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▶ カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-14
(45)【発行日】2022-02-22
(54)【発明の名称】ＥＵＶ光学ユニットを有する計測システム
(51)【国際特許分類】
G02B 5/00 20060101AFI20220215BHJP
G03F 1/84 20120101ALN20220215BHJP
【ＦＩ】
G02B5/00 A
G03F1/84
【請求項の数】
5
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018128123
(22)【出願日】2018-07-05
(65)【公開番号】P2019015967
(43)【公開日】2019-01-31
【審査請求日】2018-08-02
【審判番号】
【審判請求日】2020-07-08
(31)【優先権主張番号】10 2017 211 443.6
(32)【優先日】2017-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(72)【発明者】
【氏名】ディルク ヘルヴェク
(72)【発明者】
【氏名】シュテファン ミュラー
(72)【発明者】
【氏名】ラルフ ゲールケ
【合議体】
【審判長】瀬川 勝久
【審判官】松川 直樹
【審判官】野村 伸雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－８０８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２２３５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－７３６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－６６３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１４０５３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
G02B5/00-5/136
G03F1/00-1/86
H01L21/027
H01L21/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＥＵＶ光学ユニットを有する計測システムであって、前記ＥＵＶ光学ユニットがＥＵＶグレースケールフィルタを備え、該ＥＵＶグレースケールフィルタが５ｎｍ～３０ｎｍの間の波長範囲のＥＵＶ光（１）に対して複数の領域で少なくとも部分的に透過性である膜（２２）を含む、フィルタ部分（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）を含むＥＵＶグレースケールフィルタ（２１、２５、２６、２８、３０）を備えるＥＵＶ光学ユニット（７、１３）を有する計測システム（２）であって、前記膜が、前記ＥＵＶグレースケールフィルタ（２１、２５、２６、２８、３０）の動作位置において前記ＥＵＶ光（１）のビーム全体と相互作用する、計測システム（２）において、変化する層厚を横切って、少なくとも２つの異なる透過レベルが実現されており、前記計測システム（２）は、物体平面（４）内の物体フィールド（３）に配置された物体（５）の３次元空中像を、前記ＥＵＶ光（１）で調査し、
前記計測システム（２）は、ひとみセグメント（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）を含むひとみ（８）を有する照明光学ユニット（７）を備え、
前記フィルタ部分（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が前記ひとみセグメント（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に対応しており、
前記フィルタ部分と前記ひとみセグメントとの前記対応は、前記フィルタ部分と前記ひとみセグメントとの面積及び配列に関する対応であり、
前記ＥＵＶグレースケールフィルタ（２１、２５、２６、２８、３０）が、前記ＥＵＶ光学ユニット（７、１３）のひとみ平面（９、１５ａ）内もしくはその近傍に配置されている
ことを特徴とする計測システム（２）。
【請求項2】
前記ＥＵＶグレースケールフィルタ（２１、２５、２６、２８、３０）の前記膜（２２）が、膜最大透過表面領域において、前記ＥＵＶ光（１）に対して６０％を超える最大透過を有することを特徴とする、請求項１に記載の計測システム。
【請求項3】
前記ＥＵＶグレースケールフィルタ（２１、２５、２６、２８、３０）の前記膜（２２）の表面のパターニング（２９）であり、前記膜（２２）の表面を横切って吸収または反射率を変化させるためのパターニング（２９）を特徴とする、請求項１または２に記載の計測システム。
【請求項4】
前記ＥＵＶグレースケールフィルタ（２１、２５、２６、２８、３０）の前記膜（２２）の表面のコーティング（２４、２７）であり、前記膜（２２）の表面を横切って吸収または反射率を変化させるためのコーティング（２４、２７）を特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項5】
前記コーティング（２４、２７）が、変化する層厚を有することを特徴とする、請求項４に記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
独国出願第１０２０１７２１１４４３．６号の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、ＥＵＶ光学ユニットを有する計測システム（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
本発明は、ＥＵＶ光学ユニットを有する計測システム（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
【背景技術】
【0002】
このような計測システムは、国際公開第２０１６／０１２４２６Ａ１号、米国特許出願公開第２０１３／００６３７１６号、ＤＥ１０２２０８１５Ａ１、ＤＥ１０２２０８１６Ａ１および米国特許出願公開第２０１３／００８３３２１号から知られている。ＤＥ１０２０１２２０４２９５Ａ１は、投影露光装置用のフィルタ要素を開示している。ＤＥ１０２００８０４１４３６Ａ１は、ＥＵＶリソグラフィにおける光学機器用の光学膜要素を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１６／０１２４２６Ａ１号
【文献】米国特許出願公開第２０１３／００６３７１６号
【文献】ＤＥ１０２２０８１５Ａ１
【文献】ＤＥ１０２２０８１６Ａ１
【文献】米国特許出願公開第２０１３／００８３３２１号
【文献】ＤＥ１０２０１２２０４２９５Ａ１
【文献】ＤＥ１０２００８０４１４３６Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、冒頭に記載したタイプの計測システムであって、計測システムの用途の選択肢が拡張されるような態様の計測システムを開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明によれば、この目的は、請求項１に規定された特徴を有するＥＵＶグレースケールフィルタによって達成される。
本発明によれば、ＥＵＶマスク用のペリクルに対して現在提案されている薄膜は、原理上、ＥＵＶグレースケールフィルタを構築する目的にも適していることが認識された。このようなペリクル構造体は、米国特許第９，１９５，１３０Ｂ２号から知られている。この先行技術では、ＥＵＶフィルタが絞り（ｓｔｏｐ）として知られている。別のタイプのＥＵＶフィルタが、米国特許出願公開第２０１２／００６９３１３号およびＤＥ１０２０１２２０２０５７Ａ１から知られている。
グレースケールフィルタの膜は、ＥＵＶ光が相互作用なしで膜を通り抜けることができる開口または穿孔を持たない。この膜は、１０ｎｍ～１００ｎｍの間の範囲の層厚を有することができる。この膜は、それがＥＵＶ光のビームと相互作用する場所において支持されていない、すなわち膜キャリアに取り付けられていないという意味で、支持されていない膜とすることができる。あるいは、この膜を、担持用のメッシュに貼り付けることもできる。この担持用メッシュは、膜に接続された細いワイヤによって形成することができる。このメッシュは、織物（ｆａｂｒｉｃ）として構成することができる。
この膜は、以下の基本的材料のうちの少なくとも１つの材料から製造することができる：多結晶シリコン、単結晶シリコン、窒化シリコン、ジルコニウム、または炭素に基づく材料、例えばグラフェンもしくはカーボンナノチューブ。
ＥＵＶ光学ユニットは、計測システムの照明（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）光学ユニットとして、または計測システムの投影光学ユニットとして具現化することができる。ＥＵＶグレースケールフィルタは、ＥＵＶ光学ユニットのひとみ平面（ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）内に、もしくはＥＵＶ光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができる。すなわち、ＥＵＶグレースケールフィルタは、照明光学ユニットのひとみ平面内に、もしくは照明光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができ、または投影光学ユニットのひとみ平面内に、もしくは投影光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができる。照明光学ユニットは、光学ユニットのひとみ平面内の照明強度分布に細かな影響を与える少なくとも１つのＭＥＭＳミラーを有することができる。照明光学ユニットの範囲内の対応するＭＥＭＳまたはＭＯＥＭＳの概念は、例えば国際公開第２０１５／０２８４５０Ａ１号および国際公開第２０１３／１６７４０９Ａ１号、ならびにそれらの文献の中で引用されている参照文献から知られている。
本発明によれば、ＥＵＶマスク用のペリクルに対して現在提案されている薄膜は、原理上、ＥＵＶグレースケールフィルタを構築する目的にも適していることが認識された。このようなペリクル構造体は、米国特許第９，１９５，１３０Ｂ２号から知られている。この先行技術では、ＥＵＶフィルタが絞り（ｓｔｏｐ）として知られている。別のタイプのＥＵＶフィルタが、米国特許出願公開第２０１２／００６９３１３号およびＤＥ１０２０１２２０２０５７Ａ１から知られている。
グレースケールフィルタの膜は、ＥＵＶ光が相互作用なしで膜を通り抜けることができる開口または穿孔を持たない。この膜は、１０ｎｍ～１００ｎｍの間の範囲の層厚を有することができる。この膜は、それがＥＵＶ光のビームと相互作用する場所において支持されていない、すなわち膜キャリアに取り付けられていないという意味で、支持されていない膜とすることができる。あるいは、この膜を、担持用のメッシュに貼り付けることもできる。この担持用メッシュは、膜に接続された細いワイヤによって形成することができる。このメッシュは、織物（ｆａｂｒｉｃ）として構成することができる。
この膜は、以下の基本的材料のうちの少なくとも１つの材料から製造することができる：多結晶シリコン、単結晶シリコン、窒化シリコン、ジルコニウム、または炭素に基づく材料、例えばグラフェンもしくはカーボンナノチューブ。
ＥＵＶ光学ユニットは、計測システムの照明（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）光学ユニットとして、または計測システムの投影光学ユニットとして具現化することができる。ＥＵＶグレースケールフィルタは、ＥＵＶ光学ユニットのひとみ平面（ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）内に、もしくはＥＵＶ光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができる。すなわち、ＥＵＶグレースケールフィルタは、照明光学ユニットのひとみ平面内に、もしくは照明光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができ、または投影光学ユニットのひとみ平面内に、もしくは投影光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができる。照明光学ユニットは、光学ユニットのひとみ平面内の照明強度分布に細かな影響を与える少なくとも１つのＭＥＭＳミラーを有することができる。照明光学ユニットの範囲内の対応するＭＥＭＳまたはＭＯＥＭＳの概念は、例えば国際公開第２０１５／０２８４５０Ａ１号および国際公開第２０１３／１６７４０９Ａ１号、ならびにそれらの文献の中で引用されている参照文献から知られている。
【0006】
変化する層厚によって実現される異なる透過レベル（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ）を、比較的に小さな費用で生み出すことができる。一例として、ＥＵＶグレースケールフィルタ内に、このような透過レベルを２つもしくは３つ、または４つ以上存在させることが可能である。透過レベルの代わりに、ＥＵＶグレースケールフィルタの層厚を連続的に変化させ、それに対応して連続透過プロファイルを存在することもできる。変化する層厚を生み出すための材料アブレーションを含むグレースケールフィルタの変形形態（ｖａｒｉａｎｔ）でも、変化する層厚を横切って、少なくとも２つの異なる透過レベルを実現することができる。
請求項２に基づく最大透過は、ＥＵＶ光を減衰させる必要がない有利に低い透過損失につながる。この膜の最大透過は、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、８５％超および９０％超とすることができる。最大透過は通常、９５％未満である。
例えば複数の領域における目標とする材料アブレーションによって、請求項３に基づく膜表面のパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）を達成することができる。このパターニングの結果は、変化する膜厚、特に、連続的に変化する膜厚でありうる。このパターニングの結果は、前記領域の膜厚の違いによって少なくとも２つの異なる透過レベルが実現された代替の膜領域または追加の膜領域でありうる。膜の表面は、膜の片側だけからまたは膜の両側からパターニングすることができる。
請求項２に基づく最大透過は、ＥＵＶ光を減衰させる必要がない有利に低い透過損失につながる。この膜の最大透過は、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、８５％超および９０％超とすることができる。最大透過は通常、９５％未満である。
例えば複数の領域における目標とする材料アブレーションによって、請求項３に基づく膜表面のパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）を達成することができる。このパターニングの結果は、変化する膜厚、特に、連続的に変化する膜厚でありうる。このパターニングの結果は、前記領域の膜厚の違いによって少なくとも２つの異なる透過レベルが実現された代替の膜領域または追加の膜領域でありうる。膜の表面は、膜の片側だけからまたは膜の両側からパターニングすることができる。
【0007】
上で説明したパターニングの代わりに、または上で説明したパターニングに加えて、請求項４に基づく膜表面のコーティングを実装することができる。このコーティングも、膜の片側だけからまたは膜の両側から実装することができる。このコーティングは、窒化シリコン、ルテニウム、クロム、ジルコニウム、ＳｉＯ2、パラジウム、モリブデン、シリコン、タンタル、窒化タンタル、ＴａＯＮ、チタン、窒化チタン、金、ニッケル、ホウ素を用いて実装することができる。
請求項５に基づく変化する層厚は、ＥＵＶグレースケールフィルタの対応する変化する吸収プロファイルまたは透過プロファイルの規定（ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）を容易にする。
請求項５に基づく変化する層厚は、ＥＵＶグレースケールフィルタの対応する変化する吸収プロファイルまたは透過プロファイルの規定（ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）を容易にする。
【0008】
フィルタの用途によっては、請求項６および７に基づくＥＵＶグレースケールフィルタの配置の変形形態が有利である。例えばこのグレースケールフィルタをバートランドマニピュレータ（Ｂｅｒｔｒａｎｄ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）として使用するときには、ひとみの近くでもなく、フィールドの近くでもない中間平面内に配置することも可能である。
以下では、本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
以下では、本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】計測システムを非常に概略的に示す、入射面に対して垂直な方向に見た平面図である。この計測システムは、照明光学ユニットによるＥＵＶ照明光および結像（ｉｍａｇｉｎｇ）光学ユニットによるＥＵＶ結像光を用いてリソグラフィマスクの形態の物体を調査するためのシステムである。照明光学ユニットおよび結像光学ユニットはそれぞれ極めて概略的に表されている。
【図2】計測システムの照明光学ユニットのひとみを示す図である。このひとみは、ひとみ平面内に配置されている。
【発明を実施するための形態】
【0010】
位置関係の提示を容易にするため、以下では、デカルトｘｙｚ座標系を使用する。図１では、ｘ軸が、図の平面に対して垂直に、図の平面の中へ延びている。図１では、ｙ軸が上方へ延びている。図１では、ｚ軸が右方へ延びている。
【0011】
図１は、計測システム２内におけるＥＵＶ照明光および結像光１のビーム経路を示す、子午断面（ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）に対応する図である。計測システム２は、物体平面４内の物体フィールド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で調査するためのシステムである。計測システム２は、３次元（３Ｄ）空中像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）を分析する目的に使用される（空中像計測システム）。計測システム２は、投影露光装置内の投影光学ユニットによる光学的結像に対するリソグラフィマスクの特性の影響をシミュレートおよび分析するのに役立つ。リソグラフィマスクは、レチクルとして知られており、ひいては半導体デバイスを生産するための投影露光中に使用される。このようなシステムは、米国特許出願公開第２０１３／００６３７１６号（当該文献の図３を参照されたい）、ＤＥ１０２２０８１５Ａ１（当該文献の図９を参照されたい）、ＤＥ１０２２０８１６Ａ１（当該文献の図２を参照されたい）、および米国特許出願公開第２０１３／００８３３２１号から知られている。
照明光１は物体５で反射される。照明光１の入射面はｙｚ平面に対して平行である。
照明光１は物体５で反射される。照明光１の入射面はｙｚ平面に対して平行である。
【0012】
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（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｐｌａｓｍａ））、放電源（ＤＰＰ；放電生成プラズマ（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｐｌａｓｍａ））、または周波数逓倍レーザ放射（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｄ ｌａｓｅｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）とすることができる。原理上は、シンクロトロン（ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ）ベースの光源、例えば自由電子レーザ（ｆｒｅｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｌａｓｅｒ：ＦＥＬ）を使用することもできる。ＥＵＶ光源の使用波長は、５ｎｍ～３０ｎｍの間の範囲とすることができる。原理上、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、別の波長を使用する光源、例えば１９３ｎｍの波長を使用する光源を使用することもできる。
計測システム２は、その構成に応じて、反射性物体５に対して使用することもでき、または透過性物体５に対して使用することもできる。透過性物体の例は位相マスクである。
光源６と物体５の間に、計測システム２の照明光学ユニット７が配置されている。照明光学ユニット７は、物体フィールド３を横切る定められた照明強度分布で、同時に、物体フィールド３のフィールド点を照らす定められた照明角度分布で調査する物体５を、定められた照明設定（ｄｅｆｉｎｅｄ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｉｎｇ）で照らすのに役立つ。
図２は、照明光学ユニット７のひとみ８を例示的に示す。ひとみ８は、ひとみ平面９（図１参照）内にある。ひとみ８は、定められた照明光強度分布を有する特定の照明設定を規定するように照明される。後に投影露光装置内で物体５を使用する際の条件と正確に同じ条件で計測システム２が物体５を照らすように、ここでは、投影露光時に実際に使用される照明設定が予め決められている。
計測システム２は、その構成に応じて、反射性物体５に対して使用することもでき、または透過性物体５に対して使用することもできる。透過性物体の例は位相マスクである。
光源６と物体５の間に、計測システム２の照明光学ユニット７が配置されている。照明光学ユニット７は、物体フィールド３を横切る定められた照明強度分布で、同時に、物体フィールド３のフィールド点を照らす定められた照明角度分布で調査する物体５を、定められた照明設定（ｄｅｆｉｎｅｄ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｉｎｇ）で照らすのに役立つ。
図２は、照明光学ユニット７のひとみ８を例示的に示す。ひとみ８は、ひとみ平面９（図１参照）内にある。ひとみ８は、定められた照明光強度分布を有する特定の照明設定を規定するように照明される。後に投影露光装置内で物体５を使用する際の条件と正確に同じ条件で計測システム２が物体５を照らすように、ここでは、投影露光時に実際に使用される照明設定が予め決められている。
【0013】
図３は、図３で検討する全体のひとみ８の一部分１１内のひとみ照明スポット１０のラスタ（ｒａｓｔｅｒ）の形態の、このような例示的な照明設定の一部分を示す。ひとみ照明スポット１０のこのような分布は、特に、少なくとも１つのＭＥＭＳまたはＭＯＥＭＳファセットミラー（ｆａｃｅｔ ｍｉｒｒｏｒ）を備える照明光学ユニットを使用することによって得ることができる。照明光学ユニットのこのような概念は、投影露光の際には使用されるが、計測システムでは通常は使用されず、そのため、この照明強度分布は、後にさらに説明するように異なる方式で再現される。
【0014】
図３に示した例では、ひとみ部分１１が長方形であり、ひとみ部分１１は、合計４つの正方形のひとみセグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄに細分されている。ひとみ照明スポット１０の密度はひとみセグメント１１ａおよび１１ｄで最も大きい。ひとみセグメント１１ｂのひとみ照明スポット１０のラスタ密度は、ひとみセグメント１１ａおよび１１ｄのラスタ密度の１／４である。ひとみセグメント１１ｃにはひとみ照明スポット１０がない。したがって、このひとみセグメント１１ｃは、照明されないひとみ部分の一例を表す。
【0015】
図２および３に基づいて上で説明した照明設定の代わりに、ひとみ８を横切って照明強度分布が異なる照明設定、例えば、従来の照明設定、環状照明設定、Ｘ双極子（Ｘ－ｄｉｐｏｌｅ）照明設定、Ｙ双極子照明設定、またはクェーサ（ｑｕａｓａｒ）照明設定を使用することも可能である。このような照明設定の例は、ＤＥ１０２００８０２１８３３Ａ１に見い出される。ますます重要性を増している別の種類の設定が、いわゆるフリーフォーム（ｆｒｅｅ－ｆｏｒｍ）設定である。この設定は、波面伝搬の最適化または結像させる物体の最適化（源マスク最適化（ｓｏｕｒｃｅ ｍａｓｋ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ：ＳＭＯ））のためにしばしば使用されており、従来のリングセグメントとして記述することはもはやできない。ひとみ照明スポット１０の配置および密度は、規定する照明設定に応じて選択される。
計測システム２では、上で説明した投影露光装置の可能な照明設定が、ＥＵＶグレーフィルタを使用して再現される。このフィルタについては後にさらに説明する。
計測システム２では、上で説明した投影露光装置の可能な照明設定が、ＥＵＶグレーフィルタを使用して再現される。このフィルタについては後にさらに説明する。
【0016】
物体５で反射された後、照明および結像光１は、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１３に入る。図１では、結像光学ユニットまたは投影光学ユニット１３も同様に、破線の境界によって概略的に示されている。結像光学ユニット１３は、計測システム２の空間分解検出デバイス（ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）１４に向かって物体５を結像させるのに役立つ。検出デバイス１４は、例えばＣＣＤ検出器またはＣＭＯＳとして設計されている。検出デバイス１４は、ＥＵＶ照明光１のビームを像平面１４ａ内で捕捉する。
結像光学ユニット１３は、ビーム経路上の物体５の下流に配置された、結像光ビームの縁の境界を画定するための結像開口絞り（ｉｍａｇｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｔｏｐ）１５を備える。結像開口絞り１５は、結像光学ユニット１３のひとみ平面１５ａ内に配置されている。ひとみ平面９とひとみ平面１５ａとが一致していてもよいが、必ずそうでなければならないというわけではない。
計測システム２に結像開口絞り１５を含めないことも可能である。
検出デバイス１４は、信号のやり取りが可能な形でディジタル画像処理デバイス１７に接続されている。
結像光学ユニット１３は、ビーム経路上の物体５の下流に配置された、結像光ビームの縁の境界を画定するための結像開口絞り（ｉｍａｇｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｔｏｐ）１５を備える。結像開口絞り１５は、結像光学ユニット１３のひとみ平面１５ａ内に配置されている。ひとみ平面９とひとみ平面１５ａとが一致していてもよいが、必ずそうでなければならないというわけではない。
計測システム２に結像開口絞り１５を含めないことも可能である。
検出デバイス１４は、信号のやり取りが可能な形でディジタル画像処理デバイス１７に接続されている。
【0017】
物体５は、物体ホルダ１８によって担持される。変位駆動機構１９によって、この物体ホルダを、一方ではｘｙ平面に対して平行に変位させることができ、他方ではｘｙ平面に対して垂直に、すなわちｚ方向に変位させることができる。変位駆動機構１９は、計測システム２の全体の動作と同様に、中央制御デバイス２０によって制御される。中央制御デバイス２０は、信号のやり取りが可能な形で制御対象の構成要素に接続されている。この接続の詳細をこれ以上示すことはしない。
計測システム２のこの光学的構成は、投影リソグラフィによる半導体デバイスの生産中の物体５の投影露光の過程での照明および結像の可能な最も正確なエミュレーションに役立つ。
図１に基づいて上で説明した計測システム２の基本構造は、例えば国際公開第２０１６／０１２４２６Ａ１号から知られている。
計測システム２のこの光学的構成は、投影リソグラフィによる半導体デバイスの生産中の物体５の投影露光の過程での照明および結像の可能な最も正確なエミュレーションに役立つ。
図１に基づいて上で説明した計測システム２の基本構造は、例えば国際公開第２０１６／０１２４２６Ａ１号から知られている。
【0018】
次に、ＥＵＶグレースケールフィルタ２１の一実施形態を図４および５に基づいて説明する。このグレースケールフィルタは、計測システム２の照明光学ユニット７のひとみ平面９内に配置されている。グレースケールフィルタ２１は、ひとみ８の全体にわたって一定である強度を有するＥＵＶ照明光１によって照らされたときに、図３に基づく照明設定に対応するひとみセグメント１１ａ～１１ｄの全体にわたって統合された照明強度分布が実現するように実施される。この目的のために、グレーフィルタ２１は、フィルタ部分２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄに細分されている。フィルタ部分２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄは、それらの面積および配列に関して、ひとみセグメント１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄに対応している。
グレースケールフィルタ２１は、ひとみ８のエリア全体にまたがる、支持されていないキャリア膜（ｃａｒｒｉｅｒ ｍｅｍｂｒａｎｅ）２２（図５参照）を有する。キャリア膜２２は、ＥＵＶ照明光１をよく透過させ、ＥＵＶ光に対して約９０％の透過を有する。キャリア膜２２の実施形態に応じて、ＥＵＶ照明光に対する透過は、６０％超、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超または８５％超である。ＥＵＶ照明光１に対するキャリア膜２２の透過は９８％未満、概して９５％未満である。
グレースケールフィルタ２１は、ひとみ８のエリア全体にまたがる、支持されていないキャリア膜（ｃａｒｒｉｅｒ ｍｅｍｂｒａｎｅ）２２（図５参照）を有する。キャリア膜２２は、ＥＵＶ照明光１をよく透過させ、ＥＵＶ光に対して約９０％の透過を有する。キャリア膜２２の実施形態に応じて、ＥＵＶ照明光に対する透過は、６０％超、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超または８５％超である。ＥＵＶ照明光１に対するキャリア膜２２の透過は９８％未満、概して９５％未満である。
【0019】
キャリア膜２２は、グレースケールフィルタ２１の組み付け後の動作位置において、キャリア膜２２が、ひとみ平面９内のひとみ８の位置で、またはそれにコンジュゲートされた（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）平面内で、ＥＵＶ光のビーム全体と相互作用するように配置される。キャリア膜２２は、ＥＵＶ照明光１が相互作用なしで膜２２を通り抜けることができる開口または穿孔を持たない。キャリア膜２２の層厚ｄMは５０ｎｍである。この層厚ｄMは、キャリア膜２２の実施形態に応じて１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲とすることができる。キャリア膜２２の主な材料は、多結晶シリコン（ｐＳｉ）、単結晶シリコン、窒化シリコン（ＳｉxＮy）、ジルコニウムまたはグラフェンとすることができる。多結晶シリコンのキャリア膜２２の一実施形態では、膜２２の少なくとも片側、または両側を、窒化シリコンのキャッピング層でもう一度コーティングすることができる。キャリア膜２２は、それがＥＵＶ照明光１のビームと相互作用する場所においてキャリア手段によって支持されていない、すなわち膜キャリアに取り付けられていないという意味で、支持されていない。キャリア膜２２は、縁において、キャリア枠２３によって、複数の領域で、またはキャリア膜２２の全周にわたって保持される。キャリア枠２３は、図２の複数の部分に概略的に示されている。
【0020】
キャリア膜２３の表面を横切って透過または吸収または反射率を変化させるため、このグレーフィルタは、キャリア膜２２上にコーティング２４を有する。全体として、コーティング２４は、グレースケールフィルタ２１のエリアを横切って変化する層厚を有する。このコーティング２４は、部分層２４ａ、２４ｂから構築されており、部分層２４ａ、２４ｂは、キャリア膜２２に例えば逐次的に張り付けられる。部分層２４ａ、２４ｂは、窒化シリコン（ＳｉxＮy）、ルテニウム、クロム、ジルコニウム、ＳｉＯ2、パラジウム、モリブデン、シリコン、タンタル、窒化タンタル、ＴａＯＮ、チタン、窒化チタン、金、ニッケルまたはホウ素でできた層として具現化され、これらの部分層は、これらの部分層２４ａ、２４ｂと相互作用するＥＵＶ照明光１の少なくとも部分的な吸収につながる。
【0021】
ここで、キャリア膜２２に直接に張り付けられた下部分層２４ａは、フィルタ部分２１ｂおよび２１ｃを覆っている。第２の部分層である上部分層２４ｂは、フィルタ部分２１ｃだけを覆っている。これにより、フィルタ部分２１ａおよび２１ｄでは、キャリア膜２２だけが、グレースケールフィルタ２１を通過するＥＵＶ照明光１のビームと相互作用する、グレースケールフィルタ２１の構造が生じる。したがって、グレースケールフィルタ２１は、これらの部分で最も高い透過を有し、そのため、最も高い照明強度は、ひとみセグメント１１ａおよび１１ｄ内に存在する。したがって、フィルタ部分２１ａおよび２１ｄは、キャリア膜２２の膜最大透過表面領域（ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｇｉｏｎ）を表す。フィルタ部分２１ｂでは、部分層２４ａが照明光１と相互作用し、そのため、この部分では、グレースケールフィルタ２１の最大透過に比べて、すなわちキャリア膜２２の透過に比べて、低下した透過、例えば約５０％の透過が得られる。フィルタ部分２１ｃでは、２つの部分層２４ａおよび２４ｂがＥＵＶ照明光１と相互作用し、そのため、この部分には、ＥＵＶ光に対する最も低い透過、例えば１０％未満の透過、または完全遮断の場合には０％の透過が存在する。
【0022】
したがって、図４および５に基づくグレースケールフィルタ２１では、３つの異なる透過レベル、すなわち、フィルタ部分２１ａおよび２１ｄの領域における最大の透過、フィルタ部分２１ｂの領域における中間の透過、ならびにフィルタ部分２１ｃの領域における最も低い透過、が実現される。部分層２４ｉ（ｉ＝ａ，ｂ．．．）の数に応じて、透過レベルの数は、透過プロファイルに対する準連続的な適応まで照明設定をエミュレートする要件を満たすことができる。部分層２４ｉの数は例えば１～５の間の範囲とすることができる。部分層２４ｉの数をこれよりも多くすることも可能である。これらのさまざまな部分層２４ｉはそれぞれ同じ層厚ｄBを有することができ、または異なる層厚を有することができる。図４および５に基づくグレースケールフィルタ２１の実施形態では、部分層２４ａの層厚ｄBaが、部分層２４ｂの層厚ｄBbのサイズの約半分である。原理上は、部分層の層厚の数を部分層の数と等しくすることができる。当然ながら、部分層の層厚の数を部分層の数よりも少なくすることもできる。
【0023】
次に、図４および５に基づく実施形態のグレースケールフィルタ２１の代わりに使用することができるＥＵＶグレースケールフィルタのさらなる実施形態を、図６～９を使用して説明する。図１～５、特に図４および５を参照して上で既に説明した構成要素および機能に対応する構成要素および機能は同じ参照符号を有する。それらの構成要素および機能について再び詳細に論じることはしない。
図６に基づくＥＵＶグレースケールフィルタ２５では、キャリア膜２２上に、コーティング２４の合計４つの部分層２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄが存在する。グレースケールフィルタ２５では、部分層２４ａ～２４ｄに比べてキャリア膜２２が極端に厚く示されている。
図６に基づくＥＵＶグレースケールフィルタ２５では、キャリア膜２２上に、コーティング２４の合計４つの部分層２４ａ、２４ｂ、２４ｃおよび２４ｄが存在する。グレースケールフィルタ２５では、部分層２４ａ～２４ｄに比べてキャリア膜２２が極端に厚く示されている。
【0024】
キャリア膜２２だけがＥＵＶ照明光１と相互作用する領域の最大透過レベルを含め、グレースケールフィルタ２５は、合計５つの異なる透過レベルを実現している。これにより、投影露光中の対応する複雑な照明設定をエミュレートする目的に使用することができる複雑なプロファイルを有するひとみ－強度プロファイルであっても、正確なエミュレーションが可能になる。
図６の２４ｅのところに破線を使用して示されているように、原理上は、キャリア膜２２の両側にコーティング２４を付着させることも可能である。
図６の２４ｅのところに破線を使用して示されているように、原理上は、キャリア膜２２の両側にコーティング２４を付着させることも可能である。
【0025】
図７は、離散的な厚さの部分層を有するコーティングの代わりに連続層厚プロファイルを有するコーティング２７がキャリア膜２２上に実現された、ＥＵＶグレースケールフィルタ２６の実施形態を示す。この連続層厚プロファイルによって、それに対応したグレースケールフィルタ２６の連続透過プロファイルまたは連続反射率プロファイルを達成することが可能である。
グレースケールフィルタ２１の部分層２４ａ、２４ｂの形式の部分層、またはグレースケールフィルタ２５の部分層２４ａ～２４ｄの形式の部分層は、適切に設計された絞りをコーティング法中にキャリア膜２２上で使用することによって実現することができる。
あるいは、スクリーン印刷法の助けを借りて対応する部分層２４ｉを生成することもできる。この場合、コーティング点の密度を変化させることにより、部分層２４ｉを、その部分層の透過に関して設定することができる。そうすることにより、部分層２４ｉはそれぞれ、原理上、ひとみ照明スポット１０（図３参照）に関して上で説明した分布に、配置の点で対応する、層スポットの分布を有することができる。その結果、最も低い透過を達成するこのようなフィルタスポットの最大配置密度は、フィルタ部分２１ｃにあることになる。フィルタ部分２１ｂでは、フィルタスポットの配置密度がこれに比べて低くなり、そのため、中間の透過が達成されることになる。フィルタスポットのそれぞれの配置密度は、スクリーン印刷法によって予め定めることができる。
グレースケールフィルタ２１の部分層２４ａ、２４ｂの形式の部分層、またはグレースケールフィルタ２５の部分層２４ａ～２４ｄの形式の部分層は、適切に設計された絞りをコーティング法中にキャリア膜２２上で使用することによって実現することができる。
あるいは、スクリーン印刷法の助けを借りて対応する部分層２４ｉを生成することもできる。この場合、コーティング点の密度を変化させることにより、部分層２４ｉを、その部分層の透過に関して設定することができる。そうすることにより、部分層２４ｉはそれぞれ、原理上、ひとみ照明スポット１０（図３参照）に関して上で説明した分布に、配置の点で対応する、層スポットの分布を有することができる。その結果、最も低い透過を達成するこのようなフィルタスポットの最大配置密度は、フィルタ部分２１ｃにあることになる。フィルタ部分２１ｂでは、フィルタスポットの配置密度がこれに比べて低くなり、そのため、中間の透過が達成されることになる。フィルタスポットのそれぞれの配置密度は、スクリーン印刷法によって予め定めることができる。
【0026】
ＥＵＶグレースケールフィルタ２８には、図５～７に基づく実施形態のコーティング２４、２６の形式のコーティングがない。膜２２の表面は、グレースケールフィルタ２８の吸収または透過または反射率を変化させるためのパターニング２９を有する。グレースケールフィルタ２８では、グレースケールフィルタ２５の階段状の部分層２４ａ～２４ｄに匹敵する形で階段状の材料アブレーションが実現されており、合計４つのアブレーションレベル２９ａ、２９ｂ、２９ｃおよび２９ｄが実現されている。材料アブレーションがなされていないキャリア膜２２が存在する領域に加え、これらのアブレーションレベル２９ａ～２９ｄによってもまた、グレースケールフィルタ２８の合計５つの透過レベルを実現することができる。
図９に基づくグレースケールフィルタ３０では、キャリア膜２２の連続的な材料アブレーションが実現されており、そのため、図７に基づくグレースケールフィルタ２６に関して上で説明した透過プロファイルに対応する連続透過プロファイルが得られている。
グレースケールフィルタ２８、３０を製作するためのキャリア膜の材料アブレーションは、研削法（ａｂｒａｓｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ）、例えばイオンビーム法、例えばＩＢＦ（イオンビームフィギュアリング（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｆｉｇｕｒｉｎｇ））装置を使用したイオンビーム法によって、または電子ビームアブレーションの助けを借りて得ることができる。フォトリソグラフィ法の助けを借りて、目標とする材料アブレーションを得ることもできる。
原理上、グレースケールフィルタの規定された透過プロファイルを生み出すための基本的な変形形態である上述の「コーティング」および「材料アブレーション」を、互いに組み合わせることもできる。すなわち、キャリア膜２２上にフォトレジストを全面的に塗布し、次いで、そのフォトレジストを目標どおりにパターニングして、すなわちエッチングによって除去して、離散的層厚領域または連続層厚プロファイルを生み出す。
図９に基づくグレースケールフィルタ３０では、キャリア膜２２の連続的な材料アブレーションが実現されており、そのため、図７に基づくグレースケールフィルタ２６に関して上で説明した透過プロファイルに対応する連続透過プロファイルが得られている。
グレースケールフィルタ２８、３０を製作するためのキャリア膜の材料アブレーションは、研削法（ａｂｒａｓｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ）、例えばイオンビーム法、例えばＩＢＦ（イオンビームフィギュアリング（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｆｉｇｕｒｉｎｇ））装置を使用したイオンビーム法によって、または電子ビームアブレーションの助けを借りて得ることができる。フォトリソグラフィ法の助けを借りて、目標とする材料アブレーションを得ることもできる。
原理上、グレースケールフィルタの規定された透過プロファイルを生み出すための基本的な変形形態である上述の「コーティング」および「材料アブレーション」を、互いに組み合わせることもできる。すなわち、キャリア膜２２上にフォトレジストを全面的に塗布し、次いで、そのフォトレジストを目標どおりにパターニングして、すなわちエッチングによって除去して、離散的層厚領域または連続層厚プロファイルを生み出す。
【産業上の利用可能性】
【0027】
一例として、計測システム２を３Ｄ空中像測定に使用することができる。この３Ｄ空中像測定中に、物体フィールド３においてＥＵＶ投影露光装置の投影光学ユニットによって照らされた物体５の構造の像平面の領域における結像挙動を推定する目的に使用することができるデータが生成される。計測システム２はこの目的に使用される。原理的には国際公開第２０１６／０１２４２６Ａ１号には、３Ｄ空中像測定のためのこのような方法の概要が記載されている。
【0028】
上では、ＥＵＶ投影露光装置の照明設定を計測システム内で再現するためのさまざまなグレースケールフィルタ実施形態の使用を説明した。一例として、ＥＵＶ投影露光装置の投影光学ユニット内、例えばスキャナ内でのひとみのオブスキュレーション（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）を実現することが可能である。その代わりに、またはそれに加えて、計測システム２のひとみの強度プロファイル補正、またはエミュレートするＥＵＶ投影露光装置内の補正ひとみ強度プロファイルの対応する調整を実現することも可能である。一例として、ひとみ強度のエッジ側低下（ｅｄｇｅ－ｓｉｄｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ）、例えばアポジゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）によるひとみ強度のエッジ側低下を規定することができる。
【0029】
その代わりに、またはそれに加えて、ＥＵＶグレースケールフィルタの前述の変形形態を使用して、第１に計測システム２内において、および／またはＥＵＶ投影露光装置内において、照明フィールド、すなわち物体フィールドおよび／または像フィールドの強度プロファイルを補正することもできる。この目的のため、フィールド平面内または近フィールド平面内にグレースケールフィルタが導入される。そのようにした場合、そのグレースケールフィルタの機能は、例えば欧州特許出願公開第０９５２４９１号に記載されているＵＮＩＣＯＭの機能に対応しうる。
グレースケールフィルタの用途のさらなる選択肢は、特定の物体構造に対する結像の感度を増大させるための結像条件の設定である。この場合には、グレースケールフィルタをひとみフィルタとして使用することができる。このケースの可能な用途の例は、例えば均一な背景に対して欠陥を検出する目的に使用することができる暗視野結像（ｄａｒｋ ｆｉｅｌｄ ｉｍａｇｉｎｇ）である。
グレースケールフィルタの用途のさらなる選択肢は、特定の物体構造に対する結像の感度を増大させるための結像条件の設定である。この場合には、グレースケールフィルタをひとみフィルタとして使用することができる。このケースの可能な用途の例は、例えば均一な背景に対して欠陥を検出する目的に使用することができる暗視野結像（ｄａｒｋ ｆｉｅｌｄ ｉｍａｇｉｎｇ）である。
【0030】
ひとみ平面内もしくは近ひとみ平面内での使用、またはフィールド平面内もしくは近フィールド平面内での使用に加えて、近ひとみ平面内でも近フィールド平面内でもないところで、このようなＥＵＶグレースケールフィルタを使用することもできる。このような近ひとみ平面でも近フィールド平面でもない位置は、国際公開第２００９／０２４１６４号に定義されているフィールド位置パラメータＰの助けを借りて特徴づけることができる。以下のＰを、グレースケールフィルタの配置平面に適用することができる：０．３≦Ｐ≦０．７。ひとみ平面内または近ひとみ平面内にＥＵＶグレースケールフィルタを配置する場合には、Ｐ＞０．７、特にＰ＞０．９５を使用することができる。このＥＵＶグレースケールフィルタは、しっかりと取り付けることができ、マニピュレータに結合することができ、交換可能な方式で具現化することまたはビーム経路上にピボット回転させることができるような方式で具現化することができる。
【符号の説明】
【0031】
１ ＥＵＶ照明光および結像光
２ 計測システム
３ 物体フィールド
４ 物体平面
５ 物体
６ ＥＵＶ光源
７ 照明光学ユニット
８ ひとみ
９ ひとみ平面
１０ ひとみ照明スポット
１１ ひとみの一部分
１１ａ ひとみセグメント
１１ｂ ひとみセグメント
１１ｃ ひとみセグメント
１１ｄ ひとみセグメント
１３ 結像光学ユニットまたは投影光学ユニット
１４ 空間分解検出デバイス
１４ａ 像平面
１５ 結像開口絞り
１５ａ ひとみ平面
１７ ディジタル画像処理デバイス
１８ 物体ホルダ
１９ 変位駆動機構
２０ 中央制御デバイス
２１ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２１ａ フィルタ部分
２１ｂ フィルタ部分
２１ｃ フィルタ部分
２１ｄ フィルタ部分
２２ キャリア膜
２３ キャリア枠
２４ コーティング
２４ａ 部分層
２４ｂ 部分層
２４ｃ 部分層
２４ｄ 部分層
２４ｅ 部分層
２５ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２６ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２７ コーティング
２８ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２９ パターニング
２９ａ アブレーションレベル
２９ｂ アブレーションレベル
２９ｃ アブレーションレベル
２９ｄ アブレーションレベル
３０ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２ 計測システム
３ 物体フィールド
４ 物体平面
５ 物体
６ ＥＵＶ光源
７ 照明光学ユニット
８ ひとみ
９ ひとみ平面
１０ ひとみ照明スポット
１１ ひとみの一部分
１１ａ ひとみセグメント
１１ｂ ひとみセグメント
１１ｃ ひとみセグメント
１１ｄ ひとみセグメント
１３ 結像光学ユニットまたは投影光学ユニット
１４ 空間分解検出デバイス
１４ａ 像平面
１５ 結像開口絞り
１５ａ ひとみ平面
１７ ディジタル画像処理デバイス
１８ 物体ホルダ
１９ 変位駆動機構
２０ 中央制御デバイス
２１ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２１ａ フィルタ部分
２１ｂ フィルタ部分
２１ｃ フィルタ部分
２１ｄ フィルタ部分
２２ キャリア膜
２３ キャリア枠
２４ コーティング
２４ａ 部分層
２４ｂ 部分層
２４ｃ 部分層
２４ｄ 部分層
２４ｅ 部分層
２５ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２６ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２７ コーティング
２８ ＥＵＶグレースケールフィルタ
２９ パターニング
２９ａ アブレーションレベル
２９ｂ アブレーションレベル
２９ｃ アブレーションレベル
２９ｄ アブレーションレベル
３０ ＥＵＶグレースケールフィルタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】