JP6783801B2 - 結像光学系の測定方法及び測定配列 - Google Patents

結像光学系の測定方法及び測定配列 Download PDF

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関連出願の相互参照
本発明は、２０１５年５月２０日に出願されたドイツ国特許出願第１０２０１５２０９１７３．２号、２０１５年１０月２２日に出願されたドイツ国特許出願第１０２０１５２２０５８８．６号及び２０１６年３月４日に出願されたドイツ国特許出願第１０２０１６２０３５６２．２号に基づいて優先権を主張するものであり、その全内容を本明細書に参照として援用する。
本発明はマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学ユニットを測定する測定配列に関する。また、本発明は干渉法によって光学面の形状を測定する測定装置及び方法に関する。更に本発明は投影露光装置の結像光学系における波面収差を測定する方法に関する。結像光学系は物体面から像面へとパターンを結像させる複数の光学素子を備える。
マイクロリソグラフィにおいて、投影露光装置は感光材をマスク又はレチクルの構造の像でウエハに露光する。このため、投影露光装置はたいてい照明系及び投影レンズを備えている。照明系はマスクの構造を照明するための所望の放射分布を生成し、投影レンズは照明された構造をウエハの感光材に非常に高い解像度で結像させる。
結像特性の要求事項を満たすには、投影露光装置で使用される光学素子を極めて高い精度で製造して位置決めする必要がある。このため、現在、結像光学系全体の測定及び個々の光学素子の測定は、投影露光装置の製造又は再調整時に行うことができる。
例えば、シヤ若しくはシヤリング干渉法、又は点回折干渉法などの位相シフト干渉法技術は特に投影露光装置の結像光学系を測定するために使用される。特許文献１は、マイクロリソグラフィ投影レンズの波面がシヤリング干渉法によって測定される装置について記載している。
いわゆるゼロ光学系としての回折光学配列は、光学素子の表面形状を正確に測定する干渉測定装置として使用される。この場合、試験波の波面は、例えば計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer-Generated Hologram）などの回折素子により、所望の表面形状に適合される。所望の形状からのずれは、光学素子で反射された試験波に参照波を重ねることによって決定することができる。このような測定装置は例えば特許文献２に記載されている。
マイクロリソグラフィの結像光学系に対する高まる要求により、これらのシステムは益々複雑化してきている。例えば、極紫外線放射（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet radiation）を用いるマイクロリソグラフィ投影レンズにおいて、益々多くのミラーが使用されている。しかしながら上述の測定装置及び測定方法では、結像光学系全体の測定又は各々の光学素子の別個の測定しか行うことできない。複雑な結像光学系全体を測定する場合、測定された収差を個々の光学素子に割り当てるのは困難である。個々の光学素子を測定するために結像光学系全体を分解することが必要となる可能性があり、このため、より複雑化され、益々多くの時間を費やさなくてはならなくなる。
ドイツ国特許第１０３１６１２３（Ａ１）号明細書 ドイツ国特許第１０２０１２２１７８００（Ａ１）号明細書
本発明の目的は、上述の課題を解決することができるに装置及び方法、具体的には、結像光学系の波面収差の原因を高精度かつ同時に短時間で特定することのできる装置及び方法を提供することである。
本発明の第１の態様によれば、本目的は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学ユニットを測定する測定配列によって達成される。測定配列は、結像光学系の波面収差を測定照射によって測定するように構成された波面測定装置を含む。測定配列は更に、被測定光学ユニットと少なくとも１つの適応モジュールとの組み合わせが結像光学配列を形成するように、測定照射の波面を操作するように構成された少なくとも１つの適応モジュールを含む。具体的には、光学ユニットは、本発明による測定方法の範囲内の、以下に記載する部分配列の内の１つであってもよく、従って、例えば投影露光装置の投影レンズにおける光学モジュールのような、投影露光装置の結像光学系における部分配列であってもよい。一実施形態の変形例によれば、投影露光装置はＥＵＶ投影露光装置であってもよい。
更に、本発明の第１の態様による目的は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学ユニットを測定する方法によって達成することができ、この方法は、被測定光学ユニットと少なくとも１つの適応モジュールとの組み合わせが結像光学配列を形成するように、少なくとも１つの適応モジュールを被測定光学ユニットに配置するステップと、この組み合わせにより、形成された結像光学配列の波面収差を測定するステップとを含む。
一実施形態によれば、被測定光学ユニットは非結像光学系として構成され、これに波長λの平面又は球面の入力波が照射されると出力波が生成され、その波面は少なくとも１点における理想的な球面波から少なくともλ、具体的には少なくとも１０λだけずれている。本明細書において、このような光学ユニットは「非無収差」光学系とも称される。本明細書の範囲において、波長λの平面又は球面入力波が照射されると出力波を生成し、その波面が任意の点において理想的な球面波からλを超えてずれない、具体的には任意の点において１０λを超えてずれない光学配列もまた、結像光学配列と称される。
測定配列の一実施形態によれば、この配列は非結像光学系の形態の光学ユニットを測定するように構成され、これに波長λの平面又は球面の入力波が照射されると出力波が生成され、その波面は少なくとも１点において理想的な球面波から少なくともλだけずれている。一実施形態によれば、光学ユニットは、マイクロリソグラフィ投影露光装置において複数の光学素子を含む結像光学系に割り当てられ、光学ユニットは結像光学系における光学素子の内の１つ、又は結像光学系における光学素子の部分配列によって形成される。光学素子の部分配列とは、光学素子、すなわち少なくとも２つの光学素子の配列であると理解されよう。この場合、結像光学系に関して少なくとも１つの光学素子が欠如している。 一実施形態によれば、投影露光装置の結像光学系は複数の光学モジュールを有し、これらの光学モジュールはそれぞれ少なくとも２つの光学素子を含み、光学配列は少なくとも１つの光学モジュール又は上述の複数の光学モジュールよりも少ない光学モジュールを備える。
更なる実施形態によれば、光学ユニットは結像光学系の光学素子における部分配列によって形成され、光学素子の部分配列は結像光学系の少なくとも１つの部分と、少なくとも１つの光学素子に関連する隙間が存在する点において異なる。
更なる実施形態によれば、適応モジュールは被測定光学ユニットの背面焦点距離を短くするように構成される。一実施形態の変形例によれば、この場合、被測定光学ユニットは結像光学系を構成しているが、扱い難いくらい大きな背面焦点距離又は焦点距離を有している。この場合、これはレンズ側及び／又は結像側の背面焦点距離と関連している。具体的には、光学ユニットは結像光学系、具体的に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が、背面焦点距離が長い。特定の実施形態によれば、光学ユニット及び適応モジュールの配列は、光学ユニットに対する背面焦点距離が短い結像光学配列を形成する。
更なる実施形態によれば、測定配列は被測定光学ユニットの光学機能を有する較正ユニットを更に備える。この較正ユニットは、光学ユニットを測定する前に少なくとも１つの適応モジュールを較正するように構成され、較正は、少なくとも１つの適応モジュールと較正ユニットとを備える配列の波面収差を決定することによって行われる。較正ユニットは１つ又は複数の較正モジュールを備えることができる。よって、被測定光学ユニットが隙間を有する場合、較正ユニットは、隙間の上流に配置された光学ユニット部分の機能を有する第１の較正モジュールと、隙間の下流に配置された光学ユニット部分の機能を有する第２の較正モジュールとを備えることができる。一実施形態の変形例によれば、較正ユニットは測定照射を操作する１つ又は複数の回折構造パターンを備える。
測定配列の波面測定装置及び適応モジュールは、本発明の第１の態様に係る波面収差の測定方法を参照して以下に記載される、波面測定装置及び適応モジュールの実施形態の変形例に従って構成することができる。
上述の適応モジュールを設けることにより、本発明による測定配列及び測定方法によって、光学モジュールが結像光学系でない場合においても、結像光学系の個々の光学モジュールを別個に測定することができるようになる。これにより、光学モジュールに含まれ得る光学素子を個々に測定する場合と比較して、結像光学系の波面収差の原因を高精度かつ短時間で容易に決定することができるようになる。更に、個々の光学モジュールを別個に測定することにより、結像光学系全体の測定を行う前に波面収差の原因を容易に特定することができるようになる。
以下に記載する本発明による測定配列又は測定方法の一実施形態によれば、適応モジュールは、波面測定装置のビーム経路内において、被測定光学ユニットの上流に配置される。代替実施形態において、適応モジュールは、波面測定装置のビーム経路内において、被測定光学ユニットの下流に配置される。
更なる実施形態によれば、少なくとも１つの適応モジュールは、測定照射のビーム経路において被測定光学ユニットの上流に配置される、測定照射を操作する入力側適応モジュールと、測定照射のビーム経路において被測定光学ユニットの下流に配置される、測定照射を操作する出力側適応モジュールとを備える。何れの適応モジュールも少なくとも１つの光学素子を含む。例えば、適応モジュールの光学素子は、被測定光学ユニットと共に結像光学配列を形成するように構成され、配置される。測定配列の一実施形態によれば、適応モジュールは、光学効果に関して、光学配列が被測定結像光学系に対応するように構成され、光学ユニットは被測定光学系の複数の光学モジュールの内の１つである。代替実施形態において、光学配列は異なる結像特性、具体的には、異なる焦点距離又は異なる結像倍率を有し得る。
更なる実施形態によれば、少なくとも１つの適応モジュールは、反射又は透過で使用される１つ又は複数の回折構造パターンを有する。例えば、少なくとも１つの適応モジュールは、回折構造パターンを有する１つ又は複数のＣＧＨを含む。一実施形態によれば、波面測定装置のビーム経路において、被測定モジュールの上流又は下流に少なくとも１つのＣＧＨが設けられる、又はＣＧＨは両方の適応モジュールにそれぞれ設けられる。具体的には、例えばそれぞれ１つの回折構造体を有するＣＧＨなどの２つ以上の連続的に配置された回折構造パターンを反射で操作することも可能である。
一実施形態において、少なくとも１つの適応モジュールは、 測定照射のビーム経路に相互に重ね合わせられた、又は連続して配置された、少なくとも２つの回折構造パターンを含む。具体的には、連続して配置された回折構造パターンはそれぞれ、例えば米国特許出願公開第２０１２／０１２７４８１Ａ１号明細書に記載される様に、専用基板に設けられる。一実施形態によれば、ビーム経路に連続して配置された２つ以上のＣＧＨが使用される。更なる実施形態によれば、２つの重ね合わせられた構造パターンは、例えばドイツ国特許第１０２０１２２１７８００（Ａ１）号明細書に記載されるように、同じ平面の１つの基板に配置される。例えば、相互に重ね合わせられた２つ以上の回折構造パターンを有する少なくとも１つの複素符号化ＣＧＨを適応モジュールに設けることができる。
更に、本発明の第１の態様による目的は、以下に記載するマイクロリソグラフィ投影露光装置の結像光学系における波面収差を測定する方法によって達成される。光学系は、物体面から像面にパターンを結像する複数の光学素子を含む。本方法は、光学素子の種々の部分配列におけるそれぞれの波面収差を別個に測定するステップを含む。
光学素子の部分配列とは、光学素子の内のいくつかの配列であると理解されたい。よって、部分配列はそれぞれの場合において少なくとも２つの光学素子を含んでいる。種々の部分配列はそれぞれ光学素子の種々の組み合わせを含み、各組み合わせにおいて、少なくとも１つの光学素子が結像光学系に対して欠如している。
本発明による個々の光学モジュールにおいて種々の部分配列を別個に測定することにより、結像光学系における波面収差の原因を部分配列の内の１つに特定することができる。そして次のステップにおいて、例えば、当該部分配列における個々の光学素子を測定することができる。更に、部分配列の測定結果から既に測定された部分配列を巧みに構成することにより、１つの光学素子を収差の原因として識別することが可能となる。何れにしても、結像光学系の全ての光学素子を個々に測定する必要はない。よって、結像光学系における波面収差の原因を特定するために必要な時間を、精度を失うことなく減少させることができる。更に、個々の部分配列を別個に測定することにより、収差の原因として隔離されている光学モジュールの光学素子における調整エラーを推定することも可能となる。このような調整エラーは個々の測定によって決定可能なものではなく、結像光学系全体の波面測定など、大変な手間をかけてのみ決定可能なものである。
実施可能な実施形態によれば、光学素子における部分配列の内の１つは、結像光学系の少なくとも１つの部分と、少なくとも１つの光学素子に関連する隙間が存在する点において異なる。配列内の隙間は、結像光学系のビーム経路において、少なくとも１つの光学素子が隙間の上流に配置され、少なくとも１つの光学素子が隙間の下流に配置されることを特徴とする。
更なる実施形態によれば、結像光学系には複数の光学モジュールが設けられ、これらはそれぞれ少なくとも２つの光学素子を含み、種々の部分配列におけるそれぞれの波面収差の別個の測定は、個々の光学モジュールにおけるそれぞれの波面収差を別個に測定することによって行われる。換言すれば、種々の部分配列は光学モジュールによって形成される。つまり、結像光学系は複数のモジュールに分割される。各モジュールは少なくとも２つの光学素子を含み、好適には、これらは光学系のビーム経路に連続して配置される。具体的には、各光学モジュールは光学系全体から取り除くことができ、これに再度取り付けることができる。一実施形態によれば、光学系において１つ又は複数のモジュールを調整する調整手段が提供される。
一実施形態によれば、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。また結像光学系は、投影露光装置の照明系における結像光学アセンブリのような、投影露光装置の露光ビーム経路からの別の結像光学アセンブリであってもよい。更なる実施形態によれば、結像光学系は、投影露光装置の投影レンズ又は照明系の何れかの少なくとも一部分であってもよい、すなわち、投影レンズの一部若しくは照明系の一部、又は投影レンズ全体若しくは照明系全体の何れかであってもよい。更なる実施形態によれば、部分配列の内の少なくとも１つは結像光学系ではなく、先に定義した様な非無収差光学系、又は例えば、デフォーカス又はビーム拡大効果を有する光学系である。 更なる実施形態によれば、結像光学系における光学モジュールの形態の部分配列は、投影露光装置の操作中、共通の筐体に格納される。
一実施形態によれば、本発明による方法は、個々の部分配列の測定結果を結像光学系全体の波面収差の結果に組み合わせるステップを更に含む。よって、結像光学系全体の波面収差の測定は、部分配列を別個に測定し、その後測定結果を全体的な結果と組み合わせることによって行われる。特定の要件に対する後処理又は適合後に結像光学系全体を測定するには、それぞれ処理された部分配列のみを再度測定するだけでよい。結像光学系がモジュール式構造であるおかげで、後処理又は適合はかなり迅速に行うことができ、複雑さが低減される。
一実施形態によれば、結像光学系はマイクロリソグラフィ投影露光装置、具体的にはＥＵＶ投影露光装置の投影レンズである。
本発明による方法の更なる実施形態によれば、部分配列の内の１つを測定するステップは、被測定部分配列と少なくとも１つの適応モジュールとの組み合わせが結像光学配列を形成するように、被測定部分配列及び少なくとも１つの適応モジュールを波面測定装置における測定照射のビーム経路に配置するステップを含む。更に、測定するステップは、結像光学配列の波面収差を波面測定装置によって決定するステップを含む。そして被測定光学モジュールの波面収差は、決定された結像光学配列の波面収差から適応モジュールの既知の波面収差を計算によって除去することによって決定することができる。
一実施形態において、被測定部分配列と適応モジュールとの組み合わせによって形成される結像光学配列は、その光パワーが被測定結像光学系に対応するように構成することができる。あるいは、光学配列は異なる結像特性、具体的には異なる焦点距離又は異なる結像倍率を有することができる。
適応モジュールは少なくとも１つの光学素子を含む。適応モジュールの１つ又は複数の光学素子は、被測定部分配列と共に上述の結像光学配列を形成するように構成され、配置される。光学配列の結像特性により、部分配列を測定する際に、結像光学系に対して波面測定装置を使用することができる。
一実施形態によれば、位相シフト干渉法用の装置、具体的にはシヤリング干渉法又は点回折干渉法用の装置は、波面測定装置として使用される。このため、一実施形態において、少なくとも１つの適応モジュール及び被測定部分配列によって構成される光学配列は、光学配列の物体面又は波面測定装置のコヒーレンスマスクに位置するピンホールの開口を、光学配列の像面に配置されたせん断格子上に結像する。
一実施形態によれば、適応モジュールは波面測定装置のビーム経路において、被測定部分配列の上流に配置される。このような配置は、結像光学系をビーム経路内において像面又はその他の視野面の上流に設けられた最後のモジュールとして測定するのに特に適している。更なる実施形態において、適応モジュールは波面測定装置のビーム経路において、被測定部分配列の下流に配置される。この配置は結像光学系のビーム経路において、物体面又はその他の視野面のすぐ後に設けられる部分配列の測定に有利である。
本方法の更なる実施形態によれば、少なくとも１つの適応モジュールを配置するステップは、測定照射を操作する入力側適応モジュールを被測定部分配列の上流に配置するステップと、測定照射を操作する出力側適応モジュールを被測定部分配列の下流に配置するステップとを含む。いずれの適応モジュールも少なくとも１つの光学素子を含む。適応モジュールの１つ又は複数の光学素子は、被測定モジュールと共に結像光学配列を形成するように構成され、配置される。本発明による方法の一実施形態によれば、このように構成される適応モジュールは、光学配列がその光パワーに関して被測定結像光学系に対応するように測定照射に配置される。あるいは光学配列は異なる結像特性、具体的には異なる焦点距離又は異なる結像倍率を有することができる。２つの適応モジュールの配置は、結像光学系のビーム経路において、光学系の視野面の直上流または直下流ではなく、２つの他のモジュールの間に設けられた光学モジュールの測定に特に適している。
本発明による方法の一実施形態において、測定照射の波面を操作する少なくとも１つの回折構造パターンが、少なくとも１つの適応モジュールで使用される。具体的に、回折構造パターンは透過型である。例えば、計算機合成ホログラム (ＣＧＨ：computer-generated hologram)の回折構造パターンを回折構造パターンとして使用することができる。計算機合成ホログラムは、例えばコンピュータ及びレイトレーシングなどの適切な方法を用い、回折構造体として適切な線構造を計算し、続いて計算された線構造を基板表面に書くことによって生成される。回折構造パターンは、波面測定装置のビーム経路において、被測定部分配列の上流又は下流に配置することができる。更に、回折構造パターンは上述の２つの適応モジュールにそれぞれ配置することもできる。
本発明による方法の更なる実施形態によれば、測定照射の波面を操作する回折構造パターンは反射型である。例えば、ＣＧＨの回折構造部分は回折構造パターンとして使用される。具体的には、それぞれ１つの回折構造体を有するＣＧＨなどの、２つ以上連続して配置された回折構造パターンを反射で動作させることができる。１つ又は複数のＣＧＨは、波面測定装置のビーム経路において、被測定部分配列の上流又は下流に配置される。更に、一実施形態において、反射型ＣＧＨは何れの適応モジュールでも使用される。具体的には反射型ＣＧＨにより、ＥＵＶ放射を用いた部分配列の測定が可能になる。
本発明による方法の一実施形態によれば、測定照射を操作するために、測定照射のビーム経路に連続して配置される少なくとも２つの回折構造パターンが少なくとも１つの適応モジュールにおいて使用される。換言すれば、測定照射が２つの回折構造パターンと連続して作用するように回折構造パターンは配置される。具体的には、第１回折構造パターン及び第２回折構造パターンがそれぞれ専用基板に配置される。例えば、このような回折配列は米国特許出願公開第２０１２／０１２７４８１Ａ１号明細書に記載されている。例えば、ビーム経路に連続して配置される２つのＣＧＨが使用される。「二重ＣＧＨ」とも称される回折構造体のこのような配列により、測定ビームの位置及び方向を同時に変更することが可能になる。このようにして、被測定部分配列及び少なくとも１つの適応モジュールを有する光学配列の結像特性を、被測定光学系の結像特性に特に良好に適合させることが可能となる。
本発明による一実施形態によれば、少なくとも１つの適応モジュールにおいて、測定照射の操作のために、ビーム経路に重ね合わせられた少なくとも２つの回折構造パターンが使用される。具体的には、同じ面の１つの基板上に２つの回折構造パターンが重ね合わせて配置される。異なる伝搬方向に別個の出力波を生成する、このように重ね合わせられた回折構造パターンは、例えば、ドイツ国特許第１０２０１２２１７８００（Ａ１）号明細書に記載されている。一実施形態によれば、２つ以上重ね合わせて配置された回折構造パターンを有する複素符号化ＣＧＨが適応モジュールにおいて使用される。この場合、回折構造体の特定の場所においては異なる測定ビームの異なる偏向が生じる。これらの手段により、光学配列の物体面における２つ以上の視野点、例えばピンホールアレイを光学配列の像面のせん断格子に同時に結像することが可能となる。
更に、本発明の第１の態様によれば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の結像光学系における波面収差を測定する方法が提供される。光学系は物体面から像面にパターンを結像する複数の光学素子を含んでいる。本方法は、それぞれが少なくとも２つの光学素子を含む複数の光学モジュールを有する結像光学系を設けるステップを含む。更に、本方法は個々の光学モジュールにおけるそれぞれの波面収差を別個に測定するステップを含む。
換言すれば、複数のモジュールを結像光学系に設け、各モジュールは、好適には、光学系のビーム経路に連続して配置される少なくとも２つの光学素子を含んでいる。具体的には、各モジュールを光学系全体から取り出し、これに再度取り付けることができる。一実施形態によれば、光学系において１つ又は複数のモジュールを調整する調整手段が設けられる。
本発明の第２の態様によれば、本発明の目的はマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学面を干渉法によって測定する、以下に記載する測定装置によって達成される。測定装置は複合的な波形成素子を含み、これは、少なくとも２つの隣接された、非連続の光学面に適合する波面を有する測定照射を生成する回折構造体を有する。この場合、測定装置は光学面の少なくとも１つの剛体自由度に対する相対位置を測定するように構成される。更に測定装置は、光学面との相互作用の後、干渉法によって測定照射を測定する干渉計を備えている。
少なくとも１つの剛体自由度に対する光学面の相対位置を任意に測定することにより、相対位置を考慮した干渉測定の結果から、光学面のそれぞれの形状を決定することができる。これによって両方の光学面の形状を同時に測定することが可能になる。従って、例えばマイクロリソグラフィー投影レンズのような、本発明の第１の態様に関して記載されたタイプの結像光学系における光学素子の一部又は全てを測定するために必要とされる時間が低減される。よって、結像光学系における波面収差の原因を特定するための時間を削減することができる。
一実施形態によれば、本発明の第２の態様による測定装置は、決定された相対位置を考慮した干渉法測定結果から光学面のそれぞれの形状を決定する評価装置を備える。
更に、本発明の第２の態様による目的は、下記に記載する、マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学面の干渉法による形状測定法によって達成される。本方法は以下のステップ、すなわち、光学面に適合された波面を有する回折構造体を有する複合的な波形成素子によって生成される測定照射のビーム経路に、少なくとも２つの非連続光学面を配置するステップと、少なくとも１つの剛体自由度に対する光学面の相対位置を決定するステップと、決定した相対位置を考慮した、測定照射による光学面のそれぞれの形状を干渉法によって同時に測定するステップとを含む。
換言すれば、本発明による測定装置及び方法による複合的な波形成素子は、その回折構造体によってそれぞれの光学面に向けられる測定照射を生成する。更に、表面に到達する測定照射の波面はその光学面の形状にそれぞれ適合される。このため具体的には、回折構造体は、例えば干渉計によって提供される試験照射を、適切に適合された波面を有する測定波が各光学面に対して生成されるように変形することができる。好適には、波面の適合は、波面が各光学面のそれぞれの所望の表面形状に対応するように行われる。このようにして、ゼロ光学が各光学面に対して実現され、この場合、所望の形状を有する光学面は測定照射を複合的な波形成素子自身に跳ね返す。
例えば、基板上において隣接して配置される回折構造体を有するＣＧＨは、各光学面の波形成素子として使用される。あるいは、２つ以上の面に対して１つの平面内で重なり合う回折構造体を有する複素符号化ＣＧＨを設けることもできる。
測定照射は光学面で反射され、再び複合的な波形成素子を通り、参照波と重ねられて干渉計によって測定される。ここでそれぞれの所望の形状からずれている場合、特徴的なインターフェログラムが各光学面に生じる。例えば、干渉計として、フィゾー干渉計、マイケルソン干渉計又はトワイマン・グリーン干渉計を使用することができる。反射された測定照射を参照波に重ね合わせる際に必要なことは、インターフェログラムの記録である。例えばインターフェログラムはＣＣＤカメラで記録することができる。
更に、光学面の相互に対する相対位置が決定される。この場合、相対剛体自由度として少なくとも１つの相対位置又は傾斜座標が決定される。例えば干渉法を用いることができる。最後に、記録されたインターフェログラムにより、そして少なくとも１つの測定された測定剛体自由度を考慮して、評価装置は個々の光学面の形状及びそれらの相対位置を決定することができる。この場合、記録された値及びインターフェログラムを用いて更なる剛体自由度の値を決定することができる。あるいは、後の評価又は外部評価ユニットへの転送のために、記録されたインターフェログラム及び値を記憶する装置を備えることができる。
一実施形態によれば、光学面はマイクロリソグラフィ投影露光装置、具体的にはＥＵＶ投影露光装置の投影レンズの一部である。例えば、光学面はＥＵＶ投影レンズにおけるミラーの反射面である。これらの光学面は、例えば回転対称を持つ又は持たない、平面、球面又は非球面として構成することができる。
本発明による測定装置の一実施形態では、光学面に直角な方向に対する光学面の相互の相対位置が測定されるように構成される。具体的には、相対位置の測定は、測定照射の平均伝搬方向に行われる。一実施形態の変形例によれば、測定装置は光学面の延長方向の片方又は両方において、光学面の相対的な位置を更に測定するように構成される。
本発明による測定装置の更なる実施形態によれば、波形成素子は、光学面の内の１つにそれぞれ集束される補助波を生成する回折補助測定構造体を有する。具体的に、補助測定構造体は、測定照射の一部を補助波に変換する。この場合、１つ又は複数の回折補助測定構造体が各光学面に設けられる。一実施形態によれば、補助測定構造体は波形成素子としてのＣＧＨ上に、付加的な回折構造体として構成される。
更なる実施形態によれば、測定装置は複数の波形成素子、又はそれぞれが光学面の内の少なくとも１つを測定する複数の回折構造体を有する１つの波形成素子を有する。具体的には、この場合、評価装置は部分的な測定をまとめて光学面全体の測定を形成するように構成される。具体的には、測定装置は、光学面の１つ又は複数の異なる部分を連続して測定するためのＣＧＨとして構成される、例えば波形成素子などの種々の波形成素子を使用するように構成することができる。これに代えて、又はこれに加えて、測定照射のみを選択可能な場所に通す、例えば１つ又は複数のシャッターを有するシール装置を備えることもできる。表面の部分的な測定をまとめて全体的な測定を形成することは、例えば国際公開第２００５／１１４１０１Ａ１号パンフレットに記載されているステッチによって実行することができる。この手段により、少なくとも部分的に交差する２つ以上の光学面によって反射された測定照射の存在する光学面を測定することも可能である。当業者に知られる「コーステック（caustic）ネットワーク」の場合、干渉パターンの対応部分を光学面に一意的に割り当てることはもはやできない。部分的な領域を連続的に測定することにより、反射された測定照射のこのような混合を回避することができる。更に本実施形態によれば、非常に大きな光学面であってもその全体を測定することが可能である。
干渉法によって光学面の形状を測定する、本発明による方法の一実施形態において、波形成素子の補助測定構造体により、測定照射から生成される補助波によって光学面の相対位置が測定される。具体的には、補助測定構造体によって測定照射の一部が補助波に変換される。一実施形態の変形例によれば、各光学面に対して１つ又は複数の補助波が生成される。補助測定構造体は、付加的な回折構造パターンとして波面要素としてのＣＧＨ内に設けることができる。
形状測定方法の一実施形態によれば、少なくとも１つの光学面の一部は、種々の波形成素子又は波形成素子の種々の回折構造体によって連続的に測定される。続いて、部分的な測定がまとめられて光学面全体の測定が形成される。測定装置の対応する実施形態によれば、例えば、種々の部分用の種々のＣＧＨ、あるいは特定部分に対する測定照射を阻止するシール装置の何れか又は両方を続けて使用することができる。好適には、部分測定は上述のステッチ法によって一つにまとめられる。
更に、干渉法によって光学面を測定する方法の一実施形態によれば、非連続の光学面は共通の基板上に配置される。具体的には、光学面は基板の片側に相互に隣接して配置される。この場合、投影露光装置の照明放射を反射するように光学面を構成することができ、これによって二重ミラー又はマルチミラーを構成することができる。複数の光学面に対して１つの基板を用いることにより、特にコンパクトな構造が実現される。
代替実施形態によれば、非連続光学面はそれぞれ別個の基板に配置される。そのため、例えば、隣接して配置された２つ以上のミラー、例えば、マイクロリソグラフィの投影レンズに対して入射角が平坦な隣接して配置された２つのミラーを同時に測定することも可能である。この場合、それぞれの形状に加えて、相互の相対的な向きも決定される。
本発明による上述の第１の態様に係る測定配列及び第２の態様に係る測定装置の実施形態、例示的実施形態及び実施形態の変形例に関する特徴は、本発明の第１の態様又は第２の態様に係る方法にそれぞれ適用することができ、その逆も可能である。更に、本発明による測定方法及び本発明の第１の態様による測定配列の上述の実施形態、例示的実施形態及び実施形態の変形例は、本発明による測定装置及び本発明の第２の態様による方法に適用することができ、その逆も可能である。本発明による実施形態のこれらの特徴及びその他の特徴は、図面の説明及び請求項に記載されている。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行することができ、更にそれらは独立して保護可能、且つ適切であれば出願の係属中又は係属後のみに保護を主張することができる有利な実施形態を説明することができる。
本発明における上述の、及び他の有利な特徴を、本発明の以下の詳細な例示的実施形態の説明において、添付の図面を参照して説明する。
光学モジュールに配置された光学素子を有する、マイクロリソグラフィ投影レンズの例示的実施形態を示す概略図である。 結像光学系の波面測定装置を示す概略図である。 ビーム経路において光学モジュールの下流に配置された適応モジュールを有する測定配列の例示的実施形態を示す概略図である。 ビーム経路において光学モジュールの下流に配置された適応モジュールを有する測定配列の更なる例示的実施形態を示す概略図である。 ビーム経路において光学モジュールの上流に配置された適応モジュールを有する測定配列の例示的実施形態を示す概略図である。 ビーム経路において光学モジュールの上流に配置された適応モジュールを有する測定配列の例示的実施形態を示す概略図である。 ビーム経路において連続的に配置された２つの回折構造パターンを有する測定配列の例示的実施形態を示す概略図である。 ビーム経路において相互に重ね合わせて配置された２つの回折構造パターンを有する測定配列の例示的実施形態を示す概略図である。 光学モジュールに配置された光学素子を有するマイクロリソグラフィ投影レンズの更なる実施形態を示す概略図である。 ビーム経路において２つの光学モジュールの間に配置された適応モジュールを有する測定配列の更なる例示的実施形態を示す概略図である。 較正モジュールによる２つの適応モジュールの較正を示す図である。 結像光学系及び結像光学系の出力側背面焦点距離を短くする適応モジュールを有する測定配列の更なる例示的実施形態を示す図である。 結像光学系及び結像光学系の入力側背面焦点距離を短くする適応モジュールを有する測定配列の更なる例示的実施形態を示す図である。 干渉法によって光学面の形状を測定する測定装置の例示的実施形態を示す概略図である。 光学面の相互の相対位置を決定する補助波を有する、図１４による例示的実施形態の概略図である。 干渉法によって光学面の異なる部分の形状を測定する測定装置の更なる例示的実施形態を示す概略図である。 ２つの光学素子の光学面を同時に測定する場合の、図１４による例示的実施形態を示す図である。
以下に説明する例示的実施形態、実施形態又は実施形態の変形例において、機能的又は構造的に類似する要素に対しては、出来る限り同じ参照符号を用いた。従って、特定の例示的実施形態における個々の要素の特徴を理解するためには、本発明のその他の例示的実施形態又は一般的な説明を参照されたい。説明を容易にするために、デカルトｘｙｚ座標系を示した図もある。座標系によって図に示す構成要素の相互の位置関係が明らかとなる。
図１〜図１３は本発明の第１の態様を示す。図１はマイクロリソグラフィ投影露光装置における投影レンズ１０の実施形態を示す概略図である。投影レンズ１０はマスク又はレチクル１２のパターンをウエハ１４の放射感受性コーティングに結像する。このため、レチクル１２のパターンは物体面に配置され、ウエハ１４の放射感受性コーティングは投影レンズ１０の像面に配置される。本例示的実施形態において、投影レンズ１０は、波長１００ｎｍ未満、具体的には約１３．５ｎｍ又は約６．８ｎｍのＥＵＶ放射（極紫外線）のマイクロリソグラフィ用に構成されるため、この投影レンズは反射型の光学素子のみを含む。ここでは図示しない、照明系に設けられるＥＵＶ放射もレチクル１２で反射される。代替実施形態において、特に長い波長スペクトル領域の露光放射の場合、レンズやプリズムなどの透過型光学素子、又は透過型レチクルなどを使用することができる。従って、例えば図９に示す実施形態において、投影レンズ１０はレンズ素子形態の光学素子と共に使用することもできる。
図１による投影レンズ１０は、レチクル１２から始まる投影レンズ１０のビーム経路１６に連続的に配置された、ミラー形態のＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５及びＥ６の６つの光学素子を含む。図１はレチクル１２の視野点に対するビーム経路１６を例示的に示している。ミラーＥ１は凹鏡面を有し、ほぼ平面のミラーＥ２と共に第１光学モジュールに配置されている。更に、凸鏡面を有するミラーＥ３が凹ミラーＥ４と共に第２光学モジュールＭ２に配置され、凸ミラーＥ５が凹ミラーＥ６と共に第３光学モジュールＭ３に配置されている。このため、モジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３はそれぞれビーム経路１６内に連続して配置された光学素子を含んでいる。モジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３はそれぞれ、投影レンズ１０におけるミラーＥ１〜Ｅ６の形態である光学素子の部分配列の形態である光学ユニットを表している。換言すれば、モジュールＭ１〜Ｍ３はそれぞれミラーＥ１〜Ｅ６の内のいくつかを備えている。より正確には、この場合、モジュールはそれぞれこれらのミラーの内の２つを備えている。
モジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３はそれぞれ投影レンズ１０から個別に取り除く、又は再び取り付けることができる。適切な調整装置を用い、個々のミラーＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６だけでなく、個々のモジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３をそれぞれ調整することが可能である。このように、１つ又は複数のモジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３を交換することにより、投影レンズ１０の光学特性を要件の変更に迅速に適合させることができる。また一方で、収差を補正するために投影レンズ１０の光学素子の内の１つに対して後処理を行うには、対応するモジュールＭ１，Ｍ２又はＭ３を取り除きさえすればよく、可能であれば分解することができる。
モジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３は実施可能なモジュールの単なる例である。投影レンズ１０の他の例示的実施形態において、モジュールは３つ以上の光学素子、例えば３つ又は４つの光学素子を含んでもよく、又は１つのみであってもよい。構造に応じて、投影レンズ１０は更に３つ未満、又は４つ以上のモジュールを含んでもよく、具体的にはモジュールなしの光学素子を含むこともできる。更に、マイクロリソグラフィ投影露光装置のその他の構成要素のモジュラー構造、例えばマスクを照明するモジュール式照明系などを用いることもできる。
光学モジュールの製造又は光学モジュールに含まれる個々のモジュール又は光学素子の後処理において、 それぞれのモジュールの光学特性を非常に正確に測定する必要がある。具体的には、モジュールによる所望の波面変化からのずれは高精度に測定されなければならない。一般的に個々のモジュールは結像光学系を構成しないので、基本的に、モジュールの波面収差のこのような測定は、投影レンズを測定する既知の装置において容易に行うことはできない。
図２は結像光学系２２を測定する既知の波面測定装置２０を示す概略図である。波面測定装置２０は位相シフト干渉法技術に基づくシヤリング干渉計として構成され、例えば、投影レンズ又はマイクロリソグラフィの他の結像光学系２２の収差を非常に正確に測定するのに適している。波面測定装置２０は、電磁測定照射２４を提供する、図示しない放射源を含んでいる。好適には、測定照射２４の波長は結像光学系２２の操作中に使用される放射線の波長に対応する。具体的に、ＥＵＶ放射は測定照射２４として機能する。しかしながら、可視又は不可視スペクトル範囲において異なる波長を有する測定照射を提供することもできる。
更に、波面測定装置２０は結像光学系２２の物体面に配置されたピンホール２６の開口と、結像系２２の像面に配置されたせん断格子２８とを備えている。ピンホール２６の代わりにピンホール格子又はコヒーレンスマスクを用いることも可能である。測定照射２４はピンホール２６の開口を通って球面波面で伝搬する。結像光学系２２は測定照射２４をせん断格子２８に結像する。せん断格子２８は位相シフト回折格子を表す。せん断格子２８の下流には波面測定装置２０の検出器３０が配置されている。せん断格子２８のｘ方向又はｙ方向への横方向の移動によって干渉パターンは検出器３０によって検出され、これから関連する動きの方向における波面の空間導関数を、そして最終的にはこれから結像光学系２２の像収差情報を非常に正確に把握することができる。例えば、このような波面測定装置はドイツ国特許第１０３１６１２３（Ａ１）号明細書に記載されている。
波面測定装置２０を備える測定光学系の必要条件は、被測定光学系がピンホール２６の開口をせん断格子２８に結像させることである。しかしながら基本的には、先に述べた様に、これは図１に示す投影レンズ１０のモジュールＭ１〜Ｍ３などの結像光学系のモジュールには適さない。ピンホール２６の開口をせん断格子２８に結像するのに適した光学ユニットを測定する測定配列４０の種々の例示的実施形態を、それぞれに対応する方法と共に以下に説明する。具体的には、測定配列４０は、例えば結像特性を有さないが、デフォーカス又はビーム拡大効果を有する光学系を測定するように構成される。従って本発明による測定配列４０は、図１による投影レンズ１０の個々のモジュールＭ１，Ｍ２及びＭ３をそれぞれ測定するのに適している。
図３は、図１による投影レンズ１０におけるモジュールＭ１を測定する測定配列４０の第１の例示的実施形態を示す概略図である。測定配列４０は図２に示す波面測定装置２０を備える。あるいは、例えば、せん断干渉法又は点回折干渉法などの位相シフト干渉法に基づく、結像光学系用の任意のその他の波面測定装置を用いることも可能である。更に、測定配列４０は適応モジュール４２を備え、これは被測定モジュールＭ１と共に測定照射２４のビーム経路４４に配置されている。本例示的実施形態において、適応モジュール４２はビーム経路４４内においてモジュールＭ１の下流に配置され、回折構造パターン４８を有する透過型ＣＧＨ４６を含んでいる。ＣＧＨ４６の回折構造パターン４８及び適応モジュール４２は、被測定モジュールＭ１の光パワーと適応モジュール４２との組み合わせによって、ピンホール２６の開口がせん断格子２８に結像されるように構成され、配置されている。他の例示的実施形態において、適応モジュール４２は、ＣＧＨ４６に代えて、又はこれに加えて、レンズ素子又はミラーなどの屈折光学素子又は反射光学素子を含むことができる。
換言すれば、適応モジュール４２は被測定モジュールＭ１を補って結像光学配列５０を形成する。図１における投影レンズ１０のモジュールＭ１を被測定モジュールの例として使用する場合、適応モジュール４２はその光パワーに関して、投影レンズ１０の他のモジュールＭ２及びＭ３の置換又は模倣を表している。本例示的実施形態は、ビーム経路４４内において被測定モジュールＭ１の下流に適応モジュール４２を配置することにより、結像系のビーム経路において物体面又は任意の他の視野面の直下流に配置されるモジュールの測定に特に適したものとなる。波面測定装置２０で光学配列５０を測定する場合、光学配列５０の波面収差は、ここでは図示しない評価装置によって決定される。このため、適応モジュール４２又はＣＧＨ４６の既知の光学特性を考慮して、モジュールＭ１の波面収差を非常に正確に決定することができる。
図４は、ビーム経路４４で被測定モジュールＭ１の下流に配置された適応モジュール４２を含む測定配列４０の更なる例示的実施形態を示している。測定配列４０は図３の測定配列とほぼ対応している。しかしながら、適応モジュール４２は、透過型ＣＧＨに代えて、回折構造パターン４８をそれぞれ有する反射型ＣＧＨ５２及び５４を含んでいる。 これら２つのＣＧＨ５２及び５４はビーム経路４４に連続して配置されている。あるいは、適応モジュール４２は反射型のＣＧＨを１つのみ、又は３つ以上含むことができる。ＣＧＨ５２及び５４の回折構造パターン４８は、モジュールＭ１と共に、ピンホール２６の開口がせん断格子２８に結像されるように構成されている。更に、透過型ＣＧＨ、ミラー又はレンズ素子のような、回折、反射又は屈折光学素子を適応モジュール４２に更に設けてもよい。反射型ＣＧＨを使用することにより、モジュールＭ１もＥＵＶ測定照射２４を使って測定することができる。
図５は測定配列４０の更なる例示的実施形態を示している。測定配列４０は上述の測定配列と、モジュールＭ３を測定する適応モジュール４２の配列の点で異なっている。モジュールＭ３は結像光学系のビーム経路において、像面又はその他の視野面の上流に配置されるモジュール、例えば図１における投影レンズ１０のモジュールＭ３である。適応モジュール４２は波面測定装置２０のビーム経路４４においてモジュールＭ３の上流に配置され、透過型ＣＧＨ４６及び回折構造体４８を含んでいる。ＣＧＨ４６の回折構造体４８、及び適応モジュール４２も、 モジュールＭ３と共に結像光学配列５０を形成するように構成され、配置されている。具体的に、光学配列５０はピンホール２６の開口をせん断格子２８に結像する。その結果、適応モジュール４２は、例えば、投影レンズ１０のモジュールＭ３を測定する際、モジュールＭ１及びＭ２をその光パワーと置き換える。他の実施形態において、適応モジュール４２は代替的又は付加的に１つ又は複数の屈折性、反射性又は反射型回折光学素子を含む。
図６は、ビーム経路４４において、被測定モジュールＭ２、例えば図１による投影レンズ１０の光学モジュールＭ２の上流に配置された第１適応モジュール５６と、ビーム経路４４においてモジュールＭ２の下流に配置された第２適応モジュール５８とを有する測定配列４０の例示的実施形態を示す概略図である。適応モジュール５６及び５８はそれぞれ回折構造パターン４８を有する透過型ＣＧＨ４６及び６０を備える。２つのＣＧＨ４６及び６０、並びに２つの適応モジュール５６及び５８の回折構造体４８は、モジュールＭ２と共にピンホール２６の開口の結像装置５０を構成している。図１による投影レンズ１０のモジュールＭ２を測定する場合、適応モジュール５６は光パワーに関してモジュールＭ１と置き換えられ、適応モジュール５８はモジュールＭ３と光パワーに関して置き換えられる。従って、測定配列４０は、光学系における視野面の直上流又は直下流の何れかに配置される結像光学系のモジュールに特に適している。これに代えて又はこれに加えて、屈折性、反射性又は反射型回折光学素子も適応モジュール５６及び５８の内の１つ又は両方に設けることができる。
図７は測定配列４０の更なる例示的実施形態を示している。測定配列４０は基本的に図６による測定配列に対応しているが、適応モジュール５８には２つのＣＧＨ６０及び６２が設けられており、これらはそれぞれ波面測定装置２０のビーム経路４４内に連続的に配置された回折構造体４８を有している。例えば、「二重ＣＧＨ」として知られるこのような配列は、米国特許出願公開第２０１２／０１２７４８１Ａ１号明細書に記載されている。代替実施形態において、片方の回折構造体を基板の片方の側面に配置し、もう片方の回折構造体を基板のもう片方の側面に配置することができる。
二重ＣＧＨによって測定ビームの位置と方向とを同時に変更できるようになる。このように、一部の被測定モジュールＭ２において、適応モジュール及び被測定モジュールＭ２を有する光学配列５０の結像特性を良好に得ることができる。例えば、投影レンズ１０のモジュールＭ２０を測定する場合、ＣＧＨ６０及び６２を有する適応モジュール５８により、置き換えられる光学モジュールＭ３によって正確に適合された光パワーを得ることができる。
更なる実施形態において、二重ＣＧＨがビーム経路４４におけるモジュールＭ２の上流に配置された適応モジュール５６、又は適応モジュール５６及び５８の両方に設けられる。更に、反射型ＣＧＨを二重ＣＧＨとして使用することもできる。二重ＣＧＨに加え、屈折、反射又は回折光学素子を適応モジュール５６及び５８の内の何れか又は両方に配置してもよい。
図８は、それぞれ１つの複素符号化ＣＧＨ６４又は６６を有する適応モジュール５６及び５８と第２ピンホール６８とを有する、図６に示す測定配列４０の例示的実施形態である。複素符号化ＣＧＨ６４、６６の各々は、ビーム経路４４内に重ね合わせて配置された２つの回折構造パターン７０を含んでいる。具体的には、回折構造パターン７０はＣＧＨ６４及び６６の平面に重ね合わせて配置されている。このような複素符号化ＣＧＨは、例えばドイツ国特許第１０２０１２２１７８００（Ａ１）号明細書に記載されている。ピンホール２６の開口からの測定照射４４は、ＣＧＨ６４及び６６の回折構造体の内の１つによって変換され、一方で測定照射７２はＣＧＨ６４及び６６の他方の回折構造体により、第２ピンホール６８の開口によって変換される。このように、適応モジュール５６及び５８はモジュールＭ２と共に光学配列５０を構成し、これによって第１ピンホール２６の開口及び第２ピンホール６８の開口はせん断格子２８に同時に結像される。これを用いることにより、光学配列５０の物体面における２つの視野点を同時に測定することが可能である。
他の実施形態では、図５の測定装置に対応して、複素符号化ＣＧＨを有する適応モジュール４２を被測定モジュールＭ３の上流に１つのみ設けることができる、又は、図３による測定装置と同様に、複素符号化ＣＧＨを有する適応モジュールを被測定モジュールＭ１の下流に設けることができる。また、被測定光学モジュールの上流又は下流の適応モジュール５６及び５８の内の何れかもしくは両方、又は適応モジュール４２において、複素符号化ＣＧＨ６４及び６６に加え、屈折、反射又は回折光学素子を更に配置させることができる。
図９はマイクロリソグラフィ投影露光装置における投影レンズ１０の更なる実施形態を示している。これは、投影レンズ１０がＥＵＶ放射ではなくＵＶ放射で作動するように設計され、そのため、光学素子Ｅ１〜Ｅ５がレンズ素子として構成されている点で図１による実施形態と異なる。図１による実施形態と同様に、図９による投影レンズ１０は３つの光学モジュールＭ１，Ｍ２’及びＭ３を備え、モジュールＭ１は光学素子Ｅ１及びＥ２を含み、モジュールＭ２’はこの場合光学素子Ｅ３のみを含み、モジュールＭ３は光学素子Ｅ４及びＥ５を含んでいる。更なる実施形態の変形例において、モジュールＭ２’は複数の光学素子を含んでもよい。モジュールＭ１，Ｍ２’及びＭ３はそれぞれ投影レンズ１０の光学ユニットを構成している。この場合、モジュールＭ１及びＭ３はそれぞれ投影レンズ１０の光学素子Ｅ１〜Ｅ５の部分配列によって形成され、モジュールＭ２’は光学素子Ｅ３のみによって形成されている。
個々のモジュールＭ１，Ｍ２’及びＭ３を図３〜図８の実施形態と同様の方法で測定することに加え、図１０の測定配列４０に示すような、例えばモジュールＭ１及びＭ３のようなモジュールの組み合わせの測定も考えられる。この実施形態の変形例において、光学素子Ｅ３の形態のモジュールＭ２’が図９の投影レンズ１０から取り除かれ、残りのモジュールＭ１及びＭ３は光学素子Ｅ１〜Ｅ５の部分配列によって光学ユニットを形成し、この場合、光学素子Ｅ３の代わりに隙間７８が存在する。 光学素子Ｅ３の形態のモジュールＭ２’における光学機能に対応する適応モジュール７４が隙間７８の領域に配置される。適応モジュール７４は透過型で、回折構造パターン７６を有するＣＧＨを含んでいる。モジュールＭ１，適応モジュール７４及びモジュールＭ３によって形成される光学配列５０は、図２による波面測定装置２０によって測定される。この測定装置を用いて、モジュールＭ１及びＭ３の組み合わせ並びに光学素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３及びＥ５によって構成される部分配列の波面収差を非常に正確に決定することができる。
測定配列及び方法に関する上述の例示的実施形態を使用することにより、例えば投影レンズ１０の形態の結像光学系における全ての光学モジュールの測定、及び／又は図１０と類似した方法による光学モジュールの種々の組み合わせの測定、又は一般的な結像光学系における光学素子の種々の部分配列の測定を行うことができる。本発明の一実施形態によれば、記載した方法の内の１つは、各部分配列に対して決定された波面収差、具体的には光学系の各モジュールに対して決定された波面収差に基づいて、結像光学系全体の波面収差を決定するステップを含んでいる。同様に、測定配列の例示的実施形態は、光学系の個々の部分配列の測定結果に基づいて結像光学系の波面収差を決定する評価装置を備えている。
図１１は２つの適応モジュールの配列の較正を示している。この２つの適応モジュールは、図９の投影レンズ１０において測定モジュールＭ２’を測定する入力側適応モジュール５６及び出力側適応モジュール５８である。図示する実施形態において、測定モジュールＭ２’は光学素子Ｅ３のみを備えている。この測定配列は図６による測定配列と同様の構造を有している。図１１に示す測定配列において、入力側適応モジュール５６はモジュールＭ１の光学機能を有するＣＧＨとして構成され、出力側適応モジュール５８はモジュールＭ３の光学機能を有するＣＧＨとして構成される。測定工程の前に、先ず２つの適応モジュール５６及び５８の配列が較正される。
このため、光学モジュールＭ２’の形態の被測定光学ユニットの光学機能を有する較正ユニット８０は、ビーム経路４４において適応モジュール５６と５８との間に光学モジュールＭ２’の代わりとして配置されている。較正ユニット８０は回折構造パターン８２を有するＣＧＨとして構成される。このため、入力側適応モジュール５６、較正ユニット８０及び出力側適応モジュール５８より構成される較正配列９２は、波面測定装置２０によって測定される。２つの適応モジュール５６及び５８の配列の波面収差は、較正ユニット８０の既知の波面収差を考慮して、工程において確認された波面収差の較正結果として決定される。光学モジュールＭ２’を測定するために、較正モジュール８０はモジュールＭ２’と置き換えられ、工程で確認された波面収差は較正結果に基づいて修正される。
図１２及び図１３は測定配列４０の更なる実施形態を示している。これらの実施形態において、測定配列４０は、例えばマイクロリソグラフィ投影露光装置における投影レンズ１０のような、結像光学系の形態の光学ユニットを測定する働きをする。図１２に示す投影レンズ１０は出力側背面焦点距離s2が非常に長い、すなわち、例えば６メートルなどの、数メートルオーダーの焦点距離という特徴を持っている。測定配列４０に必要とされる設置スペースを削減するために、測定配列４０は、投影レンズ１０の下流に配置される波面測定装置２０に加え、回折構造パターン８６を有するＣＧＨの形態の適応モジュール８４を備える。適応モジュール８４は、出力側背面焦点距離s2を背面焦点距離 s2’へと大幅に短縮する。具体的には少なくとも１／２，１／３又は１／４へと短縮する。
これと同様に、図１３による測定配列４０は、非常に長い入力側背面焦点距離s1、すなわち数メートルオーダーの焦点距離によって特徴付けられる投影レンズ１０を測定するように構成される。測定配列４０に必要な設置スペースを削減するために、測定配列４０は、回折構造パターン９０を有するＣＧＨの形態の適応モジュール８８を投影レンズ１０の上流に有する。適応モジュール８８は入力側背面焦点距離s1を背面焦点距離s1’へと大幅に短縮する。具体的には少なくとも１／２，１／３又は１／４へと短縮する。
図１０〜図１３による適応モジュール７４，５６，５８，８４又は８８などのＣＧＨの形態で使用される適応モジュールの回折構造パターンにおける幾何学的形状は、一実施形態によれば、適応モジュールの使用される位置に存在する測定照射４４のそれぞれのビーム断面に適合される。よって、回折構造パターンによって画定される領域の形状は、円形、楕円形又は三日月形であり得る。近視野に配置される適応モジュールの場合、上述の形状に対する表面領域は、それぞれの場合、個々の視野点に対して設けることができる。瞳孔の近くに配置される適応モジュールの場合、個々の視野点に割り当てられる回折構造パターンの領域は重なり合う。
図１４〜図１７は、本発明の第２の態様による、干渉法によって光学面の形状を測定する測定装置及び方法の例示的実施形態に関するものである。測定装置の例示的実施形態はそれぞれ対応する方法の例示的実施形態と共に記載される。
図１４は、干渉法によって光学面の形状を測定する測定装置１００の第１の例示的実施形態を示している。具体的には、測定装置１００は共通の基板１０６に隣接して配置される少なくとも２つの光学面１０２及び１０４を同時に測定するのに適している。個々の光学面１０２又は１０４の実際の形状の所望の形状からのずれに加え、光学面１０２及び１０４の相互の相対的な空間的位置を決定することも可能である。例えば、同じ基板１０６上に配置された光学面１０２及び１０４は、ＥＵＶマイクロリソグラフィ用投影露光装置の投影レンズの２つのミラー素子の機能を担うことができる。
測定装置１００はフィゾー素子１１０を有する干渉計１０８を備えている。このようなフィゾー干渉計の構造及び機能は当事者にとって周知である。具体的には、干渉計１０８は干渉測定用の十分にコヒーレントな電磁照明照射１１２を生成する照射源を備えている。例えばこのために、波長約６３３ｎｍのヘリウムネオンレーザーなどのレーザーを提供することができる。照明照射１２も電磁照射の可視又は不可視範囲の異なる波長を有し得る。
例えば、照明照射１１２はコリメータによって実質的に平らな波面を有する、コリメートされたビームに形成される。代替実施形態において、球面波面を有する発散ビーム又は収束ビームを生成することも可能である。コリメートされたビームはフィゾー素子１１０に入射される。フィゾー素子１１０のフィゾー面により、照明照射の一部は参照波１１４の形態で反射される。フィゾー素子１１０を通る照明照射１１２の一部は干渉計１０８の光軸１１８に沿って、試験照射１１６として伝搬し続けて波形成素子１２０に入射する。波形成素子１２０により、２つの測定波１２８及び１３０からなる入射試験照射１１６から測定照射１１７が生成される。測定波１２８及び１３０のビーム経路に配置された光学面１０２及び１０４と相互作用した後、及びビーム経路に設けられたその他の光学素子と相互作用した後、測定照射１１７はフィゾー素子１１０を通過して干渉計１０８に至り、参照波１１４がそれに重ね合わせられる。その結果撮像面に生成されるインターフェログラムは、例えば干渉計カメラのＣＣＤセンサによって記録される。代替例示的実施形態において、マイケルソン干渉計、トワイマン・グリーン干渉計又はその他の適切なタイプの干渉計を干渉計として使用することができる。
波形成素子１２０は、第１回折構造体１２２及び第２回折構造体１２４を含み、本例示的実施形態においてはＣＧＨ１２６として構成される。この場合、第１回折構造体１２２及び第２回折構造体１２４はＣＧＨ１２６の平面に隣接して配置される。代替実施形態において、３つ以上の回折構造体をＣＧＨの平面に隣接して配置することができる、又は平面において相互に重ね合わせて配置される２つ以上の回折構造体を有する複素符号化ＣＧＨを、波形成素子として設けることができる。
第１回折構造体１２２は、第１光学面１０２の所望の形状に適合された波面を有し、光学面１０２に向けられる第１測定波１２８を、入射試験照射１１６の一部から生成されるように構成される。そして第２回折構造体１２４は、波形成素子１２０に入射する試験照射１１６の別の一部から、第２光学面１０４に向けられ、第２光学面１０４の所望の形状に適合された波面を有する測定波の形態の第２測定波１３０を生成するように構成される。この場合、これらの波面は、測定波１２８及び１３０の波面がそれぞれ光学面１０２及び１０４の所望の形状に、光学面１０２及び１０４のそれぞれの場所において対応するように適合される。このようにして、第１光学面１０２及び第２光学面１０４のそれぞれに関して、所望の形状を有する波面が測定波１２８又は１３０をそれ自体に戻るように構成されるゼロ光学系が実現される。測定装置の更なる実施形態において、３つ以上の光学面を同時に測定するために、ＣＧＨ１２６又は複素符号化ＣＧＨ上に更に回折構造体を設けることができる。このような付加的な回折構造体は、それぞれ更なる光学面に対する測定照射１１７に適切に適合するように構成される。
被測定光学面１０２及び１０４を有する基板１０６は、保持装置（図示せず）によって試験照射１１６のビーム経路に配置される。測定波１２８又は１３０はそれぞれ光学面１０２及び１０４によって反射され、再度複合的な波形成素子１２０を通り、続いて参照波１１４と重ねられ、干渉計１０８によって測定される。この場合、それぞれの所望の形状からずれている場合、光学面１０２及び１０４の各々の平面にインターフェログラムが発生し、このインターフェログラムは、例えば干渉計カメラ（図示せず）のＣＣＤセンサによって記録される。
２つの光学面１０２及び１０４の形状の同時測定に加えて、測定装置１００は光学面１０２及び１０４の相互の相対位置を測定する。これを図１５を参照して以下に詳述する。最後に評価装置１５８を用いて光学面１０２及び１０４のそれぞれの形状及びそれらの相互の相対位置が決定される。評価装置１５８はこのために記録したインターフェログラム及び少なくとも１つの剛体自由度に対する光学面１０２及び１０４の相互の相対位置値を用いる。あるいは、後の評価又は外部の評価装置へ送信するために、記録したインターフェログラム及び位置の格納を設けることができる。
図１５は光学面１０２及び１０４の相互の相対位置を決定する補助波１３２及び１３６を有する、図１４による例示的実施形態を示している。回折構造体１２２及び１２４に加え、波形成素子１２０のＣＧＨ１２６には、第１の補助波１３２を生成するための第１補助測定構造体１３４が配置されている。第１補助測定構造体１３４は回折構造パターンを含み、これは、入射試験放射１１６の一部から第１光学面１０２の所望の点１４０に集束される第１補助波１３２を生成するように構成されている。
回折構造体１２２及び１２４並びに第１補助測定構造体１３４に加えて、更に第２補助測定構造体１３８がＣＧＨ１２６に配置されている。第２補助測定構造体１３８は回折構造パターンを含み、これは、入射試験放射１１６の一部から第２光学面１０４の所望の点１４２に集束される第２補助波１３６を生成するように構成される。
補助波１３２及び１３６は光学面１０２及び１０４のそれぞれの点１４０及び１４２で後方反射すると、参照波１１４と重なり、干渉計１０８で干渉法によって測定される。それぞれの点１４０又は１４２における光学面１０２又は１０４の所望の焦点からのずれは、評価ユニットによって非常に正確に測定することができる。例えば、点１４０及び１４２に対する光学面１０２及び１０４の相対的なｚ座標は、干渉計１０８の光学軸１１８と補助波１３２及び１３６の伝搬方向との間の、補助測定構造体１３４及び１３８によってそれぞれ設定された角度と共に決定される。この場合、光学面１０２，１０４の相対位置を示す座標系のｚ軸は、光学軸１１８と平行、又は測定照射１１７の平均伝搬方向と実質的に平行に配置されており、従って、光学面１０２及び１０４に対して直角である。２つの光学面１０２及び１０４の相対的なｘ座標、ｙ座標及び傾斜座標の決定は、既知の相対ｚ座標を考慮して、表面の反射測定波又は光学面１０２及び１０４の確認された形状を評価することによって行われる。
測定装置１００の他の実施形態において、光学面における更なる点の所望の焦点からのずれを決定するために、補助波の更なる補助測定構造体を波形成素子に設けることができる。更に、平坦又は球状の波面を有する補助波によって、それらの空間的位置において測定される更なる平面又は球面の調整構造体を、基板上の光学面に隣接して更に配置することができる。
図１６は、隣接して配置された光学面１０２及び１０４の形状を同時に測定する測定装置１００の更なる例示的実施形態を示している。測定装置１００は図１４及び図１５による測定装置に実質的に対応している。これとは対照的に、波形成素子１２０におけるＣＧＨ１２６の第１回折構造体１２２は、第１光学面１０２の第１部分１４４のみに向けられる第１部分１４４の所望の形状に適合された波面を有する測定波１２８を、測定照射１１６の一部から生成するように構成される。
第１光学面１０２の第２部分１４６を測定するために、対応して構成された回折構造体１５０を有する更なる波形成素子１４８がＣＧＨ１５２に設けられる。第２部分１４６を測定するために、第１部分１４４及び第２光学面１０４を波形成素子１２０によって測定した後、測定装置１００の波形成素子１２０と１４８とは入れ替えられる。このために、測定装置１００は交換装置（図示せず）を含み得る。続いて第２部分１４６が第２波形成素子１４８によって測定される。いわゆるステッチ法又はその他の任意の適切な方法を用いた部分測定のコンパイルによる光学面１０２全体の測定が、評価装置１５８によって行われる。
このように、表面の形状のために反射測定照射１１６が少なくとも部分的に交差する表面を測定することもできる。このような場合、インターフェログラムの対応する部分はそれぞれの光学面にもはや割り当てられない。このように部分的な測定を連続して行うことにより、反射した測定照射の混合を防止することができる。
従って、第２光学面１０４上の２つの部分の測定、又は更なる波形成素子による光学面１０２及び１０４上の３つ以上の部分の連続測定も可能である。波形成素子に代えて、又はこれに加えて、測定装置は、測定照射が表面の選択可能な部分のみを通るようにする、例えば１つ又は複数のシャッターを有するシール素子を含み得る。このような実施形態では、波形成素子は各部分に対する回折構造体を含み得る。例えばＣＧＨ上に、それぞれの表面部分に対する複数の回折構造体を波形成素子として隣接して設けることができる。
図１７は、第１光学素子１５４の光学面１０２及び第２光学素子１５６の光学面１０４を同時に測定する場合の、図１４による測定装置１００の例示的実施形態を示している。光学素子１５４及び１５６はどちらも専用の基板１０６を有し、調整装置（図示せず）により、空間位置に関して相互に調整可能に固定されている。この場合、光学面１０２及び１０４は、測定波１２８及び１３０を含む測定照射１１７のビーム経路に相互に隣接して配置されている。図１４による２つの光学面１０２及び１０４を有する基板の組み合わせと同様に、２つの光学素子１５４及び１５６は調整装置と共に、被測定モジュール全体を構成している。例えば、光学素子１５４及び１５６は、ＥＵＶマイクロリソグラフィの投影露光装置における投影レンズ又は照明系に対する、相互に隣接して配置された２つのかすめ入射ミラー（Ｇミラー）である。Ｇミラーとは、かすめ入射、すなわち平坦な入射角度で照射されるミラーである。ここで、平坦な入射角とは、照射ミラーの面法線から少なくとも４５°、特に少なくとも６０°又は少なくとも７０°ずれた入射角である。図１４による測定装置１００又はその他の任意の上述の測定装置を用いて、光学面１０２及び１０４並びにそれらの相互の相対位置を同時に測定することができる。
上述の例示的実施形態に関する説明は例として理解されたい。それによる開示は、当業者が本発明及び本発明に関連する利点を理解できるようにするものであり、また、当業者の理解において明白な構造及び方法の変更及び修正を含むものである。従って、そのような変更及び修正は全て、それらが添付の特許請求の範囲及び同等物による定義に従った本方法の範囲に含まれる限り、本請求項による保護の対象となるように意図されている。
１０ 投影レンズ
１２ レチクル
１４ ウエハ
１６ ビーム経路
Ｅ１〜Ｅ６ ミラー
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ２’，Ｍ３ 光学モジュール
２０ 波面測定装置
２２ 結像光学系
２４ 測定照射
２６ ピンホール
２８ せん断格子
３０ 検出器
３２ 撮像面
４０ 測定配列
４２ 適応モジュール
４４ ビーム経路
４６ ＣＧＨ
４８ 回折構造パターン
５０ 結像光学配列
５２，５４ 反射型ＣＧＨ
５６ 入力側適応モジュール
５８ 出力側適応モジュール
６０，６２ 透過型ＣＧＨ
６４，６６ 複素符号化ＣＧＨ
６８ 第２ピンホール
７０ 重ね合わせられた回折構造体
７２ 測定照射
７４ 適応モジュール
７６ 回折構造パターン
７８ 隙間
８０ 較正ユニット
８２ 回折構造パターン
８４ 適応モジュール
８６ 回折構造パターン
８８ 適応モジュール
９０ 回折構造パターン
９２ 較正配列
１００ 測定装置
１０２ 第１光学面
１０４ 第２光学面
１０６ 基板
１０８ 干渉計
１１０ フィゾー素子
１１２ 照明照射
１１４ 参照波
１１６ 試験照射
１１７ 測定照射
１１８ 光学軸
１２０ 波形成素子
１２２ 第１回折構造体
１２４ 第２回折構造体
１２６ ＣＧＨ
１２８ 第１測定波
１３０ 第２測定波
１３２ 第１補助波
１３４ 第１補助測定構造体
１３６ 第２補助波
１３８ 第２補助測定構造体
１４０ 第１光学面の点
１４２ 第２光学面の点
１４４ 第１部分
１４６ 第２部分
１４８ 第２波形成素子
１５０ 回折構造体
１５２ ＣＧＨ
１５４ 第１光学素子
１５６ 第２光学素子
１５８ 評価装置

Claims (16)

  1. マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学ユニットを測定する測定配列であって、
    ‐測定照射によって結像光学系の波面収差を測定するように構成された波面測定装置と、
    -少なくとも１つの適応モジュールであって、被測定光学ユニットと前記少なくとも１つの適応モジュールとの組み合わせが結像光学配列を形成するように構成された、前記測定照射の波面を操作する少なくとも１つの適応モジュールと
    を備え、
    前記少なくとも１つの適応モジュールは反射型又は透過型の１つ又は複数の回折構造パターンを有する測定配列。
  2. 請求項１に記載の測定配列において、前記光学ユニットは、マイクロリソグラフィ投影露光装置における複数の光学素子を含む結像光学系に割り当てられ、前記光学ユニットは、前記結像光学系の前記光学素子の内の１つ、前記結像光学系の前記光学素子の部分配列、又は前記結像光学系によって形成される測定配列。
  3. 請求項２に記載の測定配列において、前記光学ユニットは前記結像光学系の前記光学素子の部分配列によって形成され、前記光学素子の前記部分配列は前記結像光学系の少なくとも１つの部分と、少なくとも１つの光学素子に関連する隙間が存在する分だけ異なる測定配列。
  4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の測定配列において、前記適応モジュールは前記被測定光学ユニットの背面焦点距離を短くするように構成される測定配列。
  5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の測定配列において、前記被測定光学ユニットの光学機能を有する較正ユニットを更に備え、該較正ユニットは前記光学ユニットを測定する前に前記少なくとも１つの適応モジュールを較正するように構成され、較正は、前記少なくとも１つの適応モジュール及び前記較正ユニットを含む配置の波面収差を決定することによって実行される測定配列。
  6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の測定配列において、前記少なくとも１つの適応モジュールは、前記測定照射のビーム経路において、前記被測定光学ユニットの上流に配置された、前記測定照射を操作する入力側適応モジュールと、前記測定照射の前記ビーム経路において、前記被測定光学ユニットの下流に配置された、前記測定照射を操作する出力側適応モジュールとを備える測定配列。
  7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の測定配列において、前記少なくとも１つの適応モジュールは、前記測定照射のビーム経路において重ね合わせられた、又は連続して配置された、少なくとも２つの回折構造パターンを含む測定配列。
  8. マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学ユニットを測定する方法であって、
    ‐少なくとも１つの適応モジュールを被測定光学ユニットに、前記被測定光学ユニットと前記少なくとも１つの適応モジュールとの組み合わせが結像光学配列を形成するように配置するステップと、
    -前記組み合わせによって形成される前記結像光学配列の波面収差を測定するステップとを含み、
    前記少なくとも１つの適応モジュールは反射型又は透過型の１つ又は複数の回折構造パターンを有する方法。
  9. 請求項８に記載の方法において、前記被測定光学ユニットは、前記マイクロリソグラフィ投影露光装置の動作波長の平面又は球面の入力波が照射されると出力波を生成し、該出力波の波面は少なくとも１つの点において理想の球状波から少なくとも前記動作波長だけずれる非結像光学系として構成される方法。
  10. 物体面から像面へパターンを結像する複数の光学素子を含む、マイクロリソグラフィ投影露光装置の結像光学系の波面収差を測定する方法であって、前記光学素子の種々の部分配列のそれぞれの波面収差が別個に測定され、
    前記部分配列の内の１つの測定は、測定される前記部分配列と少なくとも１つの適応モジュールとの組み合わせが結像光学配列を形成するように、測定される前記部分配列及び前記少なくとも１つの適応モジュールを波面測定装置の測定照射のビーム経路に配置するステップと、更に、前記波面測定装置によって前記結像光学配列の波面収差を決定するステップとを含み、
    前記測定照射の波面を操作する少なくとも１つの回折構造パターンを前記少なくとも１つの適応モジュールで使用する方法。
  11. 請求項１０に記載の方法において、前記光学素子の前記部分配列の内の１つは前記結像光学系の少なくとも１つの部分と、少なくとも１つの光学素子に関する隙間が存在する分だけ異なる方法。
  12. 請求項１０又は１１に記載の方法において、前記結像光学系には少なくとも２つの前記光学素子をそれぞれ備える複数の光学モジュールが設けられ、種々の部分配列のそれぞれの波面収差の別個の測定は、個々の前記光学モジュールのそれぞれの波面収差の別個の測定によって行われる方法。
  13. 請求項１０〜１２の何れか一項に記載の方法において、前記少なくとも１つの適応モジュールを配置するステップは、前記測定照射を操作する入力側適応モジュールを測定される前記部分配列の上流に配置するステップと、前記測定照射を操作する出力側適応モジュールを測定される前記部分配列の下流に配置するステップとを含む方法。
  14. 請求項１０〜１３の何れか一項に記載の方法において、前記測定照射の波面を操作する前記回折構造パターンは反射型である方法。
  15. 請求項１０〜１４の何れか一項に記載の方法において、前記測定照射を操作するために、前記少なくとも１つの適応モジュールにおいて、前記測定照射のビーム経路に連続して配置される少なくとも２つの回折構造パターンを使用する方法。
  16. 請求項１０〜１５の何れか一項に記載の方法において、前記測定照射を操作するために、前記少なくとも１つの適応モジュールにおいて、前記ビーム経路に重ね合わせて配置された少なくとも２つの回折構造パターンを使用する方法。
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