(57)【要約】  複数の光学部品（２９，３２）を有する投影照射システムは、部品が投影照射システムの投影ビーム経路（１７）の外部に配置された干渉計装置（３７）を含む。干渉計装置の測定放射線は、被測定光学部品（２９）の表面（３５）に、大きい入射角（α）で衝突する。干渉計装置を用いて検出される測定放射線強度分布に応じて、投影照射システムのアクチュエータ（８３，８７）を作動させ、投影照射システムの結像特性を変化させ、これらを、特に、ドリフトに関して安定させておくことができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影照射システムであって、
前記投影照射システムの操作に用いられる投影放射線のビーム経路に配置された複数の光学部品と、
これらの光学部品のうちの少なくとも１つを測定放射線を用いて検査するための干渉計装置とを含み、
前記測定放射線は、前記光学部品の光学面の表面法線に対して少なくとも３０°の入射角で前記光学面上に入射し、
少なくとも１つの回折光学素子が、前記測定放射線のビーム経路に配置されていることを特徴とする投影照射システム。
【請求項２】
基板（１３）をパターンで露光するための投影照射システムであって、前記投影照射システム（１）は、複数の光学部品と、前記複数の光学部品のうちの光学部品（２９）を測定するための少なくとも１つの干渉計装置（３７）とを含み、
前記干渉計装置（３７）は、測定放射線源（６３）と、ビーム整形光学系（７３）と、後方反射器（７６）と、２次元位置分解能型ビーム検出器（a two dimensionally positionally resolving beam detector）（７０）とを含み、これらは、前記投影照射システム（１）を通る前記投影放射線（１７）のビーム経路の外部に配置され、かつ、
前記ビーム整形光学系（７３）を横断する、前記測定放射線源（６３）によって出射される測定放射線（６５）が、前記被測定光学部品（２９）の光学面（３５）の第１の拡張領域（６１；６１ｃ1）に拡張ビーム束として入射し、
前記光学面（３５）に入射する前記測定放射線が、前記被測定光学部品（２９）との第１の相互作用の後に、前記後方反射器（７６）に拡張ビーム束として入射し、
前記後方反射器（７６）で反射された前記測定放射線が、前記被測定光学部品（２９）の光学面（３５）の第２の拡張領域（６１；６１ｃ2）に入射し、
前記光学面の前記第２の拡張領域（６１；６１ｃ2）に入射する前記測定放射線が、前記被測定光学部品（２９）との第２の相互作用の後に、前記ビーム整形光学系（７３）に拡張ビーム束として入射し、
前記ビーム整形光学系（７３）に入射する前記測定放射線が、前記２次元位置分解能型検出器（７０）に、参照放射線と重なり合って入射するように構成されていることを特徴とする投影照射システム。
【請求項３】
前記後方反射器及び／又は前記ビーム整形光学系は、回折格子（７３、７５）を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項４】
前記光学面（３５）の表面法線（８９）に対する、前記光学面の前記第１の拡張領域（６１；６１ｃ1）に入射する前記測定放射線の平均入射角（α）は、３０°よりも大きい、請求項２又は３に記載の投影照射システム。
【請求項５】
前記光学面（３５）の前記第１の拡張領域（６１；６１ｃ1）の部分と、前記投影放射線（１７）が前記光学面（３５）に入射する前記光学面（３５）の領域の部分との比率は、０．１よりも大きく、特に、０．２よりも大きい、請求項２〜４のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項６】
前記被測定光学部品（２９）が配置されるケーシング（３３）をさらに含み、
前記測定放射線源（６３）は、前記ケーシング（３３）の外部に配置され、
前記ケーシング（３３）は、前記測定放射線（６５）を前記被測定光学部品（２９）に向かって横断させるための窓（７１）を含む、請求項２〜５のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項７】
前記被測定光学部品（２９）が配置されるケーシング（３３）をさらに含み、前記回折格子（７３；７５）は、前記ケーシング（３３）の内部に配置され、かつ、前記ケーシング（３３）に固定して連結されている、請求項２〜６のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項８】
前記後方反射器は、第１の回折格子（７５）を含む、請求項２〜７のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項９】
前記測定放射線は、前記第１の回折格子（７５）で反射される、請求項８に記載の投影照射システム。
【請求項１０】
前記ビーム整形光学系は、第２の回折格子（７３）を含む、請求項２〜９のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項１１】
前記被測定光学部品（２９）が配置されるケーシング（３３）をさらに含み、
前記測定放射線源（６３）は、前記ケーシング（３３）の外部に配置され、
前記ケーシング（３３）は、前記測定放射線を前記被測定光学部品（２９）に向かって横断させるための窓（７１）を有し、
前記窓（７１）は、前記第２の回折格子（７３）を含む、請求項１０に記載の投影照射システム。
【請求項１２】
前記干渉計装置（３７）は、前記測定放射線源（６３）によって出射される前記測定放射線の一部を前記検出器（７０）に向かって前記参照光として反射するために、前記測定放射線源（６３）と前記ビーム整形光学系（７３）との間のビーム経路に配置された参照光反射器（６８）を含む、請求項２〜１１のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項１３】
前記参照光反射器は、半透明鏡（６９）である、請求項１２に記載の投影照射システム。
【請求項１４】
前記参照光反射器は、第３の回折格子（９３）を含む、請求項１２又は１３に記載の投影照射システム。
【請求項１５】
前記ビーム整形光学系は、第２の回折格子（７３ｂ）を含み、
前記第２の回折格子（７３ｂ）及び前記第３の回折格子（９３）は、共通の基板（７１ｂ）上に配置されている、請求項１４に記載の投影照射システム。
【請求項１６】
前記第２の回折格子（７３ｂ）は、前記共通の基板（７１ｂ）の第１の側に配置され、前記第３の回折格子（９３）は、前記第１の側の反対の、前記共通の基板（７１ｂ）の第２の側に配置されている、請求項１５に記載の投影照射システム。
【請求項１７】
前記第２の回折格子及び前記第３の回折格子は、前記共通の基板の同じ側に配置されている、請求項１５に記載の投影照射システム。
【請求項１８】
前記干渉計装置（３７）は、前記測定放射線源（６３）と前記参照光反射器（６８）との間のビーム経路に配置されたビームスプリッタ（６７）を含む、請求項２〜１７のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項１９】
前記干渉計装置（３７）は、前記参照光反射器（６９）を、前記測定放射線源（６３）と前記ビーム整形光学系（７３）との間の前記ビーム経路の方向に変位させるためのアクチュエータ（９１）を含む、請求項２〜１８のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項２０】
前記測定放射線源は、ファイバ端部（９６ｅ）を有する光ファイバ（９５ｅ）であって、前記ビーム整形光学系（７３ｅ）を形成し、前記ファイバ端部から出射される放射線が前記光学面（３５）に向かって測定放射線として出射され、前記検出器（７０ｅ）に向かって参照放射線として出射されるように、前記検出器（７０ｅ）に対して配置された光ファイバ（９５ｅ）を含み、
前記ファイバ端部（９６ｅ）は、前記ビーム整形光学系（７３ｅ）と前記検出器（７０ｅ）との間のビーム経路に配置された反射器を形成している、請求項２〜１９のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項２１】
前記干渉計装置（３７）は、前記後方反射器（７５）を、前記後方反射器（７５）に入射する前記ビーム束のビーム経路の方向に変位させるためのアクチュエータ（９１）を含む、請求項２〜２０のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項２２】
前記測定放射線源（６３）によって出射される前記測定放射線（６５）の波長は可変である、請求項２〜２１のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項２３】
前記測定放射線の前記被測定光学部品（２９）との前記相互作用は、前記光学面（３５）の前記第１の拡張領域（６１）での前記測定放射線の反射を含む、請求項２〜２２のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項２４】
前記光学面（５３）の前記第１の拡張領域（６１）は、前記光学面（３５）の前記第２の拡張領域（６１）と実質的に一致する、請求項２３に記載の投影照射システム。
【請求項２５】
前記被測定光学部品は、ミラー（２９ｂ）を含み、
前記光学面は、前記ミラーのミラー面（３５ｂ）である、請求項２３又は２４に記載の投影照射システム。
【請求項２６】
前記ミラー（２９ｂ）は、前記ミラー面（３５ｂ）の形状を変化させるためのアクチュエータ（９０）を含む、請求項２５に記載の投影照射システム。
【請求項２７】
前記アクチュエータを、前記ビーム検出器（７１ｂ）によって検出される放射線強度の解析に依存して制御するための制御器（８１ｂ）をさらに含む、請求項２６に記載の投影照射システム。
【請求項２８】
前記被測定光学部品は、レンズ（２９）を含み、
前記光学面は、前記レンズのレンズ面（３５）である、請求項２３又は２４に記載の投影照射システム。
【請求項２９】
前記被測定光学部品は、第１の光学面（３５ｃ）及び第２の光学面（３６）を有するレンズ（２９ｃ）を含み、前記測定放射線の前記被測定光学部品（２９ｃ）との前記相互作用は、前記第１及び第２の光学面（３５ｃ、３６）間に配置された前記レンズの基材（substrate material）を横断することを含む、請求項２〜２２のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項３０】
前記第１の拡張領域（６１ｃ1）は、前記レンズ（２９ｃ）の前記第１の光学面（２５ｃ）において、前記第２の拡張領域（６１ｃ2）からオフセットして配置され、
前記測定放射線の前記被測定光学部品（２９ｃ）との前記相互作用は、前記第２の光学面（３６）での前記測定放射線の反射を含む、請求項２９に記載の投影照射システム。
【請求項３１】
基板（１３）をパターンで露光するための投影照射システムであって、前記投影照射システム（１ｆ）は、複数の光学部品と、少なくとも１つの干渉計装置（３７ｆ）とを含み、
前記少なくとも１つの干渉計装置（３７ｆ）は、測定放射線源（１０３）と、ビーム整形光学系と、ビームスプリッタと、位置分解能型放射線検出器（１０５）とを含み、これらはそれぞれ、前記投影照射システム（１ｆ）を通る前記投影放射線（１７ｆ）のビーム経路の外部に配置され、かつ、
第１の平行化された測定放射線ビーム及び第２の平行化された測定放射線ビーム（１０７，１０９）が、前記測定放射線源（１０３）によって出射される前記測定放射線によって生成され、前記第１の測定放射線ビーム（１０７）が第１の光学部品（２９ｆ）の第１の光学面（３５ｆ）に導かれて、前記第１の光学面（３５ｆ）の表面法線に対する前記第１の測定放射線ビーム（１０７）の入射角が３０°よりも大きくなり、
前記第１の光学部品（２９ｆ）の前記第１の光学面（３５ｆ）に入射する前記第１の測定放射線ビーム（１０７）が、前記第１の光学部品（２９ｆ）での反射の後に前記放射線検出器（１０５）に入射し、
前記第２の測定放射線ビーム（１０９）が、前記第１の光学部品（２９ｆ）の側方を通過し、前記第１の測定放射線ビーム（１０７）と重なり合って前記放射線検出器（１０５）に入射するように構成されていることを特徴とする投影照射システム。
【請求項３２】
前記第１の光学部品（２９ｆ）を保持するためのフレーム（８７ｆ）をさらに含み、前記ビーム整形光学系（１０３）及び前記検出器（１０５）は、互いから距離を有して、前記フレーム（２８ｆ）に固定されている、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項３３】
前記フレームは、前記第１の光学部品（２９ｆ）と機械的に接触する少なくとも１つの部品保持器（８３ｆ）を含み、
前記フレームは、前記部品保持器（８３ｆ）に機械的に連結され、その上に前記ビーム整形光学系（１０３）及び前記放射線検出器（１０５）が固定されている干渉計保持器（１０１）を含む、請求項３２に記載の投影照射システム。
【請求項３４】
前記干渉計保持器（１０１）の熱膨張係数は、前記部品保持器（８３ｆ）の熱膨張係数よりも小さい、請求項３３に記載の投影照射システム。
【請求項３５】
前記干渉計保持器（１０１）の前記熱膨張係数は、５×１０-6Ｋ-1よりも小さい、請求項３４に記載の投影照射システム。
【請求項３６】
前記フレームは、フレーム本体（３８ｆ）に対して前記光学部品（２９ｆ）を変位させるための少なくとも１つのアクチュエータ（８５ｆ）を含む、請求項３２〜３５のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項３７】
前記アクチュエータ（８５ｆ）を、前記放射線検出器（１０５）によって検出される放射線強度の解析に依存して制御するための制御器（８１ｆ）をさらに含む、請求項３６に記載の投影照射システム。
【請求項３８】
前記第１の測定放射線ビーム（１０７）の前記反射は、前記第１の光学部品（２９ｆ）の前記第１の光学面（３７ｆ）で行われる、請求項３１〜３７のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項３９】
前記第１の光学部品は、レンズ（２９ｈ）であり、前記第１の測定放射線ビーム（１０７ｈ）の前記反射は、前記第１の光学面（３５ｈ）と反対の、前記レンズ（２９ｈ）の第２の光学面で行われる、請求項３１〜３８のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項４０】
前記第１の測定放射線ビーム（１０９）は、前記ビーム整形光学系（１０３）及び前記ビームスプリッタのうちの１つと、前記放射線検出器（１０５）との間において直線状に伝播する、請求項３１〜３９のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項４１】
前記第２の測定放射線ビーム（１０９ｇ）は、前記ビーム整形光学系（１０３ｇ）及び前記ビームスプリッタのうちの１つと、前記放射線検出器（１０５ｇ）との間で反射を受ける、請求項３１〜３９のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項４２】
前記第２の測定放射線ビーム（１０９ｇ）の前記反射は、前記投影光学システム（１ｇ）の、前記第１の光学部品（２９ｇ1）とは異なる第２の光学部品（２９ｇ2）で行われる、請求項４１に記載の投影照射システム。
【請求項４３】
前記投影照射システムは、複数の干渉計装置（３７ｉ）を含み、前記複数の干渉計装置（３７ｉ）の前記第１の測定ビーム（１０７ｉ）は、互いから距離を有して配置された位置（１１３ｉ）において前記第１の光学部品の前記第１の光学面（３５ｉ）に入射する、請求項３１〜４２のいずれかに記載の投影照射システム。
【請求項４４】
前記複数の干渉計装置（３７ｉ）の数は３に等しい、請求項４３に記載の投影照射システム。
【請求項４５】
前記複数の干渉計装置のビーム整形光学系（１０３ｉ）及び放射線検出器（１０５ｉ）は、共通の基板（１０１ｉ）上に配置されている、請求項４３又は４４に記載の投影照射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影照射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細構造及び部品の製造にリソグラフィ法が用いられている。微細部品及び構造には、例えば、集積回路、液晶（fluid crystal）素子、微小機械部品などが含まれる。ここで、マスク（「レチクル」）上に予め形成されたパターンあるいは構造は、例えば、放射線感受性層（「レジスト」）を備えたウェハ等の放射線感受性基板上に投影照射システムの結像光学系によって結像される。結像に必要な光は、マスクを照射するための照射光学系を含む投影照射システムの照射システムによって生成される。
【０００３】
製造される部品のさらなる微細化への傾向の継続とともに、投影照射システムの結像品質に対する要求は一層高まっている。
【０００４】
結像品質を特徴づける特定のパラメータが結像光学系の干渉計測定によって決定され得る投影照射システムが、例えば、米国特許出願公開第２００２／０００１０８８号（特許文献１）から公知である。結像システムの少なくとも１つの光学素子の位置を結像システムの他の素子に対して調整するアクチュエータを含む結像光学系が、例えば、米国特許第５，９７３，８６３号（特許文献２）から公知である。このように、結像光学系の一定の結像誤差は、アクチュエータをこれに応じて制御することによって低減させることが可能である。
【０００５】
投影照射システムの光学部品の数が多いため、結像品質は、光学部品の多数のパラメータによって決まり、また、操作に伴うドリフトを被り易い。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０００１０８８号
【特許文献２】米国特許第５，９７３，８６３号
【発明の開示】
【０００６】
本発明の一実施の形態によれば、投影照射システムは、前記投影照射システムの操作に用いられる投影放射線のビーム経路に配置されたいくつかの光学部品と、これらの光学部品のうちの少なくとも１つを測定放射線を用いて検査するための干渉計装置とを含み、前記測定放射線は、前記光学部品の光学面の表面法線に対して少なくとも３０°の入射角で前記光学面上に入射し、少なくとも１つの回折光学素子が、前記測定放射線のビーム経路に配置されている。
【０００７】
本発明は、システムの個々の部品のパラメータを求めること、及び、システムの部品のパラメータの経時変化を求めることのうちの少なくとも１つを可能にする投影照射システムを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の一実施の形態によれば、基板をパターンで露光するための投影照射システムは、パターン形成構造を投影放射線で照射するための照射光学系と、前記パターン形成構造と相互作用を起こす投影放射線を基板上に移送するための投影光学系とを含み、前記照射光学系及び投影光学系は、それぞれ、複数の光学部品を含み、前記投影照射システムは、前記複数の光学部品のうちの光学部品を測定するための少なくとも１つの干渉計装置を含み、前記干渉計装置は、測定放射線源と、ビーム整形光学系と、第１の回折格子を有する後方反射器と、２次元位置分解能型放射線検出器とを含み、これらは、前記投影照射システムを通る前記投影放射線のビーム経路の外部に配置され、かつ、前記ビーム整形光学系を通って前記測定放射線源から出射される測定放射線が、前記被測定光学部品の光学面の第１の拡張領域に拡張放射線束として入射し、前記光学面に入射する前記測定放射線が、前記被測定光学部品との第１の相互作用の後に、前記後方反射器に拡張ビーム束として入射し、前記後方反射器の前記第１の回折格子で反射された測定放射線が、前記被測定光学部品の光学面の第２の拡張領域に入射し、前記光学面の前記第２の拡張領域に入射する前記測定放射線が、前記被測定光学部品との第２の相互作用の後に、前記ビーム整形光学系に拡張放射線束として入射し、前記ビーム整形光学系に入射する前記測定放射線が、前記２次元位置分解能型検出器に、参照放射線と重なり合って入射するように構成されている。
【０００９】
上記干渉計装置により、測定放射線ビームが導かれる光学部品のパラメータを求めることができる。測定放射線ビームは光学部品の表面の拡張領域に入射するため、その位置に依存するパラメータ及び経時変化を求めることが可能である。ここで、位置に依存するパラメータは、測定放射線ビームが導かれる光学面の領域の表面形状であり得る。位置に依存するパラメータは、測定放射線ビームが基材を横断するのであれば、光学部品の基材の屈折率分布であってもよい。
【００１０】
投影放射線のビーム経路の外部に配置された干渉計装置の部品において、これらのパラメータを、投影照射システムの露光操作中に、この操作を損なうことなく求めることが可能である。従って、操作中にこれらのパラメータを稼動状態で求めることが可能であり、特に、これらのパラメータの時間に依存するドリフトを求めることができる。このようなドリフトは、例えば、露光操作中の投影照射システムにおける熱的変化によって生じ得る。例えば、投影照射システムのレンズ及びミラーのうちの１つといった光学部品は、投影放射線がこれらに入射することによって加熱され、これらの光学部品の表面形状に変化が生じる場合がある。レンズの基材における屈折率及び屈折率分布も、操作中に変化する場合がある。屈折率の変化は、加熱、及び基材の圧縮や希薄化といった放射線による構造変化によって生じ得る。
【００１１】
本発明の一実施の形態によれば、前記測定放射線は、例えば、３０°よりも大きい平均入射角で前記光学面に傾斜して入射する。これにより、特に、光学部品のフレームや保持器といった、投影照射システムの構造部品間において、前記干渉計装置を省スペースで固定することが可能である。特に、光学部品のパラメータ及びパラメータのドリフトを求めるために、既存の投影照射システムに干渉計装置を追加することが可能である。
【００１２】
一実施の形態によれば、前記測定放射線ビームが導かれる前記光学面の拡張領域は、前記投影放射線に対して有効な前記光学部品の表面の１０％を超える、特に、２０％を超える比較的大きい部分である。
【００１３】
光学面の相互作用領域が拡張し、測定放射線ビームが光学面のこの領域に傾斜して入射するため、測定放射線ビームが光学面に入射する前に存在していた可能性のある測定放射線ビームの波面の対称性は、光学部品との相互作用の後ではもはや存在しない。本発明の一実施の形態によれば、この場合、前記後方反射器の前記第１の回折格子は、前記回折格子に拡張ビームとして入射する前記測定放射線ビームの放射線が、各入射位置において実質的にそれ自体に反射されて戻るように反射され、かつ、前記後方反射器から戻るビームの各部分ビーム束が、前記後方反射器に向かって伝播した際に辿った経路を実質的に横切るように構成されている。個々の部分ビーム束の、後方反射器に向かう経路と後方反射器から戻る経路の一致にずれが生じる可能性があり、これらのずれは、干渉計装置によって得られるパラメータの変化の効果に寄与する。すなわち、光学部品のパラメータにおける変化は、通常、後方反射器に向かう経路と後方反射器から戻る経路の一致の変化、ひいては、放射線検出器によって得られる干渉縞の変化をもたらすことになる。干渉縞の解析から、パラメータにおける変化を推測することが可能である。
【００１４】
必要に応じて後方反射器の機能を果たす回折格子を製造することは、技術的に可能である。例えば、光学部品との相互作用を含む、干渉計装置における測定放射線ビームの伝播は、コンピュータによってシミュレートすることが可能であるので、測定放射線ビームの個々の部分ビーム束の回折格子への入射角を計算することが可能である。このように計算された回折格子の位置全体にわたる入射角分布に依存して、回折格子の位置に依存する線密度を求め、回折格子に入射する測定放射線の少なくとも一部が所定の回折次数でそれ自体に反射されて戻り、光学部品とのさらなる相互作用の後、最終的に放射線検出器に入射するようにすることが可能である。線密度分布を予め設定することにより、対応する回折格子を製造することが可能である。このような回折格子は、通常、コンピュータ処理ホログラム（ＣＧＨ）と呼ばれる。線密度分布の数学的記述から始まるこのようなＣＧＨは、電子ビーム描画装置、リソグラフィ装置、レーザビーム描画装置などの従来公知の方法によって製造され得る。
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、前記線密度は、前記回折格子上の異なる位置間で、２倍よりも、特に、３倍よりも大きく異なる。
【００１６】
一実施の形態によれば、前記ビーム整形光学系もまた、回折格子を含む。前記回折格子は、前記光学面に入射する前記測定放射線ビームを整形するように構成され、当該ビームが前記光学面の前記拡張領域に入射するように前記光学部品の形状に適合されたＣＧＨであってもよい。
【００１７】
一実施の形態によれば、前記干渉計装置は、干渉縞を形成するために必要な前記測定放射線源の放射線から前記参照放射線を分離するために、前記測定放射線源と前記ビーム整形光学系との間のビーム経路に配置された参照光反射器を含む。ここで、前記参照光反射器は、半透明鏡であってもよい。これにより、前記干渉計装置は、フィゾー干渉計と呼ばれる構成を有し、この構造において、前記半透明鏡は、典型的には、前記測定放射線ビーム源と前記ビーム整形光学系との間において、平行ビームとされた測定放射線ビームに直交して配置された平面鏡である。
【００１８】
別の実施の形態によれば、前記参照光反射器は、さらなる回折格子も含み得る。この回折格子は、従来のフィゾー構成に通常存在するさらなるビームスプリッタが不要となるように、前記参照光が、前記放射線検出器に向かって、前記入射測定放射線に対して角度をなして反射されるように構成され得る。
【００１９】
別の実施の形態によれば、前記干渉計装置は、位相シフト干渉法（ＰＳＩ）の技術の利点を利用する。これにより、１回の測定において、多数の干渉縞が検出され、そのそれぞれの場合において、干渉計装置のビーム経路に異なる位相シフトが形成される。位相シフトを形成するために、他の実施の形態では、測定放射線の波長を様々にし、ビーム整形光学系の位置、後方反射器の位置、参照光反射器の位置などを様々にすることも可能である。
【００２０】
一実施の形態によれば、前記後方反射器から反射され、前記放射線検出器に供給される前記測定放射線は、前記光学部品との相互作用の際にその光学面で反射される。この能力は、光学面の表面形状の変化を求めるのに特に適している。この能力は、ミラー及びレンズのうちの１つである光学部品に適用可能である。
【００２１】
さらなる実施の形態によれば、前記光学部品はレンズであり、前記後方反射器から反射されて戻り、前記光学部品との相互作用のために前記放射線検出器に供給される前記測定放射線は、前記レンズの第１の表面で屈折し、その基材を横断し、前記レンズの前記第２の表面で内側に反射され、前記基材をもう１度横断し、最終的に、前記レンズの前記第１の表面を通って前記レンズを出射する。この能力は、レンズ材料の屈折率の変化を求めるのに特に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。ここで、
図１は、本発明の第１の実施の形態における投影照射システムを示し、
図２は、本発明の第２の実施の形態における投影照射システムを示し、
図３は、図１及び図２の投影照射システム内に統合される干渉計装置の詳細図を示し、
図４は、図１及び図２の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図５は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図６は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図７は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図８は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図９は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図１０は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図１１は、図１０に示す断面図の平面図を示し、
図１２は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図１３は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示し、
図１４は、図１１に対応する、さらなる実施の形態における干渉計装置の平面図を示し、
図１５は、図１１に示す放射線伝送器ユニットの部分図を示す。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態における投影照射システムの概略図を示す。投影照射システム１は、マスク保持器５上に設けられたフォトマスク７をフォトレジストで被覆された半導体ウェハ１３の表面１１に結像するための投影光学系３を含み、半導体ウェハ１３は、ウェハテーブル１５上に保持されている。
【００２４】
マスク７は、照射光学系１９によって生成される投影放射線１７で露光される。投影放射線１７を生成するために、照射光学系１９は、波長２４８ｎｍの投影放射線を生成する、例えば、ＫｒＦエキシマレーザといった放射線源２１を含む。放射線源２１から出射される放射線は、結像されるマスク７の領域に入射するように、位置に対する所望の角度分布、好ましくは、均一な分布にしたがって、複数の光学部品によって適切に整形される。照射光学系１９の光学部品は、図１において概略的にのみ示され、コリメータ光学系の部品２３、積分器２４、及びビームを整形するためのさらなる部品２５を含む。部品２５は、図１においてはレンズとして概略的に示されるが、回折格子や偏光子などの他の素子も含み得る。投影放射線は、ミラー２６によってマスク７上に導かれる。
【００２５】
マスク７上の所定パターンが、投影光学系３によって半導体ウェハ１３上に転写される。投影光学系３は、複数のレンズを含み、これらのうちの３つ、すなわち、レンズ２９、３０及び３１のみを例として図１に示す。これらのレンズは、投影光学系３のケーシング３３に保持されている。レンズ２９の表面３５の領域の表面形状の変化を求めるために、投影光学系は、後方反射器３９及び図１において箱４０として概略的に示されかつ以下により詳細に説明されるさらなる部品を有する干渉計装置３７を含む。干渉計装置３７の部品は、投影放射線１７のビーム経路の外部に配置されている。
【００２６】
図１において、レンズ２９のパラメータを測定するための干渉計装置３７は、例示としてのみ示されている。しかし、さらなるレンズ３０、３１、投影光学系３のレンズ（図１に図示せず）といった他の光学部品、又は、図１に概略的に示す部品２３、２４、２５及び２６といった照射光学系１９の部品、並びに、図１の概略図に示されない照射光学系１９のさらなる部品のパラメータを測定するための対応する干渉計装置も設けられている。
【００２７】
図１の投影光学系３の光学部品は、レンズのみである。しかし、本発明の原理を、レンズの他に、例えば、湾曲したミラー面を有する少なくとも１つのミラーを含む反射屈折投影光学系といった、他の投影光学系に適用することも可能である。
【００２８】
図２は、光学部品としてミラーのみを有する反射光学照射システム３ａの構造を概略的に示す。この投影照射システム１ａは、半導体ウェハ１３ａ上にパターン形成構造７ａを結像するための投影光学系３ａ、及びパターン形成構造７ａを投影放射線１７ａで照射するための照射光学系１９ａを含む。投影放射線１７ａは、例えば、ＥＵＶ放射線を生成するためのプラズマ源を含む放射線源２１ａによって生成される。照射光学系１９ａは、投影照射が、所望の角度分布に応じてパターン形成構造７ａに入射するように、ミラー５１、５２、５３及び５４によって投影放射線１７ａを整形する。パターン形成構造７ａは、構成されるパターンに応じて投影放射線を反射させ、投影光学系３ａは、ミラー５５、５６、５７、５８、５９及び６０を用いて、ウェハ１３ａ上に結像されるパターンを生成する。ミラー５１〜６０の表面形状は、投影照射システム１ａの動作中に変化する場合があり、これにより、システムの結像品質が低下し得る。従って、ミラー５１〜６０のそれぞれは、図１に示す干渉計装置３７と同様に構成され、下記に詳細に説明される干渉計装置に対応付けられ得る。図２に示される実施の形態においては、ミラー５８のみが、ミラー５８の表面３５ａの形状の変化を求めるために、同じく図２に概略的にのみ示される干渉計装置３７ａに対応付けられている。
【００２９】
以下に、図１の干渉計装置３７の詳細について、図３を参照しながら説明する。干渉計装置３７は、測定放射線６５用の放射線源６３を含む。放射線源６３は、例えば、６３２．８ｎｍの波長を有する測定放射線６５を出射するヘリウムネオンレーザであり得る。測定放射線６５は、概略的に図示されるコリメータ光学系６６によって平行にされ、ビームスプリッタ６７で反射される。その後、楔形プレート６８を横断する測定放射線６５のビーム方向に直交して向けられた部分反射面６９を有する楔形プレート６８を横断し、部分反射面６９は、干渉計装置３７のフィゾー面を形成する。フィゾー面６９で反射された測定放射線は、参照放射線としての機能を果たし、ビームスプリッタ６７を直線状に横断し、カメラ光学系６９によって２次元位置分解能型放射線検出器７０上に投影される。放射線検出器７０は、２次元パターン状に配置された複数のピクセル７１を含むＣＣＤ検出器であり得る。フィゾー面６９を横断する測定放射線６５の一部は、投影光学系３７のケーシング３３に取り付けられた窓７１を通ってケーシングの内部に入射する。例えば、ケーシングの内部に真空が設けられていてもよく、あるいは、投影放射線１７との相互作用性が低い適切なガスのガス雰囲気が設けられていてもよい。
【００３０】
窓７１の内側表面にはＣＧＨ７３が設けられ、ＣＧＨ７３は、平行ビームとして平行にされて、ＣＧＨ７３に入射する測定放射線が、例えば、１次の回折次数にしたがってＣＧＨによって回折され、これにより、測定放射線がレンズ２９の表面３５の拡張領域６１に入射するように拡張するように構成されている。そこから、測定放射線は、後方反射器３９のさらなるＣＧＨ７５に、拡張ビーム束として再び反射又は入射し、後方反射器３９は、ＣＧＨ７５に入射する測定放射線が後方に、好ましくは、正確にそれ自体へと反射されるように構成されている。従って、ＣＧＨ７５は、所与の回折次数（例えば、１次の回折次数）にしたがってＣＧＨで反射される放射線用の後方反射器としての機能を果たす。
【００３１】
後方反射された測定放射線は、次に、レンズ２９の光学面３５の拡張領域に再び入射する。正確な後方反射の条件が満たされる限り、この拡張領域は、ビーム整形光学系７３からの測定放射線が入射する拡張領域６１と一致する。ＣＧＨ７５から領域６１に入射する測定放射線は、光学面３５で再び反射されて、ＣＧＨ７３に入射し、ＣＧＨによって実質的に平行な測定放射線ビームに整形され、このビームは、フィゾー面６９及び楔形プレート６８を横断し、次に、ビームスプリッタ６７を横断して、カメラ光学系６９を通って検出器７０上に投影され、その結果、フィゾー面６９で反射された参照放射線と、領域６１においてレンズ２９の表面３５と２回相互作用を起こした測定放射線との干渉重畳により、検出器７０上に干渉縞が形成される。この干渉縞は、検出器７０から制御器８１に読み込まれる。
【００３２】
干渉計装置３７の部品及びレンズ２９の全体構成は、数的にシミュレートすることができるので、形成された干渉縞は、例えば、部品の既知の形状に対する光線追跡法によって計算することができる。測定された干渉縞を計算された干渉縞と比較することにより、干渉計装置３７の部品を適切に較正すれば、領域６１における光学面３５の表面形状の目的形状からのずれを推測することが可能である。
【００３３】
形成された干渉縞が数値計算によって正確に予測されない場合であっても、干渉縞の経時的変化を求めることはいずれにせよ可能である。このような変化から、領域６１における光学面３５の変化を求めることが可能である。例えば、領域６１における表面３５の曲率半径が経時的に増加あるいは減少しているか否かを決定することが可能である。曲率半径のこのような変化は、例えば、投影放射線１７によるレンズ２９の加熱によって生じ得る。
【００３４】
曲率半径、あるいは光学面３５の表面形状の別のパラメータの変化は、投影光学系３７の結像品質に変化を生じさせ、また、劣化を引き起こすおそれがある。干渉計装置３７によって、このような変化を求めることができ、また、結像品質のこのような変化を打ち消すための方策を実施することができる。図３は、投影光学系３７のレンズ３２を例としてのみ示し、レンズ３２は、保持器８３を用いてケーシング３３において保持され、複数の圧電アクチュエータ８５が保持器８３を支持し、そして、レンズ３２のフレーム８７を保持する。圧電アクチュエータ８５は、レンズ２９に対するレンズ３２の位置を変更するように制御器８１によって制御される。このように、レンズ表面３５の表面形状が変化した際に、表面３５の表面形状の変化による投影光学系３７の結像品質の変化が、好ましくは補償されるように、レンズ２９に対してレンズ３２の位置を変位させることが可能である。
【００３５】
図３は、別のアクチュエータ９１を示し、アクチュエータ９１は、矢印９２によって図３に示す方向にＣＧＨ７５を変位させ、ＣＧＨ７５から戻る測定放射線の位相シフトを生じさせ、これにより、検出器７０によって得られる干渉縞に位相シフトを生じさせるように構成されている。従って、位相シフト干渉法（ＰＳＩ）の原理を利用し、領域６１における光学面３５の測定のために、検出器１７を用いて、ＣＧＨ７５の位置がそれぞれ異なる多数のインターフェログラムを得ることが可能である。多数のインターフェログラムの評価は、行われた測定の精度及び明瞭さに関して有利である。位相シフト干渉法に関する背景情報は、ダニエル・マラカラ（Ｄａｎｉｅｌ  Ｍａｌａｃａｒａ）の教科書の第１４章、光学工場試験（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｈｏｐ  Ｔｅｓｔｉｎｇ）第二版、Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ（１９９２）に見られる。
【００３６】
図３に詳細に示す干渉計装置は、図１に示す投影照射システムのレンズ２９の表面３５の表面形状を測定する機能を果たす。しかし、干渉計装置の対応する構造を備えた図１の投影照射システムの他の光学部品の表面形状を求めることも可能である。干渉計装置の対応する構造を用いて、図２に示す投影照射システムの実施の形態のミラーの表面形状を求めることは可能である。
【００３７】
図３に、領域６１における異なる位置に直立した３つの表面法線８９が示されている。さらに、領域６１に入射する測定ビーム束の部分ビームの３つの入射角αが示されている。表面３５の曲率及び入射する測定放射線の発散により、入射角は、領域６１上の各位置で同じではない。しかし、領域６１の部分全体にわたって入射角の平均をとり、それにより、測定放射線の表面３５への平均入射角を求めることは可能である。また、図１の概略図から、測定放射線が比較的大きい入射角で面３５に入射することが分かる。特に、この入射角は、３０°よりも大きい。
【００３８】
図４は、投影照射システム１ｂの別の実施の形態を示す。図３に示す実施の形態と異なり、ここでは、投影照射システム１ｂの干渉計装置３７ｂは、別の構造を有する。この構造は、図３のビームスプリッタ６７の機能がさらなるＣＧＨ９３によって実現される点で、図３に示される構造と実質的に異なる。測定放射線は、被測定光学面３５ｂから離れて配置された放射線源６３ｂから、光導管９５によって測定位置の付近に導かれ、そこで、測定放射線６５ｂの発散束としてファイバ端部９６を出て、コリメータ光学系６６ｂによって整形されて、投影光学系３ｂのケーシング３３ｂの窓７１ｂの外側表面に取り付けられたＣＧＨ９３に入射する平行ビームとなる。ＣＧＨ９３は、所与の回折次数にしたがって入射測定放射線を回折し、その結果、測定放射線は、被測定光学面３５ｂの拡張領域６１ｂ上に測定放射線を導くさらなるＣＧＨ７３ｂとして適合されたビーム整形光学系に入射する。そこから、測定放射線は、反射され、この場合もＣＨＧ７５ｂとして適合された後方反射器でそれ自体に後方反射されて、光学面３５ｂの領域６１ｂに再び反射され、ビーム整形ＣＧＨ７３ｂに入射する。そこで、検出器７０ｂに向かって後方に伝播する測定放射線は、ＣＧＨ７３ｂを横断し、領域６１ｂに向かって伝播する測定放射線と同じ角度で回折された後、ＣＧＨ９３に入射する。しかし、そこで、後方に伝播する測定放射線は、放射線源６３ｂから領域６１ｂに向かって伝播する測定放射線とは異なる角度で、所与の回折次数にしたがって回折され、その結果、後方に伝播する測定放射線は、カメラ光学系６９ｂに入射して、検出器７０ｂ上に投影される。
【００３９】
ＣＧＨ９３は、放射線源６３ｂからの測定放射線６５ｂの一部を反射するように、すなわち、ＣＧＨ９３で反射された測定放射線も、参照放射線としてカメラ光学系６９ｂに入射するように、かつ、領域６１ｂから後方に伝播する測定放射線と重なり合って、検出器７０ｂ上に干渉縞を形成するように、さらに構成されている。
【００４０】
図４に示す実施の形態においては、干渉計装置３７ｂを用いて測定される光学部品２９ｂは、ミラーである。ミラーは、図４に概略的に示すカウンタベアリング８８によって縁部において保持されているので、ミラー面３５ｂの表面形状は可変であり、また、アクチュエータ９０を用いて、矢印９４によって示される方向の可変力をミラーの中心に作用させ得る。作用させた力は、制御器８１ｂによって求められ、制御器８１ｂは、検出器７０ｂによって得られる干渉縞の解析からアクチュエータ９０用の制御信号を導出する。可変の表面形状を有するミラーが、図４に概略的にのみ示されている。このような可変ミラーに関する背景情報は、例えば、欧州公開特許第１１７４７７０号から得ることができる。
【００４１】
図５は、干渉計装置３７ｃを含むさらなる実施の形態である投影照射システム１ｃを示し、干渉計装置３７ｃは、被測定レンズ２９ｃとの相互作用のための測定放射線が、反射されるだけではなく、その基材を横断するという点で、図４に示す干渉計装置とは実質的に異なる。このために、測定放射線は、レンズ２９ｃの表面３５ｃの領域６１ｃ1上にＣＧＨ３７ｃを通って導かれる。測定放射線の一部は、表面３５ｃで反射されずに回折され、レンズ２９ｃに入射して、その基材を横断し、他方のレンズ面３６で内側に反射される。表面３６で内側に反射された測定放射線は、再び基板を横断し、レンズ２９ｃの表面３５ｃを通って領域６１ｃ2へと出射し、そこから、後方反射器として構成されたＣＧＨ７５ｃに入射する。後方反射された測定放射線は、ＣＨＧ７５ｃから、測定放射線がレンズ２９ｃを部分的に貫通する領域６１ｃ2上に導かれ、他方のレンズ面３６で内側に反射され、レンズの表面３５ｃから領域６１ｃ1へと出射して、ＣＧＨ７３に入射し、ＣＧＨ７３、さらなるＣＧＨ９３ｃ及びカメラ光学系６９ｃを介して、検出器７０ｃに供給される。
【００４２】
このように、検出器７０ｃで生成された参照パターンに寄与する、レンズ２９ｃと相互作用を起こした測定放射線は、レンズ２９ｃの基板を２度横断している。従って、干渉縞の変化は、レンズ２９ｃの面３５ｃ及び３６ｃの表面形状の変化を示すだけではなく、レンズ２９ｃの基材の屈折率の変化も示す。
【００４３】
図６は、干渉計装置３７ｄを有するさらなる実施の形態である投影照射システム１ｄを示し、干渉計装置３７ｄは、光学部品２９ｄから後方に伝播する測定放射線を再整形するビーム整形光学系７３ｄと検出器７０ｄとの間にカメラ光学系（図３、図４及び図５における参照符号６９）が設けられていないという点で図５に示す干渉計装置と実質的に異なる。従って、測定放射線及び参照放射線は、検出器に直接移送される。このような構造は、上記文献において、「レンズレス干渉計」とも呼ばれている。
【００４４】
図７は、干渉計装置３７ｅを有するさらなる実施の形態である投影照射システム１ｅを示し、干渉計装置３７ｅは、干渉計装置の構造に関して図３〜図６に示す装置と異なる。図７の干渉計装置３７ｅは、いわゆる点回折干渉計の構造を有する。放射線源６３ｅによって生成される放射線は、球面波としてファイバ端部３６ｅを出る。この放射線の一部６５ｅは、測定放射線として用いられ、ＣＧＨとして設計されたビーム整形光学系７３ｅによって測定ビームに整形される。測定ビームは、被測定光学部品（すなわちレンズ２９ｅ）と相互作用を起こし、後方反射器２９ｅによって再び戻され、ＣＧＨ７３ｅを再び横断し、その結果、ファイバ端部３６ｅへ球状に後方伝播する波束に整形される。ファイバ端部３６ｅにおいて、後方に伝播する放射線の一部が反射され、次に、検出器７０ｅに入射する。しかし、ファイバ端部３６ｅを直接出る放射線の一部も検出器７０ｅに入射し、検出器上に干渉縞を生成するための参照放射線を形成する。ここでも、被測定光学部品２９ｅのパラメータの変化は、生成された干渉縞の変化ももたらす。生成された干渉縞を読み出し、これを分析することにより、投影照射システムに設けられたアクチュエータなどを、補償するように制御することができる。
【００４５】
図８は、図７に示す投影照射システムと構造において非常に類似している、投影照射システムのさらなる実施の形態を示す。ただし、図８の投影照射システム１ｊは、測定放射線６５ｊが自由ビームとして放射線源から出るファイバ端部９６ｊの位置と、放射線が最初に相互作用を起こす表面３５ｊとの間に、測定放射線の波面を整形するためのさらなるビーム整形光学系（図７の格子７３ｅ）が配置されていない点で、図７に示すシステムと異なる。窓７１ｊは、平行平面板として、横断する測定放射線の一定の平行なオフセットを生じさせるが、これは、波面の形状の実質的な変化をもたらさない。
【００４６】
図９は、干渉計装置３７ｋを有するさらなる実施の形態である投影照射システム１ｋを示し、干渉計装置３７ｋは、被測定レンズ２９ｋとの相互作用のための測定放射線がレンズ２９ｋを横断し、その表面３５ｋ及び３６ｋのいずれにおいても反射されないという点で、図３〜図８に示す干渉計装置と実質的に異なる。本実施の形態において、後方反射器３９ｋは平面鏡として適合されているので、測定放射線は、そのミラー面に直交して入射する。従って、窓７１ｋに取り付けられた回折格子７３ｋは、これによって測定放射線が整形され、拡張領域６１ｋ1においてレンズ面３５ｋで屈折した後、ミラー３９ｋに向かって平行ビームとして伝播し、レンズ２９ｋの基材を横断して、拡張領域６１ｋ2においてレンズ面３６ｋでさらに屈折するように適合されている。
【００４７】
本実施の形態の変形例において、回折格子７３ｋは、領域６１ｋ2においてレンズ２９ｋを出射する測定放射線が、後方反射器においてそれ自体にも戻るような発散又は収束ビーム経路を示すように構成されていてもよく、その場合、後方反射器は、凹面又は凸面鏡として適合される。
【００４８】
一方、図９に示す実施の形態の変形例においては、後方反射器も回折格子として適合され得る。この場合、回折格子３７ｋは、放射線源とレンズ２９ｋの第１の光学面３５ｋとの間のビーム経路に配置されるか、あるいは、省略され得る。
【００４９】
図９に示す実施の形態において、干渉計装置３７ｋは、その他の点において図７及び図８に示す干渉計装置と同様の構造を示す。しかし、図３〜図６に図示する干渉計装置を、測定放射線が反射せずにレンズを横断するように変形することが可能であり、その場合、これらの図における後方反射器は、図９に示すものと同様の位置においてレンズの上部に配置されるのがよい。
【００５０】
図１０に、干渉計装置３７ｆを有するさらなる実施の形態である投影照射システム１ｆを示す。投影照射システム１ｆの投影光学系又は照射光学系に配置され得るレンズ２９ｆは、光学系のケーシング３３ｆ内に保持されている。レンズ２９ｆ自体は、フレーム８７ｆ内に取り付けられている。フレーム８７ｆと保持器８３ｆとの間に、多数のアクチュエータ８５ｆが挿入されており、これらは、ケーシング３３ｆに対するレンズ２９ｆの位置を正確に調節することができるように制御器８１ｆによって制御される。ケーシング３３ｆに対するレンズ２９ｆの位置を測定するために、投影照射システム１ｆは、干渉計装置３７ｆを含む。この干渉計装置３７ｆは、保持器８３ｆによって保持されたリング１０１上に取り付けられた放射線伝送器ユニット１０３及び放射線検出ユニット１０５を有する。リング１０１は、例えば、ゼロデュア（Zerodur）のような低熱膨張係数を有する材料からなる。ゼロデュアは、０．５×１０-6Ｋ-1の熱膨張係数を有し、これは、従って、部品が例えば鋼から形成される保持器８３ｆの熱膨張係数よりも実質的に低い。
【００５１】
図１５は、放射線伝送器ユニット１０３の詳細を概略図において示す。リング１０１上には保持器１２７が取り付けられ、保持器１２７は、さらに、半導体レーザダイオード１２１のためのヒートシンクを形成し、コリメータ光学系及びビームスプリッタ１２５のための保持器を形成する。レーザダイオード１２１から出射された放射線は、レンズ１２２によって平行にされ、ビームスプリッタ１２５上に導かれる。ビームスプリッタ１２５は、部分反射面１２６及び非反射面１２８を有する平面平行プレートである。ビームスプリッタを横断する平行放射線の一部は、測定光ビーム１０７を形成し、ビームスプリッタ１２５で反射された放射線の一部は、測定光ビーム１０９を形成する。両ビーム１０９及び１０７は、それらの間に角度αをなして伝播する。
【００５２】
ビーム１０９は、放射線検出ユニット１０５の位置分解能型検出器に向かって直接伝播し、一方、ビーム１０７は、レンズ２９ｆの表面３５ｆ上に導かれて、そこから後方反射され、反射されたビーム１０８は、放射線検出ユニット１０５の位置分解能型検出器に、ビーム１０９と重なり合って入射する。ビーム１０７及び１０９間の角度αは比較的小さく、例えば、３°又は５°であり、レンズ２９ｆの光学面３５ｆへのビーム１０７の入射角は比較的大きく、特に、３０度よりも大きい。
【００５３】
両ビーム１０８及び１０９は、位置分解能型検出器上に干渉縞を形成する。位置分解能型検出器は、例えば、ＣＣＤ検出器のような２次元位置分解能型検出器であり得る。しかし、本実施の形態の目的では、位置分解能型検出器は、より簡単に構成され、例えば、ライン検出器又は４象限検出器であればよい。ここでは、すなわち、ケーシングに対するレンズの位置の変位によって引き起こされる、干渉縞の変化が検出可能であることが非常に重要である。検出器によって検出された放射線強度分布の変化は、制御器８１ｆによって読み出され、制御器８１ｆは、次に、検出された放射線強度分布の変化が補償されるようにアクチュエータ８５ｆを制御し、これにより、ビーム１０７が表面３５ｆに入射する箇所１１３の位置が、ケーシング３３ｆに対して一定となるようにする。
【００５４】
図１１は、図１０に断面として示された干渉計装置３７ｆの平面図を示す。図１１から、放射線伝送器ユニット１０３及び放射線検出ユニット１０５は、互いに対向してリング１０１上に配置され、その結果、位置１１３は、レンズの表面３５ｆの中心に配置されることが分かる。
【００５５】
図１２は、２つのレンズ２９ｇ1及び２９ｇ2の互いに対する位置を測定するための干渉計装置３７ｇを有するさらなる実施の形態である投影照射システム１ｇを示す。両レンズ２９ｇ1及び２９ｇ2は、アクチュエータ８５ｇ1及び８５ｇ2によって、保持器８３ｇ1及び８３ｇ2に保持されたフレーム８７ｇ1及び８７ｇ2内にそれぞれ保持されており、保持器８３ｇ1及び８３ｇ2は、投影照射システム１ｇの光学系のケーシング３３ｇに取り付けられている。図１０に示す実施の形態と同様に、干渉計装置３７ｇの放射線伝送器ユニット１０３ｇ及び放射線検出ユニット１０５ｇが、互いに対向してリング１０１ｇ上に取り付けられており、リング１０１ｇは、保持器８３ｇ1によって保持されている。
【００５６】
放射線伝送器ユニット１０３ｇは、互いに対して角度αをなして伝播する２つのビーム１０７ｇ及び１０９ｇを出射する。ビーム１０７ｇは、反射ビームが放射線検出ユニット１０５ｇの位置分解能型検出器に入射するように、位置１１３ｇ1においてレンズ２９ｇの表面３５ｇ1から反射される。図８に示す実施の形態と異なり、他方のビーム１０９ｇは、位置分解能型検出器に直接入射しない。代わりに、他方のビーム１０９ｇは、レンズ２９ｇ2のレンズ面３５ｇ上の位置１１３ｇ2に導かれ、レンズ２９ｇ2の表面３５ｇ2で反射され、反射されたビームは、さらに検出器に入射して、そこで、表面３５ｇ1で反射されたビームと共に干渉縞を形成する。２つの点１１３ｇ1及び１１３ｇ2間の相対的な距離が変化すると、検出器上で生成された干渉縞がこれに応じて変化し、制御器（図１２に図示せず）が、検出された放射線強度の変化をモニタリングする。これに応じて、制御器は、図８の実施の形態と同様に、レンズ２９ｇ1の位置についてアクチュエータ８５ｇ1を制御し、このような変化を打ち消してもよい。図１０に示す実施の形態において、レンズ２９ｇ2の位置は、アクチュエータ８５ｇ2を制御することによっても変更可能であるので、制御器は、これらのアクチュエータ８５ｇ2を制御して、２つの位置１１３ｇ1及び１１３ｇ2間の相対的な距離を再調整してもよい。レンズ２９ｇ1及び２９ｇ2の両方がアクチュエータによって保持されているため、必要に応じて、投影照射システム１ｇの結像品質の他の変化を補償するためにさらなる自由度が実現される。
【００５７】
図１３は、干渉計装置３７ｈを有するさらなる実施の形態である投影照射システム１ｈを示す。干渉計装置３７ｈは、レンズ２９ｈのパラメータの変化を求める機能を果たしており、図８に示す干渉計装置と同様の構造を有する。放射線伝送器ユニット１０３ｈから、２つの測定放射線ビーム１０７ｈ及び１０９ｈが、互いに対して比較的小さい角度で出射される。２つのビームのうちの一方のビーム１０９ｈは、放射線検出ユニット１０５ｈに設けられた検出器に直接入射し、他方のビーム１０７ｈは、レンズ２９ｈと相互作用を起こす。図８に示す実施の形態とは対照的に、このビーム１０７は、レンズ２９ｈの表面３５ｈで反射されず、検出器１０５に直接入射しない。その代わり、ビーム１０７ｈは、位置１１３ｈにおいてレンズ２９ｈの表面３５ｈに入射し、そこで、少なくとも部分的に屈折して、同レンズに入射し、そのレンズ材料を横断し、次に、位置１１４において他方のレンズ面２９ｈで内側に反射される。他方のレンズ面２９ｈでの反射の後、ビームは、レンズ材料を再び横断し、レンズ２９ｈの表面３５ｈの位置１１６を出射して、ビーム１０９ｈと重なり合って放射線検出ユニット１０５ｈの検出器に入射する。
【００５８】
従って、検出器によって検出される強度分布の変化は、ケーシングに対するレンズの位置の変化を示すだけでなく、レンズ材料の屈折率の変化も示し、これは、投影照射システム１ｈの結像品質の変化又は劣化も引き起こし得る。その場合、制御器（図１３に図示せず）が、アクチュエータ８５ｈを作動させて、ケーシング３３ｈに対するレンズ２９ｈの位置を変更してもよく、あるいは、投影照射システム１ｈに設けられた他のアクチュエータを作動させて、投影照射システムの所与の結像品質を維持してもよい。
【００５９】
図１４は、投影照射システム１ｉのレンズ３３ｉの平面図を、図１１と同様の図で示す。図１１とは異なり、ここでは、３つの別個の干渉計装置３７ｉ1、３７ｉ2及び３７ｉ3が設けられており、これらのそれぞれは、放射線伝送器ユニット１０３ｉ及び放射線検出ユニット１０５ｉを含む。図１０に側面図で示す装置と同様に、各伝送器ユニットは、２つのビーム１０９ｉ及びビーム１０７ｉを伝送し、これらのうちのビーム１０９ｉは、放射線検出ユニット１０５ｉの検出器に直接入射する一方、ビーム１０７ｉは、レンズの表面３５ｉ上の位置１１３ｉで反射される。３つの干渉計装置３７ｉ1、３７ｉ2及び３７ｉ3が空間的に分離して配置されているので、ビーム１０７ｉ1、１０７ｉ2及び１０７ｉ3が反射される位置１１３ｉ1、１１３ｉ2及び１１３ｉ3は、レンズの表面の３５ｉにおいて互いから距離を有して配置される。これにより、ケーシング３３ｉに対する３つの位置１１３ｉ1、１１３ｉ2及び１１３ｉ3を互いから独立して決定することができると共に、表面３５ｉの向きを導き出すこともできる。
【００６０】
図１４を参照しながら説明した３つの干渉計装置の使用は、図３〜図１１を参照しながら上記に説明した干渉計装置の各実施の形態にも適用され得る。また、個数が２又は３を超える干渉計装置を用いて、同じ光学部品を測定してもよい。
【００６１】
要約すると、多数の光学部品を有する投影照射システムは、投影照射システムの投影ビーム経路の外部に配置された部品を備えた干渉計装置を含む。干渉計装置の測定放射線は、被測定光学部品の表面に、大きい入射角で傾斜して入射する。投影照射システムのアクチュエータを、干渉計装置によって検出される測定された放射線強度分布に依存して制御し、投影照射システムの結像特性を変化させ、これらを、特にドリフトに関して安定させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における投影照射システムを示す。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態における投影照射システムを示す。
【図３】図３は、図１及び図２の投影照射システム内に統合される干渉計装置の詳細図を示す。
【図４】図４は、図１及び図２の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図５】図５は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図６】図６は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図７】図７は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図８】図８は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図９】図９は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図１０】図１０は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図１１】図１１は、図１０に示す断面図の平面図を示す。
【図１２】図１２は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図１３】図１３は、図１の投影照射システム内に統合され得る、さらなる実施の形態における干渉計装置を示す。
【図１４】図１４は、図１１に対応する、さらなる実施の形態における干渉計装置の平面図を示す。
【図１５】図１５は、図１１に示す放射線伝送器ユニットの部分図を示す。
【図１】
2009517871.tif 000003
【図２】
2009517871.tif 000004
【図３】
2009517871.tif 000005
【図４】
2009517871.tif 000006
【図５】
2009517871.tif 000007
【図６】
2009517871.tif 000008
【図７】
2009517871.tif 000009
【図８】
2009517871.tif 000010
【図９】
2009517871.tif 000011
【図１０】
2009517871.tif 000012
【図１１】
2009517871.tif 000013
【図１２】
2009517871.tif 000014
【図１３】
2009517871.tif 000015
【図１４】
2009517871.tif 000016
【図１５】
2009517871.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影照射システムであって、
前記投影照射システムの操作に用いられる投影放射線のビーム経路に配置された複数の光学部品と、
前記複数の光学部品のうちの少なくとも１つを測定放射線を用いて検査するための干渉計装置とを含み、
前記測定放射線は、前記光学部品の光学面の表面法線に対して少なくとも３０°の入射角で前記光学面上に入射し、
少なくとも１つの回折光学素子が、前記測定放射線のビーム経路に配置され、前記光学部品と相互作用を起こした、前記光学面に入射する前記測定放射線を反射するように構成されていることを特徴とする投影照射システム。
【請求項２】
基板をパターンで露光するための投影照射システムであって、前記投影照射システムは、複数の光学部品と、前記複数の光学部品のうちの光学部品を測定するための少なくとも１つの干渉計装置とを含み、
前記干渉計装置は、測定放射線源と、ビーム整形光学系と、後方反射器と、２次元位置分解能型ビーム検出器（a two dimensionally positionally resolving beam detector）とを含み、これらは、前記投影照射システムを通る投影放射線のビーム経路の外部に配置され、かつ、
前記ビーム整形光学系を横断する、前記測定放射線源によって出射される測定放射線が、前記被測定光学部品の光学面の第１の拡張領域に拡張ビーム束として入射し、
前記光学面に入射する前記測定放射線が、前記被測定光学部品との第１の相互作用の後に、前記後方反射器に拡張ビーム束として入射し、
前記後方反射器で反射された前記測定放射線が、前記被測定光学部品の前記光学面の第２の拡張領域に入射し、
前記光学面の前記第２の拡張領域に入射する前記測定放射線が、前記被測定光学部品との第２の相互作用の後に、前記ビーム整形光学系に拡張ビーム束として入射し、
前記ビーム整形光学系に入射する前記測定放射線が、前記２次元位置分解能型検出器に、参照放射線と重なり合って入射するように構成されていることを特徴とする投影照射システム。
【請求項３】
前記後方反射器及び前記ビーム整形光学系のうちの少なくとも１つは、回折格子を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項４】
前記光学面の表面法線に対する、前記光学面の前記第１の拡張領域に入射する前記測定放射線の平均入射角は、３０°よりも大きい、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項５】
前記光学面の前記第１の拡張領域の部分と、前記投影放射線が前記光学面に入射する前記光学面の領域の部分との比率は、０．１よりも大きく、特に、０．２よりも大きい、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項６】
前記被測定光学部品が配置されるケーシングをさらに含み、
前記測定放射線源は、前記ケーシングの外部に配置され、
前記ケーシングは、前記測定放射線を前記被測定光学部品に向かって横断させるための窓を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項７】
前記被測定光学部品が配置されるケーシングをさらに含み、前記回折格子は、前記ケーシングの内部に配置され、かつ、前記ケーシングに固定して連結されている、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項８】
前記後方反射器は、第１の回折格子を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項９】
前記測定放射線は、前記第１の回折格子で反射される、請求項８に記載の投影照射システム。
【請求項１０】
前記ビーム整形光学系は、第２の回折格子を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項１１】
前記被測定光学部品が配置されるケーシングをさらに含み、
前記測定放射線源は、前記ケーシングの外部に配置され、
前記ケーシングは、前記測定放射線を前記被測定光学部品に向かって横断させるための窓を有し、
前記窓は、前記第２の回折格子を含む、請求項１０に記載の投影照射システム。
【請求項１２】
前記干渉計装置は、前記測定放射線源によって出射される前記測定放射線の一部を前記検出器に向かって前記参照光として反射するために、前記測定放射線源と前記ビーム整形光学系との間のビーム経路に配置された参照光反射器を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項１３】
前記参照光反射器は、半透明鏡である、請求項１２に記載の投影照射システム。
【請求項１４】
前記参照光反射器は、第３の回折格子を含む、請求項１２に記載の投影照射システム。
【請求項１５】
前記ビーム整形光学系は、第２の回折格子を含み、
前記第２の回折格子及び前記第３の回折格子は、共通の基板上に配置されている、請求項１４に記載の投影照射システム。
【請求項１６】
前記第２の回折格子は、前記共通の基板の第１の側に配置され、前記第３の回折格子は、前記第１の側の反対の、前記共通の基板の第２の側に配置されている、請求項１５に記載の投影照射システム。
【請求項１７】
前記第２の回折格子及び前記第３の回折格子は、前記共通の基板の同じ側に配置されている、請求項１５に記載の投影照射システム。
【請求項１８】
前記干渉計装置は、前記測定放射線源と前記参照光反射器との間のビーム経路に配置されたビームスプリッタを含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項１９】
前記干渉計装置は、前記参照光反射器を、前記測定放射線源と前記ビーム整形光学系との間の前記ビーム経路の方向に変位させるためのアクチュエータを含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項２０】
前記測定放射線源は、ファイバ端部を有する光ファイバであって、前記ビーム整形光学系を形成し、前記ファイバ端部から出射される放射線が前記光学面に向かって測定放射線として出射され、前記検出器に向かって参照放射線として出射されるように、前記検出器に対して配置された光ファイバを含み、
前記ファイバ端部は、前記ビーム整形光学系と前記検出器との間のビーム経路に配置された反射器を形成している、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項２１】
前記干渉計装置は、前記後方反射器を、前記後方反射器に入射する前記ビーム束のビーム経路の方向に変位させるためのアクチュエータを含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項２２】
前記測定放射線源によって出射される前記測定放射線の波長は可変である、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項２３】
前記測定放射線の前記被測定光学部品との前記相互作用は、前記光学面の前記第１の拡張領域での前記測定放射線の反射を含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項２４】
前記光学面の前記第１の拡張領域は、前記光学面の前記第２の拡張領域と実質的に一致する、請求項２３に記載の投影照射システム。
【請求項２５】
前記被測定光学部品は、ミラーを含み、
前記光学面は、前記ミラーのミラー面である、請求項２３に記載の投影照射システム。
【請求項２６】
前記ミラーは、前記ミラー面の形状を変化させるためのアクチュエータを含む、請求項２５に記載の投影照射システム。
【請求項２７】
前記アクチュエータを、前記ビーム検出器によって検出される放射線強度の解析に依存して制御するための制御器をさらに含む、請求項２６に記載の投影照射システム。
【請求項２８】
前記被測定光学部品は、レンズを含み、
前記光学面は、前記レンズのレンズ面である、請求項２３に記載の投影照射システム。
【請求項２９】
前記被測定光学部品は、第１の光学面及び第２の光学面を有するレンズを含み、前記測定放射線の前記被測定光学部品との前記相互作用は、前記第１及び第２の光学面間に配置された前記レンズの基材（substrate material）を横断することを含む、請求項２に記載の投影照射システム。
【請求項３０】
前記第１の拡張領域は、前記レンズの前記第１の光学面において、前記第２の拡張領域からオフセットして配置され、
前記測定放射線の前記被測定光学部品との前記相互作用は、前記第２の光学面での前記測定放射線の反射を含む、請求項２９に記載の投影照射システム。
【請求項３１】
基板）をパターンで露光するための投影照射システムであって、前記投影照射システムは、複数の光学部品と、少なくとも１つの干渉計装置とを含み、
前記少なくとも１つの干渉計装置は、測定放射線源と、ビーム整形光学系と、ビームスプリッタと、位置分解能型放射線検出器とを含み、これらはそれぞれ、前記投影照射システムを通る投影放射線のビーム経路の外部に配置され、かつ、
第１の平行化された測定放射線ビーム及び第２の平行化された測定放射線ビームが、前記測定放射線源によって出射される測定放射線によって生成され、前記第１の測定放射線ビームが第１の光学部品の第１の光学面に導かれて、前記第１の光学面の表面法線に対する前記第１の測定放射線ビームの入射角が３０°よりも大きくなり、
前記第１の光学部品の前記第１の光学面に入射する前記第１の測定放射線ビームが、前記第１の光学部品での反射の後に前記放射線検出器に入射し、
前記第２の測定放射線ビームが、前記第１の光学部品の側方を通過し、前記第１の測定放射線ビームと重なり合って前記放射線検出器に入射するように構成されていることを特徴とする投影照射システム。
【請求項３２】
前記第１の光学部品を保持するためのフレームをさらに含み、前記ビーム整形光学系及び前記検出器は、互いから距離を有して、前記フレームに固定されている、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項３３】
前記フレームは、前記第１の光学部品と機械的に接触する少なくとも１つの部品保持器を含み、
前記フレームは、前記部品保持器に機械的に連結され、その上に前記ビーム整形光学系及び前記放射線検出器が固定されている干渉計保持器を含む、請求項３２に記載の投影照射システム。
【請求項３４】
前記干渉計保持器の熱膨張係数は、前記部品保持器の熱膨張係数よりも小さい、請求項３３に記載の投影照射システム。
【請求項３５】
前記干渉計保持器の前記熱膨張係数は、５×１０-6Ｋ-1よりも小さい、請求項３４に記載の投影照射システム。
【請求項３６】
前記フレームは、フレーム本体に対して前記光学部品を変位させるための少なくとも１つのアクチュエータを含む、請求項３２に記載の投影照射システム。
【請求項３７】
前記アクチュエータを、前記放射線検出器によって検出される放射線強度の解析に依存して制御するための制御器をさらに含む、請求項３６に記載の投影照射システム。
【請求項３８】
前記第１の測定放射線ビームの前記反射は、前記第１の光学部品の前記第１の光学面で行われる、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項３９】
前記第１の光学部品は、レンズであり、前記第１の測定放射線ビームの前記反射は、前記第１の光学面と反対の、前記レンズの第２の光学面で行われる、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項４０】
前記第１の測定放射線ビームは、前記ビーム整形光学系及び前記ビームスプリッタのうちの１つと、前記放射線検出器との間において直線状に伝播する、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項４１】
前記第２の測定放射線ビームは、前記ビーム整形光学系及び前記ビームスプリッタのうちの１つと、前記放射線検出器との間で反射を受ける、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項４２】
前記第２の測定放射線ビームの前記反射は、前記投影光学システムの、前記第１の光学部品とは異なる第２の光学部品で行われる、請求項４１に記載の投影照射システム。
【請求項４３】
前記投影照射システムは、複数の干渉計装置を含み、前記複数の干渉計装置の前記第１の測定ビームは、互いから距離を有して配置された位置において前記第１の光学部品の前記第１の光学面に入射する、請求項３１に記載の投影照射システム。
【請求項４４】
前記複数の干渉計装置の数は３に等しい、請求項４３に記載の投影照射システム。
【請求項４５】
前記複数の干渉計装置のビーム整形光学系及び放射線検出器は、共通の基板上に配置されている、請求項４３に記載の投影照射システム。
【国際調査報告】
2009517871.tif 000018
2009517871.tif 000019
2009517871.tif 000020
2009517871.tif 000021