JP2022000692A - マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための装置および方法を提供すること。【解決手段】コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光源のコヒーレント光からマスク上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニットと、走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、センサユニットと、センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を結合出力するための出力結合素子と、この出力結合された部分の強度を捕捉するための強度センサと、を備える。【選択図】図１

Description

本出願は、２０２０年６月１８日に出願された独国特許出願第１０２０２０２０７５６６．２号の優先権を主張する。本出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための装置および方法に関する。

マイクロリソグラフィは、例えば、集積回路またはＬＣＤなどの微細構造部品の製造に使用される。マイクロリソグラフィプロセスは、照明デバイスおよび投影レンズを含む投影露光装置として知られているもので実行される。照明デバイスによって照明されたマスク（＝レチクル）の像は、この場合、マスク構造を基板の感光性被膜に転写するために、感光層（フォトレジスト）で被覆され、投影レンズの像面に配置された基板（例えば、シリコンウエハ）上に投影レンズによって投影される。

リソグラフィプロセスでは、マスク上の望ましくない欠陥は、すべての露光ステップで再現され得るため、特に不利な影響を及ぼす。したがって、マスクの欠陥を最小限に抑え、首尾よくマスクの修復を実現するためには、欠陥の可能性がある位置の結像効果を直接分析することが望ましい。したがって、原理的には、投影露光装置に実際に存在するのと同じ条件下で可能な限り正確に、マスクを迅速かつ簡単に測定または認定することが必要とされている。

これに関連して、マスク検査の範囲内で投影露光装置をエミュレート（模倣）する（すなわち、可能な場合は、投影露光装置の条件に類似した条件下でマスクを測定する）ための異なる手法がある。

最初に、マスク検査装置においてマスクの一部分の空間像の記録および評価を実施することが知られており、空間像を記録する目的で、マスク上の測定すべき構造が拡大照明光学ユニットによって照明され、マスクから来る光が、結像光学ユニットを介して検出器ユニット上に投影され、前記検出器ユニットによって検出される。

このプロセスでは、マスク検査装置において、投影露光装置と同じやり方でマスクの照明を行うことがさらに知られており、特に、マスク検査装置では、同じ波長、同じ開口数、および同じ（適切な場合は偏光された）照明設定が設定される。

さらに、投影露光装置に存在する条件をエミュレートする目的で、マスクを特徴付けるための装置を走査型顕微鏡として構成する手法も知られている。図９の概略図によると、特徴付けられるマスク９２０に対して、光源９０５の十分にコヒーレントな光による照明を提供するための照明光学ユニット９１０が、この場合、第１に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影光学ユニットをエミュレートするように設計されている。第２に、この走査型顕微鏡の複数のピクセル９３０−１、…、９３０−ｎを有する像記録またはセンサ装置９３０が、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学ユニットをエミュレートするように構成されている。

従来技術に関しては、単に例として、独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号および米国特許第７，８２１，７１４Ｂ１号を参照されたい。

独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号 米国特許第７，８２１，７１４Ｂ１号

本発明の目的は、リソグラフィプロセスで与えられた条件を考慮した、高速で信頼性の高い特徴付けを可能にする、マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための装置および方法を提供することである。

本目的は、独立請求項の特徴による装置および方法によって達成される。

マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための本発明による装置は、
コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光源のコヒーレント光からマスク上に回折限界光スポット（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ−ｌｉｍｉｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｐｏｔ）を生成する照明光学ユニットと、
走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
センサユニットと、
センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、
少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を結合出力するための出力結合素子と、
この出力結合された部分の強度を捕捉するための強度センサと、
を備える。

本発明は、投影露光装置に存在する条件をエミュレートするために、マスクを特徴付けるための装置が走査型顕微鏡として構成される手法（それ自体は独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号から知られている）を出発点として、第１に、この走査型顕微鏡の照明光学ユニットが、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影光学ユニットをエミュレートするように設計され、第２に、この走査型顕微鏡の像記録またはセンサユニットが、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学ユニットをエミュレートするように構成されている。別の言い方をすれば、結像光学ユニットと照明光学ユニットは、ある意味では、マスクを特徴付けるための本発明による装置において、マイクロリソグラフィ投影露光装置のエミュレーションの観点から、それらの役割を交換している。このような装置またはマスク検査装置の基本的な機能に関しては、前述の特許文献独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号を参照されたい。

ここで、一態様によると、本発明は、前述の手法を出発点として、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合し、この出力結合された部分の強度またはエネルギーを捕捉するという概念を含む。本発明によると、これにより、（少なくとも１つの）光源側のエネルギー変動を確認することが可能になり、その結果、センサユニットによって最終的に記録される像を、少なくとも１つの光源のパワーに対して正規化することができる。

この場合、本発明による構成の有利な結果は、とりわけ、センサユニットによって記録された像に生じる輝度変化に関して、このような輝度変化が、現在特徴付けられているマスクによって（例えば、このマスクに存在する可能性のある欠陥の結果として）引き起こされたものなのか、または、このような輝度変化が、利用される光源のエネルギー変動によって引き起こされたものなのかを区別することができることである。このようにして、マスク上に存在すると認識された欠陥について誤った結論を引き出すことを回避することが可能である場合がある。

この場合、本発明はまた、少なくとも１つの光源によって放出された強度またはエネルギーに関して、経時的な相対的な変化または変動のみが対象となる状況を使用することができ、すなわち、特に、空間分解された定量的強度測定の必要はない。

さらに、本発明は、経時的なエネルギーまたは強度の相対的変化の前記確認のために、少なくとも１つの光源によって放出された光の比較的わずかな部分のみが出力結合されればよく、したがって、実際のマスクの特徴付けには、圧倒的に大部分の光が依然として利用可能であるという状況を使用することができる。

少なくとも１つの光源のエネルギーまたは強度の変化の前述の考察によって、本発明は、マイクロリソグラフィ用途では精度の点で要求が高いため、マスクの関連する欠陥を確実に識別するには、元々のわずかな変化（１％よりも大幅に小さいオーダ）が重要であるという状況を特に考慮している。

一実施形態によると、出力結合素子は、反射性素子である。

少なくとも１つの光源によって生成された光の一部の強度センサへの本発明による出力結合は、以下でさらに詳細に説明するように、ここでは異なる仕方で実施することができる。したがって、実施形態では、出力結合素子としてのミラーは、光源と照明光学ユニットとの間の（典型的にはコリメートされた）ビーム経路に直接配置することができる。このようなミラーの平均直径は、詳細には０．５ｍｍ未満、より詳細には０．１ｍｍ未満とすることができる。さらに、このミラーの平均直径は、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレントビームの平均直径よりも少なくとも５倍小さく、より詳細には少なくとも１０倍小さくすることができる。

その結果、一実施形態によると、出力結合素子は、少なくとも１つの光源と照明光学ユニットとの間に配置される。

さらなる実施形態によると、出力結合素子は、照明光学ユニット内に配置される。

この場合、照明光学ユニットの後方反射を、本発明による出力結合に使用することができる。本発明によると、この場合、前記照明光学ユニットは、本発明によるシステムにおいて、ビーム成形光学ユニットを単に表し、特に、例えば、ゾーンプレートなどの単一の光学部品から構成することができるという状況を利用することも可能である。この場合、本発明による出力結合を実現するために、例えば、この構成要素またはゾーンプレートの領域の反射率を増加させることが可能であり、これは、例えば、適切な材料、特に、モリブデン（Ｍｏ）−シリコン（Ｓｉ）反射層スタックで被覆することによって実施することができる。

さらに、本構成において本発明に従って利用することができるのは、関連する構成要素またはゾーンプレートが、典型的には、いずれの場合もビーム経路内に（少なくとも１つの光源によって放出されたビームに対して）傾けて配置され、そのため、前記後方反射が光源に逆戻りせず、その結果、本発明による強度センサに到達することができるということである。

一実施形態によると、出力結合素子は、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合するように設計され、その強度比率は、１０％未満、詳細には５％未満、さらに詳細には１％未満である。

一実施形態によると、装置は、互いに独立して調節可能な複数の光学素子のアレイを、例えば、ＭＭＡ（「ｍｉｃｒｏ ｍｉｒｒｏｒ ａｒｒａｙ（マイクロミラーアレイ）」）の形態でさらに備え、前記アレイは、マスクとセンサユニットとの間の光路に配置されている。

本構成は、とりわけ、本発明による装置において、本発明による概念に従って装置の像記録装置の側で実施される投影露光装置の照明光学ユニットのエミュレーションが、記録された像内の個々のピクセルの必要な除去を、センサユニット自体で、または関連する像の評価中に実施する必要がなく、アレイの光学素子の適切な設定によって元々実施することができているため、空間分解センサユニットを使用せずに実現することもできるという点で有利である。

さらに、互いに独立して調整可能な光学素子のアレイを（センサユニット内の像に寄与するピクセルの上述の選択に加えて、またはその代替として）使用して、特にマスクの前進中に、アレイの調整可能な光学素子のすべてを、例えば、「ステップアンドリピートモード」（照明中はマスクが１つの同じ場所に留まり、照明後に１ステップだけ前進する）中に、光がセンサユニットにもはや入射しないように間欠的に設定することもできる。

別の言い方をすれば、互いに独立して調整可能な光学素子のアレイは、したがって、「シャッタ」の機能を採用することもでき、その結果、光源を交互に作動および非作動にすることを回避することが可能である。

さらに、互いに独立して調整可能な光学素子のアレイは、関連する光学素子を、この素子に入射する光が個別に指定可能な時間（全体の露光時間よりも短い）の後に、もはやセンサユニットに到達しないように、「非作動にする」または傾けることによって、それぞれの露光時間または露光量を個々の光学素子またはミラー素子を介して個別に調整することができるため、グレースケール値を実現する選択肢も提供する。

上述の構成はまた、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合し、この出力結合された部分の強度またはエネルギーを捕捉する上記の態様とは無関係に有利である。さらなる態様によると、本発明は、その結果、マイクロリソグラフィ用のマスクを特徴付けるための装置にも関し、本装置は、
コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光源のコヒーレント光からマスク上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニットと、
走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
センサユニットと、
センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、
を備え、
互いに独立して調整可能な複数の光学素子からなるアレイが、マスクとセンサユニットとの間の光路に配置されている。

一実施形態によると、少なくとも１つの光源は、ＨＨＧレーザ（ＨＨＧ＝「ｈｉｇｈ−ｏｒｄｅｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ（高次高調波生成）」）である。このような光源は、十分な数の光子を有する準連続スペクトルを生成し、所望の波長または所望の波長範囲を、適切な分光素子を使用して前記スペクトルからフィルタリングすることができる。この場合、電磁放射線は、元々コリメートされているため、比較的簡単にマスクに集束させることができる。

一実施形態によると、装置は、複数のコヒーレント光源を備える。本構成は、（特に、限定するものではないが、本発明による上述のビーム出力結合との組合せにおいて）、例えばミリワット（ｍＷ）の範囲にある可能性がある適切なコヒーレント光源（例えば、ＨＨＧ光源）の出力パワーの典型的にかなり大幅な制限を考慮するために有利である。ここで、パルス動作の場合（例えば、ＨＨＧレーザ光源の場合を仮定して）、光源のパルス間に残るデッドタイムを、１つまたは複数のさらなる光源からのパルス光にそれぞれ使用することができ、その場合、異なる位置に配置された光源によって生成されたビームは、適切なスイッチング光学ユニット、例えば、傾き調整可能なミラー、または１つもしくは複数の調整可能なミラー素子を有するミラー装置によって合成することができる。その結果、複数の光源の多重化を実現することができる。

上述の構成はまた、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合し、この出力結合された部分の強度またはエネルギーを捕捉する上記の態様とは無関係に有利である。さらなる態様によると、本発明は、その結果、マイクロリソグラフィ用のマスクを特徴付けるための装置にも関し、本装置は、
コヒーレント光を放出する複数の光源と、
これらの光源によって生成された光を合成するためのスイッチング光学ユニットと、
コヒーレント光からマスク上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニットと、
走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
センサユニットと、
センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、
を備える。

一実施形態によると、照明光学ユニットは、少なくとも１つのミラーを備え、ミラーは、装置の動作中にミラーの光学有効面で生じる入射角がそれぞれの面法線に対して少なくとも７０°となるように配置されている。

別の言い方をすれば、本態様によると、照明光学ユニットは、かすめ入射（ＧＩ＝「ｇｒａｚｉｎｇ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」）下で動作する少なくとも１つのミラーを備える。本構成は、原理的に、望まれる高い反射率を、かすめ入射下での動作の場合に照明光学ユニット内でほぼ波長に依存しない形で達成することができ、その結果、本発明による装置を、マイクロリソグラフィ投影露光装置によって利用される他の動作波長（ｗｏｒｋｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）（特定の状況ではＥＵＶ範囲内であってもよい）で、特徴付けられるマスクを観察または検査するために、例えば、さらなる動作モードで使用することもできるという点で有利である。

この場合、（例えば、普通ならばＨＨＧ光源と組み合わせて使用されるフィルタを除去または交換することによって）より大きなスループットを得る目的で、より大きな周波数スペクトルを前記さらなるモードで使用することができ、それにより、例えば、マスク上の比較的大きな欠陥がこのようにして識別され、マイクロリソグラフィ投影露光装置の実際の（化学線）波長でのより詳細な検査が、前記欠陥についてはもはやまったく必要ではなくなる（例えば、これらの比較的大きな欠陥は、いずれの場合も厄介であると考えられ、したがって排除されるべきであるため）。

別の言い方をすれば、本構成は、それぞれの動作波長に関して異なる動作モード（例えば、（ｉ）広帯域光源を使用して比較的大きな欠陥を識別するための予備検査と（ｉｉ）化学線波長での残りの欠陥の実際の検査との）間の切り替えを容易にすることによって、本発明による装置の機能性を高める。

上述の構成はまた、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合し、この出力結合された部分の強度またはエネルギーを捕捉する上記の態様とは無関係に有利である。さらなる態様によると、本発明は、その結果、マイクロリソグラフィ用のマスクを特徴付けるための装置にも関し、本装置は、
コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光源のコヒーレント光からマスク上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニットと、
走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
センサユニットと、
センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、
を備え、
照明光学ユニットが少なくとも１つのミラーを備え、ミラーが、装置の動作中にミラーの光学有効面で生じる入射角がそれぞれの面法線に対して少なくとも７０°となるように配置されている。

一実施形態によると、照明光学ユニットは、少なくとも１つのミラーを備え、ミラーは、装置の動作中にミラーの光学有効面で生じる入射角がそれぞれの面法線に対して最大で２０°となるように配置されている。

別の言い方をすれば、本構成によると、照明光学ユニットは、実質的に垂直入射（ＮＩ＝「ｎｏｒｍａｌ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」）の下で動作する少なくとも１つのミラーを備える。本発明による装置における照明光学ユニット（例えば、シュワルツシルト光学ユニット（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｕｎｉｔ））のこのような構成は、この場合、例えば前述のゾーンプレートと比較して、色収差を最小限に抑えるためにゾーンプレートを使用する際には必要とされる、マスクからわずかな距離に照明光学ユニットを配置することを不要にすることが可能であり、したがって保護膜を備えたマスクの特徴付けまたは検査を容易にすることが可能であるという点で有利である。

上述の構成はまた、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合し、この出力結合された部分の強度またはエネルギーを捕捉する上記の態様とは無関係に有利である。さらなる態様によると、本発明は、その結果、マイクロリソグラフィ用のマスクを特徴付けるための装置にも関し、本装置は、
コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光源のコヒーレント光からマスク上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニットと、
走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
センサユニットと、
センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、
を備え、
照明光学ユニットが少なくとも１つのミラーを備え、ミラーが、装置の動作中にミラーの光学有効面で生じる入射角が、それぞれの面法線に対して最大で２０°となるように配置されている。

一実施形態によると、装置は、光源とマスクとの間の光路に少なくとも１つの位相シフタ素子をさらに備える。このような位相シフタ素子は、位相シフトを加えることによってビーム経路の変更を容易にし、したがって、適切な構成の場合には、存在する可能性のある位相収差に関しても投影露光装置のエミュレーションを容易にする。

上述の構成はまた、少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部を出力結合し、この出力結合された部分の強度またはエネルギーを捕捉する上記の態様とは無関係に有利である。さらなる態様によると、本発明は、その結果、マイクロリソグラフィ用のマスクを特徴付けるための装置にも関し、本装置は、
コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源と、
少なくとも１つの光源のコヒーレント光からマスク上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニットと、
走査デバイスであって、それを用いてマスクに対して回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
センサユニットと、
センサユニットに入射し、マスクから来た光を評価するための評価ユニットと、
を備え、
少なくとも１つの位相シフタ素子が、光源とマスクとの間の光路に配置されている。

本発明はさらに、マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための方法にも関し、
回折限界光スポットが、照明光学ユニットを介して少なくとも１つの光源によって生成されたコヒーレント光からマスク上に生成され、
回折限界光スポットの走査移動が、マスクに対して実施され、
センサユニットに入射し、マスクから来た光が評価され、
少なくとも１つの光源によって放出されたコヒーレント光の一部が出力結合され、この出力結合された部分の強度が捕捉される。

本方法の利点および好ましい実施形態に関しては、本発明による装置に関連した上記の説明を参照されたい。

本発明のさらなる構成は、本明細書および従属請求項から得ることができる。

本発明は、添付の図に示される例示的な実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。

第１の実施形態においてマスクを特徴付けるための本発明による装置の可能な設定を説明するための概略図である。 第２の実施形態においてマスクを特徴付けるための本発明による装置の可能な設定を説明するための概略図である。 ａ）及びｂ）は、本発明による装置に存在する照明光学ユニットの可能な構成を説明するための概略図である。 複数の光源を用いた本発明による装置の構成を説明するための概略図である。 本発明による装置に存在する照明光学ユニットのさらなる構成を説明するための概略図である。 本発明による装置に存在する照明光学ユニットのさらなる構成を説明するための概略図である。 本発明による装置に存在する照明光学ユニットのさらなる構成を説明するための概略図である。 本開示のさらなる態様によるマスクを特徴付けるための装置の構成を説明するための概略図である。 本開示のさらなる態様によるマスクを特徴付けるための装置の構成を説明するための概略図である。 マスクを特徴付けるための装置の従来の設定を説明するための概略図である。

以下に説明するように、マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための装置の実施形態に共通することは、独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号に記載された原理から始めて、装置またはマスク検査装置が、走査型顕微鏡として構成され、光源の十分にコヒーレントな光が、単一の回折限界光スポットのみがマスク上に照射されるように、照明光学ユニットを介して、特徴付けられるマスクに導かれることである。

この場合、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光学ユニットは、ビーム経路内でマスクに続くセンサユニットの像に寄与するピクセルを適切に選択することによって、本発明による装置の結像側でエミュレートされる。ここで、前記ピクセルの選択は、前述の特許文献に記載された実施形態に従って、さもなければ図７および図８を参照して以下のまだ記載されていない実施形態に従って、異なる仕方で行うことができる。

図１は、本発明による装置の第１の実施形態を概略図のみで示す。図１によると、装置は、十分にコヒーレントな光を生成するための光源１０５を備え、光源１０５は、特に、ＨＨＧレーザとして構成することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、そのためさらなる実施形態では、他のコヒーレント光源（例えば、シンクロトロンまたは自由電子レーザ）を使用することもできる。

図１によると、光源１０５から発するコヒーレント光は、コリメートされたビーム経路で照明光学ユニット１１０に当たり、照明光学ユニットは、特徴付けられるマスク１２０上の回折限界光スポットに照明光を集束させる。この場合、照明光学ユニット１１０は、特に、単一の光学部品（例えば、図３ａによるゾーンプレート３１０）から構成することができるビーム成形光学ユニットを単に表す。

マスク１２０の結像効果をチェックするために、回折限界光スポットの走査移動がマスク１２０に対して実施され、この走査プロセスは、照明光学ユニット１２０または回折限界光スポットを生成する構成要素のみを移動させることによって、マスクを静止させたまま照明光学ユニット１１０およびセンサユニット１３０を移動させることによって、さもなければ照明光学ユニット１１０およびセンサユニット１３０を静止させたままマスク１２０のみを移動させることによって実現することができる。

マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスをエミュレートする目的でセンサユニット１３０側のピクセルを選択するために、センサユニット１３０は、前述の独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号と同様に、空間分解センサ装置（例えば、ＣＣＤカメラ）として構成することができる。この場合、エミュレートされるそれぞれの照明設定に応じて、ピクセルの有限部分が、センサユニット１３０に入射する光を評価する際に、考慮されない状態にしておくことができる。しかしながら、本発明は、これに限定されない。したがって、（例えば、図７および図８に基づいて説明されるように）さらなる実施形態では、特徴付けられるマスクから発する光を検出するために、非空間分解センサ（例えば、単純なフォトダイオード）を使用することができ、その場合、ピクセルの前記選択が、異なる仕方で（例えば、図７および図８でそれぞれ説明される、互いに独立して調整可能な光学素子の配置を使用して）行われる。

図１に戻ると、本発明による装置は、光源１０５によって放出されたコヒーレント光の一部１４５を出力結合するための、ミラーの形態の出力結合素子１４０をさらに備え、この出力結合された部分１４５が強度センサ１５０によって捕捉される。

光源の動作波長（例えば、約１３．５ｎｍ）に応じて、出力結合素子１４０を形成するミラーは、適切な被膜、特に、モリブデン（Ｍｏ）−シリコン（Ｓｉ）反射層スタックを有することができる。

強度センサ１５０を出力結合素子１４０と組み合わせて使用することによって、本発明は、センサユニット１３０によって記録された像を光源１０５のパワーに対して正規化することができるように、光源１０５側のエネルギー変動を確認することを可能にする。特に、これにより、センサユニット１３０によって記録された像の輝度変化が、マスク１２０上に存在する欠陥によって引き起こされたものなのか、または、光源１０５のエネルギー変動によって引き起こされたものなのかを区別することができ、したがって、マスク上に存在すると認識された欠陥について誤った結論を引き出すことを回避することが可能である場合がある。

図２は、さらなる実施形態の概略図を示し、図１と比較して類似した、または実質的に機能的に同一の構成要素は、「１００」だけ増加した参照番号によって指定されている。図１の実施形態とは対照的に、図２による出力結合素子２４０は、照明光学ユニット２１０の構成要素であり、そのため、照明光学ユニット２１０の後方反射が、本発明による出力結合に使用される。照明光学ユニット２１０がゾーンプレートとして構成されている場合、ゾーンプレート３１１の領域は、図３ｂによる反射実施形態を有することができ、その結果、出力結合素子３４０として機能することができる。

照明光学ユニットに到達する十分にコヒーレントな光の生成に関して、本発明は、単一の光源の使用に限定されない。図４は、２つの光源（例えば、ＨＨＧレーザ）４０５ａ、４０５ｂを有する構成を、純粋に概略的で、非常に簡略化した図で示す。「４０６」は、光源のうちの１つ（例えば、４０５ｂ）の光を、それぞれのもう一方の光源（例えば、４０５ａ）のそれぞれのデッドタイムの間（連続するパルス間）に、照明デバイス４１０に導くために、およびその逆を行うために、「スイッチング光学ユニット」としての調整可能なミラーを示すために使用されている。特に、ミラー４０６は、かすめ入射（ＧＩ＝「ｇｒａｚｉｎｇ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ」）（ミラー４０６の光学有効面で生じる入射角がそれぞれの面法線に対して少なくとも７０°である）下で動作するように構成および配置することができ、その結果、強度損失を制限することができる。ここで、関連するミラー４０６のスイッチング速度は、光源４０５ａ、４０５ｂのパルス速度に応じて適切なやり方で選択することができ、例えば、ｋＨｚ範囲に位置づけることができる。

２つ以上の光源を使用することによって、コヒーレント光源またはＨＨＧレーザの典型的にはかなり大幅に制限された出力パワーを考慮することが可能である。さらなる実施形態では、適切なスイッチング光学ユニットと組み合わせて、照明光学ユニットに入射する十分にコヒーレントな光を生成するための３つ以上の光源を設けることもできる。

さらなる実施形態では、本発明による装置は、照明光学ユニットにおいて、かすめ入射下で（すなわち、光学有効面への入射角がそれぞれの面法線に対して少なくとも７０°で）配置された少なくとも１つのミラーを備える。このような構成により、本発明による装置を使用して、１３．５ｎｍまでの異なる動作波長でマスクを検査することも可能になり、これは、かすめ入射の場合には反射率が波長に実質的に依存しないためであり、その結果、特に、より大きなスループットを得る目的で、より大きな周波数スペクトルのコヒーレント光を提供するための光源を使用することも可能になる。例として、このような追加の動作モードを使用して、いずれの場合も厄介であり、したがって、元々前もって排除しておくべき比較的大きな欠陥を識別することができ、それによって、これらの欠陥の「化学線」検査（“ａｃｔｉｎｉｃ” ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ）（すなわち、マイクロリソグラフィ投影露光装置の実際の動作波長での）を元々不要なものとする。

例として、前記追加の動作モードでは、複数の高調波次数のＨＨＧ光源を広帯域照明に使用することができ、（例えば、１つの高調波次数のＨＨＧ光源のみを使用して）化学線波長での特徴付けを、このような予備検査の後にのみ、また、予備検査が依然として必要な範囲でのみ実行することが可能である。

図５ａは、このような照明光学ユニット５１０の可能な構成を純粋に概略的な図で示しており、ウォルタ光学系（Ｗｏｌｔｅｒ ｏｐｔｉｃｓ）の原理から開始して、光軸ＯＡに対して同心円状にインターリーブされた複数の放物面鏡５１１を、同様に光軸に対して同心円状にインターリーブされた複数の双曲面鏡５１２と組み合わせた配置を使用している。このようにして、図５ａに示すように、光源（図５ａには図示せず）によって生成されたコリメートされたビームを、かすめ入射下で、したがって、反射率に関して実質的に波長依存性なしに、照明光学ユニット５１０によってマスク（同様に図５ａには図示せず）上の回折限界光スポットに集束させることができる。

かすめ入射下での照明光学ユニットの上述の実現は、図５ａに基づいて説明した特定の実施形態に限定されず、任意の適切なやり方で実施することができる。純粋に例示的なやり方で、図５ｂは、ビーム経路内に互いに垂直に連続して配置された２つの楕円状に湾曲した円筒形ミラー５１３、５１４に基づく照明光学ユニットのさらなる構成を示す。２つの円筒形ミラー５１３、５１４は、対応する焦点を有し、そのため、第１の円筒形ミラー５１３の焦線（ｆｏｃａｌ ｌｉｎｅ）は、第１の円筒形ミラー５１３に垂直な第２の円筒形ミラー５１４の焦線と一致する。

図６は、マスクを特徴付けるための装置のさらなる構成の概略図を示し、図１と比較して類似した、または実質的に機能的に同一の構成要素は、「５００」だけ増加した参照番号によって指定されている。本態様によると、照明光学ユニットは、実質的に垂直な入射下で（すなわち、それぞれの面法線に対して２０°以下の光学有効面への入射角で）動作する少なくとも１つのミラーを備える。図６の特定の例示的な実施形態では、照明光学ユニット６１０は、凹面鏡６１１および凸面鏡６１２を有するシュワルツシルト光学ユニットとして構成されている。

例えば、図３ａ〜図３ｂに従って実施されるゾーンプレートの使用と比較して、図６による照明光学ユニット６１０の構成は、ゾーンプレートの使用中に存在する、この場合の（回避すべき色収差の観点からの）制限が不要になるため、照明光学ユニットを、特徴付けられるマスク６２０から実質的により大きな距離に配置することができるという点で有利である。結果として、図６のように、例えば、典型的には、実際のマスク構造から数ミリメートル（ｍｍ）の距離に配置された（マスク６２０を埃または他の粒子から保護するための）保護膜が存在するために検査されるマスクを特徴付けることも可能である。

図６に基づいて上述した実施形態は、図１に基づいて説明したように、出力結合素子および強度センサを使用する概念と組み合わせて実現することができるが、（図６に示されるように）それとは無関係に実現することもできる。

上述の実施形態において、空間分解センサユニットが、像を記録するために、または投影露光装置の照明光学ユニットをエミュレートするためにそれぞれ使用され、独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号による原理から始めているとしても、本発明は、これに制限されない。図７および図８はそれぞれ、互いに独立して調整可能な複数の光学素子からなるアレイを有する実施形態を示し、前記アレイは、マスク７２０または８２０とセンサユニット７３０または８３０との間の光路に配置されている。ここで、前記アレイは、図７および図８において、それぞれ「７６０」および「８６０」によって示され、照明光学ユニットは、「７１０」または「８１０」によって示されている。

前記アレイ７６０または８６０は、像を記録するために、空間分解（「ピクセル化」）センサユニットの代わりに、単純な非空間分解センサの使用を可能にし、このセンサは、そこに入射する光の全強度のみを記録する。これは、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明デバイスをエミュレートする目的で、アレイ７６０または８６０が、記録領域からの個々のピクセルの目標とする除去の実施を元々可能にしている事実によって達成される。その結果、図７または図８のように、センサユニット７３０または８３０は、例えば、単純なフォトダイオードとして構成することができる。

図７によると、アレイ７６０は、互いに独立して調整可能な複数のミラー素子（「マイクロミラー」）を備え、これらのミラー素子は、入射する光を、前記光がセンサユニット７３０に入射してもよく、または入射しなくてもよいように、それぞれ選択的に偏向することができる。図８によると、アレイ８６０は、アレイ８６０の個々の調整可能な素子の傾斜位置に応じて、光が（シャッタのように）遮断されるか、またはセンサユニット８３０もしくはフォトダイオードに透過する範囲で透過して動作する。

図７および図８に基づいて上述した構成は、図１に基づいて説明したように、光出力結合素子および強度センサを使用する概念と組み合わせて実現することもでき、さもなければ、それとは無関係に実現することもできる。

本発明のさらなる実施形態では（そして繰り返しになるが上述の構成と組み合わせて、あるいはそれとは無関係に）、マイクロリソグラフィ投影露光装置の対応する収差特性をエミュレートするために、位相シフタ素子を使用することによって光ビーム経路に位相収差を付与することができる。

このような位相シフタ素子の例示的な実施形態および適切な材料は、米国特許第１０，００１，６３１Ｂ２号および米国特許第１０，１５１，９２２Ｂ２号に記載されている。特に波面と透過変化との結合を考慮に入れるために、このような位相シフタ素子は、２つの個別のフィルムから構成することができ、これらの形状および材料は、所与の位相変化での透過損失を一定に保つことができるように選択される。

図９に示す独国特許第１０２０１００６３３３７Ｂ４号の原理から開始して、マスクを特徴付けるための装置は、本開示のさらなる態様に従って、アナモルフィック結像系を備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置がエミュレートされるように構成または動作することもできる。ここで、アナモルフィック結像とは、対象物の歪んだ像を生成し、相似結像（ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｉｍａｇｉｎｇ）の例ではない（すなわち、変位、回転、鏡映、およびスケーリングの組合せによっては表現できない）結像を意味すると理解される。特別な場合には、このようなアナモルフィック結像系は、例えば、２つの相互に異なる軸に沿って異なる結像スケールを有する投影レンズであってもよい。

ここで、原理的には、存在する欠陥に関するマスクの特徴付けは、エミュレートされるマイクロリソグラフィ投影露光装置内のウエハの異なるデフォーカスレベルにとっても望ましく、本発明による装置内のウエハの関連するデフォーカスは、レチクルのデフォーカスに対応する。ここで、このようなデフォーカスは、光源と特徴付けられるマスクとの間の光路に非点収差の形態で目標とする収差を追加することによって考慮に入れることができる。例として、この目的のために位相シフタ素子を照明ビーム経路に挿入することができ、またはそれに応じて照明光学ユニット（例えば、図３のようなゾーンプレート、図６のようなシュワルツシルト光学ユニットなど）を連続的に変形することができる。位相シフトに関して連続的に可変な、いわゆるアルバレス原理（Ａｌｖａｒｅｚ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に基づく、ＥＵＶ範囲で使用するための適切な位相シフタ素子（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）は、独国特許出願公開第１０２０１８２０１４９５号に記載されている。

特定の実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せおよび／または交換を通じて、多数の変形形態および代替の実施形態が当業者には明らかであろう。したがって、このような変形形態および代替の実施形態は、本発明によって包含されており、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって提供されるように限定されるだけであることは、当業者にとっては言うまでもない。

１０５ 光源
１１０ 照明光学ユニット
１２０ マスク
１３０ センサユニット
１４０ 出力結合素子
１４５ コヒーレント光の一部
１５０ 強度センサ
２０５ 光源
２１０ 照明光学ユニット
２２０ マスク
２３０ センサユニット
２４０ 出力結合素子
２４５ コヒーレント光の一部
２５０ 強度センサ
３１０ 照明光学ユニット
３１１ 照明光学ユニット
３４０ 出力結合素子
４０５ａ 光源
４０５ｂ 光源
４１０ 照明光学ユニット
５１０ 照明光学ユニット
６０５ 光源
６１０ 照明光学ユニット
６２０ マスク
６３０ センサユニット
７１０ 照明光学ユニット
７２０ マスク
７３０ センサユニット
８１０ 照明光学ユニット
８２０ マスク
８３０ センサユニット

Claims (14)

1. マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための装置であって、
   コヒーレント光を放出する少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）と、
   前記少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）の前記コヒーレント光から前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）上に回折限界光スポットを生成する照明光学ユニット（１１０、２１０、３１０、３１１、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）と、
   走査デバイスであって、それを用いて前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）に対して前記回折限界光スポットの走査移動を実施することが可能な走査デバイスと、
   センサユニット（１３０、２３０、６３０、７３０、８３０）と、
   前記センサユニット（１３０、２３０、６３０、７３０、８３０）に入射し、前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）から来た光を評価するための評価ユニットと、
   を備える、装置において、
   前記少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）によって放出された前記コヒーレント光の一部（１４５、２４５）を結合出力するための出力結合素子（１４０、２４０、３４０）と、
   この出力結合された部分（１４５、２４５）の強度を捕捉するための強度センサ（１５０、２５０）と、
   をさらに備えることを特徴とする、装置。
2. 前記出力結合素子（１４０、２４０、３４０）が反射性素子であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記出力結合素子（１４０、２４０、３４０）が、前記少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）によって放出された前記コヒーレント光の一部（１４５、２４５）を出力結合するように設計され、その強度比率が１０％未満、詳細には５％未満、さらに詳細には１％未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記出力結合素子（１４０）が、前記少なくとも１つの光源（１０５）と前記照明光学ユニット（１１０）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記出力結合素子（２４０、３４０）が、前記照明光学ユニット（２１０、３１１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記照明光学ユニット（３１０、３１１）が、ゾーンプレートを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記出力結合素子（３４０）が、このゾーンプレートの反射領域によって形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 互いに独立して調整可能な複数の光学素子の少なくとも１つのアレイを備え、前記アレイが、前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）と前記センサユニット（１３０、２３０、６３０、７３０、８３０）との間の光路に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）が、ＨＨＧレーザであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 複数のコヒーレント光源（４０５ａ、４０５ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記照明光学ユニット（５１０）が少なくとも１つのミラー（５１１、５１２、５１３、５１４）を備え、前記ミラーが、前記装置の動作中に前記ミラー（５１１、５１２、５１３、５１４）の光学有効面で生じる入射角がそれぞれの面法線に対して少なくとも７０°となるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記照明光学ユニット（６１０）が少なくとも１つのミラー（６１１、６１２）を備え、前記ミラーが、前記装置の前記動作中に前記ミラー（６１１、６１２）の光学有効面で生じる入射角がそれぞれの面法線に対して最大で２０°となるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 光源（１０５、２０５、４０５）とマスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）との間の光路に少なくとも１つの位相シフタ素子をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. マイクロリソグラフィマスクを特徴付けるための方法であって、
    回折限界光スポットが、少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）によって生成されたコヒーレント光から照明光学ユニット（１１０、２１０、３１０、３１１、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）を介して前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）上に生成され、
    前記回折限界光スポットの走査移動が前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）に対して実施され、
    センサユニット（１３０、２３０、６３０、７３０、８３０）に入射し、前記マスク（１２０、２２０、６２０、７２０、８２０）から来た光が評価される、
    方法において、
    前記少なくとも１つの光源（１０５、２０５、４０５ａ、４０５ｂ、６０５）によって放出された前記コヒーレント光の一部（１４５、２４５）が出力結合され、この出力結合された部分（１４５、２４５）の強度が捕捉される、
    ことを特徴とする、方法。

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