JP5798719B2 - 目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法および装置 - Google Patents
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Description
∂z/∂xi<0.5・N・λ/D
が成り立ち、xiは、対称軸線に垂直な任意の寸法であり、Nは、参照ビーム、および対称軸線に対して垂直な直径Dを有する光学試験面と相互作用した測定ビームによって生成されたインターフェログラムを記録するために利用できる干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数であり、λは、電磁光線の波長である。このような目標形状を有する光学試験面は、既に上述のように、本明細書ではナノ自由形状面と呼ぶ。ナノ自由形状面は、回転対称からのずれが、上述のように干渉計の測定力学によって規定されたレベルを超過しない面であると考えられる。パラメータNおよびλのための標準値は、500≦N≦2000、10mm≦D≦600mmである。波長λのための例は、632.8nmおよび532nmである。従って、本発明の例示的な実施形態によれば、∂z/∂xiは、一変化態様では0.06未満、特に0.03未満、または0.0002未満である。従って、光学試験面に入射する入射ビームの光線は、一実施形態では3°未満だけ、別の実施形態では1°未満だけ、さらに別の実施形態では0.01°だけ、90°とは異なる角度で光学試験面に入射する。
∂z/∂xi>0.002・N・λ/D
が成り立ち、xiは、対称軸線に垂直な任意の寸法であり、Nは、参照ビーム、および対称軸線に対して垂直な直径Dを有する光学試験面と相互作用した測定ビームによって生成されたインターフェログラムを記録するために利用できる干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数であり、λは、電磁光線の波長である。例示的な一実施形態によれば、∂z/∂xiは0.002より大きく、別の実施形態では0.0001より大きく、8・10-7より大きい。従って、光学試験面に入射する入射ビームの光線は、例示的な一実施形態では0.01°より大きく、別の実施形態では0.007°より大きく、さらに別の実施形態では0.00005°より大きく90°から逸脱した角度で光学試験面に入射する。
gx=max(∂z/∂x)j−min(∂z/∂x)j および
gy=max(∂z/∂y)j−min(∂z/∂y)j
xおよびyは、対称軸線に対して垂直な直交方向の寸法であり、jは、目標形状におけるピクセルを示し、光学試験面の目標形状は以下の条件を満たす:
gx<0.5・N・λ/D および gy<0.5・N・λ/D
そしてさらに、
gx>0.002・N・λ/D および/または gy>0.002・N・λ/D
が成り立ち、Nは、参照ビーム、および対称軸線に対して垂直な直径Dを有する光学試験面と相互作用した測定ビームによって生成されたインターフェログラムを記録するために利用できる干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数であり、λは、電磁光線の波長である。すなわち、gxおよびgyはそれぞれ0.5・N・λ/D未満であり、gxもしくはgyは、0.002・N・λ/Dより大きいか、またはgxおよびgyはいずれも0.002・N・λ/Dより大きい。例示的な一実施形態によれば、gxおよびgyはそれぞれ0.03未満であり、gxおよびgyの少なくとも一方は0.0001より大きい。
G=ΔW/Δε
から得られ、ΔWは、2つの異なる傾斜位置について測定した波面ずれの間の差であり、Δεは、2つの異なる傾斜位置の間の傾斜角であり、追跡エラーは、長距離追跡パラメータGと、光線が光学試験面と相互作用した位置における光学試験面の局所的傾斜とを掛け算することによって決定される。局所的傾斜は、光学試験面について測定した波面ずれの対応した局所的フリンジ密度から決定される。上記の長距離追跡パラメータGにより追跡エラーの決定が可能となる。これらの追跡エラーは、主にいわゆる長距離追跡エラーから生じる。
装置をわずかに歪めるために追跡エラーΔWR(x,y)を次のように近似することができ:
Wi(x,y)は、波面ずれに対する干渉計の面Siの寄与分であり、εxおよびεyは、光学試験面36の傾斜角をそれぞれの座標xおよびyにおいてxおよびyで表し、Kiは干渉面Siにおける光線シフトについての剪断係数(傾斜角εにつき光線34aの側向シフトを規定する)であり、例えばKi・εyは、干渉系の面S7の例として図1に示したように、y方向の光線30aと比較した光線34aのシフトΔyを表す。
gx=max(∂z/∂x)j−min(∂z/∂x)j および
gy=max(∂z/∂y)j−min(∂z/∂y)j (2)
xおよびyは、図1に示す座標系による寸法であり、jは、目標形状におけるピクセルを示し、光学試験面の目標形状は以下の条件:
gx<0.5・N・λ/D および
gy<0.5・N・λ/D (3)
そしてさらに、
gx>0.002・N・λ/D および/または
gy>0.002・N・λ/D (4)
を満たし、Nは、干渉計カメラ46の寸法および対称軸線に対して垂直な直径Dを有する光学試験面と相互作用した測定ビームに沿ったピクセル数であり、λは、電磁光線の波長である。すなわち、gxおよびgyはそれぞれ0.5・N・λ/D未満であり、gxおよびgyの何れか一方は、0.002・N・λ/Dより大きいか、またはgxおよびgyの双方はいずれも0.002・N・λより大きい。例示的な実施形態によれば、gxおよびgyはそれぞれ0.03未満であり、gxおよびgyの少なくとも一方は0.0001より大きい。
Gx(x,y)=ΔWx(x,y)/Δεx (5)
Gy(x,y)=ΔWy(x,y)/Δεy (6)
長距離追跡パラメータGの構成成分GxおよびGyは、較正データセットとしての評価手段48に保存される。
mは干渉計22の倍率であり、あらかじめ決定される。
ΔWR(x,y)=Gx(x,y)εx(x,y)+Gy(x,y)εy(x,y)(9)
測定j=1…Mでは、方程式(1)は、方程式(10)となる:
だけ変位され、M個のエラー全ての平均値を計算した場合に、寄与度Wi(x,y)のみが積極的に加算され、r≠iの場合、寄与度Wr(x,y)はほとんど相殺するという認識に基づいている。
これにより、Wi(x,y)のための近似値が得られる。
これにより、次の反復的な挙動を推測することができる:
開始時:i=1…nについて:Wi (0)(x,y)≡0
反復規則(n)→(n+1):
がもはや小さくならない場合には反復は停止される。
ここで積分
を全てのWi(x,y)を変化させて最小化した場合、一次方程式系が生じ、その解は寄与度Wi(x,y)となる。
xおよびyは、基本非球面の利用領域の外部に位置していてもよい座標原点から始まる基本非球面上の座標である。Zは基本非球面の矢印高さであり、RDYは基本非球面の半径、従って、座標原点における面曲率の逆数であり、CCYは円錐パラメータである。
後者の場合、反射器を光学試験対象物38の後方に配置し、ビームを反射させて光学試験対象物38に戻し、再び反対方向に光学試験対象物38を透過させてもよい。この場合、結果として生じる測定ビーム34は、光学試験対象物38と2回相互作用したことになる。
12 光線源
14 電磁光線
16 レーザー-ファイバーインタフェース
18 ファイバー
22 干渉計
23 光軸
26 ビームスプリッタ
28 入射ビーム
28a 光線
30 参照ビーム
30a 光線
32 フィゾー素子
34 測定ビーム
34a 光線
32a フィゾー面
33 測定アーム
36 光学試験面
37 面垂線
38 光学試験対象物
40 コリメータ
42 開口
44 接眼レンズ
46 干渉計カメラ
48 評価装置
S1〜S9 干渉計の面
100 投影露光装置
102 光線源
103 照明光線
104 物体視野
105 物体平面
106 照明光学系
107 投影対物レンズ
108 像視野
109 像平面
110 反射マスク
111 基板
112 基板ホルダー
113 光線束
114 光線束
115 単一光線
116 主ビーム
117,118 瞳平面
120 自由形状面素子
121 非球面
122 非球面素子
123 利用領域
124 収縮部
125 領域
126,127 境界領域
128 領域
129,130 円弧
131,132 境界線
133 垂線
M1〜M6ミラー
FN,FNB 垂線
XS,YS 距離
Claims (15)
- 目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法であって、
波長λを有する電磁光線の入射ビームを前記光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成するステップと、
干渉計を用いて、参照ビームに前記測定ビームを重畳することによって有効な測定を行い、前記参照ビームからの前記測定ビームの波面ずれを決定するためのステップと、
前記有効な測定に基づいて前記波面ずれにおける追跡エラーを決定するステップと、
前記追跡エラーを除去することによって前記有効な測定の前記波面ずれを補正するステップとを含み、
前記波面ずれが最小化されるように前記光学試験面と前記干渉計の前記光学構成部材とを整列した最適な整列状態で前記有効な測定を行った場合に、10×λより大きい前記波面ずれが得られるように前記光学試験面が構成されており、
前記有効な測定中に前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差と、最適の整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように前記光学試験面が構成された場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう架空収差とが異なり、
前記有効な測定の間に蓄積された収差と前記架空収差との間の差によって、前記波面ずれに前記追跡エラーを生じ、
前記目標形状は、回転対称な較正面の対称軸線の方向に、該較正面からのずれzを有し、
zが式
0.002・N・λ/D<∂z/∂xi<0.5・N・λ/D
を満たすようにし、xiを前記対称軸線に垂直な寸法とし、Nを、前記参照ビームと、前記光学試験面と相互作用した前記測定ビームとによって生成されたインターフェログラムを記録するために利用できる前記干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数とし、Dを前記対称軸線に対して垂直な前記光学試験面の直径とすることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記回転対称的な較正面を用いて前記干渉計を較正するステップをさらに含み、前記入射ビームのすべての単一光線を前記較正面に対して垂直方向に入射させる方法。 - 請求項2に記載の方法において、
前記較正面を非球面形状とする方法。
方法。 - 目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法であって、
波長λを有する電磁光線の入射ビームを前記光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成するステップと、
干渉計を用いて、参照ビームに前記測定ビームを重畳することによって有効な測定を行い、前記参照ビームからの前記測定ビームの波面ずれを決定するためのステップと、
前記有効な測定に基づいて前記波面ずれにおける追跡エラーを決定するステップと、
前記追跡エラーを除去することによって前記有効な測定の前記波面ずれを補正するステップとを含み、
前記波面ずれが最小化されるように前記光学試験面と前記干渉計の前記光学構成部材とを整列した最適な整列状態で前記有効な測定を行った場合に、10×λより大きい前記波面ずれが得られるように前記光学試験面が構成されており、
前記有効な測定中に前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差と、最適の整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように前記光学試験面が構成された場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう架空収差とが異なり、
前記有効な測定の間に蓄積された収差と前記架空収差との間の差によって、前記波面ずれに前記追跡エラーを生じ、
前記目標形状は、前記較正面の前記対称軸線の方向に、回転対称的な前記較正面からのずれzを有し、
勾配差gxおよびgyを以下のように、すなわち:
gx=max(∂z/∂x)j−min(∂z/∂x)j および
gy=max(∂z/∂y)j−min(∂z/∂y)j
と定義し、xおよびyを、前記対称軸線に対して垂直な直交方向の寸法とし、jを、前記目標形状におけるピクセルとし、
前記光学試験面の前記目標形状が以下の条件、すなわち:
gx<0.5・N・λ/D および gy<0.5・N・λ/D
ならびに、さらに、
gx>0.002・N・λ/D および/または gy>0.002・N・λ/D
を満たすようにし、
Nを、前記参照ビームと、前記光学試験面と相互作用した前記測定ビームとによって生成された前記インターフェログラムを記録するために利用できる前記干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数とし、Dを前記対称軸線に対して垂直な前記光学試験面の直径とする方法。 - 目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法であって、
波長λを有する電磁光線の入射ビームを前記光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成するステップと、
干渉計を用いて、参照ビームに前記測定ビームを重畳することによって有効な測定を行い、前記参照ビームからの前記測定ビームの波面ずれを決定するためのステップと、
前記有効な測定に基づいて前記波面ずれにおける追跡エラーを決定するステップと、
前記追跡エラーを除去することによって前記有効な測定の前記波面ずれを補正するステップとを含み、
前記波面ずれが最小化されるように前記光学試験面と前記干渉計の前記光学構成部材とを整列した最適な整列状態で前記有効な測定を行った場合に、10×λより大きい前記波面ずれが得られるように前記光学試験面が構成されており、
前記有効な測定中に前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差と、最適の整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように前記光学試験面が構成された場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう架空収差とが異なり、
前記有効な測定の間に蓄積された収差と前記架空収差との間の差によって、前記波面ずれに前記追跡エラーを生じ、
前記入射ビームを前記較正面に向け、
結果として生じた前記波面ずれを、前記較正面の2つの異なる傾斜位置それぞれについて前記干渉計によって測定し、
前記干渉計の長距離追跡パラメータGを次の式:
G=ΔW/Δε
により設定し、ΔWを、前記2つの異なる傾斜位置について測定した波面ずれの間の差とし、Δεを、前記2つの異なる傾斜位置の間の傾斜角とし、
前記長距離追跡パラメータGと、光線が前記光学試験面と相互作用した位置における前記光学試験面の局所的傾斜とを掛け算することによって前記追跡エラーを決定し、
前記光学試験面について測定した干渉パターンの対応した局所的フリンジ密度から、前記局所的傾斜を決定する方法。 - 請求項5に記載の方法において、
前記測定ビームの少なくとも1本の光線が、最適な整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように構成されている場合に光線がとる経路に対してそれた経路で干渉計を通過するようにし、
前記光学試験面について測定した前記波面ずれを、前記測定ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における2次元の波面ずれ分布とし、
前記測定ビームと前記干渉計のいくつかの光学面とを相互作用させ、それぞれの前記光学面により、光線によって蓄積された収差が増大し、
前記それた経路で前記干渉計を移動する光線が前記干渉計のいずれかの面に入射する位置と、それていないそれぞれの経路を移動した場合に光線が入射する位置との間の距離は、前記干渉計のそれぞれの面に関して、前記2次元の波面ずれ分布における前記追跡エラーの最小空間周期よりも小さい方法。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法において、
前記測定ビームを前記干渉計のN個の光学面と相互作用させ、
前記N個の光学面それぞれにより、前記測定ビームによって蓄積された前記収差を増大させ、
前記光学試験面を、M個の異なる傾斜位置に連続して配置し、M>Nとし、
結果として生じる波面分布を各傾斜位置について測定し、
前記追跡エラーに対する前記N個の光学面のそれぞれの寄与度を算出する方法。 - 請求項7に記載の方法において、
前記測定ビームの少なくとも1本の光線が、最適な整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように構成されている場合に光線がとる経路に対してそれた経路で干渉計を通過するようにし、
前記光学試験面について測定した前記波面ずれを、前記測定ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における2次元の波面ずれ分布とし、
前記それた経路で前記干渉計を移動する光線がN個の光学面のいずれかに入射する位置と、それていないそれぞれの経路を移動した場合に光線が入射する位置との間の距離は、N個の光学面それぞれに関して、前記2次元の波面ずれ分布における追跡エラーの最小空間周期よりも大きい方法。 - 請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法において、
前記追跡エラーは、1mm未満の空間周期を有する方法。 - 請求項1から9までのいずれか一項に記載の方法において、
前記参照ビームを前記干渉計で入射ビームから分割し、
該入射ビームの残りの部分を、前記干渉計の測定アームを通って移動させ、前記光学試験面と相互作用させ、
前記測定ビームを、前記干渉計の前記測定アームにおける前記入射ビームの前記光路を移動させて戻し、前記参照ビームと同じ光路を移動させ、これにより、前記干渉計カメラで前記インターフェログラムを形成する方法。 - 請求項1から10までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学試験面をレンズ面またはミラー面とする方法。 - 光学素子を作製する方法において、
請求項1から11までのいずれか一項に記載の方法を実施して、光学素子における目標形状からの光学面のずれを測定し、
決定した前記ずれを除去するために前記光学面を機械的に処理することを特徴とする方法。 - 目標形状からの光学試験面のずれを測定するための装置において、
波長λを有する電磁光線の入射ビームを前記光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成する測定アームを備え、参照ビームに前記測定ビームを重畳し、前記参照ビームからの前記測定ビームの波面ずれを決定することにより、干渉法的な有効測定を行う干渉計と、
追跡エラーを決定し、前記波面ずれから前記追跡エラーを除去することによって、測定された前記波面ずれを補正する評価装置とを備え、
前記波面ずれが最小化されるように前記光学試験面と前記干渉計の光学構成部材とが整列された最適な整列状態で干渉法的測定を行った場合に10×λよりも大きい前記波面ずれが得られるように前記光学試験面を構成した場合に追跡エラーが生じ、
有効測定中に前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差が、最適の整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように前記光学試験面が構成されている場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう架空収差とは異なり、
前記有効な測定の間に蓄積された収差と前記架空収差との間の差が、前記波面ずれに前記追跡エラーを生じ、
前記目標形状は、回転対称な較正面の対称軸線の方向に、該較正面からのずれzを有し、
zが式
0.002・N・λ/D<∂z/∂xi<0.5・N・λ/D
を満たすようにし、xiを前記対称軸線に垂直な寸法とし、Nを、前記参照ビームと、前記光学試験面と相互作用した前記測定ビームとによって生成されたインターフェログラムを記録するために利用できる前記干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数とし、Dを前記対称軸線に対して垂直な前記光学試験面の直径とすることを特徴とする装置。 - 目標形状からの光学試験面のずれを測定するための装置において、
波長λを有する電磁光線の入射ビームを前記光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成する測定アームを備え、参照ビームに前記測定ビームを重畳し、前記参照ビームからの前記測定ビームの波面ずれを決定することにより、干渉法的な有効測定を行う干渉計と、
追跡エラーを決定し、前記波面ずれから前記追跡エラーを除去することによって、測定された前記波面ずれを補正する評価装置とを備え、
前記波面ずれが最小化されるように前記光学試験面と前記干渉計の光学構成部材とが整列された最適な整列状態で干渉法的測定を行った場合に10×λよりも大きい前記波面ずれが得られるように前記光学試験面を構成した場合に前記追跡エラーが生じ、
有効測定中に前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差が、最適の整列状態で得られる前記波面ずれがλより小さくなるように前記光学試験面が構成されている場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう架空収差とは異なり、
前記有効な測定の間に蓄積された収差と前記架空収差との間の差が、前記波面ずれの追跡エラーを生じさせ、
前記装置が、請求項1から11までのいずれか一項に記載の方法を実施するために構成されていることを特徴とする装置。 - 目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法において、
電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、反射した測定ビームを生成するステップと、
干渉計を用いて、参照ビームに前記測定ビームを重畳することによって有効な測定を行い、前記参照ビームからの前記測定ビームの波面ずれを決定するステップと、
前記光学試験面と前記干渉計の光学構成素子とが整列した状態で前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差と、前記光学試験面における前記入射ビームの反射によって前記測定ビームが生成された場合に前記測定ビームによって前記干渉計に蓄積された収差との間の差によって、前記波面ずれに生じた追跡エラーを決定するステップと、
前記波面ずれから前記追跡エラーを除去することによって干渉法的測定の前記波面ずれを補正するステップとを含み、
前記目標形状は、回転対称な較正面の対称軸線の方向に、該較正面からのずれzを有し、
zが式
0.002・N・λ/D<∂z/∂xi<0.5・N・λ/D
を満たすようにし、xiを前記対称軸線に垂直な寸法とし、Nを、前記参照ビームと、前記光学試験面と相互作用した前記測定ビームとによって生成されたインターフェログラムを記録するために利用できる前記干渉計のカメラの寸法に沿ったピクセル数とし、Dを前記対称軸線に対して垂直な前記光学試験面の直径とすることを特徴とする方法。
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