(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質の制御のためにプロービングされるテスト面を有するコンポーネントを収容する容器と、
光プロービングビームを送りかつ受け取る光プローブと、
を含み、
前記光プローブは、前記光プロービングビームを与える光源、前記テスト面での反射後に直線偏光状態を与える所定の偏光ベクトルを有するように前記光プロービングビームを調整する偏光コンディショナ、および、スペクトルアナライザを含み、
前記偏光コンディショナは、最小透過率波長に対して最小の透過率を与え、前記スペクトルアナライザは、汚染物質があることによる偏光変化に応じて前記最小透過率波長の波長シフトを検出する、リソグラフィ装置。
【請求項２】
前記容器は、真空容器であり、前記コンポーネントは、投影ミラー光学部品または照明ミラー光学部品である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記容器は、単一の光ポートを含み、かつ、逆反射要素が前記光プロービングビームのビーム路内に配置され、前記逆反射要素は、反射された光プロービングビームを、前記単一の光ポートおよび前記単一の光ポートへと前記テスト面を介して誘導するように位置決めされる、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記逆反射要素は、コリメータレンズ、マイクロレンズアレイ、およびミラーを含む、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記テスト面は、前記光プロービングビームは前記コリメータレンズの後に平行となるように、前記コリメータレンズの焦点面内または焦点面付近に設けられる、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記スペクトルアナライザは、前記受信した波長スペクトルにおける局所最小値を特定する最小値特定回路、および、局所最小値シフトを汚染レベルに関連付けるメモリが具備される、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記偏光コンディショナは、ポラライザおよびリターダを含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記偏光コンディショナは、前記光源からの光路内に、ポラライザおよびリターダと共に設けられ、かつ、前記テスト面からの光路内に、偏光フィルタが前記スペクトルアナライザの前に配置される、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記偏光コンディショナは、前記容器内に設けられる、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
物質堆積制御のためにプロービングされるテスト面を有するコンポーネントと、光プロービングビームを送りかつ受け取る光プローブとを収容する容器であって、
前記光プローブは、前記光プロービングビームを与える広帯域光源、前記テスト面での反射後に直線偏光状態を与える所定の偏光ベクトルを有するように前記光プロービングビームを調整する偏光コンディショナ、偏光フィルタ、および、スペクトルアナライザを含み、前記偏光コンディショナおよび偏光フィルタは、最小透過率波長に対してゼロの透過率を与え、前記スペクトルアナライザは、汚染物質があることによる偏光変化に応じて前記最小透過率波長の波長シフトを検出する、容器。
【請求項１１】
前記容器は、単一の光ポートを含み、前記容器は、前記光プロービングビームの前記ビーム路内に置かれる逆反射要素を含み、前記逆反射要素は、反射された光プロービングビームを、前記単一の光ポートからおよび前記単一の光ポートへと前記テスト面を介して誘導するように位置合わせされる、請求項１０に記載の容器。
【請求項１２】
容器内に収容されたテスト面の汚染物質をモニタリングする汚染物質モニタリング方法であって、
前記容器内に光プロービングビームを送ることと、
前記テスト面での反射後に直線偏光状態を与える所定の偏光ベクトルを有するように前記光プロービングビームを調整することにより、最小透過率波長に対して最小透過率を与えることと、
前記容器からスペクトルアナライザ内への反射された光プロービングビームを受け取ることと、
前記スペクトルアナライザを用いて、汚染物質があることによる偏光変化に応じて前記最小透過率波長の波長シフトを検出することと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記容器は、単一の光ポートを含む真空容器であり、前記方法は、前記反射された光プロービングビームを、前記光ポートからおよび前記光ポートへと前記テスト面を介して誘導するように前記光プロービングビームを逆反射させることを含む、請求項１２に記載の汚染物質モニタリング方法。
【請求項１４】
前記光プロービングビームは、広帯域光ビームである、請求項１２に記載の汚染物質モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]  本願は、２００８年４月１日に出願した米国仮出願第６１／０６４，８８９号の優先権を主張し、その全体を本願に参考として組み込む。
【０００２】
[0002]  本発明は、リソグラフィ装置およびリソグラフィ装置内で汚染物質を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００４】
[0004]  汚染物質の制御は、従来の透過型レンズに基づいたシステムを含むあらゆるリソグラフィ装置において問題であり、特に、２０ｎｍ未満で動作する短波長で動作するＥＵＶ（極端紫外線）システムと通常呼ばれるシステムでは、汚染物質の制御が困難な放射源があるので、ミラーシステムの汚染物質制御が望ましい。ＥＵＶ放射の反射には、先端材料と共に特定のミラー設計が用いられる。これらのミラーの反射性が、この結像システムのＥＵＶ透過率に影響を及ぼす。これらのミラーの表面または表面付近での、ＥＵＶ光とＣｘＨｙ分子との相互作用によって、ミラー表面に炭素が堆積されてしまう。炭素の堆積は、ミラーの反射特性に著しく影響を及ぼし、したがって、結像光学システムのＥＵＶ透過率にも影響を及ぼす。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  ＥＵＶシステムにおける汚染物質の成長を観察するモニタリングシステムが知られているが、動作条件、特に（真空の）密閉された閉じ込めにおいてロバストなサービスレベルを有するモニタリングツールを提供することが望まれる。
【０００６】
[0006]  本発明の一態様では、汚染物質の制御のためにプロービングされるテスト面を有するコンポーネントを収容する容器と、光プロービングビームを送りかつ受け取るように構成された光プローブとを含むリソグラフィ装置が提供される。容器は、光プロービングビームをテスト面に向けて伝達するように構成された第１光ポート、および、反射された光プロービングビームを受け取るように構成された第２光ポートを含む。光プローブは、光プロービングビームを与えるように構成された光源、プロービングビームに所定の偏光状態を与えるように構成された偏光コンディショナ、および、スペクトルアナライザを含む。偏光コンディショナは、最小透過率波長に対して最小の透過率を与えるように既定される。スペクトルアナライザは、汚染物質があることによる偏光変化に応じて最小透過率波長の波長シフトを検出するように構成される。
【０００７】
[0007]  本発明の一態様では、物質堆積制御のためにプロービングされるテスト面を有するコンポーネントと、光プロービングビームを送りかつ受け取るように構成された光プローブとを収容する容器が提供される。容器は、プロービングビームをテスト面に向けて伝達するように構成された第１光ポート、および、反射されたプロービングビームを受け取るように構成された第２光ポートを含む。光プローブは、プロービングビームを与えるように構成された広帯域光源、プロービングビームに所定の偏光状態を与える偏光コンディショナ、偏光フィルタ、および、スペクトルアナライザを含み、偏光コンディショナおよび偏光フィルタは、所定の最小透過率波長に対してゼロの透過率を与えるように既定され、スペクトルアナライザは、汚染物質があることによる偏光変化に応じて最小透過率波長の波長シフトを検出するように構成される。
【０００８】
[0008]  本発明の一態様では、容器内に収容されたテスト面の汚染物質をモニタリングする汚染物質モニタリング方法が提供される。この方法は、容器内に光プロービングビームを送ることと、所定の最小透過率波長に対してテスト面での反射後に最小透過率を、かつ、偏光状態を与えるように光プロービングビームを調整することと、容器からスペクトルアナライザ内への反射された光プロービングビームを受け取ることと、スペクトルアナライザを用いて、汚染物質があることによる偏光変化に応じた最小透過率波長の波長シフトを検出することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[0009]  本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
【図１】[0010]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0011]  図２は、図１のリソグラフィ装置のモニタリングデバイスの概略的な一実施形態を示す。
【図３】[0012]  図３は、異なる炭素層厚に対するスペクトル応答を示す。
【図４】[0013]  図４は、炭素層厚の関数として最小透過率波長の波長シフトを示す。
【図５】[0014]  図５は、モニタリングデバイスの一実施形態を示す。
【図６】[0015]  図６は、図５のモニタリングデバイスの逆反射要素の一実施形態を示す。
【図７】[0016]  図７は、モニタリングデバイスのエリプソ（偏光解析）セットアップの一実施形態の概略側面図を示す。
【図８】[0017]  図８は、図７の実施形態の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0018]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００１１】
[0019]  照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどの様々なタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００１２】
[0020]  サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわち、パターニングデバイスの重量を支える。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００１３】
[0021]  本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。なお、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もあることに留意されたい。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００１４】
[0022]  パターニングデバイスは、透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知であり、バイナリ、レべンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられ、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように各小型ミラーを個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００１５】
[0023]  本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射に、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因に適切な屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学システム、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
【００１６】
[0024]  本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば反射型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば透過型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００１７】
[0025]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使うことができ、すなわち、予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００１８】
[0026]  また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、例えば水といった比較的高い屈折率を有する液体によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、例えばマスクと投影システムとの間といったように、リソグラフィ装置内の別の空間に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
【００１９】
[0027]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射は、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合、例えば放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００２０】
[0028]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータおよびコンデンサといった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００２１】
[0029]  放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点を合わせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使い、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って実現することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使って位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
【００２２】
[0030]  例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
【００２３】
[0031]  １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００２４】
[0032]  ２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００２５】
[0033]  ３．別のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードでは、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００２６】
[0034]  上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００２７】
[0035]  エリプソ（偏光解析）法は、表面４（図２参照）の反射特性が変化したことによって、薄い層状となった物質を検出することで知られている。通常、プロービングビーム２の偏光状態は、反射後、変化する。様々な偏光について反射係数が異なることが知られている。この反射係数は、フレネル（Fresnel）方程式を用いて計算することができる。光が、上述の図の平面に垂直な光の電界で偏光される場合（ｓ偏光）、反射係数は、
【数１】
0005461521.tif 000002
によって与えられる。ここでは、θｔ（反射角）はスネル（Snell）の法則によってθｉ（入射角）から導き出すことができる。
【００２８】
[0036]  入射光が、図平面内で偏光される場合（ｐ偏光）、反射係数は、
【数２】
0005461521.tif 000003
によって与えられる。
【００２９】
[0037]  式（１）と式（２）との比によって、エリプソメトリにおける基本方程式：
【数３】
0005461521.tif 000004
がもたらされる。
【００３０】
[0038]  したがってｔａｎΨは反射時の振幅比であり、Δは位相シフト（差）である。
【００３１】
[0039]  所定の（楕円）偏光状態の入力ビームを与えることによって、反射ビームは、リフレクタの反射特性に依存して線形となることが可能である。したがって、消光型エリプソメトリ（null ellipsometry）を用いて、反射光が直線偏光となるようにプロービングビームを調整し、それによりエリプソメータの透過率が所定の波長に対してゼロとなるようにする。
【００３２】
[0040]  所定の偏光状態を与え、かつ、反射ビームを分析するために、従来のエリプソメータは可動および回転部分を用いた大型のシステムであった。したがって、これらのシステムは、真空または高度に清浄な領域、また、容器といった密閉領域での適用には適していない。
【００３３】
[0041]  図２は、リソグラフィ装置１内のモニタリングデバイスの一実施形態を示し、ここでは、小型のパッシブエリプソメータ６が、（既知の）消光型エリプソメトリ概念に基づいて設けられている。したがって、リソグラフィ装置１内には容器５が設けられている。通常、この容器５は真空容器でありうるが、この方法の実施形態は、到達しにくくかつ常に動作条件に維持されることが好適である任意の密封領域内で適用することができる。一例としては、透過型レンズシステムハウジングが挙げられる。別の例としては、複数の投影光学部品、特にＥＵＶ像を結像するための反射要素を収容する、ＥＵＶリソグラフィシステムの投影システムが挙げられる。このハウジングは投影光ボックスとも呼ばれる。別の例としては、ＥＵＶ放射をパターニングデバイスまたはレチクルに伝達するためのイルミネータシステムが挙げられる。したがって、通常は、コンポーネント４０が容器５内に閉じ込められ、このコンポーネントは、動作条件によって、汚染物質制御のためにプロービングされるテスト面４を有する。したがって、このコンポーネント４０は、通常、最適な結像条件のためにきれいに維持されなければならない反射ミラーといった投影光学部品である。汚染物質の例としては、炭素、亜鉛、スズ酸化物、およびスズ液滴が挙げられる。
【００３４】
[0042]  光プロービングシステムまたは光プローブは、放射源１０、偏光調整システムまたは偏光コンディショナ１１、偏光フィルタ１３、およびスペクトルアナライザ１２によって形成される。放射源１０は、光プロービングビーム２を、光ポート８を介して容器５内へと放出する。光ポート８は、プロービングビーム２をテスト面４に向けて伝達する。反射後、別の光ポート９が、反射されたプロービングビーム３を受け取る。
【００３５】
[0043]  放射源１０は広帯域光源であってよく、具体的な例では、放射源１０は調整可能な波長源であってよい。一般の消光型エリプソメトリでは単一の波長が用いられうるが、この方法の実施形態では、広帯域光を用いることによって、ゼロの透過率を有する波長の波長シフトを検出することができる。このことは、光調節が必要でないが既定の光偏光を用いることができるという利点を有しうる。そのために、偏光調整システム１１が与えられている。偏光調整システム１１は、すべての波長について、プロービングビームに所定の偏光状態を与え、かかる光は、テスト面４での反射後に直線偏光状態を与えるように既定された所定の（複合）偏光ベクトルを有するように調整され、それにより、最小透過率波長（minimal transmission wavelength）と呼ばれる所定の波長に対して偏光フィルタ１３を通るゼロの透過率（null transmission）を与える。容器５内に真空があることから、偏光調整システム１１は光ポート８、９の真空界面における光学歪みを防止するためにこの容器内に設けられうる。したがって、広帯域光源は、光ポートを介して、例えば光ファイバによって容器内に誘導される光であり、また、反射された光ビームは、偏光フィルタ１３を通過した後、容器５の外側に設けられてもよいスペクトルアナライザ１２に向かって誘導される。
【００３６】
[0044]  アナライザ１２によって検出される光のスペクトル測定によって、明確な最小値を有するスペクトル応答曲線が与えられる。測定されたスペクトル範囲全体におけるこの最小値の位置は、偏光調整システム１１の光学要素および偏光フィルタ１３の向きを調節することによって調整することができる。
【００３７】
[0045]  反射後、また、偏光フィルタ１３およびスペクトルアナライザ１２を使っている間に、この最小値の波長シフトを、汚染物質があることによる偏光の変化に応じて検出することができる。
【００３８】
[0046]  図３は、テストミラーの表面４における炭素層厚の変化によって、測定されたスペクトル範囲に沿って最小値の位置のシフトがもたらされることを示す。この最小値の位置は、スペクトルアナライザ１２内に配置された信号処理ソフトウェアによって評価することができる。したがって、スペクトルアナライザまたはそれに接続されたコンピュータには、受信した波長スペクトルにおける局所最小値を特定するための最小値特定回路と、局所最小値シフトを汚染レベルに関連付けるためのメモリが具備される。最小値特定回路は、ニュートン・ラプソン（Newton-Rapson）法または同様の方法といった周知の計算法を用いる。原則的に、提案する測定概念は、炭素成長と、ミラーの表面における他の蓄積分子とを、それらの物質の異なるスペクトルシグネチャによって区別しうる。例としては、Ｚｎ、スズ酸化物、およびスズ分子が挙げられる。
【００３９】
[0047]  図４は、炭素層厚の関数としての波長のシフトが、０から４ｎｍの層厚範囲では線形に近いことを示す。
【００４０】
[0048]  この概念の様々な実際の実施が可能であり、これらは小型センサを可能にし、かつ、かかるセンサを投影光ボックス（ＥＵＶ光結像システム）またはＥＵＶ照明システムの複雑な機械構造体内に組み込むことを大幅に単純化する。このような実施の別の例を、図５に提供する。
【００４１】
[0049]  このコンパクトな実施形態は、プロービングビーム（２、３）のビーム路内に配置される逆反射要素またはレトロリフレクタ１５が与えられることによって、単一の光ポート８しか使用しない。この逆反射要素１５は、反射されたプロービングビーム３を、光ポート８からおよび光ポート８へとテスト面４を介して誘導するように位置決めされる。さらに、テスト面で２回反射することによって、感度を高めることができる。このパッシブ消光型エリプソメータ６は周知のエリプソメータよりも相当に小型かつ安価である。さらに、光学結像システム内に組み込むことが大幅に単純化されうる。
【００４２】
[0050]  図５の実施形態は、偏光調整システム１１は、ポラライザ１３（偏光フィルタ）と、４分の１波長板といったリターダ１４とを含みうることをさらに示す。
【００４３】
[0051]  通常、偏光調整システム１１は、広帯域光源１０からの光路内に、ポラライザ１３およびリターダ１４と共に設けられている。偏光フィルタ１３は、光ポートからスペクトルアナライザ１２までの光路内に配置される。偏光フィルタ１３は、このビームを消光することができる。したがって、最小透過率波長に対して、偏光条件をプロービングビームに与えて、反射ビーム３に直線偏光を与えることを可能にし、この反射ビームは消光され得る。反射テスト面４の反射条件が汚染物質の成長の影響を受けて変化する場合、直線偏光は、上述した基本方程式（３）のΨ（プサイ）およびΔ（デルタ）の値によって、別の偏光条件に変化する。
【００４４】
[0052]  図６は、レトロリフレクタ１５の一実施形態を示す。図６の実施形態では、プロービングを行った光ビーム３は、テスト面４からレトロリフレクタ１５に向かってまたはそこから戻るように進行する。レトロリフレクタ１５は、コリメータレンズ１８、マイクロレンズアレイ１９、およびミラー２０を含む。
【００４５】
[0053]  図６に示すように、テスト面４は、コリメータレンズ１８に続くビーム３が平行であるように、コリメータレンズ１８の焦点面内または焦点面付近に設けられる。これに応じてマイクロレンズアレイ１９はミラー２０に集束させる。ミラー２０は、受け取った光を、それが到来した方向に反射する。レトロリフレクタ１５、特に、図示したタイプのレトロリフレクタの潜在的な利点は、特に、湾曲テスト面４の存在下で、小さな位置変動に対してセットアップが耐性を有することを可能にすることである。さらに、例えば、コーナーキューブ型レトロリフレクタとは対照的に、光の偏光状態は実質的に影響を受けず、このことは、所定の最小透過率波長に対するビームのセンサ性能を高めうる。さらに、図６の実施形態は、他の単一レトロリフレクタ型と比較してより良好な光収率を有しうる。図７は、ＥＵＶリソグラフィ装置内に適用するための別のエリプソセットアップを示し、図８は、図７の実施形態の平面図を示す。光源１０は真空内に取り付けられ、または、光は光ファイバを介して真空チャンバ内に結合されうる。ビームは、偏光状態ジェネレータ（ＰＳＧ）１６に入射し、ここで、ビームは、光弾性モジュレータ（ＰＥＭ）によって偏光され（４５度）かつ変調される。次に、ビーム２は、本実施形態では（ブルースター（Brewster）角の近くで最も感度が高い）光学要素であるテスト面４に当り、光楕円（optical ellipse）が変化して反射される（反射ビーム３と表される）。この光は、偏光状態ディテクタセンサ（ＰＳＤＳ）１７を介して検出される。偏光状態ディテクタセンサ（ＰＳＤＳ）１７は、偏光状態ディテクタ（ＰＳＤ）、ディテクタ、およびアンプを含む。信号は真空チャンバ外に運ばれ、そこで、光楕円における変化が、プロセッサ２２（図８に示す）によって、Δ、Ψで計算される。図８に示すように、各光ミラーに関する空間情報のために複数の偏光状態ディテクタセンサ１７があってもよい。Δのシフトを用いることで、プロービングビーム（２、３）の単一の波長を適用したとしても、ＥＵＶによって成長した炭素の推定を測定し、かつオングストローム未満のレベルで再現することができる。
【００４６】
[0054]  本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者には当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【００４７】
[0055]  光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００４８】
[0056]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【００４９】
[0057]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
【００５０】
[0058]  以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
【００５１】
[0059]  さらに、「最小透過率」が用いられる適用では、これは、特に、偏光調整システムを光が全くまたは略透過しないゼロ透過率波長（null transmission wavelength）である、ゼロ近くの特定の範囲の透過率を包含することを意図するものである。さらに、図２では、光源１０およびスペクトルアナライザ１２は、容器の外側にあるものとして示されるが、本発明は、テスト面が、特に真空環境である容器内に部分的または完全に設けられるあらゆる実施形態を包含することを意図するものである。さらに、「テスト面」との記載がある場合、このテスト面は、システム内の反射面としては積極的に用いられない追加の表面であってもよい。その一方で、テスト面は、システムのアクティブ反射面の一部であってもよい。広帯域光源は、例えば、同時に複数の波長を放出するマルチスペクトル光源によって形成され、他の例では、広帯域光源は可変の単一の波長を放出する光源であってもよく、これは、可変波長源とも呼ばれる。可変波長源の場合、スペクトルアナライザ１２は、フォトディテクタによって形成されうる。さらに、偏光フィルタは、グラン・トムソン（Glan-Thompson）フィルタ、ブルースター（Brewster）フィルタ、グリッドポラライザといった当技術分野において既知である任意の光偏光フィルタシステムによって形成されてもよい。偏光フィルタは、スペクトルアナライザ内に組み込まれてもよい。
【００５２】
[0060]上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
【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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