(57)【要約】【課題】解像限界付近にある構造（パターン）の測定精度を改善する装置及び方法の提供。【解決手段】構造データを求める際の測定精度を改善する装置であって、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に走行可能に構成されると共に、微視的観察対象物（２）を保持するために付加的保持装置（６）を担持するよう構成された載物テーブル（４）と、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの対物レンズと、前記微視的観察対象物（２）に形成された構造体（複数）から反射又は透過された光を受光する第１検出ユニット（１５ａ）とを含んで構成された装置において、前記少なくとも１つの光源から出射する（光の）照明強度を検出する第２検出器（１５ｂ）と、計算機（１８）とを含み、前記計算機（１８）は、前記第１検出ユニット（１５ａ）及び前記第２検出ユニット（１５ｂ）によって受光された光から構造データを求めることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造データを求める際の測定精度を改善する装置であって、
Ｘ座標方向及びＹ座標方向に走行可能に構成されると共に、微視的観察対象物（２）を保持するために付加的保持装置（６）を担持するよう構成された載物テーブル（４）と、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの対物レンズと、前記微視的観察対象物（２）に形成された構造（複数）から反射又は透過された光を受光する第１検出ユニット（１５ａ）とを含んで構成された装置において、
前記少なくとも１つの光源から出射する光の照明強度を検出する第２検出ユニット（１５ｂ）と、計算機（１８）とを含み、
前記計算機（１８）は、前記第１検出ユニット（１５ａ）及び前記第２検出ユニット（１５ｂ）によって受光された光から構造データを求めること
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１検出ユニット（１５ａ）は、直線性限界の上方にある非クリティカル構造（複数）から出射する光の強度を検出し、
前記非クリティカル構造（複数）は、測定されるべき構造の周囲の領域に存在すること
を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記微視的観察対象物（２）のための前記保持装置（６）は、複数の基準試料（２２、２４、２６、２８）を担持していること
を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記基準試料（２２、２４、２６、２８）は、前記保持装置（６）に固定的に結合していること
を特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記基準試料（２２、２４、２６、２８）のうち、１つの基準試料は前記保持装置（６）と固定的に結合していること、及び残余の基準試料は交換可能に構成されていること
を特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記基準試料（２２、２４、２６、２８）は、前記保持装置（６）に着脱可能に結合していること
を特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記基準試料（２２、２４、２６、２８）は、線較正（Linienkalibrierung）又は強度較正のための適切な構造（複数）を有すること
を特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記微視的観察対象物（２）は、ウェハ又はマスクであること
を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
構造データを求める際の測定精度を改善するための方法であって、以下のステップ：
・  微視的観察対象物上の（１つの）被測定構造の少なくとも１つの値を求めること、その際、前記値はエッジ検出法によって求められること；
・  前記被測定構造のすべての信号強度から、及び／又は構造の形態に基づく前記被測定構造の分類から、及び／又は周囲環境（Umgebung）の分類から、及び／又は互いに重なり合う信号強度の展開ないし分離（Entfaltung）から、前記被測定構造の（１つの）値を求めること；
・  照明強度の信号レベルを求めかつ制御すること；
・  前記分類データから（１つの）補正値を計算すること；
・  使用される光学系のシステムデータから及び得られた構造データの値（複数）から生成される理論的補正係数を求めること；及び
・  すべてのデータから測定値を計算すること；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記構造の分類は、第１検出ユニットで測定された信号形状の構造に従って実行されること、該信号形状は対称的曲線、又は矩形、又は小さな角を有する矩形、又は非対称的曲線であり得ること
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記周囲環境の分類の際に、明線又は暗線の特徴、又はＯＰＣ構造形状、又は矩形構造、又は円形構造、又は同種構造（複数）のフィールド、又は隣接する構造（複数）への平均距離、又は画像中の全明るさが考慮されること
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定値の計算は、反復法（Rekursion）によって行われること
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記測定値を求める際に、落射光測定及び反射光測定の分析の組み合わせが使用されること
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
信号プロフィールから前記（被測定）構造に対して典型的な値を求める際に、すべての測定パラメータを考慮及び記録して、とりわけ１００％信号レベル及び照明強度の決定及び制御が使用されること
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
直線性限界の上方にある非クリティカル構造（複数）から出射する光の強度を検出する第２検出ユニット（１５）を備え、
前記非クリティカル構造（複数）は、前記被測定構造の周囲の領域に存在すること
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
非クリティカル構造（複数）は、保持装置（６）に配設された基準試料（複数）（２２、２４、２６、２８）ないし基準構造（複数）を有すること
を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造（パターン）データを求める際の測定精度を改善する装置に関する。とりわけ、本発明は、構造（ないしパターン）データを求める際の測定精度を改善する装置であって、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に走行可能に構成されると共に、微視的観察（顕微鏡観察）対象物を保持するために付加的保持装置を担持するよう構成された載物テーブルと、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの対物レンズと、前記微視的観察（顕微鏡観察）対象物に形成された構造（ないしパターン）（複数）から反射又は透過された光を受光する第１検出ユニットとを含んで構成された装置に関する。
【０００２】
更に、本発明は、構造（ないしパターン）データを求める際の測定精度を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
構造（パターン）寸法（いわゆるＣＤ：クリティカルディメンジョン（顕微鏡的に測定すべき寸法 Critical Dimension））の測定は、顕微鏡、ＣＤ−ＳＥＭ、ＡＦＭ等の既知のシステムによって実行される。いわゆるスキャッタロメトリ法（光波散乱計測法：Scatterometrie-Verfahren）も顕微鏡による測定方法に基づくが、この方法は、通常、測定フィールドに繰り返し現れる構造（パターン）を必要とする。
【０００４】
原理的には、測定が実行される試料は２つの異なるカテゴリーに分けて考えることができる。即ち、１つはマスク（クォーツディスク）であり、もう１つはウェハ（シリコンディスク）である。ウェハ上の構造（パターン）は、通常、ファクタ４だけマスク上の構造（パターン）よりも小さい。以下に述べる測定（寸法）はマスクに関するものである。
【０００５】
測定構造（パターン）は、通常、規則的、等距離的、更には不規則的な距離を有する矩形構造（例えば孤立線（ライン）（Einzellinien）（複数）、線（ライン）フィールド（Linienfelder）（複数）（ライン・アンド・スペース、Ｌ＆Ｓ））を有するが、これは大きな長さ（数マイクロメートル）と小さな幅（数１００ナノメートル）を特徴としている。同様に、まさにそのような角度、更にはコンタクトホールとも称されるいわゆるドット・アンド・ホール（Ｄ＆Ｈ）も測定されるが、これらは何れもその寸法は僅かに数１００ナノメートルである。
【０００６】
光学システムによる測定の主たる欠点は、回折現象による解像限界である。このため、例えば、孤立線（ライン）（複数）が著しく拡幅されたり、或いは隣接する構造（パターン）同士を最早区別することができなくなるようなことが起こる。
【０００７】
更に、構造（パターン）寸法を求めるために撮影される測定プロファイルは、種々異なる撮影方法（落射光照明（反射光の検出）と透過光照明（透過光の検出））に関連付けられた測定態様の相違、更には測定試料自体の相違（異なる露光波長（アルゴン・フッ素レーザ（ＡｒＦ）では１９３ｎｍ、クリプトン・フッ素レーザ（ＫｒＦ）では２４８ｎｍ）に対する位相シフトマスク、クォーツマスク（ＣｏＧ）上のクロムChrom、レジストマスク）によって引き起こされる大きな変動の影響を受ける。
【０００８】
ＣＤを求める場合、エッジ検出方法は、非常に良好な測定再現性（測定繰返し精度：Messwiederholbarkeit）を有する安定的な方法であることが判明している。というのは、この方法は、照明の小さな強度変動の影響を比較的受けないからである。エッジ検出は、測定されたプロファイルの１００％レベル及び２つのプロファイルエッジの位置の決定に基づいている。これについては、例えば、ＤＥ １００ ４７ ２１１（特許文献１）に開示されている。
【０００９】
十分な（適切な）較正基準がないと、測定値は絶対測定値として十分に正確にはならない。較正は、通常、等間隔の線（ライン）フィールド（Linienfeld）の線（ライン）（Linie）及び中間空間（スペース）を規定するいわゆるピッチ構造（Pitch-Struktur）を用いて実行される。現在使用されているピッチ構造の幅は１〜４マイクロメートルの範囲にある。ピッチ構造は、非常に大きな再現性で測定することができる。というのは、ピッチ幅を求めるために、同じエッジ（稜、複数）が考慮の対象とされる（利用される）からである。
【００１０】
分解能（より大きなアパーチャ）、光学系及び照明、及び測定安定性に関する改善によって、（例えばＤＵＶ光学系（深紫外線（Deep Ultra Violett）（２４８ｎｍ））により１ｎｍ未満の領域で）非常に良好な再現性（繰返し精度）が達成されること、更に、より小さな構造（パターン）（の寸法領域）にまで直線性限界（Linearitaetsgrenze）がシフトされることが可能になる。ＤＵＶ光学系は、例えば、ＤＥ １９９ ３１ ９４９（特許文献２）に開示されている。顕微鏡用ＤＵＶ対応乾燥対物レンズは、クォーツガラス、蛍石及び部分的にフッ化リチウムからなるレンズ群から構成される。この対物レンズは、波長バンドλDUV±Δλ（Δλ＝８ｎｍ）のためのＤＵＶフォーカスを有し、付加的に、１つのＩＲ波長λIR（７６０ｎｍ≦λIR≦９２０ｎｍ）のための同焦点（parfokal）ＩＲフォーカスを有する。このため、最後から２番目のエレメントは両面凹に構成され、その物体側の外径は像側の外径よりも著しく小さい。ＤＵＶ対物レンズは、ＩＲオートフォーカスに適する。
【００１１】
直線性向上（Linearitaetssteigerung）ないし光学的近接効果補正（Optical Proximity Correction）に関連する従来技術の方法は、例えば、ＷＯ ０１／９２８１８（特許文献３）及びＤＥ １０２ ５７ ３２３（特許文献４）に記載されている。これは、とりわけ基準点に対する相対的な対象物の局所的位置を求めるための、（１つの）対象物の画像（複数）を検出するための方法及び顕微鏡に関するものであるが、この対象物は、光源により照射され、結像システムによって有利にはＣＣＤカメラとして構成された検出器に結像される。この対象物の検出された画像は、基準画像と対比されるが、基準画像の生成の際に測定値解釈の際のエラーを最小にするために、結像システムの特性に関する情報が考慮される。更に、対比される画像間に所定の（予め設定可能な）差異が存在する場合、基準画像は、検出された画像に少なくとも大部分が相応するよう変化される。
【００１２】
【特許文献１】ＤＥ １００ ４７ ２１１
【特許文献２】ＤＥ １９９ ３１ ９４９
【特許文献３】ＷＯ ０１／９２８１８
【特許文献４】ＤＥ １０２ ５７ ３２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の第１の課題は、直線性向上を一層推し進め及び従って解像限界付近にある構造（パターン）の測定精度を改善することが可能な装置を提供することである。
【００１４】
本発明の第２の課題は、直線性向上を一層推し進め及び従って解像限界付近にある構造（パターン）の測定精度を改善することを可能にする、光学的システムによって寸法測定値（例えば構造（パターン）の幅）を求めるための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記第１の課題は、請求項１の特徴を有する装置によって解決される。即ち、本発明の第１の視点により、構造（パターン）データを求める際の測定精度を改善する装置であって、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に（スライド）走行可能に構成されると共に、微視的観察（顕微鏡観察）対象物を保持するために付加的保持装置を担持するよう構成された載物テーブルと、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの対物レンズと、前記微視的観察（顕微鏡観察）対象物に形成された構造（パターン）（複数）から反射又は透過された光を受光する第１検出ユニットとを含んで構成された装置が提供される。この装置において、前記少なくとも１つの光源から出射する光の照明強度を検出する第２検出ユニットと、計算機とが含まれ、前記計算機は、前記第１検出ユニット及び前記第２検出ユニットによって受光された光から構造（パターン）データ（Strukturdaten）を求めることを特徴とする（形態１・基本構成１）。
【００１６】
更に、上記第２の課題は、請求項９の特徴を有する方法によって解決される。即ち、本発明の第２の視点により、構造（パターン）データを求める際の測定精度を改善するための方法が提供される。この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする。即ち、微視的観察（顕微鏡観察）対象物上の（１つの）被測定構造（パターン）の少なくとも１つの値を求めること、その際、前記値はエッジ検出法によって求められること；前記被測定構造（パターン）のすべての信号強度から、及び／又は構造（パターン）の形態に基づく前記被測定構造（パターン）の分類から、及び／又は周囲環境（Umgebung）の分類から、及び／又は互いに重なり合う信号強度の展開ないし分離（Entfaltung）から、前記被測定構造（パターン）の（１つの）値を求めること；照明強度の信号レベルを求めかつ制御すること；前記分類データから（１つの）補正値を計算すること；使用される光学系のシステムデータから及び得られた構造（パターン）データの値（複数）から生成される理論的補正係数（ないし因子）を求めること；及びすべてのデータから測定値を計算すること；を含むことを特徴とする（形態９・基本構成２）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の独立請求項１（第１の視点）及び独立請求項９（第２の視点）により、上記課題に対応した効果がそれぞれ達成される。即ち、本発明の第１の視点の装置により、直線性向上が一層推し進められ、従って解像限界付近にある構造（パターン）の測定精度を改善することができる。更に、本発明の第２の視点の方法により、光学的システムによって寸法測定値を求める際に、直線性向上を一層推し進め、従って解像限界付近にある構造（パターン）の測定精度を改善することができる。
更に、各従属請求項により、付加的な効果がそれぞれ達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、上記基本構成１及び２をそれぞれ形態１及び９として示し、更に、従属請求項の対象でもある好ましい実施の形態を示す。
（形態１）  上掲。
（形態２）  上記形態１の装置において、前記第１検出ユニットは、直線性限界の上方にある（直線性限界より大きい）非クリティカル構造（パターン）（複数）から出射する光の強度を検出し、前記非クリティカル構造（パターン）（複数）は、測定されるべき構造（パターン）の周囲（ｕｍ）の領域に存在することが好ましい。
（形態３）  上記形態１の装置において、前記微視的観察（顕微鏡観察）対象物のための前記保持装置は、複数の基準試料を担持していることが好ましい。
（形態４）  上記形態３の装置において、前記基準試料は、前記保持装置に固定的に結合していることが好ましい。
（形態５）  上記形態３の装置において、前記基準試料のうち、１つの基準試料は前記保持装置と固定的に結合していること、及び残余の（当該１つの基準試料以外の）基準試料は交換可能に構成されていることが好ましい。
（形態６）  上記形態３の装置において、前記基準試料（複数）は、前記保持装置に着脱可能に結合していることが好ましい。
（形態７）  上記形態４〜６の装置において、前記基準試料は、線（ライン）較正（Linienkalibrierung）又は強度較正のための適切な構造（複数）を有することが好ましい。
（形態８）  上記形態１〜７の装置において、前記微視的観察（顕微鏡観察）対象物は、ウェハ又はマスクであることが好ましい。
（形態９）  上掲。
（形態１０）  上記形態９の方法において、前記構造（パターン）のクラシフィケーションは、第１検出ユニットで測定された信号形状の構造に従って実行されること、該信号形状は対称的曲線、又は矩形、又は小さな角（副次的小ピーク）を有する矩形、又は非対称的曲線であり得ることが好ましい。
（形態１１）  上記形態９の方法において、前記周囲環境のクラシフィケーションの際に、明線又は暗線の特徴、又はＯＰＣ構造形状、又は矩形構造、又は円形構造、又は同種構造（複数）のフィールド、又は隣接する構造（複数）への平均距離、又は画像中の全明るさ（Gesamthelligkeit）が考慮されることが好ましい。
（形態１２）  上記形態９の方法において、前記測定値の計算は、反復法（Rekursion）によって行われることが好ましい。
（形態１３）  上記形態９の方法において、前記測定値を求める際に、落射光測定及び反射光測定の分析の組み合わせが使用されることが好ましい。
（形態１４）  上記形態９の方法において、信号プロファイルから前記（被測定）構造（パターン）に関して典型的な値を求める際に、すべての測定パラメータを考慮及び記録して、とりわけ１００％信号レベル及び照明強度の決定及び制御が使用されることが好ましい。
（形態１５）  上記形態９の方法において、直線性限界の上方にある（直線性限界より大きい）非クリティカル構造（パターン）（複数）から出射する光の強度を検出する第２検出ユニットを備え、前記非クリティカル構造（パターン）（複数）は、前記被測定構造（パターン）の周囲の領域に存在することが好ましい。
（形態１６）  上記形態１５の方法において、非クリティカル構造（パターン）（複数）は、保持装置に配設された基準試料（複数）ないし基準構造（複数）を有することが好ましい。
【００１９】
本発明は、非光学的システムに対して競争力ないし優位性（Konkurrenzfaehigkeit）が向上しているという利点を有する。更に、本発明は、既に存在する測定データの拡張された使用から得られる更なる利点ないし改善、及びエッジアルゴリズムによって構造（パターン）の幾何学的形状を求めるための方法を拡張することに更なる利点ないし改善を有する。
【００２０】
構造（パターン）データを求める際の測定精度を改善するための装置は、Ｘ座標方向及びＹ座標方向に（スライド）走行可能な載物テーブルを有する。載物テーブルには、微視的観察（顕微鏡観察）対象物を保持するための付加的保持装置が配設されている。更に、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの対物レンズと、微視的観察（顕微鏡観察）対象物に形成された構造（パターン）において反射又は透過した光を検出する第１検出ユニット（検出器）が配設されている。更に、少なくとも１つの光源から出射する（光の）照明強度を同時的に（zeitgleich）検出し、計算機に供給する第２検出ユニット（検出器）が配設されている。計算機は、第１検出ユニットと第２検出ユニットとによって検出された光から構造（パターン）データを求める（計算する）。
【００２１】
同様に、非クリティカル構造（パターン）の測定も実行される。非クリティカル構造（パターン）の測定プロファイルは、記憶され、パラメータ化され、クリティカル構造（パターン）の評価の際に基準として使用される。非クリティカル構造（パターン）は、保持装置上の当該非クリティカル構造（パターン）のために設けられた部位、（即ち）基準試料上に存在することも、測定試料自体に存在することも可能である。非クリティカル構造（パターン）の測定は、時間的にずらして（非同時的に）実行することも可能である。
【００２２】
微視的観察（顕微鏡観察）対象物のための保持装置は、固定的又は着脱（分離）可能に当該保持装置に結合可能な複数の基準試料を担持する。微視的観察（顕微鏡観察）対象物は、ウェハ又はマスクであり得る。
【００２３】
構造（パターン）データを求める際の測定精度を改善するための方法は、以下のステップ：
・  微視的観察（顕微鏡観察即ち、クリティカル観察）対象物上の被測定構造（パターン）の少なくとも１つの値を求めること、その際、その値は、該構造（パターン）のエッジ検出法によって求めること（計算すること）；
・  被測定構造（パターン）の値を、エッジ検出の信号強度から、及び／又は構造（パターン）の形状に基づく構造（パターン）の分類から、及び／又は周囲環境の分類から、及び／又は互いに重ね合わされた（重畳された）信号強度の展開ないし分離（デコンボルーション Entfaltung 以下、展開分離と称する）から求めること；
・  照明強度の信号レベルを求めかつ制御すること；
・  クラシフィケーションデータから補正値を計算すること；
・  使用される光学系のシステムデータから及び得られた構造（パターン）データの値（複数）から生成される理論的補正係数を求めること；及び
・  すべてのデータから測定値を計算すること、を含む。
【００２４】
構造（パターン）の分類（クラシフィケーション）は、第１検出ユニットで測定される信号形状の構造（形態）に従って実行される。信号形状は、対称的曲線、又は矩形、又は小さな角（副次的小ピーク）を有する矩形、又は非対称的曲線であり得る。
【００２５】
周囲環境の分類の際には、以下の特徴：明線又は暗線、又はＯＰＣ構造形状、又は矩形構造、又は円形構造、又は同種構造のフィールド（アレー）、又は隣接する構造への平均距離、又は画像中の全明るさが考慮される。
【００２６】
測定値の計算は反復法（Rekursion）によって実行される。測定値を求める際には、落射光測定及び透過光測定の分析を組み合わせが使用される（使用することができる）。
【００２７】
信号プロファイルから（被測定）構造（パターン）に対して典型的な値を求める際に、すべての測定パラメータを考慮及び記録して、とりわけ１００％信号レベル及び照明強度の決定及び制御が使用される。
【００２８】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等の適用を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明を図示の態様に限定することは意図しない。これらの点に関しては、補正・訂正後においても同様である。
【実施例】
【００２９】
図１は、微視的観察（顕微鏡観察）対象物２に対するＣＤ測定が実行可能に構成された装置の構成の一例を示す。基台フレーム３には微視的観察（顕微鏡観察）対象物２のための載物テーブル４が配されている。載物テーブル４はスキャニングテーブル（ステージ）として構成されている。載物テーブル４はＸ座標方向及びＹ座標方向に（スライド）走行可能に構成されている。載物テーブル４上には、検査されるべき微視的観察（顕微鏡観察）対象物２が載置されている。微視的観察（顕微鏡観察）対象物２は載物テーブル４の上の付加的保持装置６において保持することもできる。微視的観察（顕微鏡観察）対象物２は、ウェハ、マスク、マイクロメカニカル部材、又はその他の同種の部材である。微視的観察（顕微鏡観察）対象物２を結像するために、結像ビーム路１０を規定する少なくとも１つの対物レンズ８が備えられる。載物テーブル４及び付加的保持装置６は、透過光照明に対しても同様に適するように構成されている。このため、載物テーブル４及び付加的保持装置６は、透過照明光１２が貫通通過するための自由透過空間ないし開口（Freisparung）（不図示）を有する。透過照明光１２は光源２０から出射する。落射照明光は光源１６から出射する。結像ビーム路１０には、検出光１４を第１検出ユニット１５ａに偏向するビ―ムスプリッタ１３が配されている。第１検出ユニット１５ａは、結像ビーム路１０においてビ―ムスプリッタ１３に後置されている。同様に、微視的観察（顕微鏡観察）対象物２の被検部位の画像を記録ないし撮影するＣＣＤカメラを設けることができる。第１検出ユニット１５ａは、ディスプレイ１７及び計算機１８に接続されている。計算機１８は、本発明の装置１の制御、得られたデータの処理、及び撮影されたデータの記憶及び評価に使用することができる。図１に示した本発明の装置の更なる特徴的構成要素として、照明強度の同時的検出に使用される第２検出ユニット１５ｂが設けられている。このため光を適切な態様で第２検出ユニット１５ｂに導くための既知の光学的手段（不図示）が設けられる。非クリティカル（即ち、微視的観察対象物でない）基準構造（パターン）は、同様の態様で、同時的に又は時間的にずらされて（非同時的に）、有利には例えばＣＣＤカメラによって撮影ないし検出される。
【００３０】
図示の実施例では、複数の対物レンズ８がリボルバないしターレット（不図示）に配設されているため、ユーザは種々異なる倍率を選択することができる。載物テーブル４は、互に対し垂直に延在する（配向された）Ｘ座標方向及びＹ座標方向にそれぞれ（スライド）走行可能に構成されている。このため、微視的観察（顕微鏡観察）対象物２の被検部位は何れも結像ビーム路１０にもたらすことができる。
【００３１】
図２は、保持装置６の構成の可能な展開形態の一例を示す。保持装置６は、（ピッチ較正、線（ライン）較正、強度較正のための）適切な構造を備える１つ（固定）又は複数の基準試料のための担持要素６ａを有する。図示の基準試料２２、２４、２６、２８は、線（ライン）較正又は強度較正のための適切な構造を有する。同様に、保持装置６は、微視的観察（顕微鏡観察）対象物のための係止要素６ｂを有する。
【００３２】
図３は、可視光スペクトル領域で作動しアパーチャ０．９の対物レンズにより、波長５４６ｎｍで、ＣｏＧマスクの複数の異なるＣＤの孤立線（ライン）（複数）を測定した結果の一例を示す。測定された線幅と公称（設計nominell）線幅との差を公称（設計）値に対してプロットすると、回折限界（Beugungsgrenze）の領域において直線性からの大きなずれが見いだされる（図３及び図４参照）。図４は、ＡｒＦマスクの複数の異なるＣＤの孤立線（ライン）（複数）とＬ＆Ｓ構造（複数）の測定結果の一例を示す。この場合、幾つかの測定では、倍率２００倍及びアパーチャ１．２０の水浸対物レンズを使用した。それら以外の測定は、倍率１５０倍及びアパーチャ０．９の対物レンズによって実行した。水浸対物レンズによる測定でも、倍率１５０倍の対物レンズによる測定でも、使用した光の波長は２４８ｎｍである。倍率１５０倍でアパーチャ０．９の対物レンズによる測定では、公称（設計）ＣＤに関し凡そ３２０ｎｍのところで直線性限界２０に到達した。このことは、線（複数）（以下「ライン（Line）」ということもある。）に対しても、構造（パターン）間の中間空間（複数）（以下「スペース（Space）」ということもある。）に対しても当てはまる。倍率２００倍でアパーチャ１．２０の対物レンズによる測定では、公称（設計）ＣＤに関し凡そ２２０ｎｍのところで直線性限界に到達した。このことは、線（複数）に対しても、構造（パターン）間の中間空間（複数）に対しても、（１つの）孤立線（ライン）（シングルライン）に対しても当てはまる。分解能（より大きいアパーチャ）ないし光学系及び照明並びに測定安定性に関する改善によって、非常に良好な再現性（繰返し精度）（例えばＤＵＶ光学系により１ｎｍ未満の領域）が達成され、更に、より小さな構造（の寸法領域）への直線性限界のシフトが達成される。ここに、直線性限界とは、測定された値が直線的に補正できなくなる公称（設計）ＣＤを規定する。
【００３３】
既に図１に関して説明したように、本発明の装置は、照明強度の同時的検出に適する付加的（第２）検出器（検出ユニット）を有する。この検出器は、光強度の変動を検出すること及び複数の異なる時点で検出された測定及び基準データの対比を可能にすることに用いられる。これが必要なのは、１００％レベルを正確に求めなければならないからである。１００％レベルは、試料との相互作用後に（１つの）検出器によって検出される最大光強度ないし平均最大光強度である。このレベルは、光源から供給される強度と共に変動する。散乱光ないし本来的に吸収性の構造（位相シフト）を僅かに透過する光及び検出器ノイズから構成される暗信号（Dunkelsignal）ないし０％レベルは、同様に、測定データから求められる。
【００３４】
エッジ検出により構造（パターン）幅を求める場合、幅は、１００％レベルのうちの限定されたパーセント値（例えば５０％）で求められる。従って、１００％という値には、重要な意義があるのは勿論である。（１つの）構造の重心を定義するためにエッジ位置を求める場合、座標測定（記録：Registration）が行われる場合と同じように、その意義はあまり大きくない。たとえ１００％レベルが変化したとしても、重心は一定に留まる。なぜなら、エッジは両方ともシフトするからである。
【００３５】
表面検出の場合は、全体強度の対比を介して１次で幅が求められる。この対比は、勿論、照明が一定であるか又は照明の変化が被測定構造（パターン）に依存しないで同時的に一緒に検出される場合にのみ適正な結果を提供することができる。
【００３６】
照明の光強度の定常性（安定性）（Konstanz）は、１次的に、光源の定常性に依存する。これは、長期間のドリフト（ランプの熱劣化（Abbrennen））によっても、短期間の変動（供給電圧、アークランプにおける磁界変動、アークのマイグレーション（Wanderung des Bogens））によっても影響を受ける。従って、従来の構成とは異なり、到来する光の強度が測定プロファイルと並行的ないし同時的に第２検出器（ユニット）１５ｂによって検出されるように構成されている。
【００３７】
測定試料は、製造業者によって詳細には仕様等が明示されない反射防止膜を有することが多い。反射防止膜は１００％レベルに影響を及ぼす。更に、構造（パターン）の具体的形態（個々の層の厚さの相違；例えば位相シフトマスクは少なくとも２つの層を有する。）によって、測定波長に関する反射及び透過に相違が生じ得る。
【００３８】
基準構造（パターン）（複数）による作動の更なる利点は、良好な装置間マッチング（Tool-to-Tool-Matching）（金製試料）である。装置間マッチングは、同じ測定システムにおける同一の構造（パターン）の測定間の相違の程度を表す。装置間マッチングに資するためにも、図２に示した保持装置６は、この測定に利用可能な複数の基準構造を有する。
【００３９】
プロファイル形状は、光学系と、測定試料のマクロスコピック（巨視的）及びミクロスコピック（微視的）形態と、測定検出器とによって規定される。しかしながら、該形状は、大きな構造（パターン）幅領域にわたって類似するので、クラシフィケーション（分類）を行うことは可能である。図５及び図６のプロファイルは、透過光モードで検出されたものである。従って、大きな強度値は、クロム又はその他の吸収性材料によって被覆されていない部位に相当する。検出器は、構造（パターン）を通過した光強度を検出・記録する。構造（パターン）の周囲の環境は暗く現れる（暗い背景として検出される）。図５の孤立線（ライン）（複数）は、例えば１００ｎｍ、１２０ｎｍ、１６０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ及び５００ｎｍのような互いに異なる構造（パターン）幅を有していた。図から分るように、信号形状における相違は、試料に依存しても、構造（パターン）幅に依存しても生成する。
【００４０】
横軸５０には、構造（パターン）の位置を任意の単位でプロットした。縦軸５１には、測定された強度を同様に任意の単位でプロットした。
【００４１】
図６は、補正されたオフセットによる位相シフトマスクの孤立線（ライン）（複数）のプロファイルを示す。図５の場合と同様に、各孤立線（ライン）を測定した。孤立線（ライン）は、ＡｒＦマスク上に形成されている。孤立線（ライン）（複数）は、例えば１００ｎｍ、１２０ｎｍ、１６０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ及び５００ｎｍのような互いに異なる構造（パターン）幅を有していた。横軸６０には、構造（パターン）の位置を任意の単位でプロットした。縦軸６１には、測定されかつ正規化された強度を同様に任意の単位でプロットした。プロファイルのディテールは、マスク特性（ＣｏＧマスクの場合ではなく、ＡｒＦマスクの場合の大きなオーバーシュート（Ueberschwinger））、及び光学特性（例えば過小のコンデンサアパーチャにより狭いオーバーシュートが引き起こされる；コマ（収差）はＸ方向又はＹ方向に試料を測定する際にプロファイル形状に差異を生成する。）を表す。図５及び図６に示したプロファイルは、透過光（照明による）測定で得られたものである。構造（パターン）の周囲の環境は暗かった。この周囲環境が明るいとすれば、プロファイル形状は、図７に示したものと同様の態様で反転される。図７に示した同一の構造（パターン）のプロファイルは、透過光（照明）及び落射光（照明）で撮影（検出）されたものである。同様に、明るい周囲環境及び暗い周囲環境は差異を生成する。図７は、中間空間によって離隔された複数の構造（Ｌ＆Ｓ構造）を、落射光（照明）及び透過光（照明）によって検出（撮影）することによって得た測定（結果）の一例を示す。ＣｏＧマスクに形成されているのは３００ｎｍＬ＆Ｓ構造である。横軸７０には、構造（パターン）の位置を任意単位でプロットした。縦軸７１には、測定された強度を同様に任意単位（ａ．ｕ．）でプロットした。透過光（照明）で検出（撮影）された線（複数）は格段により細いものとして現れている。図７は、更に、個々の線のプロファイルが重ね合わされている様子を示している。これらのプロファイルは、デコンボルーション（展開・分離）されることによって、エッジ検出及び表面検出のためのより正確なデータを提供する。
【００４２】
図８は、得られたＣＤ測定値の対比（結果）を示すが、この場合、評価される値は５００ｎｍ公称（設計）値に正規化されている。図８で測定された強度値を個々のプロファイルごとに合算し公称（設計）プロファイルに対して正規化すると、構造（パターン）幅に依存する（１つの）値が得られる。この場合、どの位置領域において合算が実行されるかが、クラシフィケーションデータから得られる必要がある。図８は、公称（設計）値及びエッジ検出から得られた値と対比された、この方法により得られたＣＤ値を示す。ＡｒＦマスク上の孤立線（ライン）がそれぞれ測定された。横軸８０には、公称（設計）ＣＤを単位ｎｍでプロットした。縦軸８１には、算出したＣＤを同様に単位ｎｍでプロットした。曲折したグラフは、回折によって引き起こされた直線性の変化を表す。表面検出のデータの公称（設計）値からのずれは、エッジ検出の場合よりも小さい。
【００４３】
次のステップでは、表面（平面）検出及びエッジ検出から得られたデータを組み合わせることができる。この場合、これらのデータがどのような測定精度及び反復性（繰返し精度）で得られたかが評価される（考慮される）必要がある。構造幅（幅〜波長）が小さくなるにつれて、ますます多くの回折次数が、対物レンズの光軸に対し、使用される光学系の許容（受光可能）領域よりも大きく従って最早検出器（受光）面に結像されない角度を有するようになることによって光が喪失されるということを想定して、表面検出データの補正手段（近接ないし近似補正：Proximity-Korrektur）が設けられる。測定構造（複数）が絶縁されていない（互いに隔離されていない）場合、この構造幅領域のプロファイルはデコンボルーションされる必要がある。これは、少なくとも、エッジ（複数）を半経験的関数に嵌め込むことによって実行可能である。
【００４４】
現状では、構造（パターン）における回折の計算は困難である。既述のとおり、理論的アプローチ（手がかり）は幾つか存在するものの、常に非常に適用に特異的である。これらのアプローチは、ＣＤ測定に対して部分的に障害となるアーチファクトを有しており、理論的モデリングないしシミュレーション（Nachbildung）は膨大な時間を要する。更に、測定された波面は、理論上の波面に対して光学系（及び測定試料）の製造誤差によって障害ないし影響を受ける。
【００４５】
図７に示すように、測定方法：透過及び反射は、異なるプロファイル形状を生成する。図９は、図７に対応しているが、測定された落射光プロファイルは反転（されて表示）されており、また、コンデンサのアパーチャは０．６である。ラインとスペースの「測定された」幅の差は、図４に示したライン＆スペース測定に対する差異に相応する。横軸９０には、構造（パターン）の位置を任意単位でプロットした。縦軸９１には、測定された強度を同様に任意単位でプロットした。
【００４６】
図１０は、落射光（照明）及び透過光（照明）のもとで、Ｉ−ライン対物レンズにより撮影（検出）された１１００ｎｍ構造（パターン）のプロファイルと、反転（されて表示）された落射光プロファイルを示す。横軸１００には、構造の位置を任意単位でプロットした。縦軸１０１には、測定された強度を同様に任意単位でプロットした。
【００４７】
図１１は、落射光（照明）及び透過光（照明）に対する測定値を示すが、これは１に正規化されている。横軸１１０には、構造（パターン）の位置を任意単位でプロットした。縦軸１１１には、測定された強度を同様に任意単位でプロットした。
【００４８】
これら２つの図は、異なる構造形状に関する多様性の一部を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ＣＤ測定が実行される装置の構成の一例の概略図。
【図２】図１の装置で使用される試料保持装置の一例の概略図。
【図３】可視光スペクトル領域で作動する対物レンズ（アパーチャ０．９）による、ＣｏＧマスクの互いに異なるＣＤの孤立線（ライン）（複数）の測定結果の一例。
【図４】ＡｒＦマスクの互いに異なるＣＤの孤立線（ライン）及びＬ＆Ｓ構造の測定データの一例（２００×ＷＩ：２４８ｎｍでアパーチャ１．２０の対物レンズ（水浸）；１５０×：同様に２４８ｎｍでアパーチャ０．９）。
【図５】オフセットが補正されていないクォーツマスク上のクロムの孤立線（ライン）のプロファイルの一例。
【図６】オフセットが補正された位相シフトマスクの孤立線（ライン）のプロファイルの一例。
【図７】ＣｏＧマスク上の３００ｎｍＬ＆Ｓ構造の落射光及び透過光プロファイルの一例。
【図８】求められたＣＤ測定値間の対比結果の一例。評価された値は５００ｎｍ公称（設計）値に正規化されている。
【図９】図７に対応するグラフ。但し、測定された落射光プロファイルは反転（されて表示）されており、コンデンサのアパーチャは０．６である。
【図１０】落射光照明及び透過光照明でＩ−ライン対物レンズによって撮影された１１００ｎｍ構造のプロファイルの一例、及び反転（されて表示）されたＡＬ（落射光照明）プロファイルの一例。
【図１１】照射光（照明）及び透過光（照明）に対する測定値の一例。但し、値１に正規化されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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