(57)【要約】本発明は、光学素子を測定するための測定システムを備えた投影露光装置に関する。マイクロリソグラフィ用投影露光装置（10）は、投影露光装置の光学素子を測定するための測定システム（50）を備える。測定システム（50）は、照射装置（54）、検出装置（56）及び評価装置を備える。照射装置（54）は、測定放射線（62）を異なる方向（64）で光学素子（20）上に放射するよう構成され、測定放射線（62）は、光学素子（20）の内部で異なる入射方向（64）に対する各光路長をカバーする。検出装置（56）は、各入射方向（64）に対して、測定放射線（62）により光学素子（20）内でカバーされた、対応する光路長を測定するよう構成される。評価装置は、各入射方向を考慮しつつ、測定された路長をコンピュータ断層撮影で逆投影することにより光学素子（20）内の屈折率の空間分解分布を決定するよう構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ用投影露光装置であって、該投影露光装置の光学素子を測定するための測定システムを備え、該測定システムは、
-照射装置であって、測定放射線を異なる方向で前記光学素子上に放射するよう構成され、前記測定放射線は、前記光学素子の内部で異なる入射方向に対する各光路長をカバーする照射装置と、
-検出装置であって、各入射方向に対して、前記測定放射線により光学素子内でカバーされた、対応する前記光路長を測定するよう構成された検出装置と、
-評価装置であって、各入射方向を考慮しつつ、測定された前記路長をコンピュータ断層撮影で逆投影することにより、前記光学素子内の屈折率の空間分解分布を決定するよう構成された評価装置と
を備えるマイクロリソグラフィ用投影露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投影露光装置であって、
前記評価装置は測定された前記路長を前記光学素子の体積領域上に逆投影するよう構成され、前記測定放射線は前記光学素子を介して通過し、前記光学素子内の屈折率の３次元の空間分解分布を決定する投影露光装置。
【請求項３】
マイクロリソグラフィ用投影露光装置であって、該投影露光装置の光学素子を測定するための測定システムを備え、該測定システムは、
-照射装置であって、測定放射線を異なる方向で前記光学素子上に放射するよう構成され、前記測定放射線は、前記光学素子の少なくとも１つのセクションを介して、異なる入射方向に対する各光路長をカバーする照射装置と、
-検出装置であって、各入射方向に対して、前記測定放射線により光学素子内でカバーされた、対応する光路長を測定するよう構成された検出装置と、
-評価装置であって、各入射方向を考慮しつつ、測定された前記路長から前記光学素子の特性の３次元の空間分解分布を決定するよう構成された評価装置と
を備えるマイクロリソグラフィ用投影露光装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の投影露光装置であって、測定された前記光学素子がレンズ素子である投影露光装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の投影露光装置であって、前記測定システムは、前記光学素子の光軸に対して横方向に延在する、少なくとも２つの異なる方向で前記光学素子を測定するよう構成された投影露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の投影露光装置であって、前記測定システムは測定値から、前記光学素子の少なくとも１つのセクションにおける温度の分布空間分解分布を決定するよう構成された投影露光装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の投影露光装置であって、前記検出装置は干渉計を備え、該干渉計は光路長を測定するために、前記測定放射線が光路長のうちの１つの光路長を光学素子内で横断した後に、前記測定放射線を参照放射線と重ね合わせるよう構成された投影露光装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の投影露光装置であって、照射装置は複数の照射ユニットを備え、各照射ユニットは異なる入射方向のうちの１つの方向で前記測定放射線を放射するよう構成及び配置され、異なる照射ユニットの入射方向は、対になって互いに異なる投影露光装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の投影露光装置であって、前記検出装置は複数の検出ユニットを備え、各検出ユニットは、異なる入射方向の各方向に対して光路長を測定するよう構成され、異なる前記検出ユニットに割り当てられた入射方向は、対になって互いに異なる投影露光装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の投影露光装置であって、測定システムは少なくとも１つの合体型測定モジュールを備え、該合体型測定モジュールは、前記測定放射線を前記光学素子上で異なる方向のうちの１つの方向に放射し、入射方向と反対方向に戻る測定放射線を測定するよう構成される投影露光装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の投影露光装置であって、前記測定放射線を前記光学素子上に放射する少なくとも１つの照射ユニット、及び光学素子内で前記測定放射線によりカバーされた光路長を測定する検出ユニットを備える投影露光装置であって、前記照射ユニット及び検出ユニットは、前記光学素子を挟んで反対側に配置された投影露光装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の投影露光装置であって、前記照射装置は、前記測定放射線を放射する照射ユニットを備え、前記検出装置は、前記照射ユニットに割り当てられ、前記光学素子内で前記測定放射線によりカバーされた路長を測定する役割を果たす検出ユニットを備える投影露光装置において、前記測定システムは更に回転ベアリングを備え、前記照射ユニット及び検出ユニットは前記回転ベアリングに固定され、該回転ベアリングは、回転ベアリングの異なる回転位置において、前記照射ユニットにより放射された前記測定放射線が、前記光学素子上で異なる方向に放射されるよう構成され、前記検出ユニットは、前記照射ユニットにより放射された前記測定放射線を各回転位置において測定するよう配置された投影露光装置。
【請求項１３】
マイクロリソグラフィ用投影露光装置であって、測定システムを備え、該測定システムは少なくとも１つの赤外線センサを備え、該赤外線センサは、前記光学素子から発せられる赤外線の各強度を、異なる方向から測定するよう構成され、前記測定システムは、測定値から前記光学素子の特性の空間分解分布を決定するよう構成された投影露光装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載の投影露光装置であって、
更に、該投影露光装置の光学特性を変化させるマニピュレーション装置及び制御装置をも備え、該制御装置は、前記光学素子の測定された特性の空間分解分布に基づいて、前記マニピュレーション装置により前記光学特性を変化させるよう構成された投影露光装置。
【請求項１５】
マイクロリソグラフィ用投影露光装置の光学素子の測定方法であって、
測定放射線を光学素子上へ異なる方向で放射し、前記光学素子の少なくとも１つのセクションを介して異なる入射方向に対する各光路長をカバーし、
各入射方向に対して、前記光学素子内で前記測定放射線によりカバーされた対応する光路長を測定する測定方法において、
各入射方向を考慮しつつ、測定された路長をコンピュータ断層撮影で逆投影することにより、前記光学素子内の屈折率の空間分解分布を決定する測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１２年２月１日付けで出願された独国特許出願第10 2012 201 410.1及び２０１２年２月１日付けで出願された米国特許出願第61/593,349号の優先権を主張する。これらの出願の内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、計測システムを備えたマイクロリソグラフィ用投影露光装置及び光学素子の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
経済的に投影露光装置を作動するためには、マスク構造を半導体ウエハの形状で基板上に露光時間を可及的に短くして転写することが望ましい。これにより、露光される基板の処理量が可及的に高まる。このためには、個々の基板を充分に露光するための高い放射線強度が必要となる。特に紫外線又は超紫外線（EUV）波長範囲の放射線を使用する場合、放射線の強度の影響で、投影レンズ中の個々の光学素子及び投影露光装置の照明光学ユニット中の温度が局所的に変化する可能性があり、そこから光学素子の表面形状及び屈折率にも影響が及ぶ。温度分布及び屈折率分布は、光学素子内で一時的に変化する可能性もある。
【０００４】
放射線により誘発された、個々の光学素子の特性のこうした変化により、投影露光装置の結像挙動が逸脱する可能性がある。投影レンズ中の光学素子の特性の変化は、投影レンズの収差として表れる。こうした収差は放射線量に依存する。レンズ素子において放射線強度が高いことの影響は、例えばレンズ素子材料の高密度化及び低密度化を含む。193 nmの放射線を使用すると、特に大きな密度変化が石英ガラス中で観察される。こうした影響は、通常いわゆる「熱レンズ効果」と呼称されて既知でもある。
【０００５】
レンズ加熱により生成された収差により、投影レンズの結像挙動は、投影露光装置の作動中に通常継続的に変化する。これにより、リソグラフィの結像品質に対して有害な影響が生じる。高い結像品質を均一に確保するために、投影露光装置の露光作動の多くのケースにおいて、結像挙動を確認するために一定時間の間隔で中断することが従来の慣行である。しかし、このように中断することは結果的に処理量の低減につながるため、費用がかさむことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述の課題、特に投影露光装置の処理量を高め、同時に高い結像品質を均一に達成可能とする投影露光装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題は、例えば投影露光装置の光学素子を測定するための測定システムを備えたマイクロリソグラフィ用投影露光装置を用いた本発明により、解決可能である。光学素子は、例えばレンズ素子又は他のミラー素子とすることが可能である。投影露光装置は、照明光学ユニット及び投影レンズを備える。光学素子は、測定される照明光学ユニット又は投影レンズの部分とすることが可能である。測定システムは照射装置を備える。照射装置は測定放射線を異なる方向で光学素子上に放射するよう構成され、測定放射線は、光学素子の内部で異なる入射方向に対する各光路長をカバーする。更に、測定システムは検出装置及び評価装置を備える。測定システムは、各入射方向に対して、測定放射線により光学素子内でカバーされた対応する光路長を測定するよう構成される。評価装置は、各入射方向を考慮しつつ、測定された路長をコンピュータ断層撮影で逆投影することにより、光学素子内の屈折率の空間分解分布を決定するよう構成される。
【０００８】
言い換えれば、本発明による測定システムは、コンピュータ断層撮影測定原理に基づいて作動するため、特にトモグラフィ測定システムとして具体化可能である。コンピュータ断層撮影測定においては、測定対象物は異なる方向で測定され、測定対象物の内部空間構造が測定値から決定され、例えば断面画像の形態で表される。本発明による測定システムは、光学素子の光学屈折率の空間分解分布を、異なる方向で実行された測定値から決定する。空間分解分布は、実施形態に応じて１次元、２次元又は３次元的に決定可能である。屈折率の空間分解分布を決定することで、光学素子がレンズ素子である場合には、レンズ素子の光学挙動を直接に推測可能である。光学素子がミラー素子である場合、ミラー基板の屈折率の空間分解分布を測定可能である。ミラー表面に対する変化は、この分布から推測可能である。更に、例えば光学素子の温度分布も決定可能である。
【０００９】
各光路長は、光学素子の屈折率を、対応する入射方向の測定放射線により光学素子内でカバーされた路に沿って検出装置上に投影した結果から生じる。本発明によるコンピュータ断層撮影の逆投影は、特にフィルタ補正逆投影として実行される。この方法はラドン変換に基づき、当業者にとっては原則的に、例えば医療用コンピュータトモグラフィから既知である。逆投影は、特に光学素子の少なくとも２次元領域上で実行される。その際屈折率の空間分解分布は、上記から二次元的に決定される。
【００１０】
光学素子の測定の間、測定放射線は光学素子上へ異なる方向で放射される。異なる方向とは、特に互いの角度が少なくとも１度、少なくとも５度又は少なくとも１０度異なると理解される。
【００１１】
本発明により、光学素子を異なる方向で測定することに対して、例えば光学素子の端部を介して実行可能である。これにより、投影露光装置の露光作動を中断することなく、測定が実行可能となる。従って、投影露光装置の作動中に、投影露光装置の結像挙動において重要な特性の空間分解分布をモニタ可能となる。これにより、結像挙動が所望の状態から逸脱する可能性を、例え露光作動中においてもマニピュレータにより収集可能となる。従って本発明により、処理量の低減につながる露光作動の中断なく、高い結像品質を均一に確保可能となる。
【００１２】
本発明の実施形態により、評価装置は測定された路長を光学素子の体積領域上に逆投影するよう構成される。測定放射線は光学素子を介して通過するため、光学素子内の屈折率の３次元の空間分解分布が決定される。
【００１３】
本発明の更なる実施形態により、計測された光学素子はレンズ素子とする。特にこの場合、投影露光装置は例えば約365 nm、約248 nm又は約193 nmの波長を備えた放射線等である紫外線を使用した露光用に設計される。更に、測定された光学素子は回折素子又は散乱素子として具体化可能である。
【００１４】
本発明の更なる実施形態により、測定システムは、光学素子の光軸に対して横方向に延在する、少なくとも２つの異なる方向で光学素子を測定するよう構成される。従って、測定は光学素子の端部から実行される。すなわち、光学素子関連で使用されるビーム路が測定から悪影響を受けることはない。
【００１５】
本発明の更なる実施形態により、測定システムは測定値から、光学素子の少なくとも１つのセクションにおける温度の分布空間分解分布を決定するよう構成される。これは、光学素子の屈折率の測定された空間分解分布を、放射線が通過する材料の屈折率に関して既知である温度依存性に基づいて評価することで実現される。
【００１６】
本発明の更なる実施形態により、検出装置は干渉計を備える。干渉計は光路長を測定するために、測定放射線が光路長のうちの１つの光路長を光学素子内で横断した後に、測定放射線を参照放射線と重ね合わせるよう構成される。変更形態により、参照放射線は光学素子への入射に先立ち、測定放射線から分岐する。
【００１７】
本発明の更なる実施形態により、照射装置は複数の照射ユニットを備え、各照射ユニットは異なる入射方向のうちの１つの方向で測定放射線を放射するよう構成及び配置される。その場合、異なる照射ユニットの入射方向は、対になって互いに異なる。言い換えれば、照射ユニットは各ケースにおいて、互いに異なる入射方向で測定放射線を放射する。
【００１８】
本発明の更なる実施形態により、検出装置は複数の検出ユニットを備える。各検出ユニットは、異なる入射方向の各方向に対して光路長を測定するよう構成される。その際、異なる検出ユニットに割り当てられた入射方向は、対になって互いに異なる。
【００１９】
本発明の更なる実施形態により、測定システムは少なくとも１つの合体型測定モジュールを備える。合体型測定モジュールは、測定放射線を光学素子上で異なる方向のうちの１つの方向に放射し、入射方向と反対方向に戻る測定放射線を測定するよう構成される。従って合体型測定モジュールは、照射装置としての機能と、異なる入射方向のうちの１つの方向に関する検出装置としての機能を備える。実施形態により、測定システムは複数の合体型測定モジュールを備える。各合体型測定モジュールにおいては、照射ユニット及び検出ユニットが合体される。合体型測定モジュールは好適にはコンパクトで、測定される光学素子の片側のみに延在するよう構成される。
【００２０】
本発明の更なる実施形態により、測定システムは、測定放射線を光学素子上に放射する少なくとも１つの照射ユニット、及び光学素子内で測定放射線によりカバーされた光路長を測定する検出ユニットをも備える。実施形態により、照射ユニット及び検出ユニットは光学素子を挟んで反対側に配置される。
【００２１】
本発明の更なる実施形態により、照射装置は測定放射線を放射する照射ユニットを備え、検出装置は検出ユニットを備える。検出ユニットは照射ユニットに割り当てられ、光学素子内で測定放射線によりカバーされた路長を測定する役割を果たす。測定システムは更に回転ベアリングを備える。照射ユニット及び検出ユニットは、回転ベアリングに固定される。回転ベアリングは、回転ベアリングの異なる回転位置において、照射ユニットにより放射された測定放射線が、光学素子上で異なる方向に放射されるよう構成される。検出ユニットは、照射ユニットにより放射された測定放射線を各回転位置において測定するよう配置される。
【００２２】
本発明は更に、以下に記載した投影露光装置の光学素子を測定するための測定システムを備えたマイクロリソグラフィ用投影露光装置を提供する。測定システムは照射装置を備える。照射装置は測定放射線を異なる方向で光学素子上に放射するよう構成され、測定放射線は、光学素子の少なくとも１つのセクションを介して、異なる入射方向に対する各光路長をカバーする。更に測定システムは検出装置及び評価装置を備える。検出装置は、各入射方向に対して、測定放射線により光学素子内でカバーされた、対応する光路長を測定するよう構成される。評価装置は、光学素子の特性の３次元の空間分解分布を、各入射方向を考慮しつつ、測定された路長から決定するよう構成される。投影露光装置は、上記の実施形態及び代表的な実施形態に関して記載された特徴を光学的に備えることが可能である。特に、決定された光学素子の特性を光学素子の屈折率とすることが可能である。
【００２３】
更に、本発明は測定システムを備えたマイクロリソグラフィ用投影露光装置を提供する。マイクロリソグラフィ用投影露光装置においては、測定システムは少なくとも１つの赤外線センサを備える。赤外線センサは、光学素子から発せられる赤外線の各強度を、異なる方向から測定するよう構成される。測定システムは、測定値から光学素子の特性の空間分解分布を決定するよう構成される。投影露光装置も又、該当する場合には、上記の実施形態及び代表的な実施形態に関して記載された特徴を光学的に備えることが可能である。
【００２４】
当業者にとり既知であるように、光学素子の個々の体積素子により放射された赤外線の強度は、各体積素子の温度の四乗に比例する。本発明の実施形態により、測定システムは測定値から、光学素子の少なくとも１つのセクションにおける温度の分布空間分解分布を決定するよう構成される。
【００２５】
本発明の更なる実施形態により、投影露光装置は更に、投影露光装置の光学特性を変化させるマニピュレーション装置を備える。更に、投影露光装置は制御装置を備える。制御装置は、光学素子の測定された特性の空間分解分布に基づいて、マニピュレーション装置により、光学特性、特に投影露光装置内の光学素子の収差効果を変化させるよう構成される。
【００２６】
本発明は更に、マイクロリソグラフィ用投影露光装置の光学素子の測定方法を提供する。本方法においては、測定放射線を光学素子上へ異なる方向で放射し、光学素子の少なくとも１つのセクションを介して異なる入射方向に対する各光路長をカバーする。更に各入射方向に対して、光学素子内で測定放射線によりカバーされた対応する光路長を測定する。また光学素子内の屈折率の空間分解分布を、各入射方向を考慮しつつ、測定された路長をコンピュータ断層撮影で逆投影することにより決定する。
【００２７】
本発明の方法の実施形態により、測定中の光学素子は、マイクロリソグラフィ用投影露光装置の部分とする。言い換えれば、光学素子は投影露光装置に合体された状態で測定される。本発明の更なる実施形態により、光学素子を備えた投影露光装置の光学特性は、測定された光学素子の特性の空間分解分布に基づいて変化される。
【００２８】
本発明の更なる実施形態により、光路長を測定するために、測定放射線は光路長のうちの１つの光路長を光学素子内で横断した後に、参照放射線と重ね合わされる。本発明の更なる実施形態により、測定放射線は異なる入射方向のうちの１つの方向で放射され、その場合異なる照射ユニットの入射方向は、対になって互いに異なる。本発明の更なる実施形態により、光路長は異なる入射方向のうちの各１つの方向に対して測定され、その場合異なる検出ユニットに割り当てられた入射方向は、対になって互いに異なる。更なる実施形態により、本発明による方法は上述の実施形態のうちの１つの実施形態において、測定システムを備えて実行される。
【００２９】
上記で説明された、本発明による投影露光装置の実施形態に関して特定された特徴、及び本発明による測定システムの特徴は、本発明による方法に対応して適用可能である。上記で説明された本発明による方法の実施形態に関して特定された特徴は、本発明による投影露光装置及び測定システムに対応して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の上述及び更なる有利な特徴は、添付の図面を参照し、以下の発明の例示的な実施形態の詳細な記載において説明される。
【図１】マイクロリソグラフィ用投影露光装置の光学素子の斜視図であり、本発明の第１実施形態における光学素子を測定するための、測定システムの測定アームを備えたレンズ素子の形状である。
【図２】図１の測定システムを合体させたマイクロリソグラフィ用投影露光装置の概略図である。
【図３】図２の投影露光装置のレンズ素子マウントの実施形態の詳細図であり、レンズ素子マウントに合体された測定システムの測定モジュールを備える。
【図４】マイクロリソグラフィ用投影露光装置の光学素子の斜視図であり、本発明の第１実施形態における光学素子を測定するための測定システムの測定アームを備えたミラーの形状である。
【図５】本発明の第１実施形態における測定システムの平面図であり、複数の異なる方向への測定アームを備え、各測定アームは測定モジュール及び反射素子を備える。
【図６】図５の測定モジュールの断面図である。
【図７】本発明の更なる実施形態における測定システムの平面図であり、複数の異なる方向への測定アームを備え、各測定アームは照射ユニット及び検出ユニットを備える。
【図８】図２の投影露光装置のレンズ素子マウントの更なる実施形態の断面図であり、図７の測定システムのレンズ素子マウントに合体された照射ユニット及び同様にレンズ素子マウントに合体された検出ユニットを備える。
【図９】本発明の更なる実施形態における測定システムの平面図であり、回転自在に取り付けられた測定アームを備える。
【図１０】図９の測定アームのための回転ベアリングの第１実施形態の図である。
【図１１】図９の測定アームのための回転ベアリングの更なる実施形態の図である。
【図１２】マイクロリソグラフィ用投影露光装置の光学素子の斜視図であり、本発明の更なる実施形態における光学素子を測定するための測定システムを備える。
【図１３】図１２の測定システムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
代表的な実施形態及び以下の実施形態においては、機能的又は構造的に互いに類似した素子に関しては、可能な限り同一又は類似の符号を付している。従って、特定の実施形態の個々の素子の特徴を理解するためには、他の実施形態に関する記載又は本発明の一般的な記載を参照されたい。
【００３２】
投影露光装置の記載を容易にするため、図面はデカルトのｘｙｚ座標システムを示し、座標システムにより、図示された部品の各位置関係が明らかとなる。図１においては、ｙ方向が斜めに図面後方に、ｘ方向は右へ、ｚ方向は上方に走る。
【００３３】
図１は、レンズ素子の形状である光学素子20を測定システム50の測定アーム53と共に示す。測定システム50は光学素子20を測定する役割を果たし、以下に詳述するように、異なる方向へ配置された複数の測定アーム53を備える。図１の測定アーム53は、合体型測定モジュール52及びミラー形状の反射素子58を備える。実施形態により、図１の光学素子20は図２の概略的に示されたマイクロリソグラフィ用投影露光装置10、特に投影露光装置10の投影レンズ32の部分である。代替的に光学素子20を、投影露光装置10の照明光学ユニット16とすることも可能である。
【００３４】
図２の投影露光装置10は放射線源12を備える。放射線源12は露光放射線14を生成し、露光放射線14は例えば365 nm、248 nm、193 nmといった紫外線域の波長を備える。投影露光装置10はEUVリソグラフィ用に設計可能である。この場合、露光放射線14は100 nm未満、特に約13.5 nm又は約6.8 nmの波長を備える。露光放射線14はまず、複数の光学素子20を備えた照明光学ユニット16を通過し、そこでマスク18に当たる。マスク18はマスク構造を備える。マスク構造は、同様に複数の光学素子20を備えた投影レンズ32により、ウエハ形状の基板34上に転写され、該基板は基板ステージ36により支承される。
【００３５】
図２に示された、本発明の投影露光装置10の実施形態においては、光学素子20のうちの１つの光学素子20は、上述の測定システム50を備える。測定システム50は、割り当てられた光学素子20をコンピュータ断層撮影により特定時間の間隔で測定するよう構成される。このために、光学素子20は異なる方向で測定される。図１の測定システム50の実施形態においては、光学素子20の屈折率ｎが測定対象である。各測定の結果、光学素子20の屈折率ｎは、光学素子20の少なくとも１つのセクションにおいて決定される。
【００３６】
図３は、図２の光学素子20のうちの１つの光学素子20上の測定モジュール52の配置に関する実施形態を示す。この実施形態においては、光学素子20はレンズ素子として具体化され、クランプ式マウントであるレンズ素子マウント26により支承される。このために、レンズ素子マウント26は調節式クランプクリップ28及び固定式クランプクリップ29を備える。２つのクランプクリップ28及び29は、光学素子20をその端部で上部から底部にかけて挟む。すなわち、クランプクリップ28及び29は、光学素子20を両側でその厚みの部分を挟んでいる。クランプクリップ28は、ベアリングにおいて一定の柔軟性を確保する役割を果たすベアリングボール30を備える。光学素子20の縁部域23の表面は光学素子20の光軸21と略平行であり、縁部域23はレンズ素子マウント26の側壁27に対して遊びを持つ。言い換えれば、光学素子20の縁部域23とレンズ素子マウント26の側壁27との間に間隙25が設けられる。側壁27には切り欠き31が設けられ、該切り欠き31中に測定モジュール52が配置される。測定モジュール52は従って、測定モジュール52の照射ユニット54から発せられた測定放射線62が、妨げられずに光学素子20内へ貫通可能な位置に配置される。図１に示されるように、返戻測定放射線は再び測定モジュール52の検出ユニット56により検出可能である。レンズ素子マウント26において、反射素子58は図３の測定モジュール52に類似して配置可能である。
【００３７】
上述のように各測定の結果、光学素子20の屈折率ｎは、光学素子20の少なくとも１つのセクションにおいて決定される。図１に示されるように、測定された光学素子20がレンズ素子である場合、測定された屈折率はレンズ素子材料の屈折率である。既述のように、測定された光学素子20をミラー素子とすることも可能である。こうしたミラー素子は図４に示される。このミラー素子は、EUV投影露光装置に合体されるよう設計されており、従ってEUV線を反射する役割を果たす。このために、ミラー素子はEUV線を反射するコーティング24を備える。コーティング24は、ミラー基板22の凹面に施される。ミラー基板22は、例えばULE（超低膨張ガラス）又はZerodurから製造可能である。図４のミラー素子を測定する場合、屈折率ｎはミラー基板22の屈折率に関して測定される。
【００３８】
図１又は図４の光学素子20をコンピュータ断層撮影により測定するため、測定システム50は複数の測定アーム53を備える。測定アーム53は、異なる方向で各々が光学素子20の光軸21に対して横方向を向く。こうした測定アーム53は、図１及び図４に示される実施形態において合体型測定モジュール52及び反射素子58を備える。
【００３９】
上述のように、合体型測定モジュール52は照射ユニット54及び検出ユニット56を備える。照射ユニット54は、測定放射線62を光学素子20上で光学素子20の光軸21に対して垂直の入射方向64に放射する。測定放射線62は、レンズ素子材料又はミラー基板22の材料が透明となる波長を有する。このために、測定放射線62を光学素子20の外側縁部域上に放射可能である。いかなる場合においても、測定放射線62は光学素子20の少なくとも１つのセクションを通過してそのセクションから再び外に出て、そこで反射素子58により反射されて光学素子20に戻る。反射後の測定放射線62は、実施形態に従い、入射方向64とは反対の返戻方向に66へ走る。
【００４０】
返戻測定放射線62は、そこで測定モジュール52の検出ユニット56により検出される。検出ユニット56は、測定放射線62により光学素子20内でカバーされた光路長を決定する。図５は、図１及び図４の測定システム50の実施形態を示し、異なる方向の５本の測定アーム53-1乃至53-5を備える。光路長68は、測定アーム53-1のために例示的に示される。各測定アーム53-1乃至53-5は、各測定モジュール52-1、52-2、52-3、52-4及び52-5を備え、各測定モジュールは、各反射素子58-1、58-2、58-3、58-4及び58-5に割り当てられる。各測定アーム53-1乃至53-5は、残りの測定アームに対して方向が異なる。言い換えれば、各測定モジュール52-1乃至52-5により放射された測定放射線62は、各々異なる入射方向64-1、64-2、64-3、64-4及び64-5を有する。再度言い換えれば、入射方向64-1乃至64-5は、対になって互いに異なるが、これら入射方向は全て光学素子20の光軸21に対して垂直方向に導かれる。図５の実施形態においては、各測定アーム53-1乃至53-5の測定放射線62は、光学素子20の中心を通過する。
【００４１】
各測定放射線62を生成するために、測定モジュール52-1乃至52-5は各照射ユニット54-1乃至54-5を備える。照射ユニット54-1乃至54-5は共に、いわゆる照射装置を構成する。測定放射線62が各反射素子58-1、58-2、58-3、58-4及び58-5において各々反射された後、測定放射線62は各検出ユニット56-1、56-2、56-3、56-4及び56-5により検出される。検出ユニット56-1乃至56-5は共に、いわゆる検出装置を構成する。
【００４２】
既述のように、測定放射線62により光学素子20内でカバーされた各路長68は、各測定アーム53-1乃至53-5により測定される。光路長の測定値は、そこで図５の評価装置60により評価され、光学素子20内の屈折率ｎの３次元の空間分解分布を確立する。すなわち、屈折率の対応する値を、光学素子20の各体積素子に対して決定するのである。評価はコンピュータ断層撮影測定として既知の方法により実施される。測定された光路長の各々は、光学素子20の屈折率を、対応する入射方向の測定放射線62により光学素子20内でカバーされた路に沿って、各検出ユニット56上に投影した結果から生じする。測定の間、光学素子20内の屈折率の空間分解分布は、各入射方向を考慮しつつ、測定された光路長をコンピュータ断層撮影でフィルタ補正逆投影することにより決定される。適切なアルゴリズムは、原則的に当業者にとり、例えば、医療用コンピュータトモグラフィの分野から既知である。構成部品により、コンピュータ断層撮影による逆投影は当業者にとり既知であるラドン変換に基づく。
【００４３】
図２に示されるように、測定結果は評価装置60から投影露光装置10の制御装置38へ転送される。制御装置38は該測定結果を、前の時点で記録された少なくとも１つの計測結果と比較する。言い換えれば、制御装置38は屈折率の空間分解分布において変化を決定するのである。
【００４４】
屈折率の空間分解分布において確認された変化に基づき、制御装置38は投影露光装置10のマニピュレーション装置40の動作信号を算出する。この動作信号は、屈折率の空間分解分布における変化に起因して、測定された光学素子20の光学特性が変化することを補償する役割を果たす。マニピュレーション装置40は多様なマニピュレータを備えることが可能である。当業者にとりこうしたマニピュレータは、例えば投影レンズ32の複数の光学素子20のうちの１つの光学素子20を並進、回転及び／又は傾斜させるための素子として既知である。
【００４５】
実施形態により、投影レンズ32の光学素子20の複数、特に全ての光学素子20が、投影露光装置10の露光プロセスの間、各測定システム50により断層モニタされる。断層測定結果から、投影レンズ32の結像特性における変化が特定の時間間隔で算出され、そこでマニピュレーション装置40により収集される。従って測定システム50により、露光プロセスの間に発生するレンズ素子の収差を、遅滞無しに特にリアルタイムで収集可能となる。
【００４６】
図６は、図１乃至図５に示された測定モジュール52の実施形態を示す。既述のように、測定モジュール52は照射ユニット54及び検出ユニット56を備える。照射ユニット54は、測定放射線62を光学素子20上で入射方向64に放射する役割を果たす。このために、照射ユニット54は測定放射線源70及びビームスプリッタ72を備える。測定放射線源70により生成される測定放射線62の部分は、ビームスプリッタ72により反射され、入射方向64の入射放射線63として光学素子20に向かって走る。測定放射線62の反射されない部分はビームスプリッタ72を通過し、参照放射線74としての役割を果たす。検出ユニット56はビームスプリッタ72、複数の偏向ミラー76、及びたとえばCCDカメラ形状である検出器カメラ80を備える。偏向ミラー76は、参照放射線74が参照路に沿ってビームスプリッタ72に戻るよう導くべく配置される。従って参照路は、反射されない測定放射線62の路を備えたビームスプリッタ72を始点とし、再びビームスプリッタ72において終端する。ビームスプリッタ72に到着する参照放射線74は、検出器カメラ80に向かって反射される。
【００４７】
ビームスプリッタ72で反射された測定放射線63は光学素子20を通過し、上述のように反射光学素子58おいて反射され、光学素子20を通過した後、返戻測定放射線65として再び測定モジュール52に入る。この場合、返戻測定放射線65はビームスプリッタ72に当たる。ビームスプリッタ72を通過する測定放射線65のこの部分は、ビームスプリッタ72において検出器カメラ80上に反射された参照放射線74に干渉する。参照路の光路長は、測定放射線62の光路長と整合する。測定放射線62の光路長は、測定放射線の路の光学的長さにより決定される。測定放射線はビームスプリッタ72における測定放射線62の反射を始点とし、光学素子20を通る二重路の後、再びビームスプリッタ72で終端する。このように定義された測定放射線の光路長は、図５に関して定義された、光学素子20の内部の光路長68の２倍及び光学素子20外部に残存する路距離を含む。例えばレンズの加熱のために測定放射線64の光路長が変化する場合、検出器カメラ80により記録される干渉パターンにおいてこの変化が明らかになる。光学素子20外部の路長は一定であると推測され、既知である。更に、光学素子の内部のおよその路長も既知である。光学素子の内部の光路長68の正確な値は、記録された干渉パターンから決定される。ビームスプリッタ72は偏向ミラー76と共に、干渉計78を構成する。
【００４８】
図７は本発明の測定システム50の更なる実施形態を示す。この実施形態と図５の測定システム50との違いは、各測定アーム53-1乃至53-5において、測定放射線62が光学素子を１度のみ通過することにある。各測定アーム53-1乃至53-5は、照射ユニット54-1乃至54-5のうちの１つ、及び検出ユニット56-1乃至56-5のうちの各１つを備える。検出ユニット56-1乃至56-5は、各々割り当てられた照射ユニット54-1乃至54-5に対して、光学素子20の各々の反対側に配置される。
【００４９】
図７に示すように、測定放射線62は各々照射ユニット54-1乃至54-5から発せられ、異なる方向64-1乃至64-5へと光学素子20を通過する。各照射ユニット54-1乃至54-5は、光ファイバ82-1乃至82-5を経由して、各々割り当てられた検出ユニット56-1乃至56-5に接続される。各光ファイバ82-1、82-2、82-3、82-4及び82-5は各ケースにおいて、図６の配置と類似して測定放射線62から分岐した参照放射線74を、各検出ユニット56-1、56-2、56-3、56-4及び56-5へと導く。各検出ユニット56-1、56-2、56-3、56-4及び56-5において、参照放射線74は光学素子20を一度通過した後の測定放射線62と重ね合わされる。光学素子20を通る光路長が光ファイバ82を通る路長から逸脱しているかは、重ね合わせの結果であるインターフェログラムから決定される。図５の実施形態のように、各検出ユニット56-1乃至56-5に決定された光路長は、評価装置60において評価される。
【００５０】
図８が示すレンズ素子マウント126の実施形態は、図３の実施形態とは異なる。このレンズ素子マウント126は接着マウントとして具体化される。このために、レンズ素子マウント126は複数のマウント脚部129を備え、マウント脚部129上に光学素子20を支承する。光学素子20の縁部は、レンズ素子マウント126の側壁127に包囲される。より良好な状態で固定するために、光学素子20は側壁127及び各マウント脚部129の領域で、接着脚部133によりレンズ素子マウント126の内部で接着される。側壁127は多数の切り欠き131を備える。切り欠き131は、光学素子20に対して各反対側の切り欠き131が対になるよう配置される。まず、照射ユニット54が、そして次に各測定アーム53-1乃至53-5の検出ユニット56が、それぞれ互いに相対する切り欠き131内に配置される。
【００５１】
図９は光学素子20を測定するための測定システム50の更なる実施形態を示す。この実施形態においては、測定システム50は１つのみの測定アーム53を備える。図示の実施形態において、測定アーム53は合体型測定モジュール52及び反射素子58からなる。代替的に測定アーム53は、図７の測定アーム53-1乃至53-5と類似して構成可能でもあり、独立した照射ユニット54及び独立した検出ユニット56を備えることができる。
【００５２】
図５の実施形態と類似して、図９の合体型測定モジュール52は照射ユニット54及び検出ユニット56を備える。測定モジュール52及び反射素子58は、回転可能なリング形状である回転支承機構84上に固定される。この場合、回転支承機構84は光学素子20の光軸21に対して回転自在に取り付けられる。光学素子20を測定するために、回転支承機構84は異なる回転位置に配置され、測定モジュール52から放射された測定放射線64は、異なる入射方向64で光学素子20上に放射される。図６に関して既述したように、各入射方向64に対して、測定放射線64の光路長が測定される。この場合でも、光学素子20の屈折率の３次元の空間分解分布を、異なる入射方向で得られた測定結果を断層撮影で評価することにより決定する。
【００５３】
図１０及び図１１は、図９の回転支承機構84を取り付けるための異なる可能性を断面図で示す。図１０の実施形態においては、回転支承機構84は図１の投影レンズ32のフレーム85上に、駆動ベアリング83aにより取り付けられる。光学素子20を取り付けるためのレンズ素子マウント26は、フレーム85に対して固定される。駆動ベアリング83aは磁気ベアリングとして具体化される。磁気ベアリングは、回転支承機構を非接触的にフレーム85に取り付ける役割を果たす。更に駆動ベアリング83aは、圧電モータとして既知である超音波モータを備える。超音波モータにより、回転支承機構84は光軸21周りで回転可能となる。
【００５４】
図１１の実施形態においては、回転支承機構84は投影レンズ32のフレーム85に対して歯付ギヤ83cにより固定される。回転支承機構84は、レンズ素子マウント26に対してエアベアリング83bにより回転自在に取り付けられる。
【００５５】
図１２は、本発明による、光学素子20を測定するための更なる測定システム250の実施形態を示す。光学素子20は、図１２に示されるようにミラー素子とすることが可能である。図４で既に示したように、こうしたミラーはミラー基板22及び反射コーティング24を備える。しかし、図１の光学レンズ素子も光学素子として適している。測定システム250は、光学素子20の周囲に配置された多数の赤外線センサ286を備える。赤外線センサ286は、円筒状の遮蔽板形状のシールド288により包囲され、遮蔽板は赤外線を通さない。
【００５６】
図１３に示すように、光学素子20の各体積素子292は、全ての空間的方向へと赤外線290を放射する。各体積素子292で放射された赤外線290の強度は、対応する体積素子292の温度の四乗に比例する。光学素子20の周囲に沿って配置された赤外線センサ286は、赤外線センサ286の検出面に各々到達した赤外線の強度を測定する。多様な赤外線センサ286により測定された全ての強度値を評価することにより、断層撮影評価法、特にラドン変換を用いて、光学素子20の少なくとも１つのセクションにおける温度の３次元の空間分解分布が決定される。決定された温度分布から、光学素子20の屈折率における変化が当方性温度分布と比較して決定される。これらから、今度は投影レンズの光学結像特性が以前の測定から逸脱しているか決定される。図２に関して既述したように、それに基づいて測定値がマニピュレーション装置40により収集される。
【符号の説明】
【００５７】
10         マイクロリソグラフィ用投影露光装置
12         放射線源
14         露光放射線
16         照明光学ユニット
18         マスク
20         光学素子
21         光軸
22         ミラー基板
23         縁部域
24         反射コーティング
25         間隙
26         レンズ素子マウント
27         側壁
28         調節式クランプクリップ
29         固定式クランプクリップ
30         ベアリングボール
31         切り欠き
32         投影レンズ
34         基板
36         基板ステージ
38         制御装置
40         マニピュレーション装置
50         測定システム
52         合体型測定モジュール
53         測定アーム
54         照射ユニット
56         検出ユニット
58         反射素子
60         評価装置
62         測定放射線
63         入射放射線
64         入射方向
65         返戻測定放射線
66         返戻方向
68         光路長
70         測定放射線源
72         ビームスプリッタ
74         参照放射線
76         偏向ミラー
78         干渉計
80         検出器カメラ
82         光ファイバ
83a        駆動ベアリング
83b        エアベアリング
83c        歯付ギヤ
84         回転支承機構
85         投影レンズフレーム
126        レンズ素子マウント
127        側壁
129        マウント脚部
131        切り欠き
133        接着脚部
250        測定システム
286        赤外線センサ
288        シールド
290        赤外線
292        体積素子
【図１】
2015512145.tif 000003
【図２】
2015512145.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015512145.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015512145.tif 000009
【図８】
2015512145.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015512145.tif 000015
【国際調査報告】
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2015512145.tif 000017