TWI452442B - 量測光學系統的方法 - Google Patents

量測光學系統的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI452442B
TWI452442B TW100145001A TW100145001A TWI452442B TW I452442 B TWI452442 B TW I452442B TW 100145001 A TW100145001 A TW 100145001A TW 100145001 A TW100145001 A TW 100145001A TW I452442 B TWI452442 B TW I452442B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
measurement
test
optical system
computer program
radiation
Prior art date
Application number
TW100145001A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201237562A (en
Inventor
Thomas Korb
Christian Hettich
Michael Layh
Ulrich Wegmann
Karl-Heinz Schuster
Matthias Manger
Original Assignee
Zeiss Carl Smt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeiss Carl Smt Gmbh filed Critical Zeiss Carl Smt Gmbh
Publication of TW201237562A publication Critical patent/TW201237562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI452442B publication Critical patent/TWI452442B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load

Description

量測光學系統的方法
本發明關於量測包含投射透鏡之光學系統的方法、操作用於光學系統之量測系統的電腦程式產品以及包含此種電腦程式產品之電腦系統的微影投射曝光裝置。再者，本發明係關於監控包含投射透鏡之光學系統的方法以及校正包含投射透鏡之光學系統的方法。
微影投射曝光裝置用於利用光學微影方法來製造微結構組件。於這樣的狀況中，藉助於光源單元及照射光學單元來照射結構承載遮罩(所謂的光罩)，並藉助於投射光學單元將結構承載遮罩成像到感光層。針對此目的，結構承載遮罩配置在投射透鏡的物件平面中，而感光層配置在投射光學單元的影像平面位置中。於這樣的狀況中，光源單元運用導引到照射光學單元的輻射。照射光學單元在結構承載遮罩位置運用具有預定角相依強度分布的均勻照射。針對此目的，在照射光學單元內提供各種合適的光學元件。受此方式照射的結構承載遮罩係藉助於投射光學單元成像到感光層。於這樣的狀況中，可藉助於此種投射光學單元成像的最小特徵尺寸是受到各種因素影響。
首先，使用的輻射波長越小，可成像的結構就越小。因此緣由，較佳使用波長為5 nm至15 nm的輻射。
其次，照射光學單元及/或投射光學單元之光學元件需要以高精確性製造及定位。即使在位置或表面形式上與所需值有小小的偏差就會損及成像品質。
再者，微影投射曝光裝置的操作期間增長時，會使損及成像品質的狀況發生。舉例而言，此乃因光學元件上的層衰降、光學系統之光學元件表面上的污染物(亦即雜質粒子沈積)所造成，也是長期受到光源單元之輻射影響使光學元件變形(透鏡元件及/或反射鏡材料的密實)所造成的結果。
此外，光源單元所提供之輻射亦會發生品質不穩定的狀況。舉例而言，光源單元的干擾會在進入照射光學單元處造成強度分布及/或角分布改變。結果造成影像平面中的成像光罩不是如預期的均勻照射或不是以所需的角分布照射，而因此損及成像品質。
由於構成微影投射曝光裝置之光學系統的多個光學元件以及由於上述的多重干擾，很難從成像品質劣化推斷干擾是出現在哪個光學元件以及發生何種干擾。
因此，本發明提供熟此技藝者能以簡易方式界定干擾的位置及種類來解決上述問題。
此問題藉由一種在量測平面位置量測光學系統之方法獲得解決。本方法包含以下步驟：輻射之第一複數測試光束通過光學系統，並照到在量測平面中相同的第一量測區域，其中第一複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過光學系統，並以相對於量測平面為成對不同的入射角照到第一量測區域；輻射之第二複數測試光束通過光學系統，並照到在量測平面中相同的第二量測區域，其中第二複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過光學系統，並以相對於量測平面為成對不同的入射角照到第二量測區域，其中第二量測區域與第一量測區域不同；利用量測裝置，針對第一複數測試光束之各測試光束偵測在第一量測區域位置之測試光束之第一量測變數相關的至少一量測值；利用量測裝置，針對第二複數測試光束之各測試光束偵測在第二量測區域位置之測試光束之第二量測變數相關的至少一量測值；針對第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束，藉助於資料庫計算或決定光學系統之至少一參考面上相關的照到區域，其中與測試光束相關的照到區域定義為至少一參考面被個別測試光束之輻射照到的表面區域；針對各測試光束，從該些量測值及該些照到區域計算在至少一參考面之至少一性質之空間診斷分布。
參考面之性質的空間診斷分布係指將數值分派到該些測試光束其中之一通過的參考面各位置的函數。此個別數值說明照射測試光束在此位置的性質或參考表面對照射測試光束在此位置的影響。
於此案例中，光學系統的理想模型用於計算空間診斷分布。於此模型中，所有光學元件以及光源單元的性質事先為已知。因此，光學系統對測試光束的影響亦為已知，而可預測測試光束的量測值。若量測到的量測值與預期的量測值有偏差，則意味著光學系統以無預期的方式偏離理想模型，尤其是在光學系統中有上述其中之一的干擾出現時。根據本發明，現在意欲提供光學系統使用者協助而能更正確地限定干擾本質。理想模型系統用於本目的。在模型系統背景中，所有測試光束的確切輪廓為已知。因此，針對光學系統之任意選擇的參考面，所有測試光束在該參考面的照到區域亦為已知。再者，在模型系統的背景中，所有光學元件對測試光束的影響亦為已知。然後，使用模型系統從所量測的量測值計算測試光束在特定參考面位置上必須具有什麼性質才會得到模型系統內所量測到的量測值。因此，在參考面上測試光束之性質的空間分布形成空間診斷分布的特殊案例。
在進一步達到的闡明中，假設參考面要對量測值的偏差負責。預期在參考面上測試光束之性質的特定所欲分布是在模型系統內。由於所量測到的量測值偏離預期量測值，所以無可避免地出現在參考面上測試光束之性質的空間分布亦偏離預期的所欲分布。舉例而言，此偏離/偏差可由參考面對測試光束有無法預期的影響所造成。此可為例如參考面有無法預期的損害之狀況。然後，使用模型系統從所量測的量測值計算參考面對測試光束必須具有何種影響才會造成所量測的量測值是在模型系統內。因此，在模型系統內，計算參考面的過濾函數，其表示參考面必須怎樣影響測試光束才會產生所量測的量測值。因此，將參考面在此位置對照到的測試光束的影響參數化的空間分布對空間診斷分布而言類似的是特殊案例。
舉例而言，在一實施例中，偵測個別測試光束之輻射在個別量測區域位置的輻射功率。由這些量測值，可藉助本發明方法決定在至少一參考面上輻射強度的診斷分布。參考面之輻射強度的診斷分布表示在參考面各位置上因模型系統內之測試光束而出現何種的輻射強度。亦即，表示若光學系統的其餘組件對測試光束的輻射功率影響如先前所定義的話，在參考面各位置上會因測試光束而出現何種的輻射強度。
在某些實施例中，光學系統之其餘組件對測試光束的影響可藉由校正因子描述。在一實施例中，例如假設光學系統之其餘組件對測試光束的輻射功率沒有影響。因此，所有測試光束的校正因子等於一。在另一實施例中，各測試光束的校正因子對應於相關測試光束之輻射功率沿著至少一參考面與量測平面間之光學路徑歷經之衰減的倒數。如此的效果為在模型系統中輻射強度之空間診斷分布與在參考面位置之輻射強度之實體分布有較佳的對應。由於所用的模型系統因適合的校正因子而越接近實際光學系統，所以發生較佳的對應。
輻射強度的空間診斷分布首先可監控光學系統操作所用的光源單元。參考面之輻射強度的診斷分布與在模型系統內預期之所欲分布的偏差，可表示測試光束的輻射功率不對應於先前離開光源單元時的規定。
輻射強度的診斷分布其次可監控光學系統之光學元件的傳輸。參考面之輻射強度的空間診斷分布與所欲分布的偏差類似地可表示光學元件至少其中之一已使測試光束的輻射功率以無預期的方式進行衰減。
若假設出現第二種狀況，則輻射強度的空間診斷分布可轉換成傳輸的空間診斷分布。參考面之傳輸的空間診斷分布表示模型系統之參考面對測試光束必須有怎樣的傳輸才會產生所量測的量測值。因此，假設測試光束所量測之輻射功率的任何偏差獨獨是由參考面之傳輸分布所造成的。因此，將光學系統的全部像差指派到一個參考面。
根據本發明，不僅對一個而是對複數個參考面執行空間診斷分布的計算，其中假設每次僅個別的參考面必須對量測值的偏差負責。然後，經驗豐富的使用者可基於對光學系統的經驗得知哪個計算實例較為實際，因而得知哪個參考面實際上必須對量測值的偏差負責。
於本發明一開發實施例中，同時決定在複數參考面上的空間診斷分布。因此，假設不僅一個參考面受損而是同時有複數參考面受損。藉助於矩陣對角化方法，其於相關圖式中說明，量測值的偏差同時指派到複數參考面。此優點在於不必由光學系統的使用者進行哪個參考面實質要對偏差負責的判斷，而是可以自動的方式判斷。
在本發明涵義內，光學元件的傳輸為光學元件對測試光束之輻射功率作用的上位用語。若光學元件為反射鏡，則其意指反射鏡對測試光束的反射率。於透鏡元件的實例中，則其意指測試光束的透射率。
類似於參考面之輻射強度之空間診斷分布的判斷，亦可根據本發明決定參考面之波前像差的空間診斷分布。個別測試光束之波前量測係用於計算測試光束在參考面位置之波前像差的大小。在對應於輻射強度診斷分布之方式中，於此實例中假設是光學元件對測試光束之波前具有前述界定的影響之模型系統。因此，參考面之波前像差的診斷分布表示在模型系統中於各參考面位置上出現何種波前像差。亦即，其表示若光學系統的其餘組件對測試光束具有先前界定的影響，則在各參考面位置上會出現何種波前像差。因此，於此亦假設所量測到之測試光束之波前像差的任何偏差係獨獨由參考面的形體偏差所造成。因此，將光學系統的全部像差指派到一個參考面。因此，可將波前像差的空間診斷分析轉換成相應光學元件之形體偏差的空間診斷分布。
本發明方法之優點在於僅需要在一個位置(即光學系統的量測平面)進行量測。典型地，此位置亦可在光學系統操作期間輕易獲得以在該位置進行量測。根據本發明，這些量測值以及關於在照到區域中所含之光學元件在光學系統中的配置資訊項目足以決定參考面之至少一性質的空間診斷分布。典型地，無法輕易地對參考面進行量測，所以光學系統必須為此目的至少部分進行分解。因此，本發明方法可將量測變數在量測平面位置之量測值轉換成光學系統內參考面的性質。本方法之另一優點在於可從測試光束之量測值決定複數參考面的診斷分布。於此方式中，可僅利用在物場位置的一個量測裝置來決定不同參考面之複數空間診斷分布。此乃利用測試光束以成對不同的光學路徑通過光學系統的事實，而使任兩道測試光束不會涵蓋相同的光學路徑。結果測試光束的量測值中含有關於完全不同光學路徑的資訊項目。其中一個實例為各測試光束之輻射幅度含有關於沿著光學路徑之吸收的資訊。
在一實施例中，光學系統包含投射透鏡，其將物件平面成像到影像平面，且其中量測平面對應於投射透鏡之影像平面。於選替實施例中，光學系統包含用於照射物件平面之照射光學單元，其中量測平面對應於照射光學單元之物件平面。兩種變化例皆具有尤其可輕易通達量測平面的優點。當投射透鏡及/或照射光學單元設置在真空中尤其如此。
在某些實施例中，第一量測變數係與第二量測變數相同。如此有助於診斷分布的計算，因為不同量測區域的量測值可彼此有更好的鏈結關係。
輻射可為來自於操作光學系統所用之光源單元的輻射。此優點在於可具有與光學系統操作相同的邊界條件。具體而言，本發明方法亦可在操作停歇間執行，以監控光學系統的狀態。
選替地，輻射可為特別針對量測所提供的量測輻射。藉此可針對在光譜及強度分布或角分布方面之量測目的，以目標化方式決定量測輻射的條件。因此，例如可利用具有不同波長的輻射進行量測。此優點在於可量測光學表面的不同性質。因此，反射鏡的反射率是取決於例如所用輻射的波長。因此，使用具有不同波長之輻射進行複數量測能更精確地測試相應的反射鏡表面，因為不僅決定了反射率的絕對變化還決定了光譜輪廓的變化。
於一開發實施例中，不僅在第一量測區域位置及第二量測區域位置偵測量測值，還可在三個或更多個量測區域偵測量測值。於此案例中，各量測區域類似地與複數測試光束有關，該些測試光束在成對不同的光學路徑通過光學系統，並以相對於量測平面為成對不同的入射角照到該量測區域。藉此可收集更多關於光學系統的資訊，而得到更精確的空間診斷分布。
於一特定組態中，至少一參考面對應於光學系統之光學元件之表面。此優點在於參考面的空間診斷分布可直接關聯於光學元件之物理性質，例如光學元件表面上的污染物分布。
在另一組態中，光學系統包含具有集光鏡之照射光學單元。於此案例中，集光鏡的反射表面較佳對應於至少一參考面。由於集光鏡設置成靠近源電漿，所以尤其容易受到源電漿所造成的污染。因此緣由，判斷反射式集光表面上的診斷分布尤其重要。
在另一組態中，至少一參考面為不對應光學系統之光學元件表面的虛擬面。藉此亦可說明不是由光學系統之表面所造成的效應。因此，為了說明透鏡元件的精實性(透鏡元件材料因輻照造成的緻密性)，可使用在透鏡元件本體位置的參考面。該參考面通常位於透鏡元件的中心。選替地，亦可使用與光學元件無關的虛擬面。因此，例如可使用在光源單元及光學系統之第一光學元件間的虛擬面。較佳可使用此類型的參考面，以監控光源單元之空間或光譜發射特性的變化。利用參考面不對應第一光學元件表面的特性，可使光源單元造成的效應與第一光學元件造成的干擾彼此有較好的區域別。
在一實施例中，照到第一量測區域位置之整個輻射基於其入射角分解成第一複數測試光束，而照到第二量測區域位置之整個輻射基於其入射角分解成第二複數測試光束。此可受到例如在角空間中使用光柵的影響，而使各部分光束定義為從角空間中之光柵元件方向照到個別量測區域的總輻射。在光學系統的某些組態中，已呈現基於入射角自然分解成複數測試光束。此為例如反射式光學單元之案例，其係包含具有第一琢面元件之第一光學元件以及具有第二琢面元件之第二光學元件。在此類型的照射光學單元案例中，配合圖式說明其作用，各第二琢面元件恰好對應在物場位置之入射角。因此，在物場位置之角分布具有分別指派到第二琢面元件的分離角區域。在此類案例中，分解成測試光束較佳係對應於因分離角區域的自然分解較。
根據本發明方法之一組態中，針對第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束，量測裝置量測測試光束之輻射相關的輻射功率。此類量測尤其容易執行並可計算強度的空間診斷分布。由第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束之照到區域及量測值進行強度的空間診斷分布計算之優點在於：可推導出在相應參考面上的吸收。因此，可決定例如在參考面上污染物的空間分布。
尤其是在光學系統包含投射透鏡且量測平面與投射透鏡之影像平面相同的案例中，若測試光束為部分的類球形波則更為有利，其中類球形波的個別原點位於指派到影像平面之物件平面中。可藉由例如設置有點狀測試結構之光罩(例如穿孔式光罩)來提供此類測試光束。利用量測裝置所偵測之量測區域中的個別量測區域分別為個別測試結構之影像。然而，亦可利用端部設置在投射透鏡之物件平面中的個別光學波導來提供測試光束。
再者，量測裝置較佳具有波前量測裝置。此類波前量測裝置可用於量測到達波的相位及幅度。此應可在相對於量測平面之不同角度上決定。於此案例中，可藉由干涉量測法進行量測，例如點衍射干涉計(PDI)、線衍射干涉計(LDI)或例如側向剪切干涉計(LSI)之剪切干涉計。波前量測裝置亦可基於非干涉量測方法，例如Shack-Hartmann波前感測器。所用的波前量測裝置較佳具有基板，藉由微影施用剪切干涉計於基板上。如此針對所有場通道或像素，測試光束的複製及剪切較佳以匯聚到達球形波出現在光柵平面中。再者，波前量測裝置具有發光轉換器層。較佳地，利用量測裝置所決定的測試光束之量測變數包含個別測試光束的相位。因此可決定測試光束之波前與所欲波前的偏差。利用本發明方法可決定個別波前之原始位置在至少一參考面上的偏差。舉例而言，由此可決定特定波前偏差所屬之透鏡元件表面上的位置。由此可決定該透鏡元件表面的形體偏差，若有需要可在校正步驟中利用透鏡元件表面的重工來校正該透鏡元件表面。
再者，利用量測裝置所決定的量測變數較佳包含個別測試光束的極化狀態。針對此目的，量測裝置應實施成極化量測裝置。從所偵測的極化狀態可推論出在個別參考面上極化的旋轉、遲滯或異色性。
在本發明方法之一特定組態中，藉由一程序計算在至少一參考面上輻射強度之空間診斷分布，其中：分派平均輻射強度到各照到區域，其中照到區域之平均輻射強度定義為在測試光束照到之量測區域位置之相關測試光束之輻射功率除以照到區域的面積含量乘上與該測試光束相關的校正因子；藉助於資料庫定義或決定參考面上的複數點；分派一或複數個照到區域到複數點之各點，或藉助於資料庫決定一或複數個照到區域到各點之分派，其中當一點係正好位於照到區域內時，照到區域係分派到該點；分派輻射強度到參考面上複數點之各點，輻射強度為分派到個別點之該些照到區域之平均輻射強度的總和。
在一實施例中，各測試光束之校正因子等於一。此優點在於不必事先決定個別光學元件之具體性質。
在選替實施例中，各測試光束之校正因子對應於相關之測試光束沿著至少一參考面及量測平面間之光學路徑歷經的輻射功率衰減的倒數。藉此可決定在參考面上強度的量化分布，而可基於診斷分布來監控光學個別元件的絕對輻射負載。
於此案例中，較佳事先由材料性質及光學系統的光學設計資料決定校正因子並儲存於資料庫中。當實施本方法時，然後可藉助於資料庫決定各測試光束的校正因子。如此加速空間診斷分布的計算。
在本發明方法之一實施例中，投射透鏡包含具有光學表面的複數反射鏡，且針對波長在5-15 nm範圍的成像輻射所設計。較佳使用此類型的投射透鏡而能進行特別小結構的成像。
具體而言，本發明方法開發成使光學系統包含具有複數反射鏡之照射光學單元，其中複數反射鏡具有光學表面，係用於以波長在5-15 nm範圍的輻射照射物件平面中之物場。再者，投射透鏡包含具有光學表面之複數反射鏡，並針對波長在5-15 nm範圍之成像輻射所設計。於此案例中，照射光學單元包含具有複數第一琢面元件之至少一第一反射鏡以及具有複數第二琢面元件之第二反射鏡。再者，第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束由正好一個第一琢面元件及正好一個第二琢面元件沿著光學路徑反射。於此案例中，第一琢面元件將測試光束反射到指派的第二琢面元件的方向。此優點在於輻射在量測區域自然分解成測試光束。具體而言，於此案例中，與量測區域相關的測試光束在角空間彼此相隔一段距離，結果有助於量測值的偵測，因為量測裝置所提供的各光線可明確地分派到測試光束。將第一琢面元件指派到第二琢面元件產生其他優點。為了使第二光學元件儘可能均勻的照射而使輻射在物場位置的角分布儘可能的均勻，至少將某些相鄰第一琢面元件分派到不相鄰的第二琢面元件。以此方式達到混合，而可在物場位置提供輻射的均勻角分布，即使強度分布在第一光學元件並不是均勻的。然而，此混合亦具有本發明的優點，而可輕易區域別發生在第一光學元件光路徑上游的效應與發生在第一光學元件下游的效應。此乃因第一光學元件達到不連續的輻射轉換。假設在第一光學元件上或其上游出現在連續區域中降低第一光學元件上強度分布之效應的干擾，則導致在許多分離區域中降低下游反射鏡的強度分布。由於其中一個下游反射鏡在許多分離區域受損是非常不切實際的，所以藉助於診斷分布可輕易地確認干擾是出現在第一光學元件的上游或下游。
本發明所欲解決的問題係利用一種電腦程式產品解決，電腦程式產品係用於操作光學系統之量測系統且包含：電腦程式指令，用於處理關於輻射之第一複數測試光束之資訊項目，第一複數測試光束通過光學系統，並於過程中照到在量測平面中相同的第一量測區域，其中第一複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過光學系統，並以相對於量測平面為成對不同的入射角照到第一量測區域；電腦程式指令，用於處理關於輻射之第二複數測試光束之資訊項目，第二複數測試光束通過光學系統，並於過程中照到在量測平面中相同的第二量測區域，其中第二複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過光學系統，並以相對於量測平面為成對不同的入射角照到第二量測區域，其中第二量測區域與第一量測區域不同；電腦程式指令，用於決定光學系統之至少一參考面上相關的照到區域，其中藉助於資料庫，計算或決定在光學系統之至少一參考面上第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束之相關的照到區域，且其中與測試光束相關的照到區域定義為至少一參考面被個別測試光束之輻射照到的表面區域；電腦程式指令，用於讀取輻射照到第一量測區域位置之第一量測變數之量測值；電腦程式指令，用於讀取輻射照到第二量測區域位置之第二量測變數之量測值；電腦程式指令，用於決定並分派第一複數測試光束之各測試光束相關之量測值；電腦程式指令，用於決定並分派第二複數測試光束之各測試光束相關之量測值；電腦程式指令，用於從第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束之該些照到區域及該些量測值，產生至少一參考面之至少一性質之空間診斷分布。
此類型的電腦程式產品可載入到電腦的主記憶體，藉此使電腦能由相應的量測值計算空間診斷分布。診斷分布的計算及電腦程式產品因而具有上述方法所述的相關優點。
在一實施例中，光學系統包含投射透鏡，其將物件平面成像到影像平面，且其中量測平面對應於投射透鏡之影像平面。在選替實施例中，光學系統包含用於照射物件平面之照射光學單元，且其中量測平面對應於照射光學單元之物件平面。此兩種變化例皆具有的優點在於特別容易通達量測平面。當投射透鏡及/或照射光學單元是設置在真空中的狀況尤其是如此。
在某些實施例中，第一量測變數與第二量測變數相同。如此有助於診斷分布的計算，因為不同量測區域的量測值彼此間可有較佳的鏈結。
在一特定組態中，電腦程式產品具有：電腦程式指令，用於讀取照到第一量測區域位置之整個輻射之量測變數的量測值及入射角；電腦程式指令，用於讀取照到第二量測區域位置之整個輻射之量測變數的量測值及入射角；電腦程式指令，用於基於所讀取之該些入射角定義第一複數測試光束；電腦程式指令，用於基於所讀取之該些入射角定義第二複數測試光束；電腦程式指令，用於決定並分派第一複數測試光束之各測試光束相關之量測值；電腦程式指令，用於決定並分派第二複數測試光束之各測試光束相關之量測值。
在電腦程式產品之一實施例中，量測變數為照到輻射之輻射功率。再者，電腦程式產品含有用於判斷並分派第一複數測試光束之各測試光束之相關量測值之電腦程式指令，其決定第一複數測試光束之各測試光束內之輻射功率，並將輻射功率分派到個別測試光束做為相關的量測值。類似地，電腦程式產品含有用於判斷並分派第二複數測試光束之各測試光束之相關量測值之電腦程式指令，其決定第二複數測試光束之各測試光束內之輻射功率，並將輻射功率分派到個別測試光束做為相關的量測值。此類型之電腦程式產品可用於決定在參考面上輻射強度之空間診斷分布。
具體而言，電腦程式產品已包含電腦程式指令，其用於由第一複數測試光束及第二複數測試光束之各測試光束之照到區域及量測值，產生在至少一參考面上輻射強度之空間診斷分布。
於此案例中，用於產生輻射強度之空間診斷分布之電腦程式指令可包含例如：子指令，其分派平均輻射強度到各照到區域，其中照到區域之平均輻射強度定義為在測試光束照到之量測區域位置之相關測試光束之輻射功率除以照到區域的面積含量乘上與測試光束相關的校正因子；子指令，用於定義至少一參考面上的複數點，或用於藉助於資料庫決決定該複數點；子指令，其分派一或複數照到區域到複數點之各點，或藉助於資料庫決定一或複數照到區域到各點之分派，其中當一點係正好位於照到區域內時，照到區域係分派到該點；子指令，藉此分派輻射強度到至少一參考面上複數點之各點，輻射強度為分派到個別點之該些照到區域之平均輻射強度的總和。
在一實施例中，各測試光束之校正因子等於一。此優點在於不必事先決定個別光學元件之具體性質。
在選替實施例中，各測試光束之校正因子對應於測試光束沿著至少一參考面及量測平面間之光學路徑歷經的輻射功率衰減的倒數。藉此可決定強度在參考面上的量化分布，而可基於診斷分布來監控光學個別元件的絕對輻射負載。
於此案例中，較佳事先由材料性質及光學系統的光學設計資料決定校正因子並儲存於資料庫中，且電腦程式產品含有藉助於資料庫決定各測試光束之個別校正因子的電腦程式指令。如此加速空間診斷分布的計算。
在另一實施例中，電腦程式產品包含：電腦程式指令，用於儲存空間診斷分布於記憶體；電腦程式指令，用於從記憶體載入空間診斷分布；電腦程式指令，用於比較第一診斷分布及第二診斷分布。
此優點在於可監控診斷分布的時間演變。因而對光學系統性質的時間演變有良好的監督。因此，舉例而言，可監控污染物在光學系統表面上的沉積。
具體而言，電腦程式產品包含用於儲存多個空間診斷分布於資料庫的電腦程式指令，其中空間診斷分布與不同時間點相關。如此可分析空間診斷分布在時間上的演進。干擾的原因類似地可基於時間上的演進而推導出。舉例而言，靠近源電漿的光學元件會快速受到污染，而雜質粒子僅會緩慢沉積在較遠的光學元件上。因此，診斷分布在時間上的演進額外使得干擾位置的界定更加接近。
除了在光學系統操作期間直接計算診斷分布，本發明之程式產品亦可用於之後對所記錄之量測資料的分析。
具體而言，在此案例中，用於比較第一診斷分布及第二診斷分布之電腦程式指令包含子指令，藉此形成第一空間診斷分布及第二空間診斷分布之比率。
一種微影投射曝光裝置包含電腦系統，且電腦系統包含所述之電腦程式產品，其中該微影投射曝光裝置具有如電腦程式產品所述的優點。
再者，本發明係關於一種監控光學系統之方法。於此案例中，該監控光學系統之方法包含以下步驟：根據上述方法在第一時間點量測光學系統，而得到第一空間診斷分布，以及在第二時間點量測光學系統，而得到第二空間診斷分布；決定第一空間診斷分布及第二空間診斷分布間之時間演變。
此監控方法的優點在於可監控光學系統性質的時間演變。因此，舉例而言，可監控污染物在光學系統表面上的沉積。
具體而言，本發明亦關於一種監控光學系統及光源單元之方法，包含以下步驟：根據上述方法在第一時間點量測光學系統，而得到第一空間診斷分布；評估空間診斷分布；基於評估空間診斷分布的結果重新調整光源單元的性質，尤其是將光源單元關閉。
舉例而言，根據本發明可由空間診斷分布推導出參考面位置上的輻射負載。若評估的結果顯示輻射負載超過定義的極限值，則可降低光源單元的強度以免對光學系統的光學元件造成永久損壞。
再者，本發明係關於一種監控光學系統及光源單元的方法。於此案例中，光源單元提供用於操作光學系統的輻射。本方法包含以下步驟：根據上述方法在第一時間點量測光學系統，而得到參考面之第一空間診斷分布，以及在第二時間點量測光學系統，而得到參考面之第二空間診斷分布，其中光學系統之量測係藉助於光源單元之輻射執行；決定第一空間診斷分布及第二空間診斷分布間之時間演變；從第一空間診斷分布及第二空間診斷分布間之時間演變，決定光源單元之空間或光譜發射特性之時間演變。
藉此無需利用額外的偵測器而可監控光源單元。再者，不需要將光源單元與光學系統分開，因為光源單元的監控係透過光學系統只藉助量測區域位置上的量測值進行。
在所述的兩個監控方法之一特定組態中，藉由在第一診斷分布及第二診斷分布間形成比率來進行第一空間診斷分布及第二空間診斷分布間之時間演變的判斷。
本發明類似地關於一種校正光學系統之方法，包含：根據上述方法量測光學系統，得到參考面之第一空間診斷分布；基於參考面之空間診斷分布實施校正步驟。
舉例而言，校正步驟可為透鏡元件表面的重工，以校正波前像差。再者，此類校正步驟可為清潔光學元件。尤其當清潔用於反射EUV輻射之反射鏡時，可使用原子氫。此類用於消除EUV波長範圍之反射鏡上的污染物的清潔方法可由例如DE102008000551A1得知。因此，校正步驟可始於此類氫清潔頭。選替或補充地，校正步驟可為利用可驅動操縱器進行光學元件的位移、傾斜或變形。
參考圖式更詳細說明本發明。
圖1顯示微影投射曝光裝置1之示意圖。微影投射曝光裝置1尤其包含光源單元3及照射光學單元5，用於照射物件平面9中設置有結構承載遮罩13的物場。微影投射曝光裝置1的另一部分為投射透鏡7，用於將結構承載遮罩13成像到基板15(所謂的晶圓)。基板15含有光阻層，其於曝光時會產生化學變化。而此步驟稱為微影步驟。於此案例中，結構承載遮罩13設置在物件平面9中，而基板15設置在投射透鏡7的影像平面11中。於此案例中，照射光學單元5及投射透鏡7包含多個光學元件。這些光學元件於此案例中可實施為折射式或反射式。照射光學單元5或投射透鏡7內的折射式或反射式光學元件的組合也有可能。類似地，結構承載遮罩13可實施為反射式或透射式。尤其是當操作於<193 nm的波長時(尤其是波長範圍在5至15 nm)，此種微影投射曝光裝置完全由反射組件所構成。微影投射曝光裝置1通常操作為所謂的掃瞄機。此意味著結構承載遮罩13沿著掃瞄方向移動通過狹縫形照射場，而基板15相應地在投射透鏡7的影像平面11中移動。於此案例中，結構承載遮罩13與基板15的速度比對應於投射透鏡7的放大率，其通常小於1，尤其是等於。
圖2a顯示包含照射光學單元205及投射透鏡207之微影投射曝光裝置201的一個組態。於此例中，照射光學單元205包含具有複數反射式第一琢面元件219的第一光學元件217以及具有複數第二反射式光學元件223的第二光學組件221。第一望遠反射鏡225及第二望遠反射鏡227設置在第二光學元件221下游的光路徑中，該些望遠反射鏡皆以法線入射操作，亦即輻射以0°及45°間的入射角照到這兩個反射鏡。於此案例中，入射角為入射輻射與反射式光學表面之法線間的角度。偏向鏡229設置在光束路徑下游中，並將照到的輻射導引到物件平面209中的物場231。偏向鏡229以擦掠入射操作，亦即輻射以45°及90°間的入射角照到該鏡。反射式結構承載遮罩設置在物場231的位置，並藉助於投射透鏡207成像到影像平面211。投射透鏡207包含六個反射鏡233、235、237、239、241及243。投射透鏡207的六個反射鏡全部各具有沿著繞光學軸245旋轉對稱之表面延伸的反射式光學表面。
圖2b顯示第一光學元件217的平面圖，其包含複數第一反射式琢面元件219。各第一反射式琢面元件219具有用於反射照到之輻射的反射表面。
圖2c顯示具有複數第二反射式琢面元件223之第二光學元件221的相應平面圖。
根據圖2a之微影投射曝光裝置更包含光源單元203，其將輻射導引到第一光學元件217。於此案例中，光源單元203包含源電漿247，其發射波長範圍為5-15 nm的輻射。集光鏡248用於聚集源電漿的輻射。光源單元203可以各種實施例設計。顯示雷射電漿源(LPP)。以此種類型電漿源而言，利用微滴產生器249所產生並帶到預定位置的小材料微滴，產生狹窄的源電漿247，其中以高能量雷射250輻照材料微滴，使得材料歷經轉變成電漿狀態並發射波長範圍為5至15 nm的輻射。於此案例中，雷射250可設置成雷射輻射在照到材料微滴前通過集光鏡248中的開口251。舉例而言，使用具有波長10 μm的紅外線雷射做為雷射250。選替地，光源單元203亦可實施為放電源，其中藉助於放電產生源電漿247。
然後，利用光源單元203產生的輻射照射第一反射式光學元件217，其中產生圖2b所示的強度分布220。強度分布220大約為旋轉對稱的且從中心向外減少。集光鏡248及第一反射式琢面元件219具有在第二光學元件221之第二反射式琢面元件223之位置產生源電漿247的影像之光學效應。針對此目的，首先根據空間距離選擇集光鏡248的焦距及第一琢面元件219的焦距。舉例而言，此乃藉由第一反射式琢面元件219之反射式光學表面具有合適曲率而達成。其次，第一反射式琢面元件219具有法線向量之反射式光學表面，其方向定義反射式光學表面在空間中的方位，其中第一反射式琢面元件219之反射表面的法線向量定向成使第一反射式琢面元件219所反射的輻射照到指定的第二反射式琢面元件223。光學元件221設置在照射光學單元205之瞳平面中，其藉助於反射鏡225、227及229被成像到出射曈平面。於此案例中，照射光學單元205的出射曈平面確實地對應於投射透鏡207的入射曈平面253。因此，第二光學元件221位在與投射透鏡之入射曈平面253光學共軛的平面中。為此緣故，在第二光學元件221上輻射的強度分布與物場231區域中之輻射的角相依強度分布有簡單的關係。於此案例中，投射透鏡207的入射曈平面253定義為垂直於光學軸245的平面，其中主光線254在物場231的中點與光學軸245相交。
第二琢面元件223的任務以及包含反射鏡225、227及229之下游光學件的任務為將第一琢面元件219以疊加方式成像到物場231。於此案例中，疊加成像意指第一反射式琢面元件219的影像位在物件平面中且至少於該處部分重疊。針對此目的，第二反射式琢面元件223具有法線向量之反射式光學表面，其方向定義反射式光學表面在空間中的方位。對各第二琢面元件223而言，將法線向量之方向選擇為使指派給的第一反射琢面元件219成像到物件平面209中的物場231。由於第一琢面元件219成像到物場231，照射的物場231的形式對應於第一琢面元件219的外形。因此，第一琢面元件219的外形通常選擇為拱形，使得照射物場231的長邊界線實質拱形地沿投射透鏡207的光學軸245。
圖3顯示微影投射曝光裝置的另一組態。於本實例中，投射曝光裝置301包含照射光學單元305及投射透鏡307。相對於圖2a所示的投射透鏡207，圖3之投射透鏡307具有負頂焦距之入射曈。亦即，投射透鏡307之入射曈平面353設置在物場331之上游光路徑中。若主光線354進一步延伸，且不考慮結構承載遮罩在物場331之位置的反射，則主光線在平面353a與光學軸345相交。若考慮結構承載遮罩在物場331之位置的反射及在偏向鏡329的反射，則平面353a與入射曈平面353一致。於此種具有負頂焦距之入射曈的投射透鏡之案例中，在物場331位置之不同物場點的主光線在光方向中有不同的發散波路徑。此類型投射透鏡可由US 2009/0079952A1得知。
與圖2a之實施例的另一不同點在於首先藉助於集光鏡348將源電漿347成像到中間焦點352。然後藉助於第一光學元件317之第一反射式琢面元件319，將該中間焦點352成像到第二光學元件321之第二反射式琢面元件323。
圖4顯示由透鏡元件445、456及457形式之光學個別元件構成的投射透鏡407。折射式實例純粹是用於例舉。針對本發明目的，光學個別元件亦可為反射式或衍射式光學元件。於操作期間，投射透鏡407將物件平面409位置的結構承載遮罩431成像到影像平面411。於本實施例中，影像平面411對應量測平面。針對量測目的，結構承載遮罩典型由不具有光學效應的光學元件所取代，例如透射案例中的平面板，或反射式組態案例中的平面反射鏡。選替地，針對量測目的，亦可使用穿孔式光罩或具有點狀反射結構的反射式光罩。針對此原因，在計算下述之照到區域時，不需要考慮輻射在結構承載遮罩的衍射。使用穿孔式光罩或具有點狀反射結構的反射式光罩額外地可以同調球形波量測投射透鏡，同調球形波的中點位於光罩的點結構。
投射透鏡407的孔徑由孔徑光闌459所界定。輻射的第一複數(四道)測試光束464a、464b、464c、464d照到量測平面及影像平面411中的第一量測區域461。其中為了較佳顯示，以斜線部分標示測試光束464a及464d。四道測試光束464a至464d在成對不同的路徑通過光學系統，亦即沒有兩道測試光束是以相同路徑通過光學系統。再者，四道測試光束464a至464d以相對於影像平面為成對不同的入射角照到第一量測區域。第二複數(四道)測試光束465a、465b、465c及465d照到第二量測區域462。以斜線部分標示測試光束465a及465d。第二複數測試光束465a至465d類似地以成對不同的路徑通過光學系統，並以相對於量測平面為成對不同的入射角照到第二量測區域。類似地，四道測試光束照到第三量測區域463。事實在於全部三個量測區域之複數測試光束各包含剛好四道測試光束，只是為了較佳說明的緣故。針對本發明目的可使用任何數目的複數測試光束。
根據第一實施例，光學系統分成個別的光學部分。於圖4a所示的實例中，三個透鏡元件455、456及457各分成三個光學部分。舉例顯示如圖4a之投射透鏡的中間透鏡元件456。中間透鏡元件456具有第一透鏡元件表面466、第二透鏡元件表面480以及容積體481。兩個透鏡元件表面466及480以及容積體481於各案例中定義為光學部分。同樣適用於其餘的光學個別元件455及457。於選替實施例中，整個光學個別元件455、456及457亦可定義為光學部分，或各光學個別元件的群組一起構成此種光學部分。
再者，根據本發明之方法的第一實施例，指定參考面到各光學部分。於光學部分為透鏡元件表面466及480形式的案例中，透鏡元件表面466及480本身分別用做為參考面。容積體481形式之光學部分將容積體481垂直光學軸431延伸的質心表面指定為參考面482。
以各測試光束而言，光學系統之各參考面上相關的照到區域定義為個別測試光束所照到之參考面的表面區域。因此，透鏡元件456具有例如表面466，其上具有可針對各測試光束定義的照到區域。因此，測試光束464a照到參考面466並藉此定義照到區域467a。相應地，測試光束464d類似地照到參考面466並藉此定義照到區域467d。與第二量測區域462有關的測試光束465a及465d類似地在參考面466上定義照到區域。因此，測試光束465a之輻射照到在照到區域468a內的參考面466，而測試光束465d之輻射照到照到區域468d內的參考面466。照到區域在參考面上的位置可藉助於光線追蹤由光學設計所決定。
469指定為針對四道測試光束464a至464d用於偵測在第一量測區域461位置之測試光束之量測變數之相關量測值的量測裝置。470相應地指定為針對第二複數測試光束465a至465d之各測試光束用於偵測在第二量測區域462位置之相同量測變數之相關量測值的量測裝置。
量測裝置469及470於各案例中可實施為例如影像平面411中僅讓個別量測區域461及462的輻射通過的狹縫，配合設置在與影像平面411相距一段距離之空間解析輻射偵測器(例如CCD偵測器)。於此種配置的案例中，不同測試光束之輻射照到輻射偵測器的不同區域，而針對各測試光束而言，可藉助於輻射偵測器量測輻射功率。選替地，亦可使用量測光學單元(例如傅立葉光學單元)，將量測區域中的角度轉換成在輻射偵測器上的位置。
由於以下事實：針對第一複數測試光束464a至464d之各測試光束以及第二複數測試光束465a至465d之各測試光束而言，已知在參考面466上相關的量測值以及相關的照到區域，所以可計算參考面466之至少一性質之空間診斷分布。若量測變數為例如個別測試光束之輻射的輻射功率，則可計算參考面466上輻射強度的診斷分布。於後僅考慮畫斜線的測試光束464a、464d、465a及465d。關於投射透鏡407之狀態的有價值資訊已可由這四道測試光束之量測值獲得。針對此目的，將平均輻射強度指派給照到區域467a、467d、468a及468d的每一個。於此案例中，照到區域的平均輻射強度定義為在測試光束照到之量測區域位置之相關測試光束的輻射功率除以照到區域的面積含量乘上與測試光束相關的校正因子。於此案例中，各測試光束之校正因子對應於例如相關測試光束沿著參考面466與影像平面間之光學路徑歷經的輻射功率衰減的倒數。由於測試光束在此路徑通過透鏡元件456及457，且因為透鏡元件456及457具有某程度的吸收率，所以發生測試光束之輻射強度的衰減。此種衰減可基於已知的光學路徑及透鏡元件的材料性質進行計算。下個步驟涉及定義在參考面466上的複數點，或者從資料庫取得預定的複數點。然後，將一或複數照到區域分派到這些複數點中的各點，或者藉助於資料庫決定一或複數照到區域到各點的分派。於此案例中，照到區域在一點正好位於照到區域內時被視為分派到該點。因此，照到區域468a被分派到位在參考面466之照到區域468a內的點。由於照到區域467a及468d部分重疊，所以在重疊區域內之參考面466上有其他的點。因此，這些點位在照到區域467a及照到區域468d內，所以皆分派到照到區域467a及468d。接著，將輻射強度分派到複數點中的各點，其中輻射強度為分派到個別點之照到區域的平均輻射強度的總和。因此，針對參考面466a之複數點的各點而言，得到在該點位置的輻射強度。以此方式所得之輻射強度診斷分布與所需分布比較，以檢查在光學系統中是否可能有干擾，或者光源單元所提供的輻射是否偏離預定值。回到圖2b，舉例而言，可只基於量測區域中的量測而決定第一光學元件上的強度分布220。此優點在於可以簡易方式對量測區域進行量測。由於圖2a所示之微影投射曝光裝置操作於真空中，為了避免EUV輻射的吸收，不能輕易地對第一光學元件217的表面進行量測。然而，根據本發明，可利用在量測區域中的量測來監控第一光學元件的強度分布。
於本發明之一開發實施例中，利用根據上述方法在第一時間點所決定的診斷分布以及在之後的第二時間點所決定的診斷分布，來監控包含投射透鏡407之光學系統。然後可由診斷分布的時間演變，得到關於光學系統中干擾類型的結論。例如，以示意繪示的投射透鏡407而言，若在第一時間點決定參考面466及對應透鏡元件457之第一表面的參考面471的輻射強度之診斷分布I1 ，以及若再次在之後的第二時間點重複參考面466及參考面471之強度診斷分布的量測及計算，而得到個別分布I2 ，則可從第一空間診斷分布及第二空間診斷分布間的時間演變推論出光學系統的改變。假設於第一量測中，於各案例中斜線部分之輻射光束464a、464d、465a及465d得到相同的輻射功率，而於第二量測中，輻射光束464a及465d的輻射功率降低到原始值的50%。於下個步驟中，假設此改變是由參考面466損壞或參考面471損壞所造成，使得個別參考面具有較低的穿透率效應。在此刻應排除其他造成改變的因素。若之後計算參考面466上第一診斷分布及第二診斷分布的比率，產生圖4b所示的曲線。於區域466a中，對應於照到區域468a，此比率等於1，因為在照到區域468a中第一診斷分布及第二診斷分布為相同。同樣亦可應用到區域466c，對應於照到區域467d。相對地，在對應於兩個重疊照到區域467a及468d之區域466b中，此比率僅為0.5，因為輻射光束464a及465d之第二量測的輻射功率僅為第一量測中之輻射功率的一半。圖4c所示之參考面471上的診斷分布比率相應地上升。於此案例中，區域471a對應於照到區域472a，區域471b對應於照到區域473a，區域471c對應於照到區域472d，且區域471d對應於照到區域473d。然後，可由圖4b及圖4c的兩條曲線判斷參考面466或參考面471是否受到破壞。假設參考面466受到破壞，則可從圖4b推論出參考面466在區域466b的傳輸降低，進而在重疊照到區域467a及468d中降低。相對地，若假設參考面471受到破壞，則必須從圖4c推論出參考面471在區域471a及區域471d中皆受到破壞，但是參考面471在中間區域471b及471c仍保持完好。由於污染造成的低傳輸不太可能會同時在透鏡元件的兩個不同位置累積，所以參考元件466受到破壞的狀況比較可能發生。因此，即使在影像平面411之位置上僅有四道測試光束的輻射功率簡易量測，可分辨出這兩種狀況。即使僅可得到可能的聲明，由於可限定光學系統中的干擾原因，所以藉此明顯可更有效率地消除干擾。於本例中，藉由清潔透鏡元件表面466比清潔透鏡元件表面471更可能可以重建系統的效能。此種根據可能性將可能的干擾因素分類，可達到更快速地修復。
在本發明之另一變化例中，另外使用測試光束在參考面的重疊以及進而在照到區域的重疊來判斷另一診斷分布。針對此目的，在第一時間點針對參考面上分派兩個或更多照到區域的各點，決定測試光束照到該處時的平均強度。在之後的第二時間點重複此程序。在下個步驟中，決定照到區域之平均輻射強度的比率。因此，針對重疊區域中的各點，至少有兩個輻射強度比率。假設時間演變發生的因素是在重疊區域中的參考面上有污染。則輻射強度的比率應僅些微差異。此乃由於在重疊區域中的污染對重疊區域中的所有測試光束具有相同的衰減效應。若比率彼此之間差異很大，則表示破壞不是發生在此參考面，而是在光學系統中測試光束不重疊的區域。若在所有重疊區域中之強度比率的標準偏差因而決定為診斷分布，則在參考面上的大標準偏差表示此參考面未受影響。量測裝置的量測精確性便利地用做為標準偏差大小的門檻值。
皆分派照到區域467a及468d。接著，將輻射強度分派到複數點的各點，其中輻射強度為分派到個別點之照到區域之平均輻射強度的總和。
在本發明之又一實施例中，關於所存在干擾的更詳細說明在於在各參考面上重建像差分布。例如藉助於此方法，可以空間解析方式決定各光學表面的傳輸：
步驟1：首先，各針對M個的複數量測區域定義N道的複數測試光束。
步驟2：針對各測試光束，於時間t1在影像平面位置量測輻射功率。因而得到量測值。藉此形成具有Q =M IN 之輸入項的向量。各輸入項(其中k 1,I,M IN )與其中一個測試光束有關聯。
步驟3：各測試光束在通過光學系統之路徑通過複數參考面1,...,F。在各參考面，測試光束因為傳輸通常不是最理想的而發生衰減。指定第k道測試光束於時間點t1在參考面f(其中f1,...,F)的衰減為。針對第k道測試光束之輻射功率以下成立：
其中sk0 指定第k道測試光束之入射輻射功率。
步驟4：然後在之後的時間點t2以相同的入射輻射功率重複輻射功率的量測。在此時間點，因此以下狀況同樣發生：
若形成兩個輻射功率的比率，則發生以下狀況：
因此，說明第k道測試光束於第一量測與第二量測之間在參考面f的傳輸變化。
步驟5：藉由在式子兩側形成對數，可將乘積轉變成總和。如此產生在計算上較容易處理的線性方程式系統。
步驟6：接著，藉由初始未知函數wf (sf ,tf )描述參考面f的傳輸改變。於此案例中，(sf ,tf )表示在參考面f上點的座標。實際上，wf (sf ,tf )對應時間點t2與時間點t1間傳輸改變的對數為在參考面f上位置(sf ,tf )的函數。
其中(sf ,tf )描述參考面f於時間點t1在位置(sf ,tf )之傳輸。因此，未知函數wf (sf ,tf )描述在參考面f上的干擾。
步驟7：為了決定函數wf (sf ,tf )，因此根據函數系統Φp (sf ,tf )(其中p1,...,P)將函數展開。
步驟8：回到式(4)，現在tkf =ln()與第k道輻射光束在參考面f上之照到區域之函數wf (sf ,tf )的平均相同。
其中指定輻射光束k在參考面f上的照到區域。因此，式(7)的分母對應於照到區域的面積含量。
步驟8：將式(6)插入式(7)產生：
其中係數
與量測值無關，且利用照到區域及函數系統Φp (sf ,tf )的選擇只從光學系統的幾何來決定。函數系統之一非常簡單的可能性為參考面f分成P個不同的區域。此顯示於圖4d。參考面次分成區域1,...,8，其定義8個函數為：
以圖4d所示之照到區域Ak 而言，發生以下狀況：
Φk1 =0
Φk2 =0
Φk3 =0
Φk4 =0
Φk5 =0
Φk6 =0.8
Φk7 =0.2
Φk8 =0　(11)
此意味著超過80%的照到區域Ak 位在區域p=6之內，且20%是在區域p=7之內。此類函數系統尤其適合於預期的干擾為極度空間局部化的案例(例如污染物的案例)。
步驟9：將式(8)插入式(4)：
藉由代入向量
以及矩陣
得到以下方程式系統：
其中量測值決定向量，而矩陣Φ僅取決於光學系統的幾何，亦即取決於照到區域以及函數系統。參考面的未知性質包含在向量中。最後，此式子的數值解對應於層析重建(tomographic reconstruction)。最小平方極小化得到下解：
將此解插入式(6)產生干擾wf (sf ,tf )的空間分布，其說明例如參考面上的污染。
圖5a顯示微影投射曝光裝置501。圖4a及圖5a各明顯標示曝光裝置的不同細節以表示不同之處。曝光裝置501可實施為步進機或掃描機，且較佳以UV範圍的照射波長操作，例如248nm、193nm或157nm。再者，曝光裝置501亦可針對使用EUV輻射(亦即具有5-15nm波長範圍的輻射)而設計。微影投射曝光裝置501具有包含投射透鏡507的光學系統。用於量測投射透鏡507的量測裝置569提供於投射透鏡507。
再者，顯示包含光源單元及照射光學單元的照射裝置576。照射裝置可與用於微影投射曝光裝置操作之照射裝置相同，或者是針對用於量測光學系統而特別設計的照射裝置。照射裝置576包含用於產生球形波形式之電磁測試波577的光源單元。照射裝置576產生同調單色電磁輻射504，其中電磁輻射504為具有例如248 nm、193 nm、157 nm波長或波長在5-15 nm之EUV範圍的UV光。照射裝置576更包含具有點狀結構的光罩578，該光罩設置在投射透鏡507的物件平面509。於所示例示實施例中，光罩578實施成具有多個點狀開口579的穿孔式光罩。電磁輻射504照到光罩578並被光罩轉換成球形測試波577。個別的測試波577在彼此不同的光學路徑通過投射透鏡507。
量測裝置569具有偵測表面。偵測表面設置在投射透鏡507的影像平面中，該影像平面係指派到物件平面509。將個別測試波577聚焦到影像平面511中的個別量測區域561上。將量測裝置569設計成用於量測相對於影像平面511在不同入射角之個別量測區域561位置之測試波577的量測變數。原則上量測變數可為例如輻射功率、極化狀態或入射測試波577的幅度或相位。於圖5a所示之例示實施例中，量測裝置569實施成波前量測裝置。波前量測裝置包含微影施用在基板頂側之剪切光柵583，該光柵為所有量測區域使會聚到達光柵平面中之球形測試波577產生剪切及複製。通過基板期間，原始及複製的(剪切的)波前發散且最終照到發光轉換器層584，藉此干涉並變成可見的剪切干涉圖。CCD偵測器585設置在發光轉換器層下方，並於操作期間同時並行記錄所有量測區域561的剪切干涉圖。
以各量測區域561而言，利用根據圖5a之量測裝置569量測對應測試波577中所含之測試光束的個別相位。換言之，針對照到量測裝置569之偵測表面上之測試波577的不同入射角，量測在個別量測區域561的相位。從量測值與預定所欲值的偏差，可針對各量測區域561判斷例如圖5b所示之波前像差的瞳像差分布。取決於量測區域561及相對於影像平面511之入射角之總相位像差分布得自於在不同量測區域561之個別瞳像差分布。由上述方式所得之照到區域及總像差分布，利用演算重建計算個別光學部分的個別像差分布。在電腦系統586中執行此計算並詳細說明如下。
以此方式所決定的個別像差分布表示個別光學部分以相關光學部分之個別參考面上空間解析方式對總像差分布的貢獻。結果，因此可精確地局部化在投射透鏡507中相位像差的原點。舉例而言，圖4a之透鏡元件表面466之相位的個別像差分布表示表面與其所欲表面的相應偏差。因此這些偏差可藉由例如透鏡元件表面466的重工的校正步驟進行校正。
根據本發明又一實施例之方法，首先針對第一邊界條件決定個別像差分布，然後針對第二邊界條件決定個別像差分布。從所決定的個別像差分布，可針對各光學部分決定改善的個別像差分布。將邊界條件從第一邊界條件改變到第二邊界條件可包含各種量度，其中某些示意地表示於圖4。因此，舉例而言，可以預定方式位移、傾斜或旋轉光學個別元件465、466、467。再者，可使光學個別元件465變形。上述光學個別元件的位移較佳相對於光學軸445橫向進行。相應的位移裝置487利用圖4a的箭頭表示。再者，改變邊界條件可包含沿著光學軸545位移輻射源576。相應的位移方向於圖5a中利用另一箭頭表示。
再者，將邊界條件從第一邊界條件改變到第二邊界條件可包含改變設置在光學個別元件465、466、467間之沖洗氣體的折射率。針對此目的，可利用沖洗氣體的饋送裝置改變例如沖洗氣體的壓力。再者，可利用設置在投射透鏡507及影像平面511間之不同折射率的液態膜達到量測。再者，改變邊界條件可包含改變電磁測試波577，例如改變測試波577的波長。
再者，可針對量測裝置569之感測器在影像平面中的不同位置及/或相對於光學軸545的不同傾斜位置進行量測。改變邊界條件亦可包含改變至少一光學個別元件465、466、467的溫度，或者將額外的光學元件(尤其是相位板)、吸收元件及/或極化器導入測試波577的光束路徑。
於下配合圖6再次說明像差分布的演算重建，本次係基於相位分布的實例。圖6舉例顯示第一測試波677a及第二測試波677b通過典型用於微影之折射投射透鏡607形式之光學系統的輻射路徑。此類型的投射透鏡包含多個透鏡元件形式的光學個別元件。針對各測試波677a及677b分別繪示三道個別光線688a及688b。
靠近瞳的光學個別元件658a位在孔徑光闌659的區域。由圖6可知，兩個測試波677a及677b通過靠近瞳之光學個別元件658a的光束路徑沒甚麼不同。因此，本發明的優勢在於根據本發明方法的實施態樣中結合靠近瞳的光學個別元件658a以形成具有參考面的光學部分。
根據本發明用於從總像差分布及光學部分之個別參考面上的照到區域決定個別光學部分之個別像差分布的計算演算法詳細說明如下。根據本發明，計算演算法實施於電腦程式產品中。此意味著電腦程式產品可載入到電腦系統的主記憶體中，藉此使電腦系統能執行演算。計算演算法針對投射透鏡607的層析重建使用條樣函數。
相位的總像差分布指定為相位像差圖W (x ,y ;ζ,η)。於此案例中，x及y表示在影像平面611中量測區域654a及654b的空間座標，而ζ及η表示所量測之測試光束相對於影像平面611的角座標。
從相繼以下標f標示的個別參考面或系統表面的貢獻w f 透過線性疊加組合相位像差圖W (x ,y ;ζ,η)，係對應於
於此案例中，個別光線688a、688b的參數(x ,y ;ζ,η)及其在個別參考面上的交點或相交點=(s f ,t f )(以其特別並配合的座標描述)間的關係可由計算光線追蹤的結果非常精確地得知。
下個步驟中，表面像差表示為以下形式貢獻的疊加：
於此案例中，表示光柵特殊條樣函數系統的展開係數，該系統係由徑向函數Φ()的選擇並藉由配合對稱條件的一組內插點{,p=1,2,3,...,P}跨展所具體說明。於此案例中，可針對各參考面選擇不同的函數系統。因此緣由，函數及其參數可額外具有標示f。亦容許徑向位移β為此種說明的另一自由度。以徑向函數而言，一系列的可能性(除了其他的)可供選擇，其在連續性及近似性質上有所不同，但通常產生可相容使用的條樣近似：
雙調和(薄板)：ψ(v)=v2 ln(v),β2 ≧0
三調和：ψ(v)=v4 ln(v),β2 ≧0
多元二次：ψ(v)=v,β2 ≧0
反逆多元二次：ψ(v)=v-1 ,β2 ≧0　(20)
接著，於各案例中針對複數(M個)量測區域B1 ,...,BM 定義複數(N道)測試光束。以量測區域Bm (其中m1,...,M)而言，有測試光束,...,。
步驟2：針對各測試光束(其中m1,...,M以及n1,...,N)，量測在相關量測區域位置的相位值。因此得到量測值Wmn 。藉此形成具有Q=M□N項的向量。各項Wk (其中k1,...,M□N)與測試光束Tk 其中之一相關聯。
測試光束Tk 的相位量測值Wk 由相關量測區域及測試光束之相關立體角範圍上的相位平均值所定義。
量測區域及測試光束Tk 的立體角範圍通常由場或瞳空間中的偵測器元件的面積含量所預先決定。
類似地，參考面f對相位像差wkf 的貢獻對應於第k道輻射光束在參考面f上之照到區域之函數wf (sf ,tf )的平均。
其中表示輻射光束k在參考面f上的照到區域。因此，式(22)的分母對應於照到區域的面積含量。
將式(19)插入式(22)產生：
係數獨立於量測值並利用照到區域及函數系統Φp (sf ,tf )的選擇僅由光學系統的幾何所決定，且為：
測試光束Tk 的總相位像差Wk 得自於f個參考面之相位像差wkf 的總和：
將式(23)插入式(25)產生：
在對得自於感測器布局及光線追蹤以及係數與量測值Wk 的對應清楚配置之參考面，執行式(21)及(24)的整合而形成行向量後，線性方程式系統再次產生：
其中具有對應向量：
以及矩陣：
最後式(27)的數值解對應於讓個別表面從量測相位延遲推得條樣貢獻的層析重建。最小平方極小化產生下解：
可藉由例如對角線化實施對稱dim(c ) x dim(c )正規矩陣N=(ΦT Φ)的反逆。如此產生具有特徵值μ i ,i =1,....,dim( c )以及相關特徵向量的表示：
分開成其特徵空間之正規矩陣的反逆為基本的並讀成：
於特殊案例中，在式(33)的反逆期間，由具有非常小或甚至相同消失的特徵值之向量所跨展的dim( c )維目標空間的子空間會引起問題，因其對重建的貢獻會變得非常大或甚至是無限的。這些子空間對應於對干擾尤其靈敏或不可分的部分層析重建。其處理需要配合條件的適性校正或調節策略。
根據本發明方法之另一實施例，光學系統之光學個別元件之實際操縱位置與其最佳位置的偏差可由量測的總像差分布所決定。
於調整程序期間，可使用操縱器自由度xα (其中α=1,...,A)，藉此全面極小化適當的成本函數F，例如：
於此案例中，結合量測值得到定義清楚的配置以形成行向量。具有元素Sk,α 的靈敏度矩陣S可由設計變化計算得知，並以線性特性表達操縱器位置平移到在支撐點之波前變形的空間。
具有元素Gk’,k 的對稱量測值權重矩陣G以及具有元素Mα,α’ 的操縱器權重M用於正規化。於此案例中，選擇矩陣元素G及M，使得首先以平衡方式考慮所有的規格相關系統特性變數，其次使操縱器調變維持在預定極限內。
成本函數F的極小化最後導致最佳操縱器位置或操縱器之目標位置的規則化最小平方方程式：
圖7a顯示根據圖2a之光學系統的類似圖式。雖然圖2a示意地顯示光束路徑，但是圖7a顯示第一光學元件717及影像平面711中之量測區域761間的兩道測試光束774及775的光學路徑。以虛線方式顯示的測試光束774包含照到其中一個第一琢面元件719的全部輻射。測試光束774被該琢面元件反射到其中一個第二琢面元件723，而於該處產生源電漿747的影像。之後，測試光束774在照射整個物場731前相繼照到反射鏡725、727及729。針對量測目的，將反射鏡而不是結構承載光罩設置在物場731的位置，使該反射鏡反射照到的輻射。因此，相對於結構承載光罩，在物場不發生衍射，而測試光束未改變地被反射到投射透鏡707。於投射透鏡中，測試光束774在照到影像平面711中的量測區域761前相繼照到反射鏡733、735、737、741、743及745。測試光束775基本上具有類似的路徑。然而，測試光束775是從不同的第一琢面元件719開始，因此被反射到不同的第二琢面元件723。之後，類似地，測試光束775在照射整個物場731前相繼照到反射鏡725、727及729。於投射透鏡中，測試光束775在照到影像平面711中的量測區域761前相繼照到反射鏡733、735、737、741、743及745。圖7a顯示兩道測試光束774及775以不同的光學路徑通過光學系統。雖然測試光束774及775在某些反射鏡(717、721、729)明顯地分開，但是在其他反射鏡(725、727)形成重疊的照到區域。這些不同的光學路徑能基於測試光束在量測區域位置的量測值使光學系統的性質進行演算重建。
圖7b至圖7n顯示在圖7a之光學系統中不同位置的四道測試光束的照到區域789a、789b、789c、789d。圖7b顯示第一光學元件717的平面圖以及兩個所選的第一琢面元件719a及719b的放大圖。四道測試光束從兩個所選的第一琢面元件719a、719b開始，該些測試光束由第一琢面元件719a及719b上的照到區域789a、789b、789c、789d所界定。第一琢面元件719a具有使照到的輻射導引到第二琢面元件723a(其顯示於圖7c)的方位。源電漿747的影像產生在第二琢面元件723a的位置。由於從照到區域789a前進的測試光束以及從照到區域789b前進的測試光束皆對影像的產生有所貢獻，所以照到區域789a及789b在第二琢面元件723a(圖7c)的位置重疊。照到區域789c及789d相應地在第二琢面元件723b的位置重疊。圖7d、圖7e及圖7f分別顯示在反射鏡725、727及729上的照到區域789a、789b、789c、789d。圖7g顯示物場731的平面圖。由於第二琢面元件723及包含反射鏡725、727及729的下游光學件以疊加方式將第一琢面元件719成像到物場，所以物場731的形式對應於第一琢面元件719的形式。照到區域789a與789c以及789b與789d類似地相符。其他圖7h、圖7i、圖7j、圖7k、圖7l及圖7m分別顯示在反射鏡733、735、737、739、741及743上的照到區域789a、789b、789c、789d。圖7n顯示在影像平面中的影像場712。由於投射透鏡將物場731成像到影像場712，所以圖7n實質對應於圖7g。照到區域789a及789c形成量測區域761，而照到區域789b及789c形成量測區域762。
圖8a至圖8i顯示在反射鏡825、827、829、833、835、837、839、841及843之表面上輻射強度的診斷分布。於此案例中，定義13個不相連的量測區域以及各量測區域有120道測試光束。測試光束的數目對應於如圖2b及圖2c所示之第一琢面元件的數目以及第二琢面元件的數目。選擇測試光束，使得各測試光束恰好被第一琢面元件中的一個琢面元件沿著光學路徑反射。在反射鏡825、827、829、833、835、837、839、841及843之表面上輻射強度的診斷分布可根據本發明圖4所述之方法從測試光束在個別量測區域位置上的輻射功率之量測值獲得。以此案例而言，所有測試光束的校正因子設定成等於一。針對此原因，由於輻射強度的診斷分布不允許任何方式的量化評估，所得的值以「任意單位」([a.u.])繪示。
圖9a至圖9i顯示污染物沉積在投射透鏡之第二反射鏡935後在個別反射鏡上的診斷分布時間演變。顯示沉積後之輻射強度診斷分布與未受干擾狀態之輻射強度診斷分布的比率。因此，圖9a至圖9i各對應於上述詳細說明的圖4b及圖4c。參考圖9a至圖9i，然後可得到關於干擾類型的結論。舉例而言，干擾肯定不會出現在反射鏡929上，因為此種污染物的周期性結構並不切實際。於本案例中，週期性結構為因為13個量測區域造成的產物。亦應排除反射鏡925、927及939，因為預期局部限定的干擾，其並未分布於反射鏡表面上的大區域。因此，已能排除4個反射鏡。顯然干擾不能以此方式分派到一個反射鏡。具體而言，很難區域別反射鏡935及943，因為兩者皆設置在瞳平面的鄰近且因而相對於彼此共軛。利用後續的校正步驟及更新的量測，光學系統可積極地再次到達操作就緒狀態。此種校正步驟涉及藉助於原子氫清潔反射鏡。此種用於消除EUV波長範圍之反射鏡上的污染物之清潔方法可由例如DE102008000551A1得知。利用根據本發明的光學系統量測可明顯加速清潔的進行，因為已可事先決定哪個反射鏡可能受損。
於本發明之一開發形式中，可應用關於圖4a所述的計算方法，以清楚計算一或複數表面的污染。圖10a顯示對表面1029的破壞，而圖10b顯示對表面1043的破壞。在兩者案例中，反射率降低一半。若利用13個量測區域以及各120道測試光束來量測系統以及若應用演算重建，則得到重建的圖10c及圖10d。可清楚地看出利用演算法可清楚決定破壞是出現在表面1029及1043。再者，得到個別破壞形式非常良好的重建。因為函數系統有限數目的內插點產生破壞的光柵式表現。
1、201、301．．．微影投射曝光裝置
3、203、303、703．．．光源單元
504．．．輻射
5、205、305、705．．．照射光學單元
7、207、307、407、507、607、707．．．投射透鏡
9、209、309、409、509、609、709．．．物件平面
11、211、311、411、511、611、711．．．影像平面/量測平面
712．．．影像場
13．．．結構承載遮罩
15．．．基板
217、317、717．．．第一光學元件
219、319、719、719a、719b．．．第一琢面元件
220．．．強度分布
221、321、721．．．第二光學元件
223、323、723、723a、723b．．．第二琢面元件
225、725．．．第一望遠鏡反射鏡
227、727．．．第二望遠鏡反射鏡
229、329、729．．．偏向鏡
231、331、431、731．．．物場
233、333、733．．．投射透鏡的第一反射鏡
235、335、735．．．投射透鏡的第二反射鏡
237、337、737．．．投射透鏡的第三反射鏡
239、339、739．．．投射透鏡的第四反射鏡
241、341、741．．．投射透鏡的第五反射鏡
243、343、743．．．投射透鏡的第六反射鏡
245、345、445、745．．．光學軸
247、347、747．．．源電漿
248、348、748．．．集光鏡
249．．．微滴產生器
250．．．雷射
251．．．集光鏡中的開口
352．．．中間焦點
253、353、753．．．入射曈平面
353a．．．平面
254、354、754．．．主光線
455．．．透鏡元件
456．．．透鏡元件
457．．．透鏡元件
658、658a．．．光學個別元件
659．．．孔徑光闌
461、561、761．．．第一量測區域
462、762．．．第二量測區域
463．．．第三量測區域
464a、464b、464c、464d．．．第一複數測試光束
465a、465b、465c、465d．．．第二複數測試光束
466．．．透鏡元件456的第一表面
466a、466b、466c．．．透鏡元件表面466上的區域
467a、467d．．．兩道測試光束的照到區域
468a、468d．．．兩道測試光束的照到區域
469、569．．．量測裝置
470．．．量測裝置
471．．．透鏡元件457的第一表面
471a-471d．．．透鏡元件表面上的區域
472a、472d．．．兩道測試光束的照到區域
473a、473d．．．兩道測試光束的照到區域
774．．．測試光束1
775．．．測試光束2
576．．．照射裝置
577、677a、677b．．．測試波
578．．．光罩
579．．．點狀開口
480．．．透鏡元件456的第二表面
481．．．透鏡元件456的容積體
482．．．透鏡元件456之容積體的參考面
583．．．剪切光柵
584．．．發光轉換層
585．．．CCD偵測器
586．．．電腦系統
487、587．．．位移裝置
688a、688b．．．個別光線
789a、789b、789c、789d．．．照到區域
654a、654b．．．量測區域
825、827、829、833、835、837、839、841、843．．．反射鏡
925、927、929、933、935、937、939、941、943．．．反射鏡
1029、1043．．．反射鏡
圖1顯示包含照射光學單元及投射光學單元之投射曝光裝置的示意圖。
圖2a顯示包含用於EUV輻射之投射光學單元及照射光學單元之投射曝光裝置的示意圖。
圖2b顯示圖2a之照射光學單元之第一光學元件的平面圖。
圖2c顯示圖2a之照射光學單元之第二光學元件的平面圖。
圖3顯示包含用於EUV輻射之選替投射光學單元及選替照射光學單元之投射曝光裝置的示意圖。
圖4a示意地顯示測試光束通過投射透鏡之光束路徑。
圖4b顯示圖4a之投射透鏡之第一參考面之兩個診斷分布的比率。
圖4c顯示圖4a之投射透鏡之第二參考面之兩個診斷分布的比率。
圖4d顯示參考面分成不同區域。
圖5a顯示微影投射曝光裝置的另一示意圖。
圖5b顯示波前像差之瞳像差分布。
圖6顯示純粹折射式投射透鏡。
圖7a顯示圖2a之投射曝光裝置的另一視圖，其中強調個別測試光束。
圖7b至圖7n顯示四道測試光束在不同參考面上的照到區域。
圖8a至圖8i顯示在不同參考表面上輻射強度的診斷分布。
圖9a至圖9i顯示其中一個反射鏡損壞造成診斷分布的時間演變。
圖10a及圖10b顯示在投射透鏡內兩個表面的損壞。
圖10c及圖10d顯示用於投射透鏡內兩個表面的損壞之重建方法的結果。
已將參考符號選擇成使得圖1所示的物件具有一位數或兩位數。其他圖式中的物件具有三位數或更多位數的參考符號，其中最後兩位數表示物件，而前面的位數表示繪示物件之圖號。因此，於複數圖式中所示相同物件的參考符號在最後兩位數為對應的。若適當的話，這些物件的說明可參考之前圖式的內文。
407．．．投射透鏡
409．．．物件平面
411．．．影像平面/量測平面
431．．．物場
445．．．光學軸
455．．．透鏡元件
456．．．透鏡元件
457．．．透鏡元件
461．．．第一量測區域
462．．．第二量測區域
463．．．第三量測區域
464a、464b、464c、464d．．．第一複數測試光束
465a、465b、465c、465d．．．第二複數測試光束
466．．．透鏡元件456的第一表面
467a、467d．．．兩道測試光束的照到區域
468a、468d．．．兩道測試光束的照到區域
469．．．量測裝置
470．．．量測裝置
471．．．透鏡元件457的第一表面
472a、472d．．．兩道測試光束的照到區域
473a、473d．．．兩道測試光束的照到區域
480．．．透鏡元件456的第二表面
481．．．透鏡元件456的容積體
482．．．透鏡元件456之容積體的參考面
487．．．位移裝置

Claims (30)

  1. 一種在一量測平面的位置量測一光學系統的方法，其中：一輻射之第一複數測試光束通過該光學系統，並於過程中照到在該量測平面中相同的一第一量測區域，其中第一複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過該光學系統，並以相對於該量測平面為成對不同的入射角照到該第一量測區域；一輻射之第二複數測試光束通過該光學系統，並於過程中照到在該量測平面中相同的一第二量測區域，其中該第二複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過該光學系統，並以相對於該量測平面為成對不同的入射角照到該第二量測區域，其中該第二量測區域與該第一量測區域不同；利用一量測裝置，針對該第一複數測試光束之各測試光束偵測在該第一量測區域位置之該測試光束之一第一量測變數相關的至少一量測值；利用一量測裝置，針對該第二複數測試光束之各測試光束偵測在該第二量測區域位置之該測試光束之一第二量測變數相關的至少一量測值；針對該第一複數測試光束及該第二複數測試光束之各測試光束，藉助於一資料庫計算或決定該光學系統之至少一參考面上相關的一照到區域，其中與一測試光束相關的該照到區域定義為該至少一參考面被個別測試光束之輻射照到的表面區域；針對各測試光束，從該些量測值及該些照到區域計算在該至少一參考面上該輻射強度之一空間診斷分布。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該光學系統包含一投射透鏡，其將一物件平面成像到一影像平面，且其中該量測平面對應於該投射透鏡之該影像平面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該光學系統包含一照射光學單元，用於照射一物件平面，且其中該量測平面對應於該照射光學單元之該物件平面。
  4. 如申請專利範圍第1-3項任一項所述之方法，其特徵在於：該第一量測變數係與該第二量測變數相同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該至少一參考面對應於該光學系統之一光學元件之一表面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該至少一參考面為不對應該光學系統之一光學元件之表面的一虛擬面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：照到該第一量測區域位置之整個輻射基於其入射角分解成該第一複數測試光束；以及照到該第二量測區域位置之整個輻射基於其入射角分解成該第二複數測試光束。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其特徵在於：針對該第一複數測試光束及該第二複數測試光束之各測試光束，該量測裝置量測該測試光束之輻射相關的輻射功率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其特徵在於：藉由一程序計算在該至少一參考面上該輻射強度之該空間診斷分布，其中：指派一平均輻射強度到各照到區域，其中一照到區域之該平均輻射強度定義為在該測試光束照到之該量測區域位置之相關測試光束之輻射功率除以該照到區域的面積含量乘上與該測試光束相關的一校正因子；藉助於一資料庫定義或決定該參考面上的複數點；分派一或複數個照到區域到該複數點之各點，或藉助於一資料庫決定一或複數個照到區域到各點之分派，其中當一點係正好位於該照到區域內時，該照到區域係分派到該點；分派一輻射強度到該參考面上該複數點之各點，輻射強度為分派到個別點之該些照到區域之平均輻射強度的總和。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其特徵在於：各測試光束之該校正因子等於一。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其特徵在於：各測試光束之校正因子對應於該測試光束沿著該至少一參考面及該量測平面間之該光學路徑歷經的該輻射功率衰減的倒數。
  12. 如申請專利範圍第9-11項任一項所述之方法，其特徵在於：藉助於一資料庫決定各測試光束之校正因子。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於：該光學系統包含具有複數反射鏡之一照射光學單元，該複數反射鏡具有光學表面，係用於以具有5-15nm範圍之一波長之輻射照射該物件平面中之一物場；以及該投射透鏡包含具有光學表面之複數反射鏡，並針對具有5-15nm範圍之一波長之成像輻射所設計，其中該照射光學單元包含具有複數第一琢面元件之至少一第一反射鏡以及具有複數第二琢面元件之一第二反射鏡；以及其中該第一複數測試光束及該第二複數測試光束之各測試光束由正好一個第一琢面元件及正好一個第二琢面元件沿著該光學路徑反射。
  14. 一種電腦程式產品，用於操作一光學系統之一量測系統，該電腦程式產品包含：電腦程式指令，用於處理關於一輻射之第一複數測試光束之資訊項目，該第一複數測試光束通過該光學系統，並於過程中照到在一量測平面中相同的一第一量測區域，其中第一複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過該光學系統，並以相對於該量測平面為成對不同的入射角照到該第一量測區域；電腦程式指令，用於處理關於一輻射之第二複數測試光束之資訊項目，該第二複數測試光束通過該光學系統，並於過程中照到在該量測平面中相同的一第二量測區域， 其中該第二複數測試光束之測試光束在成對不同的光學路徑通過該光學系統，並以相對於該量測平面為成對不同的入射角照到該第二量測區域，其中該第二量測區域與該第一量測區域不同；電腦程式指令，用於決定該光學系統之至少一參考面上相關的照到區域，其中藉助於一資料庫，計算或決定在該光學系統之該至少一參考面上該第一複數測試光束及該第二複數測試光束之各測試光束之該相關的照到區域，且其中與一測試光束相關的該照到區域定義為該至少一參考面被個別測試光束之輻射照到的表面區域；電腦程式指令，用於讀取該輻射照到該第一量測區域位置之一第一量測變數之量測值；電腦程式指令，用於讀取該輻射照到該第二量測區域位置之一第二量測變數之量測值；電腦程式指令，用於決定並分派該第一複數測試光束之各測試光束相關之一量測值；電腦程式指令，用於決定並分派該第二複數測試光束之各測試光束相關之一量測值；電腦程式指令，用於從該第一複數測試光束及該第二複數測試光束之各測試光束之該些照到區域及該些量測值，產生在該至少一參考面上該輻射強度之一空間診斷分布。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電腦程式產品，其特徵在於：該光學系統包含一投射透鏡，其將一物件平面成像到一影像平面，且其中該量測平面對應於該投射透鏡之該影像平面。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電腦程式產品，其特徵在於：該光學系統包含一照射光學單元，用於照射一物件平面，且其中該量測平面對應於該照射光學單元之該物件平面。
  17. 如申請專利範圍第14-16項任一項所述之電腦程式產品，其特徵在於：該第一量測變數與該第二量測變數相同。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之電腦程式產品，包含：電腦程式指令，用於讀取照到該第一量測區域位置之該整個輻射之該量測變數的量測值及入射角；電腦程式指令，用於讀取照到該第二量測區域位置之該整個輻射之該量測變數的量測值及入射角；電腦程式指令，用於基於所讀取之該些入射角定義該第一複數測試光束；電腦程式指令，用於基於所讀取之該些入射角定義該第二複數測試光束；電腦程式指令，用於決定並分派該第一複數測試光束之各測試光束相關之量測值；電腦程式指令，用於決定並分派該第二複數測試光束之各測試光束相關之量測值。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電腦程式產品，其中該量測變數為該照到輻射之輻射功率，其中用於決定並分派該第一複數測試光束之各測試光束之一相關量測值之該電腦程式指令決定該第一複數測試 光束之各測試光束內之輻射功率，並將該輻射功率分派到個別測試光束做為一相關的量測值；以及其中用於決定並分派該第二複數測試光束之各測試光束之一相關量測值之該電腦程式指令決定該第二複數測試光束之各測試光束內之輻射功率，並將該輻射功率分派到個別測試光束做為一相關的量測值。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電腦程式產品，其中用於產生該輻射強度之該空間診斷分布之該電腦程式指令包含：子指令，其分派一平均輻射強度到各照到區域，其中一照到區域之該平均輻射強度定義為在該測試光束照到之該量測區域位置之相關測試光束之輻射功率除以該照到區域的面積含量乘上與該測試光束相關的一校正因子；子指令，用於定義該至少一參考面上的複數點，或用於藉助於一資料庫決決定該複數點；子指令，其分派一或複數照到區域到該複數點之各點，或藉助於一資料庫決定一或複數照到區域到各點之分派，其中當一點係正好位於該照到區域內時，該照到區域係分派到該點；子指令，藉此分派一輻射強度到該至少一參考面上該複數點之各點，輻射強度為分派到個別點之該些照到區域之平均輻射強度的總和。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品，其特徵在於：各測試光束之該校正因子等於一。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之電腦程式產品，其特徵在於：各測試光束之該校正因子對應於該測試光束沿著該至少一參考面及該量測平面間之該光學路徑歷經的該輻射功率衰減的倒數。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之電腦程式產品，包含：電腦程式指令，用於藉助於一資料庫，決定各測試光束之個別校正因子。
  24. 如申請專利範圍第14項所述之電腦程式產品，包含：電腦程式指令，用於儲存該空間診斷分布於一記憶體；電腦程式指令，用於從一記憶體載入一空間診斷分布；電腦程式指令，用於比較一第一診斷分布及一第二診斷分布。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之電腦程式產品，其中用於比較第一診斷分布及第二診斷分布之該電腦程式指令包含：子指令，藉此形成該第一空間診斷分布及該第二空間診斷分布之比率。
  26. 一種微影投射曝光裝置，包含一電腦系統，該電腦系統包含如申請專利範圍第14-25項任一項所述之電腦程式產品。
  27. 一種監控一光學系統之方法，包含：根據如申請專利範圍第1-13項任一項所述之方法在一 第一時間點量測該光學系統，而得到一第一空間診斷分布，以及在一第二時間點量測該光學系統，而得到一第二空間診斷分布；判斷該第一空間診斷分布及該第二空間診斷分布間之該時間演變。
  28. 一種監控一光學系統及一光源單元之方法，其中該光源單元係提供操作該光學系統之輻射，該方法包含以下步驟：根據如申請專利範圍第1-13項任一項所述之方法在一第一時間點量測該光學系統，而得到一參考面之一第一空間診斷分布，以及在一第二時間點量測該光學系統，而得到該參考面之一第二空間診斷分布，其中該光學系統之量測係藉助於該光源單元之該輻射執行；判斷該第一空間診斷分布及該第二空間診斷分布間之該時間演變；從該第一空間診斷分布及該第二空間診斷分布間之該時間演變，判斷該光源單元之一空間或光譜發射特性之時間演變。
  29. 如申請專利範圍第27或28項所述之方法，其中判斷該第一空間診斷分布及該第二空間診斷分布間之該時間演變包含以下步驟：形成該第一空間診斷分布及該第二空間診斷分布之一比率。
  30. 一種校正一光學系統之方法，包含：根據如申請專利範圍第1-13項任一項所述之方法量測 該光學系統，得到一參考面之空間診斷分布；基於該參考面之空間診斷分布實施一校正步驟。
TW100145001A 2010-12-09 2011-12-07 量測光學系統的方法 TWI452442B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010062763A DE102010062763A1 (de) 2010-12-09 2010-12-09 Verfahren zum Vermessen eines optischen Systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201237562A TW201237562A (en) 2012-09-16
TWI452442B true TWI452442B (zh) 2014-09-11

Family

ID=46144584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100145001A TWI452442B (zh) 2010-12-09 2011-12-07 量測光學系統的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8786849B2 (zh)
DE (1) DE102010062763A1 (zh)
TW (1) TWI452442B (zh)
WO (1) WO2012076335A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011005826A1 (de) 2011-03-21 2012-03-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Optische Vorrichtung
DE102011078224A1 (de) 2011-06-28 2013-01-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Vermessen eines optischen Systems
KR102330570B1 (ko) 2012-02-06 2021-11-25 가부시키가이샤 니콘 반사 결상 광학계, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법
TWI487888B (zh) * 2013-09-30 2015-06-11 Ind Tech Res Inst 掃描式光柵光譜儀
DE102014209348A1 (de) 2014-05-16 2015-11-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Ermittlung einer korrigierten Größe
DE102014218087A1 (de) 2014-09-10 2015-10-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Anordnung und Verfahren zur Überwachung des Kontaminationszustandes eines Spiegels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
DE102017202930A1 (de) 2017-02-23 2017-04-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Regelung einer Beleuchtungsdosis einer Beleuchtung eines Objekt-feldes einer Projektionsbelichtungsanlage sowie Projektionsbelichtungsanlage zur Durchführung des Verfahrens
DE102017210686B4 (de) * 2017-06-26 2020-01-23 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Justieren eines Beleuchtungssystems für die Mikrolithographie
DE102017216703A1 (de) 2017-09-21 2019-03-21 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Charakterisierung mindestens einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage
DE102017217266A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer EUV-Quelle
DE102019209575A1 (de) * 2018-07-04 2020-01-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zum Verändern einer Oberflächenform mittels Teilchenbestrahlung
DE102018124396A1 (de) * 2018-10-02 2020-04-02 Carl Zeiss Smt Gmbh Metrologiesystem und Verfahren zur Vermessung eines Anregungs-Laserstrahls in einer EUV-Plasmaquelle
US11499924B2 (en) 2019-06-03 2022-11-15 KLA Corp. Determining one or more characteristics of light in an optical system
DE102021211801B3 (de) 2021-10-19 2023-04-20 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Charakterisierung eines optischen Parameters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200730867A (en) * 2005-12-23 2007-08-16 Zeiss Carl Smt Ag Projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus
TW200912558A (en) * 2007-08-07 2009-03-16 Canon Kk Method for manufacturing projection optics
TW200928602A (en) * 2007-09-14 2009-07-01 Canon Kk Storage medium storing exposure condition determination program, exposure condition determination method, exposure method, and device manufacturing method
TW200931207A (en) * 2007-10-09 2009-07-16 Zeiss Carl Smt Ag Microlithographic projection exposure apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4357676A (en) * 1980-09-08 1982-11-02 Ampex Corporation Frequency multiplexed joint transform correlator system
JP2000124113A (ja) * 1998-10-14 2000-04-28 Nikon Corp 荷電ビーム露光装置及び荷電ビーム露光方法
US6048651A (en) * 1998-10-23 2000-04-11 International Business Machines Corporation Fresnel zone mask for pupilgram
TW550377B (en) 2000-02-23 2003-09-01 Zeiss Stiftung Apparatus for wave-front detection
EP1231514A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-14 Asm Lithography B.V. Measurement of wavefront aberrations in a lithographic projection apparatus
DE102004046542A1 (de) * 2004-09-21 2006-03-23 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung optischer Abbildungseigenschaften durch Strahlungsbehandlung
US7973908B2 (en) 2005-05-13 2011-07-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Six-mirror EUV projection system with low incidence angles
DE102007055096A1 (de) * 2006-11-22 2008-05-29 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen mindestens einer optischen Eigenschaft eines abbildenden optischen Systems
WO2008107166A1 (de) 2007-03-07 2008-09-12 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zum reinigen einer euv-lithographievorrichtung, verfahren zur messung der restgasatmosphäre bzw. der kontamination sowie euv-lithographievorrichtung
JP5538851B2 (ja) * 2009-12-09 2014-07-02 キヤノン株式会社 測定装置、露光装置及びデバイスの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200730867A (en) * 2005-12-23 2007-08-16 Zeiss Carl Smt Ag Projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus
TW200912558A (en) * 2007-08-07 2009-03-16 Canon Kk Method for manufacturing projection optics
TW200928602A (en) * 2007-09-14 2009-07-01 Canon Kk Storage medium storing exposure condition determination program, exposure condition determination method, exposure method, and device manufacturing method
TW200931207A (en) * 2007-10-09 2009-07-16 Zeiss Carl Smt Ag Microlithographic projection exposure apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20130271749A1 (en) 2013-10-17
WO2012076335A1 (en) 2012-06-14
DE102010062763A1 (de) 2012-06-14
TW201237562A (en) 2012-09-16
US8786849B2 (en) 2014-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI452442B (zh) 量測光學系統的方法
US9182289B2 (en) Apparatus and method for estimating wavefront parameters
US11391677B2 (en) Methods and apparatus for predicting performance of a measurement method, measurement method and apparatus
US9222897B2 (en) Method for characterizing a feature on a mask and device for carrying out the method
US7046376B2 (en) Overlay targets with isolated, critical-dimension features and apparatus to measure overlay
JP5801307B2 (ja) 計測システムおよび計測方法
JP6318140B2 (ja) Ｅｕｖレンズの結像品質を測定するための測定システム
CN110631503A (zh) 检测光刻掩模的结构的方法和实行该方法的装置
JP5860877B2 (ja) マイクロリソグラフィ用の投影露光ツールの光学系を検定する方法及び装置
US9091614B2 (en) Wavefront optical measuring apparatus
US11131629B2 (en) Apparatus and methods for measuring phase and amplitude of light through a layer
JP2020535425A (ja) 光学素子の表面形状を特性化する方法及び装置
JP2017513041A (ja) コヒーレント回折イメージング方法と、マイクロピンホール及びアパーチャシステムとを使用した、反射モードにおけるイメージングシステム
US20170284893A1 (en) Optical device
US20080018897A1 (en) Methods and apparatuses for assessing overlay error on workpieces
KR20200054206A (ko) 투영 리소그래피 시스템의 적어도 하나의 광학적 구성요소를 특성화하기 위한 방법
US10564551B2 (en) Method for determining a focus position of a lithography mask and metrology system for carrying out such a method
JP6993995B2 (ja) 線幅の変動に対するリソグラフィマスクの構造非依存寄与を決定する方法
KR20200061339A (ko) 광학계의 파면 효과를 분석하는 방법 및 조립체
JP2022184816A (ja) 測定される入射瞳内で照明光によって照明されたときの光学系の結像品質を決定するための方法
CN101512309A (zh) 用于位置分辨地确定在物体成像的图像平面中电磁场的相位和幅度的方法和装置
Polo et al. Wavefront measurement for EUV lithography system through Hartmann sensor
JP6395582B2 (ja) 位相特異点評価方法および位相特異点評価装置
CN111324006B (zh) 检测光刻掩模的区域部分上的结构的检测装置及设备
Merthe et al. Methodology for optimal in situ alignment and setting of bendable optics for diffraction-limited focusing of soft x-rays