X-RAY MICROSCOPE OF REFLECTOR TYPE AND INSPECTION SYSTEM WHICH INSPECT OBJECT ON WAVELENGTH ≤100 nm

本発明は、物体平面内で物体を検査する反射型Ｘ線顕微鏡に関し、物体は、波長＜１００ｎｍ、特に、波長＜３０ｎｍの光路で照明され、像平面内で拡大して結像される。 この種の反射型Ｘ線顕微鏡は光路内で物体平面から像平面まで配置される第１副系を含み、第１副系は、少なくとも一つの第１光学結像要素、特に、第１鏡を含む。 Ｘ線顕微鏡は次の特許から周知である。 すなわち、米国特許第５２２２１１３号、米国特許第５３１１５６５号、米国特許第５１７７７７４号、米国特許第５１４４４９７号、米国特許第５２９１３３９号、米国特許第５１３１０２３号、ＥＰ特許０４５９８３３号。

後置される回折格子を持つシュバルツシルド光学系は、米国特許５０２２０６４号から周知であり、反射型Ｘ線顕微鏡を備えた検査系は、特開平２００１−１１６９００号公報から周知である。

米国特許第５２２２１１３号、米国特許第５３１１５６５号、米国特許第５１７７７７４号、ＥＰ特許０４５９８３３号はＸ線顕微鏡を示し、投影光学系内に結像のためのゾーンプレートが設けられる。 フレネルゾーンプレートでは、波光学結像構成要素が関係し、光は、集中して配置される円形リングから成る系で回折される。 Ｘ線波長の範囲で多数の光学要素を備える結像系内でのフレネルゾーンプレートの使用の欠点は、フレネルゾーンプレートが透過性部品であり、透過性部品はＸ線波長範囲での不良な透過に基づき大きい光損失に至ることである。

結像系としてシュバルツシルド光学系を含むＸ線顕微鏡は、米国特許第５１４４４９７号、米国特許第５２９１３３９号、米国特許第５１３１０２３号から周知である。

米国特許第５１４４４９７号、米国特許第５２９１３３９号、米国特許第５１３１０２３号で、概略的に記載されているＸ線顕微鏡では、光路は検査される物体に対してテレセントリックに構成され、このことは、反射中での物体の結像を困難にする。

特に、Ｘ線リトグラフィーの分野で使用される物体の検査のため、使用するこの種の系の別の欠点は、十分な結像倍率のために全長が長くなることである。 このことは、例えば、ＥＵＶ投影露光設備内でのマスクの検査のための検査系の使用を困難にする。

シュバルツシルド光学系は、米国特許第５０２２０６４号から周知であり、このシュバルツシルド光学系の後に回折格子が配置され、異なる波長のＸ線を異なる状態に回折し、光スペクトルを分離する。 また、この系は物体ところでテレセントリックされる。

波長＜１００ｎｍ、特に、＜３０ｎｍの光線により物体平面内でマイクロリトグラフィーのため、物体を検査する反射型顕微鏡は、特開平２００１−１１６９００号公報から周知である。 この公報に開示されているＸ線顕微鏡は、第１凹面鏡と第２凸面鏡とを備えるシュバルツシルド光学系である。 前記の系とは対照的に、光路は、物体の検査のため物体のところでテレセントリックされず、例えば、ＥＵＶ反射マスクの反射での検査ができる。

特開平２００１−１１６９００号に開示される系では、大きい結像倍率が要求される時、非常に長い全長を必要とするのが欠点である。

本発明の課題は、技術水準の欠点、特に、特開平２００１−１１６９００号公報の欠点を回避し、マイクロリトグラフィーのための物体の検査を可能にし、短い全長を有する反射型顕微鏡を提供することである。 特に、Ｘ線顕微鏡の全長を５ｍ以下にし、特に、３ｍ以下で、倍率は１０−１００００ｘ、特に、３００−１０００ｘにするのがよい。

本発明の別の観点では、波長＜１００ｎｍ、特に、波長１０−３０ｎｍで、ホトリトグラフィー工程のためのマスク検査を可能にする検査系を提供することである。

ＵＶ範囲での波長を持つホトリトグラフィー工程の透過マスクの検査のための検査系は、ＥＰ特許０６２８８０６号、特開平２００４−３２１０４７号公報から周知である。 これらの刊行物の内容は、本願の開示内容に完全に組み込まれている。 これらの系には透過マスクの検査だけが記載され、すなわち、
ＥＵＶリトグラフィーで使用される反射マスクの検査は記載されていない。

この課題は、マイクロリトグラフィーのための物体の検査ができ、短い全長を有するＸ線顕微鏡を提供し、第１副系および第２副系内でＸ線顕微鏡を分割することにより解決され、そのために、種々の実施例が可能である。

図１は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡を含む第２副系とを備えた本発明による第１Ｘ線顕微鏡対物レンズの全体図を示す。

図２は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡、第４鏡を含む第２副系とを備えた第２Ｘ線顕微鏡を示す。

図３は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡、第４鏡を含む第２副系とを含み、第３鏡は球面に構成され、絞りが物体平面と第１鏡との間にある第３Ｘ線顕微鏡を示す。

図４は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡、第４鏡を含む第２副系とを含み、第３鏡、第４鏡は球面に構成され、物体視野寸法は３０μｍ×３０μｍである第４Ｘ線顕微鏡を示す。

図５は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡、第４鏡を含む第２副系とを備え、第３鏡、第４鏡は球面に構成され、物体視野は２００μｍ×３０μｍの範囲を有する第５Ｘ線顕微鏡を示す。

図６は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡、第４鏡を含む第２副系とを備え、第３鏡、第４鏡は球面に構成され、全ての鏡は凹面鏡である第６Ｘ線顕微鏡を示す。

図７は、第１鏡、第２鏡を含む第１副系と、第３鏡、第４鏡を含む第２副系とを備え、第１鏡は凹面鏡であり、第２鏡は凹面鏡であり、第３鏡は凸面鏡であり、第４鏡は凹面鏡である第７Ｘ線顕微鏡を示す。

図８は、２鏡系を示し、第１鏡は凹面鏡であり、第２鏡は凹面鏡である。

図９は、第１、第２鏡を備える第１副系と、光電子顕微鏡を含む第２副系とを備えた本発明によるＸ線顕微鏡対物レンズの全体図を示す。

図１０は、本発明によるＸ線顕微鏡を備えたＥＵＶマスクの検査系を概要図で示す。

図１１は、検査系を示し、検査系の個々の構成部分を詳細に示す。

図１２は、測定を実施するためのフローチャートを示す。

図１３は、撮像される像の可能な処理を示す。

図１４Ａは、本発明による可能な使用範囲を示す。

図１４Ｂは、本発明による可能な使用範囲を示す。

図１４Ｃは、本発明による可能な使用範囲を示す。

本発明の第１実施例では、本発明によると第１観点で、この課題は次のようにして解決される。 特に、シュワルツシルド系の形状で構成される第１鏡および第２鏡を含む第１副系に、少なくとも一つの第３鏡を含む第２副系が光路内に後置される。 この第３鏡は、物体から像までの光路を回折し、特開平２００１−１１６９００号公報から周知である系に対して全長を著しく減少することができる。

２鏡以上を備える系は、投影対物レンズのためのＥＵＶリトグラフィーの分野で周知である。

例えば、この種の系は米国特許第５０６３５８６号、米国特許第５１５３８９８号、米国特許第４７９８４５０号、ＥＰ特許０９６２８３０号から周知である。

これらの全ての系では、縮小対物レンズに関するものであるので、これらの刊行物は、物体を拡大して像平面内に結像する系をどのようにして構成しなければならないかということに対して手がかりを提供できない。

特に、この対物レンズでは、できる限りの短い全長を達成するという問題に立ち向かうことはできない。 むしろ、結像特性が主観点である。

前記のように、第２副系の少なくとも一つ第３鏡は、光路を回折し、像でのほぼテレセントリックな光路の調整のために役立つ。

特に、第２副系が、全長の縮小を保証する全体として２個の鏡を含むと有利である。 特に、この種の配置では、第１副系および像平面の第２鏡の範囲で生じる構造空間の問題を解決することができる。 何故ならば、物体平面および像平面は４鏡系では、空間的に相互に非常に離れて分離され、その上、対物レンズの外側に位置し、対物レンズの反対側に位置するからである。

有利には、光路は像の近くでテレセントリックする。

特に、第１副系の第１鏡および第２鏡は非球面に形成され、第３鏡および第４鏡は、それぞれ、非球面にも球面にも形成される。 このため、仕上げ技術的に簡単に製造されるので球面鏡は都合がよい。

像平面内で検査される物体の十分な拡大を保証するため、全体の系はβ≧１０ｘ、特に、３００ｘ≦β≦１０００ｘの範囲の結像倍率を有する。

この反射型Ｘ線顕微鏡は、物体から像平面までの光路内で実際の中間像なしに結像されるか、実際の中間像で結像できる。 中間像を備える構成は、第１副系と第２副系が対向して延びることができ、像は中間像焦点平面の上下に撮像できる長所があり、例えば、マスク検査ではマスク欠陥の情報を次に説明するように送ることができる。

第１副系の後の光路内に実際の中間像を形成する場合、本発明の次に説明する実施例では、少なくとも一つの第１光学要素を含む第１副系に、第２副系を光路内に後置し、中間像平面内の中間像が像平面内の拡大像に結像されることにより、課題が解決される。

第２副系は、別の構成では、光電子顕微鏡（ＰＥＥＭ）を含むことができる。 それから、第１副系は、小さい第１倍率、例えば、０．１ｘ−１００ｘ、特に、１ｘ−１０ｘの第１結像倍率だけが必要である。 ＰＥＥＭは可変倍率を備えるズーム対物レンズとして構成できる。

物体平面から像平面までの≧１０ｘ、特に、３００−１００００ｘで全体の系の必要な倍率は、光電子顕微鏡により拡大される。 このようにして、全体の系の全長は、特開平２００１−１１６９００号公開公報で周知である系に対して著しく縮小できる。

光電子顕微鏡、いわゆるＰＥＥＭは、技術水準で説明され、例えば、Firma Focus GmbH，D-65100 Hunstetten-Gosrohにより製造および販売されている。 これに関しては、ウエブページ http://www.focus-gmbh.comで示されている。 このインターネットサイトで説明されている光電子顕微鏡は、光を像の形成のために確実にする顕微鏡ではなくて、エレクトロンである。 光電子顕微鏡では、検査される物体は電界形レンズを含む結像電子光学系により結像される。 この場合、像を形成する電子は、中間像内配置されるか、その近くに配置されるホト電極、例えば、ホトカソードの放射によりX線で生起され、レンズ系により増幅のためにマルチチャネルプレート上に結像される。 この出願では、中間像平面の近くの配列は≦１０・λ／NA′ ² 、特に、≦５・λ／NA′ ²の間隔である。 ここで、λは入射光の波長であり、NA′＝NA／β ₁であり、ここで、NAは結像系の開口数であり、β ₁は第１副系の結像倍率である。 マルチチャネルプレートにより多重される電子は、例えば、マルチチャネルプレートの後に配置される蛍光体スクリーン上で可視光線に変換され、例えば、ＣＣＤカメラで観察できる。 光顕微鏡により、２０ｎｍの横解像度が達成できる。

光顕微鏡による像平面内での拡大像の中間像の結像の代わりに、第２副系を設けることもでき、第２副系は中間像平面内または中間像平面の近くで蛍光体板と、波長の長い光のための蛍光体板に後置されるレンズ系とを含む。 蛍光体板上に入射するＸ線により、波長の長い光の範囲内に蛍光線が発生される。 それから、この蛍光線は、光学結像系、例えば、レンズ系またはフルネルゾープレートまたは任意の回折光学要素により、像平面内で結像できる。

第１副系として、結像のための光学系に属する全てのＥＵＶ光学要素、例えば、多層被覆された鏡、ゾーンプレートまたは回折光学要素を考えることができる。

特に、第１副系は、第１鏡Ｓ１と第２鏡Ｓ２という２つの鏡を含む。 特に、第１鏡は凹面鏡であり、第２鏡は凸面鏡である。 特に、第１鏡および第２鏡は非球面に形成される。

第２副系は、特に、中間像平面内の中間像を像平面内の像に拡大して結像することに役立つ。 そのため、この第２副系の結像倍率は大きく、β ₂ ≧３ｘである。 特に、結像倍率は５０ｘ≦β ₂ ≦５００ｘの範囲である。 第２副系の結像倍率は、この出願では、中間像平面内での中間像の結像により、像平面内の拡大像で定義される。 第２副系として、光顕微鏡（ＰＥＥＭ）、後続される光学顕微鏡を備えた蛍光コンバータまたは他のコンバータ顕微鏡を使用でき、それらは、結像系内での別の処理のため、Ｘ線は他の結像キャリア、例えば、波長の長いホトン、電子またはイオンに変換できる。

特に、本発明による反射型Ｘ線顕微鏡は、顕微鏡の鏡が調心して配置される光軸を有する。

米国特許から周知であるＸ線顕微鏡と対照的に、本発明による反射型Ｘ線顕微鏡では、物体平面内の物体は、特に、光軸の上下に配置される。 このことは、反射中、例えば、反射するＥＵＶマスク内での物体の検査を可能にし、物体平面および像平面が相互に傾斜して配置されることがなく、すなわち、像平面と同様に物体平面は反射するＸ線対物レンズの光軸に対して垂直である。 これにより、像誤差を最小にできる。 何故ならば、これにより、全方向での全ての視野個所のための均一な結像倍率が達成されるからである。

特に、開口数の調整のため、反射型顕微鏡が開口絞りを含むと有利である。 異なる数の開口を調整できるため、開口絞りは接近可能であれば有利である。
それで、開口絞りの有利な配置は、物体平面の後、第１鏡の前での第１副系内の物体平面から像平面までの光路内での配置である。 開口絞りは光軸に対して偏心される。 開口絞りは、特に、投影露光設備の異なる数の開口により異なる開口ステップの調整をシュミュレートできる。

本発明の第２の観点では、物体を検査する検査系は、波長≦１００ｎｍを持つマイクロリトグラフィーのための特別のマスクが使用される。 検査系は物体平面内での物体の視野の照明のための照明系を含む。 光源として、照明系は、例えば、放電源、レーザプラズマ源またはシンクロトロン源を含む。 例えば、１３．５ｎｍの最適な光線は、格子スペクトルフィルタで濾過できる。 物体平面内で、照明される視野内において、少なくとも、検査されるマスクの一部分が配置される。 さらに、検査系は、像平面内で検査されるマスクの少なくとも一部分を結像するため、波長≦１００ｎｍの結像系を含む。 像平面内で、この平面内で拡大される結像物体の観察のための観察系が設けられる。

本発明による検査系では、結像系は、本発明による反射型Ｘ線顕微鏡が有利である。

本発明による検査系は、特に、物体平面内で物体を位置決めする位置決め装置を含む。 それにより、物体平面内で検査される物体の完全に目標とされる部分に移動でき、物体の異なる部分の像を像平面内に撮像できる。

本発明の有利な実施例では、結像系は接近可能で調整可能な開口絞りを含む。 調整可能な開口絞りは開口を調整することができ、物体での結像特性は、投影露光設備内の結像特性に対して等しい。 ＥＵＶリトグラフィーのための投影露光設備は、例えば、ＷＯ０２／２７４０１、ＷＯ０２／２７４０２または米国特許６２４４７１７号から周知であり、これらの開示内容は、この出願に完全に包含される。 ＥＵＶ投影露光設備内の可能な不明瞭化は、例えば、検査系の照明システム系内に配置される不明瞭化絞りにより、シュミュレートできる。

投影露光設備が、例えば、像側で０．３のＮＡと、４ｘの倍率の投影対物レンズを有すると、投影系内の結像に対応する結像を得るため、検査系内で調整可能な開口絞りで事前に選択される開口は０．３：４であり、すなわち、０．０７５である。

調整可能な開口絞りは、０．００１≦ＮＡ≦０．２５の範囲で自由に調整できる。

結像系内の調整可能な開口絞りと並んで、本発明の有利な実施例では、照明系も調整可能な照明開口絞りを含めて設けることができる。

結像光学系の開口絞りの平面に結合する平面内に配置される照明系内の照明絞りにより、瞳孔充填率σのサイズを設定できる。 瞳孔充填率はσ＝sinα／sinβとして定義され、ここで、sinαは物体での照明系の開口数ＮＡ _照明に対応し、sinβは物体での結像系の開口数ＮＡ _結像に対応する。 σの調整は、投影露光設備のための異なる種類の照明系をシュミュレートすることを可能にする。 上記のように開口絞りと照明開口絞りは、円形絞りでの設定瞳孔充填率σにより円形照明の調整を可能にする一方、絞り変更体、例えば、絞り車輪の装着により照明開口絞り平面内で、環状照明、４極性照明または２極性照明もシュミュレートすることができる。 視野を限定するため、対物レンズに対して結合する平面内で視野絞りを設けることができる。

特に、検査系の撮像系は分析ユニットを有し、分析ユニットにより像平面内での物体の像を評価できる。

特別の構成では、ステッパーとして構成される投影露光設備の特性のシュミュレーションと並んで、マスクの質的検査および量的検査を可能にするために、検査系は、特に、物体を物体平面に対して垂直に移動できる焦点調整装置を含む。 これは、設定された焦点位置で物体での一方個所および同じ個所での像の撮像を可能にする。 特に、下から上へ焦点合わせは所定の段階で対称的に実行される。 異なる焦点位置で撮像される像は、分析ユニットで評価され、マスクの品質についての少なくとも一つの命令を実行できる。 マスクが異なる個所で欠陥を持つならば、分析ユニットは、この欠陥を正確に分析することができる。 同様に、マスクを修理でき、続いて新たに分析することができる。

特に、分析ユニットは撮像される像データをデジタル処理できるマイクロコンピュータ装置を含む。

本発明の特別に有利な実施例は、第１結像系と平行に配置され、波長＞１００ｎｍのための第２結像系を含む。 この第２結像系は、例えば、ＵＶ光線またはＶＵＶ光線で、例えば、マスクのＩラインを全体的に最初に大まかに検査することができる。 特に、この種の補助観察系は同一焦点および／または同心に配置される。 全体のマスクは、例えば、６″ｘ６″（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の寸法を有し、物体視野は≦２×２ｍｍであり、全体のマスクの大まかな検査ができる。 それから、マスクを位置決め装置により欠陥が生じている個所に移動できる。 波長≦１００ｎｍのための結像光学系により、この選択された個所を検査することができる。 波長≦１００ｎｍのための結像光学系を検査できる物体視野は、１００μｍ×１００μｍ、特に、３０μｍ×３０μｍである。

本発明の特に有利な実施例では、第２副系は交換でき、または、取り替えできる。 第２副系の交換により、物体視野は拡大でき、マスクは全体として、最初に大まかに検査できる。 全体のマスクは、例えば、６″ｘ６″（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の寸法を有し、物体視野は≦２×２ｍｍであり、全体のマスクの大まかな検査ができる。 それから、マスクを位置決め装置により欠陥が生じている個所にも移動できる。 小さい物体視野と大きい倍率を備えた別の第２副系により、この選択された個所を詳細に検査できる。 物体視野は、特に、１００μｍ×１００μｍ、特に、３０μｍ×３０μｍである。

第２副系が光電子顕微鏡として構成され、例えば、４０ｘから４０００ｘの範囲の可変倍率、すなわち、ズーム作用を有する系では、異なる大きい物体視野は光電子顕微鏡の倍率調整により検査できる。

特に、少なくとも、検査系、例えば、第１副系の波長≦１００ｎｍのための結像部分は、ＥＵＶ使用のための適切な真空内に配置される。

本発明による検査系と並んで、波長≦１００ｎｍを持つマイクロリトグラフィーのため、物体、特に、マスクの検査の方法にも使用され、物体平面内で物体視野は照明系で照明され、検査される物体は位置決め装置により照明された物体視野にもたらされ、撮像系が配置される像平面内で波長≦１００ｎｍの結像系により結像される。 マスクの特徴付けのため、有利な方法では、検査される物体は焦点調整装置により、物体平面に対して垂直に移動され、像は焦点の上下での設定焦点位置で撮像され、評価される。

中間像を持つ系では、変更または追加して、第２副系を中間像の焦点に対して移動でき、像を設定焦点位置で撮像できる。 代わりに、全体の結像装置または第１副系だけを、物体平面と垂直に軸線方向へ移動できる。

本発明による検査系の用途は多様である。 前に詳細に説明したように、この種の検査系は、マスク素材、被覆されたマスク素材、仕上げ工程中のマスクのため、波長≦１００ｎｍを持つマイクロリトグラフィーに適し、同様にマスクの修理の管理にも適する。 また、マスク変更工程の管理ができる。 さらに、この種の検査系により、投影露光設備の露光工程は開口および瞳孔充填率の調整によりシュミュレートでき、それで、投影露光設備は構成でき、最適化できる。 この検査系はウエハの検査にも適する。
本発明を図面に基づいて次に詳細に説明する。

図１において、第１鏡Ｓ１と第２鏡Ｓ２とを含む第１副系を備えた発明の第１実施例が図示されている。 この実施例では、第１鏡Ｓ１は凹面鏡であり、第２鏡Ｓ２は凸面鏡である。 鏡Ｓ１、Ｓ２は光軸ＨＡに対して調心して配置される。 第２副系は第３鏡を含む。 また、第３鏡は光軸に対して調心して配置される。 光軸ＨＡに対して偏心して物体平面１内で配置される物体は、本発明による拡大結像Ｘ線顕微鏡により像平面３内に結像される。 像平面３は、第２鏡Ｓ２並びに物体平面と第１鏡との間で光軸に対して偏心して配置される開口絞りＢの近くにある。

鏡Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の全ての鏡表面は回転対称で、非球面鏡部分表面である。

第１鏡の曲率半径は｜Ｒ ₁ ｜＝５００ｍｍであり、第２鏡の曲率半径は｜Ｒ ₂ ｜＝３．５ｍｍであり、第３鏡の曲率半径は｜Ｒ ₃ ｜＝４０００ｍｍである。
第２鏡は比較的に小さい曲率半径だけを有する。 この小さい曲率半径は要求される大きい結像倍率を生じるために必要である。 開口絞りＢは、物体平面と第１鏡との間で物体平面から４６６ｍｍの間隔で離れ、６０ｍｍの最大偏心開口を有する。 光学系の全長、つまり、開口絞りＢが配置される絞り平面から第３鏡Ｓ３までの間隔は２００７ｍｍであり、物体平面１から開口絞りＢまでの間隔は４６６ｍｍである。 全体系はβ＝−５００ｘの結像倍率を有する。 物体平面および像平面での物体と像は、光軸ＨＡに関して反対側で偏心している。

表示される３鏡系の長所は、３個の鏡だけで２５００ｍｍ以下のわずかな全長を実現でき、全長、すなわち、第３鏡の頂点までの開口絞りの間隔が２００７ｍｍであり、開口平面内の開口絞りＢから物体平面１までの間隔が４６６ｍｍであることで分かる。 図１による実施例の全体の対物レンズデータは付属表１ａに示され、表面データの概要は付属表１ｂに示され、表面データの詳細は付属表１ｃに示される。 光学データの全体の先行する表および後行する表は、ＺＥＭＡＸフォーマットのデータである。 ＺＥＭＡＸフォーマットは当業者にとって周知である。

図２では、第１鏡Ｓ１と第２鏡Ｓ２とを含む第１副系と、第３鏡と第４鏡とを含む第２副系とを備えた４鏡系が示されている。 第１鏡は参照符号Ｓ１が付され、第２鏡は参照符号Ｓ２が付され、第３鏡は参照符号Ｓ３が付され、第４鏡は参照符号Ｓ４が付されている。 第１鏡Ｓ１では凹面鏡が関係し、第２鏡では凸面鏡が関係し、第３鏡および第４鏡では、それぞれ、凹面鏡が関係する。 この実施例では、開口絞りＢは第１鏡Ｓ１の前のわずかな間隔に配置される。 この種の配置は明らかにわずかな口径食に通じる。 全体系の結像倍率はβ＝３５４であり、すなわち、物体平面１内の物体および像平面３内の像は、光軸ＨＡに対して同じ側に偏心している。 本発明のこの実施例の全体の対物レンズデータは付属表２ａで示され、概要表面データは付属表２ｂで示され、特定の表面データは付属表２ｃで示される。

さらに、図３では、第１鏡Ｓ１と、第２鏡Ｓ２と、第３鏡Ｓ３と、第４鏡Ｓ４とを備えた４鏡系が示されている。 先の図面と同じ部品は同じ参照符号が付される。

図３による系の基本的な構成は、回転対称で球面の鏡部分表面または非球面の鏡部分表面を備えて同軸である。 物体視野は光軸ＨＡに対して偏心して配置される。 全ての鏡は光軸ＨＡの周囲で回転対称である。 第１鏡は曲率半径｜Ｒ ₁ ｜＝５００ｍｍを持つ凹面鏡であり、第２鏡は曲率半径｜Ｒ ₂ ｜＝５０ｍｍを持つ凸面鏡であり、第３鏡は曲率半径｜Ｒ ₃ ｜＝１６６ｍｍを持つ凹面鏡であり、第４鏡Ｓ４は曲率半径｜Ｒ ₄ ｜＝４０００ｍｍを持つ凹面鏡である。
製造技術的観点から、図３による実施例では第３鏡が球面であると有利である。 これに対して鏡Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４の鏡表面は回転非球面である。 開口絞りＢは物体平面１と第１鏡Ｓ１との間で、物体平面１から８４０．５ｍｍの間隔で離れ、１４６ｍｍの最大偏心開口を有する。 この場合、開口絞りＢから像平面３までの間隔である光学系の全長は２１１６ｍｍである。 この系の全体の結像倍率はβ＝５３０であり、すなわち、物体平面内の物体と像平面内の像は光軸ＨＡに対して同じ側で同じ側で偏心している。

図３による全体の光学データは付属表３ａで示され、表面データの概要は付属表３ｂで示され、特定の表面データは付属表３ｃで示される。

さらに、図４、図５は鏡Ｓ１、Ｓ２を含む第１副系と、鏡Ｓ３、Ｓ４を含む第２副系とを備えた４鏡系を示す。 先の図２、図３と同様の部品は同じ参照符号が付されている。 図４、図５による系の基本的構成は同軸である。 特に、第３鏡Ｓ３、第４鏡Ｓ４が球面に構成され、第１鏡Ｓ１、第２鏡Ｓ２だけが、回転対称で非球面鏡部分表面を含むと有利である。 第１鏡Ｓ１は曲率半径｜Ｒ ₁ ｜＝５００ｍｍを持つ凹面鏡であり、第２鏡は曲率半径｜Ｒ ₂ ｜＝１００ｍｍを持つ凸面鏡であり、第３鏡は曲率半径｜Ｒ ₃ ｜＝２１６ｍｍを持つ凹面鏡であり、第４鏡Ｓ４は曲率半径｜Ｒ ₄ ｜＝４０００ｍｍを持つ凹面鏡である。 光学系の全長、つまり、開口絞りＢが配置される開口絞り面から像平面３までの間隔は２１８３ｍｍであり、物体平面１と開口絞り平面との間の間隔は４６６ｍｍである。

結像倍率はβ＝５００であり、すなわち、物体視野内の物体および像視野内の像は光軸ＨＡに対して同じ側で偏心している。 図４で示される実施例の物体視界は３０μｍ×３０μｍの範囲を有し、わずかに偏心され、すなわち、光軸ＨＡに対して外方軸に配置される。 図４による実施例の全体の光学データは付属表４ａで示され、光学表面データの概要は付属表４ｂで示され、光学表面の特定の表面データは付属４ｃで示される。

図５では、図４による実施例の変形が示されている。 実質的に全ての系データは維持され、鏡Ｓ１、Ｓ２の非球面だけが変更されている。 この変更により、物体視野は２００μｍ×３０μｍの大きさに拡張することができ、図４での実施例に対して、波頭誤差や歪みが悪化することはない。

第１鏡および第２鏡での非球面だけが変更されているので、付属表４ａによる全体の光学データおよび付属表４ｂによる全体の表面データは、実施例５にも受け継がれている。 鏡Ｓ１、Ｓ２の特定の非球面データ内だけに偏りが生じる。 実施例５による特定の光学表面データは付属表５ｃで与えられる。

図６では、第１鏡Ｓ１、第２鏡Ｓ２、第３鏡Ｓ３および第４鏡Ｓ４を持つ４鏡配置の別の変形が示されている。 図２乃至図５と同じ部品は同じ参照符号が付される。 実施例３、４、５に対する図６による実施例６の本質的な相違は、第２鏡Ｓ２が凹面鏡であり、光軸ＨＡの上方に使用されていることである。 それで、この鏡の後の光束は同様に光軸の上方へ延びる。 結像倍率はβ＝−５００であり、すなわち、物体平面内の物体および像平面内の像は光軸ＨＡと反対側にある。

図６の実施例による全体の光学データは付属表６ａに示され、全体の表面データは付属表６ｂに示され、特定の表面データは付属表６ｃに示される。

図７で示される実施例は、第２鏡Ｓ２までは図６による実施例に対応する。 図６による実施例に対する本質的な相違は、第３鏡Ｓ３が凸面鏡であることである。 図７による系の結像倍率はβ＝５００であり、すなわち、図６による実施例と対照的に物体平面内の物体および像平面内の像は光軸ＨＡに関して同じ側にある。

図７による実施例の光学データは付属表７ａに示され、全体の表面データは付属表７ｂに示され、特定の表面データは付属表７ｃに示される。

図８による実施例は、２鏡配置で３ｍ以下の全長を維持する場合、全体系のために最大β＝１００の有効な縁条件でのみ結合倍率を実現できることを示す。 図８で示される系では、第１鏡Ｓ１と第２鏡Ｓ２とを持つ２鏡系が関係し、第１鏡Ｓ１、第２鏡Ｓ２は、それぞれ、凹面鏡である。 図８による実施例の全体の光学データは付属表８ａで示され、全体の表面データは付属表８ｂで示され、特定の表面データは付属表８ｃで示される。

図１乃至図８による系の物体側開口は、開口絞りＢを介して調整でき、例えば、従来の投影露光設備のシュミュレーションのため、０．０６２５である。 この開口絞りは０．００１≦ＮＡ≦０．２５の範囲で調整できる。 図示しない照明系により平面１内で照明される物体視野寸法は、例えば、３０μｍ×３０μｍまたは１００μｍ×１００μｍである。 例えば、マイクロリトグラフィ−のためのマスク、いわゆる網目印が検査され、この種のマスクは典型的には１５２×１５２ｍｍの寸法を有する。 それで、本発明による反射型Ｘ線顕微鏡によりマスクの部分の結像だけができる。 物体平面１内の物体は図１乃至図７による系で、像平面３内で３００−１００００倍に拡大して結像される。 開口絞り平面Ｂは接近可能であるので、絞り平面内で開口は開口絞りＢにより０．００１≦ＮＡ≦０．２５の範囲で調整できる。 ここで、ＮＡは物体での結像側開口を示し、以下、開口ＮＡ _結像とも称する。 物体平面１内の主光線５の角度αは系の光軸に対して通常６゜である。 ２つ以上の鏡を含む図１乃至図７によるＸ線顕微鏡により、全長が３０００ｍｍ以下である十分に拡大されるＸ線顕微鏡対物レンズを得ることができる。

図９では、第１副系と第２副系とを持つ本発明の別の実施例が示される。 この場合、第１副系は第１鏡Ｓ１と第２鏡Ｓ２とを含む。 第１鏡Ｓ１は凹面鏡であり、第２鏡Ｓ２は凸面鏡である。 鏡Ｓ１、Ｓ２は光軸ＨＡに対して調心に配置される。 単一の鏡だけによる系も考えることができるであろう。 第２副系は光電子顕微鏡１０を含む。 光軸ＨＡに対して偏心して配置される物体平面１内の物体は、第１副系により中間像平面２内の中間像Ｚに結像される。 調整可能な開口絞りＢは物体平面と第１鏡との間で光軸に対して偏心され、結像系の高開口部分内に配置される。 高開口部分内の配置により、異なる開口数を非常に正確に調整できる。 光電子顕微鏡の光電陰極２０が中間像平面２の近くに配置される。 光電子顕微鏡（ＰＥＥＭ）により、中間像平面２内の中間像Ｚは、像平面３内の拡大像内に結像される。 光電子顕微鏡１０の内のいくつかの重要な部品だけが概要で示される。 光電陰極２０に当たるＸ線光は光電効果に基づき電子を放射する。 放射された電子は、実例では１つだけが示されるレンズ２２と、実例では同様に１つだけが示される絞り２４を介して、蛍光スクリーン２６上に結像される。 蛍光スクリーンにより、電子により発生された像は可視像に変換され、可視像は観察装置、例えば、ＣＣＤカメラにより観察できる。

図９による系の物体側の開口は開口絞りＢを介して調整でき、例えば、従来の投影露光設備のシュミュレーションのため０．０７２５である。 この開口絞りは、０．００１≦ＮＡ≦０．２５の範囲で調整できる。 平面１内で図示しない照明装置で照明される物体視野寸法は、例えば、３０μｍ×３０μｍまたは１００μｍ×１００μｍである。 例えば、マイクロリトグラフィ−のためのマスク、いわゆる網目印が検査され、この種のマスクは典型的には１５２×１５２ｍｍの寸法を有する。 それで、本発明による反射型Ｘ線顕微鏡によりマスクの部分の結像だけができる。 物体平面１内の物体は、像平面３内で３００−１００００倍に拡大して結像される。 特に、図９で示すように、開口絞り平面Ｂは接近可能であるので、絞り平面内で開口は開口絞りＢにより０．００１≦ＮＡ≦０．２５の範囲で調整できる。 ここで、ＮＡは物体での結像側開口を示し、以下、開口ＮＡ _結像とも称する。 物体平面１内の主光線５の角度αは系の光軸に対して通常６゜である。 この光電子顕微鏡により、全長が２０００ｍｍ以下である十分に拡大されるＸ線型顕微鏡対物レンズを得ることができる。

図１０では、特に、小さい物体視野を持つ被覆されたＥＵＶマスクを検査する本発明による検査系が図示される。 照明系１００は物体平面１０１内で所定の仕方で視野１０２を照明する。 照明系１００は瞳孔充填率σを調整するため図示しない照明開口絞りを含むことができる。 瞳孔充填率σは、σ＝ｓｉｎα／ｓｉｎβ≒ＮＡ _照明 ／ＮＡ _結像として定義される。 ここで、ＮＡ _照明は、開口絞りにより設定される照明系内での開口数を示し、ＮＡ _結像は、ここでは、反射型Ｘ線顕微鏡の結像系の開口絞りＢにより設定される結像系の開口数を示す。

例えば、円形照明、環状照明、矩形照明または２極照明のような異なる照明設定を調整できるため、開口絞り平面内に絞り車輪を配置できる。

可変調整できる照明開口絞り、結像系内の開口絞り、または、絞り車輪により、本発明による検査系では、マスクまたは網目印が、設置されるＥＵＶ投影露光設備内での調整をシュミュレートでき、マスク像の評価により開口、照明の種類等に関する投影露光設備の最適な調整パラメータを検出できる。 それで、検査系は単にマスクの欠陥の検査だけに適する。 マスクの欠陥が検査される場合、調査されるＥＵＶマスク１０４の欠陥個所が照明される観察視野内に配置される。

図１０において視野１０２の視野中央にむかって、光束の光線経路が示される。 視野平面から出る光束１０８の主光線１０６は、光軸ＨＡに対して角度αだけ傾斜される。 角度αは物体での投影露光設備内への主光線入射角度に一致し、およそ６゜である。

図１０では詳細に図示されていないが図１乃至図９によるＸ線顕微鏡対物レンズを含むことができる結像系１１０としての本発明によるＸ線顕微鏡により、物体平面１０１内の物体１０４は像平面１１２内の像に結像される。 図１０から分かるように、視野中央から出る光束の光線経路は像平面１１２内でテレセントリックされ、すなわち、光束１０８の主光線１０６は像平面１１２に垂直に当たる。 テレセントリーにより特徴付けられる理想的位置から理想的でない位置への少なくとも１つの開口絞りの移動による結像系誤差の意識的な導入も可能であり、このことは、光束が像平面１１２にテレセントリックしないで当たることになる。 像平面１１２内の物体１０４の像１１４は拡大される。 この拡大倍率は、好ましくは、３００xから１０００xの範囲である。 像平面１１２内では、観察のために観察装置が配置される。 観察装置はカメラ、特に、ＣＣＤカメラ、マルチチャンネルプレート、または蛍光スクリーンを使用できる。

さらに、観察装置は同様に図１０で図示されない分析ユニットを設けることができ、分析ユニットは、観察装置から受ける像を、例えば、評価のためデジタル形式で送ることができる。 分析ユニットはプログラム可能なデジタルコンピュータとすることができる。

さらに、プログラム可能なデジタルコンピュータは制御装置を含むことができ、制御装置は物体平面内で照明される物体視野寸法や形状、瞳孔充満率および開口数を調整するために結像光学系内の開口絞り、照明開口絞りまたは絞り車輪並びに検査系内の視野絞りを制御する。 さらに、この系はｘ−ｙ
平面としても称される物体平面内で検査される物体の位置決め装置を含むことができる。 それにより、小さい物体視野、例えば、３０μｍ×３０μｍまたは１００μｍ×１００μｍのマスクの異なる部分を、例えば、１５２×１５２ｍｍ ²のマスク寸法で検査することができる。 ｘ−ｙ平面内でのマスクの系統的な開始により、調整可能な絞りでシュミュートされる投影露光設備で全体のマスクを検査できる。 しかしながら、これは非常に高価であるので、第１副系が第２副系から容易に分離できるように結像系を構成すると有利となる。 大きい物体視野または小さい物体視野や大きい倍率又は小さい倍率が必要であれば、第２副系を大きい倍率又は小さい倍率および／または大きい物体視野または小さい物体視野を持つ第２副系に対して非常に簡単に交換できる。 そのような場合、全体のマスクは大まかに検査され、マスク上の限界範囲はｘ−ｙ位置決め装置により接近でき、それから、この範囲は別の光学系で欠陥のための検査をできる。 位置決め装置によるｘ−ｙ平面での移動可能性と並んで、本発明の有利な実施例では焦点調整装置も設けられ、焦点調整装置により物体は物体平面と垂直に移動でき、像は焦点の上下の設定焦点位置で撮像できる。 このようにして、像やマスクを異なる設定焦点平面で撮像できる。 この焦点平面の数は検査の最適精度に依存する。

異なる焦点平面での像データに加えて、個々の像のため照明平面内での照明密度に関するデータも撮像できる。

ｘ位置、ｙ位置およびｚ位置による撮像された像データから、検査されるマスクの密度データマップ描くことができる。 これらの密度データマップは、シュミュレーション計算に基づいて得られる密度データマップと比較でき、または、投影露光工程中に受容できる結果に至る基準データマップと比較することができる。 このようにして、欠陥に関するマスクの検査と、必要とあれば、修理の検査ができ、マスクの的確性を検査できる。

この発明による検査系は、欠陥分析およびマイクロリトグラフィーのためのマスクの修理に適するのみならず、また、検査系の波長の光での照射によるマスクの局部清掃に適し、または、マスク構造の設計の最適化にも適し、露光工程のための工程最適化および射影露光設備内での系構成に適する。

図１１では、全体の検査系の原理略図が示される。 ＥＵＶ光源１００の光はコレクタ１０２により集められ、照明系の鏡１０４、１０６を介して検査される物体がある物体平面１０８へ向けられる。 照明装置１１０の光束は物体平面１０８内の物体へテレセントリックに当たるのではなくて、角度を成して当たる。 特に、光束の主光線角度は、投影露光設備により主光線角度に一致して操作される。 第１実施例では、この角度αは垂線１１２に対して６°である。

照明系１１０内では、コレクタ１０２から物体平面１０８までの光路内に照明開口絞り１２０および視野絞り１２２が配置される。 反射を受けて照明される物体平面１０８内の物体は、本発明による結像系により、物体が観察できる像平面１３０内に結像される。 結像は、この実施例では２段階、つまり、中間像Ｚで行われる。 結像系の第１副系１５０は第１鏡１５２と第２鏡１５４を含む。 第１副系により中間像平面内に結像される物体平面内の物体の中間像は、有利には、検査されるマスクが第２副系１５６により像平面１３０内で拡大して結像される。 結像系内の開口絞り１５４は、物体平面１０８から第１副系１５０の第１鏡１５２との間の中間像平面に対する物体平面までの光路内にある。 例えば、第２副系は少なくとも１つの鏡と、ＰＥＥＭとを含む光学系にできる。 このことは既に詳細に説明した。

図１２では、本発明による検査システムでの物体の検査のための実例の測定フローが示される。 第１ステップ２００で、系の調整、例えば、開口ＮＡ _結像 、開口ＮＡ _照明 、および不明瞭化絞り、または、視野絞りの入力が行われる。 その後、これらの絞りは第２ステップ２０２内で調整される。 その後、系の調整はステップ２０４内でテスト構造、例えば、ｘ方向またはｙ方向の線形構造に基づき再検査される。 テスト構造により、系はステップ２０６内で微調整される。 その後、ステップ２１０内で物体の検査すべき範囲である測定視野内の測定個所が、例えば、対応する個所でｘ−ｙテーブルが移動されて位置決めされる。 測定視野内での位置決め前に、ステップ２０８で測定調整のドキュメンテーションも実行できる。

検査される測定個所が位置決めされた後、最後のステップ２１２内で焦点が調整される。 ステップ２１２内で焦点が見出されると、ステップ２１４内で測定像が撮像されるか、前記のように焦点が走査され、すなわち、異なるＺ位置のための測定像が撮像される。 ステップ２１６で、測定像後に品質制御が行われ、または、異なる焦点位置に関連する測定像は品質的観点で評価される。 それらが品質要件に適合すると、もしあるならば、物体は別の測定個所に移動され、さらに、前記のような測定フローで撮像される。 品質制御が否定的な結果に至ると、同じ個所で新しい測定像が撮像され、または、異なるＺ位置に関連する測定像数が撮像される。

最早、別の測定位置２２０が存在しなければ、ステップ２２２で系の調整が変更できるか、ステップ２２４で測定を終了することができる。

図１３では、例えば、コンピュータ装置により実行でき、検査系により得られる測定像または測定情報の可能な評価が示される。 異なる測定像が焦点平面の上下で撮像されると、物体平面、すなわち、ｘ−ｙ平面、並びに、ｚ方向での検査される物体の場所の関数である選択された測定像３００は、ステップ３０２で、試料の場所、つまり、ｘ−ｙ位置の関する場所、すなわち、領域に関する場所もｚ位置に関する場所、すなわち、部分に関する場所も選択され、続いて分析できる。 選択されたデータは数字で処理され、ステップ３０４で示すように設定された表示を計算できる。 例えば、データは適合でき、挿入でき、相関でき、平滑化でき、濾過でき、または、鏡像にできる。 計算によるデータの準備またはステップ３０４での準備は、例えば、ステップ３０６で品質に関する識別番号に基づき自動的に特徴付けることもできる。

品質のための識別番号の出力の変更、または、それに加えてステップ３１０で異なる表示を実行できる。 ｘ方向またはｙ方向での密度の像表示ができ、または、輪郭プロットができる。 これは、参照符号３１２および３１４で表される。 これに変えて、部分のための輪郭を示すことができ、または、線幅を焦点ぼけ、すなわち、ｚ方向への運動を介して示すことができる。 これは、ステップ３１６および３１８で表される。 さらに、線幅は閾値を介して示すことができる。 これは、参照符号３２０で表される。 変更の表示タイプは参照符号３２２で表される処理窓であり、レジスト発生のための測定データのシュミュレーションの表示は参照符号３２４で表される。 多数の測定の比較ができ、または、焦点ぼけ、すなわち、ｚ方向への運動を介してコントラストの表示ができる。 これは、参照符号３２６、３２８で表される。 ステップ３３０による測定像の評価に基づいて他の表示もできる。 可能な表示タイプは、波長範囲≧１９３ｎｍで動作する検査系では、カールツアス Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨの操作マニュアルＡＩＭＳ Ｆａｂ Ｂ４１００３Ｅおよび／またはソフトウエアマニュアルＡＩＭＳ Ｆａｂ Ｂ４０４０９Ｅで詳細に説明されている。 この刊行物の開示内容は、本出願に完全に含まれる。

図１４ａ乃至図１４ｃでは、本発明による検査系の可能な使用範囲が示されている。 図１４ａは、例えば、マスクブランク、すなわち、マスク素材の製造の場合のＥＵＶ検査系の使用を示す。 ステップ４００で仕上げられ、たいてい、ガラス基板である基板が、ステップ４０２で本発明によるＥＵＶ検査系により、その品質に関して制御できる。 この品質が十分であれば、基板はステップ４０４でＥＵＶミラー層により被覆される。 これらのミラー層は、今や、ステップ４０６で欠陥に関して検査され、つまり、全表面に亘り検査される。 ステップ４０６による欠陥検査は、検査モジュール、例えば、可視光線で動作するＥＵＶ結像系と平行な結像系で行われる。 マスク上に欠陥が生じると、ステップ４０８により、この欠陥はＥＵＶ検査系により詳細に検査できる。 このために、事前に全表面が検査されるマスクは、ｘ−ｙ位置調整装置により欠陥個所に移動され、マスクのこれらの範囲はＥＵＶ検査系により詳細に検査される。 行われたＥＵＶ検査後にステップ４１０によるマスクの品質が十分であれば、ステップ４１２によりマスクは送り出され、または、ステップ４１４により中止される。

図１４ｂは、本発明によるＥＵＶ検査系の別の使用範囲として、マスク製造での使用を示す。 密に被覆されたマスク基板は、図１４ｂのステップ４５０で、
入力制御装置内のＥＵＶ検査系により検査できる。 マスク品質が十分であれば、それは、次のステップ４５２内で構造化できる。 ステップ４５２による全体の構造マスクは、ステップ４５４でＥＵＶ検査系により再び検査できる。
このため、入力制御装置４５０の場合と同様に、最初に全体のマスク表面の欠陥検査は、例えば、可視光線で動作する検査系で行われ、同様に、可視光線またはＵＶまたはＶＵＶ波長範囲で動作するＣＤ測定で行われる。 ＥＵＶ光線で実行されない欠陥検査またはＣＤ測定で欠陥が生じると、そこで発見された欠陥を詳細に分類化するために本発明によるＥＵＶ検査系を使用することができる。 欠陥についてのＥＵＶ検査に基づき、マスクの品質が欠陥検査後、十分であると分かれば、ステップ４５６により出すことができる。 マスクの品質が不十分であれば、マスクは対応する欠陥個所に移動され、その後、ステップ４５８で修理ができるかどうかの検査がされる。 修理ができなければ、マスクはステップ４６２により取りやめられる。 修理ができれば、ステップ４６２により修理が実行され、ＥＵＶ検査に向けられる。 今や、十分な品質データが生じると、修理されたマスクを出すことができる。

図１４ｃは、本発明による使用範囲として、ウエハ工場でのこの種の検査系の使用を示す。

ウエハ工場では、マスクはステップ５００により、最初に、入力制御装置に向けられることができる。 マスクは製造工程５０２のコースでエージングされる。 マスクは、本発明によるＥＵＶ検査系により規定間隔で、ステップ５０４によりエージングまたは貯蔵後に検査できる。 このため、再び、マスクは最初に可視可能な波長範囲またはＵＶ波長範囲またはＶＵＶ波長範囲の光線で全表面に亘り検査される。 欠陥が生じる個所でＥＵＶ検査が行われる。 マスク品質が、なお、十分であれば、マスクは、さらに製造に使用できる。 マスクが、もはや質的な要件を満たさないことを検査系が示すと、欠陥を修理できるかどうかを検査できる。 このステップは、ステップ５０６で表される。 修理ができなければ、マスクはステップ５０８により製造工程から取り出される。 修理ができれば、マスクはステップ５１０により修理され、修理後にＥＵＶ検査系で検査される。 欠陥は、行われた修理後に分類化され、十分な品質の場合に、マスクは再び、製造工程に移され、十分でない品質の場合には取り出される。

それで、本発明により、始めてＸ線顕微鏡およびＥＵＶリトグラフィーで使用される物体の検査設備が提供され、非常に短い全長とコンパクトな構造により特徴付けられる。

１ 物体平面Ｓ１ 第１鏡Ｓ２ 第２鏡Ｓ３ 第３鏡Ｓ４ 第４鏡３ 像平面ＨＡ 光軸Ｂ 開口絞り