(57)【要約】  空間インパルス応答関数の特性を測定をする点回折干渉計であって、上記干渉計は、ソースビームを生成するソースと、光学系と、上記光学系の対物面内に配置された試験対象を含む光学素子とを含み、上記試験対象は、上記光学系を通過する測定ビームを上記ソースビームから生成するための回折点を含む。上記光学素子は、上記測定ビームと組み合わされて、上記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する基準ビームも上記ソースビームから生成する。上記干渉パターンは、上記光学系の空間インパルス応答関数を表す。【選択図】図４ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間インパルス応答関数の特性を測定する点回折干渉計であって、前記干渉計は、
ソースビームを生成するソースと、
光学系と、
前記光学系の対物面内に配置された試験対象を含む光学素子であって、前記試験対象は、前記光学系を通過する測定ビームを前記ソースビームから生成するための回折点を含み、前記光学素子は、前記測定ビームと組み合わされて、前記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する基準ビームも前記ソースビームから生成し、前記干渉パターンは、前記光学系の空間インパルス応答関数を表す、光学素子と、
を含む、点回折干渉計。
【請求項２】
前記試験対象も、前記基準ビームを前記ソースビームから生成し、前記基準ビームも前記光学系を通過する、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項３】
前記光学系の像平面内に配置されて前記干渉パターンを受信する検出器システムをさらに含む、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項４】
前記検出器システムは、内部において前記干渉パターンが露出によって誘発された変化を生成する記録媒体を含む、請求項３に記載の点回折干渉計。
【請求項５】
前記露出によって誘発された変化は、前記記録媒体の屈折率、密度または厚さのうちの１つである、請求項４に記載の点回折干渉計。
【請求項６】
前記検出器システムは、前記記録媒体層を支持する基板と、前記記録媒体層の上の反射防止層とをさらに含む、請求項４に記載の点回折干渉計。
【請求項７】
前記検出器システムは、前記記録媒体層を支持する基板と、前記記録媒体層と前記基板との間の反射防止層とをさらに含む、請求項４に記載の点回折干渉計。
【請求項８】
前記光学系の像平面内に配置されかつその上に前記干渉パターンが投射されるアパチャアレイをさらに含む、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項９】
前記アパチャアレイは、前記アレイのアパチャ中に充填される蛍光材料をさらに含む、請求項８に記載の点回折干渉計。
【請求項１０】
前記アパチャアレイに隣接する蛍光材料の層をさらに含む、請求項８に記載の点回折干渉計。
【請求項１１】
前記蛍光材料はルモジェンを含む、請求項９に記載の点回折干渉計。
【請求項１２】
検出器と、前記アパチャアレイを前記検出器上に結像する第２の光学系とをさらに含む、請求項８に記載の点回折干渉計。
【請求項１３】
前記試験対象は、前記測定ビームおよび前記基準ビームの両方を生成するビームスプリッタとして機能し、前記測定ビームおよび前記基準ビームはどちらとも、前記光学系を通過する、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項１４】
前記光学素子はビームスプリッタをさらに含み、前記ビームスプリッタは、前記ソースビームを受信しかつ前記基準ビームおよび入力ビームを内部から生成するようにするように配置され、前記入力ビームは、前記試験対象に方向付けられ、前記入力ビームから前記測定ビームが生成される、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項１５】
前記光学系はリソグラフィー投射系である、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項１６】
前記光学系はカタディオプトリックレンズシステムである、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項１７】
前記試験対象は、振幅変調マスク、位相シフトマスクおよび減衰位相シフトマスクのうちの１つである、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項１８】
前記試験対象は、アパチャおよび前記アパチャを包囲する透過性領域を含み、前記包囲領域は、前記ソースビームから前記基準ビームを生成する、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項１９】
前記試験対象は、第１の透過率を有するアパチャと、前記アパチャを包囲して第２の透過率を有する領域とを含み、前記アパチャは前記回折点を形成し、前記第２の透過率は前記第１の透過率よりも低い、請求項１に記載の点回折干渉計。
【請求項２０】
前記アパチャは、前記ソースビームが内部を通過する第１の位相を導入し、および前記包囲領域は、前記ソースビームが内部を通過する第２の位相シフトを導入し、前記第１の位相シフトは前記第２の位相シフトと異なる、請求項１９に記載の点回折干渉計。
【請求項２１】
前記試験対象の包囲領域は、アポダイジング領域によって制限される、請求項１８に記載の点回折干渉計。
【請求項２２】
対物面および像平面を有する光学系の１つ以上の空間インパルス応答関数の特性を測定する方法であって、
ソースビームを生成する工程と、
試験対象を前記光学系の対物面内に配置する工程であって、前記試験対象は回折点を含む、工程と、
前記ソースビームの少なくとも一部を前記試験対象上に方向付けて、前記回折点から測定ビームを生成する工程と、
前記測定ビームを前記光学系を通過させる工程と、
前記ソースビームから基準ビームも生成する工程と、
前記基準ビームを前記測定ビームと組み合わせて、前記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する工程であって、前記干渉パターンは、前記光学系の空間インパルス応答関数を表す、工程と、
を含む、方法。
【請求項２３】
前記干渉パターンから、前記空間インパルス応答関数の１つ以上の特性を決定する工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記光学系の光学軸の位置を前記干渉パターンから決定する工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
共役像平面の位置を前記干渉パターンから決定する工程をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
対物面および像平面を有する光学系の１つ以上の空間インパルス応答関数の特性を測定する方法であって、
ソースビームを生成する工程と、
前記光学系の対物面内に複数の試験対象それぞれを配置する工程であって、前記複数の試験対象はそれぞれ回折点を持つ、工程と、
前記複数の試験対象の前記試験対象それぞれについて、
（１）前記ソースビームの少なくとも一部を前記試験対象上に方向付けて、前記試験対象内の前記回折点から対応する測定ビームを生成する工程と、
（２）前記試験対象用の前記対応する測定ビームを前記光学系を通過させる工程と、
（３）前記対応する測定ビームと、前記ソースビームから導出された対応する基準ビームとを組み合わせて、前記光学系の像平面内に対応する干渉パターンを生成する工程と、
前記複数の試験対象のための前記干渉パターンそれぞれを、前記像平面内に配置された１つ以上の記録媒体層内に記録する工程であって、前記干渉パターンは、露出によって誘発された変化を前記１つ以上の記録媒体層内に発生させる、工程と、
前記１つ以上の記録媒体層中の前記記録されたパターンを測定して、前記空間インパルス応答関数の１つ以上の特性を規定する工程と、
を含む、方法。
【請求項２７】
前記記録媒体は非線形特性によって特徴付けられ、前記方法は、前記非線形性と関連付けられた周期的誤差を低減するように前記複数の試験対象を選択する工程をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
光学系と共に用いられる複数の異なる試験対象を提供して、前記光学系の１つ以上の空間インパルス応答関数の特性を規定する工程と、
点回折干渉法を用いて、前記複数の試験対象を較正する工程と、
を含む、方法。
【請求項２９】
各試験対象は、衝突ソースビームから一対の出力ビームを生成するためのものであり、前記一対の出力ビームは、対応する相対位相差および対応する振幅比によって特徴付けられ、点回折干渉法を用いて較正を行う工程は、前記試験対象それぞれについて、前記対応する相対位相差および前記対応する振幅比のうち少なくとも１つを規定する工程を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
光学系に関する空間インパルス応答関数の特性を入手する方法であって、
前記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する点回折干渉計として動作するように前記光学系を構成する工程であって、前記干渉パターンは前記空間インパルス応答関数を表す、工程と、
前記光学系の像平面内に記録媒体層を配置する工程と、
前記記録媒体層を前記干渉パターンに露出させて、前記記録媒体内に露出によって誘発された変化を発生させる工程と、
を含む、方法。
【請求項３１】
前記記録媒体層内における前記露出によって誘発された変化を測定する工程をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記記録媒体層内における前記露出によって誘発された変化を干渉法により測定する工程をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記露出によって誘発された変化は、前記記録媒体の屈折率、密度、または厚さの１つの変化である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記記録媒体層を配置する工程は、前記記録媒体層を基板上で支持する工程と、前記記録媒体層上に反射防止層を設ける工程とをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記記録媒体層を配置する工程は、基板上の前記記録媒体層を、前記記録媒体層と前記基板との間の反射防止層で支持する工程をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点回折干渉法と、点回折干渉法を用いた光学系の特性の測定とに主に関する。
【０００２】
本出願は、米国仮出願第６０／６７０，２１８号（出願日：２００５年４月１１日）、米国仮出願第６０／７１１，０２０号（出願日：２００５年８月２４日）、米国仮出願第６０／７１４，２５８号（出願日：２００５年９月６日）および米国仮出願第６０／７３７，１０２号（出願日：２００５年１１月１５日）による恩恵を主張する。
【背景技術】
【０００３】
１つ以上の光学素子（例えば、多数のレンズ素子を有する映写レンズ系（すなわち、ＰＯ））を含む光学系は、ウェハステッパまたはウェハステップアンドスキャナとして公知の光学フォトリソグラフィー投射系において用いられている。このような投射系は、例えば集積回路またはＩＣの製造に用いられる。フォトリソグラフィー投射系において、マスク中に存在するマスクパターンを多数回結像するが、各結像回ごとに、ＰＯによって（波長が例えば紫外線領域中３６５ｎｍまたは深い紫外線領域中の２４８ｎｍの）投射ビームで、結像を基板の異なる領域（ＩＣ領域）上で行う。
【０００４】
光学系の収差測定の１つの方法として、点回折干渉法（ＰＤＩ）がある。ＰＤＩについては、Ｒ．Ｎ．ＳｍａｒｔｔおよびＪ．Ｓｔｒｏｎｇによる論文（タイトル：「Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｍｒｔｅｒ」（Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍｅｒ．６２、ｐ７３７（１９７２））と、Ｒ．Ｎ．ＳｍａｒｔｔおよびＷ．Ｈ．Ｓｔｅｅｌによる論文（タイトル「Ｔｈｅｏｒｙ  Ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｍｒｔｅｒ」、Ｊａｐａｎ  Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ．Ｐｈｙｓｉｃｓ  １４、ｐ３５１（１９７５））とにより、波面における位相変化を測定する種類の干渉計に属する干渉計についての提示および記載がある。このような干渉計は、共通路干渉計であり、この種における通常の利点を有する。すなわち、フリンジが振動に対して極めて安定しており、白光源が使用可能である。そのコヒーレンスには必要無いが、レーザは、内部の光損失の大幅な損失を解消できるため、ＰＤＩにとって極めて有用なソースである。このような干渉計においては、コヒーレントな基準波（通常は球面波または平面波）を、調査対象の波と干渉させる。この干渉は、波面における位相差の変化をフリンジ位置の変化として示す。ＰＤＩは、測定されているビームの経路中に配置された不連続点における光の一部の回折により、その基準波を生成する。
【０００５】
ＰＤＩによって調査されている波に焦点が合わせられ、これにより、通常は当該波の発生元である点光源の収差により、像が生成される。焦点面中に配置された吸収膜は、回折点中にこの像を有する。この回折点は、小型ピンホールまたは小型の不透明な円盤のいずれかでよい。波が吸収膜を通過するとその振幅が低減し、それに加えて、一部の光が回折点によって回折し、球面波となる。通常の干渉計の調節は可能である。直線フリンジを導入するために、回折点を像中央から横方向にずらすことにより、これらの波面の間に傾斜を設けることができる。焦点面から縦方向にずらすと、円形フリンジが得られる。
【０００６】
ＰＤＩは、ゼルニケ位相差試験に深く関連する。ゼルニケ位相差試験では、小型の回折ディスクにより、対応する回折ビームと非回折ビームとの間にπ／２位相シフトを発生させる（下記の第８．５．１章を参照、タイトル：「Ｚｅｒｎｉｋｅ  Ｔｅｓｔ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ｒｅｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｓｍａｒｔｔ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｈｏｐ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、第二版、Ｄ．Ｍａｌａｃａｒａ、Ｅｄ．、Ｗｉｌｅｙ（１９９２））。この試験を傾斜無しで用いると、π／２位相シフトにより、最大干渉からゼロ位相位置を遠ざけることにより、小さな位相変化に対する感度が高まる。このゼルニケ位相差試験は、収差フリー光学系のインターフェログラムに対するインターフェログラム変化を検出する。
【０００７】
ＰＤＩの原理は、共通路干渉計（例えば、特許文献１（タイトル：「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」（Ｙ．Ｉｃｈｉｈａｒａ））、特許文献２（タイトル：「Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」（Ｇ．  Ｅ．  Ｓｏｍｍａｒｇｒｅｎ））などに記載のもの）ではないＰＤＩを得るために、他の形態の干渉計に適用されてきた。位相シフト（ＰＳ）は、位相シフト点回折干渉計（ＰＳ／ＰＤＩ）（例えば、上記のＳｏｍｍａｒｇｒｅｎによるものに記載のもの）を得るために、ＰＤＩにおいて導入され、これにより、その結果得られるインターフェログラムの干渉信号成分の測定が可能となる。
【０００８】
従来技術のＰＤＩおよびＰＳ／ＰＤＩでは、第１に測定された数量が光学系の瞳孔関数または周波数応答関数と関連付けられ、空間インパルス応答または透過関数は、入手も決定もされない。その結果、測定されている光学系の像平面からずれた瞳孔関数の像を含む表面上において、瞳孔関数測定が行われる。このような従来技術のＰＤＩおよびＰＳ／ＰＤＩの特徴は、ＰＤＩまたはＰＳ／ＰＤＩの回折点および後続の検出システムを光学系の像平面中に導入することが実際的ではない用途における不利点を表す。
【０００９】
従来技術において実施されているようなＰＤＩおよびＰＳ／ＰＤＩの別の不利点としては、高フリンジ可視性を得るためにマスクに多く吸収されるため、信号が弱くなる点がある。
【００１０】
光学系の特定収差の効果を検出するために従来技術において用いられている他の方法は、光学系に関するフィールド内エラーマップ（例えば、特許文献３（タイトル：「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｓｅｌｆ−Ｒｅｆｅｒｅｎｃｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｔｅｐ  Ａｎｄ  Ｓｃａｎ  Ｉｎｔｒａ−Ｆｉｅｌｄ  Ｌｅｎｓ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ」、Ａ．Ｓｍｉｔｈ）に記載のもの）か、または、結像系によって形成されたアーチファクトの像の相対移動の測定（例えば、特許文献４（タイトル：「Ｉｎ−Ｓｉｔｕ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ」Ａ．Ｈ．ＳｍｉｔｈおよびＲ．Ｏ．Ｈｕｎｔｅｒ，Ｊｒ）に記載のもの）に基づいている。
【００１１】
光学系の収差を検出するために従来技術において用いられるさらに別の方法は、光学系の対物面内に試験対象を配置する工程と、光学系の像平面中にレジスト層を設ける工程と、光学系および結像ビームにより、試験対象を結像する工程と、レジスト層を現像する工程と、上記光学系の分解能に匹敵するかまたは上記光学系の分解能よりもずっと高い分解能を有する走査検出デバイスにより、現像された像をｅｘ  ｓｉｔｕで検出する工程と、を含む。
【００１２】
走査検出デバイスの分解能が光学系の分解能よりもずっと高い場合、上記検出デバイスにより、上記光学系によって生成される詳細よりもずっと小さな詳細の観察が可能になる。
【００１３】
上述された従来技術の方法は、例えば、リソグラフィー投射装置における光学系のｉｎ  ｓｉｔｕ収差の測定方法に関する特許文献５（Ｋ．Ｋａｉｓｅ、Ｔ．ＴｓｕｋａｋｏｓｈｉおよびＴ．Ｈａｙａｓｈｉ）ならびに特許文献６（Ｐ．ＤｉｒｋｓｅｎおよびＣ．Ａ．Ｈ．Ｊｕｆｆｅｒｍａｎｓ）から公知である。
【００１４】
別のＰＯ特性方法について、Ｐ．  Ｄｉｒｋｓｅｎ，  Ｊ．  Ｊ．  Ｍ．  Ｂｒａａｔ，  Ａ．  Ｊ．  Ｅ．  Ｍ．  Ｊａｎｓｓｅｎ，  Ａｄ  Ｌｅｅｕｗｅｓｔｅｉｎ，  Ｔ．  Ｍａｔｓｕｙａｍａ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｎｏｄａによる論文（ＳＰＩＥ、６２５４−３４、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、２００６年２月２２日）に記載がある。この論文のタイトルは「Ａｅｒｉａｌ  ｉｍａｇｅ  ｂａｓｅｄ  ｌｅｎｓ  ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ｗａｆｅｒ  ｓｔｅｐｐｅｒｓ」であり、この論文において、代替的レンズ計測方法についての記載がある。この方法は、空間像測定に基づいており、上記代替的レンズ計測方法を、位相測定干渉計に基づいた方法と比較する。
【００１５】
フォトリソグラフィー投射系の目的は、増加する一方の電子コンポーネントをＩＣ中で統合することである。これを実現するため、ＩＣ表面領域を増加し、上記コンポーネントのサイズを低減することが望ましい。光学系について言えば、像フィールドおよび分解能双方を増加することで、より細かな詳細または線幅をより大きな像フィールド中で良好に規定された様式で結像できるようにすることが望ましい。そのためには、極めて厳しい品質要求に適合した光学系が必要となる。従来からこのような光学系設計における多大な努力が払われまた最大限のシステム製造精度が設けられてきたにも関わらず、このようなシステムには、今でも収差（例えば、球面収差、コマ収差、非点収差およびフレア）が有り、このような収差は、想定用途において許容できるものではない。そのため、現実面において、リソグラフィー光学系は理想的な回折限界システムではなく、収差およびバックグラウンド限界システムとなっている。
【００１６】
収差は、像フィールド中の位置に依存し、像フィールドにわたって発生する結像線幅の変化の重要なソースである。新規な技術（例えば特許文献７に記載のもの）を用いてリソグラフィー光学系の解像力または解能を向上させた場合または軸外照明（例えば、特許文献８に記載のもの）を適用した場合も、結像線幅への収差の影響は、やはり変化の重要なソースである。
【００１７】
その上、光学系の収差は、近代のリソグラフィーに対して忠実ではない。低次収差（例えば、ひずみ、フィールド曲率、非点収差、コマ収差、および球面収差）を最小化するため、これらのシステムは、１つ以上の可動レンズ素子を含む。投射ビームの波長またはマスクテーブルの高さは、同一目的のために調節することができる。これらの調節施設を用いた場合、他の収差が導入され得る。その上、投射ビームの強度は最大限にする必要があるため、リソグラフィー光学系が経時劣化し、そのため、収差範囲が経時変化し得る。
【００１８】
光学系の性能は、ウェハ露出時に吸収されるエネルギーの量に依存することが分かっており、その結果、ウェハ露出の時間の長さと同じくらい短い期間にわたって変化する。このような加熱効果については、例えば、「Ｆｉｎｅ  Ｔｕｎｅ  Ｌｅｎｓ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆｏｃｕｓ  Ｄｒｉｆｔ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｅｔｔｉｎｇｓ」というタイトルの論文（Ｙ．Ｃｕｉ、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ＸＩＶ，  Ｃ．  Ｊ．  Ｐｒｏｇｌｅｒ，  Ｅｄｉｔｏｒ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ４３４６  （２００１）と、「Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  Ｌｅｎｓ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆｏｃｕｓ  Ｅｒｒｏｒ」（ＡＳＭ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ４０２２−５０２−９５０４１、２ページ（１９９６））とに記載がある。
【００１９】
投射ビームとして極紫外線（ＥＵＶ）放射ビーム（すなわち、数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲の波長での放射）を使用することが提案されている。これにより、システムの開口数（ＮＡ）を増加させることなく、光学系の分解能を大幅に向上させることができる。ＥＵＶ放射用の適切なレンズ材料が利用できないため、レンズ投射系の代わりに鏡像投影系を用いなければならない。リソグラフィーミラー光学系については、例えば特許文献９（Ｄ．Ｍ．Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ）に記載されている。レンズ投射系と同様の理由により、このＥＵＶミラー光学系のｉｎ  ｓｉｔｕ収差を測定するための正確かつ高信頼性の方法も必要とされている。
【００２０】
ｉｎ  ｓｉｔｕ収差測定に用いられる方法のスピードまたはスループットも、上記方法の有用性を限定し得る。低スループットは、レジスト層中に形成された試験の現像された像のｅｘ  ｓｉｔｕ測定に基づいた方法と関連することが多い。また、低スループットは、現像された像が走査検出デバイス（例えば、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｒｉｎｇ  Ｔｅｓｔ  （ＡＲＴＥＭＩＳ（ＴＭ））  Ｔｏ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ  Ｌｅｎｓ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｎｄ  Ｐｒｅｄｉｃｔ  Ｉｔｓ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」（Ｍ．Ｍｏｅｒｓ、Ｈ．ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｌａａｎ、Ｍ．Ｚｅｌｌｅｎｒａｔｈ、Ｗｉｍ  ｄｅ  Ｂｏｅｉｊ、Ｎ．Ｂｅａｕｄｒｙ、Ｋ．Ｄ．Ｃｕｍｍｉｎｇｓ、Ａ．ｖａｎ  Ｚｗｏｌ、Ａ．Ｂｅｃｈｔ、およびＲ．Ｗｉｌｌｅｋｅｒｓ、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ＸＩＶ，  Ｃ．  Ｊ．  Ｐｒｏｇｌｅｒ，  Ｅｄ．，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ４３４６  （２００１），  ｐ  １３７９および引用された特許文献６）というタイトルの論文に記載のＳＥＭ）によって操作された場合におけるｅｘ  ｓｉｔｕ測定とも関連する。
【００２１】
引用された特許文献５において、それが無い場合にはＳＥＭなどの複雑な顕微鏡を用いた技術から必要とされる困難な作業を解消するための光学手段により、現像された像をｅｘ  ｓｉｔｕ検出することが提案されている。この目的のため、交互に放射透過性および放射妨害性となっている（すなわち、振幅構造）の１つ以上のパターンのストリップを有する試験マスクが用いられている。投射系のコマ収差は、このようなパターンによって検出することができる。上記検出は、形成された像中の明ストリップまたは暗ストリップの幅の測定および／またはパターンの像の端部間におけるストリップ間の非対称の測定に基づいている。
【００２２】
現像された画像の測定が行われる従来技術においては、レジスト中の「潜像」の現像は高非線形性プロセスであり、ｉｎ  ｓｉｔｕ収差のｅｘ  ｓｉｔｕ測定に基づいた方法の有用性を限定し得る点を認識しなければならない。詳細にはこの非線形プロセスにより、未現像レジスト中の潜像内に含まれる三次元トポグラフィー情報を、ウェハの平面中の現像されたレジスト中の二次元形状に変換する。
【００２３】
上記考慮事項から、短時間および長時間におけるｉｎ  ｓｉｔｕ空間インパルス応答関数と、結像系の光軸位置および像平面位置の変化とをｉｎ  ｓｉｔｕおよびｅｘ−ｓｉｔｕ測定するための、高信頼性でありかつ正確な高スループット方法がますます必要となっていることが明らかである。
【特許文献１】米国特許第５，０７６，６９５号
【特許文献２】米国特許第５，５４８，４０３
【特許文献３】米国特許第６，９０６，７８０号
【特許文献４】米国特許第６，９６３，３９０  Ｂ１号
【特許文献５】ＥＰ  ０  ８４９  ６３８  Ａ２
【特許文献６】米国６，３３１，３６８  Ｂ２
【特許文献７】米国第５，２１７，８３１号
【特許文献８】米国第５，３６７，４０４号
【特許文献９】ＥＰ  ０  ７７９  ５２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の多様な実施形態は、光学系の１つ以上のアイソプラナティック領域のための空間インパルス応答関数のｉｎ  ｓｉｔｕ測定およびｅｘ  ｓｉｔｕ測定を生成する。上記空間インパルス応答関数の測定は、光学系の像平面における干渉信号の測定へのＰＳ／ＰＤＩの適応に基づく。上記空間インパルス応答関数は、共役オブジェクトと、デルタ関数ソースによる像表面との間の光学系の応答である。本発明の特定の実施形態は、共役像平面位置の測定に加えて、光学系の光軸位置の変化のｉｎ  ｓｉｔｕおよびｅｘ  ｓｉｔｕ測定を含む。
【００２５】
従来技術ＰＳ／ＰＤＩ技術と対照的に、本発明の特定の実施形態では、試験下の光学系の対物面中に配置された回折点をホモダイン検出方法と共に用いて、ｉｎ  ｓｉｔｕトポグラフィー干渉信号を生成する。これらのｉｎ  ｓｉｔｕトポグラフィー干渉信号は、１つ以上のアイソプラナティック領域の空間インパルス応答関数と、光軸位置の変化と、光学系の共役像平面位置とに関連する。これらの実施形態における光学系の機能は、検出器（例えば、光子検出器（例えば、ＣＣＤ）または露出に起因する検出器として機能する記録媒体（例えば、フォトレジスト、光屈折媒体または写真用媒体）の特性の変化のいずれかを備える干渉計の基準ビーム経路および／または測定ビーム経路の機能である。測定ビームは、上記回折点を含む試験対象によって生成される。上記試験対象は、干渉計中の基準ビームおよび測定ビーム双方を生成するためのビームスプリッタとしても機能し得る。干渉計用のビームのソースは、対応するリソグラフィー投射系においてウェハへの書き込み用に用いられるソース（例えば、光ビーム、ｅビームまたはイオンビーム）と同一のソースであってもよいし、あるいは、適切な試験対象を生成することが可能な光学系の動作と適合する異なるソースであってもよい。
【００２６】
これらの多様な実施形態の説明を続ける。光学系による測定ビームから後で形成された試験対象の像の複雑な振幅が光学系の光軸の収差、像平面位置および変位に対して高感度でありつつ、光学系の像平面における基準ビームの複雑な振幅が光学系の光軸の収差および変位に対して高感度ではないように、基準ビームおよび測定ビームが生成される。トポグラフィー干渉信号は、検出器により、記録媒体中の露出に起因する変化の結果、電気的干渉信号としてまたは記録媒体の１つ以上の特性中に生成される。この露出に起因する変化は、その後、空間インパルス応答関数の成分の振幅の有用ドメイン（共役像平面位置の効果および光学系の光軸の変位を含む）にわたって、実質的に線形である。
【００２７】
ｉｎ  ｓｉｔｕ空間インパルス応答関数、共役像平面位置および光軸位置の変化の効果の共役求積法は、トポグラフィー干渉信号のｉｎ  ｓｉｔｕまたはｅｘ  ｓｉｔｕ測定から得られる。上記トポグラフィー干渉信号に対応する記録媒体中の露出に起因する変化によって発生した特性変化は、干渉技術によりｉｎ  ｓｉｔｕまたはｅｘ  ｓｉｔｕで、あるいは、ＡＦＭまたはＳＥＭなどの技術によりｅｘ  ｓｉｔｕで、測定される。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の特定の実施形態は、検出プロセスにおいて発生する交差項（例えば、光軸の収差、共役像平面位置および変位の効果間の記録媒体中のもの）の効果を排除しつつ、空間インパルス応答関数、共役像平面位置および光軸位置の変化の測定に関する感度を向上させる。上記向上は、トポグラフィー干渉信号の生成における干渉技術の使用の結果、得られる。
【００２９】
記録媒体中のトポグラフィー干渉信号の発生原因は、露出後処理が施されているかまたは施されていないフォトレジスト（レジスト）または写真用媒体の屈折率、密度および／または厚さの対応する変化による誘発された化学反応を通じた化学組成の露出に起因する変化と、光屈折媒体中の電荷分布における露出に起因する変化とである。後者の変化により、（ポッケルス）電気光学効果（すなわち、光屈折効果）に起因して屈折率がその後変化する。記録媒体中に記録されたトポグラフィー干渉信号は、ＩＲ〜ＶＵＶおよびＥＵＶにおいて動作する干渉計測システムおよび干渉結像計測システムを用いて測定され、パターンによって反射／散乱されたフィールドの測定された特性の使用は、インバージョン解析の結果により、増大され得る。
【００３０】
本発明の空間インパルス応答関数、共役像平面位置および光軸位置の変化の効果に関連する実施形態のうちいくつかは、反射防止（ＡＲ）オーバーコート層の使用により向上した感度を持ち、これにより、干渉法により、暗視野モードで動作する記録媒体における露出に起因する変化を検出する。本発明の実施形態の他の特定のものにおいて、蛍光スクリーンまたは蛍光斑点のアレイを用いて、ビーム（例えば、ＵＶ、ＶＵＶ、ＥＵＶビーム（例えば、米国仮特許出願第６０／５０６，７１５（ＺＩ−５６）号および米国特許出願第１１／２３１，５４４（ＺＩ−５６）号（双方ともＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌに付与、タイトル：「Ｃａｔｏｐｔｒｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｐｅｌｌｉｃｌｅ  ａｎｄ／ｏｒ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ−Ａｒｒａｙ  Ｂ  ｅａｒｎ−  Ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−Ａｄａｐｔｉｖｅ  ａｎｄ／ｏｒ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃａｔｏｐｒｉｔｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」）に記載のようなもの））を検出する。上記仮特許出願および上記特許出願の内容の全体を本明細書中参考のため援用する。
【００３１】
屈折率の虚部の漂白または変化、屈折率の実部の変化、の変化密度の変化、および露出上のレジスト層の厚さの変化は、多くのレジストにおいて発生する周知の現象である（例えば、Ａ．Ｅｒｄｍａｎｎ、Ｃ．ＨｅｎｄｅｒｓｏｎおよびＣ．Ｇ．Ｗｉｌｌｓｏｎによる論文／Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８９、ｐ８１６３（２００１）、タイトル：「Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｃｈａｎｇｅｓ  ｏｆ  ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓ」、Ｈ．−Ｋ．  Ｏｈ，  Ｙ．−Ｓ．  Ｓｏｈｎ，  Ｍ．−Ｇ．  Ｓｕｎｇ，  Ｙ．−Ｍ．  Ｌｅｅ，  Ｅ．−Ｍ．  Ｌｅｅ，  Ｓ．−Ｈ．  Ｂｙｕｎ，Ｉ．  Ａｎ，  Ｋ．〜  Ｓ．  Ｌｅｅおよび  Ｌ−Ｈ．  Ｐａｒｋによる、Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ＸＶＩ、  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  ３６７８，  ｐ  ６４３  （１９９９）、タイトル「Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  ｃｈａｎｇｅ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｆｏｒ  １９３  ｎｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ」、およびＡ．  Ｋｅｗｉｔｓｃｈ  ａｎｄ  Ａ．  Ｙａｒｉｖによる論文（Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ６８，  ｐ  ４５５  （１９９６））に記載の現象）。Ｅｒｄｍａｎｎ、ＨｅｎｄｅｒｓｏｎおよびＷｉｌｌｓｏｎは、例えば一連のジアゾナフトキノンノボラック（ＤＮＱ−ノボラック）レジスト中の屈折率の実部の露出上の変化は、正および負のどちらでも有り得、０．０５もの高い値をとり得ることを報告している。レジストの露出上の屈折率の虚部の同様の変化も報告されている。密度の変化については、例えばＫｅｗｉｔｓｃｈおよびＹａｒｉｖによる引用論文中に注記があり、露出上のレジスト厚さの変化については、例えばＨ．−Ｋ．Ｏｈらによる引用論文中に記載されている。
【００３２】
光屈折媒体中の露出に起因する変化は、光伝導および電気光学挙動を示し、変化した屈折率の空間パターンの形状で光強度の空間分布を検出および保存する能力を有する。光誘起電荷により空間電荷分布が発生し、その結果内部電界が発生し、その結果、上記（ポッケルス）電気光学効果に起因して屈折率が変化する。上記材料は、均一光または加熱による照明により、（消去された）常態に戻すことができる。重要な光屈折材料の例を挙げると、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ビスマス酸化シリコン（Ｂｉ１２ＳｉＯ２０）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、およびニオブ酸ストロンチウムバリウム（ＳＢＮ）（第３９章、タイトル「Ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｍ．Ｃｒｏｎｉｎ−ＧｏｌｏｍｂおよびＭ．Ｋｌｅｉｎ、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  Ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＩＩ、Ｅｄ．、Ｍ．Ｂａｓｓ（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ１９９５）を参照）。
【００３３】
本発明の特定の実施形態が従来技術によるＰＤＩおよびＰＳ／ＰＤＩにおいて異なる点としては、従来技術の初回に測定された数量が光学系の瞳孔関数または周波数応答関数に関連し、複雑な空間インパルス応答関数が得られないか、または、これらの実施形態におけるような初回の数量として決定されない点がある。
【００３４】
本発明の特定の実施形態が従来技術と異なる別の点としては、これらの実施形態においては、線形変位干渉法技術を用いて、３次元パターン中の相対位置に関する情報を得る点があり、これらのパターンは、光学系光軸および収差計測における変化のための露出後処理が施されているかまたは施されていないウェハ上のレジストの屈折率、密度および／または厚さの露出に起因する変化により、生成される。本発明の特定の実施形態が従来技術と異なるさらなる点としては、振幅および位相の他の特性（すなわち、露出後処理が施されているかまたは施されていないウェハ上の記録媒体の屈折率、密度および／または厚さの露出に起因する変化によって生成されるパターンによって反射／散乱または透過／散乱したフィールドの共役求積法の差異特性）を測定し、上記測定された他の特性を反転させて、上記ウェハ上の記録媒体中のパターンの特性に関する情報を得る点がある。従来技術の場合、処理されたウェハ中のパターンによって反射されかつ／または散乱されたフィールドのパターン特性、強度特性および／または偏光解析特性の形状変化のみを測定するだけであるため、上記測定された処理ウェハ中の強度特性および／または偏光解析特性から、光学系の収差、像平面位置および光軸位置に関する情報を得る。
【００３５】
本発明の特定の実施形態において、これらの共役求積法および差異共役求積法は、干渉技術を用いて測定される。差異共役求積法は、一次元または二次元における散乱角の関数として、波長の関数として、測定ビームの偏光状態の関数として、測定できる。露出後処理が施されているかまたは施されていない記録媒体における露出に起因する変化によって生成されたパターンの相対位置に関する情報は、ウェハの同一界面層上の第２のパターン、ウェハの異なる界面層上の第２のパターン、ウェハ上の部位のアレイに対応する共役求積法のアレイの同時測定によって確立された相対基準フレーム、またはリソグラフィーステージ計測システムの基準フレームを基準とし得る。
【００３６】
本発明の特定の実施形態が従来技術と異なる別の点としては、共役求積法に関する異なる種類の情報を合同測定として得ることができる点がある。
【００３７】
本発明の特定の実施形態が従来技術と異なる別の点としては、パターン（すなわち、露出後処理が施されているかまたは施されていない結像中の記録媒体における露出に起因する変化によって生成されたパターン）は、単一の素子または素子の数が２個以上の複数素子のアレイを含み得る点がある。そのため、これらの実施形態を含む計測システムにおいて用いられるパターンのサイズは、λ以上の線寸法のより小さなサイズの領域を持つことができる。
【００３８】
本発明の特定の実施形態が従来技術と異なる別の点としては、測定下のパターンが、光軸、共役像平面位置および収差の位置変化の測定におけるエラーの原因となり得る欠陥の存在について、走査される。
【００３９】
本発明の特定の実施形態が従来技術と異なる別の点としては、干渉計測において、バイホモダイン検出技術またはクワッドホモダイン検出技術またはその変形を用いて、パターンによって反射／または散乱されたかあるいは透過／散乱されたフィールドの共役求積法または差異共役求積法のアレイの合同測定を入手し、かつ／または共役求積法または差異共役求積法のアレイのウェハおよび素子の欠陥を同時測定し、これにより、振動に対する感度低減および高スループットという利点を同時に得る点がある。
【００４０】
本発明の特定の実施形態が従来技術と異なる別の点としては、用いられる記録媒体が、一次元または二次元において周期的感度を持つという点がある。
【００４１】
加えて、屈折率の実際の複雑な成分ｎおよびｋそれぞれに関するパターンまたは欠陥における特徴の特性に関する情報を、干渉計測における測定ビームの異なる偏光状態および／または波長を用いて、本発明の特定の実施形態と共に用いることができる。
【００４２】
本発明の多様な実施形態において用いられる手順は、露出後処理が施されているかまたは施されていない記録媒体における露出に起因する変化によって生成されたパターンの特徴ジオメトリの一般的知識と、上記記録媒体の下側に配置されたウェハの異なる処理表面の特徴ジオメトリの計測知識の特定部分とを必要とし得る。しかし、これらの手順は、基準的または標準的なパターン化ウェハの特徴によって反射／散乱または透過／散乱したフィールドの特性に関する詳細知識（例えば、反射／散乱した測定ビームの角度分布、あるいは、測定ビームの反射／散乱または透過／散乱によって発生する位相シフト）を通常必要とせず、この基準的または標準的ウェハは、欠陥の存在に関する要求を満足しないものである。
【００４３】
本発明の特定の実施形態において、ＵＶ測定ビーム、ＶＵＶ測定ビームおよびＥＵＶ測定ビームを、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｒｏａｄｍａｐ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（ＩＴＲＳ）（２００３年度版）に記載のようなｈｐ６５ｎｍ、ｈｐ４５ｎｍ、ｈｐ３２ｎｍおよびｈｐ２２ｎｍの技術ノードに対する異なる計測のために、効果的に用いることができる。
【００４４】
本発明の特定の実施形態は、共同所有された米国仮特許出願第６０／５６８，７７４（ＺＩ−６０）号（タイトル「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ  Ｏｆ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  Ａｎｄ  Ｄｅｔｅｃｉｏｎ  Ｏｆ  Ｄｅｆｅｃｔｓ  Ｉｎ  ＵＶ，  ＶＵＶ，  Ａｎｄ  ＥＵＶ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｍａｓｋｓ」）、米国仮特許出願第６０／５６９，８０７（ＺＩ−６１）号（タイトル「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ  Ｏｆ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  Ａｎｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｄｅｆｅｃｔｓ  Ｉｎ  ＵＶ，  ＶＵＶ，  Ａｎｄ  ＥＵＶ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｍａｓｋｓ」）、米国仮特許出願第６０／５７３，１９６（ＺＩ−６２）号（タイトル「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ，  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｍａｒｋ，  Ａｎｄ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）、米国仮特許出願第６０／５７１，９６７（ＺＩ−６３）号（タイトル「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ  Ｏｆ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  Ａｎｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｄｅｆｅｃｔｓ  Ｉｎ  ＵＶ，  ＶＵＶ，  Ａｎｄ  ＥＵＶ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｍａｓｋｓ」）、および米国特許出願第１１／１３５，６０５（ＺＩ−６２）号（タイトル「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ，  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｍａｒｋ，  Ａｎｄ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）および米国特許出願第１１／１２４，６０３（ＺＩ−６３）号（タイトル「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ  Ｏｆ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ  Ａｎｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｄｅｆｅｃｔｓ  Ｉｎ  ＵＶ，  ＶＵＶ，  Ａｎｄ  ＥＵＶ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｍａｓｋｓ」）中に記載の計測と異なる。これらの計測においては、パターンまたは処理されたウェハ中のパターン部分の位置および特性について測定が行われ、トポグラフィー干渉信号は測定されない。これらの引用した４つの仮出願およびこれら２つの実用出願はそれぞれ、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによるものであり、その内容全体を本明細書中参考のため援用する。
【００４５】
本発明の特定の実施形態が米国仮特許出願第６０／５６８，７７４（ＺＩ−６０）号、米国仮特許出願第６０／５６９，８０７（ＺＩ−６１）号、米国仮特許出願第６０／５７３，１９６（ＺＩ−６２）号、および米国仮特許出願第６０／５７１，９６７（ＺＩ−６３）号および米国特許出願第１１／１３５，６０５（ＺＩ−６２）号および米国特許出願第１１／１２４，６０３（ＺＩ−６３）号に記載の計測とさらに異なる点としては、これらの実施形態において、ウェハ上の各部位の露出後およびウェハ露出サイクル時の短時間（例えば、０．１秒および１秒）内において、空間インパルス応答関数、光軸位置の変化、光学系の共役像平面位置、空間インパルス応答関数の変化、光軸位置およびＰＯの共役像平面位置を測定できる点がある。
【００４６】
本発明の特定の実施形態が引用された米国仮特許出願第６０／５６８，７７４（ＺＩ−６０）号、米国仮特許出願第６０／５６９，８０７（ＺＩ−６１）号、米国仮特許出願第６０／５７３，１９６（ＺＩ−６２）号および米国仮特許出願第６０／５７１，９６７（ＺＩ−６３）号ならびに米国特許出願第１１／１３５，６０５（ＺＩ−６２）号および米国特許出願第１１／１２４，６０３（ＺＩ−６３）号に記載の計測とさらに異なる点としては、これらの実施形態において、ウェハ上の各部位の露出後およびウェハの露出サイクル時において短時間（例えば、０．１秒および１秒）内に結像特性（例えば、ｅビームまたはイオンビームリソグラフィーツールの光軸の位置）を測定することができ、また、結像特性（例えば、ｅビームまたはイオンビームリソグラフィーツールの光軸の位置）も測定することができ、また、適切な試験対象を用いて、オーバレイエラー中の経時変化をウェハの露出時において測定することができる。
【００４７】
また、本発明の特定の実施形態は、共同所有された米国仮特許出願第６０／６０２，９９９（ＺＩ−６４）号（タイトル「Ｓｕｂ−Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ，  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，  Ａｎｄ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｔｏｏｌ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｂａｓｅｄ  Ｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｈａｎｇｅｓ  Ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ」）、米国仮特許出願第６０／６１８，４８３（ＺＩ−６５）号（タイトル「Ｓｕｂ−Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ，  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，  Ａｎｄ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｔｏｏｌ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｂａｓｅｄ  Ｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｈａｎｇｅｓ  Ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ」）および米国仮特許出願第６０／６２４，７０７（ＺＩ−６８）号（タイトル「Ｓｕｂ−Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ，  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，  Ａｎｄ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｔｏｏｌ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｂａｓｅｄ  Ｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｈａｎｇｅｓ  Ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  Ｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ」）ならびに米国特許出願第１１／２０８，４２４（ＺＩ−６８）号（タイトル「Ｓｕｂ−Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ  Ｏｖｅｒｌａｙ，  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，  Ａｎｄ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｔｏｏｌ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｂａｓｅｄ  Ｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｈａｎｇｅｓ  Ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  Ｏｎ  Ｗａｆｅｒｓ」）（それぞれ、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによる）（これらの文献の内容全体を本明細書中参考のため援用する））中に記載の計測と異なる。本発明の特定の実施形態が米国６０／６０２，９９９（ＺＩ−６４）号、米国６０／６１８，４８３（ＺＩ−６５）、米国６０／６２４，７０７（ＺＩ−６８）号および米国１１／２０８，４２４（ＺＩ−６８）号と異なる点は、トポグラフィー干渉信号を生成するために干渉技術を用いる点である。
【００４８】
一般的に、一局面において、本発明は、空間インパルス応答関数の特性を測定するための点回折干渉計において特徴を持つ。上記干渉計は、ソースビームを生成するソースと、光学系と、上記光学系の対物面内に配置された試験対象を含む光学素子とを含み、上記試験対象は、上記光学系を通過する測定ビームを上記ソースビームから生成するための回折点を含み、上記光学素子は、上記測定ビームと組み合わされて、上記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する基準ビームも上記ソースビームから生成し、上記干渉パターンは、上記光学系の空間インパルス応答関数を表す。
【００４９】
他の実施形態は、以下の特徴のうち１つ以上を含む。上記試験対象は、上記ソースビームから上記基準ビームも生成し、上記基準ビームは、上記光学系も通過する。上記点回折干渉計は、上記干渉パターンを受け入れる上記光学系の像平面内に配置された検出器システムも含む。上記検出器システムは記録媒体を含み、この記録媒体中において、上記干渉パターンは、露出によって誘発された変化を発生させる。上記露出によって誘発された変化は、上記記録媒体の屈折率、密度、または厚さのうちの１つにおける変化である。上記検出器システムは、上記記録媒体層を支持する基板と、上記記録媒体層上の反射防止層とをさらに含む。代替的に、上記検出器システムは、上記記録媒体層を支持する基板と、上記記録媒体層と上記基板との間の反射防止層とを含む。上記点回折干渉計は、アパチャアレイをさらに含む。上記アパチャアレイは、上記光学系の像平面内に配置され、かつ、上記干渉パターンが上記アパチャアレイ上に突出している。上記アパチャアレイは、上記アレイのアパチャ中に充填される蛍光材料を含む。あるいは、上記点回折干渉計は、上記アパチャアレイに隣接する蛍光材料の層を含む。上記蛍光材料はルモジェン製である。上記点回折干渉計は、上記アパチャアレイを上記検出器上に結像する第２の光学系をさらに含む。上記試験対象は、測定ビームおよび基準ビーム双方を生成するビームスプリッタとして機能し、これらの測定ビームおよび基準ビームはどちらとも、上記光学系を通過する。上記光学素子は、ソースビームを受信しかつ基準ビームを内部から生成するように位置決めされたビームスプリッタと、上記試験対象に方向付けられかつ測定ビームの生成元となる入力ビームとをさらに含む。上記光学系はリソグラフィー投射系である。上記光学系は、カタディオプトリックレンズシステムである。
【００５０】
他の実施形態は、以下の特徴のうち１つ以上も含む。上記試験対象は、振幅変調マスク、位相シフトマスク、および減衰位相シフトマスクのうちの１つである。上記試験対象は、アパチャおよび上記アパチャを包囲する透過性領域を含み、上記包囲領域は、上記ソースビームから上記基準ビームを生成する。上記試験対象は、第１の透過率を有するアパチャと、上記アパチャを包囲して第２の透過率を有する領域とを含み、上記アパチャは上記回折点を形成し、上記第２の透過率は上記第１の透過率よりも低い。上記アパチャは、上記ソースビームが内部を通過する第１の位相を導入し、および上記包囲領域は、上記ソースビームが内部を通過する第２の位相シフトを導入し、上記第１の位相シフトは上記第２の位相シフトと異なる。上記試験対象の包囲領域は、アポダイジング領域によって制限される。
【００５１】
一般的に、別の局面において、本発明は以下を特徴とする。対物面および像平面を有する光学系の１つ以上の空間インパルス応答関数の特性を測定する方法であって、ソースビームを生成する工程と、試験対象を上記光学系の対物面内に配置する工程であって、上記試験対象は回折点を含む、工程と、上記ソースビームの少なくとも一部を上記試験対象上に方向付けて、上記回折点から測定ビームを生成する工程と、上記測定ビームを上記光学系を通過させる工程と、上記ソースビームから基準ビームも生成する工程と、上記基準ビームを上記測定ビームと組み合わせて、上記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する工程であって、上記干渉パターンは、上記光学系の空間インパルス応答関数を表す、工程と、を含む、方法。
【００５２】
他の実施形態は、以下の特徴のうち１つ以上のを含む。上記方法は、上記干渉パターンから、上記空間インパルス応答関数の１つ以上の特性を決定する工程も含む。上記方法は、上記光学系の光学軸の位置を上記干渉パターンから決定する工程および／または共役像平面の位置を上記干渉パターンから決定する工程をさらに含む。
【００５３】
一般的に、さらに別の局面において、本発明は以下を特徴とする。対物面および像平面を有する光学系の１つ以上の空間インパルス応答関数の特性を測定する方法であって、ソースビームを生成する工程と、上記光学系の対物面内に複数の試験対象それぞれを配置する工程であって、上記複数の試験対象はそれぞれ回折点を持つ、工程と、上記複数の試験対象の上記試験対象それぞれについて、
（１）上記ソースビームの少なくとも一部を上記試験対象上に方向付けて、上記試験対象内の上記回折点から対応する測定ビームを生成する工程と、（２）上記試験対象用の上記対応する測定ビームを上記光学系を通過させる工程と、（３）上記対応する測定ビームと、上記ソースビームから導出された対応する基準ビームとを組み合わせて、上記光学系の像平面内に対応する干渉パターンを生成する工程と、上記複数の試験対象のための上記干渉パターンそれぞれを、上記像平面内に配置された１つ以上の記録媒体層内に記録する工程であって、上記干渉パターンは、露出によって誘発された変化を上記１つ以上の記録媒体層内に発生させる、工程と、上記１つ以上の記録媒体層中の上記記録されたパターンを測定して、上記空間インパルス応答関数の１つ以上の特性を規定する工程と、を含む、方法。
【００５４】
他の実施形態は、以下の特徴のうち１つ以上を含む。上記記録媒体は非線形特性によって特徴付けられ、上記方法は、上記非線形性と関連付けられた周期的誤差を低減するように上記複数の試験対象を選択する工程をさらに含む。
【００５５】
一般的に、さらに別の局面において、本発明は以下を特徴とする。光学系と共に用いられる複数の異なる試験対象を提供して、上記光学系の１つ以上の空間インパルス応答関数の特性を規定する工程と、点回折干渉法を用いて、上記複数の試験対象を較正する工程と、を含む方法。各試験対象は、衝突ソースビームから一対の出力ビームを生成するためのものであり、上記一対の出力ビームは、対応する相対位相差および対応する振幅比によって特徴付けられ、点回折干渉法を用いて較正を行う工程は、上記試験対象それぞれについて、上記対応する相対位相差および上記対応する振幅比のうち少なくとも１つを規定する工程を含む。
【００５６】
一般的に、さらに別の局面において、本発明は以下を特徴とする。光学系に関する空間インパルス応答関数の特性を入手する方法であって、上記光学系の像平面内に干渉パターンを生成する点回折干渉計として動作するように上記光学系を構成する工程であって、上記干渉パターンは上記空間インパルス応答関数を表す、工程と、上記光学系の像平面内に記録媒体層を配置する工程と、上記記録媒体層を上記干渉パターンに露出させて、上記記録媒体内に露出によって誘発された変化を発生させる工程と、を含む、方法。
【００５７】
他の実施形態は、以下の特徴のうち１つ以上を含む。上記方法は、上記記録媒体内における上記露出によって誘発された変化を測定する工程（例えば、上記記録媒体内における上記露出によって誘発された変化を干渉法により測定する工程）をさらに含む。上記露出によって誘発された変化は、上記記録媒体の屈折率、密度、または厚さの１つの変化である。上記記録媒体層を配置する工程は、上記記録媒体層を基板上で支持する工程と、上記記録媒体層上に反射防止層を設ける工程とをさらに含む。上記記録媒体層を配置する工程は、基板上の上記記録媒体層を、上記記録媒体層と上記基板との間の反射防止層で支持する工程をさらに含む。
【００５８】
本発明の多様な実施形態の利点は、光学系の空間インパルス応答関数の直接測定である。
【００５９】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、空間インパルス応答関数、光軸位置の変化および像平面位置の効果に関連するトポグラフィー干渉信号を生成する干渉技術の使用を通じた、光軸位置の変化、像平面位置、および空間インパルス応答関数に対する光学系の特性に関する情報の増加である。
【００６０】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、共役求積法および差異共役求積法の測定のための干渉技術の使用を通じた、測定された数量に関する信号／ノイズ比の増加である。
【００６１】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光学系の特性の測定におけるその使用であり、ここで、露出ビームは、適切な試験対象を用いた電磁ビーム、ｅビーム、またはイオンビームである。
【００６２】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光軸の位置、空間インパルス応答関数、および共役像平面位置の測定された変化におけるシステムエラーの低減である。
【００６３】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光軸の位置、空間インパルス応答関数、および共役像平面位置の測定された変化における統計誤差の低減である。
【００６４】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、共役求積法および差異共役求積法の合同測定である。
【００６５】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、それぞれ合同測定される複数の共役求積法および差異共役求積法の合同測定である。
【００６６】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、振動に対する光軸の位置、空間インパルス応答関数、および共役像平面位置の変化の測定の感度の低減である。
【００６７】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光学系の欠陥検出における、光軸の位置、収差および共役像平面位置の変化の測定における高スループットである。
【００６８】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、垂直入射ビームおよび非垂直入射測定ビームの使用である。
【００６９】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、ＩＲ測定ビーム、可視測定ビーム、ＵＶ測定ビーム、ＶＵＶ測定ビームおよびＥＵＶ測定ビームが用いられることである。
【００７０】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光学系の光軸位置、共役像平面位置および空間インパルス応答関数の変化の測定における試験対象の小型部位のサイズを用いる選択肢である（すなわち、上記部位サイズは、λ以上の線寸法を持ち得る）。
【００７１】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光学系の光軸位置、共役像平面位置および空間インパルス応答関数の変化において測定されたエラーをＡＰＣにおいて用いることができる点である。
【００７２】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、インプロセスウェハの露出サイクル時において、リソグラフィーツールのスループットへの影響を最小にしつつ、光学系の光軸位置の変化、共役像平面位置および収差を測定できる点である。
【００７３】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、感光性表面または記録媒体でコーティングされたウェハ中のサブ波長欠陥またはその表面上のサブ波長欠陥を低減することができる点である。
【００７４】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、上記計測システムが、反射モードおよび透過モード双方において動作することができる点である。
【００７５】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光学系計測システムの特性が非接触型である点である。
【００７６】
本発明の多様な実施形態の別の利点は、光学系の特性の測定を長い作動距離で行うことができる点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
本発明の実施形態において用いられる装置および方法について、本発明の実施の範囲および精神から逸脱することなく、リソグラフィー投射光学系の光ビームを用いて説明する。本発明の実施形態の方法では、各ｉｎ  ｓｉｔｕ空間インパルス応答関数、共役像平面位置および光軸位置の変化に関連するトポグラフィー干渉信号を生成するためのホモダイン検出方法と共に、ＰＳ／ＰＤＩまたは干渉技術を用いる。上記光学系は、上記装置および方法において、検出器（例えば、光子検出器）または検出器として機能する記録媒体の特性における露出に起因する変化を用いた干渉計における基準および／または測定ビーム経路として用いられる。上記トポグラフィー干渉信号の生成は、上記光学系によって回折アーチファクト／点を含む試験対象のアレイを光子検出器または記録媒体層の感光性表面を含む検出器上で結像して、上記記録媒体層の特性における露出に起因する変化により記録媒体層中に像（例えば、未現像潜像）のアレイを生成することにより、行われる。これらの試験対象は、特定の実施形態において、上記干渉計における基準ビームおよび測定ビームの生成におけるビームスプリッタとして機能し得る。その後、上記トポグラフィー干渉信号は、上記光子検出器によって電気的干渉信号として、あるいは、露出後処理が施されているかまたは施されていない記録媒体の特性における変化の一部を測定することにより、測定される。
【００７８】
本発明の特定の実施形態において、試験対象を構築する際、各試験対象から光学系へと伝播して上記試験対象の像を形成する光ビームを２本の対応するビームによって表すことができる。上記特定の実施形態において、上記２本の対応するビームのうち一方は、上記光学系によって生成された像の対応する部位の複雑な振幅が、上記空間インパルス応答関数、共役像平面位置および光軸位置の変化に対して低い感度を持つような、波面構造を持つ。これら２本の対応するビームのうち他方は、上記光学系によって生成された像の対応する部位の複雑な振幅が空間インパルス応答関数、共役像平面位置、および光軸位置の変化に対して高い感度を持つような、波面構造を持つ。
【００７９】
各試験対象から伝播する光ビームの第１の対応するビーム波面構造は、１組の相対位相シフトを除いて同一であり、各試験対象から伝播する光ビームの第２の対応するビーム波面構造は、別の組の相対位相シフトを除いて同一である。対応する第１のビームおよび第２のビームはそれぞれ、干渉計のビームスプリッタとして機能する試験対象によって生成される基準ビームおよび測定ビームとして用いられ、その際、上記光学系は、上記干渉計の基準ビーム経路および測定ビーム経路として機能する。上記相対位相の組の対応する位相と、上記異なる組の相対位相の位相との間の差異の一例は、π／２を法とする位相である。その結果、上記光学系のオブジェクト空間内に配置された回折点を備えるＰＳ／ＰＤＩが得られる。
【００８０】
上記試験対象の他の特定の部分において、各実施形態装置および方法は、上記基準ビームが上記光学系の特定部位を通過しないように、構成される。
【００８１】
空間インパルス応答関数、共役像平面位置、および光軸位置の変化の測定のための試験対象
試験対象は、振幅変調マスク、位相シフトマスク、減衰位相シフトマスクまたはこれらのマスク種のうち２個以上の組み合わせとして、構築され得る。空間インパルス応答関数、瞳孔関数、共役像平面位置、および光軸の変位の効果は、ホモダイン検出方法を用いて、各共役求積法の成分（単数または複数）として検出される。空間インパルス応答関数および共役像平面位置の測定された効果は、露出ビームコヒーレンスσの効果と、リソグラフィーツールの露出ビームまたは結像ビームを試験対象アレイへと方向付けるコンデンサレンズの収差の効果とを含み得る
【００８２】
欠陥が存在すると、その後のトポグラフィー干渉信号抽出のために行われる測定においてエラーが発生し得る。その場合、発生する欠陥は、関連付けられた検出器表面のプロファイルのエラーおよび／または上記検出器表面上の粒子の形態のエラーのいずれかの形態であり得る。そのため、本発明の特定の実施形態においてトポグラフィー干渉信号の検出器による検出または試験対象の像への記録媒体の露出のいずれかに先行して検出器表面を測定して、これにより、上記表面を清浄するかまたは後続のトポグラフィー干渉信号の分析において欠陥の効果を補償できるようにする。トポグラフィー干渉信号生成のために使用する前に、上記光子検出器の表面を調査してもよい。
【００８３】
記録媒体中のトポグラフィー干渉信号の測定のために用いられる干渉顕微鏡システムは、干渉共焦点顕微鏡システムまたは干渉非共焦点顕微鏡システムのいずれかを含み得る。
【００８４】
先ず、光子検出器を用いてトポグラフィー干渉信号を生成する本発明の干渉システムの実施形態について説明し、その後、本発明の干渉共焦点顕微鏡システムおよび干渉非共焦点顕微鏡システムを用いて、記録媒体中にトポグラフィー干渉信号を生成する本発明の実施形態について説明する。
【００８５】
記録媒体中のトポグラフィー干渉信号を測定する本発明の干渉計測システムの実施形態において、測定ビームの生成、記録媒体の結像および／または基準ビームの生成において、結像系が用いられ得る。これらの結像系は、共焦点構成または非共焦点構成のいずれかとして、用いられ得る。
【００８６】
先ず、試験対象の一般的構造および製作について説明し、その後、結像系の空間インパルス応答関数の特性について主に説明する。アイソプラナティック領域に関する空間インパルス応答関数について一般的に説明し、その後、電気的干渉信号または記録媒体における露出に起因する変化として記録されたトポグラフィー干渉信号の測定された共役求積法から空間インパルス応答関数を得る手順について説明する。これらの説明の後、測定されたトポグラフィー干渉信号から共役像平面位置および光軸位置の変化に関する情報を得るために用いることが可能な手順について説明する。
【００８７】
試験対象構造および製作
空間インパルス応答関数、共役像平面位置および光軸位置の変化を測定するための回折点を含む試験対象の断面図を、図３ａ中に素子１０１２として模式的に示す。図３ａ中に示す試験対象１０１２は、ビームスプリッタとして用いられ、基準ビームおよび測定ビーム双方を生成する。図４ｈ中の試験対象２０１２は、試験対象１０１２によって生成される測定ビームと同一特性を有する測定ビームを生成する。ビーム１４２０の一部位は、基準ビーム２４３０としてビームスプリッタ２４４０によって反射される（図４ｈを参照）。
【００８８】
図３ａ中に示す試験対象１０１２は、透明基板１０１４と、吸収層１０１６Ａ、１０１６Ｂ、および１０２０と、非吸収位相シフト層１０１８および１０２２とを含む。試験対象１０１２のラジアル範囲を規定する第３の吸収層１０２４が設けられる。位相シフト層１０１８および１０２２と、吸収層１０１６Ａ、１０１６Ｂ、１０２０、および１０２４との厚さは、それぞれｄ２、ｄ３、ｄ１、ｄ１０、ｄ１２およびｄ１４である。基板１０１４ならびに位相シフト層１０１８および１０２２の屈折率は、それぞれｎ１、ｎ２およびｎ３である。本明細書中図３ａ中に図示する試験対象１０１２は、米国仮特許出願第６０／６７０，２１８（ＺＩ−６６）号（タイトル「Ｉｎ  Ｓｉｔｕ  Ａｎｄ  Ｅｘ  Ｓｉｔｕ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｉｎ  Ｓｉｔｕ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ  Ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃ  Ａｘｉｓ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ」、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌに付与、その内容全体を参考のため援用する）に記載の試験対象１０１２の改変である。
【００８９】
試験対象１０１２から送信されるビームの振幅は、電磁場の重置の原理を用いて２本のビームの重置により、表すことができる。ここで、これらの２本のビームのうち一方は、試験対象１０１２から除去されたアパチャ１０３０によって生成されるビームに対応する。試験対象１０１２上に入射する平面波においては、これらの２本のビームのうち第１のビームは、アパチャ（主に素子１０３０として示す）の寸法にわたる平面波となる。アパチャ１０３０は、例えば円形、正方形またはスリット状の断面を持つ直円柱である（図３ｂおよび図３ｃを参照）。アパチャ１０３０の寸法は、上記光学系について探索されている情報に応じて、サブ波長であってもよいし、あるいは、１つ以上の方向におけるビームの波長よりも大きくてもよい。これらの２本のビームのうち他方のビームは、試験対象１０１２のアパチャ全体にわたる平面波（試験対象１０１２の縁部におけるアポダイジング効果を除く）である。第１のビームＡ１および第２のビームＡ２それぞれの振幅は、アパチャ１１３０の寸法にわたり、試験対象１０１２のアパチャ全体にわたり、ただし、それぞれ試験対象１０１２近隣の表面におけるアポダイジング効果は、以下のように表すことができる。
【数１】
2008538006.tif 000003
【数２】
2008538006.tif 000004
ここで、｜Ａ０｜は、試験対象１０１２に入射する平面波の振幅の大きさであり、ψ１は、吸収層１０１６Ａを通じた距離ｄ１にわたる伝播を通じて生成された位相シフトであり、φ２は、吸収層１０１６Ａ、１０１６Ｂ、および位相シフト層１０１８それぞれを通じた伝播距離ｄ１、ｄ１０、およびｄ２によって生成された位相シフトであり、Ｔ１は、吸収層１０１６Ａの透過係数であり、Ｔ１０は、吸収層１０１６Ａおよび１０１６Ｂならびに位相シフト層１０１８の透過係数である。
【００９０】
試験対象１０１２近隣の表面における第１のビームの方程式（１）によって得られる振幅Ａ１は、
2008538006.tif 000005
を用いて、以下のように表すことができる。
【数３】
2008538006.tif 000006
ここで、
【数４】
2008538006.tif 000007
【数５】
2008538006.tif 000008
ここで、位相差
2008538006.tif 000009
は、第１のビームおよび第２のビームの相対位相である。これらの第１のビームおよび第２のビームは、方程式（５）を用いて、以下のように表される。
【数６】
2008538006.tif 000010
【００９１】
その後、これらの第１のビームおよび第２のビームは、それぞれ光学系を含む干渉計システム用に用いられる測定ビームおよび基準ビームとして用いられる。
【００９２】
当業者にとって、本発明の実施形態において、本発明の実施形態の実施の範囲および精神から逸脱すること無く他の構造の試験対象を用いることが可能であることが明らかである。他の構造の一例において、透過係数
2008538006.tif 000011
の振幅の大きさは、光学系の空間インパルス応答関数が相対的により小さな値（方程式（９）および関連する議論を参照）を示す領域におけるトポグラフィー干渉信号の感度を向上するために、試験対象１０１２によって生成された第２のビームを規定するアパチャにわたって変更してもよい。
【００９３】
アパチャ１０３０は、断面形状が例えば円形、正方形、またはスリットまたはこれらの一部であり得る直円柱である（ｓｅｅ図３ｂおよび図３ｃを参照）。図３ｂは、スリットの断面図であり、図３ｃは、交差を形成するように方向付けられた一対のスリットの断面図である。
【００９４】
アパチャのアレイを含む試験対象１０１２は、上記光学系の空間インパルス応答関数の特定の性質に対するトポグラフィー干渉信号を向上した信号／ノイズ比内で生成する。しかし、上記向上した信号／ノイズ比を達成すると、上記光学系の空間インパルス応答関数の残りの特性に関する情報が失われ、また、多数の特性または収差を含む対応するトポグラフィー干渉信号組の測定を網羅するための多数の異なる試験対象が必要となる。アパチャのアレイを含む試験対象は、エンドユース用途において、光学系のインパルス応答関数の１つまたは少数の特性を時間または特定システムパラメータの関数としてモニタリングする際に有利に用いることができる。
【００９５】
トポグラフィー干渉信号生成および検出：電気的干渉信号
トポグラフィー干渉信号は、図４ｃまたは図４ｈに示すようなシステムにより、検出器（例えば、光子検出器（例えば、ＣＣＤ））によって検出される。図４ｃに示すシステムは、ソース１４１８と、各空間インパルス応答関数に関する情報が決定される光学系１４１０Ａと、像平面アパチャアレイ１４１２を検出器１４７０上に結像する光学系１４１０Ｂとを含む。試験対象１０１２は、試験対象（例えば、図３ａの試験対象１０１２）を含む。ソース１４１８は、一用途において光学系１４１０Ａによって用いられる同一ソース（例えば、リソグラフィーツール）であってもよいし、あるいは、異なるソース（例えば、図１ａおよび図１ｂ中のソース１８）であってもよい。
【００９６】
ソース１４１８は、ビーム１４２０を生成する。このビーム１４２０は、試験対象１０１２に入射して、ビーム１４２２を形成する。ソース１４１８は、電子プロセッサおよびコントローラ１４８０からの信号１４９４によって制御される。試験対象１０１２は、図３ａの試験対象１０１２と同一である。ビーム１４２２は、試験対象１０１２によって生成される基準ビームおよび測定ビームを含む。光学系１４１０Ａは、図４ｃ中の単一のレンズ１４３０によって表される。このレンズ１４３０は、像平面アパチャアレイ１４１２における共役像平面内のスポットにビーム１４２２をビーム１４２４として焦点を合わせる。
【００９７】
ビーム１４２４の一部位は、送信されるか、または、像平面アパチャアレイ１４１２によるビーム１４２６としてビーム１４２４と波長が異なるビームに変換される。ビーム１４２６は、第２の光学系１４１０Ｂに入射し、ビーム１４２８として検出器１４７０上のスポットに焦点が合わされる。像平面アパチャアレイ１４１２のアパチャは、１対１マッピングにおいて、検出器１４７０の画素上へ結像される。ビーム１４２８は検出器１４７０によって検出され、これにより電気的干渉信号１４７２を形成する。信号１４７２は、電子プロセッサおよびコントローラ１４８０によって受信される。像平面アレイ１４１２は、光学系１４１０Ａの像平面にわたって走査され、これにより、像平面アレイ１４１２の平面内の完全な像のために、トポグラフィー干渉信号に対応する電気的干渉信号１４７２を得る。このトポグラフィー干渉信号は、光学系１４１０Ａの空間インパルス応答関数に関する情報について、電子プロセッサおよびコントローラ１４８０によって処理される。上記処理は、本発明の実施形態中のホモダイン検出方法（例えば、本明細書中、「トポグラフィー干渉信号生成および検出：記録媒体における露出に起因する変化」という小区分および関連小区分において記載のもの）に従って行われる。
【００９８】
特定の実施形態において、像平面アレイ１４１２は、サブ波長アパチャのアレイ（例えば、肉薄の蛍光斑点のアレイとして図４ｄおよび他の特定の実施形態に記載のもの）として形成される。上記他の特定の実施形態の一実施形態における肉薄の蛍光斑点のアレイのパターンの一例は、肉薄の蛍光斑点を形成するために蛍光媒体（例えば、ルモジェン）でファイルされたアパチャ１４６２におる図４ｄ中に示すアパチャのパターンである。これらのアパチャのサイズおよび間隔は、それぞれａおよびｂである。これらのアパチャのサイズは、概ね特定のエンドユース用途における結像系１４１０Ａの分解能以下であるか、または、他の特定のエンドユース用途における一次元または二次元における分解能（例えば、米国仮特許出願第６０／４８５，５０７（ＺＩ−５２）号および米国特許出願第１０／８８６，０１０（ＺＩ−５２）号（どちらともタイトルは「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｓｃａｎ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｕｂ−Ｗａｖｅ長さ  Ｄｅｆｅｃｔｓ  ａｎｄ  Ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍａｓｋ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ」）に記載のもの）よりも高ければよい。これら２つの出願はどちらともＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによるものであり、その内容全体を参考のため本明細書中援用する。これらのアパチャの形状は、円形またはスリットなどの他の形状でよい。
【００９９】
サブ波長肉薄の蛍光斑点のアレイを含む像平面アレイ１４１２は、干渉計におけるピンホールアレイビームスプリッタ機能としても機能する。ここで、その詳細は、米国仮特許出願第６０／４４２，９８２（ＺＩ−４５）号および米国特許出願第１０／７６５，２２９（ＺＩ−４５）号（どちらともタイトルは「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｐｉｎｈｏｌｅ  Ａｒｒａｙ  Ｂｅａｍ−Ｓｐｌｉｔｔｅｒ」）における対応記載と同様である。これら２つの出願はどちらともＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによるものであり、その内容全体を参考のため本明細書中援用する。
【０１００】
他の特定の実施形態の一実施形態の像平面アレイ１４１２は、本発明の他の特定の実施形態およびその改変の対応する像平面アレイ１４１２と比較して、製作について最も単純な像平面アレイである。上記一実施形態の像平面アレイ１４１２の第１の改変を模式的に図４ｅに示す。像平面アレイ１４１２は、ピンホールアレイ１４１２Ａの後方に位置している肉薄の蛍光層１４１２Ｂと共に形成される。ピンホールアレイ１４１２Ａを反射性背面と共に形成することにより、ピンホールアレイ１４１２Ａから送信されるビームの検出効率を増加することができる。ピンホールアレイ１４１２Ａと肉薄の蛍光層１４１２Ｂとの間の間隔ｃのサイズは、分解能をエンドユース用途に必要な分解能よりも低いレベルまで有意に劣化させること無く、ピンホールアレイ１４１２Ａから送信されるビームの検出効率を最適化するように、選択される。ピンホールアレイ１４１２Ａ中のピンホールの形状、サイズａおよび間隔ｂの詳細は、上記他の特定の本発明の実施形態の界面１４１２中のアパチャの形状、サイズａおよび間隔ｂの対応する部位の詳細と同一である。
【０１０１】
上記一実施形態の像平面アレイ１４１２の第２の改変を模式的に図４ｃ中に示す。像平面アレイ１４１２は、肉薄の蛍光層１４１２Ｂの後側に配置されたミクロレンズ１４１２Ｃのアレイと、上記一実施形態の第１の改変のピンホール１４１２Ａのアレイとにより、形成される。ミクロレンズ１４１２Ｃのアレイの追加により、第２の結像系１４１０Ｂがピンホールアレイ１４１２Ａから送信されるビームの所与の検出効率を得るために必要な開口数が増加し、または、第２の結像系１４１０Ｂの所与の開口数の検出効率が増加する。
【０１０２】
上記他の特定の実施形態の肉薄の蛍光斑点の利点は、上記蛍光媒体自体を用いて、検出器１４７０によってその後検出される光学干渉の生成において用いられる領域の境界を規定し、その際、より低いバックグラウンド貢献が得られ得る（すなわち、蛍光斑点に入射し得る短波長光のみが、上記光学干渉信号の生成に貢献することができる）。アパチャ付き不透明スクリーンを用いてその後検出される光を規定すると、上記スクリーンの上記アパチャ外部の不透明領域によって送信される光の一部も検出される。このバックグラウンド貢献の特定のソースは、肉薄の蛍光斑点を用いる場合は存在しない。
【０１０３】
肉薄の蛍光斑点のアレイの製造は、ミクロリソグラフィー技術を用いて行うことができる。肉薄の蛍光斑点のアレイの製造の詳細は、他の特定の実施形態の一実施形態の第３の改変における充填円錐形構造と共に構成された肉薄の蛍光斑点の製造に関する後述する詳細の対応する部位と同じである。
【０１０４】
他の特定の実施形態の一実施形態の像平面アレイ１４１２の第３の改変において、像平面アレイ１４１２を肉薄の蛍光斑点のアレイ上に形成する。ここで、各スポットは充填円錐形構造を含み、これにより、他の特定の実施形態における検出効率を越えて検出効率を向上させる。円錐構造蛍光斑点の一例を図４ｇの工程６中の素子１４１４Ａとして模式的に示し、ここで、素子１４１２Ａは吸収体（例えば、アルミニウムまたは白金）である。上記円錐構造のサイズおよび間隔の詳細は、他の特定の本発明の実施形態の一実施形態の像平面アレイ１４１２中のアパチャのサイズａおよび間隔ｂの詳細の対応する部位と同一である。界面１４１２中の蛍光斑点は、充填されたｖ字型溝構造を含んでもよく、これにより、像平面アレイ１４１２上に結像されている測定ビームスポットの分布に応じて検出効率が向上する。
【０１０５】
上記一実施形態の第３の改変中の肉薄の蛍光斑点のアレイの製造において用いられる工程について、図４ｇ中で説明する。ここで、充填円錐形またはｖ字型の溝構造を含む肉薄の蛍光斑点のアレイ上に像平面アレイ１４１２を形成する。工程１において、先ず、基板１４５０の平面表面を離型剤でコーティングし、その後、肉薄の吸収層１４１２（例えば、アルミニウムまたは白金）でコーティングする。上記吸収媒体は、蛍光媒体から放射される波長および結像系１４１０Ａにおいて用いられる波長それぞれにおける吸収媒体の反射率および吸収係数を鑑みて、選択される。肉薄の吸収層１４１２の厚さは、結像系１４１０Ａにおいて用いられる波長の１／ｅ倍だけビームを減衰させる吸収体の厚さの１０以上のオーダーである。工程２において、肉薄の吸収層１４１２をエッチングして、吸収層１４１２Ａを集束イオンビーム（ＦＩＢ）で形成して、円錐型またはｖ字型溝形状のアパチャ１４１２Ｂを生成する。上記円錐型またはｖ字型の溝構造の典型的な半角Ψ（図４ｇの工程２を参照）は、それぞれ０．８６６および０．９４０の開口数に対応する６０度または７０度である。
【０１０６】
上記半角Ψを選択する際、第２の結像系１４１０Ｂの開口数外部の蛍光斑点１４１４Ａから放射される蛍光光の一部が第２の結像系１４１０Ｂの開口数内に反射／散乱して、これにより、第２の結像系１４１０Ｂの分解能を有意に劣化させることなく、蛍光斑点１４１４Ａ上に入射する短波長光の検出効率が効果的に増加するように、選択する。肉薄の吸収層１４１２の厚さの選択も、検出効率増加の発生に貢献する厚さを考慮して、行う。上記厚さは、例えば０．５または１ミクロンであり得る。上記検出効率は、上記他の特定の本発明の実施形態の一実施形態において得られるものの４倍増加することができる。第２の結像系１４１０Ｂの分解能の劣化の典型的な大きさは、２０％のオーダーである。
【０１０７】
図４ｇの工程の説明を続ける。吸収層１４１２Ａおよび充填円錐形またはｖ字型の溝形状アパチャ１４１２Ｂのアレイは、工程３において、肉薄の蛍光層１４１４（例えば、ルモジェン）でコーティングされる。図４ｇの工程４において、肉薄の蛍光層１４１４をネガフォトレジスト１４１６の肉薄の層でコーティングする。工程５において、フォトレジスト層１４１６は、密着焼付けまたはリソグラフィーツールのいずれかによってパターニングされ、現像され、層１４１６の未露出部位が溶解して、フォトレジストスポット１４１６Ａを残す。工程６において、フォトレジストスポット１４１６Ａによって被覆されていない肉薄の蛍光媒体を除去するようにフォトレジストスポット１４１６Ａおよび肉薄の蛍光層１４１４を含む基板をエッチングし、これにより、フォトレジストスポットでキャップされた肉薄の蛍光斑点１４１４Ａを残す。上記フォトレジストキャップは、図４ｇの工程６に示すように除去することができる。フォトレジストスポット（蛍光斑点１４１４Ａからの放射の波長において透明ではない場合、フォトレジストスポットは除去される）を備えるかまたは備えない肉薄の蛍光斑点１４１４Ａのアレイを備える基板は、凸レンズ１４５２に接着され、基板１４５０から浮上するか隔離される。離型剤の代わりに、基板１４５０を代替的にエッチングにより除去してもよい。
【０１０８】
充填円錐形またはｖ字型溝形状構造として構成された肉薄の蛍光斑点の利点としては、蛍光媒体自身を用いて、光学干渉信号の生成と、検出効率の向上と、バックグラウンド貢献の低減とに用いられる領域の境界の規定を支援する。すなわち、蛍光斑点上に入射する短波長光のみが、光学干渉信号の生成に貢献することができる。アパチャを備える不透明スクリーンを用いて、その後検出される光を規定すると、上記アパチャ外部のスクリーンの不透明領域から送信される光の一部も検出される。円錐またはｖ字型溝として構成されたｇ肉薄の蛍光斑点を用いた場合、このバックグラウンド貢献の特定のソースは存在しない。
【０１０９】
図４ｈ中に示すシステムは、ソース１４１８と、各空間インパルス応答関数に関する情報を決定すべき光学系１４１０Ａと、像平面アパチャアレイ２０１２を検出器１４７０上に結像させる光学系１４１０Ｂとを含む。試験対象２０１２は、内部に第１のビームを生成する試験対象部位（例えば、図３ａの試験対象１０１２）を含む。ソース１４１８は、一用途において光学系１４１０Ａによって用いられるソース（例えば、リソグラフィーツール）と同一ソースであってもよいし、あるいは、異なるソース（例えば、図１ａおよび図１ｂ中のソース１８）であってもよい。ソース１４１８は、電子プロセッサおよびコントローラ２４８０からの信号２４９２によって制御される。
【０１１０】
ソース１４１８は、ビームスプリッタ２４４０上に入射するビーム１４２０を生成する。ここで、第１の部位が第１のビームとして透過し、第２の部位が第２のビーム２４３０として反射される。第１のビームは、試験対象２０１２上に入射して、ビーム２４２２を形成する。試験対象２０１２は、試験対象１０１２によって生成される対応する第１のビームを生成する図３ａの試験対象１０１２の部位を含む。そのため、ビーム２４２２は測定ビームであり、ビーム２４３０は基準ビームである。光学系１４１０Ａは、図４ｈ中の単一のレンズ１４３０によって表される。単一のレンズ１４３０は、ビーム２４２２をビーム２４２４として像平面アパチャアレイ１４１２における共役像平面内のスポットに集束させる。
【０１１１】
基準ビーム２４３０の一部は、ビーム２４３２として反射体２４４２によって反射され、その一部は、位相シフトされた基準ビーム２４３０として、位相シフタ２４５０によって送信される。位相−シフタ２４５０は、電気光学変調などによる位相シフトを導入し、これらの位相シフトは、その後ホモダイン検出方法において用いられる。ビーム２４３４の一部は、反射体２４４４によって反射され、その一部は、位相シフトした基準ビーム２４３８として反射体２４４６によって反射される。これらの位相シフトは、電子プロセッサおよびコントローラ２４８０からの信号２４９４によって制御される。位相シフトした基準ビーム２４３８は、像平面アパチャアレイ１４１２において、共役像平面に入射する。
【０１１２】
ビーム２４３８に対応する位相シフトした基準ビームは、例えば図１ｂに示すようなさらに他の構成において、像平面アパチャアレイ１４１２に入射し得る。
【０１１３】
ビーム２４２４および２４３８の一部は、送信されるか、または、像平面アパチャアレイ１４１２によるビーム２４２６として、ビーム１４２４と異なる波長を有するビームに変換させる。ビーム２４２６は第２の光学系１４１０Ｂに入射し、ビーム２４２８として検出器１４７０上のスポットに集束する。
【０１１４】
図４ｈ中に示すシステムのその他の詳細は、図４ｇに示すシステムの対応部位に関する詳細と同じである。
【０１１５】
図４ｈ中に示すシステムの改変において、像平面アパチャアレイ１４１２と共に開始する検出器は、記録媒体を用い得る。
【０１１６】
トポグラフィー干渉信号生成および検出：記録媒体における露出に起因する変化
露出後処理が施されているかまたは施されていない記録媒体における露出に起因する変化は、その後干渉法により、記録媒体ウェハの露出サイクル時においてまたは記録媒体ウェハの露出サイクルあるいはまたは例えば光学干渉顕微鏡システムによるリソグラフィーツールからの除去後、ｉｎ  ｓｉｔｕ測定することができる。ＡＦＭなどの他の技術を用いて、当該潜像をｅｘ  ｓｉｔｕ測定してもよい。加えて、光学干渉法、ＡＦＭまたはＳＥＭなどの技術を用いて、リソグラフィーツールからの除去時において、現像された像中のトポグラフィー干渉信号の特性を測定することができる。
【０１１７】
記録媒体における記録された露出に起因する変化
記録媒体における記録された露出に起因する変化Ｅは、以下のようなスケール係数内において表すことができる。
【数７】
2008538006.tif 000012
【数８】
2008538006.tif 000013
ここで、
2008538006.tif 000014
はそれぞれ、記録媒体内の位置におけるこれらの第１のビームおよび第２のビームの空間応答関数である。ここで、空間応答関数
2008538006.tif 000015
は、オブジェクト空間中のこれらの第１のビームおよび第２のビームの複雑な振幅にわたる光学系の空間インパルス応答関数の積分（方程式（１６）および関連する記載を参照）に対応し、φは、測定の相対位相および上記記録媒体内の位置において光学系によって生成された基準ビームであり、Ｅ（Ｊ）は、積分フラックスＪによって生成された位置における、上記記録媒体における露出に起因する変化である。線形記録媒体の場合、方程式（７）中のＪに関する２以上の階数の微分項はゼロである。
【０１１８】
ここで、特定の記録媒体の選択およびトポグラフィー干渉信号Ｓの生成において用いられる積分フラックスＪの最適値における、大きさおよび積分フラックスＪ上への機能依存性Ｅ（Ｊ）に注目する。
【０１１９】
記録媒体における露出に起因する変化によって発生するトポグラフィー干渉信号Ｓは、以下のスケール係数（方程式（７）を参照）内において、得られる。
【数９】
2008538006.tif 000016
【０１２０】
記録媒体の非線形特性と、（φ１−φ２）への
2008538006.tif 000017
の依存性とにより、トポグラフィー干渉信号Ｓ中に項が発生し、その際、位相は、
2008538006.tif 000018
位相（φ１−φ２）および／またはその組み合わせ（方程式（９）を参照）の調波となる。本明細書中、このような調波項は、トポグラフィー干渉信号Ｓ中の周期的誤差項として扱われる。周期的誤差項の効果は、本発明の実施形態において、一連の工程（例えば、本明細書中、タイトル：「周期的誤差の管理：低減、排除および／または補償」という小区分において記載したもの）によって管理される。
【０１２１】
試験対象１０１２の縁部におけるアポダイジングを導入する際、トポグラフィー干渉信号の測定場所と、記録媒体における露出に起因する変化の横軸差異干渉測定における当該部位の近隣領域（ただし、必要な場合）とにおいて、フレネル回折効果を低減するように、導入する。試験対象１０１２について提示した特定の設計において、上記アポダイジングは、吸収層１０２０の透過率、２πを法とする吸収層１０２０および非吸収層１０２２のネット位相シフト、および対応するラジアル寸法γ２-γ１（図３ａを参照）を選択することにより、吸収層１０２０および非吸収層１０２２によって導入される。上記アポダイジング工程を用いて、当該光学系によって形成されたアパチャ１０３２の像中の回折効果を低減する。本発明の実施の範囲および精神から逸脱すること無く、他の形態のアポダイジングを用いてもよい。
【０１２２】
試験対象の較正
本発明の実施形態において、相対位相φ１-φ２およびこれらの第１のビームおよび第２のビームの試験対象１０１２における各振幅比の各値を規定するように、試験対象１０１２などの試験対象を較正する。相対位相φ１-φ２の測定値および振幅比
2008538006.tif 000019
を推定された１組の相対位相およびホモダイン検出方法における振幅比の代わりに用いて、トポグラフィー干渉信号から共役求積法を得る。例えば推定された１組の相対位相をホモダイン検出方法において用いる場合、共役求積法の導出値に誤差が発生する（例えば、第１１章（タイトル：「Ｅｒｒｏｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｄ  Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ」、ｔｈｅ  ｒｅｖｉｅｗ  ａｒｔｉｃｌｅ  ａｒｔｉｃｌｅ、Ｊ．Ｓｃｈｗｉｄｅｒ、タイトル：「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  Ｉｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  Ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＸＸＶＩＩ，  Ｅｄ．  Ｅ．  Ｗｏｌｆ  （Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ  １９９０）））。相対位相φ１-φ２の測定値は、ＰＯの像平面の指定における特定値（例えば、本明細書中後述する「光学系の像平面の位置」というタイトルの小区分のもの）である。
【０１２３】
試験対象の較正に用いられる計測システムを図３ｄおよび図３ｅ中に模式的に示す。図３ｄを参照して、試験対象１０１２によって送信されるこれらの第１のビームおよび第２のビームのエンベロープが図示されている。異なる回折効果に起因して、第１のビームの参照符号１０４０Ａおよび１０４０Ｂによって示される境界は、第２のビームの参照符号１０４２Ａおよび１０４２Ｂによって示される境界よりもずっと高速の速度で分岐する。上記計測システムは、試験対象１０１２から距離ｈだけ離れた位置（この位置において、これらの第１のビームおよび第２のビームの直径はほぼ同じである）において、これらの第１のビームおよび第２のビームによって生成された干渉パターンを測定するように構成される。図３ｄ中に示す試験対象１０１２の素子の素子数は、図３ａ中に示す試験対象１０１２の対応する素子の素子数と同一である。
【０１２４】
マスク１１３０が、試験対象１０１２からの距離ｈ（この位置において、これらの第１のビームおよび第２のビームの直径はほぼ同じである）において配置されている。これらの第１のビームおよび第２のビームの波面を、マスク１１３０近隣においてそれぞれ１０４０および１０４２として示す。マスク１１３０は、アパチャ１１３２のアレイを含み、アパチャ１１３２の直径は、１１３０によって規定された平面中のこれらの第１のビームおよび第２のビームの検出によって生成された干渉パターン内の空間構造の波長よりも小さい。マスク１１３０の位置は、トランスデューサ１１７０およびプロセッサ１１６０からの信号１１７２により、制御及び走査される。図３ｅを参照して、アパチャ１１３２のアレイによってビーム１１４０として送信されるこれらの第１のビームおよび第２のビームの一部は、混合ビーム１１４２としてレンズ１１３６によって集束され、これにより、アパチャ１１３２の像を多画素検出器１１５０上に形成する。ＣＣＤ検出器などの検出器１１５０は電気的干渉信号を生成し、これらの電気的干渉信号は、信号１１５２としてプロセッサ１１６０に送信される。
【０１２５】
上記干渉パターンの特性は、波面１０４０および１０４２わたって走査マスク１１３０によって測定され、これにより、混合ビーム１１４２の検出によって生成された干渉パターンの二次元像を得る。上記干渉パターンは、試験対象１０１２からのこれらの第１のビームおよび第２のビームの経路に対して垂直にマスク１１３０が配置された際に、一般的に蛇の目模様を含む。この干渉パターンの測定された特性は、相対位相φ１-φ２の各値およびこれらの第１のビームおよび第２のビームの試験対象１０１２からの振幅比に関する情報について、プロセッサ１１６０によって処理される。詳細には、上記上記蛇の目模様の環の直径を用いて相対位相φ１-φ２を規定し、上記干渉パターンのコントラストを用いて、試験対象１０１２からのこれらの第１のビームおよび第２のビームの振幅比を規定する。
【０１２６】
記録媒体における露出に起因する変化において発生する周期的誤差の管理：低減、排除および／または補償
本発明の実施形態において、方程式（９）において示すような周期的誤差の効果は、一連の手順を通じて管理される。上記一連の手順により、周期的誤差の効果が低減、排除かつ／または補償される。試験対象の特定の特性
2008538006.tif 000020
の結果発生した周期的誤差は、第１の手順において、対応する周期的誤差のソースの低減または排除を通じて、低減または排除される。記録媒体の非線形特性によって生成された偶数次高調波の周期的誤差は、トポグラフィー干渉信号Ｓに対応する共役求積法に関する情報を得るために用いられるホモダイン検出方法の設計を通じて、第２の手順において排除される。第３の手順において、記録媒体の非線形特性によって生成された３次以上の奇数次高調波周期的誤差は、特定の倍率の設計により、低減する。第４の手順において、記録媒体の非線形特性によって生成された第３の調波周期的誤差の特性は、トポグラフィー干渉信号Ｓにおける対応する第１の調波項の特性から得られ、上記記録媒体の測定された非線形特性と共に用いられ、これにより、第３の調波周期的誤差の効果を補償する。
【０１２７】
第１の手順：記録媒体における露出に起因する変化と共に発生する周期的誤差の潜在的な初回のソースの低減または排除
周期的誤差の初回のソースは、各組
2008538006.tif 000021
が（φ１−φ２）への依存性を示すように（方程式（４）を参照）構築された１組の試験対象である。潜在的な初回のソースは、トポグラフィー干渉信号Ｓに関する共役求積法の情報を得るために用いられる１組の試験対象の設計を通じて、第１の手順において低減または排除される。詳細には、第１の手順において、上記潜在的な初回のソースは、上記試験対象組の各試験対象について、
2008538006.tif 000022
を選択することにより、低減または排除され、これにより、
2008538006.tif 000023
は、上記試験対象組の各試験対象について、同一である。
【０１２８】
透過係数
2008538006.tif 000024
の値は、上記試験対象組の各試験対象について同一となるように設計され、これにより、
2008538006.tif 000025
が各上記試験対象組の各試験対象について同一となる条件が得られるようにする（方程式（８）を参照）。上記第１の工程の条件が満たされると、方程式（７）中のＥ（Ｊ'）項の貢献がホモダイン検出方法において容易に排除される。このホモダイン検出方法は、その後用いられ、上記潜在的な初回のソースの低減または排除と関連して、トポグラフィー信号Ｓの測定された値に関する共役求積法情報を得る。
【０１２９】
トポグラフィー干渉信号Ｓの共役求積法に関する情報は、ホモダイン検出方法において、１組の相対位相シフト
2008538006.tif 000026
（例えば、π／４、３π／４、５π／４および７π／４）に対応するのＥの１組の測定から得る。上記相対位相シフトの組
2008538006.tif 000027
は、対応する試験対象の組が２πを法とする相対位相シフトの組の位相オフセット内に収まるように
2008538006.tif 000028
を選択することにより、対応する試験対象の組において生成される。上記１組のＥの測定は、オブジェクト空間内に逐次的に配置される１組の試験対象と共に逐次的に、オブジェクト空間のアイソプラナティック領域内に同時配置される対応する試験対象の組および上記試験対象組上に同時に入射するソースからの対応するビームと同時に、または、これらの特定の組み合わせ（例えば、オブジェクト空間のアイソプラナティック領域内に当時配置される試験対象組および上記試験対象組上に同時に入射するソースからの対応するビームのサブセット）と共に、逐次的に入手できる。
【０１３０】
2008538006.tif 000029
に関する式ならびに
2008538006.tif 000030
に関する相対位相（φ１−φ２）は、方程式（４）を
2008538006.tif 000031
について解くことにより、得られる。
2008538006.tif 000032
は、
2008538006.tif 000033
における二次方程式である。この式は、
【数１０】
2008538006.tif 000034
である。 
または、
2008538006.tif 000035
に関する対応する式は、
【数１１】
2008538006.tif 000036
である。
方程式（１１）によって得られる
2008538006.tif 000037
に関する式を方程式（６）に代入して、
2008538006.tif 000038
に関する
2008538006.tif 000039
を得る。
すなわち、
【数１２】
2008538006.tif 000040
となる。 
方程式（１２）は、
2008538006.tif 000041
に関する（φ１−φ２）に関する超越方程式である。
【０１３１】
2008538006.tif 000042
およびπ／４、３π／４、５π／４および７π／４に等しい位相シフト
2008538006.tif 000043
の場合の（φ１−φ２）に関する超越方程式（１２）の解法の一例を表１中に羅列する。
2008538006.tif 000044
の選択は、後述する第３の手順において行われる考慮に部分的に基づく。表１中に羅列する解法の組について、
2008538006.tif 000045
の値は、エンドユース用途における他の考慮によって選択されるパラメータであり、その際、
2008538006.tif 000046
の限定がある。
2008538006.tif 000047
【０１３２】
第２の手順：記録媒体における露出に起因する変化と共に発生する偶数次高調波の周期的誤差の排除
上記第１の手順の適用により、（φ１−φ２）の調波（トポグラフィー信号Ｓの共役求積法に関する情報に関する測定値Ｅ（Ｊ）の処理における位相（φ１−φ２）の第１の調波を含む）である周期的誤差の潜在的な初回のソースの排除に加えて、方程式（７）中のＥ（Ｊ'）項の貢献の低減または排除が得られる。残りの周期的誤差は、位相（φ＋φ１−φ２）の調波である。
【０１３３】
第２の手順において、位相（φ＋φ１−φ２）の偶数次高調波である周期的誤差は、トポグラフィー信号Ｓの共役求積法に関する情報に関する測定値Ｅ（Ｊ）の処理において、低減または排除される。第２の手順は、対応する位相シフトの組
2008538006.tif 000048
（例えば、π／４、３π／４、５π／４、および７π／４）を有する対応する試験対象の組に関する等しい特定の固定値に対する積
2008538006.tif 000049
を選択する工程と、ホモダイン検出方法の選択とを含む。表１中に羅列する解法の場合、選択可能な値は、
2008538006.tif 000050
である。
【０１３４】
ホモダイン検出方法の選択は、積
2008538006.tif 000051
が上記対応する試験対象の組に関する特定の固定値に等しい場合に、（φ＋φ１−φ２）の偶数次高調波である周期的誤差の貢献が排除される条件の考慮に基づいている。第２の手順の条件を満たすホモダイン検出方法の一例は、π／２を法とする対応する位相シフト組内のトポグラフィー信号Ｓの共役求積法に関する情報に関する、Ｅ（Ｊ）の４つの値の測定に基づく。位相シフト０、π／２、πおよび３π／２の組と、位相シフトｓπ／４、３π／４、５π／４および７π／４の組とは、第２の手順の条件を満たす位相シフトの組の２つの例である（方程式（９）を参照）。
【０１３５】
本明細書中、以下、第２の手順によって偶数次高調波周期的誤差が排除されたトポグラフィー干渉信号をＳ０と呼ぶ。
【０１３６】
第３の手順：記録媒体における露出に起因する変化と共に発生する奇数次高調波周期的誤差の振幅低減
位相（φ＋φ１−φ２）の調波である３次以上の奇数次高調波周期的誤差の大きさは、倍率の選択を通じて、第３の手順において低減される。この倍率は、
2008538006.tif 000052
であり、これは、位相（φ＋φ１−φ２）の奇数次高調波の２つの連続した周期的誤差項の振幅比である（方程式（９）を参照）。表１中に羅列する解法について、倍率
2008538006.tif 000053
は、第３の手順を念頭において設計された。ここで、
2008538006.tif 000054
である。よって、位相（φ＋φ１−φ２）のより高次の奇数次高調波の効果は、高調波次数と共に急速に低減する。
【０１３７】
第４の手順：記録媒体における露出に起因する変化と共に発生する奇数次高調波周期的誤差の補償
第４の手順において、記録媒体の非線形特性によって生成された第３の調波周期的誤差の特性をトポグラフィー干渉信号Ｓにおける対応する第１の調波項から入手し、上記記録媒体の測定された非線形特性と関連して用いて、第３の調波周期的誤差の効果を補償する。
【０１３８】
偶数次高調波周期的誤差が第２の手順によって排除された方程式（９）によって得られるトポグラフィー干渉信号Ｓの三乗（すなわち、Ｓ０）は、以下のようになる。
【数１３】
2008538006.tif 000055
2008538006.tif 000056
によって表される記録媒体の非線形特性は、トポグラフィー干渉信号Ｓ０の値を得るために用いられる１組のＥ（Ｊ）の測定から独立して、測定される。次に、これらの測定された非線形特性は、方程式（１３）と共に用いられ、これにより、以下の補償信号を得る。
【数１４】
2008538006.tif 000057
【０１３９】
方程式（１４）によって得られる三次補償項は、方程式（９）によって得られるトポグラフィー信号Ｓ０から減算され、その際、偶数次高調波周期的誤差項は第２の手順によって排除され、これにより、補償されたトポグラフィー信号Ｓｃが得られ、その結果、以下の結果が得られる。
【数１５】
2008538006.tif 000058
2008538006.tif 000059
（例えば、第３の手順において用いられた例）
2008538006.tif 000060
および方程式（１５）中の他の要素により、Ｓｃ中の残りの５次調波周期的誤差の大きさはＳｃ中の第１の調波信号項の振幅の振幅
2008538006.tif 000061
を有する。
2008538006.tif 000062
の相対振幅の周期的誤差は、各共役求積法Ｓｃの相対位相におけるエラー（すなわち、サブナノメータ計測に対応する
2008538006.tif 000063
を発生させる。
【０１４０】
当業者にとって、第４の手順の技術を用いて、５次以上の奇数次高調波周期的誤差および偶数次高調波周期的誤差を有する補償信号を（本発明の実施形態において用いられる第４の手順の範囲または精神から逸脱すること無く）生成することも可能であることが明らかである。
【０１４１】
また、当業者にとって、上記４つの手順のサブセットを（本明細書中本発明の実施形態について説明した周期的誤差の管理の範囲または精神から逸脱すること無く）周期的誤差の管理において用いることができることが明らかである。
【０１４２】
補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃの測定された共役求積法を得るために用いることが可能なホモダイン方法のさらなる記載が、共同所有された米国特許第５，７６０，９０１（ＺＩ−０５）号（タイトル：「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｗｉｔｈ  Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ」）、米国特許第６，４４５，４５３Ｂｌ（ＺＩ−１４）号（タイトル：「Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）、米国特許出願第１０／７６５，３６８（ＺＩ−４７）号（タイトル：「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｊｏｉｎｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｓ  ｏｆ  Ｆｉｅｌｄｓ  ｏｆ  Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ／Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｂｅａｍｓ  ｂｙ  ａｎ  Ｏｂｊｅｃｔ  ｉｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）および米国特許出願第１０／８１６，１８０（ＺＩ−５０）号（タイトル：「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｊｏｉｎｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｆｉｅｌｄｓ  ｏｆ  Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ／Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｌｙ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍｓ  ｂｙ  ａｎ  Ｏｂｊｅｃｔ  ｉｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）、米国仮出願第６０／６０２，０４６（ＺＩ−５７）号および米国特許出願第１１／２０４，７５８（ＺＩ−５７）号（双方のタイトル：「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｊｏｉｎｔ  Ａｎｄ  Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｓ  ｏｆ  Ｆｉｅｌｄｓ  ｏｆ  Ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ／Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ／Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｂｅａｍｓ  ｂｙ  ａｎ  Ｏｂｊｅｃｔ  ｉｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」）および米国仮出願第６０／６１１，５６４（ＺＩ−５８）号および米国特許出願第１１／２２９、３１４（ＺＩ−５８）号（双方のタイトル：「Ｃａｔｏｐｔｒｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｐｅｌｌｉｃｌｅ  ａｎｄ／ｏｒ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ−  Ａｒｒａｙ  Ｂｅａｍ−Ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−  Ａｄａｐｔｉｖｅ  ａｎｄ／ｏｒ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃａｔｏｐｔｒｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」）中にある。これらの２つの特許、上記２つの仮特許出願のうちの第１の特許、および上記４つの特許出願のうち最初の３つの特許は全てＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによるものであり、および本明細書中、その内容全体を参考のため援用する。
【０１４３】
空間インパルス応答関数：瞳孔関数の積分変換
像空間中の空間インパルス応答関数Ｕ（Ｘ、Ｙ）に関する基本的スカラー回折積分については、（Ｍ．ＢｏｒｎおよびＥ．Ｗｏｌｆ、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓの第９．１章（Ｐｅｒｇａｍｏｎ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９７０）を参照されたい）。
【数１６】
2008538006.tif 000064
図３ｆを参照して、、射出瞳３２をほぼ満たしているガウス参照球３０の部位について積分を行い、Ａは、ガウス表面３０の波の振幅であり、φは、射出瞳３２（これは、
2008538006.tif 000065
との間の光学経路長さの差である）の領域中の波面２８の変形であり、Ｒは、ガウス基準表面３０の半径であり、ｓは、ガウス参照球３０上の点Ｑと、任意の点Ｐとの間の距離であり、ｋは、波数２π／λである。半径Ｒは、点Ｃと点Ｐ１＊との間で測定され、ここで、点Ｐ１＊は、物点のガウス像であり、方向Ｘおよび方向Ｙは、対応する結像系の光軸に直交する平面を規定する。点Ｃと点Ｐ１＊との間の線に対して垂直な平面において空間インパルス応答関数を測定した場合、α＝０と簡単になる点に留意されたい。
【０１４４】
点Ｃおよび点Ｐ１＊にそれぞれ中心がある射出瞳および像空間に対して、デカルト座標系を用いる。ＱおよびＰの座標は、それぞれ（ξ、η、ζ）および（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であり、ξ方向およびＸ方向は、子午面（物点および系の軸を含む平面）内に配置され、方向ζは、点Ｃから点Ｐ１＊への線に対して平行であり、方向Ｚは、光軸３４に対して平行である。経路差（ｓ−Ｒ）は、ピタゴラスの定理を用いて以下のように表される。
【数１７】
2008538006.tif 000066
ここで、
2008538006.tif 000067
は、点Ｐ１＊の座標Ｘに対応する。方程式（１７）の右側は、特定の項の組み合わせによって簡潔化され、これにより、以下が得られる。
【数１８】
2008538006.tif 000068
【０１４５】
方程式（１６）によって得られた一般化された瞳孔関数の積分変換は、二次よりも高い効果を無視できる場合（すなわち、方程式（１８）の右側の展開中の線形項が十分な精度で
2008538006.tif 000069
を表す場合において、上記二次元ＦＦＴが上記一般化された瞳孔関数のＸおよびＹについてのものである場合）、二次元高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に関連する。
【０１４６】
本明細書中、空間インパルス応答関数の特性についての説明を、光学収差の処理のための１組の直交多項式およびＮｉｊｂｏｅｒ−Ｚｅｒｎｉｋｅ理論に基づいて行う。試験対象において振幅Ａ１を有する測定ビームを、光学系の特性を探索するためのビームとして用いる。この手順の説明を、上記光学系の空間インパルス応答関数Ｕにおいて行う。
【０１４７】
波長λにおける結像系の空間インパルス応答関数Ｕは、数学的デルタ関数の像であるが、実際は、直径
2008538006.tif 000070
を有するオブジェクトは、適切な近似式である。より大きな直径または寸法のアパチャを有するオブジェクトを用いることにより、用いられる効果的な開口数ＮＡの関数として結像系の特性を調査することができる。上記空間インパルス応答関数をＵ（ｘ、ｙ、ｚ）として示す。正規化像座標（ｘ、ｙ、ｚ）と、横方向および軸方向における実空間像座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）との間の関係は、以下によって得られる。
【数１９】
2008538006.tif 000071
ここで、ｋは波数２π／λである。一般性を失うことなく、収差位相φは、一連の正規直交ゼルニケ多項式として表される。
【数２０】
2008538006.tif 000072
本明細書中、「Ｚｅｒｎｉｋｅ  Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ  Ａｎｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ」（Ｒ．Ｊ．Ｎｏｌｌ、ＪＯＳＡ６６（３）、ｐ２０７（１９７６））中に規定されている各フリンジ係数に関する正規直交ゼルニケ多項式および表記を用いて、レンズ収差を表す。選択されたゼルニケ多項式を表２中に羅列する。
【０１４８】
一次近似式において、Ｕがある。
【数２１】
2008538006.tif 000073
ここで、ｆはデフォーカス因数である。デフォーカス因数ｆは、一般的にλ、ＮＡ、および実空間像座標Ｚ（ｆの変化＝π／２は、１つの焦点深度に対応する）の特定の関数である。
2008538006.tif 000074
の値に適用可能なｆとＺとの間の関数関係の一例が、以下の式によって得られる。
【数２２】
2008538006.tif 000075
（Ｊ．Ｂｒａａｔ、Ｐ．ＤｉｒｋｓｅｎおよびＡ．Ｊ．Ｅ．Ｍ．Ｊａｎｓｓｅｎ  ｓｕｐｒａの論文の第３章および付録Ａ中の記載を参照）。
【０１４９】
ｐとの積分を含む方程式（２１）中の因数は、以下になる。
【数２３】
2008538006.tif 000076
ここで、
【数２４】
2008538006.tif 000077
および
【数２５】
2008538006.tif 000078
である。
2008538006.tif 000079
【０１５０】
ｌ＝１、２、３および４の場合、方程式２４の右側上の２項係数
2008538006.tif 000080
の結果、方程式２３右側のｊに関する各級数は、ｊ＝ｐ；ｊ＝ｐ、ｐ−ｌｊ＝ｐ、ｐ−ｌ、ｐ−２およびｊ＝ｐ、ｐ−１、ｐ−２、ｐ−３それぞれの項のみまで低減する。
そのため、ｌ＝１、２、３および４に対する
2008538006.tif 000081
における非ゼロ値は、以下の結果と共に容易に評価される。
【数２６】
2008538006.tif 000082
【数２７】
2008538006.tif 000083
【数２８】
2008538006.tif 000084
【数２９】
2008538006.tif 000085
方程式２３の右側中のベッセル関数の次数（ｍ＋ｌ＋２ｊ）も、ｌ＝１、２、３および４の場合に単純値に低減する。すなわち、以下となる。
【数３０】
2008538006.tif 000086
【０１５１】
収差および光軸位置の変化の効果を表す特性を用いて、測定されたトポグラフィー干渉信号（例えば、収差、像平面位置および光軸位置に関する情報について後述するもの）を反転させる。以下の説明において、個々の展開項の代わりに２３によって得られる展開の第１の数個の項の総計として空間インパルス応答関数Ｕを調査する際に有用である。方程式（２１）および方程式（２６）〜（２９）を用いて、複雑な空間インパルス応答関数Ｕは以下のように表される。
【数３１】
2008538006.tif 000087
ここで、ｇｎ、ｍは、νおよびｚの関数であり、νおよびｚは、以下の等式によって得られる。
【数３２】
2008538006.tif 000088
【数３３】
2008538006.tif 000089
【数３４】
2008538006.tif 000090
【数３５】
2008538006.tif 000091
【数３６】
2008538006.tif 000092
【数３７】
2008538006.tif 000093
【数３８】
2008538006.tif 000094
【数３９】
2008538006.tif 000095
【数４０】
2008538006.tif 000096
【数４１】
2008538006.tif 000097
【数４２】
2008538006.tif 000098
【数４３】
2008538006.tif 000099
【数４４】
2008538006.tif 000100
【数４５】
2008538006.tif 000101
【数４６】
2008538006.tif 000102
【数４７】
2008538006.tif 000103
ｇｎｍの最高次項Ｊｎ（ｖ）／ｖの特性を、偶数値および奇数値ｎそれぞれについて、図５ａおよび図５ｂ中に図式的に示す。
【０１５２】
多数の特殊な場合において、点広がり関数が周知である。方程式（３１）の右側の第１の項ｇ０、０に対応する、焦点（ｚ＝０）でありかつ収差フリー（αｎｍ＝０（α０、０を除く））の空間インパルス応答関数は、以下のエアリーパターンである。
【数４８】
2008538006.tif 000104
方程式（３１）の右側上の第１の項ｇ０、０に対応する軸（ν＝０）上で焦点外でありかつ収差フリー
2008538006.tif 000105
空間インパルス応答関数は、一連の項を含み、容易に総計を計算して、以下の周知の深さ応答が得られる。
【数４９】
2008538006.tif 000106
【０１５３】
一連の項を含む方程式（３１）の右側上の第１の項ｇ００に対応する焦点外の収差フリー
2008538006.tif 000107
の空間インパルス応答関数
2008538006.tif 000108
は、容易に総計を計算して、以下の深さ応答が得られる。
【数５０】
2008538006.tif 000109
【０１５４】
複雑な振幅Ａ１が対物面において均一でありかつ収差がα０、０を除いてゼロである像平面における第１のビームの複雑な空間インパルス応答関数
2008538006.tif 000110
を、対物面中の対応する正規化半径α（図３ａを参照）を有する半径αのアパチャにかけて、方程式（３１）によって得られる空間インパルス応答関数
2008538006.tif 000111
の積分により、評価する。
2008538006.tif 000112
の場合の結果は以下のようになる。
【数５１】
2008538006.tif 000113
ここで、
【数５２】
2008538006.tif 000114
【数５３】
2008538006.tif 000115
である。
Ｍ（ａ、ｃ、ｘ）は、以下の式による合流型超幾何関数である。
【数５４】
2008538006.tif 000116
Ｍ（１、２、−ｉｆ）の特殊な場合は、他の関数により、以下のように表すことができる。
【数５５】
2008538006.tif 000117
【０１５５】
複雑な振幅Ａ２が対物面において均一でありかつ収差がα０、０を除いてゼロである像平面における第２のビームの複雑な空間インパルス応答関数
2008538006.tif 000118
を、方程式（３１）によって得られる空間インパルス応答関数Ｕ（ｒ、φ、ｚ）の上記対物面についての積分により、評価する。その結果、以下が得られる。
【数５６】
2008538006.tif 000119
または
【数５７】
2008538006.tif 000120
【０１５６】
測定されたトポグラフィー干渉信号の処理：光軸位置の変化の決定の決定
光軸位置の決定は、補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃの二次元プロファイルに基づく。光軸位置の変化の決定も、記録媒体中の露出誘発されたパターンによって後方散乱した測定ビームの干渉位相測定（例えば、引用された米国仮特許出願第６０／６２４，７０７（ＺＩ−６８）号および米国特許出願第１１／２０８，４２４（ＺＩ−６８）号に記載のもの）に基づき得る。
【０１５７】
上記補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃ中の初回ピーク中心は、補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃの特性の分析から決定される。ＰＯの収差の効果が、Ｓｃの特性の分析に基づいた光軸の位置におけるエラーを発生させるくらいに十分に大きい場合、収差の効果は、後述する手順によって規定される収差の測定された特性および本明細書中の小区分（タイトル：「点広がり関数の複雑な振幅Ｕ」）において提示する形式を用いて、補償される。
【０１５８】
トポグラフィー干渉信号の処理：共役像平面位置ｚの決定
光学系収差または瞳孔関数に関する情報のためのトポグラフィー干渉信号の反転における重要な工程は、補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃが記録媒体中に記録される場所である共役像平面位置ｚの決定である。当該記録媒体の厚さが光学系の焦点深度の大きさ未満である用途において、ｚの値は、単一の補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃの測定された特性から決定され得る。当該記録媒体の厚さが光学系の焦点深度よりも大きい用途の場合、ｚの値は、当該記録媒体中の異なる深さにおける当該記録媒体の走査から得られた補償されたトポグラフィー干渉信号のアレイから、決定される。この補償されたトポグラフィー干渉信号のアレイは、上記記録媒体中の露出ビームの散乱効果に加えて、上記光学系の結像特性に関する三次元情報を含む。
【０１５９】
決定された光軸位置における補償されたトポグラフィー干渉信号Ｓｃの測定された共役求積法の位相（本明細書中の小区分（タイトル：「測定されたトポグラフィー干渉信号の処理：光軸位置の決定」）は、方程式（５０）によって得られる
2008538006.tif 000121
および方程式（５７）によって得られる
2008538006.tif 000122
について、複雑な空間インパルス応答関数の位相の差によって得られる。位相φｚの差は、下記式による最低３次数中で得られる。
【数５８】
2008538006.tif 000123
【数５９】
2008538006.tif 000124
ここで、収差係数間の２次以上の交差項は省略している。
【０１６０】
ＮＡ＝０．８および方程式（２２）によって得られる関係を用いた収差フリー結像系の場合、方程式（５９）の展開に基づいた一次、二次および三次中のφｚの値は、以下の式によって得られる。
【数６０】
2008538006.tif 000125
方程式（５８）の展開における
2008538006.tif 000126
無効となる。方程式（６０）によって示される別の重要な性質は、ναの有限値は、一次レベルおよび三次レベルにおける位相シフトを導入せず、ναの有限値は、ναの有限値は、φｚとＺとの間のスケール係数のみを変更する。Ｚの変化に対応するφｚの変化感度は、ＮＡ値が増加するにつれて増加する点についても留意されたい。
【０１６１】
方程式（６０）の検査から、本発明の実施形態は、ＰＯ像平面からの記録媒体の変位（例えば、光線波長１９３ｎｍにおけるλ／１０または１９ｎｍの変位）に対して高感度を持ち、このような変位は、以下の位相シフトを発生させることが明らかである。
【数６１】
2008538006.tif 000127
この大きさの位相シフトは、干渉技術によって達成可能な制度と比較して、相対的に大きな位相シフトである。
【０１６２】
結像系の特定の収差は、測定されたφｚをエンドユース用途において受容可能なＺの変化よりも大きなＺの変化に変換する際のエラーを発生させるのに十分に大きな振幅を持ち得る。
【０１６３】
トポグラフィー干渉信号検出効率を向上させるための手順
本発明の実施形態において、光学系のインパルス応答関数、光軸位置の変化および共役像平面位置の効果の検出効率は、記録層４１０（例えば、図４ａ中に図式的に示すもの）の上面における反射防止（ＡＲ）層４２０を用いることにより、増加することができる。層４３０は、記録層４１０を複数回通過する露出ビームの効果を低減するＡＲ層であってもよく、よって、ＡＲ層４２０と共に、記録層４１０中への情報記録において達成可能な分解能を向上させる。また、ＡＲ層４２０および４３０は、干渉計１０の測定ビーム成分の振幅の部分（これは、さもなくば、ＡＲ層４２０および４３０によって反射された測定ビーム成分として発生する）を排除する。上記測定ビーム成分の振幅の部位の排除により、干渉計１０を上記露出ビームまたは光線波長の波長における暗視野モードにおいて動作する干渉計へと効果的に変換する。
【０１６４】
暗視野モードにおいて動作する干渉計の詳細および利点は、引用された共同所有された米国特許第５，７６０，９０１（ＺＩ−０５）号、共同所有された米国仮特許出願第６０／４４７，２５４（ＺＩ−４０）号（タイトル：「Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」および米国仮特許出願第６０／４４８，３６０（ＺＩ−４１）号（タイトル：「Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ」）および共同所有された米国仮特許出願第６０／４４８，２５０（ＺＩ−４２）号に記載の暗視野干渉計システム（タイトル「Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）および共同所有された米国特許出願第１０／７７８，３７１（ＺＩ−４０）号（タイトル：「Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）、米国特許出願第１０／７８２，０５７（ＺＩ−４１）号（タイトル：「Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ」）および米国特許出願第１０／７８２，０５８（ＺＩ−４２）号（タイトル：「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｄａｒｋ  Ｆｉｅｌｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）（それぞれ、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによる））中に記載の差異干渉計システムの対応する部位と同一である。これら６個の出願の内容全体を本明細書中参考のため援用する。
【０１６５】
ＡＲ層４２０および４３０は、異なる光学厚さの非吸収種媒体で構成して、トポグラフィー干渉信号の検出効率の向上を可能にし、かつ、露出ビームを記録層４１０中複数回通過させる効果を低減するＡＲ層の目的を果たすようにすることができる。ＡＲ層４２０および４３０の光学厚さはそれぞれ＞１（例えば、〜４および〜２）に設計して、これにより、各界面の反射率が低極値となる波長の２つのアレイが得られる。ＡＲ層４２０および４３０それぞれの波長のアレイは、光線波長（すなわち、露出ビームの波長）を含む。ＡＲ層４２０の光学厚さはまた、ＡＲ層４３０の光学厚さよりも厚くなるように設計され、これにより、ＡＲ層４３０の波長のアレイがＡＲ層４２０の波長のアレイのサブセット（例えば、ＡＲ層４３０の波長のアレイの素子が、ＡＲ層４２０の波長のアレイの各第２の素子に対応する）ようにする。ＡＲ層４２０の波長のアレイの残りの素子の波長において、ＡＲ層４３０の反射率は、相対的に高い非ゼロ極値である。
【０１６６】
図１ａおよび図１ｂの干渉計１０の波長がＡＲ層４２０の波長のアレイの残りの素子の波長と一致するように、図１ａおよび図１ｂの干渉計１０の波長を選択することにより、向上が可能になる。残りの素子の波長の１つにおいて動作すると、干渉計１０の測定ビームは、ＡＲ層４２０を透過し、第１に記録層４１０を通過し、その一部は相対的に大きな振幅でＡＲ層４３０によって反射され、その反射された部位は、第２に記録層４１０を透過し、第２の透過ビームは、ＡＲ層４２０を透過する。よって、記録層４１０の屈折率に関する露出に起因する変化の効果を、記録層４１０についてそしてＡＲ層４２０によって生成されるバックグラウンド信号が低減した様態で、透過モードで効果的に動作する干渉計１０で測定することができる。
【０１６７】
本発明の実施形態において、インパルス応答関数、光軸位置の変化および共役像平面位置の効果の検出効率は、基板６０と記録層４１０との間の界面における反射層４３２（例えば、図４ｂ中に図式的に示すもの）を用いることにより、増加させることもできる。反射層４３２は、記録層４１０に入射するビームの部位の記録層４１０中の光学経路を増加させ、その結果、記録層４１０の露出が増加する。検出効率の増加を伴う記録層４１０中に記録された情報に関する低減した空間分解能が得られる。
【０１６８】
本発明の実施形態中に記載の装置は、ピンホール共焦点干渉顕微鏡システムまたはスリット共焦点干渉顕微鏡システムのいずれかの例を含む。共焦点顕微鏡システムのバックグラウンド低減容量は、共焦点顕微鏡の強力な光学切片性質からのその最も重要な属性および結果の１つである。これは、従来の顕微鏡における限定されたフィールド深さとは全く異なる特質であり、この差は、従来の顕微鏡では焦点外情報は単にぼけるだけなのに対し、この共焦点システムにおいては、焦点外情報は実際にもっと弱く検出される。すなわち、特定位置で散乱した光が焦点面から軸方向に分離され、検出器平面においてデフォーカスされ、これにより、そこに配置されたマスクを効率的に透過しない（以下を参照のこと：Ｃ．Ｊ．Ｒ．ＳｈｅｐｐａｒｄおよびＣ．Ｊ．Ｃｏｇｓｗｅｌｌ、「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｉｎ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、編集：Ｔ．Ｗｉｌｓｏｎ、（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｌｏｎｄｏｎ）、ｐｐ。１４３−１６９（１９９０））。
【０１６９】
上記非蛍光共焦点走査顕微鏡においては、２つの有用なモードがある（Ｃ．Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅｐｐａｒｄ、「Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」（Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎ光学およびＥｌｅｃｔｒｏｎ顕微鏡、１０、（Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，  １０）、Ｃ．Ｊ．Ｒ．ＳｈｅｐｐａｒｄおよびＡ．Ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ、Ｏｐｔｉｃａ  Ａｃｔａ、２４（１０）、ｐｐ．１０５１−１０７３（１９７７））：ｔｈｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ−ｍｏｄｅ）。実際は、軸方向に沿ってオブジェクトを走査することにより上記共焦点顕微鏡上記光学切片と共に達成することは容易である（例えば、引用された米国特許第５，７６０，９０１（ＺＩ−０５）号、Ｃ．Ｊ．Ｒ．ＳｈｅｐｐａｒｄおよびＣ．Ｊ．Ｃｏｇｓｗｅｌｌ、／Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、１５９（Ｐｔ２）、ｐｐ．１７９〜１９４（１９９０）；Ｃ．Ｊ．Ｒ．ＳｈｅｐｐａｒｄおよびＴ、Ｗｉｌｓｏｎ、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔ、３、ｐｐ．１１５〜１１７（１９７８）；Ｃ．Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅｐｐａｒｄ、Ｄ．Ｋ．Ｈａｍｉｌｔｏｎ、およびＩ．Ｊ．Ｃｏｘ、Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ．、Ａ３８７、ｐｐ．１７１〜１８６（１９８３）に記載）、よって、三次元像が形成される。
【０１７０】
本発明の実施形態において得られる記録媒体４１０における露出に起因する変化の三次元像によって表される情報は、散乱／反射した測定ビームの測定された共役求積法のアレイから導出される。測定された共役求積法のアレイの位相は、干渉計１０の軸方向における記録媒体における露出に起因する変化における位置に関する情報を含む（例えば、引用された米国特許第５，７６０，９０１（ＺＩ−０５）号に記載）。上記軸方向は、基板６０の表面に対して垂直である（本明細書中図２ａを参照）か、または、特定の傾斜角にあり得る（引用された米国仮特許出願第６０／６２４，７０７（ＺＩ−６８）号および米国特許出願第１１／２０８，４２４（ＺＩ−６８）号の図１ｂ）。
【０１７１】
干渉計１０の軸方向における記録媒体における露出に起因する変化のプロファイルに関する情報は、共役求積法の測定されたアレイの位相から直接得られる。測定可能な軸方向における露出に起因する変化における構造の空間波長は、干渉計１０の開口数に応じて、λ／２の大きさ以上である。
【０１７２】
本発明の実施形態において、上記バックグラウンドは、干渉計の瞳孔内に配置された位相シフトアレイの使用（例えば、引用された米国特許第５，７６０，９０１（ＺＩ−０５）号に記載）により、低減することもできる。
【０１７３】
トポグラフィー干渉信号の検出効率を向上するための手順：空間ヘテロダイン技術
本発明の実施形態において、記録媒体における露出に起因する変化におけるトポグラフィー干渉信号の検出効率は、空間的にパターニングされた記録媒体を記録素子用に用いる空間ヘテロダイン技術の使用により、数桁の大きさ（例えば、１００）で、増加させることができる。この空間ヘテロダイン技術は、当該計測ツールの分解能が、露出によって誘発された機会の高周波数空間成分の空間波長以下である場合において、記録媒体における露出に起因する変化における干渉項に対するインパルス応答関数の効果を検出するための計測ツールを用いる場合、特に貴重であり得る。パターンを基板上に投射するための共焦点結像系の第１の結像系を用いる代わりに、空間ヘテロダイン技術を用いて、記録媒体中の高空間周波数情報を他の場合の回折結像系によって効率的に検出可能なより低い空間周波数に平行移動させる。
【０１７４】
干渉計測システム
露出誘発された記録媒体の特性の変化は、例えば記録媒体の上面プロファイルまたはトポグラフィープロファイルの変化の反射における変化を測定することにより、測定することができる。図１ａは、基板によって散乱基板によって／反射したビームのフィールドの共役求積法の測定の際に用いられる干渉計測システムの模式図である。
【０１７５】
図１ａに示す干渉計測システムの詳細は、引用された米国特許出願第１０／７７８，３７１（ＺＩ−４０）号（本明細書中参考のため援用）の図１に示す干渉計システムについての説明の対応部位と同一である。図式的に示す干渉計システムは、一般的に参照符号１０で示す干渉計と、ソース１８と、ビーム調節器２２と、検出器７０と、電子プロセッサおよびコントローラ８０と、測定オブジェクトまたは基板６０とを含む。ソース１８およびビーム−調節器２２は、１つ以上の周波数成分を含む入力ビーム２４を生成する。ソース１８は、パルスソースである。入力ビーム２４の記周波数成分のうち２個以上は、空間において同一の広がりを持ち得、同一の一時的ウィンドウ機能を持ち得る。
【０１７６】
基準ビームおよび測定ビームは、ビーム２４の各周波数成分について、干渉計１０において生成される。干渉計１０において生成された測定ビームは、ビーム２８の一成分であり、基板６０内または基板６０上で結像されて、複数のスポット対のアレイを形成する。ビーム２８は、基板６０内または基板６０上の複数のスポット対のアレイのビーム２８の測定ビーム成分の反射／散乱または透過によって生成された返還反射／散乱した測定ビームをさらに含む。干渉計１０は、上記スポット対のアレイによって反射／散乱したビーム２８の２つのアレイ成分に対応する変換測定ビームの成分の２つのアレイを重ね合わせて、ビーム２８の返還測定ビーム成分の重ね合わされた像の単一のアレイを形成する。その後、ビーム２８の返還測定ビーム成分は干渉計１０中の基準ビームと組み合わされて、出力ビーム３２を形成する。
【０１７７】
出力ビーム３２は、検出器７０によって検出され、これにより、電気的干渉信号７２が生成される。検出器７０は、ビーム３２の基準測定ビーム成分および返還測定ビームの共通偏光状態成分を選択する分析器を含み得、これにより、混合ビームを形成する。あるいは、干渉計１０は、基準測定ビーム成分および返還測定ビーム成分の共通偏光状態を選択する分析器を含み得、これにより、ビーム３２は混合ビームとなる。
【０１７８】
図１ｂは、基板によって散乱／反射したビームのフィールドの共役求積法の測定を行う際に用いられる干渉非共焦点計測システムの模式図である。図１ｂ中に示す干渉計測システムの詳細は、共同所有された米国特許出願第１０／９５４，６２５（ＺＩ−５５）号（タイトル：「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｉｍａｇｅｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｂｅａｍｓ  ｉｎ  Ｎｏｎ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌ（同文献の全体を本明細書中参考のため援用する）の図１ａ中に示す非共焦点干渉計システムに関する詳細の対応部位と同一である。図１ｂを参照して、ソース１８はビーム２０を生成する。ビーム２０は、ビーム調節器２２上に入射して、入力ビーム２４としてビーム調節器２２から出ていく。入力ビーム２４は、表されている各偏光状態または偏光成分の２つの異なる周波数成分を有する。入力ビーム２４の異なる周波数成分の部位は、２つの入力ビーム成分に空間的に分離され、これらの２つの空間的に分離された入力ビーム成分はそれぞれ、表されている偏光状態または偏光成分それぞれの２つの異なる周波数成分それぞれの一部を含む。これら２つの入力ビーム成分のうち１つは、測定ビーム２４Ａとしてミラー５４Ａに分割され、これら２つの入力ビーム成分のうち他方は、基準ビーム２４Ｂとしてミラー５４Ａ上に入射しない。入力ビーム２４のこれら２つの入力ビーム成分に対応する第１の部位および第２の部位は、同一の一時的ウィンドウ機能を有する。定在波測定ビームは、図１ｂ中に図式的に示すようなビームスプリッタおよび２つのミラーの組み合わせにより、測定ビーム２４Ａから基板６０において生成される。上記基準ビームは、干渉計１０中のビーム結合素子上に入射し、上記ビーム結合素子における測定ビームまたは非定在波ビームについて述べたような定在波ビームであり得る。
【０１７９】
図２は、本発明の実施形態において用いられる、特性における露出に起因する変化を有する記録媒体の特性を測定するための共焦点顕微鏡システムの模式図である。図２ａ中に示す共焦点顕微鏡システムの詳細は、引用された米国特許出願第１０／７７８，３７１（ＺＩ−４０）号の図２ａ中に示す干渉計システムに関する詳細の対応部位と同一である。干渉計１０は、反射結像表面（一般的に参照符号１１０で示す）を備えるカタディオプトリック結像系と、ピンホールアレイビームスプリッタ１１２と、検出器７０と、一般的に参照符号２１０で示す第２の結像系とを含む。第２の結像系２１０は、作動距離の大きな低倍率顕微鏡（例えば、Ｎｉｋｏｎ  ＥＬＷＤおよびＳＬＷＤ対物レンズおよびＯｌｙｍｐｕｓＬＷＤ、ＵＬＷＤ、およびＥＬＷＤ対物レンズ）である。第１の結像系１１０は、共同所有された米国仮特許出願第６０／４４２，９８２（ＺＩ−４５）号（タイトル：「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｐｉｎｈｏｌｅ  Ａｒｒａｙ  Ｂｅａｍ−Ｓｐｌｉｔｔｅｒ」および米国特許出願第１０／７６５，２２９号（出願日：２００４年１月２７日（ＺＩ−４５）、タイトル：「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃｏｎｆｏｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｐｉｎｈｏｌｅ  Ａｒｒａｙ  Ｂｅａｍ−Ｓｐｌｉｔｔｅｒ」（双方ともＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによる））中に部分的に記載された干渉共焦点顕微鏡システムを含む。上記米国仮特許出願および上記米国特許出願双方の全体を本明細書中参考のため援用する。入力ビーム２４は、ミラー１５４によってピンホールビームスプリッタ１１２へと反射され、ここで、その第１の部位は、出力ビーム成分１３０Ａおよび１３０Ｂの基準ビーム成分として伝送され、その第２の部位は、ビーム成分１２６Ａおよび１２６Ｂの測定ビーム成分として散乱される。ビーム成分１２６Ａおよび１２６Ｂの測定ビーム成分は、ビーム成分１２８Ａおよび１２８Ｂの測定ビーム成分として、基板６０に近接する像平面内の像スポットのアレイに結像される。
【０１８０】
図２ｂは、本発明の実施形態において、特性における露出に起因する変化を有する記録媒体の特性を測定するために用いられる非共焦点顕微鏡システムの模式図である。図２ｂ中に示す共焦点顕微鏡システムの詳細は、引用された共同所有された米国特許出願第１０／９４８，９５９（ＺＩ−５６）号の図１ｂ中に示す干渉計システムに関する記載の対応部分と同一である。入力ビーム２４は、非偏光ビームスプリッタ５４Ａ上に入射し、ここで、その第１の部位は、測定ビーム２４Ａとして反射され、入力ビーム２４の第２の部位は、非偏光ビームスプリッタ５４Ａ上に入射し、基準ビーム２４Ｂとして伝送される。測定ビーム２４Ａは、光学素子５４Ｂ上に入射し、測定ビーム２４Ｃとして出て行く。光学素子５４Ｂは、２つのミラーを含み、このようなビーム２４Ｃは、図１ｂの平面から変位し、光学素子５４Ｃに向かって方向付けられる。ビーム２４Ｃは、ミラー５４Ｄによって反射された後、測定ビーム２４Ｄとして光学素子５４Ｃから出て行く。光学素子５４Ｃは２つのミラーを含み、これにより、光学素子５４Ｄから出て行く測定ビームが、図２ｂの平面内にあり、ミラー５４Ｄに向かって方向付けられる。基準ビーム２４Ｂは、ミラー５４Ｅによって反射された後、肉薄の蛍光層１２上に入射する。入力ビーム２４が同一の広がりを持たない基準ビームおよび測定ビームを含む場合、素子５４Ａは、ビーム２４の測定ビーム成分をビーム２４Ａとして反射するミラーとして機能し、ビーム２４の基準ビーム成分ビーム２４Ｂは、素子５４Ａ上に入射しない。
【０１８１】
共同所有された米国特許出願第１０／８８６，１５７（ＺＩ−５３）号（タイトル：「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ」および米国特許出願第１０／９３８，４０８（ＺＩ−５４）号（タイトル：「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｉｍａｇｅｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｂｅａｍｓ  ｉｎ  Ｎｏｎ−  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、引用された米国仮特許出願第６０／５６８，７７４（ＺＩ−６０）号、米国仮特許出願第６０／５６９，８０７（ＺＩ−６１）号、米国仮特許出願第６０／５７３，１９６（ＺＩ−６２）号、米国仮特許出願第６０／５７１，９６７（ＺＩ−６３）号、米国仮特許出願第６０／６０２，９９９（ＺＩ−６４）号、米国仮特許出願第６０／６１８，４８３（ＺＩ−６５）、米国仮特許出願第６０／６２４，７０７（ＺＩ−６８）号、および米国仮特許出願第６０／６７０，２１８（ＺＩ−６６）号、ならびに米国特許出願第１０／８８６，０１０（ＺＩ−５２）、米国特許出願第１０／８８６，１５７（ＺＩ−５３）号、米国特許出願第１０／９３８，４０８（ＺＩ−５４）号、米国特許出願第１０／９５４，６２５（ＺＩ−５５）号、米国特許出願第１０／９４８，９５９（ＺＩ−５６）号、米国特許出願第１１／１３５，６０５（ＺＩ−６２）号、米国特許出願第１１／１２４，６０３（ＺＩ−６３）号、および米国特許出願第１１／２０８，４２４（ＺＩ−６８）号中に記載の他の干渉計測システムを、本発明の実施形態の実施の範囲および精神から逸脱することなく、本発明の実施形態において用いることができる。上記引用された米国特許出願第１０／８８６，１５７（ＺＩ−５３）号および米国特許出願第１０／９３８，４０８（ＺＩ−５４）号はＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌによるものであり、同文献の全体を本明細書中参考のため援用する。
【０１８２】
光学系光軸および／または光学系収差計測システム８３０を用いたリソグラフィーツール８００の一例を図５中に示す。上記計測システムは、正確な光学系光軸の特定および／または露出システム内の上記光学系収差の測定のために、用いられる。図５中に示すリソグラフィーツール８００の詳細は、引用された米国特許出願第１１／１３５，６０５（ＺＩ−６２）号の図７ａ中に示すリソグラフィーツール８００に関する記載の対応部位と同一である。
【０１８３】
光学系光軸および／または光学系収差計測システム（図示せず）を用いたウェハ検査システム９００の模式図を図６中に示す。このウェハ検査システムは、正確な光学系光軸の特定および／または露出後処理が施されているかまたは施されていない記録媒体における露出に起因する変化において記録された光学系収差のｅｘ  ｓｉｔｕ測定を行うために、用いられる。図６中に示すウェハ検査システム９００の詳細は、引用された米国特許出願第１１／１３５，６０５（ＺＩ−６２）号の図８に示すウェハ検査システム９００に関する記載の対応部位と同一である。
【０１８４】
他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１ａ】図１ａは、干渉システムの図である。
【図１ｂ】図１ｂは、非共焦点干渉システムの図である。
【図２ａ】図２ａは、共焦点干渉計測システムの模式図である。
【図２ｂ】図２ｂは、非共焦点干渉計測システムの模式図である。
【図３ａ】図３ａは、試験対象の断面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、スリット形状のアパチャを含む試験対象の平面図である。
【図３ｃ】図３ｃは、２つの交差スリット形状のアパチャを含む試験対象の平面図である。
【図３ｄ】図３ｄは、試験対象を透過するビームの経路図である。
【図３ｅ】図３ｅは、試験対象を透過するビームの特性を測定する装置の図である。
【図３ｆ】図３ｆは、結像系およびガウス基準球面表面および座標系の図である。
【図４ａ】図４ａは、反射防止層を備えた基板上の記録媒体層の図である。
【図４ｂ】図４ｂは、記録媒体層および基板における界を備えた基板上の記録媒体層の図である。
【図４ｃ】図４ｃは、光子検出器を含む検出器を備えたトポグラフィー干渉信号を測定するための計測システムの図である。
【図４ｄ】図４ｄは、蛍光媒体が充填され得るアパチャのアレイの模式図である。
【図４ｅ】図４ｅは、ピンホールのアレイの後側に配置された肉薄の蛍光層の模式図である。
【図４ｆ】図４ｆは、肉薄の蛍光層およびピンホールのアレイの後側に配置されたミクロレンズのアレイの模式図である。
【図４ｇ】図４ｇは、充填円錐形またはｖ字型の溝構造を含む肉薄の蛍光斑点のアレイの製造において用いられるリソグラフィー工程の模式図である。
【図４ｈ】図４ｈは、光子検出器を含む検出器によってトポグラフィー干渉信号を測定する計測システムの図である。
【図５】図５は、空間インパルス応答関数、光軸の変化および共役像平面位置を測定する計測システムを用いたリソグラフィーツールの図である。
【図６】図６は、空間インパルス応答関数、光軸の変化および共役像平面位置を測定する計測システムを用いたウェハ検査システムの模式図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
2008538006.tif 000130
【図２ｂ】
2008538006.tif 000131
【図３ａ】
2008538006.tif 000132
【図３ｂ】
2008538006.tif 000133
【図３ｃ】
2008538006.tif 000134
【図３ｄ】
2008538006.tif 000135
【図３ｅ】
2008538006.tif 000136
【図３ｆ】
2008538006.tif 000137
【図４ａ】
2008538006.tif 000138
【図４ｂ】
2008538006.tif 000139
【図４ｃ】
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【図４ｄ】
2008538006.tif 000141
【図４ｅ】
2008538006.tif 000142
【図４ｆ】
2008538006.tif 000143
【図４ｇ】
2008538006.tif 000144
【図４ｈ】
2008538006.tif 000145
【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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