JP2017512998A - 偏光パラメータを測定するための測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、偏光パラメータを測定するための測定装置に関する。光学系（５０）の偏光パラメータを測定するための測定系（１０）は、光放射（１４）を供給するための照明系（１２）と、前記照明系と前記光学系との間に配置される測定マスク（２２）であって、該測定マスクの複数のフィールド点（２６）に配置される測定構造体（２４）を備える測定マスク（２２）と、光放射のビーム経路に配置され、フィールド点依存方法で光放射の偏光状態を変化させることにより、フィールド点の１つが第１の偏光状態にある光放射（１４−１）で照射されると同時に、別のフィールド点が第２の偏光状態にある光放射（１４−２）で照射されるように構成された偏光変化装置（２８）と、前記光学系との相互作用後に、光放射を検出するように構成された検出モジュール（３２）と、を備える。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本願は、２０１５年３月２４日付けで出願された独国特許出願第１０ ２０１４ ２０５ ４０６．０号の優先権を主張する。該独国特許出願の内容を参照により本願の本文に援用する。

本発明は、光学系の偏光パラメータを測定する測定システム及び方法に関する。さらに、本発明は、このような測定システムを備えるマイクロリソグラフィー投影露光装置に関する。

特許文献１には、光放射の偏光状態から光学系の影響を測定する方法が記載されている。この方法には、２つの測定ステージにおいて、光学系のジョーンズ行列を測定することが含まれる。第１の測定ステージでは、画定した偏光状態を有する入力側の放射が光学系に連続的に放射される。次に、光学系から出てくる放射の出力側の偏光状態の強度が偏光解析装置を用いて測定される。そこから位相減少ジョーンズ行列が計算される。第２の測定ステージでは、大域位相項が干渉測定によって測定される。次に、光学系の完全なジョーンズ行列を得るために、第１の測定ステージで測定された位相減少ジョーンズ行列は、大域位相項と組み合わされる。

リターデイションといった偏光パラメータは、例えばジョーンズ行列から測定することができる。しかしながら、環境条件が上記方法の測定中に変化すると、測定結果が擾乱することもあり得る。

米国特許第７，２８６，２４５号明細書

本発明は、上記問題を解決する測定系および偏光パラメータの測定方法を提供することを目的としており、特に、時間経過に伴い生じる環境条件の変化および／または不安定性が測定結果に及ぼす影響を最小化する。

上記目的は、例えば本発明による以下に説明する光学系の偏光パラメータを測定するための測定系によって達成することができる。この測定系は、光放射を供給する照明系と、照明系および光学系の間に配置された測定マスクであって、その測定マスクの複数のフィールド点に配置された測定構造体を備える測定マスクと、を備える。さらに、測定系は、光放射のビーム経路に配置され、かつ、フィールド点のうち１つのフィールド点が第１の偏光状態にある光放射で照射され、同時に、別のフィールド点が第２の偏光状態にある光放射で照射されるようにフィールド点依存方法（a field-point-depending manner）で光放射の偏光状態を変化させるように構成された偏光変化装置を備える。さらに、測定系は、光学系との相互作用後に光放射を検出する検出モジュールを備える。

本発明による測定系が測定対象とする光学系は、マイクロリソグラフィー投影露光装置の光学系、特に、このような投影露光装置の投影レンズとすることができる。照明系は、特に、画定した偏光状態にある光放射を提供するように構成される。

偏光パラメータは、光学系との光放射の偏光に関する相互作用を記述するパラメータに関する。この場合、偏光パラメータは、光学系によって影響を受ける光放射の偏光特性の影響を画定することができる。このような偏光パラメータの例として、リターデイション、直線偏光二色性、回転および円偏光二色性が挙げられる。さらに、偏光パラメータは、光学系の結像収差の偏光依存性を画定することができる。このような結像収差は、例えば光学系の歪曲収差または焦点位置収差であり得る。歪曲収差により、測定マスクの上の測定構造体の互いに関する相対位置の変化が基板の上への光学系による結像中に引き起こされる。このような歪曲収差は、「オーバーレイ収差」とも称される。

検出モジュールは、検出された光放射から偏光パラメータを測定するようにさらに構成される。代替的に、偏光パラメータは、別個に測定することもできる。例として、直接的なオーバーレイ計測によって歪曲収差を測定する際は、検出モジュールは、露出したウェーハであってもよい。ウェーハの露出後、後者の場合、例えば電子顕微鏡といった適切な顕微鏡によって歪曲収差に関して検査される。

上記第１の偏光状態は、第２の偏光状態とは異なる。換言すれば、偏光変化装置は、光放射の偏光状態を変化させるように構成され、その結果、少なくともフィールド点の２つは、同時に異なる偏光状態にある光放射で照射される。偏光変化装置は、連続的な要素または複数の要素として具現化され得る。一実施形態によれば、偏光変化装置は、照明系と測定マスクとの間に配置される。代替的に、偏光変化装置は、照明系内のビーム経路に配置することもできる。

測定系の偏光変化装置は、異なる偏光状態を光学系により同時に複数の測定チャネルに適用することを可能とし、それ故、時間幅を狭く区切った測定プロセスにおいて偏光パラメータの測定を実行することを可能とする。従って、時間の経過により起きる環境条件の変化および／または不安定性が測定結果に及ぼす影響を最小化することができる。

測定系の一実施形態によれば、偏光変化装置は、入射した光放射を回転させるための少なくとも１つの偏光回転素子を備える。特に、偏光変化装置は、異なる回転角を有する複数の偏光回転素子を備え、好ましくは、０°、４５°、９０°、及び１３５°の回転角を有する４つの偏光素子を備える。偏光回転素子は、半波長板により具現化することができる。代替的に、偏光素子は、光学活性体を含有することができる。

偏光変化装置は、光放射のビーム経路において、測定マスクの上のフィールド点に割り当てられる位置を有する。異なる回転角を有する上記偏光回転素子の各１つは、フィールド点に割り当てられた偏光変化装置の位置の１つに配置される。従って、測定マスクの上の各フィールド点は、測定マスクの上の別のフィールド点の上に照射される放射とは、偏光方向の回転角に関してそれぞれ異なる光放射で照射される。

さらなる実施形態によれば、偏光変化装置は、少なくとも１つの半波長板を備える。特に、偏光変化装置は、異なる方向の光学軸を有する複数の半波長板を備える。例として、偏光変化装置は、入射した光放射の偏光方向に関して、０°、２２．５°、４５°、６７．５°の方向の光学軸を有する４つの半波長板を備える。これにより、入射した光放射の偏光方向は、０°、４５°、９０°、及び１３５°の回転角で回転する。

さらなる実施形態によれば、偏光変化装置は、少なくとも１／４波長板を備える。特に、偏光変化装置は、異なる方向の光学軸を有する複数の１／４波長板を備える。一実施形態によれば、２つの１／４波長板の光学軸のなす角度は、９０°である。特に、上記１／４波長板は、その光学軸が直線偏光状態で入射する光放射の偏光方向に関して＋４５°と−４５°との角度をなすように方向づけられる。このような偏光変化装置を用いると、円偏光状態を光学系の上に放射させる、すなわち、光学系の円偏光二色性および／または回転を偏光パラメータとして測定することができる。円偏光状態とは、光放射が主に円偏光の放射成分を含む状態を意味するものとして理解されたい。

さらなる実施形態によれば、測定構造体は、複数の測定フィールドに配置され、偏光変化装置は、各測定フィールドの範囲内で同じ変化パターンになるように、フィールド点依存方法で光放射の偏光状態を変化させるように構成される。換言すれば、同じ空間偏光分布での照射が、複数のフィールド点を含む各測定フィールドにおいて成立する。

さらなる実施形態によれば、偏光変化装置は、測定マスクに固定される。換言すれば、測定マスクおよび偏光変化装置は、共に、例えば均一な測定レチクルといった形態で均一な測定モジュールを形成する。

さらなる実施形態によれば、測定系は、波面測定系として構成される。このような波面測定系は、例えばシアリング干渉計または点回折干渉計といった干渉計を備えることができる。

さらなる実施形態によれば、検出モジュールは、回折格子を備える。このような回折格子によれば、測定系は干渉計として作動することができる。

さらなる実施形態によれば、測定構造体は、それぞれ格子形状の形態で構成することができる。歪曲収差の測定に対して、測定構造体を異なる形態とすることもできる。例として、それらは、この使用のために十字型の形態で具現化することができる。

さらなる実施形態では、照明系は、異なる偏光状態で連続して光放射を供給するように構成される。一実施形態の変形によれば、異なる偏光状態は、異なる方向の直線偏光状態を含む。直線偏光状態とは、光放射が直線偏光された放射成分を主に含む状態を意味するものとして理解されたい。

異なる偏光状態の光放射で連続的に放射するプロセスは、測定系のキャリブレーションとして用いることができる。この場合、測定フィールドの範囲内に配置された測定チャネルは、それらの偏光依存に関してキャリブレートされ得る。本明細書における測定フィールドは、測定マスク上の領域を備えており、その領域それぞれには特定の数の測定構造体が配置される。この場合、偏光変化装置は、フィールド点依存方法で同じ変化パターンを有する各測定フィールドの範囲内で偏光状態を変化させるように構成される。

換言すれば、異なる偏光状態での放射により、複数の測定構造体が配置される測定フィールド内で偏光の変化パターンを変化させることが可能である。異なる変化パターンの場合、個々の測定フィールドに対して偏光パラメータの測定結果を比較することにより、測定系が偏光無依存型であるか否かを検査することが可能である。仮に測定系が偏光無依存型である場合、異なる偏光状態の放射プロセス中に各測定フィールドに対して、同じ値の偏光パラメータが結果として得られる。仮に、同じ値の偏光パラメータが結果として得られる場合、測定フィールド内における光学系の偏光特性は、基礎として測定に関連する変化を有しないと想定することができる。仮に、異なる値の偏光パラメータが測定され、それ故、実際に光学系の偏光特性が測定に関連して変化するならば、対応してこの変化を今後の偏光パラメータの測定結果の評価に考慮することができる。

さらなる実施形態によれば、照明系は、直線偏光状態で光放射を供給するように構成される。

さらに、本発明は、上記実施形態のうちの１つにおける投影レンズ及び測定系を備えるマイクロリソグラフィー投影露光装置を提供し、この場合、測定系は、投影レンズの偏光パラメータを測定するために構成される。この場合、測定系における照明系は、投影露光装置の照明系と同一であることが好ましい。

さらに、本発明は、光学系の偏光パラメータを測定するための後述する方法を提供する。この方法では、測定マスクの複数のフィールド点に配置された測定構造体を備える測定マスクが提供される。さらに、光放射は、フィールド点依存偏光パターンで測定マスクの上に放射され、フィールド点のうち１つのフィールド点は、第１の偏光状態にある光放射で照射され、同時に、別のフィールド点は、第２の偏光状態にある光放射で照射される。さらに、光放射は、測定マスクとの相互作用および後続する光学系との相互作用の後に検出され、光学系の光学パラメータが検出された光放射から測定される。

一実施形態によれば、本発明による方法は、上記実施形態の１つにおける測定系で実行される。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、光学系の偏光パラメータを測定する際、光学系の方位ゼルニケ係数が検出された光放射から測定される。その結果、偏光パラメータが方位ゼルニケ係数から測定される。方位ゼルニケ係数の定義については、図の説明にてより詳細に述べる。

本発明による測定系の上記実施形態、例示的な実施形態、および実施形態の変形等に関して特定される特徴は、対応して本発明による方法に適用することができる。逆に、本発明による方法の上記実施形態、例示的な実施形態、および実施形態の変更に関して特定される特徴は、対応して本発明による測定系に適用することができる。本発明による実施形態のこれらの特徴およびその他の特徴は図面や請求項にて説明される。個々の特徴は、本発明の実施形態として、別個に又は組み合わせて実施することができる。さらに、それらは、独立して保護可能な有利な実施形態を記述し、その保護は出願係属中または後にのみ可能であれば主張できる。

添付図面に示す本発明による例示的な実施形態に基づいて、本発明の上記特徴および更に有利な特徴を以下でより詳細に説明する。

測定マスク及び偏光変化装置から構成される光学系の偏光パラメータを測定するための本発明による測定系の一実施形態を示す。 測定マスクの第１の実施形態および偏光変化装置の第１の実施形態をそれぞれ示す。 測定マスクの第２の実施形態および偏光変化装置の第２の実施形態をそれぞれ示す。

以下で説明する例示的な実施形態、つまり実施形態もしくは実施形態の変更において、機能的に又は構造的に互いに類似する要素には、できる限り同一または類似の参照符号が付与される。それ故、特定の例示的な実施形態の個々の要素の特徴を理解するために、他の例示的な実施形態に関する記載や本発明の一般的な記載を参照すべきである。

説明を簡潔化するために、図はデカルトｘｙｚ座標系で示し、これにより図に示す要素の各位置関係が明確となる。図１では、ｙ方向は平面に対して鉛直下向きであり、ｘ方向は右向きであり、ｚ方向は上向きである。

図１は、マイクロリソグラフィー投影露光装置の投影レンズの形態での光学系５０の偏光パラメータを測定するための本発明による測定系１０の一実施形態を示す。光学系５０は、例えば２４８ｎｍ又は１９３ｎｍといったＵＶ波長の範囲における動作波長用に、又は、例えば１３．５ｎｍ又は６．８ｎｍといったＥＵＶ波長の範囲における動作波長用に設計することができる。ＥＵＶ動作波長の場合、光学系５０はミラーという形態での反射光学素子のみを備える。

実施形態に示すように、測定系１０は、シアリング干渉計として構成され、そのため照明系１２、偏光変化装置２８、測定マスク２２、及び検出モジュール３２を備える。測定系１０は、光学系５０とは独立した測定配置で構成することもできる。代替的に、測定系１０は、投影レンズという形態の光学系５０を備えるマイクロリソグラフィー投影露光装置に組み込むこともできる。この場合、照明系１２および検出モジュール３２は、投影露光装置の一部とすることが好ましい。偏光変化装置２８および測定マスク２２は、測定レチクル４８に組み込むことができ、測定プロセスを実行するために投影露光装置のマスク平面に積まれる。

測定系１０は、後述するように、光学系５０と独立した測定配置である。照明系１２は、偏光変化装置２８の上に画定された偏光状態にある光学系５０の動作波長で、光放射１４を放射する。この目的で、照明系１２は、レーザーの形態の放射源１６、偏光子１８、及び偏光回転装置２０を備える。放射源１６は、既に高い偏光の程度で光放射１４を発生させる。放射源１６により発生された光放射１４の偏光部分は、偏光子１８によって分離される。この偏光部分を偏光回転装置２０によって回転させることができる。偏光回転装置２０は、回転可能な半波長板または回転子によって占有されたマガジンを備えることができ、これは光放射１４のビーム経路に連続的に導入することができる。

一実施形態によれば、偏光変化装置２８は、測定マスク２２の上側に固定して取り付けられ、結果として、偏光変化装置２８および測定マスク２２は、連続的な測定レチクル４８を形成する。代替的に、偏光変化装置２８は、分離した要素として具現化することもでき、測定マスクに入射する光放射１４のビーム経路内に適切な位置に配置することもできる。

ここで述べる実施形態では、測定系１０は、光学系１２のフィールド分解リターデイションを測定するために用いられる。しかしながら、代替的に、測定されるであろう偏光パラメータは、光学系１２の直線偏光二色性、回転、円偏光二色性、または歪曲収差もしくは焦点位置収差の偏光依存性にも関係し得る。

上述したフィールド分解リターデイションの測定のために、偏光子１８および偏光回転装置２０は、偏光装置２８に入射する光放射１４が所定の偏光方向について直線偏光状態で存在するように設置される。後述する例示的な説明では、ｘ方向に直線偏光した状態が、偏光変化装置２８に入射する光放射１４として選択され、上記状態は、ジョーンズベクトル
で記述される。

偏光変化装置２８は、異なる方向の半波長板の形態で多数の偏光操作素子３０を備える。代替的に、偏光操作素子３０として、偏光方向を回転させるための光学活性物質、または偏光パラメータとして回転または円偏光二色性を測定することが意図されるような場合には、例えば１／４波長板を備えるモジュールも用いることもできる。入射した光放射１４は、偏光素子３０を通過後異なる偏光状態を有し、その結果、図１に示すように測定マスク２２の異なるフィールド点２６が、異なる偏光状態を有する光放射１４−１，１４−２，１４−３で照射される。

測定マスク２２は、光学系５０の物体平面２３内であって、偏光変化装置２８の下方に配置される。測定構造体２４は、測定マスク２２の上述したフィールド点２６に配置される。測定構造体２４は、それぞれ回折構造を有し、例えばチェッカード格子や線格子として構成することもできる。このような測定マスク２２は、原則として、「コヒーレンスマスク」としても知られている。図２は、偏光変化装置２８を共に適用したそのような測定マスク２２の第１の実施形態を例示する。

図２による測定マスクは、測定マスク２２の全フィールドにわたって配置された測定構造体２４で均一なｘ／ｙ格子を有する。以下では、説明のために、測定構造体２４は、測定フィールド５２に分類化される。これらの測定フィールド５２は、必ずしも測定マスク上で物理的に特定される必要はない。それぞれの場合において、４つの測定構造体２４は、正確に言うと２行２列から構成される行列であり、上記測定フィールド５２に配置される。

ビーム経路内で、測定マスク２２の上方に配置された偏光変化装置２８は、測定マスク２２の格子に適合した偏光操作素子３０の格子を備える。上記偏光操作素子は、ここでは４つの異なる変形、すなわち、半波長板３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄとして存在する。図２の凡例に示す半波長板３０Ａの場合、その速軸３１は、ｘ方向に直線偏光された入射した放射１４に平行になるように方向づけされ、すなわち、回転角θは０°となる。半波長板３０Ｂの場合、θ＝２２．５°となり、半波長板３０Ｃに場合、θ＝４５°となり、半波長板３０Ｄの場合、θ＝６７．５°となる。

光放射１４の偏光状態は、半波長板３０Ａ（ジョーンズベクトル
、以下では偏光状態Ａと称する）の１つを通過した後でも依然として変化せず、半波長板３０Ｂ（ジョーンズベクトル
、以下では偏光状態Ｂと称する）の１つを通過した後は４５°だけ回転し、半波長板３０Ｃ（ジョーンズベクトル
、以下では偏光状態Ｃと称する）の１つを通過した後は９０°だけ回転し、
半波長板３０Ｄ（ジョーンズベクトル
、以下では偏光状態Ｄと称する）の１つを通過した後は１３５°だけ回転する。

各測定構造体２４は、図１に示すように、光学系５０を通過する専用の測定チャネル５６を画定する。測定チャネルという用語は、光学系５０を通過する各光学ビーム経路を示す。各測定構造体２４から発生する光放射１４は、各専用の光学ビーム経路上で光学系５０を通過するので、光学系５０の光学収差のフィールド点依存変化を光学系５０を通過後の光放射１４のフィールド点依存評価によって測定することができる。

図２による実施形態では、測定チャネル５６は、測定構造体２４を測定フィールド５２に分類することに応じて、それぞれ４つのグループで結合され、各４つのグループの測定チャネル５６は、それぞれ異なる偏光状態、正確に言うと、上述した偏光状態Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤで作動する。

光学系５０により発生された波面偏差が、以下でより詳細に説明する検出モジュール３２によって、各測定チャネル５６に対して測定される。測定フィールド５２を形成するように結合された各測定チャネル５６の測定結果を評価することによって、測定フィールド５２の場所に対してリターデイションの偏光パラメータを計算することが可能である。上記場所は、測定点５４と称され、各測定フィールド５２について、図２の偏光変化装置２８のグラフィカルな説明図において示す。各測定点５４は、４つの測定構造体のグループを備える測定フィールド５２の各中心に位置し、従って、各測定点５４は、それぞれ偏光状態Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤで作動する４つの測定チャネル５６のグループの中心に位置する。

しかしながら、さらに、偏光状態Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ、つまり、２行２列から構成される上記４つのグループを有する４つの測定チャネルのグループをそれぞれ備えるさらなる測定フィールド（図２にて不図示）を画定することも可能である。図２に示す、さらなる測定点５４は、これらのさらなる測定フィールドの各中心にて画定される。これらのさらなる測定点５４の場所におけるリターデイションは、それらを囲い、かつ、偏光状態Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを有する測定チャネル５６の場所での波面測定結果を評価することによって対応して測定することができる。従って、結果として、測定構造体２４の密度または測定チャネル５６の密度に対応するフィールド分解でリターデイションを測定することができる。

リターデイションの上記フィールド分解測定に対して、図１に示す検出モジュール３２は、物体平面２３に対して割り当てられた結像平面３４に配置された回折格子３６と変位装置３８とを備える。回折格子３６は、少なくとも１つの移動方向４０、随意に２つの直交する移動方向に、測定プロセス中に変位装置３８によって変位される。この変位は、「位相変位」とも呼ばれ、ｎステップでなされる。回折格子３６で発生された波は、随意にコンデンサー光学ユニット４２によって２次元空間分解検出器４４に結像される。各ステップで、検出器の表面に発生した干渉図形は、検出器４４によって記録される。波面の導関数は、評価ユニット４６によって計算される。導関数を積分することによって、光学系５０の通過後の光放射１４の波面が結果として各フィールド点２６に対して計算される。

各測定フィールド５２に対して、４つの波面Φが存在し、具体的には、偏光状態Ａ（入力偏光に関して０°だけ回転される）を有する測定チャネル５６に対してΦ（０°）、偏光状態Ｂ（入力偏光に関して４５°だけ回転される）を有する測定チャネル５６に対してΦ（４５°）、偏光状態Ｃ（入力偏光に関して９０°だけ回転される）を有する測定チャネル５６に対してΦ（９０°）、偏光状態Ｄ（入力偏光に関して１３５°だけ回転される）を有する測定チャネル５６に対してΦ（１３５°）である。

そこで、各波面Φ（０°）、Φ（４５°）、Φ（９０°）、及びΦ（１３５°）に対して、評価ユニット４６は、ゼルニケ多項式分解を実行する。このようなゼルニケ多項式分解は、当業者にとって既知であり、例えば、１９９２年にジョン ワイリー アンド サンズ（John Wiley & Sons）株式会社が出版したダニエル マラカラ（Daniel Malacara）のテキストブック「光学工場試験（Optical Shop Testing）」の第２版の第１３．２．３章から知ることができる。いわゆる「フリンジ」ソートに従うゼルニケ多項式分解から得られるゼルニケ多項式を以下で示す。ゼルニケ多項式Ｚ_ｊの「フリンジ」ソートは、例えば、２００５年にヴァインハイムのワイリー−ブイエイチシー バーラグ有限株式合資会社（Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim）が出版したエイチ グロス（H. Gross）の「光学系のハンドブック（Handbook of Optical Systems）」の第２巻の第２１５頁の表２０−２に例示される。物体平面２３におけるある点での波面Ｗ（ρ，φ）は、以下のように展開される：

ゼルニケ関数とも呼ばれるゼルニケ多項式は、添え字のインデックスｊを有するＺ_ｊによって示され、以下では、ゼルニケ係数ｃ_ｊは、当業者にとって一般的であるように、標準位置インデックスｊを有するＺｊによっても表示される。この点で、例えば、ｘ及びｙ方向における幾何学的歪みを示すゼルニケ係数は、それぞれＺ２およびＺ３として示される。幾何学的歪み
は、後述するようにＺ２，Ｚ３及び光学系５０の開口数ＮＡから測定することができ、
，Ｚ２，Ｚ３は、フィールド点座標の関数である：

以下では、入力偏光の各回転状態φに対して得られるゼルニケ係数は、Ｚｊ_φによって示され、例えば、偏光状態Ａ（０°偏光回転）を有する測定チャネル５６に対して測定された波面Φ（０°）のゼルニケ係数Ｚ２に対しては、Ｚ２_０°として示される。

マイクロリソグラフィー、マイクロファブリケーション、及びマイクロシステムに関する２００９年７月の機関誌第８巻第３号０３１４０４（第２２頁）、ジェイ ルオフ（J. Ruoff）及びエム トツェック（M. Totzeck）による「方位ゼルニケ多項式：光学結像系の偏光効果を記述する有用な方法（Orientation Zernike Polynomials: A useful way to describe the polarization effects of optical imaging systems）」によれば、ゼルニケ多項式ＯＺ_ｊをジョーンズ行列として表現することが可能である。それらの導入は、偏光した波面の偏差に対応し、ゼルニケ多項式Ｚ_ｊによって記述される。関連するゼルニケ係数Ｚｊを測定することによって、方位ゼルニケ係数ＯＺｊを行列として測定することが可能である。トータルのリターデイションは、方位ゼルニケ多項式ＯＺ_ｊによって級数として表現することができる。これらの級数の係数ＯＺｊは、以下に説明するように、低次の方位ゼルニケ係数に基づいて偏光方法で測定されたゼルニケ係数Ｚｊ_φによって測定され、具体的には、方位ゼルニケ係数ＯＺ２、ＯＺ−２、ＯＺ３、及びＯＺ−３に基づく。

以下が成立する：

方位ゼルニケ係数ＯＺ２、ＯＺ−２、ＯＺ３、及びＯＺ−３対して、そこから以下が成立する：

高次方位ゼルニケ係数も同様に計算される。関連する測定点５４でのリターデイションは、このように計算された方位ゼルニケ係数ＯＺ±２／±３／±４から測定される。図２に示す全てのさらなる測定点に関して、同様の手順が適用される。原則として、光学系５０の偏光特性は、時間変化する環境条件の結果ゆらぎを受けることがある。異なる偏光状態に対して波面を同時に測定することによって、光学系５０の偏光特性におけるそのようなゆらぎが方位ゼルニケ係数に及ぼす影響を排除することが可能である。

測定系をキャリブレートするために、偏光変化装置２８に入射する光放射１４がさらなる偏光状態で供給され、光学系５０に対する上述の波面測定が前記各偏光状態に対して実行される。この点に関して、例えば、上記で選択された偏光状態
に加えて、入射した光放射１４を、次の入力偏光状態で連続的に供給することもできる：

偏光変化装置２８の半波長板３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄを通過後、表１に示す回転角またはジョーンズベクトルは、それ故、個々の出力偏光状態Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに対する結果である。表から明らかなように、４つの直線偏光状態
、すなわち方位方向０°、４５°、９０°、及び１３５°の直線偏光状態のそれぞれは、半波長板３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、及び３０Ｄによって画定される測定フィールド５２の４つの測定チャネル５６のそれぞれに適用される。

４つの異なる入力偏光状態の入射についてのリターデイションに対する測定結果を比較することによって、測定系１０が偏光無依存型であるか否かを調べることができる。仮に、そうである場合、個々の測定点５４に関して測定されたリターデイションは、入力偏光状態から独立している。リターデイションの偏差が異なる入力偏光状態を用いて測定される場合、これらの偏差は、測定系１０をキャリブレートするために用いることができ、対応して評価ユニット４６による今後の測定の評価において考慮することができる。

図３は、測定マスク２２及びそれに適用できる偏光変化装置２８のさらなる実施形態を示す。これは、測定構造体２４を、均一なｘ／ｙ格子で配置するかわりに、測定構造体２４がそれぞれ斜線に沿って配置されるひし形パターンで配置する点で、図２による実施形態と異なる。偏光変化装置２８の偏光素子３０は、測定構造体２４のパターンと同様に配置される。この配置でも、測定点５４は、図３に示すように偏光状態Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤで入射する４つの測定構造体２４のグループの各中心に位置する。

測定系１０のさらなる実施形態では、既述のように、光学系の歪曲収差をフィールド点依存方法によりその偏光依存に関して調べる。この実施形態は、測定マスク２２の上の測定構造体２４が、チェッカードパターンというよりもむしろ十字型又はそれに類似する構造で具現化される点で、図１に示す実施形態と異なる。

さらに、図１に示すモジュールの代わりに、単にフォトレジストで被覆されたウェーハを検出モジュール３２として用いる。測定プロセス中、上述の測定構造体２４はウェーハの上に結像される。その後、露出したウェーハは、例えば電子顕微鏡といった適切な顕微鏡でのオーバーレイ測定によって歪曲収差に関して検査される。この検査の結果、光学系５０の歪曲収差の偏光依存性は個々のフィールド点で測定される。焦点位置収差の偏光依存性も同様に測定することができる。

例示的な実施形態に関する上記説明は、例として理解されたい。従って、本開示によれば、第１に当業者であれば本発明およびそれに関する利点を理解でき、第２に、当業者には明らかな上記構造や方法の代替や変形が包含される。従って、このような代替形態および変形形態、並びに等価物の全ては、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内にある限り、特許請求の範囲により保護される。

１０ 測定系
１２ 照明系
１４ 光放射
１６ 放射源
１８ 偏光子
２０ 偏光回転装置
２２ 測定マスク
２３ 物体平面
２４ 測定構造体
２６ フィールド点
２８ 偏光変化装置
３０ 偏光操作素子
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 半波長板
３１ 速軸
３２ 検出モジュール
３４ 結像平面
３６ 回折格子
３８ 変位装置
４０ 移動方向
４２ コンデンサー光学ユニット
４４ 検出器
４６ 評価ユニット
４８ 測定レチクル
５０ 光学系
５２ 測定フィールド
５４ 測定点
５６ 測定チャネル

Claims (14)

1. 光学系の偏光パラメータを測定するための測定系であって、
   光放射を供給する照明系と、
   前記照明系と前記光学系との間に配置される測定マスクであって、前記測定マスクの複数のフィールド点に配置される測定構造体を備える測定マスクと、
   前記光放射のビーム経路に配置され、前記フィールド点の１つのフィールド点が第１の偏光状態にある前記光放射で照射され、同時に、前記フィールド点のうち別のフィールド点が第２の偏光状態にある前記光放射で照射されるように、フィールド点依存方法で前記光放射の偏光状態を変化させるように構成される偏光変化装置と、
   前記光学系との相互作用後に、前記光放射を検出するように構成される検出モジュールと、
   を備える測定系。
2. 前記偏光変化装置は、前記入射した光放射を回転させるための少なくとも１つの偏光回転素子を備える、請求項１に記載の測定系。
3. 前記偏光変化装置は、少なくとも１つの半波長板を備える、請求項１または２に記載の測定系。
4. 前記偏光変化装置は、少なくとも１つの１／４波長板を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定系。
5. 前記測定構造体は、複数の測定フィールドに配置され、前記偏光変化装置は、前記光放射の偏光状態をフィールド点依存方法で同じ変化パターンを有する各測定フィールド内で変化させるように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定系。
6. 前記偏光変化装置は、前記測定マスクに固定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定系。
7. 波面測定系として構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定系。
8. 前記検出モジュールは、回折格子を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定系。
9. 前記照明系は、異なる偏光状態で連続的に前記光放射を供給するように構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の測定系。
10. 前記照明系は、直線偏光状態にある前記光放射を供給するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の測定系。
11. 投影レンズ及び請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定系を備えるマイクロリソグラフィー投影露光装置であって、
    前記測定系は、前記投影レンズの偏光パラメータを測定するように構成される、マイクロリソグラフィー投影露光装置。
12. 光学系の偏光パラメータを測定するための方法であって、
    測定構造体を備える測定マスクを提供するステップであって、前記測定構造体は、前記測定マスクの複数のフィールド点に配置される、ステップと、
    フィールド点依存偏光パターンで光放射が前記測定マスクの上に照射されるステップであって、前記フィールド点のうち１つのフィールド点が第１の偏光状態にある前記光放射で照射され、同時に、前記フィールド点のうち別のフィールド点が第２の偏光状態にある前記光放射で照射される、ステップと、
    前記測定マスクとの相互作用および前記光学系との後続の相互作用の後に、前記光放射が検出され、前記光学系の前記偏光パラメータが前記検出された光放射から測定されるステップと、
    を有する光学系の偏光パラメータを測定する方法。
13. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定系によって実行される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記光学系の前記偏光パラメータを測定する際に、前記光学系の方位ゼルニケ係数が前記検出された光放射から測定される、請求項１２または１３に記載の方法。