JP6422450B2 - 投影露光装置上で光学的対称性を測定する装置及び方法 - Google Patents

Description

本願は、独国特許出願第１０２０１３２０４４６６．６号、２０１３年３月１４日出願、及び米国特許仮出願第６１／７８３５７２号、２０１３年３月１４日出願に基づいて優先権を主張する。この独国特許出願及びこの米国特許仮出願の全開示を、参照する形で本明細書に含める。

発明の背景
本発明は、マイクロリソグラフィー投影露光装置上で光学的対称性を測定する方法に関するものである。さらに、本発明は、投影露光装置で光学的対称性を測定するためのリソグラフィー測定マスク、及びマイクロリソグラフィー投影露光装置に関するものである。

マイクロリソグラフィーにおける結像収差を低減するためには、投影露光装置の光学的対称性を正確に知ることが有用である。この関係では、例えば、双極（ダイポール）照射を用いる際に、「極平衡（ポールバランス）」とも称する双極の極（ポール）どうしの関係が平衡でなければ、発生するオーバーレイ誤差の度合いが増加することが観測されている。こうした極平衡を定量化するために、露光装置の投射レンズ内の瞳孔を、ピンホール付き遮光板を有する測定マスクを用いることによって測定し、その開口は、一般に８０〜１００μmの直径を有する。この場合に発生する輝度分布を、ウェハー面付近のセンサ上に、焦点をぼかして結像させる。しかし、従来技術より当業者にとって既知であるこうした測定技術では、極平衡は、投影露光装置の光学系全体についてしか測定することができない。

しかし、不平衡な極分布がオーバーレイ誤差に影響を与える感度は、極の不平衡が照明系内に生じるか投影光学部内に生じるかに依存する。従って、極分布に対する寄与を、投影露光装置の異なる光学的小領域について別個に、例えば照明系と投射レンズについて別個に測定することが望ましい。

発明が応える課題
本発明が応える課題は、上述した問題点を解決し、特に、投影露光装置の光学系全体のうちの小領域に関連して、投影露光装置上で光学的対称性を測定することができる方法、測定マスク、及び投影露光装置を提供することにある。

本発明による解決策
上述した課題は、本発明による１つの好適例による、以下に説明する、マイクロリソグラフィー投影露光装置上で光学的対称性を測定する方法によって解決することができる。この方法は、少なくとも１つの測定構造を、投影露光装置の露光ビーム経路中に配置するステップを含む。この測定構造は、ピンホール付き遮光板、及びこのピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具えている。さらに、この方法は、回折格子において発生する回折放射が、投影露光装置の少なくとも１つの光学素子と相互作用した後の強度を測定するステップを含む。

この回折放射は、投影露光装置の露光ビーム経路中に導光される露光放射の回折格子における回折によって発生する。この目的で、回折格子の周期を、回折格子において回折放射が発生するように、投影露光装置の動作波長に適合させる。ピンホール付き遮光板の開口を「ピンホール」と称することもできる。１つの好適例によれば、この開口を、ピンホール付き遮光板が露光放射に対する大幅な回折効果を有しないような寸法にする。この関係では、開口は、例えば、投影露光装置の動作波長、即ち露光放射の波長の２０００倍未満、特に１０００倍未満、かつ動作波長の１００倍より大きい、特に２００倍より大きい直径、特に動作波長の約４００〜５００倍の直径を有することができる。例えば、この開口は、１９３nmの動作波長において８０〜１００μmの直径を有することができる。

１つの好適例によれば、本発明による方法は、さらに、上記測定した強度を用いて、投影露光装置上で光学的対称性、特に投影露光装置の光学モジュールの光学的対称性を測定するステップを含む。

ピンホール付き遮光板、及びこのピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具えた測定構造を設けることは、投影露光装置上で強度分布を発生することを可能にし、この強度分布は、投影露光装置の光学系全体のうちの小領域に関連する光学的対称性についての情報を得るための基礎として考えることができる。この関係では、例えば、照明系及び投影露光装置の、入射照射の双極の極平衡に対する影響を、強度分布に基づいて得ることができる。

本発明による１つの好適例によれば、上記ピンホール付き遮光板が測定マスクの一部分である。この測定マスクは、測定目的で、投影露光装置のマスク面内に配置されている。

本発明による他の好適例によれば、少なくとも２つの測定構造が露光ビーム経路中に配置されている。測定構造の各々は、ピンホール付き遮光板、及びそれぞれのピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具えている。さらに、これら２つの測定構造の回折格子は、異なる格子周期を有する。換言すれば、第１の測定構造のピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子と、第２の測定構造のピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子とは、異なる格子周期を有する。これら２つの測定構造は、露光ビーム経路中に連続して、さもなければ同所に配置することができる。

本発明による他の好適例によれば、追加的な測定構造が露光ビーム経路中に配置され、この追加的な測定構造は、自由開口を有するピンホール付き遮光板を具えている。自由開口とは、遮光要素、特に格子が当該開口内に配置されていないことを意味するものと理解すべきである。上記回折格子を具えたこの追加的な測定構造と上記測定構造、あるいは、上記回折格子を具えた上記測定構造どうしは、露光ビーム経路中に連続して、あるいは同所に配置することができる。

本発明による他の好適例によれば、上記測定した強度を用いて、露光ビーム経路中の上記測定構造の上流または下流に配置された光学モジュールの対称性を測定する。上流または下流に配置された光学モジュールの例は、投影露光装置の照明系及び投射レンズを含む。

本発明による他の好適例によれば、上記測定構造の上流に配置された光学モジュール及び上記測定構造の下流に配置された光学モジュールが、露光ビーム経路中に配置されている。上記強度の測定中に、下流の光学モジュールの下流にある平面内の強度分布の対称性を測定し、上流の光学モジュール及び／または下流の光学モジュールのそれぞれの、対称性に対する影響を測定する。

本発明による他の好適例によれば、上記測定した強度を用いて、投影露光装置のマスク面上に入射する露光放射の角度分布の対称性を測定する。測定した対称性は、照明系の光軸についての対称性に関係する。

本発明による他の好適例によれば、上記測定した強度を用いて、投影露光装置の投射レンズの透過率の角度依存性の対称性を測定する。透過率の角度依存性とは、特に、この透過率の、投射レンズ上の入射角への依存性を意味するものと理解すべきである。投射レンズの光学的対称性は、当該投射レンズの光軸についての対称性に関係する。

本発明による他の好適例によれば、上記測定した強度を用いて、投影露光装置の少なくとも１つの光学モジュールの、当該投影露光装置の２つの照射極どうしの強度比に対する影響を測定する。測定した強度比を「極平衡」と称することもできる。

さらに、本発明は、マイクロリソグラフィー投影露光装置上で光学的対称性を測定するためのマイクロリソグラフィー測定マスクを提供する。この測定マスクは、ピンホール付き遮光板、及びこのピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具えた少なくとも１つの測定構造を具えている。

本発明による好適例では、この測定マスクが、上述した好適例または変形例のうちの１つにおける対称性を測定する方法を実行するように構成されている。換言すれば、この測定マスクには、上述した好適例のうちの１つにおける測定方法を実行するように機能する特徴を設けることができる。

他の好適例によれば、上記測定マスクが少なくとも２つの測定構造を具えている。これらの測定構造の各々は、ピンホール付き遮光板、及びそれぞれのピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具えている。さらに、これら２つの測定構造の回折格子は、異なる格子周期を有する。他の好適例によれば、上記測定マスクが、さらに、自由開口を有するピンホール付き遮光板を具えた追加的な測定構造を具えている。

さらに、本発明は、マスク面を露光放射で照射するための照明系、及びこのマスク面の下流に配置された投射レンズを具えたマイクロリソグラフィー投影露光装置を提供する。さらに、この投影露光装置は、投射レンズの下流に配置された測定面内の強度分布を検出するように構成された測定装置を具え、ピンホール付き遮光板がマスク面内に配置されると、投射レンズの瞳孔が測定面内に現れる。さらに、この投影露光装置は、測定面内で記録された複数の強度分布から、照明系及び／または投射レンズの、測定面内で測定される瞳孔の強度分布の対称性に対する影響を測定するように構成された評価装置を具えている。

上述した照明系は、マスク面の上流に配置されたすべての光学素子を含むことができ、さもなければ、これらの素子の一部のみを含むことができる。この関係では、「下流に配置される」とは、投影露光装置の露光ビーム経路に関係する。投射レンズの瞳孔が現れる位置は、特に、投射レンズの瞳孔面と共役の平面である。上記測定装置は、例えば、瞳孔、即ち瞳孔内の強度分布が現れるように、ウェハー面から離れるように光軸方向に変位可能な、投影露光装置の変位可能なウェハーステージと統合することができる。

本発明の好適例によれば、投影露光装置が、上述した好適例または変形例における対称性を測定する方法を実行するように構成されている。換言すれば、投影露光装置に、上述した好適例のうちの１つにおける測定方法を実行するように機能する特徴を設けることができる。

本発明による１つの好適例によれば、上記評価装置が、照明系及び／または投射レンズの、対称性に対する影響を、マスク面内に配置された少なくとも２つの測定構造を用いて生成された強度分布から測定するように構成されている。これらの測定構造の各々は、ピンホール付き遮光板、及びそれぞれのピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具え、２つの測定構造の回折格子は、異なる格子周期を有する。

本発明による他の好適例によれば、上記評価装置が、照明系及び／または投射レンズの、投影露光装置の２つの照射極どうしの強度比に対する影響を測定するように構成されている。

本発明による方法の上述した具体例、好適例、変形例に関して詳述した特徴は、本発明による測定マスク、及び／または本発明による投影露光装置に相応に適用することができる。逆に、本発明による測定マスク及び／または本発明による投影露光装置の上述した具体例、好適例。または変形例は、本発明による方法に相応に適用することができる。本発明による好適例のこれら及び他の特徴は、特許請求の範囲中、及び図面の説明中に説明されている。これらの個別の特徴は、別個でも組合せでも、本発明の好適例として実現することができる。さらに、これらの特徴は、独立して保護可能な有利な好適例を記述することができ、それらの保護は、適切であれば、本願の係属中のみ、あるいはその後に権利請求する。

本発明の上記及び他の有利な特徴を、以下の本発明による好適な実施形態の詳細な説明において、添付した概略的な図面を参照しながら説明する。

ピンホール付き遮光板を用いて発生した双極照射を瞳孔図の形で測定するための測定モードにおける投影露光装置の断面図である。 測定モードにおいて投影露光装置を測定するための測定マスクの平面図である。 図１による瞳孔図の測定の概略図である。 第１回折格子を具えた測定構造を用いた瞳孔図の測定の概略図である。 第２回折格子を具えた測定構造を用いた瞳孔図の測定の概略図である。 瞳孔図内の異なる測定位置を例示する図である。

本発明による好適な実施形態の詳細な説明
以下に説明する好適例または実施形態、あるいは変形例では、機能的または構造的に互いに同様な要素には、可能な限り同一または同様の参照符号を与える。従って、特定の好適な実施形態の個別要素の特徴を理解する目的では、他の好適な実施形態、あるいは本発明の全般的な説明を参照すべきである。

説明を促進するために、デカルトｘｙｚ座標系を図面中に示して、図面中に示す構成要素のそれぞれの位置関係を表す。図１では、ｙ方向は図面の平面に直交して図面の奥へ延び、ｘ方向は右向きに延び、ｚ方向は上方に延びる。

図１に、本発明による一実施形態における、マイクロリソグラフィー投影露光装置１０の１つの好適な実施形態を示す。投影露光装置１０は、露光放射１４を発生するための、例えばレーザーまたはプラズマ源のような露光放射源１２を具えている。露光放射１４の波長は、ＵＶ（ultraviolet：紫外）波長範囲内、例えば２４８nmまたは１９３nmとすることができる。さらに、本発明は、極紫外（ＥＵＶ：extreme ultraviolet）波長範囲内、例えば約１３．５nmまたは約６．８nmで動作する投影露光装置も含む。

露光放射源１２が放出する露光放射１４は照明系１８内に入り、照明系１８内で、露光放射１４はビーム調整光学部を通過し、その直後に、照射器によって、レチクル面とも称するマスク面２０上に放射される。生産動作中に、製品マスク（図面中には図示しない）をマスク面２０上に置き、この製品マスクを、マスクステージ（同様に図面中に図示しない）によって保持する。このマスクステージは、投影露光装置１０のフレームに対して変位可能であるように装着する。

マスク面２０の下方には、投射レンズ２２をフレーム上に配置する。投射レンズ２２は、マスク構造をマスク面２０から、ウェハー面２４内に置かれたウェハーの形に構造化される基板上に結像させる働きをする。投射レンズ２２は、複数の光学素子（図面中には図示せず）を具え、その各々は、設計及び露光波長に応じてレンズ素子及び／またはミラーとして具体化することができる。投射レンズ２２は、さらに、少なくとも１つの瞳孔面４０を具え、瞳孔面４０内に、瞳孔境界４２によって画定される瞳孔４４が存在する。瞳孔面４０は、露光動作中にウェハー面２４内の特定視野点に収束する露光放射の局所的な強度分布が、この視野点において角度分解された強度分布に相当することを特徴とする。この相当性は、本例の場合のように、投射レンズ２２が正弦波状に補正されている場合に保証される。

照明系１８と投射レンズ２２とは、共通の光軸２３を有する。複数の異なる照射設定を、照明系１８を用いて設定することができる。照射設定とは、マスク面２０内に放射される露光放射１４の明確に定められた角度分布を意味するものと理解される。こうした角度分布の例は、例えば、環状照射、四極照射、及び双極照射を含む。本例の場合、照明系を、ｘ方向に配向した双極照射をマスク面２０内に放射する効果に合わせて設定する。こうして、照明系１８は、左側から斜めにマスク面２０上に入射する左側照射極１４−１、及び右側から斜めにマスク面２０上に入射する右側照射極１４−２を発生する。

こうした双極の角度分布を生成するために、一実施形態による照明系１８は、ＲＥＭＡ（登録商標）レンズを具えることができる。開口付き遮光板３６は、一般に、ＲＥＭＡ（登録商標）レンズの瞳孔面内に配置されている。図示する例では、ｘ双極照射を発生するための開口付き遮光板３６が、ｘ方向にオフセットした２つの遮光板切り抜き３８−１及び３８−２を有する。投影露光装置１０は遮光板アーカイブを具え、このアーカイブから、照射の要求に応じた適切な開口付き遮光板３６を取り出して、ＲＥＭＡ（登録商標）レンズの瞳孔面内に配置することができる。照明系１８の設計に応じて、開口付き遮光板３６に加えて、あるいはその代わりとして、他のビーム整形光学素子が、所望の照射角分布をマスク面２０内に形成する働きをすることができる。

投影露光装置１０の生産動作または露光動作のために、露光されるウェハーを、ウェハー面２４内の変位可能なウェハーステージ２６上に配置する。次に、ウェハーの露光中に、製品マスク及びウェハーを互いに同期した動作で変位させる、この場合、ウェハーは、座標系のｙ方向に平行に延びる走査方向２８に沿って変位させる。これと同期して、上記マスクを、走査方向３０とは逆向きの走査方向２８に沿って変位させる。

本発明による一実施形態による測定方法では、測定マスク５０をマスク面２０内に配置し、従って、投影露光装置１０の露光ビーム経路３２中に配置する。測定マスク５０の一具体例を図２に示す。測定マスク５０は、ｘ方向に延びる複数行の異なる測定構造を具えている。この場合、それぞれの行内の測定構造は同一であり、このため、測定マスク６６の露光中に行われる測定マスク５０の走査方向２８への走査移動により、同一測定構造の行はいずれも、照明系１８の走査スロット内に入る。こうして、露光プロセス中に、すべての行内の測定構造が同時に照射される。

図２に示すように、ピンホール付き遮光板５２として具体化される測定構造はいずれも、測定マスク５０の具体例の第１行内に配置されている。ピンホール付き遮光板５２の各々が、開口５４を有する。開口５４はピンホールと称することもできる。ピンホール付き遮光板５２の開口５４はいずれも、自由開口として具体化され、即ち、光減衰構造、特に不透明構造は、開口５４内に配置されない。開口５４は、一般に、測定マスク５０のクロム層内の切り抜きとして具体化される。ＥＵＶ放射の場合、開口５４は、マスク全体を通って延びる切り抜きとして実現することもできる。図２では、ピンホール付き遮光板５２は「ＯＦ」として識別される。この称号は、英名「open frame（開口枠）」によるものであり、ピンホール付き遮光板５２が自由開口５４を設けられているので「開口枠」を構成することを表す。一実施形態によれば、開口５４は、ピンホール付き遮光板５２が露光放射１４に対して大幅な回折効果を有しないような寸法にされる。

追加的な測定構造６０を有する行が、ピンホール付き遮光板５２を有する行の下に配置されている。測定構造６０の各々は、図４に詳細に示すピンホール付き遮光板６２、及びピンホール付き遮光板６２の開口６３内に配置された回折格子６４を具えている。測定構造６０の回折格子６４は、互いに対してｘ方向にオフセットされた回折線を有する刻線格子であり、この刻線格子は１２０nmの周期間隔を有する。従って、図２では、測定構造６０を「１２０ｘ」として識別する。

測定構造６０の下行には、追加的な測定構造６６を有する行が、測定マスク５０上に存在する。測定構造６６は、測定構造６０とは、回折格子６４の周期性だけが異なる。測定構造６６の場合、２４０nmの値により、この周期性は、測定構造６０の場合の２倍の大きさを有する。さらに、測定構造６８を有する行、及び測定構造７０を有する行も、測定マスク５０上に配置されている。測定構造６８及び７０は、測定構造６０及び６６とは、回折格子６４の向きが９０°だけ回転している点が異なるだけであり、即ち、それぞれ１２０nm及び２４０nmの周期間隔を有するｙ格子がこれらに含まれる。露光放射の波長が１９３nmである実施形態によれば、ピンホール付き遮光板５２の開口５４、及び測定構造６０、６６、６８のそれぞれの開口は、８０〜１００nmの値を有する。

投影露光装置１０の光学的対称性を測定する方法を、以下に説明する。この場合、測定される光学的対称性が、上述した双極照射の極平衡と称することができるものである。この「極平衡」を測定する目的で、図２による測定マスク５０を、図１及び図３に従い、投影露光装置１０のマスク面２０内に配置する。この場合、まず、ピンホール付き遮光板５２を有する行を露光する。このプロセスを図示するために、図１及び３のマスク面２０内には、１つのピンホール付き遮光板５２のみを示す。

測定を実行するために、空間分解型強度検出器の形態の測定装置が統合されたウェハーステージ２６を、光軸２３と平行に、測定面４８内に変位させ、測定面４８内に投射レンズ２２の瞳孔が現れる。この面は、図１及び３に示すようにウェハー面２４の上方にするか、ウェハー面２４の下方にすることができる。特に、測定面４８は、瞳孔面４０と共役な平面に相当することができる。

次に、測定動作中に、測定面４８内に生じる強度分布を、測定装置４６によって記録する。この強度分布は、投射レンズ２２の瞳孔４４の像であり、いわゆる瞳孔図５６である。瞳孔図５６を規定する強度分布は、高い強度を有する２つの極５８−１及び５８−２を有する。これらの極は照射極１４−１及び１４−２に対応し、図３では、これらも、それぞれＰ_L及びＰ_Rと称する。

評価装置４９は、瞳孔図５６を評価し、この場合、図３に示すように、左側照射極Ｐ_Lの強度Ｉ_L(OF)及び右側照射極Ｐ_Rの強度Ｉ_R(OF)を測定する。この場合、「OF」の追加は英名「open frame（開口枠）」によるものである。以上で既に説明したように、この用語は、使用するピンホール付き遮光板５２が「開口枠」を構成し、即ち、自由開口５４を設けられていることを表す。照射極の強度は、断面全体にわたって、あるいは瞳孔図中で照射される対応する照射極の領域全体にわたって強度平均した強度を意味するものと理解すべきである。

自由開口５４を有するピンホール付き遮光板５２の使用により、瞳孔図５６内に存在する極平衡ＦＢ_OFは、次式のように定義される：

マスク面２０内に存在する極平衡はＰＢ_illuとして表す。従って、ＰＢ_illuは、照明系１９によって直接放出され、照明放射とも称する露光放射１８中に存在する極平衡であり、次式のように定義される：
ここに、Ｉ_L(illu)は、図３に示すように、マスク面２０内に放射される露光放射１８の左側照射極Ｐ_Lの開口５４の位置における強度であり、Ｉ_R(illu)は、同右側照射極Ｐ_Rの強度である。

投射レンズ２２の透過率は角度依存性を有することがあり、このため、投射レンズ２２を通過する際に、場合によっては、左側照射極Ｐ_Lに、右側照射極Ｐ_Rとは異なる減衰が生じる。投射レンズ２２の、左側照射極Ｐ_Lの放射に対する透過率をＡ_Lで表し、右側照射極の放射Ｐ_Rに対する透過率をＡ_Rで表す。投射レンズ２２の瞳孔図５６中で測定される、極平衡ＰＢ_OFに対する結果的な影響を、投射レンズ２２の極平衡ＰＢ_POで表し、次式のように定義する：

従って、図３によれば、瞳孔図５６中の極平衡ＰＢ_OFは、次式のように表すことができる：
ＰＢ_OF＝ＰＢ_illu・ＰＢ_PO (4)

開口付き遮光板５２から生じ、図３に示す瞳孔図５６の測定後に、１２０nmの周期間隔を有する回折格子を具えた測定マスク５０の測定構造６０を露光させる。図４では、この露光を、測定構造６０のうちの１つについて示す。極Ｐ_L及びＰ_Rのそれぞれの露光放射１４が回折格子６４を通過すると、それぞれが回折せずに通過する放射Ｐ_L ⁰及びＰ_R ⁰の他に、回折放射が生じる。この回折放射は、以下では回折極とも称する＋１次及び−１次の回折の放射を含み、即ち、入射する放射極Ｐ_Lについては極Ｐ_L ^-1及びＰ_L ⁺¹を含み、入射する放射極Ｐ_Rについては極Ｐ_R ^-1及びＰ_R ⁺¹を含む。極Ｐ_R ^-1及びＰ_L ⁺¹が阻止されるように、即ち、これらの極の放射が測定面４８内に放射されないように、開口付き遮光板の形態の瞳孔境界４２を選定する。従って、非回折の極Ｐ_L ⁰及びＰ_R ⁰のそれぞれの放射、及び極Ｐ_L ^-1及びＰ_R ⁺¹の放射のみが、測定面４８まで進む。

従って、１２０nmの周期間隔を有する回折格子６４の、非回折の極Ｐ_L ⁰、Ｐ_R ⁰、及び１次の回折の極Ｐ_R ⁺¹及びＰ_L ^-1を含む瞳孔図５６が、測定面４８内で測定構造６０を用いて生成される。この回折格子の線幅は６０nmである。上記の極は高い強度の領域を形成し、これらの領域はいずれも、測定面４８内で互いに区分されている。極Ｐ_R ⁺¹及びＰ_L ^-1の強度は、それぞれＩ_R ⁺¹ _(120nm)及びＩ_L ^-1 _(120nm)で表し、いずれも評価装置４９において測定される。

これらの強度の比率を、極平衡ＰＢ_120nmと称する：

Ｄ_120nmを、一次の回折において１２０nmの格子周期を有する回折格子の回折効率として定義すれば、Ｉ_R ⁺¹ _(120nm)及びＩ_L ^-1 _(120nm)は、それぞれ次式のように表現することができる：
かつ

式(6)及び(7)を式(5)に代入すると、次式のようになる：

図４による測定と同様に、図５による測定構造６６での測定の場合、測定面４８内に生成される瞳孔図５６は、非回折の極Ｐ_L ⁰及びＰ_R ⁰を含む。さらに、この瞳孔図は、２４０nmの周期間隔を有する回折格子６４の一次の回折の極Ｐ_L ^-1及びＰ_R ⁺¹を含む。しかし、この場合、周期間隔２４０nmでの測定の場合には（図５参照）、周極間隔１２０nmでの測定（図４参照）と比較すれば、極Ｐ_L ^-1とＰ_R ⁺¹とが入れ替わっている。極Ｐ_R ^-1及びＰ_L ⁺¹は、瞳孔境界４２の外側にあり、従って阻止される。さらに、例えば、測定構造６６の回折格子６４の１２０nmの値を有する線幅を選定し、これにより二次の回折を大幅に抑制する。

評価装置４９では、極Ｐ_L ^-1及びＰ_R ⁺¹のそれぞれの強度を、図５による瞳孔図５６から測定する。これらの強度は、それぞれＩ_L ^-1 _(240nm)及びＩ_R ⁺¹ _(240nm)で表す。ここでも、これらの強度の比率を極平衡ＰＢ_240nmとして定義する：

Ｄ_240nmを、一次の回折において２４０nmの格子周期を有する回折格子の回折効率として定義すれば、Ｉ_L ^-1 _(240nm)及びＩ_R ⁺¹ _(240nm)は、それぞれ次式のように表現することができる：
かつ

式(10)及び(11)を式(9)に代入すれば、次式のようになる：

式(8)、(12)及び(2)より、次式のようになる：

ＰＢ_120nm及びＰＢ_240nmは、式(5)及び(9)による測定結果として存在する。従って、これらの測定結果を式(13)に代入することによって、マスク面２０内に存在する極平衡ＰＢ_illuを実験的に測定することができる。

さらに、式(4)及び(13)より、次式のようになる：

式(1)によるＰＢ_OFが、測定結果として同様に存在するので、投射レンズ２２の透過挙動の影響を特徴付ける極平衡ＰＢ_POも同様に、実験的に測定することができる。この場合に測定される極平衡ＰＢ_POは、図３による自由ピンホール付き遮光板５２での測定の極Ｐ_L及びＰ_Rのビーム経路についての透過率Ａ_L対Ａ_Rの商を示す。図６では、これらの極の測定位置を７２−１Ｌ及び７２−１Ｒで表し、これらの極は瞳孔図５６中の瞳孔４４の外側領域内に存在する。換言すれば、式(14)を用いて測定される極平衡ＰＢ_POは、測定位置７２−１Ｌ及び７２−１Ｒによって規定される瞳孔４４の外側領域内での投射レンズ２２の透過挙動に関係する。

さらに、極平衡ＰＢ_POは、瞳孔４４の中心領域について、正確には、図６に示す測定位置７２−２Ｌ及び７２−２Ｒについても測定することができ、この位置に、１２０nmの格子周期を有する回折格子６４を用いた図４及び図５による測定の場合に記録した極Ｐ_R ⁺¹及びＰ_L ^-1、及び２４０nmの格子周期を有する回折格子６４による極Ｐ_L ^-1及びＰ_R ⁺¹がある。この場合、極平衡ＰＢ_POは次式のように測定される：

さらに、極平衡ＰＢ _illu 及びＰＢ_POも、ｙ方向に向いた双極について測定することができる。この目的で、ピンホール付き遮光板５２として構成される測定構造の他に、測定マスク５０の測定構造６８及び７０を使用し、これらは、ｙ方向に向いた格子周期性を有する対応する回折格子を具えている。

さらに、例えば＋／−４５°のような異なる配向、及び／または他の双極間隔及び格子周期を有する双極及び格子構造を有する双極及び格子構造で測定を行うことができる。このようにして、投射レンズ２２の完結した透過プロファイル、即ち、完結した透過率の角度依存性を、適合アルゴリズムを用いて測定することができる。さらに、考えられるすべての照射角について、照明系１８の挙動を測定することもできる。

さらに、例えば図３中に例示する環状セグメントとして具体化される極５８−１及び５８−２を有する標準的な双極の代わりに、各極が、例えば木の葉形双極のような対称形状を有する双極を用いることもできる。この場合、１２０nmの格子周期の場合の回折の次数Ｐ_R ⁺¹及びＰ_L ^-1を、２４０nmの格子周期の場合の回折の次数Ｐ_L ^-1及びＰ_R ⁺¹と互いに正確に重ね合わせることができる。こうして、測定結果の精度を増加させることができる。

参照符号のリスト
１０ 投影露光装置
１２ 露光放射源
１４ 露光放射
１４−１ 左側照射極
１４−２ 右側照射極
１８ 照明系
２０ マスク面
２２ 投射レンズ
２３ 光軸
２４ ウェハー面
２６ ウェハーステージ
２８ マスクステージの走査方向
３０ ウェハーステージの走査方向
３２ 露光ビーム経路
３６ 照明系の開口付き遮光板
３８−１ 遮光板の切り抜き
３８−２ 遮光板の切り抜き
４０ 瞳孔面
４２ 瞳孔境界
４４ 瞳孔
４６ 測定装置
４８ 測定面
５０ 測定マスク
５２ ピンホール付き遮光板
５４ 開口
５８−１ 左側極
５８−２ 右側極
６０ 測定構造
６２ ピンホール付き遮光板
６３ 開口
６４ 回折格子
６８ 測定構造
７０ 測定構造
７２−１ 外側領域内の測定位置
７２−２ 中心領域内の測定位置

Claims (13)

1. マスク面を露光放射で照射するための少なくとも２つの照射極を発生するように構成された照明系と、
   前記マスク面内に配置された少なくとも２つの異なる測定構造と、
   前記マスク面の下流に配置された投射レンズと、
   前記投射レンズの下流に配置された測定面内の強度分布を検出するように構成された測定装置であって、前記測定構造の各々が具えるピンホール付き遮光板を前記マスク面内に配置すると、前記投射レンズの瞳孔の像が前記測定面内に現れ、前記瞳孔の像は前記照射極に対応する２つの分離した極を含む測定装置と、
   各々が前記少なくとも２つの異なる測定構造のうちの１つを用いて生成されて前記測定面内で記録された複数の前記強度分布から、前記照明系の、前記測定面内で測定される前記瞳孔の像における強度分布の対称性に対する影響を、前記記録された複数の前記強度分布の各々から、それぞれの前記強度分布内の前記２つの分離した極の強度比を定量化する極平衡を測定することによって測定するように構成された評価装置と
   を具えていることを特徴とするマイクロリソグラフィー投影露光装置。
2. 前記測定構造の各々が、それぞれの前記ピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子をさらに具え、前記２つの測定構造の前記回折格子が、異なる格子周期を有することを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
3. 前記評価装置が、前記照明系の、前記投影露光装置の２つの照射極どうしの強度比に対する影響を測定するように構成され、前記強度比は、前記測定面内で測定されることを特徴とする請求項１または２に記載の投影露光装置。
4. マスク面を露光放射で照射するための少なくとも２つの照射極を発生するように構成された照明系と、
   前記マスク面の下流に配置された投射レンズと、
   前記投射レンズの下流に配置された測定面内の強度分布を検出するように構成された測定装置であって、ピンホール付き遮光板を前記マスク面内に配置すると、前記投射レンズの瞳孔の像が前記測定面内に現れ、前記瞳孔の像は前記照射極に対応する２つの分離した極を含む測定装置と、
   前記測定面内で記録された複数の前記強度分布から、前記投射レンズの、前記測定面内で測定される前記瞳孔の像における強度分布の対称性に対する影響を測定するように構成された評価装置であって、前記複数の強度分布は、自由開口を有する前記ピンホール付き遮光板を前記マスク面内に配置した際に記録された強度分布を含む評価装置と
   を具えていることを特徴とするマイクロリソグラフィー投影露光装置。
5. マイクロリソグラフィー投影露光装置上で光学的対称性を測定する方法であって、
   少なくとも２つの異なる測定構造を、前記投影露光装置の露光ビーム経路中の少なくとも２つの照射極で照射するステップであって、前記照射極は、前記投影露光装置の投射レンズの瞳孔の像中の２つの分離した極に対応し、前記測定構造の各々が、ピンホール付き遮光板、及び該ピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具えているステップと、
   前記回折格子において発生する回折放射が、前記投影露光装置の少なくとも１つの光学素子と相互作用した後の複数の強度分布を測定するステップであって、該複数の強度分布の各々が前記少なくとも２つの異なる測定構造のうちの１つによって生成されるステップと、
   前記測定した強度分布のうちの第１の強度分布から第１の極平衡ＰＢ１を測定し、前記測定した強度分布のうちの第２の強度分布から第２の極平衡ＰＢ２を測定し、前記第１の極平衡ＰＢ１及び前記第２の極平衡ＰＢ２の各々は、それぞれの前記強度分布内の前記２つの分離した極の強度比を定量化し、次式：
   を計算することによって、前記露光ビーム経路中の前記測定構造の上流に配置された光学モジュールの光学的対称性を測定するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
6. マイクロリソグラフィー投影露光装置上で光学的対称性を測定する方法であって、
   少なくとも２つの測定構造を、前記投影露光装置の露光ビーム経路中の少なくとも２つの照射極で照射するステップであって、前記照射極は、前記投影露光装置の投射レンズの瞳孔の像中の２つの分離した極に対応し、前記測定構造の各々が、回折格子を有するピンホール付き遮光板及び自由開口を有するピンホール付き遮光板を具え、前記回折格子は前記ピンホール付き遮光板の開口内に配置されているステップと、
   前記回折格子において発生する回折放射、及び前記自由開口において発生する放射が、前記投影露光装置の少なくとも１つの光学素子と相互作用した後の強度分布を測定するステップと、
   前記測定した強度分布を用いて、前記露光ビーム経路中の前記測定構造の下流に配置された光学モジュールの光学的対称性を測定するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
7. 前記ピンホール付き遮光板が、前記投影露光装置のマスク面内に測定目的で配置された測定マスクの一部分であることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
8. 少なくとも２つの測定構造が前記露光ビーム経路中に配置され、前記測定構造の各々が、ピンホール付き遮光板、及びそれぞれの前記ピンホール付き遮光板の開口内に配置された回折格子を具え、前記２つの測定構造の前記回折格子が、異なる格子周期を有することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
9. 追加的な測定構造が前記露光ビーム経路中に配置され、前記追加的な測定構造は、自由開口を有するピンホール付き遮光板を具えていることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
10. 前記測定構造の上流に配置された光学モジュール、及び前記測定構造の下流に配置された光学モジュールが、前記強度分布の測定中に前記露光ビーム経路中に配置され、前記下流の光学モジュールの下流にある平面内の強度分布の対称性を測定し、前記上流の光学モジュール及び／または前記下流の光学モジュールのそれぞれの、前記対称性に対する影響を測定することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
11. 前記投影露光装置のマスク面上に入射する露光放射の角度分布の対称性を、前記測定した強度分布を用いて測定することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
12. 前記投影露光装置の投射レンズの透過率の角度依存性の対称性を、前記測定した強度分布を用いて測定することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
13. 前記投影露光装置の少なくとも１つの光学モジュールの、前記投影露光装置の２つの照射極どうしの強度比に対する影響を、前記測定した強度分布を用いて測定することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。