(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィー用の投影露光ツールにおいて、
極紫外（ＥＵＶ）波長範囲内での動作用に構成され、前記投影露光ツール内部の方向及び距離分解散乱光測定を実行するように構成された測定装置を具え、
前記測定装置は、前記投影露光ツールのマスク平面内に配置された複数のフィールドを有し、
前記フィールドは、それぞれ、参照構造を有し、
前記フィールドのうち少なくとも第１のフィールドは、該第１のフィールドの参照構造からオフセットした第１の測定構造を有し、
前記フィールドのうち少なくとも第２のフィールドは、前記第１の測定構造が前記第１のフィールドの参照構造からオフセットしているのと同じ方向かつ異なる距離で、該第２のフィールドの参照構造からオフセットした第２の測定構造を有することを特徴とする投影露光ツール。
【請求項２】
マイクロリソグラフィー用の投影露光ツールにおいて、
極紫外（ＥＵＶ）波長範囲内での動作用に構成され、前記投影露光ツール内部の方向及び距離分解散乱光測定を実行するように構成された測定装置を具え、
前記測定装置により、散乱光部分を、少なくとも２つの異なる散乱方向のそれぞれについて、かつ、少なくとも２つの異なる距離のそれぞれについて、測定することを特徴とする投影露光ツール。
【請求項３】
さらに、前記測定装置によって得られた測定結果に応じて、前記投影露光ツールの露光動作を制御するように構成された制御装置を具えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影露光ツール。
【請求項４】
前記測定装置が反射マスクを具えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の投影露光ツール。
【請求項５】
前記測定装置が、切り替え可能なマスクを具えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の投影露光ツール。
【請求項６】
前記測定装置が、前記投影露光ツール内に固定的に統合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の投影露光ツール。
【請求項７】
光学系上の散乱光を測定する方法において、この方法が、
第１の測定フィールド及び第２の測定フィールドを用意するステップを具え、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、前記第１光操作型は入射光を前記光学系に入射させるように構成され、前記第２光操作型は入射光が前記光学系に入射することを防止するように構成され、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれが、前記第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、前記測定構造は、当該測定フィールドが前記第１光操作型である場合は前記第２光操作型であり、当該測定フィールドが前記第２光操作型である場合は前記第１光操作型であり、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれの前記測定構造は、当該測定フィールドの前記参照構造に対して、互いに異なる方向にオフセットし、
前記方法がさらに、
前記光学系を用いて前記第１の測定フィールドを像平面内に結像させ、これにより前記第１の測定フィールドの前記参照構造の像の領域内の測定位置に生じる第１光強度を測定するステップと、
前記光学系を用いて前記第２の測定フィールドを前記像平面内に結像させ、これにより前記第２の測定フィールドの前記参照構造の像の領域内の測定位置に生じる第２光強度を測定するステップと
を含むことを特徴とする散乱光の測定方法。
【請求項８】
光学系上の散乱光を測定する方法において、この方法が、
参照フィールド及び測定フィールドを用意するステップを具え、前記参照フィールド及び前記測定フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、前記第１光操作型は入射光を前記光学系に入射させるように構成され、前記第２光操作型は入射光が前記光学系に入射することを防止するように構成され、前記参照フィールド及び前記測定フィールドのそれぞれが、前記第２光操作型の参照構造を有し、前記測定フィールドは追加的に測定構造を有し、前記測定構造は、前記測定フィールドが前記第１光操作型である場合は前記第２光操作型であり、前記測定フィールドが前記第２光操作型である場合は、当該測定フィールドの前記第１光操作型の領域であり、前記測定構造の中心は、当該測定構造に関連する前記参照構造の領域の中心に対してオフセットし、
前記方法がさらに、
前記光学系を用いて前記参照フィールドを像平面内に結像させ、これにより前記参照フィールドの前記参照構造の像の領域内の測定位置に生じる第１光強度を測定するステップと、
前記光学系を用いて前記測定フィールドを前記像平面内に結像させ、これにより前記測定フィールドの前記参照構造の像の領域内の測定位置に生じる第２光強度を測定するステップとを含み、
前記像平面内の前記測定構造の像は、前記測定フィールドの前記参照構造の像の領域内の前記測定位置に対して、少なくとも３００μｍだけオフセットしていることを特徴とする散乱光の測定方法。
【請求項９】
前記第１光操作型である要素が半透明要素であり、前記第２光操作型である要素が不透明要素であることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１光操作型である要素が反射要素であり、前記第２光操作型である要素が光吸収要素であることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１光操作型の要素が、入射光を前記光学系内に指向させるように整列させた複数のマイクロミラーによって形成され、前記第２光操作型の要素が、入射光を前記光学系の捕捉範囲外に指向させるように整列させた複数のマイクロミラーによって形成されることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１２】
前記参照構造を同じ測定位置上に結像させることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記参照フィールド及び前記測定フィールドを、極紫外（ＥＵＶ）波長範囲の光を用いて前記像平面内に結像させることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記参照構造のそれぞれ及び前記測定構造のそれぞれが、当該測定構造に対応する測定フィールドの前記第１光操作型の周囲内に配置された前記第２光操作型の領域であることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記参照構造のそれぞれが、当該参照構造に対応する前記参照フィールドまたは前記測定フィールドの、前記第２光操作型の周囲内に配置された前記第２光操作型の領域であり、前記測定構造のそれぞれが、当該測定構造に対応する前記測定フィールドの前記第２光操作型の周囲内に配置された前記第１光操作型の領域であることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
さらに、前記測定した第１光強度及び前記測定した第２光強度を評価することによって、方向分解された散乱光分布の形式の測定結果を確立するステップを含むことを特徴とする請求項7または請求項９〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記光学系の動作中に前記光学系の散乱光を低減するための露光補正を、前記測定結果から決定することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
光学系上の散乱光を測定するためのマスクにおいて、
このマスクが、第１の測定フィールド、第２の測定フィールド及び第３の測定フィールドを有し、前記第１の測定フィールド、前記第２の測定フィールド及び前記第３の測定フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、前記第１光操作型は入射光を前記光学系に入射させるように構成され、前記第２光操作型は入射光が前記光学系に入射することを防止するように構成され、前記第１の測定フィールド、前記第２の測定フィールド及び前記第３の測定フィールドのそれぞれが、前記第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、前記測定構造は、当該測定フィールドが前記第１光操作型である場合は前記第２光操作型であり、当該測定フィールドが前記第２光操作型である場合は前記第１光操作型であり、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれの前記測定構造は、当該測定フィールドの前記参照構造に対して、互いに異なる方向にオフセットしており、前記第３の測定フィールドの測定構造は、前記第１の測定フィールドの測定構造が該第１の測定フィールドの参照構造からオフセットしているのと同じ方向かつ異なる距離で、該第３の測定フィールドの参照構造からオフセットしていることを特徴とする散乱光測定用マスク。
【請求項１９】
請求項７〜１７に記載の方法を実現するように構成された、光学系上の散乱光を測定する装置。
【請求項２０】
光学系上の散乱光を測定する装置において、この装置が、
第１の測定フィールド及び第２の測定フィールドを有し、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、前記第１光操作型は入射光を前記光学系に入射させるように構成され、前記第２光操作型は入射光が前記光学系に入射することを防止するように構成され、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれが、前記第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、前記測定構造は、当該測定フィールドが前記第１光操作型である場合は前記第２光操作型であり、当該測定フィールドが前記第２光操作型である場合は前記第１光操作型であり、前記第１の測定フィールド及び前記第２の測定フィールドのそれぞれの前記測定構造は、当該測定フィールドの前記参照構造に対して、互いに異なる方向にオフセットし、
前記装置がさらに、前記光学系を用いて前記第１の測定フィールドを像平面内に結像させた際に生成される第１光強度を測定する装置を具え、この第１光強度を測定する装置は、前記第１の測定フィールドの前記参照構造の像の領域内の測定位置に配置され、
前記装置がさらに、前記光学系を用いて前記第２の測定フィールドを前記像平面内に結像させた際に生成される第２光強度を測定する装置を具え、この第２光強度を測定する装置は、前記第２の測定フィールドの前記参照構造の像の領域内の測定位置に配置されていることを特徴とする散乱光測定装置。
【請求項２１】
前記第１光強度を測定する装置と前記第２光強度を測定する装置とが、同じ測定装置であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、光学系上の散乱光を測定する方法及び装置に関するものである。本発明はさらに、この種の装置を有するマイクロリソグラフィー用の投影露光ツール、及び光学系上の散乱光を測定するためのマスクに関するものである。さらに、本発明は、マイクロリソグラフィー用の投影露光ツールを動作させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィー用のシステムでは、散乱光測定は、関連する光学系を合格認定することができるための非常に重要な方法である。従って、例えば投影対物光学系のようなマイクロリソグラフィー用の光学系の合格認定のためには、低い収差または結像誤差を測定するだけではもはや不十分であり、実際に、光学系のリソグラフィー特性の正確な予測のためには、光学系を通して伝送される光放射の散乱光部分の知識が重大な意味を有する。一般に、リソグラフィー用の光学系では、散乱光部分は、半透明の周囲内に不透明な四角形構造を有するマスクを用いて測定される。このマスクは、その不透明構造の位置を、光学系の像平面内にあるウェハー上のフォトレジストが現像されるまで、放射量を増加させる複数段階で露光される。光学系内の散乱光部分に関する情報は、この方法で得られるが、特にリソグラフィー用には重要な意味をなさないことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（基になる目的）
本発明の目的は、上述した問題を解決することにあり、特に、より有意味な散乱光測定結果を得ることができるように、光学系上の散乱光を測定する方法及び装置を改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（本発明による解決法）
この目的は、本発明によるマイクロリソグラフィー用の投影露光ツールにより達成され、この投影露光ツールは、方向分解（した）散乱光（の）測定を実行するように構成された測定装置を投影露光ツールの内部に備えている。従って、この測定装置は、方向分解された散乱光を確立することを可能にする。この投影露光ツールは、マスク構造をウェハー上に結像させるための投影対物光学系、及び、特に投影対物光学系を横切る光に関する方向分解散乱光測定を実行するように構成された装置を具えている。本発明による１つの変形例では、この測定装置は上記投影露光ツール内に固定的に統合されている。この投影露光ツールは、例えば、いわゆるステッパーまたはスキャナーの形態とすることができ、そして例えば、２４８ｎｍ及び１９３ｎｍの露光波長用、あるいは極紫外（ＥＵＶ：extreme ultraviolet）波長範囲内の波長用、例えば１００ｎｍより小さい波長用、特に１３．
４ｎｍ用にも設計することができる。
【０００５】
「方向分解散乱光測定」とは、本発明の関係では、散乱光部分を、少なくとも２つの異なる散乱方向毎に測定することを意味する。
【０００６】
本発明の参考例では、方向依存性の散乱光の測定を実行するように構成された測定装置を具えたマイクロリソグラフィー用の投影露光ツールが提供される。こうした方向依存性の散乱光の測定は、等方性測定の結果とは対照的に、入射する散乱光の少なくとも１つの伝搬方向の強度に重み付けして、他の伝搬方向の強度より強い測定結果にした測定結果を生成する。異なる散乱方向から生じる散乱光の強度を総計して、散乱方向に応じて光に重み付けして単一の測定値を生じさせる測定は、異なる散乱方向の散乱光に異なる重み付けを適用し、方向依存性の散乱光測定と考えられる。さらに、単一伝搬方向あるいは３６０°より小さい伝搬方向の角度範囲を有する散乱光を測定する測定は、方向依存性の散乱光測定と考えられる。従って、方向依存性の散乱光測定は、一方向のみから生じる散乱光の強度も測定することができる。
【０００７】
以上で詳述したように、本発明による方向分解測定の結果は、散乱光の角度依存性の相対強度分布を含む。例えば、ｘ座標（軸）に沿った伝搬方向を有する散乱光の強度は、露光ツールの像平面上に投射されるｙ座標（軸）に沿った伝搬方向を有する散乱光の強度に対して測定される。方向分解散乱光測定の結果は、像平面内の散乱光の伝搬方向を０°から３６０°までの角度範囲にわたって角度分解した散乱光の強度分布を含むこともできる。
【０００８】
好適例では、本発明による投影露光ツールがさらに、投影露光ツールの露光動作を、上記測定装置によって得られた測定結果に応じて制御するように構成された制御装置を具えている。これにより、例えば、照射光の角度分布、及び／または投影ツールの投影対物光学系の開口数を補正することができ、これについては以下でより詳細に説明する。
【０００９】
他の好適例では、上記投影露光ツールが、極紫外（ＥＵＶ）波長範囲、及び／またはより短波長の波長範囲内での動作用に構成されている。この場合は、投影露光ツールの投影対物光学系は、反射光学系、即ちミラーで構成されていることが好ましい。変形例では、上記測定装置が透過マスクを具え、他の変形例では反射マスクを具えている。
【００１０】
本発明による他の変形例では、上記測定装置が切り替え可能なマスクを具えている。こうした切り替え可能なマスクは、例えば、微小電気機械ミラーシステム（ＭＥＭＳ）の形態のマルチミラーアレイで構成することができる。ＭＥＭＳの基本概念は当業者にとって既知である。
【００１１】
上記目的はさらに、本発明による、マイクロリソグラフィー用の投影露光ツールを動作させる方法によって達成され、この方法は、投影露光ツール内部で方向分解散乱光測定を実行するステップを含む。本発明による好適例では、投影露光ツールの少なくとも１つのパラメータを、散乱光測定の結果に応じて修正する。この結果が所望の散乱光性能から外れている場合は、投影露光ツールの上記少なくとも１つのパラメータを、散乱光測定結果の関数として修正するか、このパラメータに散乱光測定結果の関数としての影響を与える。修正するか影響を与えることのできるパラメータの例は後述する。
【００１２】
上記目的は、本発明による、光学系上の散乱光を測定する方法によって達成される。本発明によるこの方法は、第１測定フィールド（場）及び第２測定フィールドを用意するステップを具え、両測定フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、第１光操作型は入射光を光学系に入射させるように構成され、第２光操作型は入射光が光学系に入射することを防止するように構成され、両測定フィールドのそれぞれが、第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、これらの測定構造は、測定フィールドが第１光操作型である場合は第２光操作型であり、測定フィールドが第１光操作型である場合は第２光操作型であり、それぞれの測定フィールドの測定構造は、それぞれの参照構造に対して異なる方向にオフセットし（ずれ）ている。従って、それぞれの測定フィールドのそれぞれの測定構造の領域の中心は、それぞれの参照構造の領域の中心に対して異なる方向にオフセットしている。
【００１３】
換言すれば、第１測定フィールドの測定構造は第１測定フィールドの参照構造に対して
、第２測定フィールドの測定構造が第２測定フィールドの参照構造に対してオフセットしている方向以外の方向にオフセットしている。この方法はさらに、上記光学系を用いて第１測定フィールドを像平面内に結像させ、これにより第１測定フィールドの参照構造の像の領域内の位置に生じる第１光強度を測定するステップと、上記光学系を用いて第２測定フィールドを上記像平面内に結像させ、これにより第２測定フィールドの参照構造の像の領域内、特に像領域の内部の位置に生じる第２光強度を測定するステップとを含む。本発明の好適例では、この方法は、測定した第１光強度及び測定した第２光強度を評価することによって、測定結果を方向分解散乱光分布の形で確立するステップを含む。本発明の他の好適例によれば、さらに参照フィールドを用意し、この参照フィールドは上記測定フィールドと同じ光操作特性を有し、即ち、上記第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、そして第２光操作型の参照構造を有する。
【００１４】
第１変形例では、上記方法が：第１測定フィールド及び第２測定フィールドを用意するステップを含み、両測定フィールドのそれぞれが第１光操作型であり、第１光操作型は入射光を上記光学系に入射させるように構成され、両測定フィールドのそれぞれが第２光操作型の参照構造を有し、第２光操作型は入射光が上記光学系に入射することを防止するように構成され、両測定フィールドがそれぞれの測定構造を有し、これらの測定構造は第２光操作型であり、それぞれの測定フィールドの測定構造は、それぞれの参照構造に対して異なる方向にオフセットし、この方法はさらに、上記光学系を用いて第１測定フィールドを像平面内に結像させ、これにより第１測定フィールドの参照構造の像の領域内の位置に生じる第１光強度を測定するステップと、上記光学系を用いて第２測定フィールドを上記像平面内に結像させ、これにより第２測定フィールドの参照構造の像の領域内の位置に生じる第２光強度を測定するステップとを含む。
【００１５】
第２変形例では、上記方法が：第１測定フィールド及び第２測定フィールドを用意するステップを含み、両測定フィールドのそれぞれが第２光操作型であり、第２光操作型は入射光が上記光学系に入射することを防止するように構成され、両測定フィールドのそれぞれが、第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、これらの測定構造は第１光操作型であり、第１光操作型は入射光を上記光学系に入射させるように構成され、それぞれの測定フィールドの測定構造は、それぞれの参照構造に対して異なる方向にオフセットし、この方法はさらに、上記光学系を用いて第１測定フィールドを像平面内に結像させ、これにより第１測定フィールドの参照構造の像の領域内の位置に生じる第１光強度を測定するステップと、上記光学系を用いて第２測定フィールドを上記像平面内に結像させ、これにより第２測定フィールドの参照構造の像の領域内の位置に生じる第２光強度を測定するステップとを含む。
【００１６】
本発明によれば、さらに、光学系上の散乱光を測定するためのマスクが提供される。このマスクは、第１測定フィールド及び第２測定フィールドを有し、両測定フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、第１光操作型は入射光を上記光学系に入射させるように構成され、第２光操作型は入射光が上記光学系に入射することを防止するように構成され、両測定フィールドのそれぞれが、第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、この測定構造は、測定フィールドが第１光操作型である場合は第２光操作型であり、測定フィールドが第２光操作型である場合は、この測定フィールドの第１光操作型領域であり、それぞれの測定フィールドの測定構造は、それぞれの参照構造に対して異なる方向にオフセットしている。このマスクの好適例では、それぞれの参照構造は、第１光操作型の周囲内または第２光操作型の周囲内の第２光操作型領域である。
【００１７】
本発明によれば、さらに、光学系上の散乱光を測定する装置が提供される。この装置は：第１測定フィールド及び第２測定フィールドを具え、両測定フィールドのそれぞれが、
第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、この第１光操作型は、入射光を上記光学系に入射させるように構成され、第２光操作型は、入射光が上記光学系に入射することを防止するように構成され、両測定フィールドのそれぞれが、第２光操作型の参照構造及びそれぞれの測定構造を有し、これらの測定構造は、測定フィールドが第１光操作型である場合は第２光操作型であり、測定フィールドが第２光操作型である場合は、測定フィールドの第１光操作型領域であり、それぞれの測定フィールドの測定構造は、それぞれの参照構造に対して異なる方向にオフセットしている。この装置はさらに、上記光学系を用いて第１測定フィールドを像平面内に結像させた際に生じる第１光強度を測定する装置を具え、第１光強度を測定するこの測定装置は、第１測定フィールドの参照構造の像の領域内の測定位置に配置され、上記装置はさらに、上記光学系を用いて第２測定フィールドを上記像平面内に結像させた際に生じる第２光強度を測定する装置を具え、第２光強度を測定するこの測定装置は、第２測定フィールドの参照構造の像の領域内の測定位置に配置されている。第１光強度を測定する装置と第２光強度を測定する装置とは同じ測定装置であること、即ち、第１光強度及び第２光強度を同じ測定装置で測定することが有利である。
【００１８】
第１の好適例によれば、第１光操作型の要素、即ちフィールドまたは構造は半透明要素であり、第２光操作型の要素は不透明要素である。この構成は、投影露光ツール用の透過マスク、即ち、マスクを透過する光によってマスク構造をウェハー面内に結像させるように構成されたマスク上に有利に実現される。半透明または不透明の性質は、ここでは、上記光学系を用いて測定フィールドをこの光学系の像平面内に結像させるための波長範囲の光に関係する。本発明による光は可視光であるが、ＵＶ（紫外）範囲の光、例えば２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長を有する光、特にＥＵＶ波長範囲内の光も含む。
【００１９】
第２の好適例によれば、第１光操作型の要素は光反射要素であり、第２光操作型の要素は光吸収要素である。この構成は、特にＥＵＶ波長範囲の光で使用される投影露光ツール用の反射マスク上で有利に実現される。こうしたマスク構造は、マスクによって反射された光によってマスク構造をウェハー面内に結像させるように構成されている。
【００２０】
第３の好適例によれば、第１光操作型の要素は、入射光を上記光学系内に指向させるように整列させた複数のマイクロミラーによって形成され、第２光操作型の要素は、入射光を上記光学系の捕捉範囲外に指向させるように整列させた複数のマイクロミラーによって形成される。この構成は、微小電気機械ミラーアレイ（ＭＥＭＳ）を有する切り替え可能なマスクの使用によって有利に実現される。
【００２１】
上述した測定方法、測定マスク、及び測定装置は、前に説明した意味の方向分解散乱光測定を可能にする。本発明による解決法は特に、生成される散乱光が方向分解されて確立される場合に、より有意味な散乱光測定結果を得ることができる、という発見に基づく。本発明によれば、この種の方向分解散乱光測定は、特に上述した測定フィールドの両方を用意することによって可能になる。既に述べたように、両測定フィールドのそれぞれが、第２光操作型参照構造を有する。これらの測定フィールドは基本的に、第１光操作型または第２光操作型のいずれかに設計することができる。両測定フィールドが第１光操作型である場合は、上記参照構造のそれぞれが、測定フィールドの第２光操作型領域を形成する。これらの測定フィールドが第２光操作型である場合は、参照構造のそれぞれが、これも第２光操作型である周囲内の第２光操作型領域である。第２光操作型測定フィールドは、測定位置に対するそれら自体の調整構造を用いて、露光前に位置合わせすることが有利である。これらの種類の調整構造は、例えば、第１光操作型の十字形（クロス）として設計することができ、そして参照構造の位置から約２．０ｍｍに配置することができる。この好適例では、すべての第２光操作型測定フィールドが、好適にはそれぞれのフィールド内の同位置に、少なくとも１つの調整構造を有すべきである。第１光操作型測定フィールドを第２光操作型参照構造と共に用いる際は、それぞれの参照構造を用いてこれらの測定フ
ィールドを調整することができる。
【００２２】
これらの測定フィールドは追加的に、それぞれの測定構造の基準構造に対するオフセットを有する。測定フィールドが第１光操作型である場合は、上記測定構造は、第２測定フィールドの第２光操作型領域の形態である。しかし、測定フィールドが第２光操作型である場合は、測定構造は第２測定フィールドの第１光操作型領域の形態である。第１測定フィールド及び第２測定フィールドは共に、上記光学系を用いて像平面内に順に結像させることができる。このことは、測定フィールドを上述した光で照射することによって行われる。各結像ステップでは、画像平面内の測定位置における光強度を、測定装置を用いて測定し、この測定位置は像平面内の、測定フィールドのそれぞれの参照構造が結像する領域内にある。本発明による好適例では、両測定フィールドの参照構造を同じ測定位置に結像させる。
【００２３】
測定した両方の光強度を評価することによって、光学系を通して伝達された光の散乱光部分を測定することができ、この散乱光部分の散乱方向は、それぞれの測定フィールドの測定構造から参照構造を向く方向ベクトルによって形成される。換言すれば、測定構造が第１光操作型領域である場合は、この測定構造を通って参照構造が結像する像平面内で測定位置に当たる光部分を測定することができる。測定構造が第２光操作型領域である場合は、この方向依存性の散乱部分は、逆の見方を対応させることによって確立することができる。測定構造と参照構造との間の距離を変化させることによって、散乱光部分を散乱範囲の変化として追加的に確立することができる。
【００２４】
従って、本発明によれば、それぞれの参照構造に対して異なるようにオフセットした測定構造を有する２つの測定構造の使用により、光学系によって生成される散乱放射を方向分解して確立することができる。換言すれば、本発明による測定方法は、異方性の散乱光の特徴付けを可能にする。測定結果は理論予測値と直接比較することができる。理論予測値と測定結果との差は、例えば、光学系の個別のレンズ素子の異方性表面及び体積の不均質性から生じ得る。本発明はさらに、光学系の散乱光特性を監視し、異なる光学系の相対比較を行うことによって「逃げた光」を識別することを可能にする
【００２５】
本発明による測定方法は、高周波収差の波面測定に対する補足であり、高周波収差は一般に異方性であり、サンプリングに依存し、即ち、瞳孔上の限られた画素数に起因し、波面測定技術による分解能は不十分である。高周波であり一般に回転対称でない収差は一般に、瞳孔に近い光学系の光学面から生じることが多い。このことは、ここでは、副開口、即ち１つのフィールド点に属するビーム束が交差する表面のサイズ、及び瞳孔上での振動数が共に（例えば、光学面上の収差の固定「グリッド（格子）周期」により）最大になることによる。このことは視野一定の散乱光をもたらし、瞳孔に近い表面については、異なる視野点において副開口どうしが一致し、散乱効果は小さい視野依存性しか有しないことが多い経験と一致する。
【００２６】
複数の反射効果によって生じる散乱効果が光学系内で大きく働く場合は、散乱光の視野依存性が生じることが多い。この場合は、本発明による散乱光測定を異なる視野点で行うことが有利である。スキャナースロットの異方性の幾何学的形状により、複数の反射によって生じる散乱効果は大きな異方性効果を有する。
【００２７】
さらに、本発明は、光学系内の個別のレンズ、あるいは反射面を扱う際に、好適な方向を確立することができる。さらに、本発明は、例えば異方性スパッタリングを用いて、光学面を反射防止コーティングまたは多層（多重コーティング）でコーティング（被覆）する際の好適な方向、及び／または、例えば汚染源の流れ方向のような光学面の好適な汚染の方向を規定することを可能にする。これらの好適な方向は、異方性の波面、従って異方
性の散乱光分布の発生源であり得る。従って、本発明による対応する散乱光分布の方向分解測定は、上述した種類の好適な方向を確立することを可能にする。光学系の光表面の汚染の「粒子サイズ」（延長）は、この光学面上の汚染を記述する異方性グリッド（格子）の周期長と相関があるものと仮定する。例として、異方性グリッドＮは、画素に割り当てられた光学面の副開口上で空間的振動を有し得る。従って、散乱の最大値と理想的画素との間の距離を指定するいわゆる散乱範囲Δｘは、照射光の波長λ及び光学系の開口数ＮＡを用いて、次式のように計算することができる：Δｘ＝Ｎ・λ／２ＮＡ。
【００２８】
さらに、本発明は、偏光効果の診断及び補償を可能にし、偏光効果は、方向に依存する効果を有し、異方性散乱光及び非回転対称な収差と同様に作用し、そして、例えば、垂直方向の構造の線幅に対する、水平方向の構造間の差（いわゆるＣＤ異方性）をもたらし得る。
【００２９】
本発明によれば、光学系上の散乱光を測定する他の方法が提供される。この方法は、参照フィールド及び測定フィールドを用意するステップを具え、両フィールドのそれぞれが、第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、両フィールドのそれぞれが第２光操作型の参照構造を有し、この測定フィールドは追加的に測定構造を有し、この測定構造は、この測定フィールドが第１光操作型である場合は第２光操作型であり、この測定フィールドが第２光操作型である場合は、この測定フィールドの第１光操作型領域であり、上記測定構造の領域の中心は、この測定フィールドに関連する参照フィールドの領域の中心に対してオフセットしている。この方法はさらに、上記光学系を用いて参照フィールドを像平面内に結像させ、これにより参照フィールドの参照領域の像の領域内の測定位置に生じる第１光強度を測定するステップと、上記光学系を用いて測定フィールドを上記像平面内に結像させ、これにより測定フィールドの参照構造の像の領域内、特に像領域の内部の位置に生じる第２光強度を測定するステップとを含む。像平面内の測定構造の像は、測定フィールドの参照構造の像の領域内の測定位置に対して、少なくとも３００μｍだけオフセットしている。このオフセットを像平面内の偏差と称する。４：１の縮小率の場合は、物体面内の、例えばそれぞれの測定マスク上の測定構造は、測定フィールドの参照構造に対して少なくとも１．２ｍｍだけオフセットしている。
【００３０】
第１光操作型の要素及び第２光操作型の要素は、上述したように、例えば半透明及び不透明要素として構成することができる。
【００３１】
本発明による他の好適例では、上記光学系を通る方向依存性の散乱光部分を、上記測定した第１光強度及び測定した第２光強度を評価することによって確立する。本発明による他の好適例では、方向依存性の散乱光部分を、測定した第１光強度と測定した第２光強度との差を計算することによって確立する。
【００３２】
さらに、本発明によれば、光学系上の散乱光を測定するためのマスクが提供され、このマスクは測定フィールドを有し、この測定フィールドは、測定フィールドの中心に対して少なくとも１．２ｍｍだけオフセットした測定構造を有し、この測定構造は、当該構造のエッジが、測定フィールド内の光操作特性、特にその光透過特性に関して均一である領域を包囲する構造である。このマスクの好適例では、測定フィールドが第１光操作型または第２光操作型のいずれかであり、測定フィールドが第１光操作型である場合は測定構造は第２光操作型であり、測定フィールドが第２光操作型である場合は測定構造は第１光操作型である。
【００３３】
本発明による好適例では、各測定構造が、それぞれの測定フィールドの参照構造に対して最大２．０ｍｍだけオフセットしている。他の好適例では、各測定構造が少なくとも１０μｍ、特に少なくとも２０μｍの寸法を有し、即ち、測定構造の少なくとも一方向のサ
イズが少なくとも１０μｍである。マイクロリソグラフィー用のスキャナーを用いて測定構造を１：４の縮小率で結像させる場合は、像平面内の測定構造の最小寸法は２．５μｍ、特に５μｍである。従って、参照構造の結像位置で測定した光強度の十分な変化をもたらすのに十分な寸法である。マスク上の参照構造と測定構造との間の距離は最大２．０ｍｍ、特に最大１．０ｍｍである。上述したスキャナーを用いてこれらの構造を結像させる場合は、参照構造と測定構造との間の距離は最大５００μｍ、特に２５０μｍである。従って、リソグラフィー像では一般に大きな散乱範囲を有する散乱光を測定することができることが保証される。参照構造の中心点と測定構造の中心点との間の最小距離は、測定構造の最小寸法の範囲内であることが有利である。本発明によるマスクは、本発明による散乱光を測定する方法を実現することを可能にし、方向分解散乱光測定の結果を伴う。本発明による方法の第１ステップは、第１測定フィールドを結像させ、同じマスク上または他のマスク上の対応する測定フィールドを用いて実現することができる。
【００３４】
他の好適例によれば、各フィールド、即ち各測定フィールド及び／または参照フィールドが少なくとも２．４ｍｍの寸法を有する。このことは、各フィールドの少なくとも一方向が少なくとも２．４ｍｍのサイズであることを意味する。他の好適例では、各フィールドが少なくとも３．０ｍｍまたは少なくとも５．０ｍｍの寸法を有する。
【００３５】
本発明による他の好適例では、第１及び／または第２光強度を測定するための測定位置が、最大１０μｍの最大側部寸法を有する二次元領域である。従って、この測定領域は、あらゆる側部方向が最大の１０μｍより小さいか、最大の１０μｍである。他の好適例では、測定領域が最大５μｍ、特に最大１μｍの最大側部寸法を有する。このような寸法にした測定領域により、短距離の散乱光を適切に検出することができる。この測定領域は、両直交方向共におよそ同じ寸法にすることが有利であり、例えば、この測定領域は、最大１０μｍ、特に５μｍまたは１μｍの辺長を有する正方形である。この測定は、例えば像平面内の測定位置に配置したＣＤＤ検出器によって実行することができる。この場合は、可変開口を用いて、検出器上の有効測定領域を、調べる散乱範囲に応じて調整することができる。あるいはまた、測定領域にある像を、マイクロ（微小）対物光学系を用いて拡大し、このマイクロ対物光学系の像平面内に配置したＣＣＤ検出器によって記録する。この場合は、検出器上の有効測定領域を、マイクロ対物光学系の可変倍率を用いて調整することができる。
【００３６】
本発明による他の好適例では、第１及び／または第２光強度を測定するための測定位置が、少なくとも５０μｍ、特に少なくとも１００μｍまたは少なくとも２００μｍの側部寸法を有する二次元領域として構成されている。このような寸法にした測定領域により、中距離または長距離の散乱光を適正に方向分解して測定することができる。方向分解測定の場合は、等方性の散乱光測定に比べて、面積当たりの受光量がより小さい。
【００３７】
上記参照構造及び測定構造のそれぞれは、当該構造のエッジが、それぞれの測定フィールド内の光透過特性に関して均一である領域を包囲する構造であることが好ましい。換言すれば、参照構造及び測定構造のそれぞれが二次元の充満構造であり、即ち、これらの領域はギャップ（隙間）を含まない。特に、それぞれの構造の領域の中心がその構造の一部である。従って、測定構造は全体が第１光操作型であるか全体が第２光操作型であり、参照構造にも同じことが当てはまる。
【００３８】
本発明の一好適例によれば、参照構造は、第１光操作型の周囲内または第２光操作型の周囲内の第２光操作型領域である。参照構造が第２光操作型の周囲内に配置されている場合は、参照構造はその周囲内に溶け込む。
【００３９】
さらに、上述した目的は、光学系上の散乱光を測定する装置により達成され、本発明に
よる上述した好適例の１つでは、この装置がマスクを具えている。
【００４０】
本発明による方法及び本発明による装置の一好適例では、それぞれの参照構造及びそれぞれの測定構造が、対応する測定フィールドの第１光操作型の周囲内に配置された第２光操作型領域である。従って、上記光学系を用いてこれらの構造を結像させる際は、像平面内に暗領域が生成される。
【００４１】
本発明による他の好適例では、それぞれの参照構造が、対応する測定フィールドの第２光操作型の周囲内に配置された第２光操作型領域であり、測定構造は、第２測定フィールドの第２光操作型の周囲内に配置された第１光操作型領域である。従って、第１測定フィールドは特に、全体が第２光操作型であるように設計することができる。
【００４２】
本発明による他の好適例では、両測定フィールドが同じサイズである。特に、両測定フィールドは同一の形状及びサイズである。従って、ここでは両測定について散乱光の背景が同じであるので、方向分解された散乱光を特に正確に測定することができる。測定フィールドのサイズが、測定位置に到着する散乱光の捕捉面積を決める。両測定フィールドを同じサイズに設計することによって、測定した光強度を評価する際に、対応する背景効果（例えば長距離散乱光）を、方向依存性の散乱光測定結果から除外することができる。
【００４３】
本発明による他の好適例では、上記第１光強度の測定及び上記第２光強度の測定を時間的に連続して実行する。これにより、光学系の散乱挙動を、特定の視野点、あるいはいくつかの視野点のそれぞれにおいて方向分解して測定することができる。
【００４４】
本発明による好適例では、極紫外（ＥＵＶ）波長範囲、及び／または、より短い波長範囲内の光を用いて、これらのフィールドを像平面内に結像させる。極紫外光は例えば１３．４ｎｍの波長を有する。
【００４５】
本発明による他の好適例では、光学系の動作中にこの光学系の散乱光を低減するための露光補正が、方向依存性の散乱光部分の形、または方向分解された散乱光分布の形の測定結果から決定される。換言すれば、この光学系を用いてマスクを露光してこのマスクを結像させ、結像時に発生する散乱光を低減する際に、散乱光の測定結果を用いて、少なくとも１つの露光パラメータを変更する。
【００４６】
本発明による他の好適例では、方向依存性の散乱光部分を確立した後に、結像条件を変更し、両フィールド、即ち両測定フィールドか、参照フィールドと測定フィールドかのいずれかを、変更した結像条件下で再度結像させ、この変更した結像条件下で散乱光部分を再度測定する。そして、変更した結像条件下での散乱光部分または分布への変化から、光学系の露光動作のための改善された結像条件を確立することができる。
【００４７】
本発明による他の好適例では、光学系を用いて測定フィールドを結像させる際に、測定フィールドのそれぞれを、個別のビームが事前指定した角度分布を有する照射光で照射し、決定した露光補正が、照射光の角度分布及び／または光学系の開口数の補正を規定する。換言すれば、本発明による方法を用いた照明設定の補正は、この方法で散乱光部分が低減されるように決定される。この照明設定は例えば、種々のコヒーレンスを有するいわゆる軸上照明、環状照明、または四（重）極照明を含み、マスクに当たる照射光の角度分布を規定する。本発明による他の好適例では、決定した露光補正が、散乱光部分を低減するための光学系の開口数の補正を規定する。本発明による他の好適例では、散乱光特性の偏光依存性を決定する。偏光依存性の波面測定及び場依存性の透過測定と共に、本発明により光学系を総合的に特徴付けることができる。これらの測定結果を用いて、光学系の結像特性の、結像させる構造への依存性を、光学シミュレータで最適化することもできる。
【００４８】
本発明による他の好適例では、決定した露光補正が、露光するマスクのレイアウトの修正を規定する。本発明による方法によって決定した方向依存性の散乱光分布を用いて、異方性散乱光を概略的に補償することのできる適切なマスク・レイアウトを生成することができる。この補償方法は例えば、当業者に知られている（当業者には「光学近接補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）としても知られている」）光学近距離補正と同様に実現することができる。マスク・レイアウトの補正の結果として、例えば線幅の異方性（ＣＤ異方性）を表現することができる。このことは、例えば処理、コーティング、あるいは光表面の汚染のような散乱の原因が、従って、特に散乱の好適な方向に関する異方性も、多数の光学系にわたって体系的である場合に、特に有利である。
【００４９】
他の有利な好適例では、決定した露光補正が、光学系内の汚染を除去する必要性を示す。特に、汚染の進展段階では、全面が均一に（例えば単層等で）汚染される前でも、層形成の異方性または付着の異方性が異方性散乱の形で目に見え、このことは透過損失による既知の方法で明示することができる。従って、本発明による方法は、一次的に光の異方性散乱に至り、二次的に透過損失によって初めて目に見える表面汚染の早期の識別を可能にする。従って、本発明による方法は、汚染の早期の識別を可能にする。
【００５０】
本発明による他の好適例では、複数の他の測定フィールドを用意し、これらの他の測定フィールドの各々は、参照構造に加えて、それぞれの測定構造を有し、これらの測定構造は関連する参照構造に対してオフセットし、個々の測定構造が関連する参照構造に対してオフセットしている方向は、他の測定構造が関連する参照構造に対してオフセットしている方向とはそれぞれ異なる。これに伴い、異なる方向からのそれぞれの散乱光強度を精密に測定することができる。測定フィールドが多数存在するほど、散乱光分布の方向依存性をより精密にサンプリングすることができる。
【００５１】
他の好適例によれば、少なくとも２つのフィールドのそれぞれの参照構造が同一に構成され、特に同じ形状及びサイズを有する。
【００５２】
本発明の他の好適例では、第１測定フィールドの測定構造は、これに関連する参照構造に対して垂直方向にオフセットし、第２測定フィールドの測定構造は、これに関連する参照構造に対して水平方向にオフセットし、光学系の垂直散乱効率と水平散乱効率との関係、従って光学系のＨＶ（水平−垂直）異方性は、測定した強度から確立される。
【００５３】
他の有利な好適例では、少なくとも１つの測定フィールドが第２測定構造を有し、この第２測定構造は、参照構造に対して第１測定構造と対称に配置されている。この種の三つ組配置により、相当する測定フィールド内の参照構造に加えて１つだけの測定構造の配置に比べて、事前指定した方向分解能に関する精度での方向依存性の散乱光測定を、より少数の測定フィールドで、従ってより効率的に実行することができる。しかし、この測定結果では、互いに対向する散乱方向を有する散乱光部分どうしを互いに区別することができない。両測定構造の参照構造に対する対称な配置によって、第１測定構造または第２測定構造のいずれかに割り当てる測定位置で、散乱光を捕集することができる。この構成では、互いに対向して位置する個別の測定構造から生じるそれぞれの部分の大きさを区別することができない。従って、この好適例において得られた散乱ビームの測定結果は、好適な方向を有しない「散乱軸」の方向に関してのみ分解される。この種の三つ組配置は、上述した好適例により実現される散乱光のＨＶ異方性の測定では特に有利である。
【００５４】
本発明による他の好適例では、さらに第２測定フィールドを用意し、この第２測定フィールドは、参照構造に加えて測定構造を有し、この測定構造は、これに関連する参照構造に対して、他の測定フィールドの測定構造がこれに関連する参照構造に対してオフセット
しているのと同じ方向であるが異なる距離だけオフセットしている。第２測定フィールドを結像させる際の、測定位置における光強度の追加的測定によって、散乱光を追加的に距離分解して測定することができる。
【００５５】
本発明による他の好適例では、これらのフィールドを共通のマスク上に配置する。従って、マスクを交換せずに散乱放射測定を実現することができる。このマスクは、２つの測定間でマスク平面内を適切に移動することが有利である。
【００５６】
本発明の他の好適例では、測定構造及び／またはそれぞれの参照構造を、これらの構造のエッジが、それぞれの測定フィールド内の透過特性に関して均一である領域を包囲する構造として構成する。従って、以上で既に説明したように、これらの構造は、ギャップのない第１光操作型またはギャップのない第２光操作型のいずれかである。
【００５７】
本発明による他の好適例では、測定構造及び／またはそれぞれの参照構造が多角形の形状、特に四角形または正方形の形状を有する。本発明の他の好適例では、それぞれの参照構造が、対応するフィールドの領域中心に配置されている。特に、参照構造は、対応するフィールドの領域中心の位置に配置されている。こうした参照構造の配置は、これも測定フィールドの像内の中心に配置された測定位置をもたらす。従って、個々の測定フィールド内の測定構造を、対応する参照構造から同距離だけ離して、それぞれ異なる方向に配置することができ、従って、均一な散乱距離に基づく方向分解散乱光測定を行うことができる。さらに、参照構造を中心に配置することによって、測定フィールド外からの散乱光の影響は、できる限り等方的に測定位置に達する。このことは、方向分解散乱光測定の結果の許容誤差を低減する。
【００５８】
本発明による他の好適例では、参照構造及び測定構造が測定フィールド内で連続構造を形成する。特に、この連続構造は、例えば垂直または水平に向いた矩形構造として構成することができる。
【００５９】
本発明による他の好適例では、例えば測定位置に配置した光電検出器を用いて光強度を測定する。既に上述したように、この光電検出器も、測定位置における強度分布を光電検出器上に結像させるマイクロ対物光学系の像平面内に配置することができる。従って、散乱光測定は、時間に関して複雑性なしに特に効率的に実現することができる。特に、この測定は、個々のウェハーの露光の合間の、リソグラフィー用の露光ツールの生産作業中に実現することができる。一好適例では、上記光電検出器が捕集面を有し、その最大サイズは、像平面上の参照構造の像のサイズである。
【００６０】
本発明による他の好適例では、光化学検出器を用いて光強度を測定する。この種の光化学検出器は、例えば、測定用に用意したテストウェハー上の光化学フォトレジストとすることができる。強度を測定するためには、測定フィールド毎の放射の線量を、フォトレジストが現像されるまで連続的に増加させることが有利である。構造の通常の像をフォトレジスト内に生成するのに必要な光線量と、測定構造を通過する光を用いて、参照構造から遮られた領域を露光するのに必要な線量との比率から、通常の露光条件下で測定位置に到達する散乱光強度を逆算することができる。
【００６１】
以上に挙げた、本発明による方法の好適例に関して詳述した特徴は、本発明による装置及び本発明によるマスクに対応させて転用することができ、その逆もできる。本発明による装置の結果的な好適例は、本発明の開示に明確に含まれるべきである。従って、さらに、本発明による方法の好適例に関して以上に挙げた利点も、本発明による装置及び本発明によるマスクの対応する好適例に関係する。
【００６２】
以下では、本発明による方法、即ち、光学系上の散乱光を測定する方法、マスク及び装置の好適な実施例を、概略的な図面を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】マイクロリソグラフィー用の投影露光ツールの具体例を、本発明による投影露光ツール内部の散乱光を測定する装置と共に原理的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施例における測定フィールドを示す図であり、これらの測定フィールドは、図１による散乱光を測定する装置のマスク上に異なる組合せで配置することができる。
【図３】図２による、選択した測定フィールドを用いた、本発明による動作モードを例示する図である。
【図４】本発明の他の実施例における、測定フィールドの組合せを示す図である。
【図５】本発明による測定フィールドの他の具体例を示し、これらの測定フィールドを用いた際の、本発明による機能のモードを例示する図である。
【図６】図５に示す測定フィールドの１つを、光強度を取得する検出器の測定面と共に例示する図である。
【図７】図５に示す測定フィールドの他の１つを、光強度を取得する測定面と共に例示する図である。
【図８】ＥＵＶ波長範囲で動作するマイクロリソグラフィー用の投影露光ツールの他の具体例を、本発明による投影露光ツール内部の散乱光を測定する装置と共に原理的に示す図である。
【図９】例えば図８の投影露光ツールと共にマスクとして使用するマルチミラーアレイの断面図である。
【図１０】図９に示す種類のマルチミラーアレイの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
（本発明による好適な実施例の詳細な説明）
以下に説明する本発明の実施例では、機能及び構造が同様の構成要素は、できる限り同一または同様の参照番号で示す。従って、特定実施例の個別の構成要素の特徴を理解するために、本発明の他の実施例または概要の説明を参照すべきである。
【００６５】
図１及び図８に、投影対物光学系の形態の光学系１２を有する投影露光ツールの形態のマイクロリソグラフィー用露光ツール１０の異なる実施例を例示する。以下の説明では、露光ツール１０の種々の要素を参照し、これらの要素の一部は図１及び図８の一方のみに示すが、他方の図の実施例中にも含めることができる。図１に示す投影露光ツールは透過型であり、即ち、一般にＵＶ波長領域内の露光光で使用される透過マスク２０を有する。しかし、ＥＵＶ露光ツールの場合は、透過マスクも使用することができる。図８に示す投影露光ツール１０はＥＵＶ波長範囲内で動作し、反射マスク２０を具えている。
【００６６】
光学系１２は一般に複数の光学素子を具え、図１による露光ツール１０の場合は、これらの光学素子はレンズ素子であり、ＥＵＶ波長範囲内で動作する図８による露光ツール１０の場合は、これらの光学素子は反射素子１２ａである。この露光ツールはステッパーまたはスキャナーとして設計することができる。この物体構造をマスク面から像平面２５またはウェハー面内に結像させる際に、光学系１２内に生成される散乱光を測定する装置１４を光学系１２上に用意する。
【００６７】
図１に示すように、光学系１２は、瞳孔面内に配置された瞳孔５８を有する。一般に、瞳孔５８は円形開口であり、像平面２５に当たる放射の開口数を制御する。物体構造をマスク面から像平面内に結像させるために、照射１８を生成する照射システム１５を用いてマスク２０を照射し、特に図８の場合は、照射１８は特に紫外波長範囲であり、図８の場
合は極紫外波長範囲（ＥＵＶ）である。照射システム１５は、電磁放射のビームを生成するための光源１６（例えば水銀ランプ、ＵＶ光を生成するエキシマレーザー、あるいは蓄積リングまたはシンクロトロン内の電子ビームの経路の周りに配置したアンジュレータの形態、あるいはＥＵＶ光を生成するプラズマ源の形態）を具えている。このビームは、直接、あるいは例えばビームエキスパンダ（ビーム拡大器）の形態の調整手段４８を通過した後のいずれかに、照射器４６に供給され、照射器４６は複数の光学素子、図８の場合は反射素子４６ａを具えている。照射器４６は、ビームの強度分布の外径及び／または内径（一般に内σまたは外σと称する）を設定するための照射設定手段５０を有することができる。これに加えて、照射器４６は一般に、例えば（光）結合器５２及びコンデンサー（集光レンズ）５４のような他の種々の構成要素を有する。従って、マスク２０上を照射する照射１８は、断面内で所望の均一性及び分布を有する。
【００６８】
図１を参照すれば、光源１６は露光ツール１０の筺体内に配置することができる、ということが成り立ち、光源１６が水銀ランプである場合にそうであることが多い。しかし、光源１６は露光ツール１０の残りの部分から空間的に分離することもできる。この場合は、光源１６によって生成される照射１８を、例えば適切な偏向ミラーを用いて、露光ツール１０の残りの部分内に導光（ガイド）することができる。光源１６がエキシマレーザーの形態である場合に、こうすることが多い。
【００６９】
散乱光を測定する装置１４は、マスク２０、及び測定位置４０上に配置した測定装置２４を具え、この測定位置４０は、以下でより詳細に説明する正方形の測定領域の形にすることができる。この測定装置は、光電検出器２４、例えば、図１に示すように像平面２５内に配置したＣＣＤアレイとすることができる。あるいはまた、測定装置２４は図８に示すように構成することができる。ここでは、測定位置のサイズを規定するフィールドストップ（止め具）６４を画像平面２５内に配置する。像平面２５内の光分布をマイクロ対物光学系６２によって拡大し、拡大した像を、マイクロ対物光学系６２の像平面内に配置したＣＣＤアレイの形態の光電検出器６６によって検出する。
【００７０】
マスク２０は複数のフィールド２２を有し、これらのフィールドは以下でより詳細に説明する。フィールド２２は順に、光学系１２を用いて像平面２５内に結像させる。さらに、露光ツール１０は、図１に示す可動の基板テーブル２６（「ウェハーステージ」とも称する）を有し、この基板テーブル上に測定装置２４を配置する。測定装置２４は、像平面内の測定位置４０に配置する。測定装置２４に加えて、装置１４はさらに、測定装置２４を用いて測定した光強度を評価する評価装置２８を具えている。
【００７１】
図１に示す実施例では、照射１８がマスク２０を通過し、マスク１８は、マスクテーブル５６（「レチクルステージ」とも称する）上のマスクホルダー６０によって保持される。図８による実施例では、照射１８はマスク２０で反射する。マスク２０との相互作用後に、照射１８は光学系１２を通過し、光学系１２は照射１８を像平面２５内に集束させる。第１位置決め手段（及び干渉測定手段）を用いて、基板テーブル２６を精密に位置決めすることができる。同じ方法で、第２位置決め手段を用意して、例えばマスク・ライブラリからの機械的送出に続いて、あるいは露光中に、マスク２０を照射１８のビームに対して位置決めする。
【００７２】
図２〜図７に、図１に示す透過型のマスク２０上に配置したフィールド２２の例を示す。図８による露光ツール内で使用する反射型のマスク２０上に配置したフィールド２２も同様に構成されている。図８による反射マスク２０では、図１による透過マスク上で半透明である素子は反射素子として構成され、図１による透過マスク上で不透明である素子は光吸収素子として構成されている。
【００７３】
図２に、第１実施例における、図１によるマスク２０上に配置したフィールド２２の例を示す。図に示すフィールド２２は、いわゆる階層レベルｎの順に並び、図２では、階層レベルをｎ＝０，１，２及び３で示す。階層レベル０は１フィールドのみを有し、以下ではこのフィールドを参照フィールド２２ａと称し、その中心に、連続した不透明の正方形領域の形の参照構造３０を有する。図２では、参照フィールド２２ａをＲで識別する。
【００７４】
本発明による方法によれば、第１ステップでは、参照構造３０の像が像平面２５内で測定装置２４の測定位置４０をカバーするように、参照フィールド２２ａを最初に像平面２５上に結像させる。測定位置４０に達する光強度を以下では第１光強度と称し、測定装置２４によって記録する。
【００７５】
次のステップとして、複数の第２測定フィールド２２ｂを順に、光学系１２を用いて像平面２５内に結像させる。ここでは、例えば、図２の一行内に示す測定フィールド２２ｂのそれぞれを順に結像させる。第１階層面（ｎ＝１）の測定フィールド２２ｂを結像させる場合は、(a)で識別される列内に配置された８つの測定フィールド２２ｂの全部または
大部分、または(s)で識別される行内に配置された４つの測定フィールドのいずれかを結
像させることができる。あるいはまた、第２階層レベル（ｎ＝２）の(a)または(s)で識別される行内に示す測定フィールド２２ｂを結像させることができる。同じ方法で、第３またはより上位の階層面の対応する測定フィールドの組合せも結像させることができる。
【００７６】
順に結像させる第２測定フィールドのそれぞれは、参照構造３０に加えて、参照構造３０に対してオフセットした測定構造３２を有する。ここでは、測定構造３２は、順に結像させる第２測定フィールド２２ｂ内で、参照構造３０に対してそれぞれ異なる方向にオフセットしている。
【００７７】
測定フィールド２２ｂのそれぞれは、参照構造３０が測定位置４０上に結像するように、像平面２５上に結像する。各像と共に、測定位置４０に到達する光強度を、測定装置２４を用いて記録し、以下ではこの光強度を第２光強度と称する。個々の第２測定フィールドについて測定した第２光強度と、参照フィールド２２ａを結像させることによって測定した第１光強度との差を計算することによって、第２測定フィールド２２ｂの中心を外れた測定構造３２と参照構造３０との間の接続ベクトルに相当する散乱方向の散乱光部分を測定する。
【００７８】
その後すぐに、評価装置２８を用いて、図２による(a)で識別される行の複数の第２測
定フィールド２２ｂの第２光強度を評価することによって、３６０°の角度にわたって方向分解された散乱光分布が確立される。(a)で識別される測定フィールドの代わりに、(s)で識別される測定フィールドを用いて散乱光を測定する場合は、方向依存性の散乱光分布の決定は１８０°の角度範囲に限定される。(s)で識別される測定フィールド２２ｂのそ
れぞれは、参照構造３０に対して互いに対称に配置された測定構造３２及び３４を有する。対称配置によって、対応する散乱光部分について確立される方向ベクトルのプレフィックスは区別することができない。測定構造３２が、測定位置４０で測定した光強度に与える影響は、測定フィールド２２ｂの測定構造が、測定した光強度に与える影響と区別することができない。
【００７９】
本発明による一実施例によれば、Ｎ個の階層レベルについて測定を行う。従って、一般的な場合、即ち、(a)で識別される測定フィールド２２ｂの使用については、測定の総回
数は１＋４Ｎ×(Ｎ＋１)になる。対称的な場合、即ち(s)で識別される測定フィールド２
２ｂを使用する際は、測定の総回数は１＋２Ｎ×(Ｎ＋１)となる。
【００８０】
図３に、上述した、参照フィールド２２ａ及び測定フィールド２２ｂについて測定位置
４０で測定した光強度の差の計算を例示する。差の計算の結果は、図３の右側領域に示すそれぞれの実効的な測定フィールド３６を、測定位置４０にある像平面２５内に結像させた際に記録される光強度に相当する。一般的な場合(a)では、測定構造３２の位置にある
実効的な散乱光源３８によって散乱されて測定フィールド３６の中心に入る散乱光のみが、測定位置４０に当たる。対称的な場合は、実効的な測定フィールド３６が、測定構造３２及び３４の位置に２つの実効的な光源３８ａ及び３８ｂを有する。
【００８１】
図５に、本発明による測定方法の他の実施例を例示し、この方法では、参照構造３０（Ｑ0）を有する参照フィールド２２ａ、及び測定フィールド全体を満たす正方形構造Ｑ1、Ｑ2及びＱ3に加えて、三つ組を有する測定フィールド２２ｂ、即ち、図２による対称に配置した測定構造を、水平に整列（Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3）させるか垂直に整列（Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3）させて結像させる。さらに、図５は、個々の測定値の差の計算を例示するために、それぞれの実効的な測定フィールドを例示する。ここでは、測定位置４０を規定する測定装置２４の測定面を斜線（ハッチング）で示す。測定領域は正方形の形状であり、一実施例では１０μｍ以下の辺長を有する。他の実施例では、この辺長が５０μｍ以上である。
【００８２】
図６及び図７に、図５による水平三つ組構造（Ｈ1）及び垂直三つ組構造（Ｖ1）を、像平面２５内の測定位置４０を規定する測定装置２４の測定面と共に示す。図６及び図７には、対応する構造を結像させた際に測定面４０に当たる散乱光について、最小垂直範囲４２及び最小水平範囲４４のそれぞれを描き入れた。
【００８３】
図４に、本発明による方法を実現するための測定フィールド２２ａ及び２２ｂの他の具体例を示す。この具体例では、Ｒで識別する参照フィールド２２ａは、全体が不透明な正方形として構成されている。従って、測定フィールド２２ａは、その中心に配置され、不透明なフレーム（枠）によって包囲された（概念的な）不透明な正方形の参照構造３０を有する。第２の測定フィールド２２ｂは、概念的な参照構造３０に加えて、それぞれの第１光操作型の正方形の測定構造を有する。この測定方法は、上述した方法と同じやり方で実現され、即ち、まず最初に、全体が不透明な参照フィールド２２ａを露光させ、結像した測定フィールド２２ａの中心にある測定位置４０に達する第１光強度を、測定装置２４によって記録する。その後すぐに、他の測定フィールド２２ｂのそれぞれを像平面２５内に結像させ、測定位置４０に生じるそれぞれの第２光強度を記録する。
【００８４】
さらに、測定フィールド２２ａ及び２２ｂのそれぞれは、測定フィールド２２ａ及び２２ｂを測定位置４０上に整列させるための少なくとも１つの調整構造を有する。これは、第１光操作型の十字形として設計することができ、その延長は、この調整構造を通過する光が散乱光の測定結果とは無関係であるほど小さい。
【００８５】
図９及び図１０にマルチミラーアレイ１２０を示し、このマルチミラーアレイは、図８による投影露光システム１０内の反射マスク２０の代用として使用することができる。マルチミラーアレイ１２０は、当業者に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）として知られている技術を利用し、マイクロミラー１２１の二次元アレイを含む。マイクロミラー１２１は、支持構造１２７上のそれぞれの傾斜装置１２３を介して装着されている。傾斜装置１２３は、単一のマイクロミラー１２１を、図９に参照番号１２１ｂで示すマイクロミラーのように個別に傾斜させることを可能にする。図９に参照番号１２１ａで示すマイクロミラーの場合のように、マイクロミラーが無傾斜の位置に配置されている場合は、例えば図８の投影露光ツール１０における、それぞれのマイクロミラー１２１ａに入射する照射１８の入射光ビーム１１８は反射されて反射光ビーム１１９ａになり、投影対物光学系１２を通過するように指向される。
【００８６】
図９に参照番号１２１ｂで示すマイクロミラーの場合のように、マイクロミラー１２１
が傾斜位置に配置されている場合は、それぞれのミラー１２１ｂに入射する照射１８の入射光ビーム１１８は反射されて反射光ビーム１１９ｂになり、投影対物光学系１２の捕捉範囲外になるように指向され、即ち、反射光ビーム１１９ｂは投影対物光学系１２を通過しない。
【００８７】
それぞれのマイクロミラー１２１を適切に調整することによって、所望のマスクパターンを自在に構成することができる。図１０に、マルチミラーアレイ１２０のこうした構成の例を示し、この構成は、図２の３番目の位置に「２」で示す測定フィールド２２ｂを形成する。構成の中心に配置された、図１０の傾斜したマイクロミラー１２１ｂは、不透明な参照構造３０を形成し、右上隅の傾斜したマイクロミラー１２１ｂは、「不透明な」測定構造３２を形成する。残りのマイクロミラー１２１ａは、測定フィールドの「半透明」領域を形成する。
【００８８】
（参照番号のリスト）
１０      露光ツール
１２      光学系
１２ａ    反射素子
１４      散乱光を測定する装置
１５      照射システム
１６      光源
１８      照射
２０      マスク
２２      測定フィールド
２２ａ    参照フィールド
２２ｂ    測定フィールド
２４      測定装置
２５      像平面
２６      基板テーブル
２８      評価装置
３０      参照構造
３２      測定構造
３４      測定構造
３６      実効的な測定フィールド
３８      実効的な散乱光源
４０      測定位置
４２      最小垂直範囲
４４      最小水平範囲
４６      照射器
４６ａ    反射素子
４８      調整手段
５０      照射設定手段
５２      結合器
５４      コンデンサー
５６      マスクテーブル
５８      瞳孔
６０      マスクホルダー
６２      マイクロ対物光学系
６４      フィールドストップ
６６      光電検出器
１１８    入射光ビーム
１１９ａ  反射光ビーム
１１９ｂ  反射光ビーム
１２０    マルチミラーアレイ
１２１ａ  マイクロミラー（無傾斜）
１２１ｂ  マイクロミラー（傾斜）
１２３    傾斜装置
１２７    支持構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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