JP2022545015A - 計測デバイスを較正する方法 - Google Patents

Abstract

被検物（１４）の光学面（１２）の形状を干渉測定する計測デバイス（１０）を較正する方法が提供される。計測デバイスは、回折光学検査モジュール（３０）の配置用のモジュール平面（３２）を備え、回折光学検査モジュールは、光学面に指向されて光学面の目標形状（６０）に少なくとも近似適合した波面を有する被検波（３４）を生成するよう構成される。本方法は、較正波（８０）を生成する目的で回折光較正モジュール（４４）をモジュール平面に配置するステップと、計測デバイスの検出器平面（４３）で較正波により生成された較正インターフェログラム（８８）を取得するステップと、取得された較正インターフェログラムから検出器平面の対応する点（５４）に対するモジュール平面の点（５２）の位置割当て分布（４６）を決定するステップとを含む。【選択図】図１

Description

本願は、２０１９年８月２２日の独国特許出願第１０ ２０１９ ２１２ ６１４．６号の優先権を主張する。当該特許出願の全開示を参照により本願に援用する。

本発明は、被検物の表面の形状を干渉法により測定する計測デバイスを較正する方法、被検物の表面の上記形状を測定する方法、及び光学面を備えた光学素子に関する。

被検物の、例えばマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影レンズ用の光学素子の表面形状の高精度の干渉計測のために、多くの場合は回折光学装置がいわゆるゼロ光学系又は補償光学ユニットとして用いられる。この場合、被検波の波面が、当該被検波が表面の目標形状に全ての場所で垂直に入射しそこで反射して逆行するように、回折素子により目標形状に適合される。目標形状からの偏差は、参照波を反射した被検波と重畳することにより求めることができる。用いられる回折素子は、例えば計算機ホログラム（ＣＧＨ）であり得る。

特許文献１は、そのような計測システムを記載している。最初に、光波がフィゾー素子を用いて参照波及び被検波に分割される。被検波は、続いて複素符号化ＣＧＨにより、表面の目標形状に適合した波面を有する被検波と球面又は平面波面を有する較正波とに変換される。この目的で、ＣＧＨは、適切に設計された回折構造を有する。較正波を用いて、ＣＧＨが較正される。その後、被検物が検査位置に配置され、被検波を用いた計測が実行される。被検波は、被検物の表面で反射されてＣＧＨにより変換し戻され、フィゾー素子を通過後に、上記被検波に参照波が重畳される。平面で取得されたインターフェログラムから表面の形状を測定することが可能である。ここで、ＣＧＨの較正により非常に高い精度が達成される。

さらに、被検物の形状を計測するために、被検面の目標形状に近似しているにすぎず目標形状と同一ではない波面を有する被検波を用いることが可能である。この手順は、例えば、回転対称参照面からごく僅かにずれている「ナノ自由曲面」として知られているものを計測する場合に有用である。同様に回転対称形態の被検波の使用は、この場合に適している。

計測対象表面の実際形状を測定するために、目標形状と被検波の波面との間の差を、取得されたインターフェログラムから求められた計測データから差し引かなければならない。しかしながら、この評価は多くの場合に十分に正確ではない。

独国特許出願公開第１０ ２０１２ ２１７ ８００号明細書

本発明の目的は、上記課題の解決を可能にする、特に目標形状が回転対称形態からずれている光学面の形状を高精度で確実に測定することができるようにする方法を提供することである。

さらに、上記目的は、例えば、被検物の光学面の形状を干渉測定する計測デバイスを較正する方法により達成することができる。計測デバイスは、回折光学検査モジュールの配置用のモジュール平面を備える。検査モジュールは、光学面に指向されて光学面の目標形状に少なくとも近似適合した波面を有する被検波を生成するよう構成される。本発明による較正方法は、較正波を生成する目的で回折光較正モジュールをモジュール平面に配置するステップと、計測デバイスの検出器平面で較正波により生成された較正インターフェログラムを取得するステップと、取得された較正インターフェログラムから検出器平面の対応する点に対するモジュール平面の点の位置割当て分布を決定するステップとを含む。

換言すれば、検出器平面の対応する点の各位置に対するモジュール平面の複数の点の各位置の割当てが決定される。すなわち、位置決定の結果が、点の個々の割当てを指定する割当て分布である。

検出器平面の各点に対するモジュール平面の点の位置割当て分布は、モジュール平面と検出器平面との間に任意に配置された計測デバイスの光学ユニットによりモジュール平面の対応する座標がマッピングされる検出器平面の座標の指定を意味すると理解されたい。上記位置割当て分布は、モジュール平面と検出器平面との間の横方向割当てと称することもできる。後者は特に、結像スケール、直交性、及びディストーションと称する高次の横方向位置割当て分布等のパラメータを含む。

本発明による較正方法により決定された位置割当て分布は、目標形状に近似しているにすぎない被検波による被検物の計測時に測定されたインターフェログラムの高精度評価を可能にする。

この評価において、目標形状と被検波の波面との間の差分分布の減算時に、干渉計カメラ上の対応する点に対する被検物上の点の精密な位置割当てを厳密に考慮することができる。結果として、光学面の形状に関して得られる計測結果は高精度を有する。

一実施形態によれば、計測デバイスは、検査モジュール又は較正モジュールをモジュール平面で保持する保持装置を備える。特に、計測デバイスは、検出器平面でインターフェログラムを取得する検出器も備える。

さらに別の実施形態によれば、モジュール平面と検出器平面との間に配置された光学ユニットのディストーションが、位置割当て分布を決定することにより測定される。光学ユニットのディストーションは、光学ユニットの結像スケールの局所的変化を意味すると理解される。光学ユニットは、１つ又は複数の光学素子、例えばコリメータ、ビームスプリッタ、及び計測デバイスの取得装置の接眼レンズを含み得る。

さらに別の実施形態によれば、較正モジュールは、既知の構成の回折構造パターンを有し、既知の構成は、位置割当て分布の決定中に用いられる。一変形実施形態によれば、較正モジュールの回折構造パターンは、２次元変調光学特性を含む。

さらに別の実施形態によれば、２次元変調光学特性は、回折構造パターンと相互作用する波の位相変調を起こす。換言すれば、回折構造パターンは、例えば２次元余弦波格子のような２次元位相変調を含む。代替として、２次元変調光学特性は、回折構造パターンと相互作用する波の振幅変調又は強度変調を起こし得る。

さらに、本発明は、被検物の光学面の形状を測定する方法を提供する。この方法は、検出器平面の対応する点に対するモジュール平面の点の位置割当て分布を決定するための、上述の実施形態又は例示的な実施形態のいずれか１つによる較正方法の実施を含む。さらに、本発明による形状測定方法は、光学面に指向される被検波を生成する目的で検査モジュールをモジュール平面に配置するステップと、被検波により生成された検査インターフェログラムを記録するステップとを含む。

形状測定方法の一実施形態によれば、さらに、光学面の形状は、位置割当て分布を利用して検査インターフェログラムから測定される。一変形実施形態によれば、光学面の形状の測定はさらに、モジュール平面の点に対する被検物の光学面上の点のさらなる位置割当て分布を考慮して実施される。特に、検査モジュールの回折構造パターンの作製の精度と検査モジュールに関する被検物の調整とが十分に正確であることが確実であれば、このさらなる位置割当て分布を、回折光学検査モジュールの設計データから直接求めることができる。

さらに別の実施形態によれば、検査モジュールにより生成された被検波は、光学面の目標形状からの最大偏差が１００ｎｍ～１０μｍであるように目標形状に適合した回転対称波面を有する。よって、被検波は、いわゆるナノ自由曲面の計測に適している。

換言すれば、被検波の波面は、目標形状に関する２次元偏差分布を有する。大きさに関する偏差分布の最大値は、１００ｎｍ～１０μｍの範囲である。異なる実施形態によれば、目標形状からの被検波の波面の最大偏差は、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、又は５００ｎｍ以上であり１０μｍ以下、５μｍ以下、２μｍ以下、又は１μｍ以下である。回転対称形態の被検波の波面の構成は、計測結果の回転平均による形状計測の精度の向上を可能にする。

さらに別の実施形態によれば、検査モジュールは、被検波を生成する働きをする回折テストパターンを含み、且つ検出器平面の検査モジュールの横方向位置を決定するための調整構造を含む。較正モジュールにより決定された位置割当て分布は、調整構造により精密に割り当てることができる。一変形実施形態によれば、較正モジュールは、それぞれが同一の構成を有する回折較正パターンを少なくとも部分的に含み、調整構造は、検査モジュールの較正パターンにより少なくとも一部が形成される。

さらに別の実施形態によれば、検査モジュールの較正パターンは、被検波を生成する働きをする回折テストパターンを囲む。

さらに別の実施形態によれば、検査モジュール及び較正モジュールは、それぞれが同一の構成を有する回折較正パターンを少なくとも部分的に含み、検査モジュールの較正パターンは、被検波を生成する働きをする回折テストパターンのための切抜き部を有する。一変形実施形態によれば、切抜き部は、較正パターンの少なくとも１つの中央領域に配置される。

さらに、本発明によれば、光学面を備えた光学素子が提供される。この光学面には、最も良く適合した回転対称参照面からのその最大偏差が１００ｎｍ～１００μｍである非回転対称な目標形状が割り当てられる。さらに、目標形状からの光学面の実際形状の最大偏差は、回転対称参照面からの目標形状の最大偏差の１／１０００以下である。

例えば、回転対称参照面からの目標形状の最大偏差が１００ｎｍである例示的な場合には、目標形状からの光学面の実際形状の最大偏差は０．１ｎｍ以下である。

ベストフィット回転対称参照面からの目標形状の最大偏差は、概して、目標形状と回転対称参照面との間の差の計算により得られた２次元分布の最高の山と最低の谷との間の差（いわゆるピークバレー比）の約半分である。ベストフィット回転対称参照面は、目標形状からの最大偏差が最小である回転対称面を意味すると理解されたい。

同様に、目標形状からの光学面の実際形状の最大偏差は、概して、実際形状と目標形状との間の差の計算により得られた２次元分布の最高の山と最低の谷（ピークバレー比）の約半分である。

さらに別の実施形態によれば、回転対称参照面からの非回転対称な目標形状の最大偏差の下限は、２００ｎｍ以上、特に３００ｎｍ以上又は５００ｎｍ以上である。さらに別の実施形態によれば、回転対称参照面からの非回転対称な目標形状の最大偏差の上限は、５０μｍ以下、特に１０μｍ以下又は１μｍ以下である。

一実施形態によれば、参照面は回転対称非球面である。一変形実施形態によれば、回転対称参照面と任意の球面との間の偏差は、２００μｍ以上、特に５００μｍ以上である。

特に、光学素子は、マイクロリソグラフィ結像光学系用に構成される。特に、結像光学系は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影レンズである。一実施形態によれば、光学素子はナノ自由曲面である。

さらに別の実施形態によれば、回転対称参照面は、任意の球面から１００μｍ以上、特に２００μｍ以上の偏差を有する。

光学素子のさらに別に実施形態によれば、目標形状からの光学面の実際形状の最大偏差は、回転対称参照面からの目標形状の最大偏差の１／１００００以下、特に１／２００００以下又は１／５００００以下である。

さらに別の実施形態によれば、目標形状からの光学面の実際形状の最大偏差は、０．２ｎｍ以下、特に０．１ｎｍ以下又は０．０５ｎｍ以下である。

さらに、格子状の基本構造を有する回折構造パターンを備えた回折光学素子が提供される。格子状の基本構造は、検出器の２つの隣接する画素間の間隔より良好な精度での検出器により記録されたインターフェログラムに基づく回折構造パターンの位置の決定を容易にするような変調を有する。インターフェログラムは、回折構造パターンを介して進行する波を参照波と重畳させることにより生成される。

換言すれば、位置を決定する精度は、検出器の画素分解能より高く、すなわち精度値は検出器の画素分解能未満である。検出器に応じて、２つの隣接する画素間の距離は、２０μｍ未満、１０μｍ未満、５μｍ未満、特に約２μｍ～３μｍであり得る。この場合、例えばフィゾー干渉計の形態のこの目的で設けられた干渉計測デバイスで、回折構造パターンを介して進行する波を参照波と重畳させることができる。インターフェログラムを生成するために参照波と重畳された波が回折構造パターンを介して進行するという記載は、インターフェログラムの生成前に、波が回折構造パターンと相互作用した、すなわち回折構造パターンで反射したか又は回折構造パターンを通過したことを意味すると理解されたい。

特に、回折構造パターンは、回折波に加えられた２次元変調光学特性を有し、参照波の重畳後に、格子状の位相変調として検出器のインターフェログラムに現れ、それに基づき位相変調を求めることができる。

異なる実施形態によれば、変調は、検出器の２つの隣接する画素間の距離の１／５より良好、１／１０より良好、又は１／２０より良好な精度での回折構造パターンの位置の決定が容易になるように構成される。

回折構造パターンの変調の結果として、回折構造パターンを介して進行する波の波面で既知の変化が発生し、したがって既知の対応する２次元構造が干渉パターンで、例えば市松状の干渉パターンで生成される。しかしながら、その表現が意味すると解釈され得るものとは異なり、このような市松状構造は、一定の領域の間に不連続部を挟んだ変調を有しない。正確には、変調の曲線は有限の勾配で連続する。この２次元構造により、適当なアルゴリズムにより、例えばフィッティング又は畳み込みにより、干渉パターンをそれに基づき変調された２次元構造の予備知識を用いて評価することができ、したがって検出器の画素分解能を超える分解能で回折構造パターンの位置を決定することができる。特に、既知の波面の変化は周期構造を有する。

回折光学素子の一実施形態によれば、回折構造パターンの変調は位相変調であり、すなわち回折構造パターンは位相格子として構成される。

さらに別の実施形態によれば、変調は周期的である。特に、変調は余弦波状であり、例として、回折構造パターンは二重余弦変調位相格子である。

上記の実施形態、実施例、及び変形実施形態に関して特定した特徴、及び本発明による実施形態の他の特徴は、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り必要な場合は本願の係属中又は決定後にのみ保護が求められる有利な実施形態を表すことができる。

本発明の上記の及びさらに他の有利な特徴を、添付の概略図を参照して以下の本発明による例示的な実施形態の詳細な説明に示す。

モジュール平面に配置されて被検物の光学面に放射される被検波を生成する働きをする回折光学検査モジュールを備えた、光学面の形状を干渉測定する計測デバイスの実施形態を示す。 検査モジュールの代わりに較正モジュールがモジュール平面に配置された、較正方法の実行時の図１に示す計測デバイスを示す。 被検物の光学面と、光学面に割り当てられた目標面及び参照面との説明を示す。 ナノ自由曲面の形態の光学面を計測する実施形態によるデータフローの図を示す。

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付す。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、本発明の他の例示的な実施形態の説明又は概説を参照されたい。

説明を容易にするために、デカルトｘｙｚ座標系が図示されており、この座標系から図示のコンポーネントの各位置関係が見てとれる。図１では、ｙ方向が図の平面に対して垂直に延びる、ｘ方向は右向きに延び、ｚ方向は上向きに延びる。

図１は、被検物１４の光学面１２の形状を干渉測定する計測デバイス１０の例示的な実施形態を説明するものである。計測デバイス１０を用いて、特に、目標形状からの表面１２の実際形状の偏差を求めることができる。例として、非球面が計測対象の表面１２として設けられ得る。

計測デバイス１０は、マイクロリソグラフィ投影レンズのミラーの表面１２の計測に特に適している。この表面１２は、ＥＵＶ放射線、すなわち１００ｎｍ未満の波長、特に約１３．５ｎｍ又は約６．８ｎｍの波長を有する放射線を反射するよう構成され得る。ミラーの非球面は、例えば「ナノ自由曲面」として知られるものとすることができる。

図３は、図１に示すそのような「ナノ自由曲面」の形態の光学面１２をより詳細に示す。光学面１２には目標形状６０が割り当てられ、これは、ベストフィット回転対称参照面６４からのいわゆる自由曲面偏差分布ｈ（ｘ，ｙ）を有し、当該分布の最大値Δ_１は、１００ｎｍ～１００μｍ、特に１００ｎｍ～１０μｍの範囲である。偏差値Δ_１を有するベストフィット回転対称参照面６４からの目標形状６０のこのような偏差６８を、図３に例示的に示す。この例示では、これは参照面６４からの目標形状６０の最大偏差を表し、すなわち指定の最大偏差はΔ_１である。一実施形態によれば、ベストフィット回転対称参照面６４は、目標形状６０からの最大偏差Δ_１が最小である回転対称面を意味すると理解することができる。代替として、ベストフィット回転対称参照面６４は、偏差の二乗平均、略してＲＭＳ、

を最小化することにより、又は平均偏差＜｜Δ_１｜＞を最小化することにより決定することもできる。

光学面１２の実際形状はまた、製造誤差による目標形状６０からの偏差を通常は有する。そのような偏差６２を図３に例示的に示す。この場合、偏差６２は、目標形状６０からの光学面１２の実際形状の最大偏差を表し、その値をδとする。ここで留意すべきなのは、例示の目的で、偏差６２を偏差６８と同様の撓みを有するものとして図３に示すが、実際には、δが通常はΔ_１より実質的に小さいことである。例として、δは約０．２ｎｍ、特に約０．０５ｎｍであり得る。したがって、「ナノ自由曲面」は、その実際形状１２がそのベストフィット回転対称参照面６０から１００ｎｍ～１０μｍの最大偏差を有することによっても定義することができる。

回転対称参照面６４は、ベストフィット球面７０からのその最大偏差７２の最小値Δ_２により指定することができる。ベストフィット球面は、回転対称参照面６０からの最大偏差が最小である球面を意味すると理解されたい。したがって、最小値Δ_２による最大偏差の指定は、任意の球面からの最大偏差７２に、すなわち回転対称参照面６０が任意の球面に対してΔ_２以上の偏差を有することを指定することにより関連付けることもできる。一実施形態によれば、Δ_２は約０μｍとすることもでき、この場合、回転対称参照面６４は球である。

図１に示す計測デバイス１０は、広がった波の形態の入力波１８として十分にコヒーレントな計測放射線を供給する光源１６を備える。この場合、光源１６は、ビーム拡大光学ユニットを有するレーザを例えば有し得る。例として、約５３２ｎｍの波長を有する周波数２倍Ｎｄ：Ｙａｇレーザ又は約６３３ｎｍの波長を有するヘリウムネオンレーザをこの目的で設けることができる。しかしながら、計測放射線は、電磁放射線の可視又は非可視波長域の異なる波長も有し得る。光源１６は、計測装置１０に用いることができる光源の一例を構成するにすぎない。

光源１６により供給された計測放射線は、非球面波面を有する入力波１８として光源１６を出て発散して伝播する。この場合、入力波１８は、最初にビームスプリッタ２０を通過し、続いて入力波１８の波面を平面波面に変換するコリメータ２２に当たる。

次に、参照波２８を反射して分割するフィゾー面２６を有するフィゾー素子の形態の参照素子２４が、入力波１８のビーム経路に位置する。図１に示すように、参照波２８は、コリメータ２２の方向に戻り、平面波面２９を有する。

入力波１８のうち参照素子２４を通過する部分は、回折構造５７を有する計算機ホログラム（ＣＧＨ）の形態の回折光学検査モジュール３０に当たる。回折構造５７は、テストパターン５８とテストパターン５８の周囲に配置された回折調整パターン５９とを含む。回折調整パターン５９は、図１に示すように、テストパターン５８を囲むことができ、この場合はリング状の形態を有することができる。代替として、これは、テストパターン５８の一部のみを囲んで、例えば円弧の形態を有していてもよい。図１に示すように、回折テストパターン５８は、円形であり得るか又は任意の他の形態を有し得る。概して、調整パターン５９は、少なくとも中央領域に、被検波３４を生成する働きをする回折テストパターン５８用の切抜き部を有するように構成することができる。代替として、切抜き部は偏心領域に配置することもできる。回折光学検査モジュール３０は、モジュール平面３２に配置され、具体的にはＣＧＨの回折構造５７がモジュール平面３２に位置付けられるように配置される。

回折光学検査モジュール３０の回折テストパターン５８を用いて、入力波１８の波面を図３に示す測定対象の光学面１２の目標形状６０に近似させ、その結果として被検波３４を生成する。光学面１２がいわゆる「ナノ自由曲面」として構成される上記の場合には、被検波３４の波面は回転対称参照面６４に適合し、上記実施形態に従って、光学面１２の目標形状６０は回転対称参照面６４から１００ｎｍ～１０μｍずれている。

回折調整パターン５９は、そこに入射した入力波１８の放射線をリトロー反射で、すなわち逆行して反射する働きをする。この場合に生成される波を調整波７４と称する。例として、回折調整パターン５９は、図１の詳細図８５に示すように、２次元余弦変調位相格子として構成することができる。

被検波３４は、被検物１４の光学面１２で反射し、戻り被検波３４ｒとして回折光学検査モジュール３０に戻る。この場合、戻り被検波３４ｒは、目標形状６０からの光学面１２の偏差６２と参照面６４からの目標形状６０の偏差６８との両方が加えられた波面３５ａを有する。回折光学検査モジュール３０を再通過後に、戻り被検波３４ｒは平面波面を再度有するが、偏差６２及び６８は同様に加えられている。

参照素子２４を通過後に、被検波３４ｒは、参照波２８と共にビームスプリッタ２０に戻る。ビームスプリッタ２０は、戻り計測波３４ｒ及び参照波２８の組み合わせを入力波１８のビーム経路外に導く。さらに、計測デバイス１０は、絞り３８と、接眼レンズ４０と、干渉計カメラ４２とを有する取得装置３６を収容しており、取得装置３６は、干渉計カメラ４２の検出器平面４３又は取得平面で参照波２８を被検波３４ｒと重畳させることにより生成されたインターフェログラム４１を取得する。

計測デバイス１０の評価装置５６が、干渉計カメラ４２により取得された１つ又は複数の検査インターフェログラム４１から被検物１４の光学面１２の実際形状を測定する。この目的で、評価装置５６は、適当なデータ処理ユニットを有し、当業者には既知の対応する計算法を用いる。本発明によれば、評価装置５６は、較正モジュール４４により求められるものであり図２を参照して以下でより詳細に説明する、検出器平面４３の対応する点５４に対するモジュール平面３２の点５２の位置割当て分布Ｔ_２（参照符号４６参照）、及び特に、モジュール平面３２の対応する点５２に対する被検物１４の表面１２のさらに別の位置割当て分布Ｔ_１（参照符号４８参照）を、インターフェログラムの評価時に用いる。光学面１２の実際形状を測定するために検査インターフェログラム４１の１つ又は複数に関して評価装置５６で行われる評価の例示的な実施形態を、図４の第４プロセス段階を参照して後述する。

代替として又は追加として、計測デバイス１０は、データメモリ又はネットワークのインタフェースを収容して、外部評価ユニットによりネットワークを介して記憶又は伝送される１つ又は複数の検査インターフェログラム４１による表面形状の測定を可能にすることができる。

位置割当て分布Ｔ_１及びＴ_２を組み合わせることにより、被検物１４の表面１２上に格子状に分布した点５０の各位置が、図１に示す計測デバイス１０の計測動作中に点５０が結像される検出器平面４３上の位置に割り当てられる。検出器平面４３の対応する位置は、上記点５４により特徴付けられる。ここで、位置割当て分布Ｔ_１は、モジュール平面３２の対応する点５２に対する被検査物１４の表面１２上の点５０の割当てを指定するのに対し、位置割当て分布Ｔ_２は、検出器平面４３の対応する点５４に対する点５２の割当てを指定する。

一実施形態によれば、位置割当て分布Ｔ_１は、光学設計モデルにより回折光学検査モジュール３０の設計データから直接求められる。ここで、回折テストパターン５８の作製の精度及び検査モジュール３０に対する被検物１４の調整が十分に正確であることは、最初に保証される。位置割当て分布Ｔ_１は、外部で計算して、図１に示すように評価装置５６に伝送することができる。代替として、位置割当て分布Ｔ_１は、評価装置５６によりテストパターン５８の設計データから直接計算することもできる。

位置割当て分布Ｔ_２は、光源及びモジュール平面３２と検出器平面４３との間に配置された光学ユニットの調整により、すなわちこの場合はコリメータ２２、ビームスプリッタ２０、及び接眼レンズ４０により発生する横方向の結像収差を反映する。これらの横方向の結像収差は、結像スケール、直交性、及びディストーションと称するさらなる次数の横方向の結像収差を含み得る。例示の目的で、図１に示す検出器平面４３の点５４の配置は、モジュール平面３２の規則的な格子状に配置された点５２に対するディストーションを有する。既に上述したように、位置割当て分布Ｔ_２は、較正モジュール４４による計測により求められる。

リング状の調整パターン５９に対応する検査インターフェログラム４１のエッジ領域では、参照波２８が調整波７４と重畳される。第１に、検査インターフェログラム４１のこの領域に含まれる情報を用いて、被検物１４の表面１２の形状の測定に用いられる１つ又は複数のインターフェログラム４１の取得前の検査モジュール３０を、位置割当て分布Ｔ_２を求める際に存在する較正モジュール４４の位置決めに従ってモジュール平面３２で調整することができる。第２に、検査インターフェログラム４１のエッジ領域に含まれる情報を用いて、較正モジュール４４により求められた位置割当て分布Ｔ_２を、被検物１４の表面１２の形状を測定するための１つ又は複数の検査インターフェログラム４１の取得時に存在する検査モジュール３０の位置決めに、計算により適合させることもできる。

位置割当て分布Ｔ_２を求めるために、較正モジュール４４は、検査モジュール３０の代わりに図１に示す計測デバイス１０のモジュール平面３２に配置されるので、図２に示す配置が起こる。光学検査モジュール３０のように、較正モジュール４４は、計算機ホログラム（ＣＧＨ）として構成され、以下で回折較正パターン８４とも称する回折構造パターンの形態の回折構造８２を含む。本実施形態における回折較正パターン８４は、入力波１８のビーム断面全体に及ぶ２次元位相変調を有するリトロー格子の形態で具現される。図２は、較正パターンの詳細図８５に、２次元余弦波格子の形態の位相変調の実施形態を示す。

換言すれば、較正パターン８４は、格子状の基本構造を有する回折構造パターンを含み、格子状の基本構造はさらに位相変調を有する。位相変調は、検出器とも称する干渉計カメラ４２により記録された、以下で較正インターフェログラム８８とも称するインターフェログラムに基づくモジュール平面３２の回折構造パターンの位置の決定を、検出器の隣接する画素間の距離より良好な精度で行うことを容易にするように構成される。よって、位置決定の精度は、検出器の画素分解能より高い。さらに他の実施形態によれば、精度は、検出器の２つの隣接する画素間の距離の１／５より良好、１／１０より良好、又は１／２０より良好である。

較正パターン８４の回折構造パターンを変調することにより、回折構造パターンを介して進行する波の、すなわち較正波８０の波面の既知の変化が発生し、この変化は、較正パターン８４で入力波１８の逆行反射により既知の２次元位相シグネチャ８６を加えられながら生成される。図２に示すように、加えられた２次元位相シグネチャ８６は、例えば市松状の構造を有し得る。しかしながら、その表現が意味すると解釈され得るものとは異なり、このような市松状構造は、一定の領域の間に不連続部を挟んだ変調を有しない。正確には、変調の曲線は有限の勾配で連続する。したがって、特に、この構造は二重余弦変調位相格子に近似し得る。よって、対応する２次元構造が、干渉計カメラ４２により記録される較正インターフェログラムで生成される。干渉パターンの評価中に、この２次元構造を適当なアルゴリズムによりフィッティングすることができる。２次元構造の予備知識により、検出器の画像分解能を超える上記分解能で回折構造パターンを実施することができる。

換言すれば、回折較正パターン８４は、２次元位相シグネチャ８６を加えながら入力波１８を反射して逆行させる位相格子として構成される。代替として、回折較正パターン８４は、変調強度格子として構成することもできる。較正波８０として知られるものは、回折較正パターン８４での入力波のリトロー反射により生成される。

例として、非常に精密な電子ビーム描画装置を用いて較正パターン８４が生成される場合、較正モジュール４４上の変調を起こす構造要素の横方向位置決めを高精度で実施することができる。スケール及び直交性の補正の実行時の精度は、リソグラフィマスク製造では一般的な機器による配置の別個の計測により決まり得るものであり、１００ｎｍより良好であり得る。よって、較正パターン８４は、モジュール平面３２で精密なスケールを設定する。このスケールは、このとき、フィゾー面２６での反射により生成された参照波２８と較正波８０との重畳により検出器平面４３で生成された１つ又は複数の構成インターフェログラム８８の評価により、高精度で計測される。評価は、対応する較正インターフェログラム８８の山及び谷の位置の計測により、また較正パターン８４の対応する構造要素に対する適当な割当てにより、評価装置９０で実施される。この評価の結果が、位置割当て分布Ｔ_２となる。

位置割当て分布Ｔ_２は、干渉計カメラの分解能より精度が良いことが好ましい。換言すれば、干渉計カメラ４２の画素分解能に対して、位置割当て分布Ｔ_２は、カメラ座標における検査モジュール３０の座標のサブピクセル精度の位置割当てを容易にする。

一実施形態によれば、回折光学検査モジュール３０のリング状の調整パターン５９は、較正パターン８５と類似の構成であり、すなわち調整パターン５９も同様に高精度位置決定のための位相変調を有する。一変形実施形態によれば、調整パターン５９は、較正モジュール４４の較正パターン８５と構造的に同一であり、すなわち両方のパターンが例えば同一の２次元余弦変調位相格子を含む。したがって、好ましくは、較正モジュール４４の較正パターン８５のエッジ領域は、検査モジュール３０のリング状の調整パターン５９に同一に対応する。これにより、検査モジュール３０をモジュール平面３２の同一の横方向位置に正確に配置することができる。較正モジュール４４での計測からの検出器平面４３及びモジュール平面３２の位置間の横方向割当ては、それに応じて検査モジュール３０での計測中にも有効である。

図４は、ナノ自由曲面の形態の光学面１２を計測する本発明による一実施形態によるデータフローを示す。第１プロセス段階Ｐ１において、モジュール平面３２の対応する点５２に対する被検物１４の表面１２上の点５０の割当てに関する位置割当て分布Ｔ_１が、光学設計モデルにより検査モジュール３０の回折テストパターン５８の設計データから決定される。さらに、参照符号９２で示し、既に上述したように回転対称参照面６４からの目標形状６０の偏差を指定する自由曲面偏差分布ｈ（ｘ，ｙ）が、回折テストパターン５８の設計の基礎となる仕様から決定される。第２プロセス段階Ｐ２において、較正モジュール４４が図２に示すモジュール平面３２に配置されると、計測デバイス１０を用いて、検出器平面４３に配置された干渉計カメラ４２上の対応する点５４に対するモジュール平面３２の点５２の割当てに関する位置割当て分布Ｔ_２が決定される。

第３プロセス段階Ｐ３において、検査モジュール３０が図１に示すモジュール平面３２に配置されている間に、被検物１４の表面１２が計測デバイス１０により計測される。その際に干渉計カメラ４２により記録された１つ又は複数のインターフェログラム４１から得られたカメラ座標の計測データ９２は、続いて第４プロセス段階Ｐ４において評価装置５６で評価される。この場合、計測データ９３は、逆位置割当て分布（Ｔ_１）^－１によりモジュール面３２と、逆位置割当て分布（Ｔ_２）^－１により表面１２の座標系とに逆算される。モジュール平面３２及び表面１２の座標系への計測データ９３の逆算は、順次実施することができる。代替として、設計ディストーションＴ_１も含む全体的なディストーションのモデルを構築し、且つディストーション計測により、全体的なディストーションの範囲内で設計ディストーションＴ_１前後の両方で起こり得る成分を考慮した残りのモデルパラメータを求めることも可能である。

その後、自由曲面偏差分布ｈ（ｘ，ｙ）が差し引かれ、したがって目標形状６０からの光学面１２の形状偏差９４が求められる。形状偏差９４は、被検体座標での加工データを表し、次にこれを光学面１２の後処理用の加工機９６に送信することができる。さらに、形状偏差９４を目標形状６０に加えることにより、光学面１２の実際形状を測定することができる。

例示的な実施形態、実施形態、又は変形実施形態の上記説明は、例として示すと理解されたい。それにより行われる開示は、第１に当業者が本発明及びそれに関連する利点を理解できるようにし、第２に当業者の理解では自明でもある記載の構造及び方法の変更及び修正を包含する。したがって、添付の特許請求の範囲の記載に従って本発明の範囲内に入る限りの全てのそのような変更及び修正、並びに等価物は、特許請求の範囲の保護の対象となることが意図される。

１０ 計測デバイス
１２ 光学面
１４ 被検物
１６ 光源
１８ 入力波
２０ ビームスプリッタ
２２ コリメータ
２４ 参照素子
２６ フィゾー面
２８ 参照波
２９ 参照波の波面
３０ 回折光学検査モジュール
３２ モジュール平面
３４ 被検波
３４ｒ 戻り被検波
３５ａ 戻り被検波の波面
３５ｂ 戻り被検波の波面
３６ 取得デバイス
３８ 絞り
４０ 接眼レンズ
４１ 検査インターフェログラム
４２ 干渉計カメラ
４３ 検出器平面
４４ 較正モジュール
４６ 位置割当て分布
４８ さらなる位置割当て分布
５０ 被検査物の表面上の点
５２ モジュール平面の点
５４ 検出器平面の点
５６ 評価装置
５７ 回折構造
５８ 回折テストパターン
５９ 調整パターン
６０ 目標形状
６２ 目標形状からの偏差
６４ 回転対称参照面
６６ 対称軸
６８ 参照面からの偏差
７０ ベストフィット球面
７２ 球面からの最大偏差
７４ 調整波
８０ 較正波
８２ 回折構造
８４ 回折較正パターン
８５ 較正パターンの詳細図
８６ 位相シグネチャ
８８ 較正インターフェログラム
９０ 評価装置
９２ 自由表面偏差分布ｈ（ｘ，ｙ）
９３ カメラ座標の計測データ
９４ 形状偏差
９６ 加工機

Claims (20)

1. 被検物（１４）の光学面（１２）の形状を干渉測定する計測デバイス（１０）を較正する方法であって、該計測デバイスは、回折光学検査モジュール（３０）の配置用のモジュール平面（３２）を備え、前記回折光学検査モジュール（３０）は、前記光学面に指向されて該光学面の目標形状（６０）に少なくとも近似適合した波面を有する被検波（３４）を生成するよう構成される方法において、
   較正波（８０）を生成する目的で回折光較正モジュール（４４）を前記モジュール平面に配置するステップと、
   前記計測デバイスの検出器平面（４３）で前記較正波により生成された較正インターフェログラム（８８）を取得するステップと、
   前記取得された較正インターフェログラムから前記検出器平面の対応する点（５４）に対する前記モジュール平面の点（５２）の位置割当て分布（４６）を決定するステップと
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記モジュール平面と前記検出器平面との間に配置された光学ユニット（２２、２０、４０）のディストーションが、前記位置割当て分布を決定することにより求められる方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、
   前記較正モジュールは、既知の構成の回折構造パターン（８４）を有し、前記既知の構成は、前記位置割当て分布（４６）の決定中に用いられる方法。
4. 請求項３に記載の方法において、
   前記較正モジュールの前記回折構造パターンは、２次元変調光学特性を含む方法。
5. 請求項４に記載の方法において、
   前記２次元変調光学特性は、前記回折構造パターン（８４）と相互作用する波（１８）の位相変調を起こす方法。
6. 被検物（１４）の光学面（１２）の形状を測定する方法であって、
   検出器平面（４３）の対応する点（５４）に対するモジュール平面（３２）の点（５２）の位置割当て分布（４６）を決定するために、請求項１～５のいずれか１項に記載の較正方法を実行するステップと、
   前記光学面に指向される被検波（３４）を生成する目的で検査モジュール（３０）を前記モジュール平面に配置するステップと、
   前記被検波により生成された検査インターフェログラム（４１）を記録するステップと
   を含む方法。
7. 請求項６に記載の方法において、
   さらに、前記光学面（１２）の形状は、前記位置割当て分布（４６）を利用して前記検査インターフェログラム（４１）から測定される方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記光学面の前記形状の測定はさらに、前記モジュール平面（３２）の点（５２）に対する前記被検物の前記光学面（１２）上の点（５０）の位置割当て分布（４８）を考慮して実施される方法。
9. 請求項６～８のいずれか１項に記載の方法において、
   前記検査モジュールにより生成された前記被検波（３４）は、前記光学面の目標形状（６０）からの最大偏差が１００ｎｍ～１０μｍであるように前記目標形状に適合した回転対称波面を有する方法。
10. 請求項６～９のいずれか１項に記載の方法において、
    前記検査モジュールは、前記被検波を生成する働きをする回折テストパターンを含み、且つ前記検出器平面の前記検査モジュールの横方向位置を決定するための調整構造を含む方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、
    前記較正モジュールは、それぞれが同一の構成を有する回折較正パターン（５９、８４）を少なくとも部分的に含み、前記調整構造は、前記検査モジュールの前記較正パターンにより少なくとも一部が形成される方法。
12. 請求項１０又は１１に記載の方法において、
    前記検査モジュールの前記較正パターン（５９）は、前記被検波を生成する働きをする回折テストパターン（５８）を囲む方法。
13. 光学面（１２）を備えた光学素子（１４）であって、前記光学面に、最も良く適合した回転対称参照面（６４）からの最大偏差が１００ｎｍ～１００μｍである非回転対称な目標形状（６０）が割り当てられ、その場合、前記目標形状からの光前記学面の実際形状の最大偏差が、回前記転対称参照面からの前記目標形状の前記最大偏差の１／１０００以下である光学素子。
14. 請求項１３に記載の光学素子において、
    前記回転対称参照面（６４）は、任意の球面（７０）から１００μｍ以上の偏差を有する光学素子。
15. 請求項１３又は１４に記載の光学素子において、
    前記目標形状からの前記光学面の前記実際形状の前記最大偏差は、前記回転対称参照面からの前記目標形状の前記最大偏差の１／１００００以下である光学素子。
16. 請求項１３～１５のいずれか１項に記載の光学素子において、
    前記目標形状からの前記光学面の前記実際形状の前記最大偏差は、０．２ｎｍ以下である光学素子。
17. 格子状の基本構造を有する回折構造パターン（５９、８４）を備えた回折光学素子（３０、４４）であって、前記格子状の基本構造は、検出器（４２）の２つの隣接する画素間のピッチより良好な精度での前記検出器により記録されたインターフェログラムによる前記回折構造パターンの決定を容易にするような変調を有し、前記インターフェログラムは、前記回折構造パターンを介して進行する波（３４ｒ、８０）を参照波（２８）と重畳させることにより生成される回折光学素子。
18. 請求項１７に記載の回折光学素子において、
    前記変調は、前記検出器（４２）の２つの隣接する画素間のピッチの１／１０より良好な精度での前記回折構造パターンの位置の決定が容易になるように設計される回折光学素子。
19. 請求項１７又は１８に記載の回折光学素子において、
    前記回折構造パターンの前記変調は位相変調である回折光学素子。
20. 請求項１７～１９のいずれか１項に記載の回折光学素子において、
    前記変調は周期的である回折光学素子。

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