(57)【要約】  標的基板から反射された極端紫外（ＥＵＶ）光をセンサに向かって反射する方法と装置が開示される。システムは、標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第一のミラーと、第一のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第二のミラーと、第二のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第三のミラーと、第三のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第四のミラーと、を含む。第一のミラーは非球面を有する。第二、第三、および第四のミラーは各々、球面を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外（ＥＵＶ）光を使って標的基板を検査する装置において、
標的基板を照明するＥＵＶ光を生成する光源と、
標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射する対物レンズ光学系と、
対物レンズ光学系により反射されたＥＵＶ光を検出するセンサと、
を含み、対物レンズ光学系は、
標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第一のミラーと、
第一のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第二のミラーと、
第二のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第三のミラーと、
第三のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第四のミラーと、を含み、
第一のミラーは非球面を有し、第二、第三、および第四のミラーは各々、球面を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
標的基板はＥＵＶフォトリソグラフィマスクであることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
第一および第四のミラーの各々のサイズは約２００ｍｍ以上であり、第二および第三のミラーの各々のサイズは約５０ｍｍ以下であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
第二のミラーは、標的基板から反射されたＥＵＶ光から第一のミラーを部分的に遮蔽し、第一のミラーは穴を含み、そこを第二のミラーから反射されたＥＵＶ光が通過して、第三のミラーにより受け取られることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
対物レンズ光学系の開口数（ＮＡ）は０．２０以下であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
対物レンズ光学系の開口数（ＮＡ）は約０．１４〜０．１８の間であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
対物レンズ光学系の倍率は約３００×〜１０００×の範囲であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
対物レンズ光学系の実視野は少なくとも１０，０００平方マイクロメートルであることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
対物レンズ光学系の実視野は少なくとも１００，０００平方マイクロメートルであることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、
対物レンズ光学系に係る波面エラーは約１００ミリ波以下であることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
対物レンズ光学系に係る波面エラーは約２０ミリ波以下であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、
対物レンズ光学系に係る標的基板の物体の画像の標的とされるボケは回折限界点像分布関数の１／４未満であることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置において、
対物レンズ光学系の作動距離は少なくとも１００ｍｍであることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、
対物レンズ光学系は、標的基板からセンサまでのそのトータルトラック距離が約１．５ｍ未満となるような大きさとされることを特徴とする装置。
【請求項１５】
標的基板から反射された極端紫外（ＥＵＶ）光を反射する対物レンズ光学系システムにおいて、
標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第一のミラーと、
第一のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第二のミラーと、
第二のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第三のミラーと、
第三のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第四のミラーと、
を含み、
第一のミラーは非球面を有し、第二、第三、および第四のミラーの各々は球面を有することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
対物レンズ光学系の開口数（ＮＡ）は０．２０以下であることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
対物レンズ光学系の実視野は少なくとも１０，０００平方マイクロメートルであることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
対物レンズ光学系に係る波面エラーは約１００ミリ波以下であることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のシステムにおいて、
対物レンズ光学系の作動距離は少なくとも１００ｍｍであることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
ＥＵＶレチクルから反射された極端紫外（ＥＵＶ）光をセンサに向かって反射する方法において、
第一の非球面ミラーにおいて、ＥＵＶレチクルから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するステップと、
第二の球面ミラーにおいて、第一の非球面ミラーから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するステップと、
第三の球面ミラーにおいて、第二の球面ミラーから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するステップと、
第四の球面ミラーにおいて、第三の球面ミラーから反射されたＥＵＶ光を受け取り、センサに向かって反射するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、先行出願である、Ｄａｍｏｎ  Ｋｖａｍｍｅにより２０１４年１月８日に出願された米国仮特許出願第６１／９２４，８３９号の利益を主張するものであり、同仮出願の全体をあらゆる目的のために参照によって本願に援用する。
【０００２】
本発明は一般に、レチクル検査の分野に関する。より詳しくは、本発明は極端紫外線（ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｏｅｔ）（ＥＵＶ）レチクルを検査するための装置と手法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、半導体製造業界には、シリコン等の基板上に積層され、パターン化される半導体材料を使って集積回路を製造する、非常に複雑な技術が関わる。集積回路は通常、複数のレチクルから製造される。レチクルの生成とこのようなレチクルのその後の光学的検査は半導体製造における標準ステップになっている。まず、回路デザイナが特定の集積回路（ＩＣ）設計を説明する回路パターンデータをレチクル生産システム、すなわちレチクルライタに提供する。
【０００４】
回路集積の大規模化と半導体デバイスの小型化により、レチクルおよび製造されたデバイスは欠陥の影響をますます受けやすくなっている。すなわち、デバイスの故障の原因となりうる欠陥の大きさは小さくなる一方である。デバイスは一般に、エンドユーザまたは顧客に向けて出荷される前に、瑕疵のない状態であることが求められる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２３５０４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フォトマスク検査用として市販されている従来の装置は一般に、１９３ナノメートル（ｎｍ）以上の波長の紫外（ＵＶ）光を利用する。これは、１９３ｎｍの光に基づくリソグラフィで使用されるように設計されたマスクに適している。最小サイズの特徴物の印刷をさらに改善するために、現在、１３．５ｎｍ付近で動作するような次世代リソグラフィ機器が設計されている。そこで、１３ｎｍ付近での動作用に設計されたパターンマスクを検査する必要がある。このようなマスクは反射性で、共振反射基板上にパターン化された吸収層（例えば、７ｎｍ周期の４０対のＭｏ／Ｓｉを含むＥＵＶ多層膜）を有する。ＥＵＶレチクルのほか、他の種類の半導体サンプルを検査するための検査手法と装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下は、本発明の特定の実施形態を基本的に理解できるようにするために、本開示の簡潔な概要を示している。この概要は、本開示の全体を概説するのではなく、また、本発明の主要な／重要な要素を明示するものでも、本発明の範囲を画定するものでもない。その唯一の目的は、本明細書において開示されるいくつかの概念を、後述のより詳細な説明の前置きとして簡略化された形態で提示することである。
【０００８】
極端紫外（ＥＵＶ）光を使って標的基板を検査する装置が開示される。この装置は、標的基板を照明するＥＵＶ光を生成する光源と、標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射する対物レンズ光学系と、を含む。この装置は、対物レンズ光学系により反射されたＥＵＶ光を検出するセンサをさらに含む。対物レンズ光学系は、標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第一のミラーと、第一のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第二のミラーと、第二のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第三のミラーと、第三のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第四のミラーと、を有する。第一のミラーは非球面を有する。第二、第三、および第四のミラーは各々、球面を有する。
【０００９】
具体的な実施例において、標的基板はＥＵＶフォトリソグラフィマスクである。具体的な態様において、第一および第四のミラーの各々のサイズは約２００ｍｍ以上であり、第二および第三のミラーの各々のサイズは約５０ｍｍ以下である。他の態様において、第二のミラーは、標的基板から反射されたＥＵＶ光から第一のミラーを部分的に遮蔽し、第一のミラーは穴を含み、そこを第二のミラーから反射されたＥＵＶ光が通過して、第三のミラーにより受け取られる。他の具体的な実施例において、対物レンズ光学系の開口数（ＮＡ）は０．２０以下である。例えば、対物レンズ光学系の開口数（ＮＡ）は約０．１４〜０．１８の間である。他の例おいて、対物レンズ光学系の倍率は約３００×〜１０００×の範囲である。
【００１０】
他の実施形態において、対物レンズ光学系の実視野は少なくとも１０，０００平方マイクロメートルである。例えば、対物レンズ光学系の実視野は少なくとも１００，０００平方マイクロメートルである。他の実施例において、対物レンズ光学系に係る波面エラーは約１００ミリ波以下である。別の態様において、対物レンズ光学系に係る波面エラーは約２０ミリ波以下である。また別の態様において、対物レンズ光学系に係る標的基板の物体の画像の標的とされるボケは回折限界点像分布関数の１／４未満である。１つの実施形態において、対物レンズ光学系の作動距離は少なくとも１００ｍｍである。他の態様において、対物レンズ光学系は、標的基板からセンサまでのそのトータルトラック距離が約１．５ｍ未満となるような大きさとされる。
【００１１】
代替的な実施形態において、本発明は標的基板から反射された極端紫外（ＥＵＶ）光を反射する対物レンズ光学系システムに関する。このシステムは、標的基板から反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第一のミラーと、第一のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第二のミラーと、第二のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第三のミラーと、第三のミラーにより反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射するように配置された第四のミラーと、を含む。第一のミラーは非球面を有する。第二、第三、および第四のミラーの各々は、球面を有する。具体的な態様において、対物レンズ光学系システムは上記の実施例の特徴の１つまたは複数を有する。
【００１２】
他の実施形態において、本発明はＥＵＶレチクルから反射された極端紫外（ＥＵＶ）光をセンサに向かって反射する方法に関する。第一の非球面ミラーは、ＥＵＶレチクルから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射する。第二の球面ミラーは、第一の非球面ミラーから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射する。第三の球面ミラーは、第二の球面ミラーから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射する。第四の球面ミラーは、第三の球面ミラーから反射されたＥＵＶ光を受け取り、センサに向かって反射する。
【００１３】
本発明のこれらおよびその他の態様を、図面に関して以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の１つの実施形態による反射画像装置の概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態による、図１の対物レンズ光学系のミラー配置の光線図である。
【図３】本発明の第二の実施形態による、図１の対物レンズ光学系のミラー配置の光線図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による、ＥＵＶレチクルからのＥＵＶ光をセンサに向かって反射する手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第三の実施形態による、図１の対物レンズ光学系のミラー配置の光線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明において、本発明を十分に理解できるようにするために、多数の具体的な詳細事項が記載されている。本発明は、これらの具体的な詳細事項のいくつかまたは全部がなくても実施できる。あるいはまた、よく知られた構成部品やプロセスの動作については、本発明を不必要に不明瞭にすることがないように、説明されていない。本発明を具体的な実施形態に関連して説明するが、当然のことながら、本発明を実施形態に限定することは意図されていない。
【００１６】
１３ｎｍ付近の光の波長で動作する、欠陥またはパターン点検用途のために設計されたＥＵＶ顕微鏡対物レンズ（多層膜被覆ミラーを有する）の中には、４つの非球面ミラーを利用する設計に基づくものがある。非球面は製造と試験が困難でコスト高となり、それは、球面ミラーより多くのプロセスステップが必要であり、それによって製造コストが押し上げられるからである。これに加えて、ＥＵＶ光を結像するための対物レンズは通常、基準面曲率半径の短い小型ミラーを含み、これらは現在、既製レンズの供給元からは入手できない。ＥＵＶ光学系に関しては、所望の非球面設計を実現し、面粗さを最小限にすることもまた難しい可能性がある。最後に、高ＮＡの光学設計とセンサでのクリティカルサンプリングを利用するシステムは、非常に高倍率のシステムとなる。それゆえ、高スループットシステムのための大きな物体平面をカバーするために、像平面内により多くのセンサが必要となる。
【００１７】
本発明の特定の実施形態は、センサにおけるサブナイキストサンプリングレートに加えて、より低い開口数（ＮＡ）仕様とすることで可能になり、より低い倍率に基づく。その結果として得られる光学デザインでは、非球面ミラーが少なく、特にミラーがより小さく、トラック長がより短くなる。具体的な実施例において、対物レンズ系の中の非常に小さいミラーについては非球面が排除される。球面の小型ミラーは、非球面の小型ミラーと比較して、はるかに実現しやすい。本発明の特定の実施形態はまた、これも容易に入手可能な、より大型の非球面ミラーを取り入れることもできる。
【００１８】
図１は、本発明のある実施形態による反射画像装置の概略図である。装置１００は、ＥＵＶ光源１０２と、照明ミラー（またはレンズ系）１０４と、標的基板１０６と、基板ホルダ１０７と、対物レンズ光学系１０８と、センサ（検出器）１１０と、データ処理システム１１２と、を含む。
【００１９】
ＥＵＶ光源１０２は、例えばレーザ誘起プラズマ源を含んでいてもよく、これはＥＵＶ光ビーム１２２を出力する。１つの実施形態において、ＥＵＶ光の波長は１３．５ｎｍである。照明ミラー１０４（またはレンズ系）はＥＵＶ光を反射して、ビーム１２４が標的基板１０６を照明するように方向付ける。本発明の１つの実施形態において、標的基板１０６は検査対象のＥＵＶマスクである。標的基板１０６はビーム１２４の下で、画像装置の実視野が基板上の検査対象領域をカバーするように基板ホルダ１０７を制御しながら並進させることによって走査されてもよい。
【００２０】
パターン光１２６が標的基板１０６から反射対物レンズ光学系１０８へと反射される。対物レンズ光学系１０８の特定の実施形態を、図２および３に関して以下に詳しく説明する。
【００２１】
対物レンズ光学系１０８は、パターン光の投射１２８をセンサ１１０へと出力する。適当なセンサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＣＤアレイ、Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ（ＴＤＩ）センサ、ＴＤＩセンサアレイ、光電子増倍管（ＰＭＴ）およびその他のセンサが含まれる。
【００２２】
センサ１１０により捕捉された信号は、データ処理システム１１２によって、またはより一般的には信号処理装置によって処理でき、これはセンサ１１０からのアナログ信号を処理のためにデジタル信号に変換するように構成されたアナログ−デジタル変換器を含んでいてもよい。データ処理システム１１２は、感知された光ビームの強度、位相および／またはその他の特性を解析するように構成されてもよい。データ処理システム１１２は、結果として得られた試験画像やその他の検査特性を表示するための（例えば、コンピュータスクリーン上の）ユーザインタフェースを提供するように（例えば、プログラミング命令によって）構成されてもよい。データ処理システム１１２はまた、検出閾値を変える等、ユーザ入力を提供するための１つまたは複数の入力装置（例えば、キーボード、マウス、ジョイスティック）も含んでいてよい。特定の実施形態において、データ処理システム１１２はまた、検査方法を実行するようにも構成できる。データ処理システム１１２は通常、入力／出力ポートに連結された１つまたは複数のプロセッサおよび、適当なバスまたはその他の通信機構を介した１つまたは複数のメモリを有する。
【００２３】
１つの実施形態によれば、データ処理システム１１２は、パターン検査と欠陥検出のために、検出されたデータを処理し、解析してもよい。例えば、処理システム１１２は、以下の動作、すなわち、試験用透過画像および／または試験用反射画像を含むサンプルの試験用光強度画像を生成するステップと、試験用光強度画像を（画像化されたサンプルから、または設計データベースからの）基準画像に基づいて解析し、欠陥を特定するステップを実行するように構成されてもよい。
【００２４】
このような情報およびプログラム命令は特別に構成されたコンピュータシステム上で実装されてもよいため、このようなシステムは、本明細書に記載されている各種の動作を実行するためのプログラム命令／コンピュータコードを含み、これをコンピュータ読取可能媒体に保存できる。機械判読可能媒体の例としては、これらに限定されないが、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープなどの磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスク等の光媒体、光ディスク等の光磁気媒体、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙデバイス（ＲＯＭ）およびＲａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）等の、プログラムを保存し、実行するように特に構成されたハードウェアデバイスが含まれる。プログラム命令の例としては、コンパイラにより生成されるような機械コードと、インタプリタを使ってコンピュータにより実行されてもよい、より高レベルのコードを含むファイルの両方が含まれる。
【００２５】
図２は、本発明の第一の実施形態による対物レンズ光学系２８８のためのミラー配置の光線図である。この実施形態において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ミラー（２０２、２０４、２０６、および２０８）は、パターン光１２６がＭ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ミラー（それぞれ、２０２、２０４、２０６、および２０８）によりその順番で反射されるように配置される。この配置において、Ｍ１ミラー２０２は凹面、Ｍ２ミラー２０４は凹面、Ｍ３ミラー２０６は凸面、Ｍ４ミラー２０８は凹面である。したがって、ミラーは順番に、凹面、凹面、凸面、凹面である。
【００２６】
図２の対物レンズ光学系２８８の光学処方を下の表１に示す。
【表１】
2017504801.tif 000003
第一の実施形態はまた、以下の特性も有する。
【表２】
2017504801.tif 000004
【００２７】
上の表に関して、正の半径は曲面中心が右向きであることを示し、負の半径は曲面中心が左向きである（例えば、物体に向かう）ことを意味する点に留意されたい。寸法はミリメートル単位で示され、厚さは次の表面までの軸方向の距離である。上で示されている画像の直径は光線追跡値ではなく、近軸光線値である。
【００２８】
本明細書に記載されている特定の対物レンズシステムの実施形態において、ミラーのうちの少なくとも１つは非球面である（すなわち、図２のＭ１ミラー）。非球面の形態は、次式で表すことができる。
【数１】
2017504801.tif 000005
式中、
ｚは表面の、ｚ軸に平行な方向へのサグ量であり、ｃは表面の極における曲率（ＣＵＹ）、ｋは円錐定数（Ｋ）である。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、およびＪと４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次、１８次、および２０次はそれぞれ、変形係数である。
ｒは、
【数２】
2017504801.tif 000006
である。
【００２９】
図２において、Ｍ１ミラー２０２は非球面を有し、その他のＭ２〜Ｍ４ミラーは球面を有する。すなわち、本発明のいくつかの対物レンズの実施形態は非球面ミラーを１つのみ含む。以下の数値を、このＭ１ミラー２０２の非球面係数として使用してもよい：
ｃ＝−０．１９９１３８×１０−２
ｋ＝０．０００００００
Ａ＝３．９０２１０×１０−１１
Ｂ＝１．５１３７５×１０−１６
Ｃ＝６．１０３９８×１０−２２
Ｄ＝−１．３９９３９×１０−２７
Ｅ＝８．７５９５７×１０−３２
Ｆ＝−６．６６０７８×１０−３７
Ｇ＝０．０００００
Ｈ＝０．０００００
Ｊ＝０．０００００
【００３０】
非球面を有する、より大型のミラーは、製造しやすい点に留意されたい。これに対して、より小型のミラーは、レンズ供給元からより入手しやすいように、球面を有するように設計されることが好ましい。例えば、１つの実施形態は球面ミラーを２つのみ（例えば、Ｍ１およびＭ４）と２つの非球面ミラー（例えば、Ｍ２およびＭ３）を含んでいてもよいことが想定される。他の実施形態において、中央のミラーＭ２またはＭ３の少なくとも一方が球面を有するが、このようなミラーはより小型である傾向があるため、好ましくない。
【００３１】
小型のミラーとは一般に、（例えば、受光面において）サイズ、すなわち直径が約５０ｍｍ未満であるか、より詳しくは、１５ｍｍ未満であると定義される。これに対して、非球面を有する、製造しやすい大型のミラーは、（受光面において）サイズ、すなわち直径が約２００ｍｍ以上である。
【００３２】
図のように、第二のミラー２０４はまた、Ｍ１ミラー２０２をパターン光１２６から部分的に遮蔽する。換言すれば、Ｍ１ミラー２０２の面積の一部はＭ２ミラー２０４によって、標的基板１０６から反射された光１２６を受けないように遮断される。さらに、Ｍ１ミラー２０２の穴２０３は、Ｍ２ミラー２０４から反射された光を通過させて、Ｍ３ミラー２０６に到達させるために使用され、Ｍ３ミラー２０６はその光をＭ４ミラー２０８に向かって反射し、Ｍ４ミラー４０８はその光をセンサ１１０に向かって反射する。システム１００はまた、Ｍ１ミラー２０２とＭ２ミラー２０４との間に位置付けられた絞り２１０も含む。
【００３３】
ＮＡ仕様は、特定のリソグラフィノードの感度要求によって決めることができる。特定の実施形態において、対物レンズ光学系のＮＡは０．２０以下であり、これは例えば、１３〜１５ｎｍハーフピッチ（ＨＰ）までのシングル露光ＥＵＶリソグラフィ（ＥＵＶＬ）と１０〜１２ｎｍＨＰのダブル露光ＥＵＶＬに適している。対物レンズ光学系２８８のこの実施例に関して、ＮＡは０．１６に決定されており、倍率は４３９．８である。しかしながら、代替的な実施形態にはＮＡをより大きくすることができる。倍率はＮＡ仕様に関連付けられているため、ＮＡが大きくなることは、それに対応して倍率も高いことを意味する。倍率仕様は、検査システム内に実装されている種類のセンサの画素サイズに依存する。ＮＡが０．１４〜０．１８の範囲の他の実施形態において、倍率は３００〜１，０００×の範囲である。
【００３４】
実視野仕様は通常、検査時間が比較的短くなるように（例えば、数時間未満）選択される。特定の実施形態において、対物レンズにより実現される実視野は、面積が少なくとも１０，０００平方マイクロメートル（μｍ２）、より詳しくは、少なくとも１００，０００μｍ２である。例えば、実視野は１０，０００μｍ２〜２５０，０００μｍ２とすることができる。図２の実施形態に関して、実視野のサイズは３１０マイクロメートル×４４０マイクロメートル（面積１３６，０００平方マイクロメートル）とすることができる。
【００３５】
画像品質仕様は、本発明の対物レンズの実施形態により満足される。例えば、波面エラーは所定の実視野にわたり約１００ミリ波（ｍＷ）以下に保持される。本明細書に記載されている対物レンズの特定の実施形態で実現される波面エラーは、６５ｍＷ未満、さらには２０ｍＷ未満である。同様に、歪みは、画像劣化が最小限となるように最小化される。本発明の特定の実施形態で実現される標的のボケは、回折限界点像分布関数の４分の１未満である。
【００３６】
特定の実施形態は、１５０ピコメートル未満のレンズ面粗さを実現する。面粗さは、より小型の非球面ミラーと比較して、球面ミラーとより大型の非球面ミラーにおいて最小化しやすい。より小型のミラーは球面であるため、容認可能なイメージング性能を実現するまで粗さを縮小できる。
【００３７】
作動距離は、標的基板１０６と最も近い光学要素（この場合、Ｍ２ミラー２０４）との間の距離である。作動距離は、標的基板１０６を照明し、最も近い光学要素（例えば、Ｍ２ミラー２０４）を取り付けるのに十分なスペースを提供するように選択される。一般的な例では、作動距離は少なくとも１００ミリメートル（ｍｍ）である。図２に示される実施形態において、湾曲面からの作動距離は約１５３ｍｍであり、Ｍ２の基板厚さとその取付けハードウェアのための余地が残る。
【００３８】
トータルトラックは、標的基板１０６からセンサ１１０までの距離と定義されてもよい。一般に、トータルトラックサイズは、ツールが設置される予定の利用可能なクリーンルームのスペースによって限定される。例えば、トータルトラックは、合理的なツールプラットフォーム設計にとって十分なスペースを確保するために、約１．５ｍ未満のサイズに限定されてもよい。この具体的な実施形態において、トータルトラックは約１０４３ｍｍである。
【００３９】
図３は、本発明の第二の実施形態による反射対物レンズ光学系のためのミラー配置３８８の光線図である。この実施形態において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ミラー（３０２、３０４、３０６、および３０８）は、パターン光１２６がＭ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ミラー（それぞれ、３０２、３０４、３０６、および３０８）からこの順番で反射されるように配置される。この配置において、Ｍ１ミラー３０２は凹面、Ｍ２ミラー３０４は凹面、Ｍ３ミラー３０６は凸面、Ｍ４ミラー３０８は凹面である。したがって、ミラーは順番に、凹面、凹面、凸面、凹面である。
【００４０】
図３の対物レンズ光学系３８８のための光学処方を、表１と同様のフォーマットの以下の表に示す。
【表３】
2017504801.tif 000007
第二の実施形態はまた、以下にまとめるような特性も有する。
【表４】
2017504801.tif 000008
【００４１】
この第二の実施形態において、Ｍ１ミラー３０２は非球面を有し、その他のＭ２〜Ｍ４ミラーは球面を有する。以下の数値を、このＭ１ミラー２０２の非球面係数として使用してもよい：
ｃ＝−０．１９９０７１×１０−２
ｋ＝０．０００００００
Ａ＝３．９３０１３×１０−１１
Ｂ＝１．５１８０９×１０−１６
Ｃ＝６．３５６５２×１０−２２
Ｄ＝−１．９９３５５×１０−２７
Ｅ＝９．７０３９３×１０−３２
Ｆ＝−７．２７０５２×１０−３７
Ｇ＝０．０００００
Ｈ＝０．０００００
Ｊ＝０．０００００
【００４２】
この実施形態において、第二のミラー３０４は、第一のミラー３０２をパターン光１２６から部分的に遮蔽する。換言すれば、第一のミラー３０２の面積の一部は第二のミラー３０４によって、標的基板１０６から反射された光１２６を受けないように遮断される。さらに、第一のミラー３０２の穴は、第二のミラー３０４から反射された光を通過させて、第三のミラー３０６に到達させるために使用される。
【００４３】
対物レンズ光学系３８８のこの実施例に関して、開口数は０．１６に決定されており、実視野の大きさは２７０マイクロメートル×４４０マイクロメートル（面積１１８，８００平方マイクロメートル）に決定されている。倍率は４５０．６である。この実施形態において、作動距離は約１５４ｍｍであり、トータルトラックは約９１９ｍｍである。
【００４４】
本発明の特定の実施形態により、非球面ミラーが１つしかないため、対物レンズ系を大幅に削減されたコストで製造できる。この低コストは適度な性能仕様を保持したうえで実現でき、これには迅速な検査を可能にする比較的大きい視野サイズ、ノード要求が低くて済むＮＡと倍率、波面エラーおよび歪み程度の低減化、サイズに対する限定が含まれる。
【００４５】
本明細書に記載されている実施形態は、各種の要素と制約に基づいて設計でき、制約のいくつかは相互に依存する。１つの例において、光源は対物レンズ全体の設計に影響を与える要素である。例えば、１３ｎｍ付近で十分な輝度を有する光源は、温度範囲が２０〜５０ｅＶのパルスプラズマに基づくものであることがある。変換効率（入力エネルギーから帯域内輻射への変換）が低いことから、このようなプラズマ源の輝度は１３〜１４ｎｍに限定され、輝度を大幅に高めると、光源のコスト（およびそれゆえ、製造中のマスクにかかる検査コスト）が、ＥＵＶリソグラフィ（ＥＵＶＬ）の経済面での魅力を損なう程度まで増大しかねない。
【００４６】
低輝度のプラズマ源（放電またはレーザ励起）を使用するマスク検査システムの高スループット動作により、瞬時の画像信号積分およびデジタル表現への変換の速度を高めるために、大きい物体視野と検出器アレイが必要となる。
【００４７】
同時に、背景画像ノイズから欠陥信号を区別するために、画像光学系は、関心対象のＥＵＶマスク上にあるパターニングまたは多層膜の欠陥によって回折され、または散乱した光の集光を最大化するように設計できる。広い角度範囲にわたって入射光を回折し、散乱させるほとんどの関心対象の欠陥について、対物レンズのＮＡを大きくすることによって欠陥信号が大きくなる。
【００４８】
多層ミラーに基づく画像システムはまた、一般に、１３〜１４ｎｍ付近の設計上の波長での多層膜の反射率が限定されているため、光透過率が低い。１つのＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの１３．５ｎｍ付近でのピーク分光反射率は６０〜７０％の範囲である。ＥＵＶシステムにおける典型的な照明および画像光学系の略直角入射ミラーから複数回反射された結果、システムの透過率は１％未満に低下しうる。
【００４９】
検査作業を適切に実行するために、検査システムは、マスクの解像された各領域から画像面に到達し、検出器アレイによりデジタル信号にも変換される光が、特定の主（１３ｎｍ）量子数、したがって、主量子数（一般にシリコンである検出器材料によって吸収される光子）と密接に関係しうる特定の最小信号対ノイズ比に到達するように構成できる。光学システムの損失を補償し、それと同時に、検出器に入射する光を一定に保つためには、光源の明るさを増大させればよいが、これは、現時点で知られている光源技術では開発が難しく、生産費用が高額に上る。
【００５０】
あるいは、光源から発せられ、照明光学系によりマスクまで運ばれる角度範囲を増大してもよく、それは、光の量が、少なくとも光源の輝度によりサポートされる角度範囲内でこの角度範囲と共に増大するからである。換言すれば、照明瞳径を、物理的な制約により干渉されるまで大きくすることができる。検査光学設計の中の欠陥ＳＮＲに関する鋭意研究の結果、ＥＵＶマスクについて、このようなほとんど非干渉のイメージングは、限定的な輝度のプラズマ光源に使用した場合に、よりシグマの低い、よりコヒーレントな動作の設計とシステムよりＳＮＲがしばしば高くなることがわかった。
【００５１】
反射性の物体と共に使用される反射性イメージングシステム（例えば、ＥＵＶ光を使ったＥＵＶマスク検査）の中でビームスプリッタを使用すれば、照明およびイメージング瞳を角度空間の中で相互侵入または重複させることにより、光学設計とレイアウトを単純化できる。現在のＥＵＶビームスプリッタの技術は反射および透過係数が低い（２５〜３５％）。検査システムは、光源の輝度を大幅に高めて、ビームスプリッタに起因する検出器に到達する光の損失を補償するように設計できる。それゆえ、ビームスプリッタ要素を持たない検査光学系が好ましいが、ビームスプリッタを利用する本発明の実施形態もまた想定される。
【００５２】
このような均一な（パターン化されない）ミラーに入射する、共振反射多層膜の分光バンドパス内の波長の光は、入射角も角度バンドパス内にある場合のみ、６０〜７０％反射される。周期的なＭｏ／Ｓｉ多層膜の角度バンドパスは１３．５ｎｍで２０〜２５度である。角度バンドパス外の入射光が多層膜により反射されるレベルは非常に低く、それゆえ、ほとんど吸収され、すなわち無駄になる。
【００５３】
ＥＵＶマスク上のパターンによる光の伝搬と回折についての鋭意研究の結果、この傾向は、パターンマスクへの入射光についても見られることがわかった。さらに、ＥＵＶパターンマスク上、またはその中に存在する欠陥により回折され、散乱する光の角度分布もまた、多層膜の角度バンドパスによって変調される。欠陥により散乱する光の角度分布は欠陥の形状および、局所的なパターンの形状にも依存し、イメージング瞳の片側またはその他に大きく歪む可能性がある。あらゆる種類の欠陥から、および任意のパターン形状について十分な光を集光するために、一般にイメージング瞳の大きさが最大化される。その結果、ビームスプリッタを持たず、ほとんどマスクの有限角度バンド幅内で動作し、限定的な輝度のプラズマ源を利用する検査光学系の設計は、その各々がそれぞれの角度範囲を最大化しようとする、照明およびイメージング瞳の競合する角度要求に対応する。
【００５４】
イメージング設計内のミラーの数を増やすことにより、高いＮＡと幅広い物体視野を同時に得られる設計が可能になるが、この構成は、検出器に到達する光を大きく減少させる可能性がある。それゆえ、ビームスプリッタを使用せずに、照明およびイメージング瞳の大きさと位置に関する競合するニーズのバランスがとられ、それによって輝度の低いプラズマベースのＥＵＶ光源を生産に使用できるようにする適切な検査性能をなるべく少ない数のミラーで提供できる設計を発見することに大きな価値がある。
【００５５】
さらに、少なくとも２つのテクノロジノード、例えば１６ＨＰおよび１１ＨＰについての十分な欠陥検査性能を提供する光学設計を発見することに、強い経済的な関心が寄せられる。チップ歩留まりを限定する致命的欠陥の大きさはテクノロジノードと共に縮小するため、散乱光の減少を補償するために、検査システムのＮＡを大きくすることができる。
【００５６】
パターンマスクの検査中に、局所化された欠陥パターンに対応する信号の取得とその後の信号処理は、取得されたものか、事前の情報から合成されたものかを問わず、パターンの試験領域と参照領域からのデジタル画像を比較するか、差分をとることによって行うことができる。このような差分演算によってパターンが除かれ、欠陥が準一様の背景信号の摂動として残る。
【００５７】
イメージング瞳は円形対称であることが多く、それによって像平面における点像分布関数が対称となる。このような対称はリソグラフィにおいてしばしば要求されるが、差分イメージングを通じたマスク検査は、対称ｐｓｆ（点像分布関数）を必要とせず、したがって、イメージング瞳は非対称であってもよい。
【００５８】
特に、イメージング瞳の一部の遮蔽は、欠陥信号の収集が大きく損なわれないかぎり、許容できる。
【００５９】
これに加えて、ペアレント(parent)瞳の形状は円形である必要はない。例えば、正方形または長方形の形状のペアレントが可能であり、さらには、瞳領域が追加されることによる散乱欠陥光または信号のゲイン増加を考えれば、有利でさえある。
【００６０】
瞳の面積の分数として表現されるオブスキュレーションは、５または１０％未満であることが好ましい。４ミラー設計でのオブスキュレーションはしばしば、上述のように、第二のミラー、すなわちＭ２によってマスクからの反射または散乱光を遮断または遮蔽することにより行われる。Ｍ２の反射面と周辺支持部の両方の大きさを最小化すれば、オブスキュレーションが減少する。
【００６１】
Ｍ２のための構造的支持部の設計により、十分な硬さが得られ、環境外乱や振動がＭ２の位置の動的摂動と、それゆえ、ボケによる画像品質の劣化を引き起こすことはなく、またはその原因とならない。
【００６２】
ＥＵＶ光のためのミラーは多層膜で被覆されて、十分な反射率を実現しているため、大きく湾曲した要素のいずれに対する入射角度範囲も考慮され、多層膜堆積プロセス技術の限界内で制限される。特定の対物レンズおよびシステム設計の欠陥ＳＮＲを推測する際、多層膜堆積プロセスにより誘発される各ミラー上の反射点における局所的な反射率のばらつきによる、各光線の透過のアポダイゼーションまたは変調を考慮しなければならない。
【００６３】
特に、設計プロセスは、第二のミラー、すなわちＭ２の形状におけるオブスキュレーション、構造的応答、および曲率の要素のバランスをとることにより、迅速で経済的なマスク検査を可能にする最小限の実行可能な欠陥ＳＮＲを確保するステップを含む。
【００６４】
マスク検査用対物レンズの設計における主光線の選択もまた、いくつかの競合する要素のバランスをとる。主光線は、ミラー被膜が原因の瞳のアポダイゼーションを適切に考慮した、対物レンズが像平面へと透過させた光線の角度分布の中心により定義される。ビームスプリッタを持たない反射イメージングの従来の設計では、照明および集光光束を分割する面を光軸上に、物体の面法線と一致するように置くが、検査向けの光学系はこの選択を必要とせず、または強く好むこともない。それゆえ、イメージング瞳の下側の周辺光線を面法線より下に配置できることは、欠陥信号の収集にとって有利であることがわかった。
【００６５】
それに対応して、欠陥ＳＮＲを大きくするプロセスの中で、ＮＡが低いレベルから高くなるため、より高性能の設計ではイメージング主光線が（面法線に関して）ＮＡの数値より低い。検査用として最適化されたＥＵＶ対物レンズの設計は、イメージング主光線を面法線に向かって偏奇させて、イメージング瞳と、パターン欠陥により散乱した光の多層膜変調角度分布との重なりを最大にし、その一方で、照明瞳に十分な角度範囲（ただし、ほとんど多層膜角度バンドパスに限定される）を提供して、輝度が限定されたプラズマＥＵＶ源から十分な光子束を確保する。
【００６６】
上述の概略図と説明は、システムの具体的な構成要素への限定ではなく、システムは他の多くの形態で実施できることに留意すべきである。例えば、検査または測定ツールは、レチクルまたはウェハの特徴物の重要な局面を解像するように配置された多数の適当な既知のイメージングまたは計測ツールのいずれであってもよいことが想定される。例えば、検査または測定ツールは、明視野イメージング顕微鏡、暗視野イメージング顕微鏡、フルスカイ(full sky)イメージング顕微鏡、位相差顕微鏡、偏光コントラスト顕微鏡、およびコヒーレンスプローブ顕微鏡に適合されてもよい。また、標的の画像を撮影するために、１つおよび複数の画像方法が使用されてよいことも想定される。これらの方法としては、例えば、シングルグラブ、ダブルグラブ、シングルグラブコヒーレンスプローブ顕微鏡（ＣＰＭ）、およびダブルグラブＣＰＭ方式が含まれる。光波散乱計測計等のイメージング光学以外の方式も想定されてよい。
【００６７】
上述の対物レンズシステムは、ＥＵＶレチクルからのＥＵＶ光をセンサに向かって反射するために使用できる。図４は、本発明の１つの実施形態によるこのようなイメージングプロセス（４００）を示すフローチャートである。まず、動作４０２で、ＥＵＶレチクルから反射されたＥＵＶ光が第一の非球面ミラーにおいて受け取られ、反射される。次に、動作４０４で、第一のミラーから反射されたＥＵＶ光が第二の球面ミラーにおいて受け取られ、反射される。次に、動作４０６で、第二のミラーから反射されたＥＵＶ光が第三の球面ミラーで受け取られ、反射される。次に、動作４０６で、第三のミラーから反射されたＥＵＶ光が第四の球面ミラーにおいて受け取られ、センサに向かって反射される。
【００６８】
さらに別の実施形態において、図５は、本発明の第三の実施形態による、図１の対物レンズ光学系のためのミラー配置５８８の光線図である。この実施形態では、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ミラー（５０２、５０４、５０６、および５０８）は、パターン光１２６がＭ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４ミラー（それぞれ、５０２、５０４、５０６、および５０８）からその順番で反射されるように配置される。この配置において、Ｍ１ミラー５０２は凹面、Ｍ２ミラー５０４は凹面、Ｍ３ミラー５０６は凸面、Ｍ４ミラー５０８は凹面である。したがって、ミラーは順番に、凹面、凹面、凸面、凹面である。
【００６９】
図５の対物レンズ光学系５８８の光学処方を、表１と同様のフォーマットの下の表に示す。
【表５】
2017504801.tif 000009
第三の実施形態はまた、以下にまとめるような特性も有する。
【表６】
2017504801.tif 000010
【００７０】
この第三の実施形態において、Ｍミラー５０２は非球面を有し、その他のＭ２〜Ｍ４ミラーは球面を有する。以下の数値を、このＭ１ミラー５０２の非球面係数として使用してもよい：
ｃ＝−０．１９９１３９０×１０−２
ｋ＝０．０００００００
Ａ＝３．９０３６５０×１０−１１
Ｂ＝１．５１３１８０×１０−１６
Ｃ＝５．９８１３５０×１０−２２
Ｄ＝−８．４０６１２０×１０−２８
Ｅ＝８．１６３２００×１０−３２
Ｆ＝−６．７３７８０×１０−３７
Ｇ＝０．０００００
Ｈ＝０．０００００
Ｊ＝０．０００００
【００７１】
この実施形態において、第二のミラー５０４は、第一のミラー５０２をパターン光１２６から部分的に遮蔽する。換言すれば、第一のミラー５０２の面積の一部は第二のミラー５０４によって、標的基板１０６から反射された光１２６を受け取らないように遮断される。さらに、第一のミラー５０２の穴は、第二のミラー５０４から反射された光を通過させて、第三のミラー５０６に到達させるために使用される。
【００７２】
上述の発明は明瞭に理解できるようにするために、ある程度詳細に説明したが、付属の特許請求の範囲内で特定の変更や改変を加えられることは明らかであろう。本発明のプロセス、システム、および装置を実施するための多くの代替的な方法があることに留意すべきである。例えば、上述の対物レンズシステムの実施形態は、レチクル以外のいずれの物体からのＥＵＶ光の結像に適したいずれのシステムでも利用可能である。したがって、本願の実施形態は例示的であって限定的ではないと解釈するものとし、本発明は本明細書に記載されている詳細に限定されない。
【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】
2017504801.tif 000015
【国際調査報告】
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