用于表征光学元件的表面形状的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于表征光学元件的表面形状的方法和设备。根据本发明专利技术的方法包括以下步骤：通过在不同情况下在由电磁辐射在至少一个衍射元件处的衍射产生并在光学元件处反射的测试波上叠加未在所述光学元件处反射并经由参考元件传播的参考波，在所述光学元件上执行干涉图测量系列；在多个校准反射镜上执行进一步的干涉图测量系列，用于通过在不同情况下在由电磁辐射在所述至少一个衍射元件处的衍射产生并在相应的校准反射镜处反射的校准波上叠加未在所述光学元件处反射并经由所述参考元件传播的参考波来确定校准校正；以及基于在所述光学元件上执行的所述干涉图测量系列并且基于确定的校准校正，确定所述光学元件的图形；其中，当评估已执行的所述干涉图测量系列时，所述干涉图测量系列的不同相位关系在其对确定所述校准校正的影响方面至少被部分地补偿。补偿。补偿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表征光学元件的表面形状的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年8月19日提交的德国专利申请DE 10 2020 210 529.4的优先权。该DE申请的内容通过引用并入本申请文本。


[0003]本专利技术涉及用于表征光学元件的表面形状的方法和设备。

技术介绍

[0004]微光刻用于生产微结构部件，比如集成电路或液晶显示器。微光刻工艺在所谓的投射曝光设备中进行，该投射曝光设备具有照明装置和投射镜头。在这种情况下，通过照明装置照明的掩模(即：掩模母版)的图像通过投射镜头投射到衬底(例如，硅晶片)上，该衬底涂覆有光敏层(光致抗蚀剂)并设置在投射镜头的像平面中，以便将掩模结构转印到衬底的光敏涂层上。
[0005]在设计用于EUV范围的投射镜头中，即：在例如大约13nm或大约7nm的波长处，由于缺乏可用的合适的透光折射材料，反射镜被用作成像过程的光学部件。如例如从US 2016/0085061 A1中已知的，设计用于EUV的典型投射镜头可以具有例如在NA＝0.55范围内的像侧数值孔径(NA)并将(例如环段形状的)物场成像到像平面或晶片平面中。像侧数值孔径(NA)的增加通常伴随着投射曝光设备中使用的反射镜所需的反射镜表面积的增大。这进而导致，除了制造之外，测试反射镜的表面形状也是一项艰巨的挑战。特别地，干涉测量方法在此用于反射镜的高精度测试。
[0006]在这方面，计算机生成的全息图(CGH)等的使用是众所周知的，其中使得在反射镜(以下也称为“测试对象”)处反射的测试波与在参考反射镜处反射的参考波发生干涉。在这种情况下，CGH具有根据反射镜形状设计的衍射CGH结构，用于成形在数学上对应于测试对象形状的波前。此外，还已知的是，例如在斐索(Fizeau)装置中，在参考表面(“斐索板”)处反射的参考波和在反射镜处反射的测试波之间产生干涉图。
[0007]为了尽可能准确地表征相应测试对象的表面形状，有必要可靠地区分最终要确定的测试对象的图形误差与“干涉仪误差”(即：与干涉测量设置相关的误差)。如果待表征的测试对象的表面是自由形式表面(即：没有旋转对称性的表面)，这通常是EUV反射镜的情况，则区分测试对象的图形误差与“干涉仪误差”所需的校准不能单独通过旋转平均化来完成，而是通常包括使用(通常为三个)校准反射镜来执行进一步的干涉仪测量，为此目的，在干涉测量设置中使用一个接一个的校准反射镜来代替测试对象。在这种情况下，经由参考元件传播或在参考反射镜处反射的参考波不与在测试对象处反射的测试波叠加，而是与在相应的校准反射镜处反射的校准波叠加。然后通过考虑以这种方式确定的校准校正来确定测试对象的图形。
[0008]在这种情况下，还已知的是使用复数编码CGH，其中除了实际测试所需的功能(即：根据反射镜形状而设计的CGH结构，用于成形在数学上对应于测试对象形状的波前)之外，
用于提供校准波的至少一个另外的“校准功能”被编码在同一个CGH中，该校准波用于校准或误差校正。
[0009]在测试对象的表面形状的干涉表征中需要考虑的另一种情况是，在干涉测量设置中，仅执行一次强度测量对于所需的干涉图相位(即：在测试对象或校准反射镜处反射的波与经由参考元件传播的参考波之间的相差)的确定是不够的。而是，有必要在不同情况下执行彼此不同的多个强度测量，例如通过参考元件的位置或倾斜位置而不同或者关于电磁辐射的偏振状态(其经由一个或多个偏振影响元件设定)而不同，以便在测量测试对象时以及在测量校准反射镜时确定干涉图相位，除非使用所谓的DMI法(DMI＝直接测量干涉法)。
[0010]在具有参考反射镜的干涉测量装置的情况下，为此目的，例如，在也称为“相移”的方法中，可以通过对参考反射镜的不同轴向位置执行相应的大量(例如大约几千个)强度测量来执行参考反射镜的连续轴向移动，其中，可以从在检测器(例如CCD相机)的强度信号中获得的典型正弦波调制中确定关于各自定义的参考线的干涉图相位的值，作为相位零点或相位参考。在参考反射镜或斐索干涉仪中，可以通过使参考反射镜或斐索元件绕横轴轴向移动或倾斜来调制相位。
[0011]此外，称为“偏振相移干涉法”的方法也是已知的。在这种情况下，测试波和参考波具有不同的偏振，这可以通过改变特定的偏振元件(例如通过旋转线性偏振器)来改变。偏振的这些变化导致强度调制，从而导致干涉图相位的调制。在这种情况下，相位值也只能相对于特定的相位参考来确定。
[0012]除了这些相移干涉法之外，前面已经提到的被称为“直接测量干涉法”(＝DMI法)的方法也是已知的，其中例如通过参考元件的特定倾斜、在强度测量中引入调制，并且其中可以通过利用特定的邻域关系、从单独的强度测量中确定干涉图相位。在此，相位值也仅仅是相对于以特定方式选择的相位零点或相位参考而给出的。
[0013]所有涉及干涉图相位的定量确定的干涉法都有一个共同点，即：干涉图相位是由强度调制确定的，并且这些强度调制优选地通过改变参考波来产生。强度调制在此对应于干涉图相位的调制。相位值可以经由干涉图相位调制给出，仅与定义的相位关系相关；确定绝对干涉图相位值原则上是不可能的，相位值仅仅是确定的“模2π(modulo 2π)”这一基本事实也反映了这一点。
[0014]在上述校准方法中，除了测试对象的测量外，还执行校准反射镜上的测量，更令人困扰的是，对于所有干涉图测量系列之间的公共相位关系，绝对有必要使得为强度调制而引入的参考波的变化在所有测量中都是相同的。
[0015]鉴于在光刻应用中存在的对精度的严格要求，还需要以很高的精度来执行上述干涉图相位确定，这在实践中构成了苛刻的挑战。这里的一个复杂因素是存在所谓的CGH的结构位移误差(也就是说，存在于CGH上的衍射结构的通常局部可变的位移；“放置误差”)。校准方法的主要目的是特别校正这种结构位移误差，如通常显著的干涉仪误差。
[0016]在一些反射镜的情况下，由于其尺寸，用CGH仅测试表面的局部区域可能是有利的，这些CGH是为此目的而分别设计的并且因此是不同的。在这种情况下，必须执行所谓的干涉图相位拼接，因为这些干涉图相位用于不同的表面区域，并且必须通过利用适当选择的重叠区域来组合以形成连续的相位分布。对于每个CGH，干涉仪测量在不同情况下还在合适的校准球上进行。这种拼接测试对象所需的校准校正不仅涉及引言部分中描述的问题，
即：对于单独的CGH，校准测量之间必须存在正确的相位关系，而且还涉及另外的问题，即：在不同的CGH处，校准测量和测试对象测量之间必须存在正确的相位关系。为了能够无误差地将各个反射镜区域上的干涉图相位结合在一起，对于测量中使用的所有CGH，必须确保测试对象上以及重叠区域中所有校准球上的所有测量的公共相位关系。
[0017]所有列出的问题情况都有一个共同点，即：对测试对象的图形误差的不正确预测最终会导致同样不正确的表面处理，其结果是会导致整个光学系统的波前像差，从而损害光学系统或微光刻投射曝光设备的成像特性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在干涉测试装置中表征光学元件的表面形状的方法，所述方法包括以下步骤：a)通过在不同情况下在由电磁辐射在至少一个衍射元件处的衍射产生并在光学元件处反射的测试波上叠加未在所述光学元件处反射并经由参考元件传播的参考波，在所述光学元件上执行干涉图测量系列；b)在多个校准反射镜上执行进一步的干涉图测量系列，用于通过在不同情况下在由电磁辐射在所述至少一个衍射元件处的衍射产生并在相应的校准反射镜处反射的校准波上叠加未在所述光学元件处反射并经由所述参考元件传播的参考波来确定校准校正；以及c)基于在所述光学元件上执行的所述干涉图测量系列并且基于确定的所述校准校正，确定所述光学元件的图形；其特征在于，当评估已经在步骤a)和b)中执行的干涉图测量系列时，所述干涉图测量系列的不同相位关系在其对确定所述校准校正的影响方面至少被部分地补偿。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，通过考虑由不同干涉图测量系列之间所述参考元件的参考位置的漂移所引起的相位偏移，确定所述光学元件的图形。3.一种用于在干涉测试装置中表征光学元件的表面形状的方法，所述方法包括以下步骤：a)通过在不同情况下在由电磁辐射在至少一个衍射元件处的衍射产生并在光学元件处反射的测试波上叠加未在所述光学元件处反射并经由参考元件传播的参考波，在所述光学元件上执行干涉图测量系列；b)在多个校准反射镜上执行进一步的干涉图测量系列，用于通过在不同情况下在由电磁辐射在所述至少一个衍射元件处的衍射产生并在相应的校准反射镜处反射的校准波上叠加未在所述光学元件处反射并经由所述参考元件传播的参考波来确定校准校正；以及c)基于在所述光学元件上执行的所述干涉图测量系列并且基于确定的所述校准校正，确定所述光学元件的图形；其特征在于，在步骤c)中，通过考虑由不同干涉图测量系列之间所述参考元件的参考位置的漂移所引起的相位偏移，确定所述光学元件的图形。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，这些相位偏移被假定为是恒定的。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过将对应于这些相位偏移的未知量包含在确定所述校准校正所基于的方程组中来考虑所述相位偏移。6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，基于附加测量结果来考虑所述相位偏移。7.如权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：