(57)【要約】      （修正有）【課題】リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニットの結像収差寄与を決定すること。【解決手段】結像光学ユニットを用いて、物体の結像の像平面の、平行な領域内の異なる測定平面における一連の２Ｄ強度分布として、結像光学ユニットの３Ｄ空間像を焦点依存的に測定するステップと、スペックルパターンを有する測定された２Ｄ強度分布のフーリエ変換によって、３Ｄ空間像のスペックルパターンのスペクトルが決定するステップと、周波数領域内の複数のスペクトル成分に対して、前記スペクトル成分の実部ＲＳ（ｚ）および虚部ＩＳ（ｚ）の焦点依存が決定するステップと、焦点依存の決定値から、マスク構造によるスペックルパターンスペクトルに作られる除去されるべき寄与が、結像光学ユニットによってスペックルパターンスペクトルに作られる結像収差寄与から分離するステップと結像収差寄与が表されるステップを有する。【選択図】図５
2019164339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニット（８）の結像収差寄与を決定する方法であって、
ａ）前記結像光学ユニット（８）を用いて、物体（５）の結像の像平面（１４）の、そしてそれに平行な領域内の異なる測定平面（ｚ１〜ｚ７）における一連の２Ｄ強度分布（１５z1，１５z7）として、前記結像光学ユニット（８）の３Ｄ空間像（２３）を焦点依存的に測定するステップと、
ｂ）スペックルパターンを有する前記測定された２Ｄ強度分布（１５zi）のフーリエ変換によって、前記３Ｄ空間像（２３）のスペックルパターン（２４）のスペクトル
【数１】
2019164339.tif 000017
を決定するステップと、
ｃ）周波数領域内の複数のスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）に対して、前記スペクトル成分の実部ＲＳ（ｚ）および虚部ＩＳ（ｚ）の焦点依存を決定するステップと、
ｄ）
ｂｂ）前記結像光学ユニット（８）による前記スペックルパターンスペクトルに作られる結像収差寄与（Θ）からの、
ａａ）マスク構造による前記スペックルパターンスペクトル
【数２】
2019164339.tif 000018
に作られる除去されるべき寄与（Ｈ）を、
前記焦点依存の決定された値から分離するステップと、
ｅ）前記結像収差寄与（Θ）を表すステップと
を含む方法。
【請求項２】
分離するステップが、前記２Ｄ強度分布（１５zi）の前記測定中にデフォーカス収差（Θd）によって作られるさらなる寄与を除去するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記結像収差寄与（Θ）の前記表現を作成するために、直交関数（Ｚｉ）のセットの線形結合を用いて前記結像収差寄与（Θ）が近似されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記近似の過程で生じる関数展開の係数（ｚn）が表される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記表現の前記作成中に、関数のセットとしてゼルニケ関数が使用されることを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
リソグラフィマスクの構造化されていないセクションについて実施されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
リソグラフィマスクを測定するための計測システム（２）の結像光学ユニット（８）の結像収差（Θ）を修正する方法であって、
ａ）請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法によって、前記結像光学ユニット（８）の結像収差寄与（Θ）を決定するステップと、
ｂ）決定された前記結像収差寄与（Θ）を基礎として、前記結像光学ユニット（８）の光学構成要素（１２）を再調整することによって、前記結像収差寄与（Θ）を修正するステップと
を含む方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法を実施するための計測システム（２）であって、検査される前記リソグラフィマスクを照明するための照明光学ユニット（７）と、空間分解検知デバイス（９）に対して前記物体を結像するための結像光学ユニット（８）とを備える、計測システム。
【請求項９】
前記結像光学ユニット（８）の結像構成要素（１２）を変位させるための少なくとも１つの変位アクチュエータ（１３）を特徴とする、請求項８に記載の計測システム。
【請求項１０】
前記変位アクチュエータ（１３）が、前記計測システム（２）の中央開ループ／閉ループ制御デバイス（１１）に信号接続されることを特徴とする、請求項９に記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、ドイツ特許出願第１０２０１８２０２６３５．１号の優先権を主張し、この内容を参照により本明細書に組み込む。
本発明は、リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニットの結像収差寄与を決定する方法に関する。さらに本発明は、この種の決定方法を含む、リソグラフィマスクを測定するための計測システム（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｓｙｓｔｅｍ）の結像光学ユニットの結像収差を修正する方法、およびこの種の方法を実施することができる計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ２０１６／０１２４２６Ａ１が、リソグラフィマスクの３Ｄ空間像（３Ｄ  ａｅｒｉａｌ  ｉｍａｇｅ）を三次元測定する方法を開示している。
スペックル（ｓｐｅｃｋｌｅ）測定を用いて光学ユニットの結像収差寄与を決定する方法が、以下の技術文献、“Ｏｆｆ−ａｘｉｓ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｎ  ＥＵＶ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｓｐｅｃｋｌｅ”  ｂｙ  Ｓｈａｎｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，  ＵＳＡ  ２０１６、“Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ  ｒｅｔｒｉｅｖａｌ  ｗｉｔｈ  ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｐｕｐｉｌ  ａｎｄ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ”  ｂｙ  Ｒ．Ａ．  Ｃｌａｕｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｖｏｌ．  ２３，  Ｎｏ．  ２０，  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｏｎ  ０２．１０．２０１５、および、“Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ＥＵＶ  ｍａｓｋ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ”  ｂｙ  Ｒ．Ａ．  Ｃｌａｕｓ，  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  （ＥＵＶ）  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ＶＩ，  ｅｄ．  Ｏ．Ｒ．  Ｗｏｏｄ  ＩＩ  ｅｔ  ａｌ．  ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ９４２２，  ９４２２１４から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／０１２４２６Ａ１
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Ｏｆｆ−ａｘｉｓ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｎ  ＥＵＶ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｓｐｅｃｋｌｅ”  ｂｙ  Ｓｈａｎｋｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ，  ＵＳＡ  ２０１６
【非特許文献２】“Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ  ｒｅｔｒｉｅｖａｌ  ｗｉｔｈ  ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｐｕｐｉｌ  ａｎｄ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ”  ｂｙ  Ｒ．Ａ．  Ｃｌａｕｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｖｏｌ．  ２３，  Ｎｏ．  ２０，  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｏｎ  ０２．１０．２０１５
【非特許文献３】“Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ＥＵＶ  ｍａｓｋ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ”  ｂｙ  Ｒ．Ａ．  Ｃｌａｕｓ，  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  （ＥＵＶ）  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ＶＩ，  ｅｄ．  Ｏ．Ｒ．  Ｗｏｏｄ  ＩＩ  ｅｔ  ａｌ．  ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ９４２２，  ９４２２１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、それぞれのリソグラフィマスクの測定時間と比較して追加の時間消費を可能な限り少なくして、リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニットの結像収差寄与を決定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載のステップを含む方法を用いて本発明により実現される。
【０００７】
本発明によれば、リソグラフィマスク測定中にいずれにせよ常に実施される３Ｄ空間像測定の状況において、スペックルパターン測定によって、スペックルパターンに対するマスク構造寄与から結像収差寄与を分離することが可能であることが認識されている。次いで、結像収差寄与を表すことができ、その結果、このことから、結像光学ユニットの適格化（ｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を実施することができ、特に、例えば計測システムの結像光学ユニットを再調整することによって、前記結像収差寄与をどの程度低減することができるかに関して結論を得ることができる。それぞれのスペクトル成分の実部（ｒｅａｌ  ｐａｒｔ）および虚部（ｉｍａｇｉｎａｒｙ  ｐａｒｔ）の焦点依存のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）の交点のｚ位置を決定することによって、分離を実施することができる。この方法を使用して、特に偶関数によって記述することができる収差を決定することができる。
【０００８】
結像光学ユニットは、特にリソグラフィマスクの適格化、およびまだ構造化されていないマスク基板、いわゆるマスクブランクの適格化のための計測システムの一部分とすることができる。マスクブランクの適格化、すなわち、まだ構造化されていないマスクの性質評価は、決定方法を用いて実施することもできる。
測定されるリソグラフィマスクの照明中の知られている照明角度分布（照明設定）、および結像光学ユニットの同じく知られている透過関数から、デフォーカス収差（ｄｅｆｏｃｕｓ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）を計算することができる。透過関数は、瞳透過関数とすることができる。瞳透過関数は、２変数関数とすることができ、結像光学ユニットの開口数の範囲内の空間周波数に対しては値１を有し、前記開口数の範囲外の空間周波数に対しては０を有する。
請求項３に記載の表現の作成は、測定された異なる結像収差をこの手段によって体系的に表すことができるので、実際に価値のあるものであると証明されている。この場合、例えばゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）多項式であるがそれ自体は直交関数のセットを構成しない直交多項式のセット、から計算される展開関数のセットを使用することが可能である。
請求項４に記載の表現は明らかである。
請求項５によるゼルニケ関数は、有利なことに、結像光学ユニットの対称条件に適合される。
【０００９】
請求項６に記載の方法は、結像収差寄与を決定する方法の実行中に、マスク寄与を簡単に分離することを可能にする。この種のマスクブランク測定は、リソグラフィマスクの測定方法という状況において常に行われており、したがって、この結果として、測定による遅延が全く生じない、または短い遅延しか生じない。
請求項７に記載の方法は、結像収差寄与の決定を使用して結像収差を修正する。計測システムの動作中に、再調整を実施することができる。再調整は、開ループまたは閉ループの制御下で実施することができる。
請求項８に記載の計測システムの利点は、本発明による方法に関してすでに上で説明した利点に対応する。
請求項９に記載の変位アクチュエータは、再現可能な再調整を可能にする。
請求項１０の結果としての信号接続によって、結像収差寄与の決定に関連した自動プロセスという状況において、再調整を実施することが可能になる。この自動プロセスは、開ループまたは閉ループの制御下で進めることができる。
本発明の例示的な一実施形態が、図面を参照しながらより詳細に以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】それぞれが極端に概略的に示された照明光学ユニットおよび結像光学ユニットを有する、ＥＵＶ照明および結像光を用いてリソグラフィマスクの形態の物体を検査するため計測システムを、入射平面に垂直な方向から見た平面図として、非常に概略的に示す図である。
【図２】照明瞳と、結像光学ユニットの像平面の領域内の空間像との間の、照明および結像光の伝播を概略的に示す図であり、それに加えて空間像からスペックルパターンのスペクトルへの変換も示す図である。
【図３】像平面の領域における異なる焦点測定平面の一連の２Ｄ強度分布を示す図であり、この並びが、計測システムによって測定することができる３Ｄ空間像を表している図である。
【図４】図３による２Ｄ強度分布のフーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）によって決定された３Ｄ空間像のスペックルパターンの一連のスペクトルを、図３による並びに割り当てて示す図である。
【図５】図４によるスペックルパターンスペクトルの選択されたスペクトル成分の実部および虚部を、焦点位置（像平面に垂直なｚ方向）の関数として示す概略プロファイルである。
【図６】周波数依存性の収差関数として表された、計測システムの結像光学ユニットの確認された結像収差を例として示す図であって、この結像収差は、図５によるスペクトル成分のようなスペクトル成分の焦点依存の特定値から分離された結果としてもたらされる、図である。
【図７】ゼルニケ多項式に関して展開した形で、図６による結像収差寄与を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
位置関係を示しやすくするために、以下ではデカルト（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）ｘｙｚ座標系を使用する。図１では、ｘ軸は、図面の平面に垂直に図面の中に向かって通っている。ｙ軸は、図１の右側に向かって通っている。ｚ軸は、図面１の下側に向かって通っている。
【００１２】
図１は、物体平面４の物体視野（ｏｂｊｅｃｔ  ｆｉｅｌｄ）３に配置された、レチクルまたはリソグラフィマスクの形態の物体５を、ＥＵＶ照明光１を用いて検査するための計測システム２において、ＥＵＶ照明光および結像光１のビーム経路を、子午断面（ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ  ｓｅｃｔｉｏｎ）に対応した図で示している。計測システム２は、三次元（３Ｄ）空間像を分析するために使用され（空間像計測システム）、レチクルとして知られているリソグラフィマスクの特性の効果をシミュレートおよび分析するように機能し、リソグラフィマスクは、投影露光装置内の投影光学ユニットによる光学結像において、半導体構成要素を生産するための投影露光中に使用される。そのようなシステムは、ＷＯ２０１６／０１２４２６Ａ１（その中の図１を参照）、ＵＳ２０１３／００６３７１６Ａ１（その中の図３を参照）、ＤＥ１０２２０８１５Ａ１（その中の図９を参照）、ＤＥ１０２２０８１６Ａ１（その中の図２を参照）、およびＵＳ２０１３／００８３３２１Ａ１から知られている。
照明光１は、物体５で反射される。照明光１の入射平面は、ｙｚ平面に平行である。
【００１３】
ＥＵＶ照明光１は、ＥＵＶ光源６によって生成される。光源６は、レーザプラズマ源（ＬＰＰ、レーザ生成プラズマ）または放電源（ＤＰＰ、放電生成プラズマ）とすることができる。原則として、シンクロトロンに基づく光源、例えば自由電子レーザ（ＦＥＬ）を使用することもできる。ＥＵＶ光源の使用波長は、５ｎｍと３０ｎｍとの間の範囲にあってもよい。原則として、計測システム２の変形形態の場合には、光源６の代わりに別の使用波長の光源、例えば使用波長１９３ｎｍの光源が使用されてもよい。
計測システム２の実施形態に応じて、計測システムは、反射性物体５に使われても透過性物体５に使われてもよい。透過性物体の一例は、位相マスク（ｐｈａｓｅ  ｍａｓｋ）である。
【００１４】
計測システム２の照明光学ユニット７は、光源６と物体５の間に配置される。照明光学ユニット７は、検査される物体５を、物体視野３にわたって規定の照明強度分布で、かつそれと同時に規定の照明角度分布で照明するように機能し、その規定の照明角度で、物体視野３の視野点が照明される。
計測システム２の照明および結像光１の開口数は、レチクル側で０．０８２５である。物体平面４の物体視野３は、ｘ方向に８μｍ、ｙ方向に８μｍの範囲、すなわち正方形を有する。
【００１５】
物体５における反射後、照明および結像光１は、図１において同じく概略的に示されている計測システム２の結像光学ユニットまたは投影光学ユニット８に入る。結像光学ユニット８は、計測システム２の空間分解検知デバイス９に向かって物体５を結像する（ｉｍａｇｅ）ように機能する。検知デバイス９は、例えばＣＣＤ検知器またはＣＭＯＳ検知器として設計される。
検知デバイス９は、デジタル像処理デバイス１０に信号接続される。
物体５は、物体ホルダ（図示せず）によって担持される。前記物体ホルダは、変位ドライブによって、一方ではｘｙ平面に平行に、他方ではこの平面に垂直に、すなわちｚ方向に変位することができる。変位ドライブ、および同じく計測システム２の全体的な動作は、中央制御デバイス１１によって制御され、中央制御デバイス１１は、これ以上詳細には示さないやり方で、制御される構成要素に信号接続される。
【００１６】
例として、図１は結像光学ユニット８の結像構成要素１２を示し、結像構成要素１２は、ミラー、またはＥＵＶ波長より長い照明光波長を使用する場合、レンズ素子とすることができる。結像構成要素１２は、変位アクチュエータ１３に動作可能に接続され、変位アクチュエータ１３は、制御デバイス１１に信号接続される。変位アクチュエータ１３によって、結像構成要素１２は、ｘ方向に、および／またはｙ方向に、および／またはｚ方向に互いに独立して変位して、結像構成要素１２を正確に位置合わせすることができる。この変位の空間分解能は、１０μｍよりも良好であり得、特に２μｍよりも良好であり得る。
結像光学ユニット８の拡大係数は５００よりも大きく、図１による例示的な実施形態では８５０である。物体５の３Ｄ空間像が生じる像平面１４の領域において結果として生じる像側の開口数は、１・１０-4の範囲にある。
検知デバイス９の下に、測定平面（例えばｚ＝０）における２Ｄ強度分布１５の平面図が、図１に例として表されている。レチクル５の構造１６は、ｘ方向に通る強度最大値１７として表される。
【００１７】
図２は、照明光学ユニット７の瞳平面１８から右に像平面１４の領域に入る照明および結像光１の伝播を、概略的に示す。それぞれに考慮される変数または成分が、ｘｙｚ座標系において斜視図で示される。照明光１の瞳強度分布１９は瞳平面１８に存在し、前記分布は、照明設定とも呼ばれる。リング形状または環状の瞳強度分布１９は、例として示される。瞳強度分布１９は、σ（κ）として数学的に表される。
この場合、σは照明強度であり、κは、瞳座標において前記照明強度が存在する箇所を記述している。
【００１８】
照明光１は、瞳平面１８から物体平面４に入り、ここで照明光１は、図２に誇張して示された粗さ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有する物体５に入射する。この結果、波面
【数１】
2019164339.tif 000003
および照明光１の視野分布がもたらされ、この視野分布は以下のように記述することができる。
【数２】
2019164339.tif 000004
ここで記号は以下の意味を有する。
【数３】
2019164339.tif 000005
座標ｘｙを有する空間座標ベクトル
λ：照明光の波長
ｈ：物体の粗さ（ｚ方向のサジタル高さ（ｓａｇｉｔｔａｌ  ｈｅｉｇｈｔ））
【００１９】
物体５で反射された後または物体５を通過した後、照明光１は、結像光学ユニット８の入射瞳２０を通って伝播し、結像光学ユニット８の結像構成要素が、図２の２１で示されており、照明光１はその後、射出瞳２２を通る。その後、物体５は、像平面１４の領域内で空間像２３に結像される。ｘ方向およびｙ方向におけるそれぞれの２Ｄ強度分布、すなわち空間像２３の「スライス」のフーリエ変換によって、スペックルスペクトル２４、すなわち空間像２３のスペックルパターンのスペクトル
【数４】
2019164339.tif 000006
が得られる。以下は、前記スペックルスペクトルに当てはまる。
【数５】
2019164339.tif 000007
ここで以下のことが当てはまる。
ν：周波数座標（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）νx，νyを有する、周波数に比例した波数１／λ
Ｈ：粗さスペクトル、すなわち物体粗さ（ｏｂｊｅｃｔ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）ｈのフーリエ変換
【数６】
2019164339.tif 000008
光学ユニットの収差関数、これは次に以下のように定義される。
【数７】
2019164339.tif 000009
ここで以下のことが当てはまる。
σ：瞳平面における照明設定の強度分布
Ｐ：光学ユニットの瞳透過関数（ｐｕｐｉｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、すなわち、例えば開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ：アパーチャ）および／またはあいまい化絞り（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ  ｓｔｏｐ）によって制限する瞳の効果
【数８】
2019164339.tif 000010
光学ユニットの偶の波面収差、すなわち、偶関数によって記述することができる収差寄与
結像光学ユニット８の結像収差寄与を決定する方法を、図３以降の図を参照しながら以下で説明する。図３、図４、および図６に示されたグレースケール値は、それぞれの事例で、それぞれに考慮された箇所に存在する光強度の測定（ｍｅａｓｕｒｅ）である。
【００２０】
最初に、結像光学ユニット８の３Ｄ空間像２３の焦点依存性の測定を、物体５の結像の像平面１４（ｚ３＝０）に平行な領域内の異なる測定平面ｚ１〜ｚ７における一連の２Ｄ強度分布１５z1〜１５z7として実施する。この場合、図１による図解とは対照的に、結像されるのは構造化された物体ではなく、（まだ）構造化されていないマスク、すなわちマスクブランクまたはマスクの非構造化領域である。一連の２Ｄ強度分布１５ziにわたって記録された空間像は、スペックルの空中分布を示しており、これは、まずマスク（残部）構造の寄与、および結像光学ユニット８の結像収差寄与の結果として理解することができる。
【００２１】
次いでこの後に、２Ｄ強度分布１５ziのフーリエ変換によって、前のステップで検知された３Ｄ空間像の前記スペックルパターンのスペクトル
【数９】
2019164339.tif 000011
を決定する。これにより、周波数座標νxおよびνyの関数として、一連の２Ｄスペックルスペクトル２４z1〜２４z7がもたらされる。
【００２２】
その後、周波数領域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ）内の複数のスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）に対して、このスペックルスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の実部ＲＳ（ｚ）および虚部ＩＳ（ｚ）の焦点依存（ｆｏｃｕｓ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）が決定される。これは、選択点により強調された１つのスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）に対して図４に示されている。このスペクトル成分Ｓに対して、図５では、このスペックルスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の実部ＲＳ（ｚ）の線形近似されたプロファイル２５、および同じくこのスペックルスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の虚部ＩＳ（ｚ）の線形近似されたプロファイル２６を、ｚ座標の関数、すなわち焦点位置の関数として、概略的に示している。
【００２３】
スペックルスペクトル成分のこれらのｚ依存には、以下のことが当てはまる。
【数１０】
2019164339.tif 000012
ここで以下のことが当てはまる。
Ｈ：物体の粗さの寄与
Θd：結像光学ユニットのデフォーカス収差
Θopt：結像光学ユニットのその他の結像収差寄与
【００２４】
結像光学ユニット８のデフォーカス収差Θdは、光学ユニットの知られている照明設定および知られている透過関数（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）から計算することができる。実部ＲＳおよび虚部ＩＳのプロファイル２５および２６に基づいて、上記式に基づいて、粗さ寄与Ｈおよび、結像光学ユニット８の他の結像収差Θoptから、結像収差寄与Θを分離することが可能であり、そしてデフォーカス収差の独立な決定の後に生じる。
特に実部ＲＳおよび虚部ＩＳのプロファイル２５、２６間の交点のｚ位置を、この分離のために使用することができる。
【００２５】
結像収差寄与Θoptは、展開係数ｚｎを有するゼルニケ収差関数Θnに関しての展開として周波数に依存して記述することができる。
【数１１】
2019164339.tif 000013
ここで以下のことが当てはまる。
【数１２】
2019164339.tif 000014
ゼルニケ多項式は
【数１３】
2019164339.tif 000015
である。
図６は、分離された結像収差寄与
【数１４】
2019164339.tif 000016
を、例として示す。選ばれた照明設定に対して、この結像収差寄与は、ゼルニケ関数Ｚ５との非常に大きい類似性を有する。
図７は、ゼルニケ関数Ｚ４〜Ｚ１８に対しての上記の展開公式の一連の係数ｚiを示す。予想される通り、主要な寄与は、ゼルニケ関数Ｚ５に対する係数ｚ5において発現する。
【００２６】
したがって全体的に、結像光学ユニット８の結像収差寄与は、計測においていずれにせよ常に必要とされるマスクの構造化されていない箇所の測定に基づいて、測定することができる。次いで、結像光学ユニット８の光学構成要素を再調整することによって、前記結像収差寄与を修正することができる。この目的のために、制御デバイス１１は、変位アクチュエータ１３を駆動して結像構成要素１２をそれに対応して変位させることができる。そのような再調整は、計測システム２の休止中、または計測システム２の動作中に実施することができる。再調整は、設定値とそれぞれの結像収差寄与の実際値とを比較することによって、開ループ制御で実施されてもよく、または閉ループ制御で実施されてもよい。
結像収差寄与をゼルニケ関数Ｚiによってこのように展開することは、直交関数のセットの線形結合に対して結像収差寄与を展開することの一例となる。
計測システム２の光学設定は、半導体構成要素の投影リソグラフィ生産中に物体５を投影露光する過程で、照明および結像の最も正確な実行可能なエミュレーションとして機能する。
２Ｄ空間像２３の焦点依存性の測定に関する詳細ついては、ＷＯ２０１６／０１２４２６Ａ１が参照される。フーリエ変換に関連する詳細に対しても、ＷＯ２０１６／０１２４２６Ａ１が参照され、その参照は本明細書において言及される。
【符号の説明】
【００２７】
１  照明光および結像光
２  計測システム
３  物体視野
５  物体
６  光源
７  照明光学ユニット
８  結像光学ユニット
９  検知デバイス
１０  デジタル像処理デバイス
１１  中央制御デバイス
１２  結像構成要素
１３  変位アクチュエータ
１４  像平面
１５  ２Ｄ強度分布
１６  構造
１７  強度最大値
１８  瞳平面
１９  瞳強度分布
２０  入射瞳
２１  結像構成要素
２２  射出瞳
２３  空間像
２４  スペックルスペクトル
２５  実部の線形近似されたプロファイル
２６  虚部の線形近似されたプロファイル
【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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【外国語明細書】
2019164339000001.pdf