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
【課題】目標形状からの光学面のずれを測定する方法および装置において、精度を改善した方法および装置を提供する。
【解決手段】波長λを有する電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成し、参照ビームに測定ビームを重畳して干渉計を用いた測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定し、この測定に基づいて決定した波面ずれにおける追跡エラーを除去して波面ずれを補正する。波面ずれを最小化するように光学試験面と干渉計の光学構成部材とを最適に整列した状態で測定を行った場合に１０×λより大きい波面ずれが得られるように光学試験面を構成し、測定中に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差と、最適の整列状態で得られる波面ずれがλより小さくなるように光学試験面を構成した場合に測定ビームによって蓄積されたであろう仮想収差とが異なるようにし、蓄積された収差の差によって波面ずれに追跡エラーを生じさせる。
【解決手段】波長λを有する電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成し、参照ビームに測定ビームを重畳して干渉計を用いた測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定し、この測定に基づいて決定した波面ずれにおける追跡エラーを除去して波面ずれを補正する。波面ずれを最小化するように光学試験面と干渉計の光学構成部材とを最適に整列した状態で測定を行った場合に１０×λより大きい波面ずれが得られるように光学試験面を構成し、測定中に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差と、最適の整列状態で得られる波面ずれがλより小さくなるように光学試験面を構成した場合に測定ビームによって蓄積されたであろう仮想収差とが異なるようにし、蓄積された収差の差によって波面ずれに追跡エラーを生じさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による装置および方法は、干渉計を使用した、目標形状からの光学試験面のずれ決定に関する。本発明による装置および方法は、干渉計を使用した、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布の測定にも関する。加えて、本発明による装置および方法は、光学素子、光学素子を備える結像光学系および投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用されるタイプの干渉計装置の実施例が、例えば国際公開第２００６／０７７１４５号に記載されている。この装置は入射ビームを生成するための干渉計を備え、入射ビームの波面は光学面の所望の形状に適合されている。適合された入射ビームの波面は、光学面における反射後に干渉法的に分析され、これにより、光学面の目標形状からの実際の光学面形状のずれが測定される。
【０００３】
光学試験面を備える光学素子は、例えば、レンズまたはミラーなどの光学構成部材である。このような光学構成部材は、光学系、例えば天文学で使用する望遠鏡、リソグラフィ処理で使用する結像システムなどの光学系で使用される。このような光学系の成功は、光学構成部材の面形状を、光学構成部材の設計時に光学系の設計者が特定した目標形状にそれぞれ対応させるように、光学系の光学構成部材を作製し、次いで加工する精度によって実質的に決定される。このような作製のフレームワーク内で、処理する光学面の形状を光学面の目標形状と比較し、仕上がった面と所望の面との間のあらゆる相違およびずれを決定する必要がある。次いで、処理される面と所望の面との相違が、例えば、あらかじめ特定された閾値を上回る領域で光学面を処理することができる。
【０００４】
一般に干渉計は、光学面で極めて正確な測定を行うために使用される。光学面を測定するための関連技術の干渉装置は、概してコヒーレント光源と干渉光学系とを備え、これにより、入射ビームの波面が、測定すべき面の位置において、測定すべき面の目標形状とそれぞれ同じ形状を有するように測定すべき面に当たる入射ビームを生成する。このような状況で、入射ビームは、測定される面のそれぞれの位置に基本的に直交方向に入射し、次いでそこで反射される。次いで反射された光は、参照面によって反射された参照光と重畳される。次いでこのようにして生じた干渉から測定される面の形状と目標形状との間のずれを証明することができる。
【０００５】
関連技術の干渉計光学を用いて比較的高精度で球面状の光学面を測定するために、球面状の波面を生成することができるが、波面が球面状の入射ビームを生成し、測定すべき非球面状の光学面のそれぞれの位置で光が非球面に直交方向に入射させるために高度な技術が必要とされている。このような入射光を生成するために、ゼロレンズ、Ｋシステムまたは補償器と呼ばれるビーム光学系が使用される。これらのゼロレンズまたは補正器に関する背景技術情報は、ダニエル・マラカラ(Daniel Malacara)によるテキスト本の第１２章、"Optical Shop Testing, 2nd edition, Wiley intersciencePublication (1992)"に見ることができる。
【０００６】
特に光学試験面の目標形状が回転対称から逸脱している場合には、現在のシステムによって得られるずれ測定の精度は、高品質の光学系に必要な厳しい許容差を考慮すれば、不十分であることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開 第２００６／０７７１４５ 号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Chapter 12 of the text book by Daniel Malacara, "Optical Shop Testing, 2nd edition, Wiley intersciencePublication (1992)"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、目標形状からの光学面のずれを測定する方法および装置において、測定精度を改善した方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法を提供する。この方法は、波長λを有する電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、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、参照ビームを測定ビームに重畳し、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定することによって、干渉計によって有効な測定を行うステップとを含む。光学試験面は、波面ずれが最小化されるように光学試験面と干渉計の光学構成部材とを整列した最適な整列状態で干渉法的な測定を行った場合に、１０×λよりも大きい波面ずれが得られるように構成されている。有効測定中に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差は、最適の整列状態で得られる波面ずれがλより小さくなるように光学試験面が構成されている場合に測定ビームによって蓄積されたであろう架空の収差とは異なる。蓄積された収差、すなわち、有効測定中に測定ビームによって蓄積された収差と架空の収差との差は、波面ずれの追跡エラーを引き起こす。さらにこの方法は、追跡エラーを決定するステップと、有効測定の波面ずれから追跡エラーを除去することによって、有効測定の波面ずれを補正するステップとを含む。
【００１１】
本発明は、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も提供する。この装置は、測定アームを有する干渉計を備え、この測定アームは、電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成するように構成されている。干渉計は参照ビームを測定ビームに重畳し、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定することにより、干渉法による有効測定を行うように構成されている。さらに測定装置は評価装置を備え、この評価装置は、追跡エラーを決定し、測定された波面ずれから追跡エラーを除去することによって、測定された波面ずれを補正するように構成されている。追跡エラーは、最適な整列状態で干渉法的測定を行った場合に１０×λよりも大きい波面ずれが得られるように光学試験面が構成されている場合に生じる。最適な整列状態では、光学試験面と干渉計の光学構成部材とは、波面ずれが最小化されるように整列される。有効測定中に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差は、最適の整列状態で得られる波面ずれがλより小さくなるように光学試験面が構成されている場合に測定ビームによって蓄積されたであろう架空の収差とは異なる。蓄積された収差における差は、波面ずれの追跡エラーを引き起こす。
【００１２】
通常は、干渉計は作動前に回転対称的な較正面を用いて較正される。この較正中に、入射ビームの全ての単一光線は較正面に実質的に垂直方向に入射する。較正中の光線の経路は、最適な配列状態で得られる波面ずれが波長λより小さくなるように光学試験面が較正されている場合には、測定ビームを構成する光線の経路に実質的に対応する。
【００１３】
しかしながら、上記の較正は光学試験面の測定のために完全に正確ではなく、光学試験面は、干渉計および光学試験面が最適に整列されている場合でさえも、測定の結果、測定光線の波長λの１０倍よりも大きい波面ずれが生じるように構成されている。最適に整列されていない場合、波面ずれはさらに大きいであろう。光学試験面のこのような構成により、測定ビームの少なくとも１本の光線は、較正測定中の経路と比較してそれた経路を移動させる。これにより、測定された波面ずれの追跡エラーが生じる。これらの追跡エラーは測定値から除去され、結果として光学試験面の形状の測定精度が改善される。測定光線は、モノクロの波長スペクトルを有していてもよい。この場合、波長λは、モノクロの波長スペクトルの平均波長であってもよい。測定光線が多重線スペクトルを含む場合、波長λは最大強度を有するスペクトル線の波長であってもよい。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態は、回転対照的な目標形状に適合された入射ビームを有する干渉計を用いて、以下により詳細に説明するように、目標形状が回転対称とは異なっていることを特徴とするいわゆるナノ自由形状面の測定を可能にする。この場合、測定ビームの光線は著しくそれた経路を移動し、大きい追跡エラーをもたらす。追跡エラーの補正により、このようなナノ自由形状面の高精度の形状測定が可能となる。本発明の例示的な実施形態では、さらに回転平均技術の使用が可能となる。この技術では、関連する回転対称的な形状の対称軸に対していくつかの回転位置に光学試験面を配置し、それぞれの回転位置について測定を行う。
【００１５】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、干渉計は、入射ビームの全ての単一光線が較正面に垂直方向に入射するように構成された回転対称的な較正面を用いて較正される。この較正では、それていない経路を移動する光線によって蓄積された収差を決定する。しかしながら、追跡エラーにより、この較正データは正確ではない。追跡エラーの除去による波面ずれの補正は、較正データの「調整」とみなすことができる。一変化態様によれば、較正面は非球面形状を有する。代替的に、較正面は球面形状または平面形状を有していてもよい。
【００１６】
本発明による特定の例示的な実施形態では、目標形状は、較正面の対称軸線の方向に回転対称的な較正面からのずれzを有し、
∂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。
【００１７】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、較正面の対称軸線の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、
∂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。
【００１８】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、較正面の対称軸線の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、勾配差ｇｘおよびｇｙは以下のように定義される：
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。
【００１９】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、較正面に向けられた入射ビームおよび結果として生じた波面ずれが、較正面の２つの異なる傾斜位置それぞれについて干渉計によって測定され、干渉計の長距離追跡パラメータＧが次の式：
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。
【００２０】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、測定ビームの少なくとも１本の光線は、それた経路で干渉計を通過する。この経路は、最適な整列状態で得られる波面ずれが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からそれている。光学試験面について測定した波面ずれは、測定ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における波面ずれの２次元分布であり、測定ビームは、干渉計のいくつかの光学面と相互作用する。それぞれの光学面は、光線によって蓄積された収差を増大させる。それた経路で干渉計を移動する光線が光学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、それぞれの干渉計の面に関して、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小さい。最小空間周期は、波面ずれ分布にフーリエ変換を実施し、著しい強度を有する最大周波数に対応する波長を選択することにより決定することができる。この関連では、著しい強度とは１％より大きい強度、特に最大強度の５％よりも大きい強度である。上記の特徴を満たす追跡エラーは長距離追跡エラーとみなされる。上述のように、このような長距離追跡エラーは、微分商によって表すことができる。長距離追跡エラーは、特に１ｍｍから光学試験面の直径Ｄまでの範囲の空間周期の追跡エラーである。
【００２１】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、測定ビームは干渉計のＮ個の光学面と相互作用し、それぞれの光学面は、測定ビームによって蓄積された収差を増大させる。光学試験面はＭ個の異なる傾斜位置に連続して配置され、Ｍ＞Ｎであり、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、追跡エラーに対する単一光学面のそれぞれの寄与度を算出する。それぞれの寄与度から総追跡エラーを算出することができる。上記アルゴリズムにより、主にいわゆる短距離追跡エラーからなる追跡エラーの決定が可能となる。
【００２２】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、測定ビームの少なくとも１本の光線は、それた経路で干渉計を通過する。この経路は、光学面が最適な整列状態で得られる波面ずれが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からずれている。光学試験面について測定した波面ずれは、測定ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における波面ずれの２次元分布である。それた経路で干渉計を移動する光線が光学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、それぞれの干渉計の面に関して、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大きい。上記の特徴を満たす追跡エラーは、短距離追跡エラーとみなされる。上述のように、このような短距離追跡エラーは、微分商によって表すことはできず、干渉計における単一光学面の寄与度についての情報を必要とする。短距離追跡エラーの主な原因は、干渉計の光学面における微細な面構造、例えばスクラッチ、面欠陥および塵埃粒子などである。短距離追跡エラーは、特に１ｍｍ以下、特に５００μｍ以下または１００μｍ以下、および１μｍ以上、特に５μｍ以上または１０μｍ以上の空間周期の追跡エラーである。この関連で追跡エラーの空間周期は、上記の意味で著しい強度を有する「波長」である。このような「波長」は、波面ずれ分布にフーリエ変換を実施することによって得られる。短距離追跡エラーは、変化の大きい追跡エラーと呼ぶこともできる。
【００２３】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、追跡エラーは、１ｍｍ未満の空間周期、特に５００μｍ未満または１００μｍ未満の空間周期を有する。一変化態様によれば、追跡エラーは、５μｍ〜１ｍｍの範囲、特に５μｍ〜５００μｍの範囲にのみ空間周期を有する。上述のように、このような追跡エラーは、干渉計の内部における光学構成部材の不整合または干渉計に対する光学試験面の不整合または干渉計構成部材の不完全な設計によって生じる場合のあるいわゆる長距離追跡エラーとは対照的に、干渉計の光学面上の微細な面構造によって生じる。
【００２４】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、参照ビームは干渉計で入射ビームから分割され、入射ビームの残りの部分は、干渉計の測定アームを通って移動し、光学試験面と相互作用し、測定ビームは、干渉計の測定アームを通って入射ビームの光路を戻り、干渉計の参照ビームと同じ光路を移動して干渉計カメラでインターフェログラムを形成する。
【００２５】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、光学試験面は、特にマイクロリソグラフィで用いるレンズ面またはミラー面である。一変化形態によれば、光学試験面は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置における投影対物レンズで用いる光学素子の光学面である。本発明の例示的な実施形態による方法および装置は、レンズ系、ミラー系、またはレンズ素子およびミラー素子を含む複合系を測定するために適している。
【００２６】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状からの光学試験面のずれを１ｎｍ未満の精度で、すなわち、１ｎｍよりも良好な精度で測定する。一実施形態によれば、０．５ｎｍ未満または０．１ｎｍ未満の精度でずれが測定される。このような高水準の精度は、本発明の例示的な実施形態による追跡エラーの補正によって得られる。
【００２７】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、上記測定方法を用いて、目標形状に極めて近い形状に作製された光学面を有する光学素子が得られる。従って、本発明の方法を用いて目標形状からの光学面のずれを決定し、決定されたずれを除去するために光学面を機械的に処理する。
【００２８】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、光学面を有する光学素子が提供される。光学面は自由形状面として構成され、回転対称的な関数によっては記述することができない目標形状を有する。目標形状は、最適に適合する回転対称面、特に最適に適合する非球面とは異なり、自由形状面において光線、特に結像光線を案内するように構成された使用領域の、自由形状面素子とも呼ばれるそれぞれの目標形状素子における垂線と、非球面のそれぞれの対応した非球面素子における垂線とは最大で７０μｒａｄの角度をなす。光学面は、１ｎｍ未満、特に０．５ｎｍ未満または０．１ｎｍ未満だけ目標形状とは異なっている。いくつかの例示的な実施形態によれば、垂線と垂線との間の最大角度ずれは、５０μｒａｄ未満、３５μｒａｄ未満、またはさらに小さい。
【００２９】
このような光学素子は、本発明の例示的な実施形態による測定方法を実施することによって作製することができ、波面ずれは、波面ずれから追跡エラーを除去し、決定されたずれを除去するために光学素子の光学面を機械的に処理することによって補正される。続いて、得られた面を再び測定し、機械的な処理の質を評価する。機械的処理および測定は、目標形状に関して所望の精度を有する光学面を得るために必要なだけ繰り返すことができる。
【００３０】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、光学素子はミラーとして構成されており、光学面はミラーの反射面である。例えば、反射面は、ＥＵＶ波長領域の光線を反射するように構成してもよい。代替的な例示的実施態様では、光学素子は、レンズとして構成してもよい。
【００３１】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、最適に適合する回転対称面、特に最適に適合する非球面から、光学素子のための光線、特に結像光線の波長よりも大きく逸脱している。
【００３２】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、光学素子は、マイクロリソグラフィ用投影露光装置、特に特にマイクロリソグラフィの投影対物レンズで使用するために構成されている。別の変化態様では、光学素子は、望遠鏡で用いるために構成することができる。
【００３３】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、上記光学素子を備える結像光学系が設けられており、結像光学系はマイクロリソグラフィ用の投影対物レンズとして構成される。一変化形態では、光学素子の光学面は、静的な自由形状面として構成されている。静的な自由形状面とは、投影対物レンズにおける投影操作中に能動的に変更されない自由形状面である。
【００３４】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、マイクロリソグラフィ用投影露光装置が提供される。投影露光装置は、上記結像光学系、光線、特に結像光線を生成するための光線源、および結像光学系の物体視野に光線を案内するための照明系を備える。
【００３５】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、干渉計を使用して、光学試験対象物の光学的有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定する方法が提供される。この方法は、電磁光線の入射ビームを光学試験対象物に向け、光学試験対象物と相互作用した測定ビームを生成するステップを含む。光学試験対象物との相互作用は、ビームの横断面強度分布を変化させる。さらにこの方法は、参照ビームに測定ビームを重畳することにより干渉法的測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定するステップを含む。干渉計を通って移動した測定ビームによって蓄積された収差は、光学試験対象物との相互作用によって断面強度分布が不変のままであった場合に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、蓄積された収差における差は波面ずれのエラーを引き起こす。この方法によれば、さらにエラーが決定され、エラーを考慮に入れて、光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布が決定される。測定された波面ずれから追跡エラーを除去する方法に関する例示的な実施形態に含まれる特徴をこの方法に適用することができる。
【００３６】
このコンテクストで光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布は、目標形状からの光学試験面のずれを含まない。従って、光学試験対象物の光学特性の局所的分布を測定する方法は、目標形状から光学試験対象物の光学面のずれを測定するようには構成されていない。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態によれば、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布を測定するための別の装置が提供される。この装置は、電磁光線の入射ビームを光学試験対象物に向け、光学試験対象物と相互作用した測定ビームを生成するように構成された測定アームを有する干渉計を備え、この干渉計は、参照ビームに測定ビームを重畳することにより干渉法的測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定するように構成されている。さらに干渉計は、波面ずれにおけるエラーを決定するように構成された評価装置を備える。エラーは、光学試験対象物と相互作用した場合に、入射ビームの横断面強度分布が変更されることにより生じる。これにより、干渉計を通って移動した測定ビームによって蓄積された収差は、入射ビームと光学試験対象物との相互作用時に横断面強度分布が不変のままであった場合に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る。蓄積された収差の差によって波面ずれにエラーが生じる。さらに評価装置は、エラーを考慮に入れて、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布を決定するように構成されている。
【００３８】
例示的な実施形態によれば、光学特性は、光学試験対象物の屈折率である。別の例示的な実施形態によれば、光学特性は、光学試験対象物の透過または反射特性である。測定された光学特性の局所的分布を評価することによって光学試験対象物の面における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定することができる。さらに光学特性は、光学試験対象物の面の偏光特性であってもよい。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態によれば、目標形状からの光学試験面のずれを測定する別の方法が提供される。この方法は、次のステップ：光学試験面に電磁光線の入射ビーム向け、反射した測定ビームを生成するステップと、参照ビームに測定ビームを重畳することによって干渉法を用いた測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定するステップと、光学試験面と干渉計の光学構成部材とを整列させた状態で測定ビームによって蓄積された収差と、測定ビームが光学試験面における入射ビームの反射によって光学試験面に生成された場合に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差との差によって生じる、波面ずれの追跡エラーを決定するステップと、干渉法的測定の波面ずれを、波面ずれから追跡エラーを除去することによって補正するステップとを含む。上記コンテクストにおいて光学試験面と干渉計の光学構成部材との整列は、光学試験面と光学構成部材とが干渉法的測定のための最適に整列しているような整列を含んでいてもよい。この最適な配列状態では、波面ずれは最小化される。さらに、参照ビームの波面形状を有する光学試験面を測定する場合に得られる波面ずれが電磁光線の波長λよりも小さくなるように、特に０．１λよりも小さくなるように整列を行ってもよい。換言すれば、干渉計および／または光学試験面の不整合によって生じる波面ずれは、λまたは０．１λより小さい。この測定方法の他の例示的な実施形態は、上記の測定方法および測定装置の特徴を含んでいてもよい。
【００４０】
本発明による方法の上記の例示的な実施態様に含まれる特徴を本発明による装置に適用することができ、またその逆もいえる。従って、結果として得られる装置の例示的な実施形態は、本発明の開示内容によって明確にカバーされる。
【００４１】
本発明の上記態様ならびに他の態様は、概略的な図面を参照した本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明によりさらに明らかとなる。
【発明の効果】
【００４２】
目標形状からの光学面のずれを測定する方法および装置において、特に光学試験面の目標形状が回転対称から逸脱している場合に十分なずれ測定の精度が得られる方法および装置が提案される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の例示的な実施形態により目標形状からの光学面のずれを干渉学的に測定するための測定装置を示す図である。
【図２】図１による装置によって測定した、長距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の実施例を示す図である。
【図３】ナノ自由形状面の試験中に図１による装置の干渉計カメラによって記録したインターフェログラムの実施例を示す図である。
【図４】図１による装置によって測定した、短距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の実施例を示す図である。
【図５】図１による測定装置を使用して作製した光学素子を備えるＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置を示す概略図である。
【図６】図５による投影露光装置の結像光学系の例示的な実施形態を示す子午断面図である。
【図７】回転対称的な自由形状面の面素子、および非球面の形態の最適に適合する回転対称的な面を示す断面図である。
【図８】図６による結像光学系の結像ビーム経路における第１ミラーの自由形状面として構成された反射面の利用領域において、回転対称的関数によって記述した最適に適合する非球面からの自由形状反射面の最大ずれを、ずれの大きさに割り当てた輪郭線および破線により示す拡大上面図である。
【図９】最適に適合する非球面からの第１ミラーの自由形状面のずれにおける最大勾配を、図８に類似して示す図である。
【図１０】図６による結像光学系の物体視野を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
後述する本発明の例示的な実施形態において、機能および構造が類似した構成部材には、できるだけ同じ、または類似した参照番号を付す。従って、特定の例示的な実施態様における個々の構成部材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または発明の概要の説明を参照されたい。
【００４５】
図１は、本発明による例示的な実施形態の干渉法的な測定装置１０を示す。測定装置１０は、光学試験対象物３８の目標形状からの光学試験面３６のずれを決定するために適している。光学試験対象物３８は、例えばマイクロリソグラフィ用投影露光装置の投影対物レンズに用いる光学レンズまたはミラーの形態であってもよい。光学試験対象物３８は、図示しないホルダーによって取り付けられる。
【００４６】
干渉法的な測定装置１０は、光線源１２、干渉計２２および評価装置４８を備える。光線源１２は、電磁光線１４を生成し、このために、レーザー、例えばレーザビームを生成するためのヘリウム・ネオン・レーザーを備える。電磁光線１４は、干渉法的測定を行うために十分に干渉性の光線を備える。ヘリウム・ネオン・レーザーの場合、電磁光線１４の波長は、約６３３ｎｍである。しかしながら光線１４の波長は、可視および非可視の波長領域の他の波長を有していてもよい。
【００４７】
電磁光線１４のレーザビームはレーザー-ファイバーインタフェース１６に向けられ、このレーザー-ファイバーインタフェース１６により、光線１４は単一モードの光ファイバー１８に供給される。ファイバー出口２０は、干渉計２２のコリメータ２４の焦点に配置される。以下では入射ビーム２８と呼ぶ、ファイバー１８を出た光線１４は、コリメータによって平面波に変換される。平面波として構成された入射ビーム２８は、平面的な目標形状を有する光学試験面３６を測定するために適している。しかしながら、平面形状は、本発明の例示的な実施形態によって試験すべき目標形状の一実施例にすぎない。もちろん他の目標形状も試験することができる。これには、例えば、光学試験面３６と相互作用する前に、ビームを形成する適宜な光学素子を、入射ビーム２８のビーム経路に挿入することによって、入射ビーム２８の波面をそれぞれの目標形状に対応して適合させる必要がある。このようなビームを形成する光学素子は、例えば球面状波面を形成するためのレンズであってもよい。光学試験対象物との相互作用は、光学試験対象物３８の面３６における入射ビーム２８の反射の形態であってもよいし、または光学試験対象物３８における入射ビーム２８の透過の形態であってもよい。後者の場合、反射器を光学試験対象物３８の後方に配置することができ、これにより、ビームを反射させて光学試験対象物３８に戻し、反対方向に透過させる。結果として生じる測定ビーム３４は、この場合、２回、光学試験面３６と相互作用したことになる。
【００４８】
入射ビーム２８は、ビームスプリッタ２６によって、フィゾー面３２aを有するフィゾー素子３２に向けられる。入射ビーム２８の光線の一部は、参照ビーム３０としてフィゾー面３２aで反射される。フィゾー素子３６を通過した入射ビーム２８の光線は、干渉計２２の測定アーム３３で干渉計２２の光軸２３に沿ってさらに伝搬し、光学試験面３６に入射する。光軸２３は、図１の座標系のz-方向に延在する。
【００４９】
上記のように、平坦ではない目標形状を有する光学試験面３６を、図示の実施例のように本発明の例示的な実施形態により調査することもできる。目標形状の実施例は、球面形状および非球面形状を含む。非球面状の目標形状が、以下で言及する、球面からのナノ自由形状面のずれを超過する場合、例えば、対応して構成した図示しない回折素子をフィゾー素子３２と光学試験対象物３８との間に配置することによって入射ビーム２８の波面を目標形状に適合させることができる。このような回折素子は、コンピュータにより生成したホログラム（ＣＧＨ）の形態であってもよい。
【００５０】
入射ビーム２８は、自動コリメーションで光学試験面３６に入射する。光学試験面３６と相互作用した後に、入射ビーム２８は測定ビーム３４と呼ばれ、この測定ビーム３４は測定アーム３３で入射ビーム２８とは反対方向に伝搬し、さらに参照ビーム３０と同じ光路でビームスプリッタ２６、コリメータ４０、開口４２および接眼レンズ４４を通過し、接眼レンズ４４にはＣＣＤカメラの形態の干渉計カメラ４６が続く。測定ビーム３４および参照ビーム３０は、干渉計カメラ４６の検出面で、インターフェログラムとも呼ばれる干渉パターンを生成する。検出面は、図１の座標系によるｘ-ｙ面に延在する。インターフェログラムは評価装置４８によって評価され、測定ビーム３４と参照ビーム３０との間の波面ずれを計算する。波面ずれは、光軸２３に対して垂直な平面における波面ずれの２次元分布である。目標形状からの光学試験面３６のずれは、波面ずれから推論することができる。
【００５１】
測定装置１０の作動前に、干渉計２２は、図１による光学試験対象物３８の代わりに配置された回転対称的な較正面を使用して較正される。回転対称的な較正面は、入射ビーム２８の全ての単一光線が較正面に垂直に入射するように構成される。測定すべき目標形状に応じて、較正面は、平面状、球面状または非球面状の形状を有することができる。この較正手順では、対応する波面ずれは、干渉計によって生じたエラーに起因すると考えられる。この「較正波面ずれ」は評価手段４８に記憶され、それぞれの光学試験対象物３８のために続いて測定された波面ずれから減算される。
【００５２】
光学試験面の目標形状は回転対称的な較正面からそれており、波面ずれが最小化されるように光学試験面と干渉計の光学較正部材が整列した最適な配列状態で干渉法的測定を行った場合に１０×λより大きい波面ずれが得られる。これらの必要条件を満たしている目標形状の実施例は、以下に詳述するように、いわゆるナノ自由形状面である。測定ビーム３４の単一光線は、較正測定時の対応した光線と比較して、それた経路で干渉計２２を移動する。それた経路を移動するこれらの光線の１本を図１に示し、入射ビーム２８の光線である場合には参照符号２８ａを付し、測定ビーム３４の対応した光線である場合には参照符号３４ａを付している。
【００５３】
光線２８ａは、面垂線３７から傾斜角εだけそれた角度で光学試験面３６に入射する。換言すれば、光線２８ａの伝搬方向は、光学試験面３６と相互作用する位置で傾斜角εだけそれている。図１に示した実施例では、光線２８ａは光学試験面３６で反射され、３４ａで示した反射された光線はそれた経路で干渉計を通過する。それた経路は、実質的に９０°で光学試験面３６に入射した場合に光線がとる経路に対してずれている。この光線は、いわば、それていない経路をとるであろう。これは、最適な整列状態で得られる波面ずれがλよりも小さくなるように光学試験面が構成された場合である。この場合、光線２８ａは、本質的にそれ自体に反射される。従って、光線３４ａのそれていない仮想の経路は、干渉計２２の測定アーム３３における光線２８ａの経路に反対方向と、これに続く参照ビーム３０のそれぞれの光線３０ａの経路に対応する。
【００５４】
図１に図示したように、それた経路を通る光線３４ａは、多数の干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９を通過する。Ｓ１およびＳ２はフィゾー素子３２の前面および後面であり、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５はビームスプリッタの面であり、Ｓ６およびＳ７はコリメータの前面および後面であり、Ｓ８およびＳ９は、接眼レンズ４４の前面および後面である。干渉計のそれぞれの面Ｓ１〜Ｓ９で、光線３４ａは収差を蓄積する。しかしながら、光線３４ａはそれた経路を移動するので、光線３４ａは、それていない経路を移動した場合に光線が通過したであろう位置と比較して異なった位置で干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９を通過する（参照光線３０ａの経路と比較のこと）。干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９における収差は横断面にわたって変化するので、それた経路を移動した光線３４ａによって蓄積された収差は、それていない経路を移動した場合に光線３４ａによって蓄積された収差とは異なる。
【００５５】
従って、光線３４ａの蓄積された収差によって引き起こされる測定された波面ずれのエラーは、それていない経路を移動した場合に光線により蓄積された収差によって引き起こされるエラーとは異なる。しかしながら、干渉計２２は、それていない経路を移動した光線によって蓄積された収差によって生じた波面エラーに対して較正される。従って、較正は限られた有効性しか有していない。
【００５６】
このエラーずれを追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）と呼ぶ。
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。
【００５７】
光学試験面３６がいわゆるナノ自由形状面の場合には、追跡エラーは特に大きい。ナノ自由形状面の目標形状は、回転対称的な形状に近づけられる。しかしながら、目標形状は、対応する回転対称的な形状に較正された干渉計を用いて実際の面形状を測定することがまだ可能である程度に、回転対称とは異なっている。従って、回転対称からのナノ自由形状面のずれは、干渉計の測定力学によって規定されるレベルに制限されている。
【００５８】
詳細には、ナノ自由形状面の形態の光学試験面３６の目標形状は、干渉計２２の光軸２３の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、勾配∂ｚ／∂ｘｉは０．５・Ｎ・λ／Ｄより小さく、０．００２・Ｎ・λ／Ｄより大きい。この場合、ｘｉはｘまたはｙであり、Ｎは直径Ｄを有する光学試験面によって生成されるインターフェログラムを記録するための干渉計カメラ４６の寸法に沿って利用できるピクセル数であり、λは電磁光線１４の波長である。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の例は、６３２．８ｎｍおよび５３２ｎｍである。例示的な一実施形態によれば、∂ｚ／∂ｘｉは０．０００２より大きく、別の例示的な実施形態によれば、０．０００１より大きく、８・１０−７より大きい。従って、入射ビームの光線は、例示的な一実施形態では０．０１°よりも大きく、別の例示的な実施形態では、０．００７°よりも大きく、さらに別の例示的な実施形態では、０．００００５°よりも大きく９０°からずれた角度で光学試験面に入射する。
【００５９】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、光軸２３の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、勾配差ｇｘおよびｇｙは以下のように規定される：
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。
【００６０】
本発明の例示的な実施形態によれば、波面ずれにおける追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）は、光学試験面３６、特にナノ自由形状面の測定時に決定される。さらに、測定された波面ずれは、波面ずれから追跡エラーを除去することによって補正される。これにより、干渉計２２の較正が干渉計２２の測定ビーム３４の実際の光路分布に合わせて調整されるので、光学試験面の形状をより正確に測定し、作製することが可能となる。本発明の例示的な実施形態による追跡エラーの補正により、回転対称的な較正面に対して較正された干渉計を用いて、既に詳述したナノ自由形状面のような非回転対称的な目標形状を有する物体の作製が可能となる。このように、回転平均技術を用いて非回転対称的な光学試験面３６を測定することができる。この技術では、光学試験面３６は干渉計の光軸２３に対していくつかの回転位置に配置され、これらの回転位置それぞれについて測定を行う。回転平均技術により、測定精度のさらなる改善が可能となる。
【００６１】
本発明の例示的な実施形態によれば、追跡エラーの決定は、追跡エラーが長距離追跡エラーであるか、または短距離エラーであるかに応じて異なるように行う。長距離追跡エラーは、それた経路で干渉計２２を移動する測定ビームの光線３４ａが干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９のいずれかに入射する位置と、対応した参照ビームの光線３０ａがそれぞれの干渉計の面に入射する位置との間の距離が、それぞれの干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９について、干渉計カメラ４６によって記録した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小さい場合に生じる。追跡エラーの最小空間周期は、２次元の波面ずれ分布にフーリエ変換を行い、周波数分布を得ることによって決定される。周波数分布における最大周波数に対応する波長は、追跡エラーの最小空間周期である。図２は、長距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の例を示す。長距離追跡エラーは、特に１ｍｍから光学試験面の直径Ｄまでの範囲の空間周期の追跡エラーである。このような長距離追跡エラーは、例えば干渉計２２の内部における光学較正部材２６，３２，４０および４４の不整合または干渉計２２に対する光学試験面３６の不整合によって生じる場合がある。
【００６２】
短距離追跡エラーは、それた経路で干渉計２２を移動する測定ビームの光線３４ａが干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９のいずれかに入射する位置と、対応した参照ビームの光線３０ａが干渉計のそれぞれの面に入射する位置との間の距離が、それぞれの干渉系の面Ｓ１〜Ｓ９について、干渉計カメラ４６によって記録された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場合に生じる。短距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の例を図４に示す。
【００６３】
短距離追跡エラーの主な原因は、干渉計２２の光学面Ｓ１〜Ｓ９の微細な面構造、例えばスクラッチ、面欠陥および粉塵粒子などである。短距離追跡エラーは、特に１ｍｍ以下、特に５００μｍ以下または１００μｍ以下、および１μｍ以上、特に５μｍ以上または１０μｍ以上の空間周期の追跡エラーである。
【００６４】
長距離追跡エラーは、後述するように長距離追跡パラメータを微分商とすることによって決定することができる。長距離追跡エラーは線形挙動を示し、光学干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９それぞれに必ずしも再び関連づけられる必要はない。長距離追跡エラーを決定するためには、まず上記の長距離追跡パラメータＧが決定される。これは、光学試験面３６または好ましくは回転対称面であってよい較正面を、図１の光学試験面３６において、傾斜していない１つの位置および２つの傾斜位置に続いて配置することによって行われる。回転対称面を使用した場合、較正面は傾斜していない位置では追跡エラーを全く生じさせない。傾斜位置は、ｘ傾斜位置とも呼ぶ第１傾斜位置、およびｙ傾斜位置とも呼ぶ第２傾斜位置を含む。ｘ傾斜位置では、較正面は、傾斜していない位置に対してｘ方向に傾斜角Δεｘだけ傾斜している。すなわち、較正面は、ｙ軸を中心として傾斜角Δεｘだけ回動される。ｙ傾斜位置では、較正面は、傾斜していない位置に対してｙ方向に傾斜角Δεｙだけ傾斜している。すなわち、較正面は、ｘ軸を中心として傾斜角Δεｙだけ回動される。
【００６５】
結果として生じた波面ずれは、３つの位置それぞれについて干渉計２２によって測定される。続いて、傾斜していない位置およびｘ傾斜位置についてのそれぞれの波面ずれ間の差ΔＷｘ（ｘ，ｙ）、ならびに傾斜していない位置およびｙ傾斜位置についてのそれぞれの波面ずれ間の差ΔＷｙ（ｘ，ｙ）を計算する。そこから、追跡微分商とも呼ぶ長距離追跡パラメータＧのｘおよびｙ成分ＧｘおよびＧｙを次の式により計算する：
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。
【００６６】
図１による測定装置１０を使用して所定の光学試験面３６の形状を測定する場合に、まず、干渉計カメラ４６によって記録したインターフェログラムを分析する。ナノ自由形状面について記録したこのようなインターフェログラムの例を図３に示す。これにより、インターフェログラムにおける局所的なフリンジ密度から光学試験面３６の局所的傾斜εｘ（ｘ，ｙ）およびεｙ（ｘ，ｙ）を決定する。これは、対応した波面ずれ分布から∂Ｗ（ｘ，ｙ）／∂ｘおよび∂Ｗ（ｘ，ｙ）／∂ｙを決定し、εｘ（ｘ，ｙ）およびεｙ（ｘ，ｙ）を次のように計算することによって行う：
ｍは干渉計２２の倍率であり、あらかじめ決定される。
【００６７】
続いて局所的な追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）を次のように計算する：
ΔＷＲ（ｘ，ｙ）＝Ｇｘ（ｘ，ｙ）εｘ（ｘ，ｙ）＋Ｇｙ（ｘ，ｙ）εｙ（ｘ，ｙ）(９)
【００６８】
次いで所定の光学試験面３６について測定した波面ずれ分布から追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）を減算する。これにより、追跡エラーが除去された状態で補正された波面ずれ分布が得られる。
【００６９】
測定した波面ずれに短距離追跡エラーが生じた場合、以下の補正アルゴリズムを実行する。上述のように、この場合、ｋｉ・εは、光学干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９それぞれについてのエラー波長よりも大きい。全体的な追跡エラーは非線形挙動を示すが、単一の干渉計の面の寄与は線形である。短距離追跡エラーを示す波面ずれ分布の実施例を図４に示す。
【００７０】
Ｎ個の干渉計の面における短距離追跡エラー寄与を決定するために、Ｍ個の波面測定を行う。Ｍ＞Ｎである。Ｍ個の波面測定それぞれについて、光学試験面３６はｘ方向またはｙ方向に異なる傾斜で配置されている。
測定ｊ＝１…Ｍでは、方程式(１)は、方程式(１０)となる：
【００７１】
例えばビーム計算プログラムを用いた事前の計算によって、またはΔＷＲ（ｊ）の分析によって、それぞれの面について剪断係数ｋｉがわかっている場合、異なる傾斜を有する一連のＭ個の測定について、単一の干渉計の面Ｓｉの追跡エラー寄与度Ｗｉ（ｘ，ｙ）を決定することができる。寄与度Ｗｉ（ｘ，ｙ）を決定するための２つの例示的な実施形態を以下に説明する。
【００７２】
第１の例示的な実施形態によれば、寄与度は反復式に決定される。第１の例示的な実施形態は、ΔＷＲ（ｊ）波面エラーが剪断量
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。
【００７３】
寄与度Ｗｉ（ｘ，ｙ）を決定するための第２の例示的な実施形態により、対応した方程式系を解く。
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。
【００７４】
本発明の例示的な実施形態によれば、測定装置１０は、自由形状面として構成された光学素子を作製するために用いられ、この光学素子の目標関数は回転対称的な関数によって記述することができない。このような光学素子の実施例は、図６に示す投影対物レンズ１０７の第１ミラーＭ１であり、以下に詳細に説明する。このような光学素子を作製するために、面が目標形状にほぼ適合するように光学素子を作製する。その後、上記の本発明の方法を実施する測定装置１０によって、目標形状からの光学面のずれを決定する。その後、光学面を機械的に処理し、決定されたずれを除去する。次いで、得られた面を再び測定し、機械処理の質を評価する。機械的処理および測定は、目標形状に関して所望の精度を有する光学面を得るために必要なだけ繰り返すことができる。
【００７５】
図５は、上記の本発明の例示的な実施形態による測定方法によって作製した少なくとも１つの光学素子を含むマイクロリソグラフィ用の投影露光装置１００を示す。投影露光装置１００は、光線１０３を生成するための光線源１０２を備えている。光線源１０２は１００ｎｍ以下の波長範囲、特に５ｎｍ〜２０ｎｍの波長範囲、特に５ｎｍ〜１０ｎｍの波長範囲の光線を生成するＥＵＶ光線源である。光線源１０２は、特に１３．５ｎｍの波長または６．９ｎｍの波長を生成する光線源であってもよい。他のＥＵＶ波長も可能である。一般に、任意の波長、例えばマイクロリソグラフィで使用され、適切なレーザー光源および／またはＬＥＤ-光源を利用できる可視波長またはその他の波長（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、１０９ｎｍ）も、投影露光装置１００の内部で照明光線を案内することができる。照明光線１０３のビーム経路を図５に極めて概略的に示す。
【００７６】
光線源１０２から物体視野１０４（図１０参照）に照明光線１０３を案内するために、物体平面１０５に照明光学系１０６が設けられている。物体視野１０４は、結像光学系とも呼ぶ投影対物レンズ１０７によってあらかじめ規定された縮小率で像平面１０９の像視野１０８に結像される（図６参照）。投影対物レンズ１０７は、例示的な一実施形態では図６の示すように構成されている。図６に示した投影対物レンズ１０７は、係数４で物体視野１０４を縮小する。
【００７７】
他の縮小率、例えば５ｘ、６ｘまたは８ｘならびに８ｘより大きい縮小率または４ｘより小さい縮小率、例えば２ｘまたは１ｘも可能である。像平面１０９は、図６に示す例示的な実施形態では物体平面１０５に平行して配置されている。ここでは、レチクルとも呼ばれる反射マスク１１０において、物体視野１０４に一致する領域が結像される。
【００７８】
投影対物レンズ１０７による結像は、基板ホルダー１１２によって保持されたウェーハの形態の基板１１１の表面で行う。図５は、反射マスク１１０と投影対物レンズ１０７との間の照明光線１０３の光線束１１３を概略的に示す。光線束１１３は投影対物レンズ１０７に入射している。さらに図５は、投影対物レンズ１０７と基板１１１との間の照明光線１０３の光線束１１４を示す。光線束１１４は投影対物レンズ１０７から出射している。投影対物レンズ１０７によって結像された照明光線１０３は、結像光線とも呼ばれる。図６に示した例示的な実施態様における投影対物レンズ１０７の像視野サイズ開口数は、０．３６である。これは、図５に尺度で示されていない。
【００７９】
投影露光装置１００ならびに投影対物レンズ１０７の例示的な実施形態の説明を容易にするために、図面に示した構成部材のそれぞれの位置関係を規定することができるデカルトのｘｙｚ座標系を図面に示す。図５では、ｘ-方向は図平面に対して垂直方向に延在している。ｙ-方向は、右側に、z-方向は下方に延在している。
【００８０】
投影露光装置１００は、スキャナ・タイプのものである。反射マスク１１０および基板１１１は、投影露光装置１００の作動時にｙ-方向にスキャンされる。基板１１１の露光間に反射マスク１１０および基板１１１をｙ-方向に段階的に変位させるステッパー・タイプの投影露光装置１００も可能である。
【００８１】
図６は、投影対物レンズ１０７の例示的な実施形態の光学設計を示す。ここでは３本の単一光線１１５それぞれのビーム経路を、図６に示すｙ-方向に相互に離間させた３つの物体視野点について示す。これら３つの物体視野点のうちの１つに関連した３本の単一光線１１５は、３つの物体視野点のための３つの異なる照明方向に関連している。主ビーム１１６は、投影対物レンズ１０７の瞳平面１１７，１１８の瞳の中心を通過する。物体平面１０５からスタートして、これら主ビーム１１６は、まず収束性に伝搬する。これは、以下では投影対物レンズ１０７の入射瞳の正の後側焦点距離とも称する。図６よる投影対物レンズ１０７の瞳平面１１７における入射瞳は、投影対物レンズ１０７の範囲内に位置する。
【００８２】
図６に示す投影対物レンズ１０７は全部で６つのミラーを備える。これらのミラーには、物体視野１０４からスタートして、単一光線１１５の結像ビーム経路の順序でＭ１〜Ｍ６の符号を付す。図６には、ミラーＭ１〜Ｍ６の計算による反射面を示す。ミラーＭ１〜Ｍ６は、実際に使用される反射面よりも概して大きい。
【００８３】
ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ４およびＭ６は、凹面鏡として構成されている。ミラーＭ３およびＭ５は、凸面鏡として構成されている。
【００８４】
一方のミラーＭ１とＭ４、および他方のミラーＭ３とＭ６とは、反射面の配向に関して、背中合わせに配置されている。
【００８５】
入射瞳面１１７は、図５に示す投影対物レンズ１０７のためのミラーＭ２の領域に位置する。ミラーＭ４とＭ５との間には、中間像面１１９が位置する。射出瞳面１１８は、ミラーＭ５とＭ６との間の結像ビーム経路に配置されている。
【００８６】
図６に示す投影対物レンズ１０７の光学データを以下の表に示す。この表は幾つかの下位の表に分割される。
【００８７】
ミラーＭ１〜Ｍ６の単一反射面の正確な形状は、基本非球面とも呼ぶ回転対称的な参照非球面およびＸＹ-多項式の形の自由形状の項の合計から生じる。値Ｙは、それぞれのミラーＭ１〜Ｍ６の位置に応じて、第２の下位表の最後に挙げた偏心値Ｄｙ０だけ変化する。
【００８８】
自由形状面からのずれが最小限となるように回転対称的な参照非球面を選択することができる。この場合、参照非球面は、同時に、自由形状面の最適に適合した非球面である。回転対称的な参照非球面はこれとは異なるように選択することもでき、従って最適に適合した非球面と同一である必要はない。基本非球面は、次の非球面方程式によって算出される：
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。
【００８９】
以下の第１の下位テーブルにおける値「間隔」は、それぞれの次の構成部材までの間隔を示す。第２の下位テーブルにおいて、値「係数」は、基本非球面方程式（１４）の係数ｃｋのための指数ｋを示す。
【００９０】
次の自由形状の項が加算される：
ｚＦは、参照非球面に対する自由形状の項の矢印高さを表す。自由形状の項のｙ-座標は、参照非球面のｙ-座標に対して偏心値Ｄｙ０だけ変位される。
【００９１】
図６に示す投影対物レンズ１０７の例示的な実施形態は、折り畳まれていない結像ビーム経路で示されている。投影露光装置にそれぞれの投影対物レンズ１０７を配置するために必要な空間条件に応じて、ミラーＭ１〜Ｍ６の間のビーム経路に付加的な折り畳みミラーを配置することができることを理解されたい。
【００９２】
上記表から明らかなように、投影対物レンズ１０７の６つのミラーＭ１〜Ｍ６は全て、回転対称関数によって記述できない自由形状面として構成されている。ミラーＭ１〜Ｍ６の少なくとも１つのミラー、特に全てのミラーは、追跡エラーを補正する上記測定方法を用いて作製される。投影対物レンズ１０７の他の例示的な実施形態も可能であり、ミラーＭ１〜Ｍ６の少なくとも１つのミラーは、このような自由形状反射面を備える。これにより、少なくとも１つの反射面は、回転対称関数によって記述できない静的な自由形状面として構成されている。このコンテクストでは、静的とは、投影露光装置１００の作動中または作動中断時に自由形状面の形状を意図的に変更できないという事実をいう。
【００９３】
図７は、例えば結像光線１０３を案内するように構成されたミラーＭ１の自由形状面において利用領域の自由形状面素子１２０を、ずれに関して著しく誇張して極めて概略的に示す。さらに図７は非球面１２１を示す。この非球面は自由形状面の最適に適合する非球面である。最適に適合する非球面２１は、回転対称的な関数によって、例えば、既に述べた非球面方程式によって表すことができる。
【００９４】
さらに図７は、図示の自由形状面素子１２０の座標ｘ０，ｙ０の周囲の非球面素子１２２の領域における最適に適合する非球面１２１の垂線ＦＮＢを示す。従って、非球面素子１２２の垂線ＦＮＢは自由形状面１２０に対応する。矢印高さｚに関して同じ座標ｘ０，ｙ０からスタートして、しかしながら、自由形状面素子１２０からスタートして、図７は、自由形状面素子１２０の垂線ＦＮをも示す。２つの垂線ＦＮＢおよびＦＮは、最大で７０μｒａｄの角度αをなす。
【００９５】
この最大ずれは自由形状面素子と非球面素子とのそれぞれの対についてあてはまり、ミラーＭ１〜Ｍ６の自由形状面の利用領域全体にわたってこれに対応している。これらの利用領域は、使用可能面とも呼ばれる。全てのミラーＭ１〜Ｍ６の光学的に利用領域は、結像光線１０３を通過させる開口を有しておらず、従って、覆い隠されていない。
【００９６】
図８は、ミラーＭ１の自由形状面における利用領域１２３の矢印高さ-ずれΔｚを示す。領域１２３は、ほぼ豆または腎臓の基本形状を備える。従って、それぞれのｙ，ｘ-点において実際に利用された自由形状面のｚ-値からの基本非球面のｚ-値のずれが描写される。
【００９７】
従って、利用領域１２３の収縮部１２４の領域では、利用領域１２３の最小のｙ-値、および中間のｘ-値で、最適に適合した非球面からの自由形状面の矢印高さ-ずれは、約０．５μｍの値で最大となる。他の至るところで、利用領域１２３のエラー高さずれはより小さく、収縮部１２４の周辺でアーチ形状に延在する広い領域１２５ではゼロに近い。
【００９８】
５００ｎｍ未満の波長が結像光線１０３のために使用される場合には、自由形状面は、最適に適合する非球面から最大で照明または結像光線１０３の波長よりも大きくそれている。
【００９９】
図９は、ミラーＭ１の利用領域１２３のためにも、２本の垂線ＦＮ，ＦＮＢの相互の最大角度ずれを示す。この角度ずれは、約１５μｒａｄの値で利用領域１２３の反対側に配置された２つの境界領域１２６，１２７における最大および最小のｘ-値で最大となる。他の至るところで、垂線ＦＮ，ＦＮＢ間の角度、すなわち、最適に適合する非球面からの自由形状面のずれの最大勾配は、これよりも小さい。収縮部１２４の領域ならびに収縮部１２４の周辺における、図８のアーチ形状の領域１２５に比べて幾分小さく広がっているアーチ形状の領域１２８では、最適に適合する非球面からの自由形状面のずれの最大勾配は再びゼロに近くなる。
【０１００】
図１０は、投影対物レンズ１０７の物体視野１０４の例示的な形状を拡大して示す。像視野１０８は、縮小されていること以外には正確に同じ形状を有する。視野１０４は、２つの円弧１２９，１３０によって制限されたアーチ状の視野形状を有する。２つの円弧のうち内側の円弧、すなわち円弧１２９は半径Ｒを有する。さらに物体視野１０４は、円弧１２９，１３０の２つの端部をそれぞれ接続し、ｙ-軸線および垂線１３３に平行に延在する２本の境界線１３１，１３２によって制限される。２本の境界線１３１、１３２は、距離ＸＳ、いわゆるスキャン・スリット幅だけ相互に離間されている。２つの円弧１２９、１３０は、距離ＹＳ、いわゆるスキャン・スリット長さだけ相互に離間されている。
【０１０１】
図６に示す投影対物レンズ１０７の像視野１０８は、ＸＳ＝２６ｍｍ（スキャン・スリット幅）、およびＹＳ＝２ｍｍ（スキャン・スリット長さ）の寸法を有する。
【０１０２】
図１に示す測定装置１０は、目標形状から光学試験面３６のずれを測定する代わりに、またはこれに加えて、さらに光学試験対象物３８の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定するように構成されていてもよい。測定すべき光学特性は、光学試験対象物の屈折率、透過特性または反射特性であってもよい。測定装置１０は、光学特性の測定された局所的分布を評価することによって光学試験対象物３８の光学試験面３６における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定するように構成されていてもよい。さらに、電磁光線１４として偏光光を使用する場合には、光学特性は光学試験対象物３８の光学試験面３６の偏光特性であってもよい。
【０１０３】
光学特性の局所的分布を測定するために測定装置１０を作動する場合、入射ビーム２８は光学試験対象物３８に向けられ、光学試験対象物３８と相互作用した測定ビーム３４を生成する。光学試験対象物との相互作用は、光学試験対象物３８の光学試験面３６における入射ビーム２８の反射の形態で、または光学試験対象物３８における入射ビーム２８の透過の形態であってよい。
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。
【０１０４】
光学試験対象物３８との相互作用は、いずれにせよビームの横断面強度分布を変更させる。ビームの測定によって光学干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９で蓄積された収差は、光学試験対象物との相互作用によって横断面強度分布が不変のままであった場合に測定ビームによって蓄積されたであろう仮想収差とは異なる。干渉計の面Ｓ２〜Ｓ９で蓄積された仮想収差は、参照ビーム３０によって蓄積された収差に対応する。測定ビームによって実際に蓄積された収差と仮想収差との間の差によって波面ずれにエラーが生じる。
【０１０５】
このエラーは、追跡エラーの決定に関して上述したアルゴリズムに類似して決定される。決定したエラーから、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布を決定する。光学試験対象物の光学有効域にわたる屈折率、透過または反射特性の局所的分布をこのようにして決定する。そこから光学試験対象物の面における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定することができる。偏光された光線１４を使用する場合、光学試験面の偏光特性の局所的分布を決定することができる。
【０１０６】
さらなる例示的な実施形態では、測定された波面ずれ分布は、上記のエラーを除去し、補正された波面ずれから、目標形状からの光学試験面のずれを決定することによって補正される。
【０１０７】
例示的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこれらの例示的な実施形態に制限されない。当業者は、添付の請求項に記載の本発明の特許請求の範囲およびこれと等価のものから逸脱することなしに、変化態様および改良に想到するであろう。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 測定装置
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
【技術分野】
【０００１】
本発明による装置および方法は、干渉計を使用した、目標形状からの光学試験面のずれ決定に関する。本発明による装置および方法は、干渉計を使用した、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布の測定にも関する。加えて、本発明による装置および方法は、光学素子、光学素子を備える結像光学系および投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用されるタイプの干渉計装置の実施例が、例えば国際公開第２００６／０７７１４５号に記載されている。この装置は入射ビームを生成するための干渉計を備え、入射ビームの波面は光学面の所望の形状に適合されている。適合された入射ビームの波面は、光学面における反射後に干渉法的に分析され、これにより、光学面の目標形状からの実際の光学面形状のずれが測定される。
【０００３】
光学試験面を備える光学素子は、例えば、レンズまたはミラーなどの光学構成部材である。このような光学構成部材は、光学系、例えば天文学で使用する望遠鏡、リソグラフィ処理で使用する結像システムなどの光学系で使用される。このような光学系の成功は、光学構成部材の面形状を、光学構成部材の設計時に光学系の設計者が特定した目標形状にそれぞれ対応させるように、光学系の光学構成部材を作製し、次いで加工する精度によって実質的に決定される。このような作製のフレームワーク内で、処理する光学面の形状を光学面の目標形状と比較し、仕上がった面と所望の面との間のあらゆる相違およびずれを決定する必要がある。次いで、処理される面と所望の面との相違が、例えば、あらかじめ特定された閾値を上回る領域で光学面を処理することができる。
【０００４】
一般に干渉計は、光学面で極めて正確な測定を行うために使用される。光学面を測定するための関連技術の干渉装置は、概してコヒーレント光源と干渉光学系とを備え、これにより、入射ビームの波面が、測定すべき面の位置において、測定すべき面の目標形状とそれぞれ同じ形状を有するように測定すべき面に当たる入射ビームを生成する。このような状況で、入射ビームは、測定される面のそれぞれの位置に基本的に直交方向に入射し、次いでそこで反射される。次いで反射された光は、参照面によって反射された参照光と重畳される。次いでこのようにして生じた干渉から測定される面の形状と目標形状との間のずれを証明することができる。
【０００５】
関連技術の干渉計光学を用いて比較的高精度で球面状の光学面を測定するために、球面状の波面を生成することができるが、波面が球面状の入射ビームを生成し、測定すべき非球面状の光学面のそれぞれの位置で光が非球面に直交方向に入射させるために高度な技術が必要とされている。このような入射光を生成するために、ゼロレンズ、Ｋシステムまたは補償器と呼ばれるビーム光学系が使用される。これらのゼロレンズまたは補正器に関する背景技術情報は、ダニエル・マラカラ(Daniel Malacara)によるテキスト本の第１２章、"Optical Shop Testing, 2nd edition, Wiley intersciencePublication (1992)"に見ることができる。
【０００６】
特に光学試験面の目標形状が回転対称から逸脱している場合には、現在のシステムによって得られるずれ測定の精度は、高品質の光学系に必要な厳しい許容差を考慮すれば、不十分であることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開 第２００６／０７７１４５ 号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Chapter 12 of the text book by Daniel Malacara, "Optical Shop Testing, 2nd edition, Wiley intersciencePublication (1992)"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、目標形状からの光学面のずれを測定する方法および装置において、測定精度を改善した方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、目標形状からの光学試験面のずれを測定する方法を提供する。この方法は、波長λを有する電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、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、参照ビームを測定ビームに重畳し、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定することによって、干渉計によって有効な測定を行うステップとを含む。光学試験面は、波面ずれが最小化されるように光学試験面と干渉計の光学構成部材とを整列した最適な整列状態で干渉法的な測定を行った場合に、１０×λよりも大きい波面ずれが得られるように構成されている。有効測定中に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差は、最適の整列状態で得られる波面ずれがλより小さくなるように光学試験面が構成されている場合に測定ビームによって蓄積されたであろう架空の収差とは異なる。蓄積された収差、すなわち、有効測定中に測定ビームによって蓄積された収差と架空の収差との差は、波面ずれの追跡エラーを引き起こす。さらにこの方法は、追跡エラーを決定するステップと、有効測定の波面ずれから追跡エラーを除去することによって、有効測定の波面ずれを補正するステップとを含む。
【００１１】
本発明は、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も提供する。この装置は、測定アームを有する干渉計を備え、この測定アームは、電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、光学試験面と相互作用した測定ビームを生成するように構成されている。干渉計は参照ビームを測定ビームに重畳し、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定することにより、干渉法による有効測定を行うように構成されている。さらに測定装置は評価装置を備え、この評価装置は、追跡エラーを決定し、測定された波面ずれから追跡エラーを除去することによって、測定された波面ずれを補正するように構成されている。追跡エラーは、最適な整列状態で干渉法的測定を行った場合に１０×λよりも大きい波面ずれが得られるように光学試験面が構成されている場合に生じる。最適な整列状態では、光学試験面と干渉計の光学構成部材とは、波面ずれが最小化されるように整列される。有効測定中に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差は、最適の整列状態で得られる波面ずれがλより小さくなるように光学試験面が構成されている場合に測定ビームによって蓄積されたであろう架空の収差とは異なる。蓄積された収差における差は、波面ずれの追跡エラーを引き起こす。
【００１２】
通常は、干渉計は作動前に回転対称的な較正面を用いて較正される。この較正中に、入射ビームの全ての単一光線は較正面に実質的に垂直方向に入射する。較正中の光線の経路は、最適な配列状態で得られる波面ずれが波長λより小さくなるように光学試験面が較正されている場合には、測定ビームを構成する光線の経路に実質的に対応する。
【００１３】
しかしながら、上記の較正は光学試験面の測定のために完全に正確ではなく、光学試験面は、干渉計および光学試験面が最適に整列されている場合でさえも、測定の結果、測定光線の波長λの１０倍よりも大きい波面ずれが生じるように構成されている。最適に整列されていない場合、波面ずれはさらに大きいであろう。光学試験面のこのような構成により、測定ビームの少なくとも１本の光線は、較正測定中の経路と比較してそれた経路を移動させる。これにより、測定された波面ずれの追跡エラーが生じる。これらの追跡エラーは測定値から除去され、結果として光学試験面の形状の測定精度が改善される。測定光線は、モノクロの波長スペクトルを有していてもよい。この場合、波長λは、モノクロの波長スペクトルの平均波長であってもよい。測定光線が多重線スペクトルを含む場合、波長λは最大強度を有するスペクトル線の波長であってもよい。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態は、回転対照的な目標形状に適合された入射ビームを有する干渉計を用いて、以下により詳細に説明するように、目標形状が回転対称とは異なっていることを特徴とするいわゆるナノ自由形状面の測定を可能にする。この場合、測定ビームの光線は著しくそれた経路を移動し、大きい追跡エラーをもたらす。追跡エラーの補正により、このようなナノ自由形状面の高精度の形状測定が可能となる。本発明の例示的な実施形態では、さらに回転平均技術の使用が可能となる。この技術では、関連する回転対称的な形状の対称軸に対していくつかの回転位置に光学試験面を配置し、それぞれの回転位置について測定を行う。
【００１５】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、干渉計は、入射ビームの全ての単一光線が較正面に垂直方向に入射するように構成された回転対称的な較正面を用いて較正される。この較正では、それていない経路を移動する光線によって蓄積された収差を決定する。しかしながら、追跡エラーにより、この較正データは正確ではない。追跡エラーの除去による波面ずれの補正は、較正データの「調整」とみなすことができる。一変化態様によれば、較正面は非球面形状を有する。代替的に、較正面は球面形状または平面形状を有していてもよい。
【００１６】
本発明による特定の例示的な実施形態では、目標形状は、較正面の対称軸線の方向に回転対称的な較正面からのずれzを有し、
∂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。
【００１７】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、較正面の対称軸線の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、
∂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。
【００１８】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、較正面の対称軸線の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、勾配差ｇｘおよびｇｙは以下のように定義される：
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。
【００１９】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、較正面に向けられた入射ビームおよび結果として生じた波面ずれが、較正面の２つの異なる傾斜位置それぞれについて干渉計によって測定され、干渉計の長距離追跡パラメータＧが次の式：
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。
【００２０】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、測定ビームの少なくとも１本の光線は、それた経路で干渉計を通過する。この経路は、最適な整列状態で得られる波面ずれが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からそれている。光学試験面について測定した波面ずれは、測定ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における波面ずれの２次元分布であり、測定ビームは、干渉計のいくつかの光学面と相互作用する。それぞれの光学面は、光線によって蓄積された収差を増大させる。それた経路で干渉計を移動する光線が光学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、それぞれの干渉計の面に関して、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小さい。最小空間周期は、波面ずれ分布にフーリエ変換を実施し、著しい強度を有する最大周波数に対応する波長を選択することにより決定することができる。この関連では、著しい強度とは１％より大きい強度、特に最大強度の５％よりも大きい強度である。上記の特徴を満たす追跡エラーは長距離追跡エラーとみなされる。上述のように、このような長距離追跡エラーは、微分商によって表すことができる。長距離追跡エラーは、特に１ｍｍから光学試験面の直径Ｄまでの範囲の空間周期の追跡エラーである。
【００２１】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、測定ビームは干渉計のＮ個の光学面と相互作用し、それぞれの光学面は、測定ビームによって蓄積された収差を増大させる。光学試験面はＭ個の異なる傾斜位置に連続して配置され、Ｍ＞Ｎであり、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、追跡エラーに対する単一光学面のそれぞれの寄与度を算出する。それぞれの寄与度から総追跡エラーを算出することができる。上記アルゴリズムにより、主にいわゆる短距離追跡エラーからなる追跡エラーの決定が可能となる。
【００２２】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、測定ビームの少なくとも１本の光線は、それた経路で干渉計を通過する。この経路は、光学面が最適な整列状態で得られる波面ずれが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からずれている。光学試験面について測定した波面ずれは、測定ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における波面ずれの２次元分布である。それた経路で干渉計を移動する光線が光学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、それぞれの干渉計の面に関して、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大きい。上記の特徴を満たす追跡エラーは、短距離追跡エラーとみなされる。上述のように、このような短距離追跡エラーは、微分商によって表すことはできず、干渉計における単一光学面の寄与度についての情報を必要とする。短距離追跡エラーの主な原因は、干渉計の光学面における微細な面構造、例えばスクラッチ、面欠陥および塵埃粒子などである。短距離追跡エラーは、特に１ｍｍ以下、特に５００μｍ以下または１００μｍ以下、および１μｍ以上、特に５μｍ以上または１０μｍ以上の空間周期の追跡エラーである。この関連で追跡エラーの空間周期は、上記の意味で著しい強度を有する「波長」である。このような「波長」は、波面ずれ分布にフーリエ変換を実施することによって得られる。短距離追跡エラーは、変化の大きい追跡エラーと呼ぶこともできる。
【００２３】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、追跡エラーは、１ｍｍ未満の空間周期、特に５００μｍ未満または１００μｍ未満の空間周期を有する。一変化態様によれば、追跡エラーは、５μｍ〜１ｍｍの範囲、特に５μｍ〜５００μｍの範囲にのみ空間周期を有する。上述のように、このような追跡エラーは、干渉計の内部における光学構成部材の不整合または干渉計に対する光学試験面の不整合または干渉計構成部材の不完全な設計によって生じる場合のあるいわゆる長距離追跡エラーとは対照的に、干渉計の光学面上の微細な面構造によって生じる。
【００２４】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、参照ビームは干渉計で入射ビームから分割され、入射ビームの残りの部分は、干渉計の測定アームを通って移動し、光学試験面と相互作用し、測定ビームは、干渉計の測定アームを通って入射ビームの光路を戻り、干渉計の参照ビームと同じ光路を移動して干渉計カメラでインターフェログラムを形成する。
【００２５】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、光学試験面は、特にマイクロリソグラフィで用いるレンズ面またはミラー面である。一変化形態によれば、光学試験面は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置における投影対物レンズで用いる光学素子の光学面である。本発明の例示的な実施形態による方法および装置は、レンズ系、ミラー系、またはレンズ素子およびミラー素子を含む複合系を測定するために適している。
【００２６】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状からの光学試験面のずれを１ｎｍ未満の精度で、すなわち、１ｎｍよりも良好な精度で測定する。一実施形態によれば、０．５ｎｍ未満または０．１ｎｍ未満の精度でずれが測定される。このような高水準の精度は、本発明の例示的な実施形態による追跡エラーの補正によって得られる。
【００２７】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、上記測定方法を用いて、目標形状に極めて近い形状に作製された光学面を有する光学素子が得られる。従って、本発明の方法を用いて目標形状からの光学面のずれを決定し、決定されたずれを除去するために光学面を機械的に処理する。
【００２８】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、光学面を有する光学素子が提供される。光学面は自由形状面として構成され、回転対称的な関数によっては記述することができない目標形状を有する。目標形状は、最適に適合する回転対称面、特に最適に適合する非球面とは異なり、自由形状面において光線、特に結像光線を案内するように構成された使用領域の、自由形状面素子とも呼ばれるそれぞれの目標形状素子における垂線と、非球面のそれぞれの対応した非球面素子における垂線とは最大で７０μｒａｄの角度をなす。光学面は、１ｎｍ未満、特に０．５ｎｍ未満または０．１ｎｍ未満だけ目標形状とは異なっている。いくつかの例示的な実施形態によれば、垂線と垂線との間の最大角度ずれは、５０μｒａｄ未満、３５μｒａｄ未満、またはさらに小さい。
【００２９】
このような光学素子は、本発明の例示的な実施形態による測定方法を実施することによって作製することができ、波面ずれは、波面ずれから追跡エラーを除去し、決定されたずれを除去するために光学素子の光学面を機械的に処理することによって補正される。続いて、得られた面を再び測定し、機械的な処理の質を評価する。機械的処理および測定は、目標形状に関して所望の精度を有する光学面を得るために必要なだけ繰り返すことができる。
【００３０】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、光学素子はミラーとして構成されており、光学面はミラーの反射面である。例えば、反射面は、ＥＵＶ波長領域の光線を反射するように構成してもよい。代替的な例示的実施態様では、光学素子は、レンズとして構成してもよい。
【００３１】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、最適に適合する回転対称面、特に最適に適合する非球面から、光学素子のための光線、特に結像光線の波長よりも大きく逸脱している。
【００３２】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、光学素子は、マイクロリソグラフィ用投影露光装置、特に特にマイクロリソグラフィの投影対物レンズで使用するために構成されている。別の変化態様では、光学素子は、望遠鏡で用いるために構成することができる。
【００３３】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、上記光学素子を備える結像光学系が設けられており、結像光学系はマイクロリソグラフィ用の投影対物レンズとして構成される。一変化形態では、光学素子の光学面は、静的な自由形状面として構成されている。静的な自由形状面とは、投影対物レンズにおける投影操作中に能動的に変更されない自由形状面である。
【００３４】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、マイクロリソグラフィ用投影露光装置が提供される。投影露光装置は、上記結像光学系、光線、特に結像光線を生成するための光線源、および結像光学系の物体視野に光線を案内するための照明系を備える。
【００３５】
さらに本発明の例示的な実施形態によれば、干渉計を使用して、光学試験対象物の光学的有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定する方法が提供される。この方法は、電磁光線の入射ビームを光学試験対象物に向け、光学試験対象物と相互作用した測定ビームを生成するステップを含む。光学試験対象物との相互作用は、ビームの横断面強度分布を変化させる。さらにこの方法は、参照ビームに測定ビームを重畳することにより干渉法的測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定するステップを含む。干渉計を通って移動した測定ビームによって蓄積された収差は、光学試験対象物との相互作用によって断面強度分布が不変のままであった場合に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、蓄積された収差における差は波面ずれのエラーを引き起こす。この方法によれば、さらにエラーが決定され、エラーを考慮に入れて、光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布が決定される。測定された波面ずれから追跡エラーを除去する方法に関する例示的な実施形態に含まれる特徴をこの方法に適用することができる。
【００３６】
このコンテクストで光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布は、目標形状からの光学試験面のずれを含まない。従って、光学試験対象物の光学特性の局所的分布を測定する方法は、目標形状から光学試験対象物の光学面のずれを測定するようには構成されていない。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態によれば、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布を測定するための別の装置が提供される。この装置は、電磁光線の入射ビームを光学試験対象物に向け、光学試験対象物と相互作用した測定ビームを生成するように構成された測定アームを有する干渉計を備え、この干渉計は、参照ビームに測定ビームを重畳することにより干渉法的測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定するように構成されている。さらに干渉計は、波面ずれにおけるエラーを決定するように構成された評価装置を備える。エラーは、光学試験対象物と相互作用した場合に、入射ビームの横断面強度分布が変更されることにより生じる。これにより、干渉計を通って移動した測定ビームによって蓄積された収差は、入射ビームと光学試験対象物との相互作用時に横断面強度分布が不変のままであった場合に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る。蓄積された収差の差によって波面ずれにエラーが生じる。さらに評価装置は、エラーを考慮に入れて、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布を決定するように構成されている。
【００３８】
例示的な実施形態によれば、光学特性は、光学試験対象物の屈折率である。別の例示的な実施形態によれば、光学特性は、光学試験対象物の透過または反射特性である。測定された光学特性の局所的分布を評価することによって光学試験対象物の面における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定することができる。さらに光学特性は、光学試験対象物の面の偏光特性であってもよい。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態によれば、目標形状からの光学試験面のずれを測定する別の方法が提供される。この方法は、次のステップ：光学試験面に電磁光線の入射ビーム向け、反射した測定ビームを生成するステップと、参照ビームに測定ビームを重畳することによって干渉法を用いた測定を行い、参照ビームからの測定ビームの波面ずれを決定するステップと、光学試験面と干渉計の光学構成部材とを整列させた状態で測定ビームによって蓄積された収差と、測定ビームが光学試験面における入射ビームの反射によって光学試験面に生成された場合に測定ビームによって干渉計に蓄積された収差との差によって生じる、波面ずれの追跡エラーを決定するステップと、干渉法的測定の波面ずれを、波面ずれから追跡エラーを除去することによって補正するステップとを含む。上記コンテクストにおいて光学試験面と干渉計の光学構成部材との整列は、光学試験面と光学構成部材とが干渉法的測定のための最適に整列しているような整列を含んでいてもよい。この最適な配列状態では、波面ずれは最小化される。さらに、参照ビームの波面形状を有する光学試験面を測定する場合に得られる波面ずれが電磁光線の波長λよりも小さくなるように、特に０．１λよりも小さくなるように整列を行ってもよい。換言すれば、干渉計および／または光学試験面の不整合によって生じる波面ずれは、λまたは０．１λより小さい。この測定方法の他の例示的な実施形態は、上記の測定方法および測定装置の特徴を含んでいてもよい。
【００４０】
本発明による方法の上記の例示的な実施態様に含まれる特徴を本発明による装置に適用することができ、またその逆もいえる。従って、結果として得られる装置の例示的な実施形態は、本発明の開示内容によって明確にカバーされる。
【００４１】
本発明の上記態様ならびに他の態様は、概略的な図面を参照した本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明によりさらに明らかとなる。
【発明の効果】
【００４２】
目標形状からの光学面のずれを測定する方法および装置において、特に光学試験面の目標形状が回転対称から逸脱している場合に十分なずれ測定の精度が得られる方法および装置が提案される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の例示的な実施形態により目標形状からの光学面のずれを干渉学的に測定するための測定装置を示す図である。
【図２】図１による装置によって測定した、長距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の実施例を示す図である。
【図３】ナノ自由形状面の試験中に図１による装置の干渉計カメラによって記録したインターフェログラムの実施例を示す図である。
【図４】図１による装置によって測定した、短距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の実施例を示す図である。
【図５】図１による測定装置を使用して作製した光学素子を備えるＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置を示す概略図である。
【図６】図５による投影露光装置の結像光学系の例示的な実施形態を示す子午断面図である。
【図７】回転対称的な自由形状面の面素子、および非球面の形態の最適に適合する回転対称的な面を示す断面図である。
【図８】図６による結像光学系の結像ビーム経路における第１ミラーの自由形状面として構成された反射面の利用領域において、回転対称的関数によって記述した最適に適合する非球面からの自由形状反射面の最大ずれを、ずれの大きさに割り当てた輪郭線および破線により示す拡大上面図である。
【図９】最適に適合する非球面からの第１ミラーの自由形状面のずれにおける最大勾配を、図８に類似して示す図である。
【図１０】図６による結像光学系の物体視野を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
後述する本発明の例示的な実施形態において、機能および構造が類似した構成部材には、できるだけ同じ、または類似した参照番号を付す。従って、特定の例示的な実施態様における個々の構成部材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または発明の概要の説明を参照されたい。
【００４５】
図１は、本発明による例示的な実施形態の干渉法的な測定装置１０を示す。測定装置１０は、光学試験対象物３８の目標形状からの光学試験面３６のずれを決定するために適している。光学試験対象物３８は、例えばマイクロリソグラフィ用投影露光装置の投影対物レンズに用いる光学レンズまたはミラーの形態であってもよい。光学試験対象物３８は、図示しないホルダーによって取り付けられる。
【００４６】
干渉法的な測定装置１０は、光線源１２、干渉計２２および評価装置４８を備える。光線源１２は、電磁光線１４を生成し、このために、レーザー、例えばレーザビームを生成するためのヘリウム・ネオン・レーザーを備える。電磁光線１４は、干渉法的測定を行うために十分に干渉性の光線を備える。ヘリウム・ネオン・レーザーの場合、電磁光線１４の波長は、約６３３ｎｍである。しかしながら光線１４の波長は、可視および非可視の波長領域の他の波長を有していてもよい。
【００４７】
電磁光線１４のレーザビームはレーザー-ファイバーインタフェース１６に向けられ、このレーザー-ファイバーインタフェース１６により、光線１４は単一モードの光ファイバー１８に供給される。ファイバー出口２０は、干渉計２２のコリメータ２４の焦点に配置される。以下では入射ビーム２８と呼ぶ、ファイバー１８を出た光線１４は、コリメータによって平面波に変換される。平面波として構成された入射ビーム２８は、平面的な目標形状を有する光学試験面３６を測定するために適している。しかしながら、平面形状は、本発明の例示的な実施形態によって試験すべき目標形状の一実施例にすぎない。もちろん他の目標形状も試験することができる。これには、例えば、光学試験面３６と相互作用する前に、ビームを形成する適宜な光学素子を、入射ビーム２８のビーム経路に挿入することによって、入射ビーム２８の波面をそれぞれの目標形状に対応して適合させる必要がある。このようなビームを形成する光学素子は、例えば球面状波面を形成するためのレンズであってもよい。光学試験対象物との相互作用は、光学試験対象物３８の面３６における入射ビーム２８の反射の形態であってもよいし、または光学試験対象物３８における入射ビーム２８の透過の形態であってもよい。後者の場合、反射器を光学試験対象物３８の後方に配置することができ、これにより、ビームを反射させて光学試験対象物３８に戻し、反対方向に透過させる。結果として生じる測定ビーム３４は、この場合、２回、光学試験面３６と相互作用したことになる。
【００４８】
入射ビーム２８は、ビームスプリッタ２６によって、フィゾー面３２aを有するフィゾー素子３２に向けられる。入射ビーム２８の光線の一部は、参照ビーム３０としてフィゾー面３２aで反射される。フィゾー素子３６を通過した入射ビーム２８の光線は、干渉計２２の測定アーム３３で干渉計２２の光軸２３に沿ってさらに伝搬し、光学試験面３６に入射する。光軸２３は、図１の座標系のz-方向に延在する。
【００４９】
上記のように、平坦ではない目標形状を有する光学試験面３６を、図示の実施例のように本発明の例示的な実施形態により調査することもできる。目標形状の実施例は、球面形状および非球面形状を含む。非球面状の目標形状が、以下で言及する、球面からのナノ自由形状面のずれを超過する場合、例えば、対応して構成した図示しない回折素子をフィゾー素子３２と光学試験対象物３８との間に配置することによって入射ビーム２８の波面を目標形状に適合させることができる。このような回折素子は、コンピュータにより生成したホログラム（ＣＧＨ）の形態であってもよい。
【００５０】
入射ビーム２８は、自動コリメーションで光学試験面３６に入射する。光学試験面３６と相互作用した後に、入射ビーム２８は測定ビーム３４と呼ばれ、この測定ビーム３４は測定アーム３３で入射ビーム２８とは反対方向に伝搬し、さらに参照ビーム３０と同じ光路でビームスプリッタ２６、コリメータ４０、開口４２および接眼レンズ４４を通過し、接眼レンズ４４にはＣＣＤカメラの形態の干渉計カメラ４６が続く。測定ビーム３４および参照ビーム３０は、干渉計カメラ４６の検出面で、インターフェログラムとも呼ばれる干渉パターンを生成する。検出面は、図１の座標系によるｘ-ｙ面に延在する。インターフェログラムは評価装置４８によって評価され、測定ビーム３４と参照ビーム３０との間の波面ずれを計算する。波面ずれは、光軸２３に対して垂直な平面における波面ずれの２次元分布である。目標形状からの光学試験面３６のずれは、波面ずれから推論することができる。
【００５１】
測定装置１０の作動前に、干渉計２２は、図１による光学試験対象物３８の代わりに配置された回転対称的な較正面を使用して較正される。回転対称的な較正面は、入射ビーム２８の全ての単一光線が較正面に垂直に入射するように構成される。測定すべき目標形状に応じて、較正面は、平面状、球面状または非球面状の形状を有することができる。この較正手順では、対応する波面ずれは、干渉計によって生じたエラーに起因すると考えられる。この「較正波面ずれ」は評価手段４８に記憶され、それぞれの光学試験対象物３８のために続いて測定された波面ずれから減算される。
【００５２】
光学試験面の目標形状は回転対称的な較正面からそれており、波面ずれが最小化されるように光学試験面と干渉計の光学較正部材が整列した最適な配列状態で干渉法的測定を行った場合に１０×λより大きい波面ずれが得られる。これらの必要条件を満たしている目標形状の実施例は、以下に詳述するように、いわゆるナノ自由形状面である。測定ビーム３４の単一光線は、較正測定時の対応した光線と比較して、それた経路で干渉計２２を移動する。それた経路を移動するこれらの光線の１本を図１に示し、入射ビーム２８の光線である場合には参照符号２８ａを付し、測定ビーム３４の対応した光線である場合には参照符号３４ａを付している。
【００５３】
光線２８ａは、面垂線３７から傾斜角εだけそれた角度で光学試験面３６に入射する。換言すれば、光線２８ａの伝搬方向は、光学試験面３６と相互作用する位置で傾斜角εだけそれている。図１に示した実施例では、光線２８ａは光学試験面３６で反射され、３４ａで示した反射された光線はそれた経路で干渉計を通過する。それた経路は、実質的に９０°で光学試験面３６に入射した場合に光線がとる経路に対してずれている。この光線は、いわば、それていない経路をとるであろう。これは、最適な整列状態で得られる波面ずれがλよりも小さくなるように光学試験面が構成された場合である。この場合、光線２８ａは、本質的にそれ自体に反射される。従って、光線３４ａのそれていない仮想の経路は、干渉計２２の測定アーム３３における光線２８ａの経路に反対方向と、これに続く参照ビーム３０のそれぞれの光線３０ａの経路に対応する。
【００５４】
図１に図示したように、それた経路を通る光線３４ａは、多数の干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９を通過する。Ｓ１およびＳ２はフィゾー素子３２の前面および後面であり、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５はビームスプリッタの面であり、Ｓ６およびＳ７はコリメータの前面および後面であり、Ｓ８およびＳ９は、接眼レンズ４４の前面および後面である。干渉計のそれぞれの面Ｓ１〜Ｓ９で、光線３４ａは収差を蓄積する。しかしながら、光線３４ａはそれた経路を移動するので、光線３４ａは、それていない経路を移動した場合に光線が通過したであろう位置と比較して異なった位置で干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９を通過する（参照光線３０ａの経路と比較のこと）。干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９における収差は横断面にわたって変化するので、それた経路を移動した光線３４ａによって蓄積された収差は、それていない経路を移動した場合に光線３４ａによって蓄積された収差とは異なる。
【００５５】
従って、光線３４ａの蓄積された収差によって引き起こされる測定された波面ずれのエラーは、それていない経路を移動した場合に光線により蓄積された収差によって引き起こされるエラーとは異なる。しかしながら、干渉計２２は、それていない経路を移動した光線によって蓄積された収差によって生じた波面エラーに対して較正される。従って、較正は限られた有効性しか有していない。
【００５６】
このエラーずれを追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）と呼ぶ。
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。
【００５７】
光学試験面３６がいわゆるナノ自由形状面の場合には、追跡エラーは特に大きい。ナノ自由形状面の目標形状は、回転対称的な形状に近づけられる。しかしながら、目標形状は、対応する回転対称的な形状に較正された干渉計を用いて実際の面形状を測定することがまだ可能である程度に、回転対称とは異なっている。従って、回転対称からのナノ自由形状面のずれは、干渉計の測定力学によって規定されるレベルに制限されている。
【００５８】
詳細には、ナノ自由形状面の形態の光学試験面３６の目標形状は、干渉計２２の光軸２３の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、勾配∂ｚ／∂ｘｉは０．５・Ｎ・λ／Ｄより小さく、０．００２・Ｎ・λ／Ｄより大きい。この場合、ｘｉはｘまたはｙであり、Ｎは直径Ｄを有する光学試験面によって生成されるインターフェログラムを記録するための干渉計カメラ４６の寸法に沿って利用できるピクセル数であり、λは電磁光線１４の波長である。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の例は、６３２．８ｎｍおよび５３２ｎｍである。例示的な一実施形態によれば、∂ｚ／∂ｘｉは０．０００２より大きく、別の例示的な実施形態によれば、０．０００１より大きく、８・１０−７より大きい。従って、入射ビームの光線は、例示的な一実施形態では０．０１°よりも大きく、別の例示的な実施形態では、０．００７°よりも大きく、さらに別の例示的な実施形態では、０．００００５°よりも大きく９０°からずれた角度で光学試験面に入射する。
【００５９】
本発明によるいくつかの例示的な実施形態では、目標形状は、光軸２３の方向に回転対称的な較正面からのずれｚを有し、勾配差ｇｘおよびｇｙは以下のように規定される：
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。
【００６０】
本発明の例示的な実施形態によれば、波面ずれにおける追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）は、光学試験面３６、特にナノ自由形状面の測定時に決定される。さらに、測定された波面ずれは、波面ずれから追跡エラーを除去することによって補正される。これにより、干渉計２２の較正が干渉計２２の測定ビーム３４の実際の光路分布に合わせて調整されるので、光学試験面の形状をより正確に測定し、作製することが可能となる。本発明の例示的な実施形態による追跡エラーの補正により、回転対称的な較正面に対して較正された干渉計を用いて、既に詳述したナノ自由形状面のような非回転対称的な目標形状を有する物体の作製が可能となる。このように、回転平均技術を用いて非回転対称的な光学試験面３６を測定することができる。この技術では、光学試験面３６は干渉計の光軸２３に対していくつかの回転位置に配置され、これらの回転位置それぞれについて測定を行う。回転平均技術により、測定精度のさらなる改善が可能となる。
【００６１】
本発明の例示的な実施形態によれば、追跡エラーの決定は、追跡エラーが長距離追跡エラーであるか、または短距離エラーであるかに応じて異なるように行う。長距離追跡エラーは、それた経路で干渉計２２を移動する測定ビームの光線３４ａが干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９のいずれかに入射する位置と、対応した参照ビームの光線３０ａがそれぞれの干渉計の面に入射する位置との間の距離が、それぞれの干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９について、干渉計カメラ４６によって記録した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小さい場合に生じる。追跡エラーの最小空間周期は、２次元の波面ずれ分布にフーリエ変換を行い、周波数分布を得ることによって決定される。周波数分布における最大周波数に対応する波長は、追跡エラーの最小空間周期である。図２は、長距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の例を示す。長距離追跡エラーは、特に１ｍｍから光学試験面の直径Ｄまでの範囲の空間周期の追跡エラーである。このような長距離追跡エラーは、例えば干渉計２２の内部における光学較正部材２６，３２，４０および４４の不整合または干渉計２２に対する光学試験面３６の不整合によって生じる場合がある。
【００６２】
短距離追跡エラーは、それた経路で干渉計２２を移動する測定ビームの光線３４ａが干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９のいずれかに入射する位置と、対応した参照ビームの光線３０ａが干渉計のそれぞれの面に入射する位置との間の距離が、それぞれの干渉系の面Ｓ１〜Ｓ９について、干渉計カメラ４６によって記録された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場合に生じる。短距離追跡エラーを含む波面ずれ分布の例を図４に示す。
【００６３】
短距離追跡エラーの主な原因は、干渉計２２の光学面Ｓ１〜Ｓ９の微細な面構造、例えばスクラッチ、面欠陥および粉塵粒子などである。短距離追跡エラーは、特に１ｍｍ以下、特に５００μｍ以下または１００μｍ以下、および１μｍ以上、特に５μｍ以上または１０μｍ以上の空間周期の追跡エラーである。
【００６４】
長距離追跡エラーは、後述するように長距離追跡パラメータを微分商とすることによって決定することができる。長距離追跡エラーは線形挙動を示し、光学干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９それぞれに必ずしも再び関連づけられる必要はない。長距離追跡エラーを決定するためには、まず上記の長距離追跡パラメータＧが決定される。これは、光学試験面３６または好ましくは回転対称面であってよい較正面を、図１の光学試験面３６において、傾斜していない１つの位置および２つの傾斜位置に続いて配置することによって行われる。回転対称面を使用した場合、較正面は傾斜していない位置では追跡エラーを全く生じさせない。傾斜位置は、ｘ傾斜位置とも呼ぶ第１傾斜位置、およびｙ傾斜位置とも呼ぶ第２傾斜位置を含む。ｘ傾斜位置では、較正面は、傾斜していない位置に対してｘ方向に傾斜角Δεｘだけ傾斜している。すなわち、較正面は、ｙ軸を中心として傾斜角Δεｘだけ回動される。ｙ傾斜位置では、較正面は、傾斜していない位置に対してｙ方向に傾斜角Δεｙだけ傾斜している。すなわち、較正面は、ｘ軸を中心として傾斜角Δεｙだけ回動される。
【００６５】
結果として生じた波面ずれは、３つの位置それぞれについて干渉計２２によって測定される。続いて、傾斜していない位置およびｘ傾斜位置についてのそれぞれの波面ずれ間の差ΔＷｘ（ｘ，ｙ）、ならびに傾斜していない位置およびｙ傾斜位置についてのそれぞれの波面ずれ間の差ΔＷｙ（ｘ，ｙ）を計算する。そこから、追跡微分商とも呼ぶ長距離追跡パラメータＧのｘおよびｙ成分ＧｘおよびＧｙを次の式により計算する：
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。
【００６６】
図１による測定装置１０を使用して所定の光学試験面３６の形状を測定する場合に、まず、干渉計カメラ４６によって記録したインターフェログラムを分析する。ナノ自由形状面について記録したこのようなインターフェログラムの例を図３に示す。これにより、インターフェログラムにおける局所的なフリンジ密度から光学試験面３６の局所的傾斜εｘ（ｘ，ｙ）およびεｙ（ｘ，ｙ）を決定する。これは、対応した波面ずれ分布から∂Ｗ（ｘ，ｙ）／∂ｘおよび∂Ｗ（ｘ，ｙ）／∂ｙを決定し、εｘ（ｘ，ｙ）およびεｙ（ｘ，ｙ）を次のように計算することによって行う：
ｍは干渉計２２の倍率であり、あらかじめ決定される。
【００６７】
続いて局所的な追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）を次のように計算する：
ΔＷＲ（ｘ，ｙ）＝Ｇｘ（ｘ，ｙ）εｘ（ｘ，ｙ）＋Ｇｙ（ｘ，ｙ）εｙ（ｘ，ｙ）(９)
【００６８】
次いで所定の光学試験面３６について測定した波面ずれ分布から追跡エラーΔＷＲ（ｘ，ｙ）を減算する。これにより、追跡エラーが除去された状態で補正された波面ずれ分布が得られる。
【００６９】
測定した波面ずれに短距離追跡エラーが生じた場合、以下の補正アルゴリズムを実行する。上述のように、この場合、ｋｉ・εは、光学干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９それぞれについてのエラー波長よりも大きい。全体的な追跡エラーは非線形挙動を示すが、単一の干渉計の面の寄与は線形である。短距離追跡エラーを示す波面ずれ分布の実施例を図４に示す。
【００７０】
Ｎ個の干渉計の面における短距離追跡エラー寄与を決定するために、Ｍ個の波面測定を行う。Ｍ＞Ｎである。Ｍ個の波面測定それぞれについて、光学試験面３６はｘ方向またはｙ方向に異なる傾斜で配置されている。
測定ｊ＝１…Ｍでは、方程式(１)は、方程式(１０)となる：
【００７１】
例えばビーム計算プログラムを用いた事前の計算によって、またはΔＷＲ（ｊ）の分析によって、それぞれの面について剪断係数ｋｉがわかっている場合、異なる傾斜を有する一連のＭ個の測定について、単一の干渉計の面Ｓｉの追跡エラー寄与度Ｗｉ（ｘ，ｙ）を決定することができる。寄与度Ｗｉ（ｘ，ｙ）を決定するための２つの例示的な実施形態を以下に説明する。
【００７２】
第１の例示的な実施形態によれば、寄与度は反復式に決定される。第１の例示的な実施形態は、ΔＷＲ（ｊ）波面エラーが剪断量
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。
【００７３】
寄与度Ｗｉ（ｘ，ｙ）を決定するための第２の例示的な実施形態により、対応した方程式系を解く。
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。
【００７４】
本発明の例示的な実施形態によれば、測定装置１０は、自由形状面として構成された光学素子を作製するために用いられ、この光学素子の目標関数は回転対称的な関数によって記述することができない。このような光学素子の実施例は、図６に示す投影対物レンズ１０７の第１ミラーＭ１であり、以下に詳細に説明する。このような光学素子を作製するために、面が目標形状にほぼ適合するように光学素子を作製する。その後、上記の本発明の方法を実施する測定装置１０によって、目標形状からの光学面のずれを決定する。その後、光学面を機械的に処理し、決定されたずれを除去する。次いで、得られた面を再び測定し、機械処理の質を評価する。機械的処理および測定は、目標形状に関して所望の精度を有する光学面を得るために必要なだけ繰り返すことができる。
【００７５】
図５は、上記の本発明の例示的な実施形態による測定方法によって作製した少なくとも１つの光学素子を含むマイクロリソグラフィ用の投影露光装置１００を示す。投影露光装置１００は、光線１０３を生成するための光線源１０２を備えている。光線源１０２は１００ｎｍ以下の波長範囲、特に５ｎｍ〜２０ｎｍの波長範囲、特に５ｎｍ〜１０ｎｍの波長範囲の光線を生成するＥＵＶ光線源である。光線源１０２は、特に１３．５ｎｍの波長または６．９ｎｍの波長を生成する光線源であってもよい。他のＥＵＶ波長も可能である。一般に、任意の波長、例えばマイクロリソグラフィで使用され、適切なレーザー光源および／またはＬＥＤ-光源を利用できる可視波長またはその他の波長（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、１０９ｎｍ）も、投影露光装置１００の内部で照明光線を案内することができる。照明光線１０３のビーム経路を図５に極めて概略的に示す。
【００７６】
光線源１０２から物体視野１０４（図１０参照）に照明光線１０３を案内するために、物体平面１０５に照明光学系１０６が設けられている。物体視野１０４は、結像光学系とも呼ぶ投影対物レンズ１０７によってあらかじめ規定された縮小率で像平面１０９の像視野１０８に結像される（図６参照）。投影対物レンズ１０７は、例示的な一実施形態では図６の示すように構成されている。図６に示した投影対物レンズ１０７は、係数４で物体視野１０４を縮小する。
【００７７】
他の縮小率、例えば５ｘ、６ｘまたは８ｘならびに８ｘより大きい縮小率または４ｘより小さい縮小率、例えば２ｘまたは１ｘも可能である。像平面１０９は、図６に示す例示的な実施形態では物体平面１０５に平行して配置されている。ここでは、レチクルとも呼ばれる反射マスク１１０において、物体視野１０４に一致する領域が結像される。
【００７８】
投影対物レンズ１０７による結像は、基板ホルダー１１２によって保持されたウェーハの形態の基板１１１の表面で行う。図５は、反射マスク１１０と投影対物レンズ１０７との間の照明光線１０３の光線束１１３を概略的に示す。光線束１１３は投影対物レンズ１０７に入射している。さらに図５は、投影対物レンズ１０７と基板１１１との間の照明光線１０３の光線束１１４を示す。光線束１１４は投影対物レンズ１０７から出射している。投影対物レンズ１０７によって結像された照明光線１０３は、結像光線とも呼ばれる。図６に示した例示的な実施態様における投影対物レンズ１０７の像視野サイズ開口数は、０．３６である。これは、図５に尺度で示されていない。
【００７９】
投影露光装置１００ならびに投影対物レンズ１０７の例示的な実施形態の説明を容易にするために、図面に示した構成部材のそれぞれの位置関係を規定することができるデカルトのｘｙｚ座標系を図面に示す。図５では、ｘ-方向は図平面に対して垂直方向に延在している。ｙ-方向は、右側に、z-方向は下方に延在している。
【００８０】
投影露光装置１００は、スキャナ・タイプのものである。反射マスク１１０および基板１１１は、投影露光装置１００の作動時にｙ-方向にスキャンされる。基板１１１の露光間に反射マスク１１０および基板１１１をｙ-方向に段階的に変位させるステッパー・タイプの投影露光装置１００も可能である。
【００８１】
図６は、投影対物レンズ１０７の例示的な実施形態の光学設計を示す。ここでは３本の単一光線１１５それぞれのビーム経路を、図６に示すｙ-方向に相互に離間させた３つの物体視野点について示す。これら３つの物体視野点のうちの１つに関連した３本の単一光線１１５は、３つの物体視野点のための３つの異なる照明方向に関連している。主ビーム１１６は、投影対物レンズ１０７の瞳平面１１７，１１８の瞳の中心を通過する。物体平面１０５からスタートして、これら主ビーム１１６は、まず収束性に伝搬する。これは、以下では投影対物レンズ１０７の入射瞳の正の後側焦点距離とも称する。図６よる投影対物レンズ１０７の瞳平面１１７における入射瞳は、投影対物レンズ１０７の範囲内に位置する。
【００８２】
図６に示す投影対物レンズ１０７は全部で６つのミラーを備える。これらのミラーには、物体視野１０４からスタートして、単一光線１１５の結像ビーム経路の順序でＭ１〜Ｍ６の符号を付す。図６には、ミラーＭ１〜Ｍ６の計算による反射面を示す。ミラーＭ１〜Ｍ６は、実際に使用される反射面よりも概して大きい。
【００８３】
ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ４およびＭ６は、凹面鏡として構成されている。ミラーＭ３およびＭ５は、凸面鏡として構成されている。
【００８４】
一方のミラーＭ１とＭ４、および他方のミラーＭ３とＭ６とは、反射面の配向に関して、背中合わせに配置されている。
【００８５】
入射瞳面１１７は、図５に示す投影対物レンズ１０７のためのミラーＭ２の領域に位置する。ミラーＭ４とＭ５との間には、中間像面１１９が位置する。射出瞳面１１８は、ミラーＭ５とＭ６との間の結像ビーム経路に配置されている。
【００８６】
図６に示す投影対物レンズ１０７の光学データを以下の表に示す。この表は幾つかの下位の表に分割される。
【００８７】
ミラーＭ１〜Ｍ６の単一反射面の正確な形状は、基本非球面とも呼ぶ回転対称的な参照非球面およびＸＹ-多項式の形の自由形状の項の合計から生じる。値Ｙは、それぞれのミラーＭ１〜Ｍ６の位置に応じて、第２の下位表の最後に挙げた偏心値Ｄｙ０だけ変化する。
【００８８】
自由形状面からのずれが最小限となるように回転対称的な参照非球面を選択することができる。この場合、参照非球面は、同時に、自由形状面の最適に適合した非球面である。回転対称的な参照非球面はこれとは異なるように選択することもでき、従って最適に適合した非球面と同一である必要はない。基本非球面は、次の非球面方程式によって算出される：
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。
【００８９】
以下の第１の下位テーブルにおける値「間隔」は、それぞれの次の構成部材までの間隔を示す。第２の下位テーブルにおいて、値「係数」は、基本非球面方程式（１４）の係数ｃｋのための指数ｋを示す。
【００９０】
次の自由形状の項が加算される：
ｚＦは、参照非球面に対する自由形状の項の矢印高さを表す。自由形状の項のｙ-座標は、参照非球面のｙ-座標に対して偏心値Ｄｙ０だけ変位される。
【００９１】
図６に示す投影対物レンズ１０７の例示的な実施形態は、折り畳まれていない結像ビーム経路で示されている。投影露光装置にそれぞれの投影対物レンズ１０７を配置するために必要な空間条件に応じて、ミラーＭ１〜Ｍ６の間のビーム経路に付加的な折り畳みミラーを配置することができることを理解されたい。
【００９２】
上記表から明らかなように、投影対物レンズ１０７の６つのミラーＭ１〜Ｍ６は全て、回転対称関数によって記述できない自由形状面として構成されている。ミラーＭ１〜Ｍ６の少なくとも１つのミラー、特に全てのミラーは、追跡エラーを補正する上記測定方法を用いて作製される。投影対物レンズ１０７の他の例示的な実施形態も可能であり、ミラーＭ１〜Ｍ６の少なくとも１つのミラーは、このような自由形状反射面を備える。これにより、少なくとも１つの反射面は、回転対称関数によって記述できない静的な自由形状面として構成されている。このコンテクストでは、静的とは、投影露光装置１００の作動中または作動中断時に自由形状面の形状を意図的に変更できないという事実をいう。
【００９３】
図７は、例えば結像光線１０３を案内するように構成されたミラーＭ１の自由形状面において利用領域の自由形状面素子１２０を、ずれに関して著しく誇張して極めて概略的に示す。さらに図７は非球面１２１を示す。この非球面は自由形状面の最適に適合する非球面である。最適に適合する非球面２１は、回転対称的な関数によって、例えば、既に述べた非球面方程式によって表すことができる。
【００９４】
さらに図７は、図示の自由形状面素子１２０の座標ｘ０，ｙ０の周囲の非球面素子１２２の領域における最適に適合する非球面１２１の垂線ＦＮＢを示す。従って、非球面素子１２２の垂線ＦＮＢは自由形状面１２０に対応する。矢印高さｚに関して同じ座標ｘ０，ｙ０からスタートして、しかしながら、自由形状面素子１２０からスタートして、図７は、自由形状面素子１２０の垂線ＦＮをも示す。２つの垂線ＦＮＢおよびＦＮは、最大で７０μｒａｄの角度αをなす。
【００９５】
この最大ずれは自由形状面素子と非球面素子とのそれぞれの対についてあてはまり、ミラーＭ１〜Ｍ６の自由形状面の利用領域全体にわたってこれに対応している。これらの利用領域は、使用可能面とも呼ばれる。全てのミラーＭ１〜Ｍ６の光学的に利用領域は、結像光線１０３を通過させる開口を有しておらず、従って、覆い隠されていない。
【００９６】
図８は、ミラーＭ１の自由形状面における利用領域１２３の矢印高さ-ずれΔｚを示す。領域１２３は、ほぼ豆または腎臓の基本形状を備える。従って、それぞれのｙ，ｘ-点において実際に利用された自由形状面のｚ-値からの基本非球面のｚ-値のずれが描写される。
【００９７】
従って、利用領域１２３の収縮部１２４の領域では、利用領域１２３の最小のｙ-値、および中間のｘ-値で、最適に適合した非球面からの自由形状面の矢印高さ-ずれは、約０．５μｍの値で最大となる。他の至るところで、利用領域１２３のエラー高さずれはより小さく、収縮部１２４の周辺でアーチ形状に延在する広い領域１２５ではゼロに近い。
【００９８】
５００ｎｍ未満の波長が結像光線１０３のために使用される場合には、自由形状面は、最適に適合する非球面から最大で照明または結像光線１０３の波長よりも大きくそれている。
【００９９】
図９は、ミラーＭ１の利用領域１２３のためにも、２本の垂線ＦＮ，ＦＮＢの相互の最大角度ずれを示す。この角度ずれは、約１５μｒａｄの値で利用領域１２３の反対側に配置された２つの境界領域１２６，１２７における最大および最小のｘ-値で最大となる。他の至るところで、垂線ＦＮ，ＦＮＢ間の角度、すなわち、最適に適合する非球面からの自由形状面のずれの最大勾配は、これよりも小さい。収縮部１２４の領域ならびに収縮部１２４の周辺における、図８のアーチ形状の領域１２５に比べて幾分小さく広がっているアーチ形状の領域１２８では、最適に適合する非球面からの自由形状面のずれの最大勾配は再びゼロに近くなる。
【０１００】
図１０は、投影対物レンズ１０７の物体視野１０４の例示的な形状を拡大して示す。像視野１０８は、縮小されていること以外には正確に同じ形状を有する。視野１０４は、２つの円弧１２９，１３０によって制限されたアーチ状の視野形状を有する。２つの円弧のうち内側の円弧、すなわち円弧１２９は半径Ｒを有する。さらに物体視野１０４は、円弧１２９，１３０の２つの端部をそれぞれ接続し、ｙ-軸線および垂線１３３に平行に延在する２本の境界線１３１，１３２によって制限される。２本の境界線１３１、１３２は、距離ＸＳ、いわゆるスキャン・スリット幅だけ相互に離間されている。２つの円弧１２９、１３０は、距離ＹＳ、いわゆるスキャン・スリット長さだけ相互に離間されている。
【０１０１】
図６に示す投影対物レンズ１０７の像視野１０８は、ＸＳ＝２６ｍｍ（スキャン・スリット幅）、およびＹＳ＝２ｍｍ（スキャン・スリット長さ）の寸法を有する。
【０１０２】
図１に示す測定装置１０は、目標形状から光学試験面３６のずれを測定する代わりに、またはこれに加えて、さらに光学試験対象物３８の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定するように構成されていてもよい。測定すべき光学特性は、光学試験対象物の屈折率、透過特性または反射特性であってもよい。測定装置１０は、光学特性の測定された局所的分布を評価することによって光学試験対象物３８の光学試験面３６における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定するように構成されていてもよい。さらに、電磁光線１４として偏光光を使用する場合には、光学特性は光学試験対象物３８の光学試験面３６の偏光特性であってもよい。
【０１０３】
光学特性の局所的分布を測定するために測定装置１０を作動する場合、入射ビーム２８は光学試験対象物３８に向けられ、光学試験対象物３８と相互作用した測定ビーム３４を生成する。光学試験対象物との相互作用は、光学試験対象物３８の光学試験面３６における入射ビーム２８の反射の形態で、または光学試験対象物３８における入射ビーム２８の透過の形態であってよい。
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。
【０１０４】
光学試験対象物３８との相互作用は、いずれにせよビームの横断面強度分布を変更させる。ビームの測定によって光学干渉計の面Ｓ１〜Ｓ９で蓄積された収差は、光学試験対象物との相互作用によって横断面強度分布が不変のままであった場合に測定ビームによって蓄積されたであろう仮想収差とは異なる。干渉計の面Ｓ２〜Ｓ９で蓄積された仮想収差は、参照ビーム３０によって蓄積された収差に対応する。測定ビームによって実際に蓄積された収差と仮想収差との間の差によって波面ずれにエラーが生じる。
【０１０５】
このエラーは、追跡エラーの決定に関して上述したアルゴリズムに類似して決定される。決定したエラーから、光学試験対象物の光学有効領域にわたる光学特性の局所的分布を決定する。光学試験対象物の光学有効域にわたる屈折率、透過または反射特性の局所的分布をこのようにして決定する。そこから光学試験対象物の面における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定することができる。偏光された光線１４を使用する場合、光学試験面の偏光特性の局所的分布を決定することができる。
【０１０６】
さらなる例示的な実施形態では、測定された波面ずれ分布は、上記のエラーを除去し、補正された波面ずれから、目標形状からの光学試験面のずれを決定することによって補正される。
【０１０７】
例示的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこれらの例示的な実施形態に制限されない。当業者は、添付の請求項に記載の本発明の特許請求の範囲およびこれと等価のものから逸脱することなしに、変化態様および改良に想到するであろう。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 測定装置
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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にステップと、
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を構成し、
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を構成した場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう仮想収差とが異なるようにし、
蓄積された収差の差によって前記波面ずれに前記追跡エラーを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
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３】
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。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状に、前記較正面の対称軸線の方向に、回転対称的な較正面からのずれｚを設け、
ｚが式
∂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方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状に、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を設け、
ｚが式
∂ｚ／∂ｘｉ＞０．００２・Ｎ・λ／Ｄ
を満たし、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方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状に、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を設け、
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。
【請求項７】
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前記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８】
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を増大させ、
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を、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くする方法。
【請求項９】
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１０】
請求項９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を、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くする方法。
【請求項１１】
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、
前記追跡エラーに、１ｍｍ未満の空間周期を設ける方法。
【請求項１２】
請求項１から１１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１３】
請求項１から１２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。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状からの前記光学試験面のずれを１ｎｍ未満の精度で測定する方法。
【請求項１５】
光学素子を作製する方法において、
請求項１から１４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。
【請求項１６】
光学素子において、
請求項１５に記載の方法によって作製することを特徴とする光学素子。
【請求項１７】
光学面を有する光学素子において、
前記光学面が目標形状を有し、該目標形状が、回転対称的な関数によっては記述できない自由形状面であり、
前記目標形状が、最適に適合する回転対称面とは異なり、光線を案内するように構成された前記自由形状面の利用領域の目標形状素子それぞれにおける垂線と、回転対称面のそれぞれの対応した面素子における垂線とが、最大で７０μｒａｄの角度をなし、
前記光学面が、１ｎｍ未満だけ前記目標形状と異なることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学素子において、
前記光学素子がミラーであり、前記光学面がミラーの反射面である光学素子。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の光学素子において、
前記目標形状が、前記最適に適合する回転対称面から、前記光学素子のための光線の波長よりも大きく逸脱している光学素子。
【請求項２０】
請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の光学素子において、
前記光学素子が、マイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するために構成されている光学素子。
【請求項２１】
光学面を有する光学素子において、
前記光学面が目標形状を有し、該目標形状が、回転対称的な関数によっては記述できない自由形状面であり、
前記目標形状が、最適に適合する回転対称面とは異なり、光線を案内するように構成された前記自由形状面の利用領域の目標形状素子それぞれにおける垂線と回転対称面のそれぞれの対応した面素子における垂線とが、最大で７０μｒａｄの角度をなし、
前記光学面、１ｎｍ未満だけ目標形状と異なり、
前記光学素子が、請求項１５に記載の方法により作製されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２２】
請求項１７から２１までのいずれか一項に記載の光学素子を備える結像光学系において、
前記結像光学系が、マイクロリソグラフィ用投影対物レンズであることを特徴とする結像光学系。
【請求項２３】
マイクロリソグラフィ用投影露光装置において、
請求項２２に記載の結像光学系と、
光線を生成するための光線源と、
該結像光学系の物体視野に光線を案内するための照明光学系とを備えることを特徴とするマイクロリソグラフィ用投影露光装置。
【請求項２４】
干渉計を使用して光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布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対象物に向け、光学試験対象物と相互作用した測定ビームを生成し、前記光学試験対象物との相互作用により、入射ビームの横断面位相分布を変更するステップと、
参照ビームに前記測定ビームを重畳することによって干渉法的測定を行い、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、
前記波面ずれにおけるエラーを決定するステップと、
前記エラーを考慮に入れて、前記光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の前記局所的分布を決定するステップとを含み、
前記干渉計を通って移動した前記測定ビームによって蓄積された収差が、前記横断面位相分布が前記光学試験対象物との相互作用によって不変のままであっ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異なるようにし、
前記蓄積された差の相違により前記波面ずれにエラーを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、
前記光学特性を、前記光学試験対象物の反射率とする方法。
【請求項２６】
請求項２４または２５に記載の方法において、
前記光学特性を、前記光学試験対象物の透過特性または反射特性とする方法。
【請求項２７】
請求項２４から２６までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学特性の測定された前記局所的分布を評価することによって前記光学試験対象物の面における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定する方法。
【請求項２８】
請求項２４から２７までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学特性を、前記光学試験対象物の面の偏光特性とする方法。
【請求項２９】
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、
蓄積された収差における差が、前記波面ずれに前記追跡エラーを生じさせることを特徴とする装置。
【請求項３０】
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、
蓄積された収差における差が、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１４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。
【請求項３１】
光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定するための装置において、
電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、該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、干渉法的な測定を行う干渉計と、
前記波面ずれにおけるエラーを決定し、前記エラーを考慮に入れて、前記光学試験対象物の光学有効領域にわたって前記光学特性の前記局所的分布を決定する評価装置とを備え、
前記エラーが、前記光学試験対象物と相互作用した場合に入射ビームの横断面位相分布の変化によるものであり、これにより、前記干渉計を通って移動した前記測定ビームによって蓄積された収差が、前記入射ビームと前記光学試験対象物との相互作用時に横断面位相分布が不変のままであっ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異なり、
蓄積された収差における差により前記波面ずれにエラーを生じさせることを特徴とする装置。
【請求項３２】
光学試験対象物の光学的有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定するための装置において、
電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、該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、干渉法的な測定を行う干渉計と、
前記波面ずれにおけるエラーを決定し、前記エラーを考慮に入れて、前記光学試験対象物の光学有効領域にわたって前記光学特性の前記局所的分布を決定する評価装置とを備え、
前記エラーが、前記光学試験対象物と相互作用した場合に入射ビームの横断面位相分布の変化によるものであり、これにより、前記干渉計を通って移動した前記測定ビームによって蓄積された収差が、前記入射ビームと前記光学試験対象物との相互作用時に横断面位相分布が不変のままであっ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異なり、
蓄積された収差における差により前記波面ずれにおけるエラーを生じさせ、
請求項２４から２８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。
【請求項３３】
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ためにステップと、
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ずれと、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むことを特徴とする方法。
【請求項１】
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にステップと、
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を構成し、
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を構成した場合に前記測定ビームによって蓄積されたであろう仮想収差とが異なるようにし、
蓄積された収差の差によって前記波面ずれに前記追跡エラーを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
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３】
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。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状に、前記較正面の対称軸線の方向に、回転対称的な較正面からのずれｚを設け、
ｚが式
∂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方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状に、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を設け、
ｚが式
∂ｚ／∂ｘｉ＞０．００２・Ｎ・λ／Ｄ
を満たし、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方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状に、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を設け、
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。
【請求項７】
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前記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８】
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を増大させ、
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を、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くする方法。
【請求項９】
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１０】
請求項９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を、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くする方法。
【請求項１１】
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、
前記追跡エラーに、１ｍｍ未満の空間周期を設ける方法。
【請求項１２】
請求項１から１１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１３】
請求項１から１２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。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記目標形状からの前記光学試験面のずれを１ｎｍ未満の精度で測定する方法。
【請求項１５】
光学素子を作製する方法において、
請求項１から１４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。
【請求項１６】
光学素子において、
請求項１５に記載の方法によって作製することを特徴とする光学素子。
【請求項１７】
光学面を有する光学素子において、
前記光学面が目標形状を有し、該目標形状が、回転対称的な関数によっては記述できない自由形状面であり、
前記目標形状が、最適に適合する回転対称面とは異なり、光線を案内するように構成された前記自由形状面の利用領域の目標形状素子それぞれにおける垂線と、回転対称面のそれぞれの対応した面素子における垂線とが、最大で７０μｒａｄの角度をなし、
前記光学面が、１ｎｍ未満だけ前記目標形状と異なることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学素子において、
前記光学素子がミラーであり、前記光学面がミラーの反射面である光学素子。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の光学素子において、
前記目標形状が、前記最適に適合する回転対称面から、前記光学素子のための光線の波長よりも大きく逸脱している光学素子。
【請求項２０】
請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の光学素子において、
前記光学素子が、マイクロリソグラフィ投影露光装置で使用するために構成されている光学素子。
【請求項２１】
光学面を有する光学素子において、
前記光学面が目標形状を有し、該目標形状が、回転対称的な関数によっては記述できない自由形状面であり、
前記目標形状が、最適に適合する回転対称面とは異なり、光線を案内するように構成された前記自由形状面の利用領域の目標形状素子それぞれにおける垂線と回転対称面のそれぞれの対応した面素子における垂線とが、最大で７０μｒａｄの角度をなし、
前記光学面、１ｎｍ未満だけ目標形状と異なり、
前記光学素子が、請求項１５に記載の方法により作製されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２２】
請求項１７から２１までのいずれか一項に記載の光学素子を備える結像光学系において、
前記結像光学系が、マイクロリソグラフィ用投影対物レンズであることを特徴とする結像光学系。
【請求項２３】
マイクロリソグラフィ用投影露光装置において、
請求項２２に記載の結像光学系と、
光線を生成するための光線源と、
該結像光学系の物体視野に光線を案内するための照明光学系とを備えることを特徴とするマイクロリソグラフィ用投影露光装置。
【請求項２４】
干渉計を使用して光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布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対象物に向け、光学試験対象物と相互作用した測定ビームを生成し、前記光学試験対象物との相互作用により、入射ビームの横断面位相分布を変更するステップと、
参照ビームに前記測定ビームを重畳することによって干渉法的測定を行い、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、
前記波面ずれにおけるエラーを決定するステップと、
前記エラーを考慮に入れて、前記光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の前記局所的分布を決定するステップとを含み、
前記干渉計を通って移動した前記測定ビームによって蓄積された収差が、前記横断面位相分布が前記光学試験対象物との相互作用によって不変のままであっ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異なるようにし、
前記蓄積された差の相違により前記波面ずれにエラーを生じさせることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、
前記光学特性を、前記光学試験対象物の反射率とする方法。
【請求項２６】
請求項２４または２５に記載の方法において、
前記光学特性を、前記光学試験対象物の透過特性または反射特性とする方法。
【請求項２７】
請求項２４から２６までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学特性の測定された前記局所的分布を評価することによって前記光学試験対象物の面における面欠陥、かき傷および／または汚れ部分を特定する方法。
【請求項２８】
請求項２４から２７までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学特性を、前記光学試験対象物の面の偏光特性とする方法。
【請求項２９】
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、
蓄積された収差における差が、前記波面ずれに前記追跡エラーを生じさせることを特徴とする装置。
【請求項３０】
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、
蓄積された収差における差が、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１４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。
【請求項３１】
光学試験対象物の光学有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定するための装置において、
電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、該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、干渉法的な測定を行う干渉計と、
前記波面ずれにおけるエラーを決定し、前記エラーを考慮に入れて、前記光学試験対象物の光学有効領域にわたって前記光学特性の前記局所的分布を決定する評価装置とを備え、
前記エラーが、前記光学試験対象物と相互作用した場合に入射ビームの横断面位相分布の変化によるものであり、これにより、前記干渉計を通って移動した前記測定ビームによって蓄積された収差が、前記入射ビームと前記光学試験対象物との相互作用時に横断面位相分布が不変のままであっ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異なり、
蓄積された収差における差により前記波面ずれにエラーを生じさせることを特徴とする装置。
【請求項３２】
光学試験対象物の光学的有効領域にわたって光学特性の局所的分布を測定するための装置において、
電磁光線の入射ビームを光学試験面に向け、該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、干渉法的な測定を行う干渉計と、
前記波面ずれにおけるエラーを決定し、前記エラーを考慮に入れて、前記光学試験対象物の光学有効領域にわたって前記光学特性の前記局所的分布を決定する評価装置とを備え、
前記エラーが、前記光学試験対象物と相互作用した場合に入射ビームの横断面位相分布の変化によるものであり、これにより、前記干渉計を通って移動した前記測定ビームによって蓄積された収差が、前記入射ビームと前記光学試験対象物との相互作用時に横断面位相分布が不変のままであっ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異なり、
蓄積された収差における差により前記波面ずれにおけるエラーを生じさせ、
請求項２４から２８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。
【請求項３３】
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ためにステップと、
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ずれと、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むことを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６１９３４（Ｐ２０１０−２６１９３４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−７３６６７（Ｐ２０１０−７３６６７）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー (435)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３６６７（Ｐ２０１０−７３６６７）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー (435)
【Ｆターム（参考）】
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