の瞳分解透過挙動、特に瞳３６の中央を通る光線（中心光線）の透過挙動と瞳３６の縁を通る光線（周縁光線）の透過挙動との比を意味すると理解される。
図１に示し以下でより詳細に説明する装置１０の構成は、具体的には、有効ビーム経路４５に沿って進む放射線から光学結像系１２の波面収差挙動を測定するよう構成される。瞳分解透過挙動の測定は、図１に示す装置をごくわずかに変更する必要があり、これは波面収差挙動の計測に関する説明の後に説明する。
装置１０は、放射源１６及び照明系２０を有する照射機構を備える。図示の実施形態によれば、放射源１６は、ＥＵＶ放射線の形態の電磁放射線１８を発生させるよう設計されたプラズマ源を含む。電磁放射線１８は、放射源１６によって約１パルス／ミリ秒の繰返し率にてパルス形態で発生させる。各パルス持続時間は、ここでは数ナノ秒である。
装置１０は、光クロージャ又は「シャッタ」としても知られるものの形態のビーム遮断デバイス６０をさらに備える。図１に示す実施形態では、ビーム遮断デバイス６０は、放射源１６と、図示の例示的な実施形態ではミラーとして設けられる照明系２０との間に配置される。異なる例示的な実施形態では、照明系２０は、より複雑な光学機構を含むこともできる。代替的に、ビーム遮断デバイス６０は、電磁放射線１８のビーム経路に沿った異なる場所に配置することもできる。ビーム遮断デバイス６０は、閉鎖要素６２と、閉鎖要素６２を変位方向６３に沿って前後に移動させることができる変位デバイス６４とを備える。閉鎖要素６２は、ここでは電磁放射線１８のビーム経路に出入りする。結果として、電磁放射線１８を、有効ビーム経路４５に沿って進んだ後に遮断することができ、その結果として電磁放射線１８は、時限放射線パケットとして装置１０の有効検出器４２に入射する。有効ビーム経路４５は、放射源１６から照明系２０及び光学結像系１２を通して有効検出器４２まで延びる。
装置１０の動作中、ビーム遮断デバイス６０を作動させて、得られる放射線パケットの最大時間長が４秒、特に時間長が１００ｍｓ〜５００ｍｓであるようにする。電磁放射線１８は、照明系１８を用いて、光学結像系１２の物体平面２２に配置されたシアリング干渉計のコヒーレンスマスクの形態のテストマスク２４へ指向される。図１に示す場合では、電磁放射線をテストマスク２４に集束させる。電磁放射線１８の入射方向は、ここではテストマスク２４に対して斜め、すなわちテストマスク２４に対する法線からずれた入射方向である。種々の変形実施形態によれば、ずれは少なくとも３°又は少なくとも１０°である。シアリング干渉計は、テストマスク２４、解析格子３８、及び有効検出器４２を備える。
テストマスク２４は、例えば２次元チェス盤パターンの形態のテスト構造が配置されたテスト構造領域２６を有する。図１に示す実施形態では、テストマスク２４は透過マスクの形態である。代替的に、テストマスク２４は反射マスクの形態であってもよく、この場合、装置１０の構成、特に照射機構１４の構成を適宜適合させなければならない。
テストマスク２４は、センサ放射線４８をテストマスク２４に入射する電磁放射線１８から逸らす出力結合デバイス４６をテスト構造領域に有する。図示の実施形態における出力結合デバイス４６を用いた取出しは、センサ放射線４８が入射放射線１８の入射方向に対する反射角度でテストマスク２４によって再度発せられるよう実行される。図２〜図４は、上記取出し機能を実施するテストマスク２４の種々の変形実施形態を示す。
図２に示す変形実施形態によれば、テストマスク２４は、テスト構造領域２６の領域を薄くしてメンブレン３２にしたマスク基板２８を含む。上述のテスト構造は、メンブレン３２に導入される。メンブレン３２は、第１スペクトル領域の入射電磁放射線１８、例えばＥＵＶ放射線に関して透過性である一方で、第２スペクトル領域の入射放射線１８に関しては部分反射効果を有するよう構成される。第２スペクトル領域の放射線は、例えば１００ｎｍを超える波長を有する光、特に可視光であり得る。図２に示すメンブレン３２は、この場合、放射線１８から第２スペクトル領域の放射線をセンサ放射線４８として反射することによって出力結合デバイス４６を形成する。放射線１８のうち第１スペクトル領域の部分は、メンブレン３２を主に通過し、有効放射線４７として有効ビーム経路４５に沿って続く。図２に示すテストマスクを用いる場合、照明系２０の構成中に、照明系２０が第２スペクトル領域の放射線の成分に関して十分に高い透過率を有することに注意すべきである。
図３に示すテストマスク２４の変形実施形態は、前述した第１スペクトル領域の放射線、特にＥＵＶ放射線を部分的に反射する部分反射層構成３０が入射放射線１８に面した上側に設けられる点のみが、図２に示すテストマスク２４とは異なる。この場合の部分反射層構成３０は、出力結合デバイス４６を形成し、例えばＭｏＳｉ層系を含むことができる。この場合、反射されたセンサ放射線４８の波長は、通過する有効放射線４７の波長と実質的に同じ領域にある。
図４に示すテストマスク２４の変形実施形態は、部分反射層構成３０ではなく蛍光層の形態の放射線変換層３１を備える点のみが、図３によるテストマスク２４とは異なる。放射線変換層３１は、メンブレン３２が実質的に透過させる第１スペクトル領域の入射放射線１８の一部の波長を、放射線がメンブレン３２で反射される波長に変換するよう構成される。蛍光波長とも称するこの波長は、例えば、前述した第２スペクトル領域にあり得る。したがって、この場合のセンサ放射線４８は、メンブレン３２で反射した蛍光放射線によって形成される。蛍光層は、例えば、Ｐ４３、すなわちテルビウムでドープした酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）、又はセリウムでドープしたＹＡＧ、ＹＡＰ、若しくは石英等のキャリア材料から形成することができる。
図１にさらに示すように、カメラの形態の強度センサ５０が、センサ放射線４８のセンサビーム経路４９に配置される。強度センサ５０は、光学結像系の物体平面２２内の少なくとも１つの点にある、特にテストマスク２４のテスト構造領域２６における少なくとも１つの点にある角度分解強度分布を記録するように、センサビーム経路４９に配置される。角度分解強度分布は、物体平面２２に対する入射角に応じて入射放射線１８の強度を再現する。
物体平面２２における入射放射線１８の角度分解強度分布は、照明系２０の瞳平面における放射線１８の強度分布に対応する。したがって、角度分解強度分布を記録する目的での強度センサ５０の上述の配置に関して、強度センサ５０を照明系２０の瞳平面と共役な平面に配置する可能性がある。これは、角度分解強度分布を直接記録することを可能にする。角度分解強度分布を記録するための強度センサ５０の配置に関する別の可能性として、計測された強度値がレイトレーシングによって入射角依存強度分布に逆算され得る平面に強度センサ５０を配置する。
図５ａ〜図５ｃは、強度センサ５０の種々の変形実施形態を示す。図５ａに示す変形実施形態は、図１に例として示す強度センサ５０の構成に対応する。この実施形態では、強度センサ５０は、集束レンズの形態の光学素子５２と２次元分解検出器５４とを備える。図５ｂに示す変形実施形態では、絞り５６を用いてセンサ放射線４９の角度分布のフィルタリングが行われ、これは、放射線１８がテストマスク２４のメンブレン３２を通過する際に生じる放射線１８の角度分布のフィルタリングに対応する。換言すれば、絞り５６は、テストマスク２４を通過した直後の放射線１８の角度分布を確認することを可能にする。例えば図５ａに示す変形実施形態のように、こうした絞りを用いない場合、角度分布に対するメンブレン３２を通したフィルタリングの影響を計算的に考慮に入れることもできる。
装置１０が光学結像系１２の瞳分解透過挙動を計測するよう設計された実施形態では、テストマスク２４に対する照射機構１４の相対移動を、検出系を用いて計測することができ、瞳分解透過挙動に対するその影響を適宜補正することができる。
図５ａ及び図５ｂに示す変形実施形態における強度センサは、例えば図２及び図３に示すテストマスク２４の使用時に発生するような１００ｎｍを超える波長を有する放射線、特に可視光の形態のセンサ放射線４８を検出するよう設計される。センサ放射線４８が１００ｎｍ未満の波長、特にＥＵＶ波長を有する場合、強度センサ５０は、図５ｃに示す変形実施形態で具現することができる。この変形では、センサ放射線４８は、２次元分解検出器５４に直接入射する。
強度センサ５０は、装置１０において、テストマスク２４のテスト構造領域２６の全視野点に届くことが可能であるよう６自由度で移動可能な変位デバイス上に配置される。このようにして、各視野点に関連するセンサ放射線４９の角度分布を強度センサ５０の対応する位置決めによって記録することができる。
強度センサ５０に加えて、別の強度センサ５１を装置１０で用いることも可能である。強度センサ５１は、物体平面２２における入射放射線１８のスポット分布又は空間分解強度分布を計測するのに役立つ。図６ａ及び図６ｂは、このような強度センサ５１の２つの変形実施形態を示し、これらは、センサ放射線４８の波長に応じて、一方の場合はレンズの形態の集束光学素子５２を有し、他方の場合はセンサ放射線を２次元分解検出器５４に集束させる集束ミラー５８を有する構成である。
強度センサ５０を用いて、図１に示す照射デバイス１４からテストマスク２４へ放射された放射線パケットの放射エネルギーを角度分解的に、したがって光学系１２の瞳１５に関して分解して測定することができる。上述の解析格子３８は、光学結像系１２の像平面４０に配置されて変位デバイス４１に取り付けられ、変位デバイス４１により、解析格子３２が図１の座標系によるｘｙ平面で、したがって光軸１３に対して横方向に変位可能である。
解析格子３８における回折によって発生した波を重ね合わせることによって、具体的にはテスト波を参照波に重ね合わせることによって、変更された有効放射線３９が発生し、これが有効検出器３２の検出器表面４３上でインターフェログラム４４の形態の重ね合わせパターンを形成する。
装置１０は、制御デバイス６８をさらに備え、制御デバイス６８により、後述するように、ビーム遮断デバイス６０の変位デバイス６４、解析格子３８の変位デバイス４１、及び有効検出器４２を相互に同期して動作させることができる。制御デバイス６８からの制御信号に基づいて、ビーム遮断デバイス６０は、電磁放射線１８が時限放射線パケットとして光学系１２を通過するよう電磁放射線１８を周期的に順次遮断する。
放射線パケットの最大時間長は４秒である。一実施形態では、時間長は１００ミリ秒〜１０００ミリ秒である。解析格子３８は、個々の放射線パケット間で、変位デバイス４１を用いて解析格子３８の周期の数分の一だけ、例えば格子周期の１／１６だけ変位させる。この場合、１６個のいわゆる位相ステップが実行され、位相ステップ間で、解析格子３８をいずれの場合も格子周期の数分の一だけ変位させる。位相ステップは、電磁放射線１８が遮断されるたびに、すなわち閉鎖要素６２が閉じられるたびに位相ステップが生じるような形態で連続した放射線パケットといずれの場合も同期される。有効検出器４２は、単一の位相ステップ中に生成されたインターフェログラム４４が放射線パケットの全露光時間にわたって有効検出器４２によって記録又は積分されるよう制御デバイス６８によって制御される。
素子２４、３８、４１、及び４２を備えたシアリング干渉計の一実施形態では、テストマスク２４のテスト構造領域２６は２次元計測パターンを有し、解析格子３８も同様に２次元構造である。この場合、解析格子３８は、いずれの場合もｎ個のステップでｘ方向及びｙ方向の両方で位相シフトする。評価デバイス６６を用いて、ｘ方向及びｙ方向の位相シフトによって生成されたインターフェログラム４４からのｘ方向及びｙ方向の波面の偏差が計算される。２つの偏差を積分することにより、光学結像系１２を通過した後の有効放射線４７の波面が計算される。
光学結像系１２の収差挙動は、こうして測定された波面から確認することができる。波面を計算するためにインターフェログラム４４を評価する前に、インターフェログラム４４は、最初に、個々の放射線パケットについて強度センサ５０によって計測された瞳分解放射エネルギーを用いて評価デバイス６６において操作される。すでに述べたように、強度センサ５０は、個々の位相ステップのそれぞれについて、関連する放射線パケットの各放射エネルギーを角度分解的且つ瞳分解的に計測する。計測された各瞳分解放射エネルギーは、続いて対応する放射線パケットによって生成された各インターフェログラムと関連付けられる。
インターフェログラム４４の操作の第１実施形態では、検出器４２によって取り込まれた個々のインターフェログラム４４の各強度が、各インターフェログラム３９と関連付けられた瞳分解放射エネルギーに計算的に適合される。これは、例えば、個々のインターフェログラムが関連する各放射エネルギー分布によってさらに処理される前にこれらを分割することによって行われる。
インターフェログラムの操作の別の実施形態では、強度センサ５０を用いて測定された関連する瞳分解放射エネルギー分布の１つ又は複数の値が固定の最大分布を超えるか又は固定の最小値分布に及ばない場合に、有効検出器４２を用いて記録されたインターフェログラム４４が廃棄される。廃棄されたインターフェログラム４４の計測が続いて繰り返される。別の実施形態では、記録されたインターフェログラム４４の評価において、数学的基準に基づいて、各インターフェログラム４４を光学結像系１２の光学特性の測定に用いるか、その代わりに廃棄するかが決定される。これは、完全な個別計測（full individual measurement）にも関係し得る。特に、インターフェログラムから計算された波面の偏差又は偏差から計算された波面を削除することも可能である。
上述のように解析格子３８がｎ個の異なる位相ステップにおいて格子周期の数分の一だけ変位することは、いわゆる「低速位相シフト（slow phase shifting）」とも称する。さらに、テストマスク２４のテスト構造領域２６及び解析格子３８の両方が２次元構成を有するシアリング干渉計の実施形態では、いわゆる「高速位相シフト（fast phase shifting）」がさらに実行される。
装置１０が光学結像系１２の瞳分解透過挙動の計測に用いるためのものである場合、例えばホールマスクのピンホールの形態の点型テスト構造の２次元配置を有するマスクがテストマスク２４として用いられる。有効検出器４２は、像平面４０にある有効放射線４７の角度分布が検出器表面４３上で可視となるように、像平面４０のはるかに下に配置される。この目的で、有効検出器４２は、例えば、光学結像系１２の瞳平面と共役な平面に配置することができる。解析格子２８は、ここでは像平面４０に残っていても除去されてもよい。
評価デバイス６６は、続いて強度センサ５０によって記録された角度分解強度分布を有効検出器４２によって記録された強度分布と比較し、偏差があればそれに基づいて、光学結像系１２の瞳分解透過挙動を測定する。こうして、強度センサ５０によって計測された強度分布に基づいて、有効検出器４２によって計測された光学系全系のアポダイゼーションに対する光学結像系１２の寄与を計測することが可能である。光学系全系は、この状況では照射機構１４及び光学結像系１２を含む。
図７は、強度センサが照明系２０に組み込まれた装置１０のさらに別の実施形態を示す。照明系２０は、この実施形態では照明モジュール７０を備え、これは、原理上はその構成に関して米国出願第２００６／０１０９５４４号明細書の図８から当業者には既知である。放射源１６が発生させた電磁放射線１８は、照明モジュール７０を通って進む。実施形態に応じて、電磁放射線１８は、最初に照明モジュール７０の上流に接続された別の照明モジュール７１を通って進む。照明モジュール７０は、波面形成散乱構造７４を有する基板７２と、回折集束構造を有する反射動作する多層構成の形態の集束素子７６とを備える。集束素子７６は、散乱構造７４からの放射線１８を同様に基板７２に配置されたテスト構造領域２６に集束させる。基板７２は、散乱構造７４及びテスト構造領域２６に共通のキャリアとして働き、したがって同時に図１に示すテストマスク２４を形成する。
光学結像系１２、解析格子３８、及び有効検出器４２は、図１に示す実施形態と同様に基板７２のテスト構造領域２６の下に配置される。センサ放射線４８を取り出す出力結合デバイス４６が、特に図２〜図４を参照して前述した変形形態と同様に基板７２のテスト構造領域２６に組み込まれる。反射角でテスト構造領域２６が発したセンサ放射線４８は、照明モジュール７０の集束素子７６で反射し、その下に配置された強度センサ５０へ指向される。
図８は、本発明による装置１０のさらに別の実施形態を示す。これは、強度センサ５０がテストマスク２４より上に配置されるのではなく、解析格子３８の下に配置された一体型検出器８０に有効検出器４２と共に組み込まれる限り、図１に示す実施形態とは異なる。有効放射線４７は、第１スペクトル領域の放射線、特にＥＵＶ放射線であり、図１を参照してすでに説明したように、対応する評価のために有効検出器４２上でインターフェログラム４４を生成する。照射機構１４は、これが発した放射線１８がより大きな波長を有する第２スペクトル領域の放射線、例えば１００ｎｍを超える波長を有する光、特に可視光も放射するようさらに構成され、この放射線は、続いてセンサ放射線４８として用いられる。センサ放射線４８の波長がより大きいことにより、上記センサ放射線４８は、有効放射線４７よりも強く解析格子３８で回折する。
照射機構１４は、放射線１８のビーム経路に配置された周波数フィルタ７８をさらに備える。上記周波数フィルタは、例えば、ジルコニウムフィルタ又はメッシュグリッドを含み、明確な縁を有する瞳を検出器８０上の強度センサ５０として働く領域で検出できるようにセンサ放射線４８の帯域幅を制限するよう構成される。センサ放射線４８の瞳は、相互に空間的に分離されているので、インターフェログラムを形成しない。解析格子３８で始まり且つ図８の断面図で有効放射線４７に対して左側及び右側に示すセンサ放射線４８の放射コーンは、例えば、解析格子３８でのセンサ放射線４８の＋１次又は−１次の回折によって形成される。センサ放射線４８の０次の回折は、検出器８０のうち有効検出器４２として働く領域に入射し、有効検出器信号の計測における一定の地盤（underground）を形成する。センサ放射線４８の瞳の時間分解強度分布を用いて、インターフェログラム４４の強度を較正することができる。こうして、よりよい再現性を達成することが可能である。
図９は、本発明による装置１０のさらに別の実施形態を示す。これは、強度センサ５０がテストマスク２４より上に配置されるのではなく、下に、すなわち結像系１２の側に配置される限り、図１に示す実施形態とは異なる。強度センサ５０は、ここでは、より高次の回折からテスト構造領域２６で発生した光を取り込むことができるよう配置される。したがって、より高次の回折から発生した光は、センサ放射線４８として働く。このようにより高次の回折光は、＋／−４次の回折及び／又は絶対値に関してより大きな次数の回折で発生した光を意味すると理解される。上記のより高次の回折は、光学結像系１２よりも大きな開口を有し、したがって光学結像系１２によって概して遮られるので有効検出器４２に届かない。強度センサ５０は、図９に示すように、テストマスク２４と光学結像系１２との間の領域に、又は結像系１２の光学素子のマウントに配置することができる。結像系１２の光学素子のマウントにおける強度センサ５０のこのような配置は、マイクロリソグラフィ投影露光装置への装置１０の組み込みと共に、投影露光装置の動作中の露光エネルギーの制御を可能にする。
図１０は、本発明による装置１０のさらに別の実施形態を示す。これは、テストマスク２４が透過の代わりに反射動作し、強度センサ５０がテストマスク２４のうち照射機構１４からの放射線１８を照射される側とは反対側に位置する側に配置される限り、図１に示す実施形態とは異なる。図１０に示す実施形態におけるテストマスク２４は、キャリア素子８６と、テストマスク２４のうち照射機構１４及び光学結像系に面した表面を形成する多層構成８２とを備える。多層構成８２は、ＭｏＳｉ層系として設計することができ、ＥＵＶ放射線の形態の入射放射線１８を高効率で反射するよう構成される。多層構成８２と入射放射線１８に関して不透過性であるキャリア素子８６との間には、多層構成８２を通過する放射線１８の一部をキャリア素子８６が透過させる波長を有する放射線に変換するよう構成されたシンチレータ層８４が配置される。この波長変換された放射線は、続いてセンサ放射線４８としてキャリア素子８６を通過し、強度センサ５０によって記録される。
図１に示す、又は別の上述の実施形態による装置１０は、マイクロリソグラフィ投影光学系等の個々の光学結像系１２を計測するために研究室で投影露光装置とは独立して用いることができるように構成される。代替的な実施形態では、装置１０は、マイクロリソグラフィ投影露光装置に組み込まれる。
図１１は、図１に示す装置１０に関してわずかに変更した実施形態における装置１０を組み込んだ、ＥＵＶ波長域で動作するマイクロリソグラフィ投影露光装置１００の実施形態を示す。投影露光装置１００は、ステッパ又はスキャナとして設計され得る。図１１に示す装置１０は、コヒーレンスマスク２４が透過マスクではなく反射マスクとして設計される点、及びビーム遮断デバイス６０が照明系２０の照明ミラーの上流ではなく照明系１２０の照明ミラーとテストマスク２４との間に配置される点で、図１に示す装置１０とは異なる。
放射源１１６及び照明系１２０は、投影露光装置１００の露光動作中に製品マスクを露光する投影露光装置１０４の照明機構１１４の一部である。投影露光装置１００は、「レチクルステージ」とも称するマスクステージ１２５を備える。本発明による計測法の実施中、テストマスク２４はマスクステージ１２５によって保持される。図１１は、複数の反射光学素子１１３を備えた例示的な投影光学系１２を示す。
投影露光装置１００は、基板ステージ１４４をさらに備え、これは、「ウェーハステージ」と称することもでき、その上に投影露光装置１００の露光動作中に露光すべきウェーハが配置される。図示の実施形態では、有効検出器４２は、基板ステージ１４４の周辺領域に組み込まれる。
図１２は、図１１で説明したタイプの投影露光装置１００の放射源１１６を示し、この放射源１１６は、例えば米国特許第８，１０２，５１１号明細書の図２から当業者には既知である。放射源１１６は、例えばプラズマ源の形態のビーム発生ユニット１１８と、放射線コレクタ１２１と、回折格子を組み込んだ反射動作するスペクトルフィルタ１２３とを備える。ビーム発生ユニット１１８での発生後、放射線１８は、放射線コレクタ１２１を通過してからスペクトルフィルタ１２３の回折格子で反射される。この過程で０次の回折で反射される放射線は、その後、図１２には示されていない照明系に使用放射線４７として入る。本発明による一実施形態によれば、強度センサ５０がスペクトルフィルタ１２３より上に配置されることで、スペクトルフィルタ１２３の回折格子で反射された放射線１８の、０次の回折とは異なるより高次の回折が、センサ放射線４８として強度センサ５０によって記録される。
図１３は、例えば米国出願第２０１２／０１８２５３７号明細書の図２から当業者には既知である放射源１１６を示す。米国特許第８，１０２，５１１号明細書の図２によれば、これは、実質的にスペクトルフィルタ１２３が反射の代わりに透過動作する点で、図１０に示す放射源１１６とは異なる。図１１に示す本発明による実施形態によれば、強度センサ５０は、スペクトルフィルタ１２３を通過してより高次の回折で発生したセンサ放射線４８を強度センサ５０によって取り込むのに適した位置に配置される。
１０ 光学特性を測定する装置
１２ 光学結像系
１３ 光軸
１４ 照射機構
１６ 放射源
１８ 電磁放射線
２０ 照明系
２２ 物体平面
２４ テストマスク
２６ テスト構造領域
２８ マスク基板
３０ 部分反射層構成
３１ 放射線変換層
３２ メンブレン
３４ 開口絞り
３６ 瞳
３８ 解析格子
３９ 変更された有効放射線
４０ 像平面
４１ 変位デバイス
４２ 有効検出器
４３ 検出器表面
４４ インターフェログラム
４５ 有効ビーム経路
４６ 出力結合デバイス
４７ 有効放射線
４８ センサ放射線
４９ センサビーム経路
５０ 強度センサ
５１ さらに別の強度センサ
５２ 光学素子
５４ ２次元分解検出器
５６ 絞り
５８ 集束ミラー
６０ ビーム遮断デバイス
６２ 閉鎖要素
６３ 変位方向
６４ 変位デバイス
６６ 評価デバイス
６８ 制御デバイス
７０ 照明モジュール
７１ さらに別の照明モジュール
７２ 基板
７４ 散乱構造
７６ 集束素子
７８ 周波数フィルタ
８０ 一体型検出器
８２ 多層構成
８４ シンチレータ層
８６ キャリア素子
１００ 投影露光装置
１１３ 反射光学素子
１１４ 照射機構
１１６ 放射源
１１８ 放射線発生ユニット
１２０ 照明系
１２１ 放射線コレクタ
１２３ スペクトルフィルタ
１２５ マスクステージ
１４４ 基板ステージ
１２ 光学結像系
１３ 光軸
１４ 照射機構
１６ 放射源
１８ 電磁放射線
２０ 照明系
２２ 物体平面
２４ テストマスク
２６ テスト構造領域
２８ マスク基板
３０ 部分反射層構成
３１ 放射線変換層
３２ メンブレン
３４ 開口絞り
３６ 瞳
３８ 解析格子
３９ 変更された有効放射線
４０ 像平面
４１ 変位デバイス
４２ 有効検出器
４３ 検出器表面
４４ インターフェログラム
４５ 有効ビーム経路
４６ 出力結合デバイス
４７ 有効放射線
４８ センサ放射線
４９ センサビーム経路
５０ 強度センサ
５１ さらに別の強度センサ
５２ 光学素子
５４ ２次元分解検出器
５６ 絞り
５８ 集束ミラー
６０ ビーム遮断デバイス
６２ 閉鎖要素
６３ 変位方向
６４ 変位デバイス
６６ 評価デバイス
６８ 制御デバイス
７０ 照明モジュール
７１ さらに別の照明モジュール
７２ 基板
７４ 散乱構造
７６ 集束素子
７８ 周波数フィルタ
８０ 一体型検出器
８２ 多層構成
８４ シンチレータ層
８６ キャリア素子
１００ 投影露光装置
１１３ 反射光学素子
１１４ 照射機構
１１６ 放射源
１１８ 放射線発生ユニット
１２０ 照明系
１２１ 放射線コレクタ
１２３ スペクトルフィルタ
１２５ マスクステージ
１４４ 基板ステージ
装置１０の動作中、ビーム遮断デバイス６０を作動させて、得られる放射線パケットの最大時間長が４秒、特に時間長が１００ｍｓ〜５００ｍｓであるようにする。電磁放射線１８は、照明系２０を用いて、光学結像系１２の物体平面２２に配置されたシアリング干渉計のコヒーレンスマスクの形態のテストマスク２４へ指向される。図１に示す場合では、電磁放射線をテストマスク２４に集束させる。電磁放射線１８の入射方向は、ここではテストマスク２４に対して斜め、すなわちテストマスク２４に対する法線からずれた入射方向である。種々の変形実施形態によれば、ずれは少なくとも３°又は少なくとも１０°である。シアリング干渉計は、テストマスク２４、解析格子３８、及び有効検出器４２を備える。
強度センサ５０を用いて、図１に示す照射デバイス１４からテストマスク２４へ放射された放射線パケットの放射エネルギーを角度分解的に、したがって光学系１２の瞳１５に関して分解して測定することができる。上述の解析格子３８は、光学結像系１２の像平面４０に配置されて変位デバイス４１に取り付けられ、変位デバイス４１により、解析格子３８が図１の座標系によるｘｙ平面で、したがって光軸１３に対して横方向に変位可能である。
解析格子３８における回折によって発生した波を重ね合わせることによって、具体的にはテスト波を参照波に重ね合わせることによって、変更された有効放射線３９が発生し、これが有効検出器４２の検出器表面４３上でインターフェログラム４４の形態の重ね合わせパターンを形成する。
インターフェログラム４４の操作の第１実施形態では、検出器４２によって取り込まれた個々のインターフェログラム４４の各強度が、各インターフェログラム４４と関連付けられた瞳分解放射エネルギーに計算的に適合される。これは、例えば、個々のインターフェログラムが関連する各放射エネルギー分布によってさらに処理される前にこれらを分割することによって行われる。
装置１０が光学結像系１２の瞳分解透過挙動の計測に用いるためのものである場合、例えばホールマスクのピンホールの形態の点型テスト構造の２次元配置を有するマスクがテストマスク２４として用いられる。有効検出器４２は、像平面４０にある有効放射線４７の角度分布が検出器表面４３上で可視となるように、像平面４０のはるかに下に配置される。この目的で、有効検出器４２は、例えば、光学結像系１２の瞳平面と共役な平面に配置することができる。解析格子３８は、ここでは像平面４０に残っていても除去されてもよい。
放射源１１６及び照明系１２０は、投影露光装置１００の露光動作中に製品マスクを露光する投影露光装置１００の照明機構１１４の一部である。投影露光装置１００は、「レチクルステージ」とも称するマスクステージ１２５を備える。本発明による計測法の実施中、テストマスク２４はマスクステージ１２５によって保持される。図１１は、複数の反射光学素子１１３を備えた例示的な投影光学系１２を示す。
図１３は、例えば米国出願第２０１２／０１８２５３７号明細書の図２から当業者には既知である放射源１１６を示す。米国特許第８，１０２，５１１号明細書の図２によれば、これは、実質的にスペクトルフィルタ１２３が反射の代わりに透過動作する点で、図１２に示す放射源１１６とは異なる。図１３に示す本発明による実施形態によれば、強度センサ５０は、スペクトルフィルタ１２３を通過してより高次の回折で発生したセンサ放射線４８を強度センサ５０によって取り込むのに適した位置に配置される。
Claims (22)
- 光学結像系（１２）の光学特性を測定する装置（１０）であって、
放射源（１６）が発生させた電磁放射線（１８）を前記結像系の物体平面（２２）へ指向させるよう構成された照明系（２０）と、
有効ビーム経路（４５）に沿って進んだ後の前記電磁放射線を取り込むよう構成された、前記光学特性を測定する有効検出器（４２）であり、前記有効ビーム経路（４５）は、前記放射源から前記結像系を経て前記有効検出器まで延びる有効検出器（４２）と、
前記有効ビーム経路に配置されてセンサ放射線（４８）を前記有効ビーム経路から取り出すよう構成され、その結果として、取り出された前記センサ放射線が前記有効ビーム経路とは異なるセンサビーム経路（４９）に沿って延びるようにする出力結合デバイス（４６）と、
前記センサビーム経路に配置されて前記光学結像系の前記物体平面（２２）内の少なくとも１つの点における角度分解強度分布を記録する強度センサ（５０）であり、前記強度分布は、前記物体平面に対する入射角に応じて前記電磁放射線の強度を再現する強度センサ（５０）と
を備えた装置。 - 請求項１に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、前記有効ビーム経路（４５）のうち前記結像系（１２）の上流に位置付けられた領域内に配置される装置。 - 請求項１又は２に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、前記照明系（２０）に配置される装置。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、少なくとも部分的に反射型の素子（３０）を有する装置。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記物体平面に配置されたテストマスク（２４）をさらに有し、前記出力結合デバイス（４６）は、テストマスクの一部である装置。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
前記照明系（２０）は、前記物体平面（２２）に前記電磁放射線（１８）を斜めに照射するよう構成される装置。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、前記有効ビーム経路（４５）に沿って進む前記電磁放射線（１８）の一部から波長の変更によって前記センサ放射線（４８）を発生させるよう構成された放射線変換素子（３１）を備える装置。 - 請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、前記光学結像系の作動波長とは異なる波長を有する放射線を前記有効ビーム経路（４５）の前記電磁放射線（１８）からセンサ放射線（４８）として取り出すよう構成される装置。 - 請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置において、前記出力デバイス（４６）は、＋／−４次の回折又は絶対値に関してより大きな次数の回折によって前記センサ放射線（４８）を前記有効ビーム経路（４５）から取り出すよう構成される装置。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、回折格子（１２３）を備える装置。 - 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置において、
前記出力結合デバイス（４６）は、第１波長を有する前記電磁放射線（１８）の放射線成分（４７）から前記有効検出器（４２）でインターフェログラムを生成すると共に、第２波長を有する前記電磁放射線の放射線成分（４８）を０次の回折以外の回折次数で前記強度センサ（５０）へ指向させるよう構成された解析格子（３８）を備える装置。 - 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置において、
前記有効検出器（４２）及び前記強度センサ（５０）は、一体型検出器（８０）に組み込まれる装置。 - 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置において、
前記照明系（２０）が発した前記放射線（１８）が時限放射線パケットとして前記物体平面（２２）に入射するように前記放射線を周期的に遮断するよう構成された装置。 - 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置において、
ＥＵＶ波長域の作動波長用に設計された装置。 - 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置において、
前記強度センサ（５０）によって記録された角度分解強度分布に基づいて、前記有効検出器（４２）によって測定された前記光学結像系の光学特性の補正を実行するよう構成された評価デバイス（６６）をさらに有する装置。 - 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置において、
該装置（１０）によって測定可能な前記光学特性は、前記光学結像系（１２）の波面収差挙動を含む装置。 - 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置において、
前記有効検出器（４２）の計測結果及び前記強度センサ（５０）によって記録された角度分解強度分布を評価することによって、前記光学結像系（１２）の瞳分解透過挙動を測定するよう構成された評価デバイス（６６）をさらに有する装置。 - 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置において、
前記強度センサ（５０）は、前記光学結像系（１２）の前記物体平面における強度分布を空間分解的に記録するようさらに構成される装置。 - 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置（１０）を組み込んだマイクロリソグラフィ投影露光装置。
- 光学系（１２）の光学特性を測定する方法であって、
電磁放射線（１８）を前記結像系（１２）の物体平面（２２）へ指向させるステップと、
前記電磁放射線の放射源（１６）から前記結像系を経て有効検出器（４２）まで延びる有効ビーム経路（４５）に沿って進んだ後の前記放射線から前記有効検出器で前記光学特性を測定するステップと、
センサ放射線を前記有効ビーム経路（４５）から取り出し、その結果として、取り出された前記センサ放射線が前記有効ビーム経路とは異なるセンサビーム経路（４９）に沿って延びるようにするステップと、
前記光学結像系の前記物体平面（２２）内の少なくとも１つの点における角度分解強度分布を、前記センサビーム経路（４９）に配置された強度センサ（５０）によって記録し、前記強度分布は、前記物体平面に対する入射角に応じて前記電磁放射線の強度を再現するステップと
を含む方法。 - 請求項２０に記載の方法において、
前記光学特性を測定する際に、前記強度センサ（５０）によって記録された角度分解強度分布に基づいて前記有効検出器（４２）によって実行された計測の補正を実行する方法。 - 請求項２０又は２１に記載の方法において、
前記光学結像系（１２）の瞳分解透過挙動を、前記有効検出器（４２）の計測結果及び前記強度センサ（５０）によって記録された角度分解強度分布を評価することによって前記光学特性として測定する方法。
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