特表 2022-531800 結像デバイス向けの自動焦点方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-11

(54)【発明の名称】結像デバイス向けの自動焦点方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/28 20210101AFI20220704BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20220704BHJP

   G03F 1/84 20120101ALI20220704BHJP

【ＦＩ】

G02B7/28 M

G02B7/28 J

G02B21/00

G03F1/84

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021566467

(86)(22)【出願日】2020-05-08

(85)【翻訳文提出日】2022-01-07

(86)【国際出願番号】 EP2020025213

(87)【国際公開番号】W WO2020224808

(87)【国際公開日】2020-11-12

(31)【優先権主張番号】102019112156.6

(32)【優先日】2019-05-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100158469

【弁理士】

【氏名又は名称】大浦 博司

(72)【発明者】

【氏名】ザイデル ディルク

【テーマコード（参考）】

2H052

2H151

2H195

【Ｆターム（参考）】

2H052AD09

2H052AF02

2H151AA10

2H151AA11

2H195BD11

2H195BD17

2H195BD20

(57)【要約】

本発明は、結像光学ユニット（９）と、測定される物体（３）と、反射照明を有する自動焦点デバイス（１）とを備える（半導体リソグラフィ用）結像デバイス（２）向けの自動焦点方法であって、ａ）物体（３）の表面上に少なくとも３つの基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）を定めるステップと、ｂ）定められた基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）において、自動焦点デバイス（１）の焦点平面（２２）からの物体（３）の表面の公称位置のずれＡ_z(M)jを決定するステップと、ｃ）少なくとも３つの基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）からのずれＡ_z(M)jを記憶するステップと、ｄ）記憶されたずれＡ_z(M)jを使用して表面の任意のポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，Ｙ_k）におけるずれＡ_z(P)kを決定するステップと、ｅ）ずれＡ_z(P)kを使用してポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，Ｙ_k）に焦点合わせするステップとを含む自動焦点方法に関する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

結像光学ユニット（９）と、測定される物体（３）と、反射照明を有する自動焦点デバイス（１）とを備える（半導体リソグラフィ用）結像デバイス（２）向けの自動焦点方法であって、
ａ）前記物体（３）の表面上に少なくとも３つの基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）を定めるステップと、
ｂ）前記定められた基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）において、前記自動焦点デバイス（１）の焦点平面（２２）からの前記物体（３）の前記表面の公称位置のずれＡ_z(M)jを決定するステップと、
ｃ）少なくとも３つの基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）からの前記ずれＡ_z(M)jを記憶するステップと、
ｄ）前記記憶されたずれＡ_z(M)jを使用して前記表面の任意のポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）におけるずれＡ_z(P)kを決定するステップと、
ｅ）前記ずれＡ_z(P)kを使用して前記ポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）に焦点合わせするステップと
を含む、自動焦点方法。

【請求項2】

必要な精度でずれＡ_z(M)jを決定することができる基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）だけが使用されること
を特徴とする、請求項１に記載の自動焦点方法。

【請求項3】

前記物体（３）の設計記述が、前記基準測定ポイント（２０）を前記定めることにおいて考慮されること
を特徴とする、請求項２に記載の自動焦点方法。

【請求項4】

構造のないポイントだけが、前記基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）を前記定めることにおいて考慮されること
を特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の自動焦点方法。

【請求項5】

前記結像光学ユニット（９）を用いた前記表面のポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）の結像の間、前記記憶されたずれＡ_z(M)jに基づいて前記ずれＡ_z(P)kが補間され、前記焦点合わせに考慮されること
を特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の自動焦点方法。

【請求項6】

前記物体（３）の前記表面上の任意のポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）に対する前記ずれＡ_z(P)を予測するための前記補間が、線形もしくは多項補間モデル、または薄板基準関数、ルジャンドル多項式もしくはゼルニケ多項式に基づく補間モデルに基づいていること
を特徴とする、請求項５に記載の自動焦点方法。

【請求項7】

前記補間に必要な数の基準測定ポイント（２０）Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）のみについて前記ずれＡ_z(M)jが決定されること
を特徴とする、請求項５または６に記載の自動焦点方法。

【請求項8】

前記方法が、前記結像デバイス（２）で前記物体（３）の実際の測定の前に実行されること
を特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の自動焦点方法。

【請求項9】

前記方法が、前記結像デバイス（２）の温度制御および／または安定化の間に実行されること
を特徴とする、請求項８に記載の自動焦点方法。

【請求項10】

少なくとも１つの測定ポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）についての前記ずれＡ_z(P)kが、動作中に補正値ΔＡ_kによって補正されること
を特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載の自動焦点方法。

【請求項11】

前記補正値ΔＡ_kが、圧力、温度、湿度、または機械的なずれの変化に基づいて決定されること
を特徴とする、請求項１０に記載の自動焦点方法。

【請求項12】

前記補正値ΔＡ_kが、前記結像デバイス（２）の焦点測定に基づいて決定されること
を特徴とする、請求項１０に記載の自動焦点方法。

【請求項13】

測定ポイント（２１）Ｐ（ｘ_k，Ｙ_k）において前記補間されたずれＡ_z(P)kについての前記補正値ΔＡ_kが、以前の測定ポイントＰ（ｘ_k-1，ｙ_k-1）における焦点測定に基づいて決定されること
を特徴とする、請求項１２に記載の自動焦点方法。

【請求項14】

前記補正値ΔＡ_kが再帰的に合計されること
を特徴とする、請求項１３に記載の自動焦点方法。

【請求項15】

前記物体（３）が、半導体リソグラフィ向けの投影露光装置のフォトマスク（３）として具体化されること
を特徴とする、請求項１～１４のいずれか１項に記載の自動焦点方法。

【請求項16】

前記物体（３）が、半導体リソグラフィ向けの投影露光装置のフォトマスク（３）用の基板（３）として具体化されること
を特徴とする、請求項１～１４のいずれか１項に記載の自動焦点方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、ドイツ国特許出願ＤＥ１０２０１９１１２１５６．６の優先権を主張するものであり、その内容はすべて本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、結像（ｉｍａｇｉｎｇ）デバイス向けの自動焦点（ａｕｔｏｆｏｃｕｓｉｎｇ：オートフォーカス、自動合焦）方法に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体業界、例えば多くの測定機器でフォトマスクとして具体化され得る基板などの物体の計測では、物体およびその部分的な領域の鮮明な像、いわゆる視野（ＦｏＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）を得るために、物体を結像系の焦点に合わせなければならない。通常、物体の複数の部分領域が測定され、物体が部分領域ごとに再焦点されなければならず、つまり、表面が結像デバイスの焦点に位置付けられる必要がある。高スループットを保証するために、この焦点合わせはできるだけ速く、つまり可能である最も少数の試験測定により、行なわれるよう意図される。結像方向（ｚ軸）においてデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）領域とも称される期待焦点周りの領域が多くの個々の像で測定され、これらの像から最も鮮明な像、つまり焦点が決定される先行技術で既知の焦点合わせの１タイプは、スループットの点で条件を満たさない。照明光の波長のずれ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ：波長の偏差等）または物体の位置付け誤差などのすべての既知の機械パラメータの除去の後、焦点が見つかると意図される領域は、単に物体の未知の厚さおよび表面形状である。焦点が見つかると意図されるｚ方向のこの領域は、数μｍのサイズである。現在の計測ツールでは、自動焦点測定の精度は１ｎｍ～５０ｎｍの倍率のものが意図されている。

【0004】

ドイツ国特許ＤＥ１０２００８００５３５６Ｂ４は、専用の結像光学ユニットを備える自動焦点デバイスを用いる自動焦点方法を開示している。例えば格子（ｇｒａｔｉｎｇ）などの傾きのある構造化された自動焦点基板が、格子の像がフォトマスクに反射され、その結果照射ビーム経路が折り返されるような方法で、自動焦点デバイスのビーム経路に導入される。格子の像は、初めに第２の焦点平面（ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ）に、そこから例えばＣＣＤカメラなどのカメラに結像される（ｉｍａｇｅ）。ビーム経路における格子の傾きは、結像される像面の像に対して可変である基板上の格子構造のコントラストとなる。像面に対するコントラスト変化のコントラスト最大の場所から、ならびに結像デバイスの焦点平面に対応する第２の焦点平面と第１の焦点平面との距離および物体の公称位置（ｎｏｍｉｎａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の情報により、物体の公称表面からの表面のずれ（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ：偏差等）を決定することが可能である。物体の位置は、ずれに対して補正することが可能であるため、物体を結像デバイスの焦点に位置付けることができる。

【0005】

この方法には、自動焦点デバイスから結像デバイスへの切り替えおよびその逆が系を機械的に刺激して、平面内、つまりｘ方向、ｙ方向における物体の位置付けに悪影響を及ぼすことにより測定誤差につながるという短所がある。さらには、特定の物体構造、特に規則的な物体構造では、そのような物体構造への自動焦点の間、物体構造と自動焦点デバイスの格子との間でモアレ効果が生じる可能性があり、これにより焦点がコントラスト変化の結果であると判断することがより困難となるか、不可能となる。

【発明の概要】

【0006】

本発明の目的は、先行技術の上述の短所を除去する方法を定めることである。

【0007】

この目的は、独立請求項の特徴を有する方法により達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展形および変形形態に関する。

【0008】

本発明による、結像光学ユニットと、測定される物体と、反射照明を有する自動焦点デバイスとを備える（半導体リソグラフィ用）結像デバイス向けの自動焦点方法は、以下の方法ステップを含む：
ａ）物体の表面上に複数の基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）を定める（ｄｅｆｉｎｅ：定義する）こと
ｂ）定められた基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）において、自動焦点デバイスの焦点平面からの物体の表面の公称位置のずれＡ_z(M)jを決定すること
ｃ）少なくとも３つの基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）からのずれＡ_z(M)jを記憶すること
ｄ）記憶されたずれＡ_z(M)jを使用して表面の任意のポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）におけるずれＡ_z(P)kを決定すること
ｅ）ずれＡ_z(P)kを使用してポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）に焦点合わせすること。

【0009】

結像デバイスは、例えばレチクルとも称されるフォトマスクとして具体化される物体を検査するために使用される顕微鏡として具体化することができる。構造がフォトマスク上に配置され、投影露光装置で集積回路を製造する目的で、この構造がウエハ上で結像される。フォトマスクでは、その構造にいかなる欠陥もあってはならないが、それはそのような欠陥が回路のすべてに複製されることになるからであり、そのような理由でフォトマスクは非常に正確に欠陥をチェックされる。この目的のために、他の測定機器によって予め識別されたフォトマスクの少なくとも部分的な領域が、例えば顕微鏡を使用して検査される。この場合、フォトマスクの構造は、それ自身の場所に対してサブナノメータ範囲で測定可能でなければならない。

【0010】

ｚ精度との関連性は、系のテレセントリック性（＝「斜め照明」）により与えられる。照明が正確にセントリックでなく、フォトマスクの表面に対する垂線に、例えば１０ｍｒａｄの小さな角を有する場合、ｄｚ＝１０ｎｍのマスクのデフォーカスは、測定される構造１０ｍｒａｄ＊１０ｎｍ＝０．１ｎｍの位置誤差に変換される。したがって、焦点合わせの精度、つまりｚ方向の精度が１～５０ｎｍの範囲である場合、特に１～２０ｎｍの範囲であれば、有利である。その目的のために、まず公称表面からの表面のずれＡ_z(M)jが確認され、このずれは、結像デバイスに対して、したがって結像光学ユニットの焦点ポイントに対して物体の既知の位置が与えられる場合、焦点合わせに使用することができる。

【0011】

焦点合わせの必要な精度を達成するために、例えば必要な精度でずれＡ_z(M)jを決定することができる基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）だけが使用される。例として、フォトマスクの表面上の複数のポイントを、そこに存在する構造の情報なしに動かして、測定することができる。動かされた場所に構造があるかどうかに関わらず、自動焦点の評価に基づいて、ずれＡ_z(M)jが十分正確に決定することができたかどうかに関する決定を行なうことができる。特に、問題となるモアレ効果がないかどうかを確かめることが可能である。その場合にのみ、このポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）についてのずれＡ_z(M)jが記憶される。この場合、十分な精度の測定の数が、実行されるすべての測定の数に関して妥当な比であることを確実にするよう注意するべきである。

【0012】

特に、物体の設計記述を、基準測定ポイントを定めることにおいて考慮することもできる。

【0013】

この点において、例として、構造を持たない物体上のポイントだけを、基準測定ポイント（ｘ_j，ｙ_j）を定めることにおいて考慮することができる。これには、物体の表面上の構造の影響が、ずれＡ_z(M)jの決定の精度に影響せず、必要とされる基準測定ポイントの数と同じ数の測定だけを実行すればよいという利点がある。この目的のために、フォトマスクの構造の場所およびタイプの正確な情報が、測定に先立って必要とされ、これらは製造業者のみが知っている場合が多い。したがって、そのような場合、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）を、フォトマスクの製造業者によって定めることもできる。さらなる変形例では、例として、後に仕上げ加工されるウエハが個々の回路に分離される構造化領域間の分離線上の場所を、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）として使用することもできるが、このようないわゆるトレンチには構造が配置されないためである。さらに上述したようなずれＡ_z(M)jの決定の精度チェックを、品質保証のためにさらに実行することができる。十分な数の基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）が十分な精度で決定され記憶された後、フォトマスクの実際の観察を始めることができる。

【0014】

方法の一変形例では、結像光学ユニットを用いた表面のポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）の結像の間、記憶されたずれＡ_z(M)jに基づいてずれＡ_z(P)kが補間される。

【0015】

特に、物体の表面上の任意のポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）に対するずれＡ_z(P)kを予測するための補間は、線形もしくは多項補間モデル（ｌｉｎｅａｒ ｏｒ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ）、または薄板基準関数（ｔｈｉｎ ｐｌａｔｅ ｂａｓｉｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、ルジャンドル多項式（Ｌｅｇｅｎｄｒｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）もしくはゼルニケ多項式（Ｚｅｒｎｉｋｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）に基づく補間モデルに基づくことができる。

【0016】

フォトマスクの表面上に生じる欠陥に応じて、補間に好適な方法を選ぶことができる。例として、フォトマスクの表面欠陥が長波の性質である場合、ずれがずれＡ_z(P)kに対して精度要件を満足できることを、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）に基づいて十分正確に表面を予測するには、３次または５次の多項式が既に十分で可能性がある。

【0017】

表面欠陥のタイプは、例えば十分正確に表面欠陥を記述する補間に必要な数の基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）のみについてずれＡ_z(M)jが決定されるように、通常事前に分かっている。５次の補間の場合では、６×６の測定で十分である。マスク上での１５×１５～２０×２０ポイントの測定の場合、焦点合わせ測定の数は最小化されることが有利である。

【0018】

焦点合わせ測定は一度だけ実行されればよいという事実により、例えば説明される方法を、結像デバイスにおける実際の物体の測定の前に実行することができる。

【0019】

特に、方法は、結像デバイスの温度制御および／または安定化の間に実行することができる。物体が挿入された後、ｘｙ平面内の位置付けに対するサブナノメータ要件のため、最初の測定の前に、例えば１５分、特に１０分、特に１分である一定時間、系を温度制御にかける必要があり、位置付けを安定化させなければならない。したがって、この、いわゆるソーキング時間を、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）の測定に用いることができる。ｚ方向の表面の長波欠陥の結果として、測定中のｘ、ｙ位置のずれはずれＡ_z(M)jにおいて単に無視できる誤差となる。結果的に、ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）における各測定前の焦点合わせ時間が節約されるだけでなく、加えて物体が結像デバイスに挿入された後のソーキング時間が、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）においてずれＡ_z(M)jの測定に使用されることが有利である。

【0020】

方法の一変形例では、測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）ごとのずれＡ_z(P)kを、動作中に補正値ΔＡ_kによって補正することができる。結像デバイスの動作および外部影響の結果として、物体の表面が無視できない程度に変わる可能性がある。この場合、物体の表面の変化は均一な効果を有しており、つまり表面の様々なポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）におけるずれＡ_z(P)kは、同一の絶対値分だけ変わる。この場合、補正値ΔＡ_kを使用するずれＡ_z(P)kの補正は、ずれＡ_z(P)k自身の確認とは無関係である。例えば、測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）ごとにずれＡ_z(P)kをテーブルに記憶するよう、結像デバイスへの挿入の前に、表面を干渉計によって正確に測定しておくことも考えられる。この場合も、以下で説明するようにずれＡ_z(P)kの補正を適用することができる。

【0021】

特に、補正値ΔＡ_kは、圧力、温度、湿度、または機械的なずれの変化に基づいて決定することができる。これらのパラメータによる物体の表面に対する影響は、前もって決定することができ、パラメータは、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）のずれＡ_z(M)jの決定の間、および測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）の検査の間の両方で、結像デバイス内の好適なセンサによって検出することができる。好適なモデルの支援により、センサを用いて検出されたデータから補正値ΔＡ_kを決定することができ、補間されたずれＡ_z(P)kに追加することができる。

【0022】

加えて、補正値ΔＡｋは、結像デバイスの焦点測定に基づいて決定することができる。

【0023】

特に、測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）において補間されたずれＡ_z(P)kについての補正値ΔＡ_kは、以前の測定ポイントＰ_k-1における焦点測定に基づいて決定することができる。物体の部分領域の検査には、いわゆるデフォーカススタック、つまり様々な焦点場所での多数の測定がたいてい実行される。最良焦点は、この測定のスタックから決定される。結像デバイスによって測定される最良焦点、つまり物体の表面が結像光学ユニットの焦点ポイントにある焦点は、今度はずれＡ_ztrue(P)kに変換され、同じポイントについて補間から決定されたずれＡ_z(P)kと比較することができる。２つのずれＡ_z(P)kとＡ_ztrue(P)kとの差異は、時点ｔ₀における測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）の補正値ΔＡ_kを与える。時点ｔ₁における次の測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）では、ｋの値が１増分されており、補間から計算されるずれＡ_z(P)kは、補正値ΔＡ_k-1、つまり測定ポイントＰ（ｘ_k-1，ｙ_k-1）での時点ｔ₀における測定によって補正することができる。これは、最後の測定の時点ｔ₀と現在の測定の時点ｔ₁との間の時間期間にかけての周囲条件における変化の結果としての誤差を最小化する。周囲条件における変化は、表面全体に関係し、つまり周囲条件の結果として物体上で有意な局所的な変化は生じず、それにより個々の測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）の補正値ΔＡ_kは、すべての他の測定ポイントに対して同じように有効である。

【0024】

このように補正値ΔＡ_kは再帰的に合計することができ、それにより、例えば、次の測定のためにずれＡ_z(P)kとＡ_ztrue(P)kとの差異ΔＤ_k（前記差異は現在の測定の間に確認される）がそれぞれ最後の補正値ΔＡ_k-1に加算され、ずれＡ_z(P)kは変化していないずれＡ_z(M)jと補正値ΔＡ_k-1に基づいた補間値から構成される。代替的に、確認された差異ΔＤ_kを初めに決定したずれＡ_z(M)jに再帰的に加算することも可能であり、それによってこれらがずれＡ_z(P)kの補間において既に考慮される。この方法には、周囲の影響の結果としての物体の表面の変化が、やはり測定中に検出され、焦点値の決定に考慮されるという利点がある。

【0025】

本発明の一実施形態では、物体は半導体リソグラフィ向けの投影露光装置のフォトマスクとして具体化することができる。

【0026】

加えて、物体は、半導体リソグラフィ向けの投影露光装置のフォトマスク用の基板として具体化することができる。上述の方法により、基板を測定することが可能であり、混入物またはＸ平面およびＹ平面の表面の持ち上がりなど可能性のある欠陥をサブナノメータ範囲の精度で検出することが可能である。結果として、後に例えば、欠陥上に構造が存在しないように、または構造の非反射部分、いわゆる吸収体が欠陥上に位置付けられ得るように、基板上に構造を配置することが可能である。

【0027】

図面を参照して、以下で本発明の例示の実施形態および変形例をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】先行技術による、結像デバイスの概略図である。

【図2】先行技術による、結像デバイスのさらなる概略図である。

【図3】平面視したフォトマスクの概略図である。

【図4】本発明による方法に関するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は、先行技術より既知である自動焦点デバイス１の実施形態を示しており、前記自動焦点デバイスは、リソグラフィマスク３として具体化される物体を調べるために結像デバイス内に配置され、前記結像デバイスは顕微鏡２として具体化されている。顕微鏡２は、光源４を備え、光源４は波長が１９３ｎｍであるインコヒーレント、コヒーレントまたは部分的にコヒーレントな光照射を放出する。光照射は、第１の偏向ミラー（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｍｉｒｒｏｒ）５および第２の偏向ミラー６を介して結像対物部（ｉｍａｇｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：結像対物レンズ等）７に案内され、この対物部によってリソグラフィマスク３に照射目的で向けられる。

【0030】

物体３の一部の像を生成するために、物体３は、共に結像光学ユニット９を形成する結像対物部７、部分的に透明な偏向ミラー６さらに管状光学ユニット８によってＣＣＤカメラ１０で結像される。例として、リソグラフィマスク３の位置合わせ印の側方位置を、顕微鏡２によって非常に正確に決定することができる。ＣＣＤカメラの代わりに、ＣＭＯＳカメラまたは何らかの他の結像センサを使用することもできる。

【0031】

顕微鏡２は、さらに対物ステージ１１を有し、それによって物体３を横方向と、観察方向、つまりｚ方向との両方で位置付けすることができる。結果として、物体３が結像デバイス２の焦点、つまり結像デバイス２の焦点平面２２に置かれるように物体３を位置付けすることができ、前記焦点平面が点線で示されている。

【0032】

自動焦点デバイス１は、焦点合わせ像で物体３を照射するために光源４および顕微鏡２の結像対物部７を使用し、焦点合わせ像を記録するために結像対物部７、管状光学ユニット８およびＣＣＤカメラ９を使用する。

【0033】

この目的のために、初めに第１の偏向ミラー５、次に偏向ミラー１６が、移動可能に具体化され、移動可能であることが図１では両方向矢印Ｐ１およびＰ２で示されている。

【0034】

示される例とは対照的に、自動焦点デバイス１だけが反射型で使用される限り、結像デバイス２は透過型として動作させることもできる。

【0035】

図２は、自動焦点動作の間の同じ結像デバイス２を示している。この場合、偏向ミラー５は光源４からの光照射５のビーム経路から外されていることによって光照射が第３の偏向ミラー１２に入射しており、第３の偏向ミラー１２は光照射を光照射の伝搬方向に対して４５°傾いた格子１３を通して方向付けている。しかしながら、傾きの角度は１～８９°の範囲の任意の他の角度であることができる。偏向ミラー１６は、格子構造が自動焦点光学ユニット１４、さらなる偏向ミラー１５および偏向ミラー１６によって第２の偏向ミラー６上で結像され、さらに結像対物部７を通って物体３上で結像されるように動かされる。

【0036】

格子１３は、例えば、透過ストリップと非透過ストリップとを交互に有するライン格子として具体化することができる。格子はｘ方向に周期的に延びる。

【0037】

焦点合わせの目的で、つまり物体３を結像デバイス２の焦点平面２２に位置付ける目的で、物体は結像デバイス２の焦点において、その公称位置に位置付けられる。物体３の表面ずれは、数μｍの範囲内であり、焦点測定の精度は１～５０ｎｍの間である。これは、公称位置付けの場合、たいてい物体３の表面は焦点にこないという効果がある。公称表面からの表面のずれを決定するために、ＣＣＤカメラ１０のＣＣＤ検出器上に結像される格子構造の空間像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）が自動焦点デバイス１の制御ユニット１７に与えられる。制御ユニット１７は、物体３の表面のその公称位置からのずれを、強度分布に基づいて決定する。これは、測定されることが意図される物体３のその領域が結像デバイス２の焦点に位置付けられるよう、対物ステージ１１を駆動するために用いられる。

【0038】

図３は、リソグラフィマスク３として具体化される物体３をｘ軸およびｙ軸と共に示しており、前記物体には６つの基準測定ポイント２０が配置されている。前記基準測定ポイント２０には、それぞれにｚ方向での表面のずれＡ_z(M)jが決定される。これは、図１および図２を参照して説明したように先行技術より既知の方法によって決定することができるが、例えば干渉計などを用いて、その公称形態からの表面のずれＡ_z(M)jのあらゆる他の非常に正確な決定が、この目的に使用される可能性もある。したがって、決定されたずれＡ_z(M)jは、基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）ごとに記憶され、それにより基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）におけるずれＡ_z(M)jを有する表を生ずる。図３は、白いままの円として図示される２つの測定ポイント２１Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）をさらに示しており、前記測定ポイントは例として結像デバイス２によって測定が実行されるよう意図される測定ポイント２１を表現している。結像デバイス２において物体３を焦点合わせする目的で、図３には示されてはいないが、測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）における表面のずれＡ_z(P)kが分かっていなければならない。先行技術とは対照的に、ずれＡ_z(P)kは先行技術より既知の焦点合わせ方法によって測定前に直接決定されず、代わりに基準測定ポイント２０Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）のずれＡ_z(M)jから補間される。物体３の表面が長波欠陥の場合、例えば５次の補間多項式が、十分正確にずれＡ_z(P)kを既に決定することができる。表面の形状に応じて、ずれＡ_z(P)kの予測は、例えば３次もしくは７次のモデル、または薄板基準関数、ルジャンドル多項式もしくはゼルニケ多項式に基づく補間モデルなど、線形または何らかの他の多項補間モデルに基づいていることもできる。この場合、予測に必要な基準測定ポイント２０の数は、用いられる補間モデルに依存する。この方法には、焦点合わせにかかる時間を最小限に低減できるという利点がある。

【0039】

図４は、結像デバイス向けの可能な自動焦点方法を説明している。

【0040】

第１の方法ステップ３０は、物体の表面上に少なくとも３つの基準測定ポイント２０Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）を定めることを含む。

【0041】

第２の方法ステップ３１は、定められた基準測定ポイント２０Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）において、自動焦点デバイスの焦点平面からの物体３の表面の公称位置のずれＡ_z(M)jを決定することを含む。

【0042】

第３の方法ステップ３２は、少なくとも３つの基準測定ポイント２０Ｍ（ｘ_j，ｙ_j）からのずれＡ_z(M)jを記憶することを含む。

【0043】

第４の方法ステップ３３は、記憶されたずれＡ_z(M)jを使用して、表面の任意のポイント２１Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）におけるずれＡ_z(P)kを補間することを含む。

【0044】

第５の方法ステップ３４はポイント２１Ｐ（ｘ_k，ｙ_k）に焦点合わせすることを含む。

【0045】

この方法は、焦点合わせにかかる時間を最小限に低減し、物体の部分領域の測定中の偏向ミラー５、１６のピボットイン（ｐｉｖｏｔｉｎｇ－ｉｎ）の結果としての結像デバイスの刺激を回避する。

【符号の説明】

【0046】

１ 自動焦点デバイス
２ 顕微鏡
３ リソグラフィマスク
４ 光源
５ 第１の偏向ミラー
６ 第２の偏向ミラー
７ 結像対物部
８ 管状光学ユニット
９ 結像光学ユニット
１０ ＣＣＤカメラ
１１ 対物ステージ
１２ 第３の偏向ミラー
１３ 格子
１４ 自動焦点光学系
１５ さらなる偏向ミラー
１６ さらなる偏向ミラー
１７ 制御ユニット
２０ 基準測定ポイントＭ（ｘ_j，ｙ_j）
２１ 測定ポイントＰ（ｘ_k，ｙ_k）
２２ 焦点平面
３０ 方法ステップ１
３１ 方法ステップ２
３２ 方法ステップ３
３３ 方法ステップ４
３４ 方法ステップ５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】