(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体の軌跡を求める際に使用する測定装置であって、
モノリシック構造の複数の光検出器セルを含む少なくとも１つの光検出器装置（４１１、４１２、４２１、４２２、７８０、７８５、８８０、９８０）であり、
厳密に１つの結像系（７００、７５０、８００、９００）を割り当てられ、前記結像系は、該測定装置の動作中に、前記結像系の物体平面（ＯＰ）に位置する飛翔体を前記結像系の像平面（ＩＰ）に位置する前記光検出器装置にいずれの場合も結像する
光検出器装置（４１１、４１２、４２１、４２２、７８０、７８５、８８０、９８０）と、
通過時点を測定する時間測定デバイスであり、前記通過時点のそれぞれが、前記結像系の前記像平面（ＩＰ）に生成される飛翔体の像がいずれの場合も前記光検出器装置（４１１、４１２、４２１、４２２、７８０、７８５、８８０、９８０）の相互に隣接する光検出器セル間のセル境界を越える時点に相当する時間測定デバイスと
を備えた測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、前記結像系は、前記像平面（ＩＰ）に前記飛翔体の少なくとも２つの像を生成する複製結像系（７５０、８００、９００）として構成されることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測定装置において、前記結像系（７５０、８００）は、少なくとも１つの回折構造（７４５、８３０）を有することを特徴とする測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測定装置において、前記回折構造（７４５、８３０）は、前記結像系（７５０、８００）の瞳平面に配置されることを特徴とする測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定装置において、前記結像系（９００）は、少なくとも１つの光ビームスプリッタ（９０５）を有することを特徴とする測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定装置において、前記結像系（７５０）は、少なくとも１つの中間像を有することを特徴とする測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置において、前記光検出器セルは、フォトダイオードとして構成されることを特徴とする測定装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装置において、前記光検出器装置は、相互に隣接する光検出器セル間の少なくとも１つのセル境界が該測定装置の動作中に飛翔体の重心軌跡に関して４５°±５°の角度で延びるように構成されることを特徴とする測定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の測定装置において、前記光検出器装置（４１１、４１２、４２１、４２２、７８０、７８５、８８０、９８０）は、相互に隣接する光検出器セル間の第１セル境界及び相互に隣接する光検出器セル間の少なくとも第２セル境界が相互に平行に延びるように構成されることを特徴とする測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の測定装置において、該測定装置は、前記飛翔体の軌跡の制御、前記飛翔体に作用する照射野の制御、及び／又は前記飛翔体に作用する実体の制御のための制御ループに組み込まれることを特徴とする測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定装置において、前記結像系（８００、９００）の結像ビーム経路に少なくとも１つのカメラ（８９０、９９０）をさらに備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の測定装置において、該測定装置は少なくとも２つの結像系（７００、７５０、８００、９００）を備え、いずれの場合もモノリシック構造の複数の光検出器セルを備えた光検出器装置（４１１、４１２、４２１、４２２、７８０、７８５、８８０、９８０）が、前記結像系のそれぞれの前記像平面（ＩＰ）にいずれの場合も配置されることを特徴とする測定装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の測定装置において、該測定装置は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のレーザプラズマ源、特にＥＵＶ源のターゲットドロップレットの軌跡を求める際に使用するよう構成されることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体の軌跡を求める際に用いる測定装置に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１３年１１月２９日付けで出願された独特許出願第１０  ２０１３  ２２４  ５８３．１号の優先権を主張する。当該上記出願の内容を参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のレーザプラズマ源、例えばＥＵＶ源におけるターゲットドロップレット（例えば、スズドロップレット）の飛翔軌跡の測定及び予測に特に適しているが、本発明はそれに限定されない。さらに他の用途では、本発明による測定装置は、概して（例えば顕微鏡での）高速飛翔体の観察に、又は概して高速飛翔発射体（projectiles）の飛翔軌跡の観察にも適している。
【０００４】
例として、高速飛翔発射体の飛翔軌跡の観察のための高速カメラの使用が知られている。しかしながら、例えば後述するようなレーザプラズマ源における用途の場合のように、高い繰り返し率で飛翔する物体の場合、この手法には制限が課される。
【０００５】
レーザプラズマ源は、例えばリソグラフィの用途に用いられる。この点については、例えば、ＥＵＶ領域（例えば、約１３ｎｍ又は約７ｎｍの波長）用に設計された投影露光装置の動作中に、必要なＥＵＶ光をプラズマ励起に基づくＥＵＶ光源によって発生させ、これに関して図１０が例示的な従来の構成を示している。このＥＵＶ光源は、最初に、λ≒１０．６μｍの波長を有する赤外線３０６を発生させるＣＯ２レーザ（図示せず）を備え、赤外線３０６は、集束光学ユニットによって集束され、楕円面として具現されたコレクタミラー３１０に開いた開口３１１を通り、ターゲット源３３５によって発生されプラズマ点火位置３３０に供給されるターゲット材料３３２（例えば、スズドロップレット）へ指向される。赤外線３０６は、プラズマ点火位置３３０に位置するターゲット材料３３２がプラズマ状態に遷移してＥＵＶ放射線を発するように上記ターゲット材料を加熱する。このＥＵＶ放射線は、コレクタミラー３１０によって中間焦点ＩＦに集束され、当該中間焦点を通って下流の照明デバイスへ入るが、照明デバイスは、その境界３４０が示されているだけであり、入光用の自由開口３４１を有する。
【０００６】
この場合にＥＵＶ光源で得ることができる線量の安定性及びパワーにとって主に重要なのは、光要求量の増加と共に（as the light demand increases）レーザプラズマ源に非常に高速で（例えば、およそ１００ｋＨｚの噴射速度で、又は例えば１０μｓの時間間隔（temporal spacing）で）「飛んでくる（flying in）」スズドロップレットに、ドロップレットを霧化するレーザビームが個別に非常に正確に（例えば、１μｍ未満の精度で）再現可能に衝突することである。ここで生じる１つの問題として、プラズマへのドロップレットの変換には、供給経路にすでに位置するドロップレットの残りに対する反応又はドロップレットの残りの偏向がいずれの場合も伴い、これが飛翔軌跡の正確な予測の実行及び適切な場合はそれに影響を及ぼすのに適した措置の実施をより困難にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高頻度で飛んでくる物体、例えばＥＵＶリソグラフィ用のレーザプラズマ源のターゲットドロップレット等の場合でも、飛翔軌跡をできる限り正確且つ敏速に求め且つ予測することを可能にする、飛翔体の軌跡を求める際に使用する測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、独立請求項１の特徴による測定装置によって達成される。
【０００９】
飛翔体の軌跡を求める際に使用する本発明による測定装置は、
モノリシック構造の複数の光検出器セルを含む少なくとも１つの光検出器装置であり、
厳密に１つの結像系を割り当てられ、上記結像系は、測定装置の動作中に、結像系の物体平面に位置する飛翔体を結像系の像平面に位置する光検出器装置にいずれの場合も結像する
光検出器装置と、
通過時点（transit instants）を測定する時間測定デバイスであり、上記通過時点のそれぞれが、結像系の像平面に生成される飛翔体の像がいずれの場合も光検出器装置の相互に隣接する光検出器セル間のセル境界を越える時点に相当する時間測定デバイスと
を備える。
【００１０】
この場合、通過時点の測定に基づいて軌跡を求めるという基本原理は、それ自体が本発明の基礎をなす概念の出発点となるが、それ自体は本願の特許請求の範囲に記載の主題に属するものではない。実際には、本発明が基づく概念は、飛翔体が結像系（その物体平面に飛翔体が位置する）によってモノリシックに具現された適当な構成の光検出器装置に結像されることによって飛翔体を測定するか又は軌跡を求めることを光電子的に実現することであり、このとき、仮想ターゲットラインが相互に隣接する光検出器セル間のセル境界によって光電子的に画定又は具現され、上記ターゲットラインの通過（すなわち、各通過が起きる通過時点）が適当な電子スイッチング素子を用いて測定可能である。
【００１１】
この場合、本発明は、特に、予め適当に画定されたターゲットラインの通過に関する通過時間（すなわち開始及び停止時間）を飛翔軌跡の測定のために評価するだけでよいという状況により、必要な情報がいずれの場合も時間的に直接存在し、例えば第１に、高速カメラの使用時の場合のように比較的時間のかかる画像評価を実行又は待機する必要がないことを特徴とする。したがって、結果として、（例えば、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚを超える範囲の）非常に高い繰り返し率且つ非常に低い「データエイジ」（例えば、１０μｓよりもはるかに短い）で飛翔軌跡を正確且つ敏速に求め且つ予測することが可能である。
【００１２】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のレーザプラズマ源、例えばＥＵＶ源等におけるターゲットドロップレット（例えば、スズドロップレット）の飛翔軌跡の測定及び予測に特に適しているが、本発明はそれに限定されない。さらに他の用途では、本発明によるセンサ装置は、概して例えば顕微鏡での高速飛翔体の観察に、又は概して高速飛翔発射体の飛翔軌跡の観察にも適している。
【００１３】
一実施形態によれば、結像系は、像平面に飛翔体の少なくとも２つの像を生成する複製（replicating）結像系として構成される。これにより使用可能となる光検出器装置は、より詳細に後述するように、（個々の光検出器セルが非直線状に配置された）「折り返し」式の構造であり、（個々の光検出器セルの直線状配置を有する）「非折り返し」光検出器装置と比べて必要な測定部の短縮又は本発明による結像系の像視野範囲の低減、すなわち全般的には結像系の要件の緩和を可能にする。
【００１４】
既存のサイズ比又は精度要件に応じて、結像系を拡大又は縮小構成にすることができる。
【００１５】
一実施形態によれば、結像系は、結像系の瞳平面に配置されることが好ましい少なくとも１つの回折構造を有する。単色光を用いた測定装置の動作の際、これが「折り返し」構造の光検出器装置の使用のための結像ビーム経路の複製を可能にする。
【００１６】
一実施形態によれば、結像系は、少なくとも１つの光ビームスプリッタを有する。多色光を用いた測定装置の動作の際も、これが「折り返し」構造の光検出器装置の使用のための結像ビーム経路の複製を可能にする。
【００１７】
一実施形態によれば、結像系は少なくとも１つの中間像を有する。対応する中間像平面を用いることで、絞りを用いて望ましくない寄生光及び外乱反射（disturbing reflections）を抑制することができる。
【００１８】
一実施形態によれば、光検出器セルはフォトダイオードとして構成される。しかしながら、本発明はこれに限定されず、他の光検出器、例えばフォトレジスタ等をさらに他の実施形態で用いることもできる。
【００１９】
一実施形態によれば、光検出器装置は、相互に隣接する光検出器セル間の少なくとも１つのセル境界が飛翔体の重心軌跡に関して４５°±５°の角度で延びるように構成される。さらに、光検出器装置は、相互に隣接する光検出器セル間の第１セル境界及び相互に隣接する光検出器セル間の少なくとも第２セル境界が相互に平行に延びるように構成することができる。本発明に従って用いられる光検出器装置におけるセル境界のこのような構成は、より詳細に後述するように、いわば飛翔軌跡又は軌跡を記述するパラメータセットの数学的明確性又は確定性の最適化を得ることを可能にする。
【００２０】
本発明のさらに他の実施形態では、実際には冗長である（すなわち、軌跡を記述するパラメータセットの決定にそれ自体が必ずしも必要でないか又は「余分である」）セル境界又はターゲットラインの（通過時間）情報を用いて、測定の精度向上を得ることもできる。
【００２１】
一実施形態によれば、測定装置は、飛翔体の軌跡の制御、飛翔体に作用する照射野の制御、及び／又は飛翔体に作用する実体（例えば、材料処理レーザビーム）の制御のための制御ループに組み込まれる。したがって、飛翔軌跡に関して得られた情報を用いて、例えば、飛翔体自体（例えば、レーザプラズマ源においては衝突されるターゲットドロップレット又はスズドロップレット）又は飛翔体に作用する実体に補正的な影響を及ぼすことができる。
【００２２】
一実施形態によれば、測定装置は、結像系の結像ビーム経路に少なくとも１つのカメラをさらに備える。かかるカメラは、例えば画素化２Ｄイメージセンサを設けることができ、特にアライメントの支援又は診断目的に役立つことができる。
【００２３】
一実施形態によれば、測定装置は少なくとも２つの結像系を備え、いずれの場合もモノリシック構造の複数の光検出器セルを備えた光検出器装置が、上記結像系のそれぞれの像平面にいずれの場合も配置される。このように、飛翔体の測定対象軌跡を相互に異なる角度で観察できる結果として、それぞれ得られた２次元軌跡（又は投影）から完全な３次元軌跡を確認することもできる。
【００２４】
一実施形態によれば、測定装置は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のレーザプラズマ源、特にＥＵＶ源のターゲットドロップレットの軌跡を求める際に使用するよう構成される。
【００２５】
本発明のさらに他の構成は、説明及び従属請求項から得ることができる。
【００２６】
本発明を添付図面に示す例示的な実施形態に基づいて以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の出発点をなす原理を説明する概略図を示す。
【図２ａ】本発明に関して実現されるターゲットラインの光電子的実施形態を説明する概略図を示す。
【図２ｂ】本発明に関して実現されるターゲットラインの光電子的実施形態を説明する概略図を示す。
【図２ｃ】本発明に関して実現されるターゲットラインの光電子的実施形態を説明する概略図を示す。
【図２ｄ】本発明に関して実現されるターゲットラインの光電子的実施形態を説明する概略図を示す。
【図３】可能な一実施形態による本発明に関して行われる飛行時間測定を説明する概略図を示す。
【図４ａ】いずれの場合も複数の光検出器セルを備えた光検出器装置の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図４ｂ】いずれの場合も複数の光検出器セルを備えた光検出器装置の可能な実施形態を説明する概略図を示す。
【図５ａ】光検出器装置のさらに他の可能な実施形態と、光検出器セルの配置に関して可能な折り返し方式とを説明する概略図を示す。
【図５ｂ】光検出器装置のさらに他の可能な実施形態と、光検出器セルの配置に関して可能な折り返し方式とを説明する概略図を示す。
【図６ａ】１つのターゲットライン構成及びその評価を説明する概略図を示す。
【図６ｂ】１つのターゲットライン構成及びその評価を説明する概略図を示す。
【図６ｃ】１つのターゲットライン構成及びその評価を説明する概略図を示す。
【図６ｄ】１つのターゲットライン構成及びその評価を説明する概略図を示す。
【図７ａ】本発明による測定装置内で実現される可能な結像ビーム経路の概略図を示す。
【図７ｂ】本発明による測定装置内で実現される可能な結像ビーム経路の概略図を示す。
【図８】本発明による測定装置内の結像系の可能な構造及びその配置の概略図を示す。
【図９】本発明による測定装置内の結像系の可能な構造及びその配置の概略図を示す。
【図１０】従来技術によるＥＵＶ光源の構造の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
飛翔体の軌跡を求める際に使用する測定装置の本発明による実施態様は、軌跡決定、すなわち飛翔体の飛翔軌跡パラメータの決定を規定のターゲットラインの通過に関する通過時点の測定に基づいて実行できるという原理に基づく。この場合、上記通過時点のそれぞれが、複数のターゲットラインのうちの１つのターゲットラインに割り当てられ、飛翔体が上記ターゲットラインを越える時点に相当する。図１は、この原理を説明する役割を果たし、計測学的に検出される飛翔体の飛翔軌跡を「Ｔ」で示し、単なる例として４つのターゲットライン「Ａ」〜「Ｄ」を図１に示し、各ターゲットラインを飛翔体が越える通過時間を「ｔ１」〜「ｔ４」で示す。以下で説明するように、ターゲットラインの幾何学的形状が分かると、次に、測定された通過時間「ｔ１」〜「ｔ４」に基づいて飛翔軌跡パラメータを計算することができる。
【００２９】
この原理の根底にある数学的基礎を最初に以下で説明する。飛翔体又は発射体の線形３次元飛翔軌跡は、基本的に次式によって表すことができる。
【数１】
0006422496.tif 000002
【００３０】
式中、Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）、Ｚ（ｔ）は時間ｔにおける位置座標を示し、Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０は時間ｔ０における位置座標を示し、Ｕ、Ｖ、Ｗは速度成分を示す。本発明の実施形態に関連して以下でより詳細に説明するように、結像系を用いて結像系の物体平面に位置する飛翔体を像平面に結像する場合、像距離をＢとした場合の像平面へのこの結像は、切片定理（intercept theorem）を用いて次式によって表すことができる。
【数２】
0006422496.tif 000003
【００３１】
0006422496.tif 000004
【００３２】
飛翔体の飛翔軌跡は、本発明によれば、続いて２つの地点位置座標ｘ０及びｙ０と２つの速度成分ｕ及びｖとを含む投影飛翔軌跡のパラメータセットの計測学的決定によって求められる。これら４つの未知の飛翔軌跡パラメータを求めるために、適当な構成でかかるターゲットラインの少なくとも４つを画定する必要がある。数学的記述のために、最初に専用基準座標系を各ターゲットラインｋ＝１、…Ｋに関して導入し、上記座標系は、元の座標軸を回転角θｋだけ回転させた結果として生じたものとする。各座標系における飛翔軌跡の記述は、このとき、省略形ｃｓｋ＝ｃｏｓ（θｋ）及びｓｎｋ＝ｓｉｎ（θｋ）を用いて、
【数３】
0006422496.tif 000005
となる。これに対応する座標軸の変換は、
【数４】
0006422496.tif 000006
によって与えられる。以下、一般性に制限を設けることなく、ターゲットラインは、回転ｙｋ軸と平行且つ位置ｘｋにおいて回転ｘｋ軸と交わる直線として定義される。ターゲットラインの通過（すなわち、「ターゲットライン通過」）に関しては、適当な変換後の式（４）から、以下の関係が得られる。
【数５】
0006422496.tif 000007
【００３３】
かかる式を少なくとも４つ重ねることで、飛翔軌跡パラメータに関する以下の条件式が得られる。
【数６】
0006422496.tif 000008
【００３４】
幾何学的形状及び通過時間が分かると、求める飛翔軌跡パラメータが、以下のような
0006422496.tif 000009
の反転によってそこから最終的に得られる。
【数７】
0006422496.tif 000010
【００３５】
上記数学的考察及び得られた式から、本発明によれば、飛翔軌跡に関して測定される各飛翔体が結像系（その物体平面に飛翔体が位置する）を用いて適当な構成の光検出器装置に結像されることによって、続いて飛翔軌跡測定又は軌跡決定が光電子的に実行される。この場合、まさに上述したターゲットラインが、相互に隣接する光検出器セル間のセル境界によって画定又は光電子的に具現され、上記ターゲットラインの通過（すなわち、通過時間）が、適当な電子スイッチング素子を用いて直接測定可能である。
【００３６】
上述したターゲットラインの光電子的な実施態様又は実施形態を、最初に図２ａ〜図４ｂを参照して以下で説明する。
【００３７】
図２ａは、飛翔体から出る光点２００が、第１フォトダイオード２０１の形態の第１光電子センサ及び第２フォトダイオード２０２の形態の第２光電子センサを連続して通過する様子を概略的に示す。図２ｂは、光点２００に対応してガウス分布としてモデリングされたエネルギー分布を示し、フォトダイオード２０１、２０２の各センサ信号ｓ１（ｘ）及びｓ２（ｘ）が、図２ｃにプロットされている。全強度で正規化され図２ｄにプロットされた差分信号（ｓ１（ｘ）−ｓ２（ｘ）／ｓ１（ｘ）＋ｓ２（ｘ））に関して、ゼロ交差が２つのフォトダイオード２０１、２０２間の移行部に生じる。続いて、ターゲットラインを上記移行部によって画定することができ、上記ターゲットラインの通過時にトリガ信号を発生させる回路実施態様を図３に概略的に示す。ターゲットラインの通過に関する「通過検出器」として、ここではシュミットトリガ２１０が利用され、これは、接続されたＴＤＣコンポーネント２２０に対して、１００ｐｓの範囲の（飛翔）時間測定の分解能がここで実現できる限り十分に正確である開始／停止トリガ信号を発生させる。
【００３８】
図２ａ〜図３を参照して上述したような個々のターゲットラインの光電子的実施態様から、本発明によれば、所望のターゲットライン構成（数ｋのターゲットラインを含む）の実施態様が、ターゲットライン構成と調和した幾何学的形状の複数の光検出器セルを有するモノリシックに具現された光検出器装置を設けることによってもたらされる。以下でより詳細に説明するように、結像系が上記光検出器装置と共に用いられ、光検出器装置が結像系の像平面に配置されることで、結像系の物体平面に位置する飛翔体が像平面に位置する光検出器装置に結像される。
【００３９】
上記結像系について、図７ａ〜図９を参照してより詳細に説明する。第１に、上記ターゲットライン構成に関する限り、これは、４つのターゲットラインそれぞれに関して図４ａ及び図４ｂにおいて例として説明するように、その間隔ｈｋ及びその指向角度（orientation angle）θｋによってパラメータ化されるターゲットラインセット｛（ｈｋ，θｋ）,ｋ＝１，…Ｋ｝を含む。
【００４０】
図４ａは、光検出器セルの直線状配置を有する光検出器装置４１１、４１２、…の構造を示し、これには、光検出器装置への飛翔体の単純な（すなわち非複製（non-replicating））光学結像しか必要ない。それに対して、図４ｂは、光検出器セルの折り返し配置を有する光検出器装置４２１、４２２、…の構造を示し、これには光学的複製結像（optically replicating imaging）が必要である。必要な測定部を短縮でき、したがって結像系の像視野範囲も図４ａにおける直線状配置と比べて縮小できる限り、図４ｂにおける折り返し配置は特に有利である。図５に単に概略的に示すように、結像経路（図５に「Ｍ」で示す）の数は、折り返し毎に１ずつ増える。
【００４１】
光検出器セルの数は、原理上は任意であり、例えばいずれの場合も（例えば、放物線状の飛翔の場合に又は円形路測定のために）高次の飛翔軌跡を測定するため及び／又は冗長測定によってパラメータの精度を向上させるために増やすことができる。さらに、図６ａ〜図６ｄ、式（４）を参照して以下でさらに説明するようなターゲットライン構成は、式（８）からの
0006422496.tif 000011
の
0006422496.tif 000012
に関して最適化することができる。
【００４２】
以下で説明するように、本発明による光電子的実施態様が基づくターゲットライン構成は、適当な方法で選択又は最適化することができる。本発明のこのさらなる態様は、ターゲットラインの数及び幾何学的配置の両方が式（８）によるパラメータ再構成の「品質」に重要であるという考察に基づく。ターゲットライン構成の評価に関する品質基準として、以下では
0006422496.tif 000013
のいわゆる
0006422496.tif 000014
を利用し、これは、飛翔軌跡のパラメータセットの数学的明確性又は確定性の程度をいわば表すものである。飛翔軌跡のパラメータセットの確定性が良好であるほど、
0006422496.tif 000015
の値が小さい。本発明を限定するものではないが、以下では単に例として、式（８）が以下の形態をとる４つのターゲットライン（Ｋ＝４）を有する優決定ではない（non-overdetermined）最小構成について論じる。
【数８】
0006422496.tif 000016
【００４３】
種々のターゲットライン構成の評価を説明するために、図６ａ〜図６ｄにおける図を利用し、これらの図のそれぞれにおいて、４つのターゲットライン「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」を相互に異なる幾何学的形状で配置し、飛翔軌跡又は軌跡（又は概して「重心軌跡」）を同様に図示し「Ｔ」で示す。図６ａ〜図６ｄは、ターゲットライン「Ｃ」及び「Ｄ」を含むターゲットライン対の種々の指向角度に基づいて１行目、２行目、及び３行目に分割されている。示されている条件数は、重心軌跡に対する入射角間隔［−２０°＋２０°］における平均値に相当する。この場合、
0006422496.tif 000017
を有する「重心軌跡」は、両側が制限されたパラメータ間隔の中心にある軌跡を意味すると理解すべきであり、
【数９】
0006422496.tif 000018
に対応する。
【００４４】
詳細には、図６ａのターゲットライン構成は、重心軌跡に対して垂直な対を含む対毎に平行なターゲットラインを有し、図６ｂのターゲットライン構成は、重心軌跡に対して４５°の向きの対を含む対毎に垂直なターゲットラインを有し、図６ｃのターゲットライン構成は、重心軌跡に対して垂直な向きの一対のターゲットライン及び相互に垂直な一対のターゲットラインを有する。図６ｄのターゲットライン構成は、図６ｃのものに実質的に対応し、相互に平行なターゲットラインが重心軌跡に対して４５°の角度で延びる。特に以下の見識を図６ａ〜図６ｄから読み取ることができる。
・最小構成において相互に平行に延びることができるターゲットラインは２本以下である（図６ｄの中間行における３本の平行なターゲットラインを有する構成は、劣決定（underdetermined）である）。
・最適な構成は、重心軌跡に対して４５°及び−４５°の向きの対毎に平行なターゲットラインを有する、図６ｂの中間行における配置に相当する。
・重心軌跡に対して垂直な一対のターゲットラインを有する図６ａ及び図６ｃの中間行それぞれにおける構成は、条件数に関して相互にほとんど異ならず、この場合は上記光学的構成（optical configuration）よりも２倍劣る。しかしながら、図６ａ及び図６ｃの中間行それぞれにおける配置の１つの利点は、これらが（ｘ軸に沿った）既知の飛翔方向に関する問題の軽減（reduced problem）を最適に支援することである。
【００４５】
すでに述べたように、本発明による測定装置では、結像系を用いて結像系の物体平面に位置する飛翔体を結像系の像平面に位置する光検出器装置に結像する。図７ａ及び図７ｂは、いずれの場合も本発明による測定装置内で実現される１つの可能な結像ビーム経路の概略図を単なる例として示す。
【００４６】
図７ａに示す結像系７００は、フーリエ構成の対物レンズ素子群７１０と、両側テレセントリックであり中間像をＩＭＩで示す中間像平面に生成する望遠鏡７２０と、同様にフーリエ構成の結像レンズ素子群７３０とを有する。望遠鏡７２０内の中間像平面ＩＭＩを用いることで、絞りを用いて望ましくない寄生光及び外乱反射を抑制することができる。飛翔軌跡上の３つの点ｘｏｂｊ＝０、ｘｏｂｊ＝＋ｘ、及びｘｏｂｊ＝−ｘを表す３つの結像ビーム経路が示されている。飛翔体の（例えば、マイクロリソグラフィ用のＥＵＶレーザプラズマ源においてプラズマ状態を得るスズドロップレットの）、物体平面ＯＰ内で図示の座標系におけるｘ方向に延びる飛翔軌跡は、結像系７００によって拡大して光検出器装置７８０に結像される。光検出器装置７８０は、図７ａの例示的な実施形態では折り返しではなく、４つのターゲットラインを有する。
【００４７】
すでに説明したように、折り返しターゲットライン配置を有する光検出器装置の場合、結像系を通過する結像ビーム経路を適当な方法でさらに複製する必要がある。図７ｂは、複製結像系７５０の同様に単に例示的な構造を示し、図７ａと比べて類似の又は実質的に機能的に同一のコンポーネントは、「５」を足した参照符号で示す。
【００４８】
図７ｂの結像系７５０におけるビーム経路の複製は、ビーム分割原理を用いて回折格子によって行われ、したがって十分に単色な光の場合の使用に特に適している。図７ｂの結像系が図７ａの結像系と異なるのは、回折構造７４５が像側瞳平面ＰＰ２に挿入されている点のみである。単純な複製を実現するために、特に、１：１のデューティ比及び位相偏移πを有する２値位相格子を利用することができ、これは、例えばいずれの場合も光パワーの４１％を１次回折に集中させ、理想的には０次を完全に又は少なくとも実質的に排除する。
【００４９】
測定結果が例えば製造欠陥により存在する寄生的な０次回折によって改悪されるのを防止するために、図７ｂに示す光検出器装置７８５には、「有効回折次数」（すなわち、＋１次及び−１次の回折）をカバーする２つの検出領域間に対応する中央区域が設けられる。回折構造７４５又はビーム分割用格子は、アクセス可能な物体側又は像側瞳平面に配置される。格子の向きは、好ましくは、図７ｂに示すように、スプリッティングが重心軌跡に対して垂直に行われる、すなわち図示の座標系のｙ方向に行われるようにここでは選択される。
【００５０】
さらに他の実施形態では、図７ｂを参照して説明した構造を（図５の方式に従った）多重折り返しマルチセルフォトダイオードに拡張することもできる。この場合、回折構造７４５又はビーム分割用格子の適当な設計は、いずれの場合も十分に同一な強度が全ての有効回折次数に集中することを確実にすべきである。
【００５１】
上述の「折り返し構造の」光検出器装置と併せてそれぞれ適している実施形態を、次に図８及び図９をそれぞれ参照して以下で説明する。
【００５２】
図８は、本発明の一実施形態における本発明による測定装置の可能な構造を説明する概略図を示す。
【００５３】
図８によれば、平行ビームが望遠鏡８１０の第１レンズ素子８１１に入射する。このビームは、最初に第１レンズ素子８１１によって集束され、望遠鏡８１０の第２レンズ素子８１２によって再度（第１レンズ素子８１１に入射する前の元のビーム断面と比べて縮小されたビーム断面で）コリメートされる。望ましくない外乱反射、スペックルパターン等を排除するための空間フィルタ８１５が、レンズ素子８１１、８１２間に位置する。光伝播方向で望遠鏡８１０の下流にある瞳平面ＰＰには、最初に（開口数を規定又は制限するための）開口絞り８２０と、続いて入射ビームを（＋１）次及び（−１）次回折に対応する２つの部分ビームに分割するための格子８３０とが位置することにより、上述の折り返しを実現する。偏向ミラー８４０の下流で、これらの（＋１）次及び（−１）次又は回折（orders or diffraction）の２つのビームがフーリエレンズ素子８５０に入射し、その結果として２つのビームは偏向プリズム８６０及び８７０を経て光検出器装置８８０及びカメラ８９０へ指向される。光検出器装置８８０は、０次回折用の隙間を有する。カメラ８９０が記録した像は、例えばアライメント目的で用いることができる。
【００５４】
図９は、本発明による測定装置のさらに別の可能な実施形態を説明する概略図を示し、図９では、図８の装置と比べて類似の又は実質的に機能的に同一のコンポーネントは、「１００」を足した参照符号で示す。図９の構造は、ビームスプリッタの使用に基づくものであり、図８の構造で用いた格子８３０が単色で動作するので、図８の構造が実際には単色光の場合に適しているが（格子８３０により生じる色収差に起因して）広帯域光にはあまり適していないという状況を考慮している。
【００５５】
図９によれば、装置に入射する平行ビームは、最初にビームスプリッタ９０５によって２つの部分ビームに分割される。図９の構造は、高精度の必要性に起因して種々のセンサへのビーム指向が阻止されるという状況を考慮している。実際には、折り返し光検出器装置９８０への結像を（特に、例えばスケール差を回避するために）単一の光学ユニットによって実現する必要がある。この目的で、図９によれば、ビーム分割が望遠鏡９１０の上流で実際に行われる。結果として発生した部分ビームは、軸外に、且つ平行にずれて図９の結像系９００を通る。（通常はフーリエ光学ユニットの焦点面内の共通の焦点に集束する）２つの部分ビームの分離は、部分ビームの相対的な傾きの導入によって行われる。この目的で、ビームスプリッタ群全体及び／又は当該群を形成する２つのビームスプリッタの一方を、通常の配置（９０°及び４５°）に対して傾けることができる。
【００５６】
本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、多数の変形形態及び代替的な実施形態が、例えば個々の実施形態の特徴の組み合わせ及び／又は交換によって当業者には明らかである。したがって、当業者には言うまでもなく、かかる変形形態及び代替的な実施形態は、本発明に付随的に包含され、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の意味の範囲内でのみ制限される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ）】
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【図４ｂ）】
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【図５】
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【図６ａ）】
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【図６ｂ）】
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【図６ｃ）】
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【図６ｄ）】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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