(57)【要約】  リソグラフィ装置は、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、レチクルステージに少なくとも部分的に結合するように構成された偏光センサとを含み、レチクル偏光センサのコンポーネントは、従来のレチクルで使用する方法でリソグラフィ装置に対して着脱できる。一構成では、アクティブレチクルツールは、照明システム内のフィールドポイントから受光した偏光光に加えられる遅延を変えるように構成された回転自在のリターダを含む。別の構成では、パッシブレチクルツールは、偏光センサモジュールのアレイとして構成され、固定リターダによって受光した光に加えられる遅延の量は、偏光センサモジュールの位置によって変化する。したがって、所与のフィールドポイントで受光した光の複数の遅延条件を測定することができ、所与のフィールドポイントでの光の偏光状態を完全に判定できる。別の構成では、偏光センサは、投影レンズを通過する光の偏光状態への投影レンズの影響を測定するように構成されている。【選択図】図１
2008546218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置の投影レンズから発生する偏光寄与を測定する投影レンズ偏光センサであって、
リソグラフィ装置のレチクルステージ内に存在するレチクル内に設けられたピンホールであって、イルミネータからの第１の偏光状態を有する放射を受光し、投影レンズを通して第１の放射ビームを伝送するピンホールと、
前記リソグラフィ装置のウェーハレベルに位置し、前記第１の放射ビームを反射して第２の放射ビームを生成する第１の光学素子と、
前記第２の放射ビームを更なるコンポーネントに向ける第２の光学素子と、
前記第２の光学素子から受光した放射を偏光させる偏光子と、
偏光放射を受光するディテクタと、
を備える投影レンズ偏光センサ。
【請求項２】
前記第１の光学コンポーネントが、第１のミラーであり、
前記第２の光学コンポーネントが、レチクルレベルに位置する第２のミラーであり、
前記ディテクタが、前記レチクルレベルに位置するように配置された、請求項１に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項３】
前記第１のミラーが、前記第１の放射ビームの前記第２のミラーへの反射の前に、前記第１の放射ビーム上での水平変位を実行し、
前記第１および第２の放射ビームが、実質的に平行であり、
前記第１および第２の放射ビームが、前記投影レンズを通るほぼ同じ光路を持つ、請求項２に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項４】
前記第１の光学コンポーネントが、第１のミラーであり、
前記第２の光学コンポーネントが、第１の偏光を有する直線偏光を前記ディテクタへ反射するように構成された偏光ビームスプリッタである、請求項１に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項５】
第２の偏光を有する直線偏光ビームを第１の向きを有する円偏光ビームに変換するリターダをさらに備え、
前記第１のミラーが、第１の向きを有する円偏光を反射して、反射円偏光に第１の向きとは逆の第２の向きを持たせ、
前記リターダが、前記第２の向きを有する前記円偏光を前記第１の偏光を有する直線偏光に変換し、
前記第１の偏光が、前記第２の偏光に対して直交する、請求項４に記載の投影レンズ偏光システム。
【請求項６】
前記第２の光学素子から受光した光を前記第１の放射ビームの方向に実質的に平行な方向に反射する第３の光学素子をさらに備える、請求項１に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項７】
前記第１の光学コンポーネントが、第１のミラーであり、
前記第２の光学コンポーネントが、レチクルレベルに位置する第２のミラーであり、
前記ディテクタが、ウェーハレベルに位置する、請求項６に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項８】
第２の偏光を有する直線偏光ビームを第１の向きを有する円偏光ビームに変換するリターダと、
前記第２の光学コンポーネントから受光した光を前記第１の放射ビームの方向に実質的に平行な方向に反射する追加のミラーとをさらに備え、
前記第１のミラーが、第１の向きを有する円偏光を反射して、反射円偏光に前記第１の向きとは逆の第２の向きを持たせ、
前記リターダが、前記第２の向きを有する前記円偏光を前記第１の偏光を有する直線偏光に変換し、
前記第１の偏光が、前記第２の偏光に対して直交する、請求項４に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項９】
前記ディテクタが、ＣＭＯＳカメラ、ＣＣＤカメラ、およびスポットセンサのいずれかである、請求項１に記載の投影レンズ偏光センサ。
【請求項１０】
第１の偏光状態を有するイルミネータ放射をレチクルレベルに提供するイルミネータと、
第２の偏光状態を有する放射をウェーハレベルに投影する投射レンズと、
前記投影レンズから発生する偏光寄与を測定する投影レンズセンサであって、
前記リソグラフィ投影システムのレチクル内に設けられたピンホールであって、前記第１の偏光状態を有するイルミネータ放射を受光するピンホールと、
ウェーハレベルに位置し、前記投影レンズからの前記放射を反射して反射放射ビームを生成する第１の光学素子と、
前記反射放射ビームを更なるコンポーネントに向けるように構成された第２の光学素子と、
前記第２の光学素子から受光した放射を偏光させる偏光子と、
偏光放射を受光するディテクタと、
を含む投影レンズセンサと、
を含むリソグラフィ投影システム。
【請求項１１】
前記第１の偏光状態が、十分に定義される、請求項１０に記載のリソグラフィ投影システム。
【請求項１２】
レチクルレベルに位置するイルミネータ偏光センサをさらに備え、前記イルミネータ偏光センサが、前記イルミネータの瞳の偏光マップを提供する、請求項１１に記載のリソグラフィ投影システム。
【請求項１３】
投影レンズを通過する放射の偏光状態を測定する方法であって、
第１の放射ビームの入力偏光状態を判定すること、
前記投影レンズを通して第１の方向に前記第１の放射ビームを向けること、
ウェーハレベルにて、前記第１の放射ビームを前記第１の方向と実質的に逆の第２の方向に第２の放射ビームとして反射すること、
前記第２の放射ビームをレチクルレベルに位置する偏光子に向けて反射すること、
前記反射ビームを前記偏光子に通過させること、
ディテクタにて前記偏光ビームの強度を検出すること、
を含む方法。
【請求項１４】
前記ディテクタが、前記レチクルレベルに位置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ディテクタが、前記ウェーハレベルに位置し、前記第２の放射ビームを前記偏光子に向けて反射することが、前記レチクルレベルに位置する更なる反射素子からの前記第２の放射ビームを反射することを含み、前記反射した第２のビームが、前記第１のビームに実質的に平行な方向に向けられた第３のビームを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の放射ビームを偏光ビームスプリッタとリターダに通過させることをさらに含み、
前記第１の放射ビームが、第１の向きを有する円偏光放射ビームとして前記リターダから出射し、
前記第２の放射ビームが、第２の向きを有する円偏光放射ビームを含み、
前記第２の放射ビームを前記リターダに通過させ、前記第２の放射ビームが直線偏光ビームとして出射すること、および
前記直線偏光ビームを前記ディテクタに向けて反射することをさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
第１の放射ビームの入力偏光状態を判定することが、
前記第１の放射ビームを含むイルミネータ放射を偏光させること、および
ディテクタにて前記イルミネータ放射の強度を測定すること
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記イルミネータ放射の強度を測定することが、前記放射に関連するストークスベクトルを決定することを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
[001]  本出願は、２００６年２月２４日出願の米国特許出願第１１／３６１，０４９号の優先権を主張する。米国特許出願第１１／３６１，０４９号は、２００５年２月２５日出願の”Lithographic Apparatus”と題された米国特許出願第１１／０６５，３４９号の一部継続出願である。両方の出願の内容はその全体を引用により本明細書に組み込むものとする。また、この出願は、その全体を引用により本明細書に組み込むものとする２００５年６月１３日出願の米国特許出願第６０／６８９，８００号の優先権を主張する。
【０００２】
[002]  本発明は、リソグラフィ装置、偏光特性を決定する方法、投影レンズ偏光センサ、リソグラフィ投影システム、偏光状態を決定する方法、アクティブレチクルツール、デバイスへのパターン形成方法、パッシブレチクルツール、偏光アナライザ、および偏光センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
[003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、普通は基板のターゲット部分に付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、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てＩＣの個々の層に形成する回路パターンに対応する放射パターンを生成することができる。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、一部、１つまたは複数のダイを含む）に転写できる。パターンの転写は、通常、基板上に提供された放射感応性材料（レジスト）の層上への結像によって実行される。一般に、１つの基板は、連続的にパターン形成される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上に全パターンを一度に露光することで各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパと、放射ビームによってパターンを所与の方向（「走査」方向）に走査し、この方向に平行または逆平行に基板を同期して走査することで各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナを含む。また、パターンを基板上にインプリントすることでパターニングデバイスから基板へパターンを転写することもできる。
【０００４】
[004]  ここに全体を引用により組み込むものとする周知のウェーハスキャナ（欧州特許出願第ＥＰ  １０３７１１７号）は、イルミネータと投影レンズとを備える。動作時に、断面に回路パターンを備えたレチクルがイルミネータと投影レンズとの間に配置される。イルミネータ、レチクルおよび投影レンズをそれぞれ通過する放射によってレチクル上の回路パターンの画像がウェーハの表面に形成されるようにウェーハが配置される。
【０００５】
[005]  ステッパおよびスキャナなどのリソグラフィ装置で結像可能な特徴の微細化要求は、ますます多くの開口数（ＮＡ）を備えた投影システムの使用をもたらした。光軸に関する投影装置内の放射線の角度はＮＡの増加と共に増大する。光のベクトル性は結像にとって重要になっている。これは、電磁波の同一偏光成分だけが干渉するからである。したがって、画像のコントラストを決定するものは波面品質だけではなく、偏光も画像のコントラストにかなりの影響を与える。
【０００６】
[006]  生産上の制約から、投影レンズの結像特性は光の偏光状態が変われば変化する。多くの開口数（ＮＡ）で動作する投影レンズを備えたウェーハスキャナの結像性能は、イルミネータから放射される光の偏光状態（投影レンズの偏光に依存する結像特性と組み合わせた）に大幅に依存する。１つの効果は、レチクル上の回路パターンの画像（ウェーハで形成された）は、第１の偏光状態では、投影レンズとウェーハとの間の距離ｚ１で合焦する。第２の偏光状態では、画像は、投影レンズとウェーハとの間の距離ｚ２で合焦する。ウェーハをｚ１に配置して第１の偏光状態の放射の回路パターンの画像をウェーハ上で合焦させる一方、第２の偏光状態を有する光によって形成される画像の部分は合焦せず、線幅が広がる。偏光の制御を改善することで、微小な特徴の線縁部の粗さおよびＣＤ制御を改善できる。
【０００７】
[007]  投影レンズのＮＡ値を増加させる現在の傾向は、偏光状態の質の低下に伴ってウェーハレベルでの画質の低下を招く。
【０００８】
[008]  さらに、特定領域の偏光の特に所望の状態を有する照明放射が、特定の方向に並んだ特徴の結像にますます使用されている。その結果、レチクルなどのパターニングデバイスに入射する放射の偏光の状態を知ることが望ましい。また、投影システム（投影レンズなど）によって引き起こされる偏光の状態への影響を知ることが望ましい。リソグラフィ装置に内蔵される既存の放射センサは、通常、偏光感受性がない。さらに、パターニングデバイスのレベルでの照明放射の偏光状態は、偏光に対する投影システムの影響を知ることなく基板レベルで容易に、またはコスト効率がよく測定することはできないと考えられる。
【０００９】
[009]  ウェーハに入射する放射の偏光は、一部がイルミネータを通過した後の放射の偏光によって決定される。イルミネータでの放射の偏光測定を行うには、イルミネータと投影レンズ間に偏光アナライザを導入しなければならない。
【００１０】
[010]  偏光制御の品質レベルが向上するにつれて、イルミネータの光軸に垂直な平面内の異なる位置での偏光を知ることが望ましい。位置依存情報が得られる測定は、フィールド分解測定と呼ばれる。
【００１１】
[0011]  フィールド分解偏光測定が必要な場合、偏光測定のたびに必要な偏光アナライザは、偏光素子とその偏光素子を分析するフィールド位置まで移動するモータを備える必要がある。代替的に、分析する異なるフィールド位置のいくつかの偏光素子と１つの偏光素子を選択する同量のシャッタとを備える必要がある。所望のフィールド位置でシャッタを開き別の位置でシャッタを閉じることで、その位置の偏光を測定できる。モータまたはいくつかの偏光素子といくつかのシャッタとの組み合わせは、イルミネータと投影レンズとの間の多大な空間を必然的に備える。
【００１２】
[0012]  周知のリソグラフィ装置では、イルミネータと投影レンズとの間の空間はやや小さく、レチクルステージ区画によって占められている。このレチクルステージ区画は、レチクルステージが移動する領域である。他のコンポーネントは、レチクルステージとの衝突の危険を考えてその領域には侵入できない。
【００１３】
[0013]  同様に、放射が投影レンズを通過してから投影ビームの偏光状態を測定しなければならない場合、ウェーハステージは偏光アナライザが必要とする空間を消費する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
[0014]  その結果、そのようなリソグラフィ装置内には、放射の投影ビームのフィールド分解測定を提供する偏光アナライザを挿入する空間は残っていない。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
[0015]  一実施形態では、イルミネータから受光した放射は所定の周知の偏光状態を有する。以下の実施形態は、偏光センサを用いてイルミネータを調整し偏光品質を改善する方法および装置を含む。
【００１６】
[0016]  一実施形態では、偏光センサは、全般的に２つの部分からなる。すなわち、イルミネータ光の偏光を処理するいくつかの光学素子（リターダ、偏光子）と、処理された光の強度を測定するディテクタである。強度測定値から、４つのパラメータＳ０〜Ｓ３からなるストークスベクトルが導出できる。フィールドポイントは、イルミネータを通過する放射ビームの光軸に垂直な断面内の位置である。各フィールドポイントの光は、狭い光ビームが進行するそのポイントのフィールドストップを用いて測定できる。フィールドストップから出射する光は、２−ｄディテクタなどのディテクタによって検出される。２−ｄディテクタによって検出された強度は、イルミネータ内の瞳座標に対応する個々のｘ−ｙ位置で各々収集されたサブ強度測定値の列を含む。フィールドポイント当たり３以上の強度測定値でそのフィールドポイントでの光の偏光状態を測定するのに十分である。ディテクタによって各ｘ−ｙ位置で収集された３つ以上の強度測定値から、そこからの光がフィールドストップを通過するイルミネータ内の各々の測定された瞳位置のストークスベクトルを含む偏光瞳マップが作成できる。フィールドポイントでの偏光に関する測定情報を用いてイルミネータの偏光設定を微調整できる。さらに、偏光状態を異なる時間に測定してイルミネータ出力をある期間にわたって監視することができる。また、測定値を一連のフィールドポイントで取得でき、これらの測定値を用いてフィールドポイント位置の関数としての放射の偏光状態をマッピングすることができる。
【００１７】
[0017]  偏光に関する投影レンズの寄与は、追加の光学系を用いて測定できる。ウェーハレベルでの光の偏光状態は、例えば、イルミネータおよび／またはレンズのドリフト効果を考慮してある期間にわたって監視することができる。
【００１８】
[0018]  したがって、下記の本発明の構成では、イルミネータと投影レンズ偏光センサの両方は、光の偏光状態を処理し分析する光学素子と光の強度を測定するディテクタとを含むことができる。
【００１９】
[0019]  照明放射の偏光状態を知ることに加え、投影システムによって引き起こされる照明放射の偏光状態への影響に関する情報を得ることも望ましい。
【００２０】
[0020]  本発明の一態様によれば、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームにパターンを断面で付与してパターン形成された放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン形成された放射ビームを基板のターゲット位置に投影するように構成された投影システムと、放射が投影システムを通過した後に放射の強度を測定するように構成されたディテクタと、調整可能な偏光変換素子と、偏光アナライザとを備えるリソグラフィ装置であって、偏光変換素子および偏光アナライザがパターニングデバイスが支持体によって支持されるレベルで放射ビームの経路に順番に配置されるリソグラフィ装置が提供される。
【００２１】
[0021]  本発明の別の態様によれば、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームにパターンを断面で付与してパターン形成された放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン形成された放射ビームを基板のターゲット位置に投影するように構成された投影システムと、基板のレベルで放射ビームの波面を測定するように構成された干渉センサであって、ディテクタを有し、パターニングデバイスのレベルでソースモジュールと連携して動作し、放射を調整して投影システムの瞳からあふれさせる干渉センサと、投影システムの前に放射を偏光させるように構成された調整可能な偏光子とを含むリソグラフィ装置が提供される。
【００２２】
[0022]  本発明の別の態様によれば、リソグラフィ装置の偏光特性を判定するための方法であって、ディテクタを用いてリソグラフィ装置の偏光変換素子の複数の異なる設定に対する強度測定値を取得するステップと、強度測定値から、偏光変換素子との遭遇前に放射の偏光状態に関する情報を判定するステップとを含む方法が提供される。
【００２３】
[0023]  本発明の別の態様によれば、リソグラフィ装置の偏光特性を判定するための方法であって、リソグラフィ装置の干渉センサを用いて、リソグラフィ装置の投影システムの前にリソグラフィ装置内に位置する調整可能な偏光子の少なくとも２つの異なる設定に対する装置の基板レベルで放射ビームのそれぞれの波面を測定するステップと、波面測定値から、投影システムの偏光に影響する特性に関する情報を判定するステップとを含む方法が提供される。
【００２４】
[0024]  本発明の別の態様によれば、リソグラフィ装置の投影レンズから発生する偏光寄与を測定するように構成された投影レンズ偏光センサであって、
リソグラフィ装置のレチクルステージ内に存在するように配置されたレチクル内に提供されるピンホールであって、イルミネータから放射を受光するように構成され、放射が第１の偏光状態を有し、投影レンズを通して第１の放射ビームを伝送するように構成されたピンホールと、
リソグラフィ装置のウェーハレベルに位置するように配置され、第１の放射ビームを反射して第２の放射ビームを生成するように構成された第１の光学素子と、
第２の放射ビームを別のコンポーネントに向けるように構成された第２の光学素子と、
第２の光学素子から受光した放射を偏光させるように配置された偏光子と、
偏光放射を受光するように配置されたディテクタとを備える投影レンズ偏光センサが提供される。
【００２５】
[0025]  本発明の別の態様によれば、第１の偏光状態を有するイルミネータ放射をレチクルレベルに提供するように構成されたイルミネータと、第２の偏光状態を有する放射をウェーハレベルに投影するように構成された投影レンズと、リソグラフィ装置のレチクル内に提供されるピンホールであって、第１の偏光状態を有するイルミネータから放射を受光し、投影レンズを通して第１の放射ビームを伝送するように構成されたピンホールと、ウェーハレベルに位置し、第１の放射ビームを反射して第２の放射ビームを生成するように構成された第１の光学素子と、第２の放射ビームを別のコンポーネントに向けるように構成された第２の光学素子と、第２の光学素子から受光した放射を偏光させるように配置された偏光子と、偏光放射を受光するように配置されたディテクタとを備えるリソグラフィ投影システムであって、投影レンズセンサが投影レンズから発生する偏光寄与を測定するように構成されたリソグラフィ投影システムが提供される。
【００２６】
[0026]  本発明の別の態様によれば、投影レンズを通過する放射の偏光状態を測定する方法であって、第１の放射ビームの入力偏光状態を判定するステップと、投影レンズを通して第１の方向に第１の放射ビームを向けるステップと、ウェーハレベルで第１の方向とほぼ逆の第２の方向に第２の放射ビームとして第１の放射ビームを反射するステップと、レチクルレベルの偏光子を通して第２の放射ビームを第３の放射ビームとして反射するステップと、ディテクタで第３の放射ビームの強度を測定するステップとを含む方法が提供される。
【００２７】
[0027]  本発明の別の構成によれば、リソグラフィ装置のレチクルステージに結合するように構成されたキャリアを有するアクティブレチクルツールであって、第１のフィールドポイントでイルミネータから受光した第１の偏光状態を有する放射ビームを受け入れるように構成されたピンホールと、キャリアに回転自在に結合され、第１の偏光状態を有する放射ビームの第１の偏光状態を遅延させるように構成されたリターダと、遅延された偏光ビームを受光し所定の偏光状態の放射をディテクタに向けるように構成された偏光子とを備え、ディテクタが所定の偏光状態を有する放射の複数の強度測定を実行するように構成されたアクティブレチクルツールが提供される。
【００２８】
[0028]  本発明の追加の構成によれば、レチクルステージに放射を供給するように構成されたイルミネータと、第１のフィールドポイントでイルミネータから受光した第１の偏光状態を有する放射ビームを受け入れるように構成されたピンホールを有するアクティブレチクルツールと、キャリアに回転自在に結合され、第１の偏光状態を有する放射ビームの第１の偏光状態を遅延させるように構成されたリターダとを備え、さらに遅延された偏光ビームを受光し所定の偏光状態の放射をディテクタに向けるように構成された偏光子を備え、ディテクタが所定の偏光状態を有する放射の複数の強度測定を実行するように構成されたリソグラフィ装置が提供される。
【００２９】
[0029]  本発明の追加の態様によれば、イルミネータフィールド内の第１のフィールドポイントに対応する放射をレチクルステージで受光するステップを含むリソグラフィツール内のデバイスにパターン形成する方法は、第１のフィールドポイントに対応する放射に複数の偏光遅延条件を適用するステップと、複数の偏光遅延条件から導出された複数の放射ビームを所定の偏光を有する放射を送出するように構成された偏光素子に向けるステップと、偏光素子から送出された複数の放射ビームの各々の放射強度を測定するステップと、イルミネータフィールド内の第１のフィールドポイントに位置する放射の偏光条件を決定するステップと、決定された偏光条件に基づいてイルミネータを調整するステップとを特徴とする。
【００３０】
[0030]  本発明の別の態様によれば、リソグラフィ装置のレチクルステージに存在するように構成されたキャリアと、キャリアに関連する偏光センサモジュールのアレイとを備えるパッシブレチクルツールであって、偏光センサモジュールのアレイが複数のフィールドポイントでイルミネータからのイルミネータ放射を受光するように構成され、偏光センサモジュールのアレイがイルミネータ放射から導出された偏光の一組の強度測定を実行するように構成されたディテクタに放射を出力するように構成され、一組の強度測定が偏光センサモジュールのアレイによって照明放射に加えられた複数の遅延条件に対応するパッシブレチクルツールが提供される。
【００３１】
[0031]  本発明の別の構成によれば、レチクルステージに向けて放射を供給するように構成されたイルミネータと、リソグラフィ装置のレチクルステージに配置されたキャリアを有するパッシブレチクルツールと、キャリアに関連する偏光センサモジュールのアレイとを備えるリソグラフィ装置であって、偏光センサモジュールのアレイが複数のフィールドポイントでイルミネータからの照明放射を受光するように構成され、偏光センサモジュールのアレイがイルミネータ放射から導出された偏光の一組の強度測定を実行するように構成されたディテクタに放射を出力するように構成され、一組の強度測定が照明放射に加えられた複数の遅延条件に対応するリソグラフィ装置が提供される。
【００３２】
[0032]  本発明の別の態様によれば、リソグラフィツール内でデバイスにパターン形成する方法であって、イルミネータフィールド内の第１のフィールドポイントに対応する放射をレチクルステージ内で受光するステップと、複数の偏光遅延条件を受光した放射に提供するように構成されたセンサのアレイを提供するステップと、第１のフィールドポイントを通してセンサのアレイを走査して複数の偏光遅延条件に対応する複数の放射ビームを生成するステップと、所定の偏光を有する放射を伝送するように構成された偏光素子に複数の放射ビームを向けるステップと、偏光素子から伝送された複数の放射ビームの各々の放射強度を測定するステップと、イルミネータフィールド内の第１のフィールドポイントに位置する放射の偏光条件を決定するステップと、決定された偏光条件に基づいてイルミネータを調整するステップとを含む方法が提供される。
【００３３】
[0033]  本発明の別の態様によれば、放射ビーム内のフィールドの偏光を分析する偏光アナライザであって、第１の領域で透過するように配置された第１のフィールドストップを有し、フィールドストップの第１の領域を通して伝送される放射ビームを偏光するように配置された偏光素子を有するベース部材を備え、ベース部材がリソグラフィ装置の第１のステージによってフィールドストップの第１の領域が分析するフィールドに合致する位置まで移送される偏光アナライザが提供される。
【００３４】
[0034]  偏光アナライザは、リソグラフィ装置のレチクルステージ（または基板ステージ）によって位置するように配置されたベース部材を備える。ベース部材自体は、フィールドストップと偏光素子とを有する。
【００３５】
[0035]  フィールドストップは、第１の領域で放射を送信する。フィールドストップが原因で、偏光状態の分析は、主として第１の領域によって伝送される放射についての情報に関する。
【００３６】
[0036]  偏光素子は、偏光放射を分析に使用することができるようにフィールドストップから伝送された放射を偏光する。
【００３７】
[0037]  生産時に、リソグラフィ装置のレチクルステージは、レチクル上のパターンが投影レンズによって基板上に結像されるように、リソグラフィ装置の投影レンズと照明ユニットに関して所望の位置にレチクルを配置する。
【００３８】
[0038]  偏光アナライザを使用しながら、レチクルステージは、偏光放射を分析する必要がある放射ビーム内の所望の位置にフィールドストップを移送する。同様に、製造時に基板ステージは、基板を必要な位置に移送する。
【００３９】
[0039]  したがって、偏光アナライザは、偏光アナライザとレチクルステージまたは基板との衝突の危険なしにレチクルステージ区画に移送される。すなわち、第１のステージで偏光アナライザを移送することで、追加のモータやいくつかの偏光素子といくつかのシャッタとの組み合わせを第１のステージが必要とする領域内に配置する必要はなくなる。
【００４０】
[0040]  本発明の別の態様によれば、偏光アナライザを備えるリソグラフィ装置のための偏光センサであって、フィールドストップを通過した後に測定平面内で放射強度を測定するように配置され、リソグラフィ装置の第２のステージによって放射ビーム内の所定の位置に位置するように配置されたディテクタを特徴とする偏光センサが提供される。
【００４１】
[0041]  第２のステージでディテクタを移送することで、追加のモータやいくつかの偏光素子といくつかのシャッタとの組み合わせを第２のステージも必要とする領域内に配置する必要はなくなる。
【００４２】
[0042]  対応する参照符号が対応する部品を示す添付の概略図を参照しながら本発明の実施形態について以下に説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
[0062]  一実施形態では、偏光状態は、ウェーハ露光時に十分に定義され知られている。したがって、ウェーハレベルでの画質を向上させることができ、特にＮＡ値が大きい投影レンズで線幅が小さくなる。ウェーハ露光で使用する光の正確な偏光状態を測定して監視するには、ウェーハスキャナで偏光測定を実行しなければならない。偏光に関してイルミネータを定量化、監視するには、センサをレチクルレベルに配置すればよい。さらに、投影レンズの偏光動作を監視または定量化する場合、ウェーハレベルで追加の光学系を実施すればよい。
【００４４】
[0063]  本発明のいくつかの構成では、偏光センサは２つの部分を有する。第１の部分は、イルミネータ光の偏光を処理する光学素子（例えば、リターダまたは偏光ビームスプリッタ）を備え、ここでは偏光センサモジュールと呼ぶ。第２の部分はディテクタを備える。ディテクタは、処理される光の強度を測定する。偏光センサモジュールは、物理的に共に収容される部分のグループを含むことができる。ディテクタは、偏光センサモジュールから比較的遠い距離に配置することができる。しかし、本発明のいくつかの構成では、ディテクタは、偏光センサモジュールを備えるコンポーネントの付近に収容または配置することができる。
【００４５】
[0064]  イルミネータ瞳の偏光マップを得るために、瞳上でいくつかのフィールドポイントが画定される。各フィールドポイントで偏光センサモジュールの最小３つの異なる構成を用いて偏光が測定される。３つの異なる測定は、非偏光状態に関連しない場合には偏光状態を定義できる。非偏光状態を考慮すると、偏光センサモジュールの４つの異なる構成で得た測定値が必要である。ここで各構成は、異なる遅延特性を有し、特定の入力偏光状態に属する。一般に、ディテクタは、各フィールドポイントを測定するためのすべての構成について異なる強度を測定する。各フィールドポイントについて強度測定値を比較すると、ストークスベクトルに基づく計算を用いてその特定のフィールドポイントの光の元の偏光状態が分かる。これは、すべてのフィールドポイントについて実行でき、瞳の偏光マップが作成できる。ジョーンズでなくストークスを使用する理由は、ストークスベクトルは非偏光を含む一方、ジョーンズベクトルは含まないためである。
【００４６】
[0065]  ストークスパラメータは、入力照明偏光モードと偏光センサモジュールの光学的構成の間の一定の組み合わせで偏光スポットの測定された強度から導出できる。ストークスベクトルは、４つのパラメータＳ０〜Ｓ３からなる（式１を参照）。ＳＯＰは、偏光状態の意味である。
【数１】
2008546218.tif 000003
【００４７】
[0066]  ストークスパラメータは、例えば、水平、垂直、４５°および左円偏光子と右円偏光子の組み合わせで伝送される強度を測定して計算できる。ストークスベクトルの４つのコンポーネントすべてを分解するために、フィールドポイント当たり４回の測定を使用することができる。ストークスベクトルは、それぞれのＥフィールド式を用いてジョーンズベクトルに変換できる。ここで、Δφ＝φｙ−φｘは、通常および異常状態の位相の差を表す（式２を参照）。
【数２】
2008546218.tif 000004
【００４８】
[0067]  視覚化を容易にするため、偏光状態は、しばしば偏光楕円、特にその配向と伸び率で規定される。一般のパラメータ化は、楕円の長軸とｘ軸とがなす角度である方位（または「回転」）角αと、ｔａｎ（ε）が２つの軸の比率である楕円率角度εを使用する。ｔａｎ（ε）＝＋／−１の楕円率は完全な円偏光に対応する。この表現とストークスパラメータとの関係を式３に示す。
【数３】
2008546218.tif 000005
【００４９】
[0068]  入射光ストークスベクトルＳｉｎからある出力状態Ｓｏｕｔ（反射、伝送または散乱による）への入射偏光状態を変化させる光学コンポーネントは、４×４ミュラー行列Ｍで記述できる。この変換を式４に示す。Ｍｔｏｔは、ｎカスケードコンポーネントＭｉの積である。
【数４】
2008546218.tif 000006
【００５０】
[0069]  例えば、回転リターダと偏光子とからなるシステムでは、個々のミュラー行列の乗算後に式５を用いて出力ストークスベクトルを計算できる。ここで、ＭｐｏｌおよびＭｒｅｔは、それぞれ偏光子とリターダのミュラー行列である。Ｒ（α）は、回転角αの関数で、リターダの回転を表す回転行列である。
【数５】
2008546218.tif 000007
【００５１】
[0070]  前述のように、未知のＳｉｎベクトルの４つのパラメータを解決するには、少なくとも３回の測定を使用する。上記のように、ストークスパラメータは４つあるが、それらの間にはある冗長さがある。したがって、少なくとも放射の全体強度に関して正規化された状態でそれらを決定するには、３回の測定で十分である。一実施形態では、未知のＳｉｎベクトルの４つのパラメータを解決するのに４回の測定を使用する。規定の方法で各々が異なる光学コンポーネントの組に属するミュラー行列Ｍｔｏｔの内容を４回変更することで、４つの式が得られ、そこから４つの未知のパラメータのシステムを解決できる。当業者であれば、４つの未知のパラメータを解決するのにさらに多くの測定を使用することができることは明らかであろう。
【００５２】
[0071]  ２回以下の測定を使用する場合でも、イルミネータまたは投影レンズの偏光状態を特徴付けるためにそれらの測定を使用することができることを理解されたい。例えば、１回の測定を行う場合、すなわち、固定偏光状態の測定を行い、その測定がある期間、例えば、ウェーハファブ内の２つのウェーハバッチ間、にわたって繰り返される場合、ウェーハスキャナの偏光状態の変化を検出できる。この変化が一定のしきい値を超えると、ウェーハスキャナの較正または保守が行われることがある。
【００５３】
[0072]  イルミネータからの偏光光は、開口数（ＮＡ）に対応する角度で偏光センサモジュールに入射する。これを図１に示す。偏光光は、それぞれ共にビーム整形およびコリメーティング光学装置を形成する第１のコリメートレンズ、ミラーおよびポジティブレンズを通過する。コリメートレンズは、ミラーに平行ビームを放射するために配置される。ミラーは、光を所望の方向に反射するために配置される。所望の方向は、投影システムの光軸に対して垂直である。垂直方向と平行ビームによって、偏光センサモジュールは比較的低い高さを有する（投影システムの光軸とセンサに沿った値は機械的に増大する）。次いで光は、ポジティブレンズ、フィールドストップおよびレンズを通過して光を再度コリメートする。フィールドストップを用いて特定のフィールドポイントが選択される。
【００５４】
[0073]  ビーム整形およびコリメート光学系を通過後、光は偏光状態アナライザに入射する。入射光の偏光状態を定義された方法で切り換えるために、光の遅延に影響する一組の光学系が使用される。すなわち、ＴｍおよびＴｅ波が互いに移動し、純位相差が生じる。次いで偏光子は、１つの偏光を選択する。偏光センサの第２部で、所望の偏光モードの強度がカメラで検出される。
【００５５】
[0074]  フィールドストップの他の位置も可能であるが、当業者であれば、これは明らかであろう。
【００５６】
[0075]  図３は、本発明のいくつかの実施形態に従って配置された偏光センサに関連する特徴の相互関係を開示する図表である。
【００５７】
[0076]  １つの相違点は、一方でイルミネータから出射される光の偏光を定量化するように構成された偏光センサモジュール（Ａ．イルミネータ偏光センサ）と、他方投影レンズを通過する光の偏光を監視／定量化するように構成された偏光センサ（Ｂ．投影レンズ偏光センサ）との間の相違である。
【００５８】
[0077]  本発明の一実施形態では、レチクルツールは、キャリアと偏光センサモジュールとを備える。偏光センサは、ウェーハレベルの追加の部品を備えることができる（図２を参照）。「ウェーハレベル」とは、正常動作時にウェーハが位置するレベルである。「レチクルレベル」とは、リソグラフィ装置のイルミネータと投影レンズの間の位置を意味する。レチクルは、ウェーハを照明する際のウェーハスキャナの正常動作中に「レチクルレベル」にある。
【００５９】
[0078]  ウェーハスキャナは、レチクルＲを支持し、配置するレチクルステージＲＳを備える。本発明の一実施形態では、レチクルツールは、レチクルステージのレチクルを交換するように構成されている。すなわち、レチクルステージとレチクルとの機械的界面は、レチクルステージとレチクルツールとの機械的界面と同じである。この結果、レチクルツールを製品レチクルの方法で搭載できる。したがって、レチクルツールは、既存のウェーハスキャナと互換性がある。レチクルツールは、ウェーハスキャナから独立している。また、レチクルツールの認可および較正手順は、ウェーハスキャナ外で実行できる。レチクルツールは、１つまたは複数の偏光センサモジュールを備えることができる。レチクルツールのキャリアは、ウェーハスキャナの動作中に回路パターンを備える製品レチクルに使用される周知のレチクル材料の層を備える。周知のレチクル材料は、温度変化があっても極めて安定しているため、モジュールの位置が安定する。さらに、レチクルツールは、センサモジュールの位置とレチクルツールの変形を測定するように構成されたマークを備える。そのような測定は、本明細書に引用により組み込むものとする欧州特許出願第ＥＰ  １２６７２１２号の周知のセンサで実行される。
【００６０】
[0079]  イルミネータセンサ偏光モジュール（Ａ）を使用する本発明の態様は、アクティブレチクル構成（１）とパッシブレチクル構成（２）とに分類される。「アクティブ」(active)とは、偏光センサモジュールの一部の部品が偏光測定中に可動および／または回転自在であることを意味し、「パッシブ」(passive)とは、すべての部品がキャリア上に固定されているという意味である。
【００６１】
[0080]  図３に示すように、本発明の実施形態では、アクティブレチクルツールとパッシブレチクルツールの両方がリターダおよびウェッジプリズムを含むことができる（図３に「アクティブレチクルと同じ組み合わせ」として示す）。代替的に、パッシブレチクルツールは複屈折プリズムを含むことができる。
【００６２】
[0081]  カメラ（または他の偏光ディテクタ）がウェーハレベルＷＳ（図２を参照）に配置されている本発明の構成では、例えば、アクティブレチクルツール（図３）に関しては、レチクルツールは、電力、制御信号（測定開始のトリガなどの）および測定結果のための界面を必要としない。代替的に、アクティブレチクルツールでは、レチクルレベルにカメラを設置してもよい。
【００６３】
[0082]  さらに、図３に本発明の別の実施形態によるさまざまなタイプの投影レンズ偏光センサ（Ｂ）を掲げる。図に示す３つの一般的な構成は、光ビームが投影レンズ（ＰＬ）を通過する回数が１回、２回または３回のいずれかであるかに基づく。投影レンズ偏光モジュールでは、レチクルレベルに位置するコンポーネント以外に、ウェーハレベルにいくつかの追加の光学系がある。
【００６４】
Ａ．イルミネータ偏光センサ
[0083]  以下の実施形態では、コリメーションレンズと折り畳みミラーとを含むアクティブおよびパッシブレチクルツールを開示する。イルミネータから受けた光をコリメートし、イルミネータの光軸に垂直な方向に反射することで、レチクルツールは全高が比較的低くなり、ツールはレチクルステージと同じ機械的界面を有する。これによって、レチクルステージを再構成しなくてもレチクルステージ上で製品レチクルの代用としてアクティブまたはパッシブレチクルツールを使用することができる。
【００６５】
１．アクティブレチクルツール
[0084]  本発明の一構成によれば、アクティブレチクルツール４０（図４を参照）は、アクティブ回転リターダを備えた１つの光チャネルを含む。イルミネータから発せられる光は、コリメートレンズＣＬに入射し、プリズムＰＲ１によって９０°の角度で反射され、ポジティブレンズＰＬ１から出射してフィールドストップ（ピンホール）ＦＳを通過する。光は、ポジティブレンズＰＬ２と、例えば四分の一波長板として構成できる回転リターダＲを通過する。ブルースタープレート（または「ブルースター素子」）ＢＰは、偏光子として使用され、ＢＰの角度は、別の偏光状態の光を通過させる間にある偏光状態の光を反射するようにブルースター角で配置される。ブルースタープレートＢＰは、板の表面から反射するように構成でき、またはプリズムの内部表面で偏光光を反射するプリズムとして構成できる。ＢＰの表面で反射した光は、ミラーＭで反射し、レンズＬ１およびＬ２を通過してプリズムＰＲ２に入射する。プリズムＰＲ２内で光は、下方のディテクタＤに向けられる。一構成では、ディテクタＤはＣＣＤチップである。レチクルツール４０も光学システムを回転できるドライブモータＭＲを備えている。別の構成では、別のタイプのモータも可能である。
【００６６】
[0085]  好ましくは、アクティブレチクルツールは、リソグラフィ装置のレチクルステージに結合するように構成され、レチクルステージでアクティブレチクルツールは、基板にパターン形成するレチクルと交換される。さらに、レチクルツールの完全な光学システムは、好ましくはレチクルツールのキャリアに関してｚ軸を中心に回転するように構成される。レチクルツールの光学システムを回転させることで、第１のコリメートレンズはｘおよびｙ軸位置を変える。これはいくつかのフィールドポイントを測定し、偏光瞳マップを組み立てるためである。ウェーハスキャナ内では、レチクルツールは、ｙ方向に可動なように構成されたレチクルステージ上に配置されている。レチクルツールを支持するレチクルステージのｙ方向の運動によってさらに多くの位置での測定が容易になる。これは、ｘのフィールドをカバーするレチクル上のフィールドポイントのアクティブ回転（例えば、２つのＤＣモータによる）と、チャネルをｙ方向に位置付ける現在のレチクル−ｙ−運動を意味する。さらに、専用のデータ獲得回路、電力および通信が提供されて２つのアクティブ回転が可能になる。
【００６７】
[0086]  カメラ（例えば、ＣＣＤチップ）をレチクル形状のツール上に配置でき、またはウェーハレベルのカメラも使用することができる。
【００６８】
[0087]  この実施形態では、レチクルツール４０は、第１のコリメーションレンズＣＬと折り畳みミラーＭとを含む。光をコリメートし、イルミネータの光軸に垂直な方向に反射することで、レチクルツールは、全高が比較的低くなり、ツールはレチクルステージと同じ機械的界面を有する。すなわち、レチクルステージを変更することなく製品レチクルを支持するように構成されたレチクルステージ上にレチクルツールを配置することができる。
【００６９】
[0088]  この実施形態のデータ獲得は比較的簡単である。また、画像の強度は連続的である必要はない。例えば、パーセル化は、偏光状態の判定には影響しない。
【００７０】
[0089]  いくつかの偏光状態の測定に１つの光チャネルを使用することは較正要件を低減することができることは当業者には明らかであろう。さらに、レチクルツールの較正は、規定の光源を用いて機械の外部で実行できる。
【００７１】
回転リターダ
[0090]  図５（ａ）は、本発明の一実施形態による回転リターダＲを含む偏光センサの一部を示す図である。回転リターダ（例えば、四分の一波長板）の場合、その軸を中心に少なくとも４つの角度で、すべての入射光の遅延が同じ量だけ影響される（図５ａ）。回転運動は、例えば微小なウォームホイール構造によって実行できる。
【００７２】
[0091]  図５（ａ）に示す実施形態では、ディテクタはカメラＣであるが、フォトセルまたは光電子増倍管であってもよい。強度を検出するように構成された任意のディテクタを使用することができることを理解されたい。
【００７３】
[0092]  しかし、ＣＣＤカメラなどの他の装置を用いてリターダの回転を測定できる。リターダの回転角は、正確に操作する必要はない。これは、回転角は、例えば、リターダ上に小さい径方向のマーカを付けてカメラ上にマーカを結像することでチェックできるからである。この画像マーカ位置から、リターダの正確な回転を導出し将来に備えて修正できる。リターダの回転軸から大きな径方向の距離に小さい径方向マーカを配置することで、ＣＣＤカメラの解像度が比較的低くなる可能性があるが、リターダの回転位置の正確な決定が依然として可能である。
【００７４】
[0093]  リターダの所与の回転角およびレチクルツールの光学システムの反復測定を実行して単一の測定で発生しかねない角度位置決めエラーを平均化することができる。
【００７５】
[0094]  一実施形態では、ディテクタはウェーハレベルに配置される。レチクルツール通過後に光は、投影レンズシステムを通過してディテクタに達するということになる。光は、投影レンズシステムの影響が等しい同じ位置（すなわち、投影レンズの断面の同じ部分）で投影レンズシステムを通過する。これは、レチクルツールの偏光子が投影レンズシステムに関して同じ回転をするからでる。したがって、投影レンズシステムを通過する光は一定である。
【００７６】
[0095]  図５（ｂ）は、本発明の別の実施形態に従って構成されたスプリング搭載リターダ５０を示す図である。この場合、２つの別々のシリンダ５２は、各々２つの光リターダ５４を備える。図示の構成では、シリンダ５２を互いに変位させ、例えば、左から右に通過する光の４つのリターダの可能な組み合わせを提供することができる。その結果、光の４つの回転角が得られる。
【００７７】
ウェッジプリズム
[0096]  別の実施形態では、上記のアクティブ回転リターダを使用する代わりにレチクル上に固定された２つのウェッジプリズム（図６を参照）を用いてビームの遅延を引き起こすことができる。
【００７８】
２．パッシブレチクルツール
複屈折プリズム
[0097]  ウェッジプリズムを使用する一実施形態では、メッシュ状の複数のフリンジがビデオカメラのＣＣＤ画像センサなどのディテクタ上に生成されるように、４つの薄型複屈折ウェッジプリズムＢＲおよび偏光子Ｐが結像偏光子に組み込まれている（図６を参照）。これらのフリンジの生成は、ウェッジプリズムを通過する光が位置の関数として異なる回転をするという事実に基づく。すなわち、各ウェッジプリズムは、光軸がウェッジ間で例えば９０°だけ相互に回転する材料の１対のウェッジからなる。プリズム内部の１対のウェッジの片方だけを考慮すると、ウェッジの物理的な厚みが所与の方向に沿った、例えば、第１のウェッジプリズム内のｙ方向に沿った位置の関数として変化することが明らかである。したがって、光遅延の程度もｙ方向に沿って変化し、ウェッジから出射された光の偏光方向はｙ位置の関数として変化する。この結果、ｙ位置の関数としての偏光子の方向に平行な偏光光の成分が変化し、ｙ位置の関数としての偏光子が透過した光（偏光子の方向に平行な光だけが透過される）の強度が変化する。位置の関数としての回転を変化させる効果が第２のウェッジによって打ち消されないように、第２のウェッジを形成する水晶の光学的方向が第１のウェッジに対して９０°回転する。したがって、Ｙ方向に沿った物理的厚みは一定であるが、有効光回転は変化することがある。入手したフリンジのフーリエ解析によって偏光状態の２次元分布を判定する情報が得られる。偏光を分析する機械的またはアクティブ素子は使用されず、方位角および楕円率角度に対応する空間依存モノクロームストークスパラメータに関連するすべてのパラメータを単一のフレームから決定できる。
【００７９】
[0098]  図６に示す構成では、総計４つのウェッジの組からなり、４つのウェッジの高速軸が０°、９０°、４５°、−４５°を向いた、直列に配置された２つのウェッジプリズムがある。両方のプリズムのウェッジ角は、傾斜接触面での屈折を無視できる程度に小さいものとする。ディテクタで検出される結果としての強度パターンは、通常、ｘおよびｙ方向に強度が変化するメッシュ形状であるものとする。強度メッシュのフーリエ解析によって、所与のフィールド位置のピンホールを通して受けた光の入力偏光状態の２次元分布が再構築できる。出射された光の偏光遅延がｘおよびｙ軸位置およびカメラの解像度と共にいかに迅速に変化するかを判定するウェッジ角を適切に選択することで、２次元偏光状態分布の測定解像度は最適化できる。
【００８０】
[0099]  一実施形態では、ディテクタはウェーハレベルに配置される。レチクルツール通過後に光は、投影レンズシステムを通過してディテクタに達するということになる。光は、投影レンズシステムの影響が等しい同じ位置（すなわち、投影レンズの断面の同じ部分）で投影レンズシステムを通過する。これは、レチクルツールの偏光子が投影レンズシステムに関して同じ回転をするからでる。したがって、投影レンズシステムを通過する光は一定である。
【００８１】
[00100]  リターダの所与の回転角およびレチクルツールの光学システムの反復測定を実行して単一の測定で発生しかねない角度位置決めエラーを平均化することができる。
【００８２】
[00101]  本発明の一実施形態では、パッシブレチクル形状ツールは複数の光チャネルを含む。第１に、図８（ｂ）および８（ｃ）に関連して以下に説明するように、各々がリターダの異なる回転角度を有する少なくとも４つの異なるチャネルが各フィールドポイントについて使用されることが好ましい。さらに、ｘ方向のフィールドポイントを選択するため、これらの光チャネルは、コピーされてレチクルのｘ方向に配置される。現在のレチクル−ｙ−運動を用いてｙ方向に異なるチャネルを配置することができる。
【００８３】
[00102]  異なるチャネルを用いて１つのフィールドポイントでの偏光を測定するため、これらのチャネル（光路を備えた）は較正する必要がある。
【００８４】
[00103]  固定角でのリターダによる遅延後に偏光が分割されてから測定されるいくつかの変形形態がある。これは、例えば、ブルースタープレートＢＰ（図７）またはウォラストンプリズム（図８（ａ））に基づく複屈折プリズムＢＲＦＰによって実行される。
【００８５】
[00104]  ブルースタープレートは、ブルースター角（偏光角としても知られる）で作動する板である。屈折率が異なる２つの媒体間を光が動く時、界面に関してｐ偏光の光は、ブルースター角として知られる１つの特定の入射角で界面から反射しない。
【００８６】
[00105]  計算式は以下の通りである。
[00106]
θＢ＝ａｒｃｔａｎ（ｎ２／ｎ１）
[00107]  但し、ｎ１およびｎ２は、２つの媒体の屈折率である。
【００８７】
[00108]  すべてのｐ偏光光は屈折するため、この角度で界面から反射した任意の光は、ｓ偏光されなければならない。それ故、光ビーム内でブルースター角に配置されたガラス板は偏光子として使用することができる。
【００８８】
[00109]  図１０は、非偏光波と表面との相互作用を示す図である。ブルースター角で入射するランダムな偏光光の場合、反射して屈折した光は、互いに９０°の角度をなす。
【００８９】
[00110]  空気（ｎ１≒１）中のガラス媒体（ｎ２≒１．５）の場合、可視光のブルースター角は、垂線に対して約５６°である。所与の媒体の屈折率は、光の波長に応じて変化するが、通常、あまり変動しない。例えば、ガラス内部の紫外光（約１００ｎｍ）と赤外光（約１０００ｎｍ）の屈折率の差は、約０．０１である。
【００９０】
[00111]  ウォルストンプリズムは、偏光光を操作する有用な光デバイスである。ウォルストンプリズムは、ランダム偏光または非偏光入射光を２つの直交する直線偏光出射ビームに分離する。ビームは空間内で分離されるので、２つの異なるビームの強度がディテクタで測定でき、そこから光の偏光に関する情報を引き出すことができる。例えば、ディテクタで測定される２つの異なる配向でのビームの強度の差をストークスパラメータＳ１（上を参照）に対応させ、水平および垂直偏光ビームを出力するようにプリズムを構成することができる。
【００９１】
[00112]  ウォルストンプリズムは、ベース上に接合され垂直光軸を備えた２つの直角三角形プリズムを形成するカルサイトプリズムなどの２つの直交複屈折プリズムからなる。出射光ビームがプリズムから発散し、発散角がプリズムのウェッジ角および光の波長によって決定される２つの偏光光線となる。発散角が１５°から約４５°の市販のプリズムが入手可能である。
【００９２】
[00113]  両方の素子の消光比は、１：３００より大きいと推定される。
【００９３】
[00114]  図８（ｂ）は、本発明の一実施形態に従って構成されたパッシブレチクルシステム８０を示す図である。システム８０は、偏光センサモジュール８２の３×４のアレイを含む。センサモジュール８２は、センサモジュール内に光を向けるように構成されたフィールドストップ８４を含む。図８（ｃ）は、偏光センサモジュール８２の詳細図である。フィールドストップ８４を通過する光は、ミラー８６で反射し、固定リターダ８７を通過し、ブルースタープレート偏光子（プリズム偏光子）で反射してコリメータレンズ８９から出射する。レチクルシステム８０は、好ましくはリソグラフィツールで使用するレチクルと交換可能であるように構成される。ツール８０がレチクルステージ内に配置されると、フィールドストップ８２は異なるフィールドポイントをサンプリングする。本発明の一実施形態では、「カラム」内の４つのセンサモジュールの各々は、異なる有効なリターダで構成されている。すなわち、カラム内の４つすべてのセンサモジュール８２から出射する光を測定するディテクタは、４つの異なる量の遅延処理を施される光を受信する。レチクルシステムは、好ましくは、例えば、レチクルステージにｘまたはｙ運動を加えることでイルミネータ放射フィールド内で平行移動するように構成される。４センサモジュールカラムに平行な方向に沿って平行移動を加えることで、各センサモジュールは共通のフィールドポイントを遮断することができ、カラムの各センサモジュールに対する各測定値に対応する一連の４つの測定値を記録することができる。それ故、所与のフィールドポイントについて４つの異なる遅延条件を記録できる。原則として、各カラム内にリターダを適切に構成することで各カラムの位置に対応する完全な偏光情報が得られる。各偏光センサモジュールにイルミネータからの放射を阻止できる可動式シャッタを備え、他のセンサモジュールに放射が同時に入射しないようにする一方で所与の時間にイルミネータからの放射を単一のセンサモジュールが受けるように指定できることが好ましい。
【００９４】
[00115]  本発明の一実施形態では、図８（ｂ）に示すように、センサモジュール８２の３つのカラムがレチクルシステム８０上に非対称に配置されている。この図示の例では、各カラムは、イルミネータに対する固定Ｙ位置を表す。したがって、レチクルシステム８０を用いて少なくとも３つの異なるＹフィールド位置を測定することができる。レチクルシステム８０をＹ方向に関してカラム位置が異なる構成の別の３カラムシステムで置き換えることで、レチクルを１回交換するだけで計６つの異なるｙ位置を測定できる。
【００９５】
[00116]  例えば、図７および図８（ｂ）に示す本発明の一実施形態では、ディテクタをコリメートレンズ付近に配置することができる。しかし、ある実施形態では、ディテクタは、ウェーハレベルに配置されてブルースタープレートで反射した放射を受光する。後者の場合、反射光は、投影レンズを通過した後で検出される。下記のように、本発明の他の構成では、投影レンズの偏光への影響を独立して測定することができる。
【００９６】
Ｂ．投影レンズ偏光センサ
[00117]  一般に、投影レンズは、投影レンズを通過する光の偏光状態に影響することがある。投影レンズを通過した後の光の最終的な偏光は、イルミネータの偏光設定およびレンズのどの部分を露光するかによっても決まる。偏光状態への投影レンズの寄与は、レチクルレベルのイルミネータ偏光センサ（アクティブまたはパッシブレチクル上の）およびレチクルおよび／またはウェーハレベルの偏光を処理する追加の光学系を用いて測定できる。ワンパスシステム、ダブルパスシステムおよびトリプルパスシステムを含む３つの構成を図９ａ〜ｃに示す。便宜上、レンズの中心を通過する１つの光路だけを示している。好ましくは、投影レンズ偏光への寄与を測定する前に、標準イルミネータ偏光状態がイルミネータ偏光センサによって定義され微調整される。したがって、入力偏光状態（投影システムに入射する光の偏光状態）が正確に分かる。本発明の一態様では、少なくとも４つの十分定義された入力偏光状態（ストークスベクトルの観点からの）が使用される。
【００９７】
[00118]  ワンパスシステム
[00119]  ワンパスシステム（図９（ａ）を参照）では、周知の偏光状態を有するイルミネータＩＬの光がレチクルレベルのピンホールＰ、投影レンズＰＬ、オプションの回転リターダ（図示せず）およびウェーハレベルＷＳにあるカメラＣの上部の近い距離にあるウェーハレベルの偏光子Ｐを通過する。一実施形態では、光は、コリメータおよび回転リターダ（図示せず）を通過した後で偏光子に入射する。
【００９８】
[00120]  図９（ｂ）は、ダブルパスシステムを採用する本発明の一実施形態を示す図である。光は、ウェーハレベルに位置するミラーで反射した後で投影レンズを２回目に通過し、回転リターダ（図を見やすくするため図示せず）およびレチクルレベルにある偏光子Ｐを通過し、ここでカメラが偏光光の強度を測定する。このウェーハレベルのミラーＭは、入射ビームを（ｘ，ｙ）（水平）方向に変位させるので反射ビームはレチクルレベルのミラーで受光でき、その後カメラで検出される。例えば、これは、ウェーハレベルのミラーをキューブエッジミラーとして構成することで実行できる。投影レンズを１回目および２回目に通過する光に関してレンズを通してほぼ同じ光路を確保するためにｘ−ｙのずれは最小限にされている。すなわち、ウェーハレベルのミラーＭに入射する光は、ミラーレベルでわずかに水平に変位させて逆方向に、しかし入射光にほぼ平行に反射させることができる。こうして光路長、方向、および投影レンズＰＬ内の位置は、入射光、反射光の両方についてほぼ同じである。ほぼ同様の入射および反射ビームを生成する能力は、残りの光学部品に関するレチクルレベルのミラーの位置およびアライメントによって決まる。残りの光学部品に関するレチクルレベルのミラーの位置およびアライメントの正確な決定は、ウェーハスキャナ外であらかじめ実行できる。図９（ｂ）に示すように、ダブルパス構成では、ウェーハステージレベルにディテクタ／偏光子システムを配置する必要はない。
【００９９】
[00121]  別のダブルパス構成では、ウェーハレベルのミラーＭに入射する第１の光ビームは、ウェーハレベルで実質的にｘ−ｙ平行移動を加えられることなく第２の光ビームとしてレチクルレベルに向かって反射し、第２の光ビームとほぼ重なる。この構成では、第２の光ビームは、図９（ｂ）に示すように、第２の光ビームを偏光子およびカメラに向けることができるという第１の光ビームとは異なる光学的属性を達成する。例えば、図９（ｄ）に詳細に示すように、レチクルに供給されるピンホールＦＳの下にビーム分割偏光子ＰＢＳが提供される。一例では、ビームスプリッタＰＢＳに入射するランダム偏光光１は、偏光ビームスプリッタを通過してからＹ偏光２される。ビームスプリッタを通過後に、光はリターダＲ（四分の一波長板などの）を通過し、図９（ｄ）の右円偏光３として示すように、円偏光になる。ウェーハレベルのミラーＭで反射した後で、光は左円偏光４となり、四分の一波長板を通過し、ｘ偏光５になり、ビームスプリッタＰＢＳで反射してレチクルレベルのディテクタＤに至る。したがって、反射光は、レチクルレベルのディテクタで検出されるためにウェーハレベルでｘ−ｙ方向に平行移動される必要はない。投影レンズは、一般に円偏光に影響することがあることに留意されたい。例えば、光は楕円偏光になることがある。また、四分の一波長板に入射する光４は、円偏光ではなく楕円偏光になることがある。しかし、そのような影響には理由があり、実際、投影レンズの偏光への影響についての情報を提供する。
【０１００】
[00122]  トリプルパスシステム（図９（ｃ）参照）を採用する本発明の構成では、光は投影レンズを３回通過する。図９（ｃ）に示す構成では、ウェーハレベルのミラーＭによって最初に反射された後、レチクルレベルにあるミラーＭ２によって２回目に反射され、その後で光は、ミラーＭ３によってウェーハステージに向けて反射され、偏光子Ｐを通過しまたこれによって処理され、ウェーハレベルＷＳにあるディテクタ（カメラＣなどの）によって測定される。図示のように、偏光子は、ウェーハレベルのディテクタ付近に位置する必要はないがレチクルレベルに位置していてもよい。
【０１０１】
[00123]  さらに、水平変位なしに第１のビームの反射を可能にする光学素子を有するトリプルパスシステムは、ダブルパスシステムについて上に述べたように可能である。
【０１０２】
[00124]  図９（ｂ）および９（ｃ）に示すように、投影レンズの偏光測定を実行するために使用するほとんどすべての光学系がレチクルツールに含まれているので、測定を行わないときには、それらはウェーハスキャナにはなくてもよい。レチクルツールは、例えば、ツールの２つの光学ミラーの位置の較正のためにウェーハスキャナから取り外すことができる。これで測定品質が向上する。
【０１０３】
[00125]  ３つのシステムすべてで（ワンパス、ダブルパスおよびトリプルパス）コリメートレンズ（図示せず）を偏光子の前段に使用することができる。これで高いＮＡ値での入射光に対して偏光素子の遅延エラーが小さくなければならないという要件が低減される。
【０１０４】
[00126]  ワンパスシステムは、ウェーハレベルで既存のカメラを使用することができるという利点を有する。ダブルパスシステムは、レチクルレベルで別のカメラを使用する。図９（ｂ）に示すダブルパス構成の１つの利点は、ピンホール、偏光子、カメラ、レチクルレベルミラーを含む（しかしウェーハステージ反射板（ミラー）は含まない）光学コンポーネントの大部分が搭載可能なレチクル形状ツールの一部として構成できるという点である。ウェーハレベルのカメラは使用しないため、反射板はウェーハステージのどこに置いてもよい。
【０１０５】
[00127]  さらに、図９（ｃ）に示すトリプルパスシステムの構成で、投影レンズによって加えられる測定された偏光効果は本質的にダブルパスシステム構成と同じであることに留意されたい。すなわち、図９（ｂ）および９（ｃ）の偏光子は、共通して投影レンズを２回通過した後に光を捕捉する位置にある。図９（ｃ）に示すように、偏光子を出射しディテクタで測定される偏光光の強度は、光が投影レンズを通過するか否かに影響されてはならない。
【０１０６】
[00128]  当業者であれば、本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなしに、他の特定の形で実施することができることを理解することができるだろう。したがって、ここに開示した実施形態は、すべての点で例示としてのものであって、本発明を制限するものではないと解釈されたい。例えば、本発明は、ウェーハスキャナリソグラフィ装置またはフラットパネルディスプレイ、ＰＣＢなどに類似したウェーハステッパにも適用される。また本発明は反射光学系にも適用される。
【０１０７】
[00129]  その等価物の意味と範囲内のすべての変形形態はそれに含まれる。
【０１０８】
[00130]  当業者であれば、本発明の他の実施形態、使用法および利点は、ここに開示された本発明の明細書および実施を考慮すれば明らかになるだろう。明細書は、単に例示としてのものと考えるべきであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。上記説明は例示としてのものであって、本発明を制限するものではない。したがって、上記の本発明に対して、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
【０１０９】
[00131]  図１１は、本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。図１１の装置は、放射ビームＰＢ（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、ある種のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に配置するように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（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、ある種のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２のポジショナ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に付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）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とを備える。
【０１１０】
[00132]  照明システムは、放射を方向付け、整形し、または制御する、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学コンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【０１１１】
[00133]  支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわち、その重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置のデザイン、さらにパターニングデバイスを真空環境で保持するか否かなどの他の条件によって異なる方法でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、機械的、真空、静電気または他の固締技法を用いてパターニングデバイスを保持できる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定式または可動式の枠またはテーブルである。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムに関して所望の位置にあることを保証できる。本明細書内の「レチクル」または「マスク」という用語はより一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義である。
【０１１２】
[00134]  本明細書で使用する「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にパターンを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与する任意の装置を指すものと広義に解釈すべきである。なお、放射ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応しないことがある。例えば、パターンが位相シフト機能またはいわゆるアシスト機能を含む場合がそうである。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成されているデバイス内の特定の機能層に対応する。
【０１１３】
[00135]  パターニングデバイスは、透過型または反射型である。パターニングデバイスの例は、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パネルを含む。マスクは、リソグラフィでは周知であり、バイナリ、交互位相シフト、および減衰位相シフトならびにさまざまなハイブリッドマスクタイプなどのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように各々が傾斜している小型ミラーの行列構成を使用する。傾斜ミラーは、放射ビーム内にパターンを付与し、放射ビームはミラー行列で反射する。
【０１１４】
[00136]  本明細書で使用する「投影システム」という用語は、使用する露光放射、または液浸液もしくは真空の使用などの他の因子に適した屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気および静電気光学システム、またはそれらの任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを含むものと広義に解釈すべきである。本明細書で「投影レンズ」という用語を使用する場合、常に「投影システム」というより一般的な用語と同義である。
【０１１５】
[00137]  本明細書に示す装置は、透過型（例えば、透過マスクを使用する）である。代替的に、この装置は、反射型（例えば、上記のタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）であってもよい。
【０１１６】
[00138]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはそれ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）を有するタイプでよい。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列に使用することができる。または、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで準備工程を実行できる。
【０１１７】
[00139]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすように少なくとも基板の一部が水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆われたタイプでもよい。投影システムの開口数を増加させる液浸技法は、当業で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸漬しなければならないという意味ではなく、露光時に投影システムと基板との間に液体が位置するというだけの意味である。
【０１１８】
[00140]  図１１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射線源ＳＯから放射ビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がエキシマレーザの時、別のエンティティであってもよい。そのような場合、線源は、リソグラフィ装置の一部を構成するとは考えられず、放射ビームは、例えば、適した誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビーム送出システムＢＤの助けを借りて線源ＳＯからイルミネータＩＬまで伝送される。その他の場合、線源は、例えば、水銀灯の時など、リソグラフィ装置の一体化部分であってもよい。線源ＳＯとイルミネータＩＬならびに必要に応じてビーム送出システムＢＤを放射システムと呼んでもよい。
【０１１９】
[00141]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、少なくともイルミネータの瞳面内の強度分布の外部および／または内側半径範囲（一般にはそれぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調整できる。さらに、イルミネータＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を備える。イルミネータは放射ビームが断面で所望の均一性と強度分布とを有するように放射ビームを調整するために使用することができる。また、イルミネータは、ビームの断面全体で均一である必要はない放射の偏光を制御する。
【０１２０】
[00142]  放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、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を通過してから、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、このビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦する。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計、線形エンコーダまたは容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば、異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明示せず）を使って放射ビームＢの経路に関してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成する長ストロークモジュール（粗位置決め）と短ストロークモジュール（微細位置決め）の助けを借りて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成する長ストロークモジュールと短ストロークモジュールとを用いて実現することができる。しかし、ステッパの場合（スキャナとは違い）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータだけに接続してもよく、または固定してもよい。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および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いてアライメントしてもよい。図示の基板アライメントマークは専用のターゲット位置を占めるが、ターゲット部分の間の空間内に配置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に提供されるケースでは、ダイとダイの間にマスクアライメントマークを配置することができる。
【０１２１】
[00143]  図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用することができる。
【０１２２】
[00144]  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が本質的に静止状態に保たれ、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち、単一静的露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃを露光できる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静的露光で結像するターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
【０１２３】
[00145]  ２．スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期して走査される（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の倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非走査方向の幅）を制限し、スキャン運動の長さがターゲット部分の高さ（走査方向の高さ）を決定する。
【０１２４】
[00146]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが本質的に静止状態に保たれてプログラマブルパターニングデバイスを保持する。放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動または走査される。このモードでは、通常、パルス放射線源が使用される。走査中、基板テーブルＷＴが移動するたびに、または連続する放射パルスの間に、適宜、プログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用できる。
【０１２５】
[00147]  上に述べた使用モードの組合せおよび／またはその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを採用してもよい。
【０１２６】
[00148]  本発明の別の実施形態を、レチクルのレベルでの投影放射の偏光状態を測定する配置構成の概略図として図１２に示す。イルミネータＩＬおよび投影システムＰＳを図１１に示す。レチクルレベルで、また、ビーム経路に介在する形で、調整式偏光変換素子１０とその後ろに偏光アナライザ１２がある。この例では、アナライザ１２は、特定の方向に電場ベクトルを有する放射成分のみを伝送する第１の固定した回転の向きのビームスプリッタキューブなどの直線偏光子である。偏光変換素子１０はリターダまたは遅延板であり、一実施形態では、照明放射の特定の波長の四分の一波長板である。四分の一波長板は、入射放射の直交直線偏光成分間にＢ／２の相対位相シフトを導入する。これは、適切に配向された直線偏光放射を円偏光放射に変換し、またその逆の変換を行う。一般に、四分の一波長板は、通常の楕円偏光ビームを別の楕円偏光ビームに変換する。
【０１２７】
[00149]  偏光変換素子１０は、誘発された偏光の切り換えがさまざまであるように調整可能である。１つの調整の一形態では、偏光変換素子１０は回転可能で、その主軸の配向を調整できる。この例の別の形態では、偏光変換素子１０は、各々ビーム経路内に挿入できるいくつかの配向が異なる偏光変換素子に置き換えられる。偏光変換素子１０を完全に取り去って、配向が異なる偏光変換素子１０と置き換えることができ、または複数の配向が異なる偏光変換素子をレチクル同様にキャリア上に、例えばアレイの形で、一体的に提供できる。次に、キャリアを平行移動することで、任意の特定のフィールドポイントに対応する偏光変換素子を調整することができる。
【０１２８】
[00150]  本発明のこの実施形態では、放射が投影システムＰＳを通過した後に放射の強度を検出するディテクタ１４が提供される。ディテクタ１４は、基盤テーブルに提供される前置きディテクタを使用することができる。１つの形態は、特定のフィールドポイントの放射強度を測定するスポットセンサである。別の形態は、波面測定のために提供されるＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラは、所望のフィールドポイントを選択するため、投影システムの焦点面に絞りまたはピンホールを備えることができる。次に、ＣＣＤセンサ自体は脱焦され、ＣＣＤの各ピクセルは投影システムを介して特定の経路を横断してそのフィールドポイントに達した放射を検出する。すなわち、各ピクセルは投影システムの瞳面（またはイルミネータの瞳面）内のあるポイントに対応する。
【０１２９】
[00151]  四分の一波長板とその後段に直線偏光子およびディテクタを備え、入射放射、例えば、レチクルレベルの放射の偏光状態を発生させる構成が偏光解析法の分野で知られている。四分の一波長板の異なる回転の向きでいくつかの強度測定値が取得され、これらの値は、ストークスパラメータなどの適した基準に従って表される偏光状態を定量化するために変換され、放射を特徴付けるストークスベクトルが提供される。偏光解析法およびストークスパラメータの入手法の詳細は、「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ」（光学の原理）、Ｍ  ＢｏｒｎおよびＥ  Ｗｏｌｆ、第７版、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（１９９９）などの任意の適切な光学教科書に記述されている。四分の一波長板の３つの回転位置に対応する少なくとも３回の強度測定が必要である。ストークスパラメータは４つあるが、それらの間にはある冗長さがある。したがって、３回の測定で、放射の全体強度に関して少なくとも正規化された状態でそれらを決定できる。
【０１３０】
[00152]  本発明の一実施形態によれば、コントローラ１６は、ディテクタ１４から測定値を受け取り、これによって回転の向きなどの偏光変換素子１０の調整の制御および／または検出と連携して、各瞳ピクセルについてストークスパラメータなどの偏光状態を計算できる。ディテクタを移動して異なるフィールドポイントで測定を繰り返すことができる。
【０１３１】
[00153]  ディテクタ１４がアナライザ１２のすぐ後段にない時に（そのような位置は理想的なディテクタの位置である）これが成り立つかという問題が生じる。逆に、投影システムＰＳの偏光効果が未知であるということになる。しかし、アナライザ１２は、偏光変換素子１０のすぐ後段にあることを理解されたい。ディテクタ１４は偏光の変化に影響されないので、アナライザ１２とディテクタ１４との間に別のコンポーネントがあることは問題ではない。この状況は以下のように考えることができる。偏光変換素子１０から出射する放射がストークスベクトルＳｉｎで表される偏光状態を有する場合、Ｓｏｕｔと呼ばれるアナライザ１２を出射した偏光状態は、アナライザ１２（直線偏光子）の動作を表すミュラー行列ＭｐｏｌをＳｉｎに乗算することで得られる。アナライザ１２がＸ方向の偏光子であるように座標系を任意に選択できる。したがって、理想的なディテクタの位置の放射の偏光状態（ストークスベクトル）は以下のようになる。
【数６】
2008546218.tif 000008
【０１３２】
[00154]  ディテクタによって測定される放射照度は、ストークスベクトルの第１の成分によって与えられ、以下のようになる。
【数７】
2008546218.tif 000009
【０１３３】
[00155]  図１２に示す実際の状況で、投影システムの影響とディテクタの非理想状態を表す一般ミュラー行列Ｍｇｅｎを使用することができる。
【数８】
2008546218.tif 000010
【０１３４】
[00156]  したがって、ディテクタによって測定される放射照度は、以下のようになる。
【数９】
2008546218.tif 000011
【０１３５】
[00157]  ｍ１１とｍ１２が投影システムを表すミュラー行列の成分である因子（ｍ１１＋ｍ１２）を別として、この値はアナライザのすぐ後段に配置された理想的なディテクタの場合の上の結果に等しい。したがって、ディテクタ１４が検出した測定値は定数因子を別として影響を受けず、偏光解析法の計算では解消されるため、この因子の値を知る必要はない。したがって、レチクルレベルの偏光の程度および偏光の純度などの偏光特性を完全に決定できる。投影システムの影響は、偏光子１２をレチクルレベルに配置することでほぼ完全に解消される。変わるのは強度だけである。したがって、偏光変換素子１０、アナライザ１２、およびディテクタ１４は共にレチクルレベルではなくウェーハレベルに位置するディテクタを有する照明偏光センサを備える。
【０１３６】
[00158]  上記のように、因子（ｍ１１＋ｍ１２）の値を知る必要はない。しかし、特にこの因子の値が瞳の領域で一定ではない時にはこの情報を得ることは有用である。この値が瞳の領域で変動する場合、オペレータはこれが投影システムの偏光特性に原因があるか、または照明放射が不完全であることが原因であるか分からない。例えば、接線偏光と組み合わせた四重照明モードでは、２つの極が他の２つの極よりも明るさが落ちる。これは、照明システムが非対称であるためか、または投影システムの残余直線偏光効果のためである。その原因を突き止めることで、適切な修正が可能である。原因（前記非対称または前記残余偏光効果）を特定するために、アナライザ１２は第２の固定した回転の向きまで回転され、ストークスパラメータが再度測定される。２つの測定セットから、別のエンティティとしての投影システムと照明システムの寄与を特定することができる。
【０１３７】
[00159]  図１３に本発明の別の実施形態を示す。この例では、偏光変換素子１０とアナライザ１２は、レチクルの代わりにリソグラフィ装置に挿入できるキャリア１８に一体化されている。イルミネータからの放射２０は、キャリア１８の上面に形成されたクロムなどの不透明な層内に絞りを備えるピンホール２２に入射する。一実施形態では、偏光変換素子１０は、厚みを最小限にする低次四分の一波長板などの四分の一波長板であり、水晶などの適した材料で構成される。この実施形態のアナライザ１２は、１つの直線偏光成分を単純に阻止したり吸収せず、２つの直交直線偏光成分が空間で分離するように配置された複屈折材料からなるプリズム、すなわち、偏光ビームスプリッタである。一形態によれば、このプリズムは、互いに接触している複屈折材料の水晶の２つのウェッジを備える。しかし、一方のウェッジでは水晶の主光軸の向きはＸ方向であり、他方のウェッジではＹ方向（すなわち、ウォラストンプリズムの形）である。プリズムを製作する、また短波長照明放射に使用することができる、適した複屈折材料はＫＤＰ（燐酸カリウム）である。
【０１３８】
[00160]  アナライザ１２としての偏光ビームスプリッタの効果は、照明放射を下から見ると２つのピンホールが並び、一方のピンホールからの放射がＸ軸に沿って偏光され、他方のピンホールからの放射がＹ軸に沿って偏光されるということである。ディテクタの一体化部分である第２のピンホール２４は、投影システムの焦点面に配置して第１のピンホール２２の１つの偏光画像を選択的に送信し他方の放射を阻止することができる。ＣＣＤなどの脱焦ディテクタ１４は、投影システムおよびイルミネータの瞳面内の位置に対応する複数のピクセルについて強度を測定する。
【０１３９】
[00161]  第２のピンホール２４によって送信されない偏光画像の１つについて、図１２を使って説明したのと全く同じ方法で装置を使用してレチクルレベルの照明放射の偏光状態を判定できる。キャリア１８は、複数のピンホール２２、偏光変換素子１０、およびアナライザ１２を備えることができ、偏光変換素子１０をＸ方向、Ｙ方向、およびＸおよびＹ方向に対して４５°の方向に高速軸を向けるなど、さまざまな回転の向きにできる。キャリア１８を平行移動することで、特定のフィールド位置に対応する偏光変換素子を調整し、上記と同様に偏光解析法測定を実行できる。第２のピンホール２４を動かして直交偏光放射を選択する手順は、図１２のアナライザ１２を９０°回転させる手順と同等である。したがって、さらに測定を容易に実行して放射の偏光状態を特徴付ける情報を得ることができる。図１２を参照してすでに述べたように、第２のピンホール２４を使って２つの異なる偏光を選択することで、投影システムおよびイルミネータの寄与を分割できるが、図１３のアナライザ１２として使用する偏光ビームスプリッタは、２つの直交直線偏光子の機能を同時に果たすため、この場合、回転自在または着脱自在／交換自在アナライザ１２を有する必要はない。
【０１４０】
[00162]  投影システムの偏光特性を測定する本発明の別の実施形態について説明する。「シアリング干渉計」として知られる原理を用いて投影システムの波面収差を測定する測定装置が提案されている。この提案によれば、パターニングデバイスのレベルの特定の場所からのビームの異なる部分は、投影システムを通る異なる経路に沿って伝送される。これは、イルミネータシステムと投影システムとの間のビーム内の回折素子によって達成できる。オブジェクト格子としても知られる格子などの回折素子は、放射を回折させ分散して複数の異なる経路に沿って投影システムを通過させる。回折素子は、通常、マスクＭＡなどのパターニングデバイスが位置するレベルに配置される。回折素子は、適切なサイズの格子または特徴のアレイであり、ダークフィールドレチクル内の明るい領域内に配置することができる。この領域は、投影システムのオブジェクトフィールドサイズに対して小さい（すなわち、画像の収差がその領域のオブジェクトポイントの位置からほぼ独立している程度に十分小さい）。そのような領域はピンホールとして具体化できる。上記のように、例えば、前記オブジェクト格子、または格子パターンなどの回折特徴、またはチェッカー盤パターンなどの構造を内部に有することができる。しかし、これは、原則的にオプションである（例えば、本発明の第１の実施形態では、ピンホールを用いてフィールドの小さい部分を選択でき、一実施形態では、ピンホール内に構造はない）。ピンホールとそのオプションの内部構造の機能は、投影システムの瞳の中に相互コヒーレンスのローカル最大値を有する事前選択された相互コヒーレンスを定義することである。それによって事前選択された相互コヒーレンスは、ピンホールとその構造の空間フーリエ変換によってピンホールとそのオプションの内部構造に関連付けられる。ピンホール内のパターンに関する詳細情報は、米国特許出願第２００２−０００１０８８号から収集できる。回折素子に１つまたは複数のレンズを関連付けることもできる。イルミネータと投影システムとの間の投影ビーム内に位置するこのアセンブリ全体を以下ソースモジュールと呼ぶ。
【０１４１】
[00163]  図１４を参照すると、本発明の一実施形態で使用するソースモジュールＳＭが示されている。ソースモジュールＳＭは、一方の側にレチクル同様の不透明のクロム層を備え、クロム層内にピンホールＰＨが提供された石英ガラス板であるピンホール板ＰＰを備える。ソースモジュールは、また、放射をピンホール上に合焦させるレンズＳＬを備える。実際、異なるフィールド位置および異なるスリット位置のためのピンホールおよびレンズのアレイが提供され、レンズはピンホール板上部に一体化できる。理想的には、ソースモジュールは、開口数測定で投影システムの瞳が充填され、過充填されるように幅広い角度範囲で放射を生成する。一実施形態では、瞳の充填は均一でなければならない。レンズＳＬの使用によって過充填が達成でき、また、放射強度が増す。ピンホールＰＨは、フィールド内の特定の位置への放射を制限する。均一な瞳充填を得るための別の方法は、ピンホール板の上にディフューザ板（エッチングされたすりガラス板など）を使用するか、（回折光学素子ＤＯＥに類似の）マイクロレンズのアレイを使用するか、または（位相シフトマスクＰＳＭに類似の）ホログラフィックディフューザを使用することである。
【０１４２】
[00164]  ソースモジュールおよび投影システムを横断した放射は、画像格子として知られるピンホールまたは格子などの別の回折素子ＧＲに入射する。図１４を参照すると、別の回折素子ＧＲは、例えば、水晶製のキャリア板ＣＰに装着されている。この別の回折素子は、互いに干渉する（相互コヒーレンスの前記ローカル最大値に回折次数を合わせることで）ように構成された異なる回折次数を生成する「シアリング機構」として動作する。例えば、ゼロ次を生成して１次と干渉させることができる。この干渉の結果、パターンが発生し、これがディテクタによって検出されて画像フィールド内の特定の場所の波面収差に関する情報が明らかになる。ディテクタＤＴは、例えば、レジストを使用せずに電子的にパターンの画像を捕捉するＣＣＤまたはＣＭＯＳカメラであってよい。別の回折素子ＧＲおよびディテクタＤＴを干渉センサＩＳと呼ぶ。従来、別の回折素子ＧＲは、最良の焦点平面の基板のレベルに配置されていた。ここで焦点平面は、ソースモジュールＳＭ内の最初に述べた回折素子に関する共役平面に位置していた。ディテクタＤＴは、別の回折素子ＧＲの下方の空間を介した位置にある。
【０１４３】
[00165]  リソグラフィツール上で実施される干渉計波面測定システムの１つの自社所有の形態は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｌｅｎｓ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ  Ａｔ  Ｓｃａｎｎｅｒの頭字語であるＩＬＩＡＳ（商標）として知られている。この測定システムは、リソグラフィ投影装置上に日常的に提供される。リソグラフィスキャナ装置上に提供されるそのような干渉計システムの詳細情報は、共に全体を引用により本明細書に組み込むものとする米国特許出願第２００２−０００１０８８号および米国特許第６，６５０，３９９  Ｂ２から収集できる。
【０１４４】
[00166]  干渉センサは、本質的に波面の微分位相を測定する。ディテクタ自体は、放射強度を測定できるだけであるが、干渉を利用することで、位相を強度に変換できる。大半の干渉計は干渉パターンを生成するのに二次基準ビームを必要とするが、これは、リソグラフィ投影装置では実施が困難である。しかし、この要件を有さないクラスの干渉計がシアリング干渉計である。横方向のシアリングの場合、干渉は、波面と元の波面の横方向に変位された（シアリングされた）コピーとの間で発生する。この実施形態では、別の回折素子ＧＲは、波面を互いにわずかに変位された（シアリングされた）複数の波面に分割する。それらの間に干渉が観察される。この例では、ゼロおよび＋／−１の回折次数だけが考慮される。干渉パターンの強度は、ゼロと１の回折次数の間の位相差に関連する。
【０１４５】
[00167]  強度Ｉは、以下の概略の関係式で与えられる。
【数１０】
2008546218.tif 000012
ここで、Ｅ０およびＥ１は、ゼロおよび１の回折次数、ｋは位相ステッピング距離、ｐは格子の周期性（波単位の）、Ｗは波面収差（波単位）、およびρは瞳の中の位置である。シアリング距離が短い場合、波面位相差は波面微分値に近づく。干渉センサＩＳに関してソースモジュールＳＭをわずかに変位させて、連続強度測定を行う場合、検出された放射強度は変調される（上記式の位相ステッピング因子ｋ／ｐは変化する）。被変調信号の第１の高調波（格子の周期を基本周波数とする）は、当該回折次数（０および＋／−１）に対応する。位相分布（瞳位置の関数としての）は、当該波面差に対応する。２つのほぼ垂直の方向にシアリングを行うことで、２つの方向の波面差が考慮される。
【０１４６】
[00168]  上記の波面上の位相測定と同様、振幅測定も実行できる。これらは、較正した角強度分布を備えたレチクルレベルの線源を用いて実行される。１つの例は、各点源が投影システムの瞳の中にある立体角の範囲にわたって有効に均一である強度分布を有する有効点源（使用する放射の波長より小さい寸法の）のアレイを使用することである。他の線源も使用することができる。次に、検出された強度の変動は、投影システムを通る特定の伝送路に沿った減衰に関連付けられる。投影システムの振幅測定および角伝送特性（アポダイゼーションとも呼ばれる）に関する詳細情報は、引用により全体を本明細書に組み込むものとする米国特許出願第１０／９３５，７４１号に記載されている。
【０１４７】
[00169]  本発明の一態様によれば、上記の波面測定（位相および振幅）は、偏光放射源を用いて実行される。図１４に示す一実施形態では、ビームスプリッタキューブなどの偏光子３０をソースモジュールＳＭに組み込んでいる。別の実施形態では、例えば、イルミネータまたはレチクルレベルに挿入可能な独立した離散的挿抜自在偏光子を使用する。干渉センサＩＳを改造する必要はない。
【０１４８】
[00170]  Ｘ方向のシアリングを提供するようにシアリング干渉計を配置し、波面ＷｘｘはＸ方向などの一方向に直線偏光された線源放射を用いて最初に測定される。偏光子またはソースモジュールは、回転または交換／変位され、放射がＹ方向に直線偏光されるようにして、新しい波面Ｗｘｙが測定される。便宜上、単一のソースモジュールキャリアに非偏光、Ｘ偏光、およびＹ偏光線源構造を提供し、通常のレチクルとして搭載することができる。レチクルステージは、走査方向に自由に移動でき、フィールドポイントごとに、（走査方向に垂直に）非偏光、Ｘ偏光、およびＹ偏光線源構造を提供できる。
【０１４９】
[00171]  投影システムなどの光学素子または光学素子の組み合わせの偏光放射への影響は、ジョーンズ行列によって表すことができる。入射および出射電磁放射の電磁場ベクトルのＸおよびＹ成分は以下のようにジョーンズ行列によって関連付けられる。
【数１１】
2008546218.tif 000013
【０１５０】
[00172]  リソグラフィ装置の投影システムでは、ジョーンズ行列内の非対角要素は、対角要素と比較して極めて小さい（すなわち、ほぼゼロ）、すなわち、ＸおよびＹ偏光状態の極めて小さいクロストークが発生するものとすることが有効である。したがって、Ｘ偏光された線源を使用して波面測定から対角要素Ｊｘｘを決定し、Ｙ偏光された線源を使用して波面測定から対角要素Ｊｙｙを決定することができる。波面の位相および振幅測定は、共に必要である。これは、ジョーンズ行列の各要素が一般に複素数であるためである。
【０１５１】
[00173]  特定のフィールドポイントについて、投影システム内の各瞳ポイントについてジョーンズ行列を計算できる（各ジョーンズ行列は、投影システムを通る特定の経路を通る放射線の偏光に対する影響に対応する）。ソースモジュールおよび干渉センサは、別のフィールドポイントに移動でき、一組のジョーンズ行列が得られる。フィールドポイントと瞳ポイントのこの各々の組み合わせが固有のジョーンズ行列を有する。
【０１５２】
[00174]  １つの問題は、投影システムの瞳が確実に過充填されるようにするディフューザなどのソースモジュール内の装置によって偏光状態が混合されないかということである。しかし、小さい角度のディフューザの特徴的な長さスケールは、通常約０．０５ｍｍであるため、これは重大な影響を与えるとは考えられない。しかし、混合が起こったとしても、ＸおよびＹ波面測定を組み合わせ、一組の線形式を解くことで簡単に修正できる。偏光混合の小数部ａがソースモジュール内で発生すると仮定して、以下の式の組が得られる。
【数１２】
2008546218.tif 000014
【０１５３】
[00175]  混合因子ａは、論理的に、または較正（オフラインで実行）によって得られる。式を解いて所望のＸおよびＹ偏光波面ＷｘおよびＷｙが得られる。使用する偏光子が満足がいく偏光純度を生まない場合にも同じ手順を適用できる。
【０１５４】
[00176]  基板レベルの放射ビームの偏光状態の表示は、所望の目標偏光状態の指定に基づくことができる。目標の、または好ましい偏光状態にある偏光放射の偏光純度（ＰＰ）またはパーセンテージとして便利な測定規準が定義される。数学的に偏光純度（ＰＰ）は、以下の式で定義できる。
【数１３】
2008546218.tif 000015
但し、ＥＴａｒｇｅｔおよびＥＡｃｔｕａｌは、単位長の電磁場ベクトルである。
【０１５５】
[00177]  ＰＰは、貴重な規準ではあるが、照射放射を完全には定義していない。放射の小数部は、未定義または非偏光で、電気ベクトルは観察期間を超えた時間枠内で回転する。これは、非偏光放射として分類できる。放射が強度Ｉｐｏｌａｒｉｚｅｄを備えた偏光放射と強度Ｉｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄを備えた非偏光放射との総計であると考えられ、強度の和がＩＴｏｔａｌの場合、以下の式で偏光度（ＤＯＰ）を定義することができる。
【数１４】
2008546218.tif 000016
【０１５６】
[00178]  ＤＯＰは、非偏光部分を説明するためのものである。非偏光（および偏光）放射は、２つの直交状態に分解できるため、ＤＯＰおよびＰＰの関数としての偏光の好ましい状態の強度（ＩＰＳ）は次式で導出される。
【数１５】
2008546218.tif 000017
【０１５７】
[00179]  本発明の別の実施形態では、図１４に関連する上述の実施形態の測定方法がＩＰＳの空間分布を検証し計算するように配置される。上記実施形態と同様、Ｘ方向に直線偏光された線源放射を用いて測定され、線および空間がＹ方向に平行に向いた状態の画像格子ＧＲを用いて最初に、波面Ｗｘｘが測定される。したがって、投影システムの瞳の中でＸ方向の波面シアリングが得られる。次いで偏光子３０が回転または交換／変位され、放射はＹ方向に直線偏光される。さらに、オブジェクト格子は、上記同様、投影システムの瞳の中にＸ方向の波面シアリングを提供するように配置され、対応する直線偏光波面Ｗｘｙが測定される。
【０１５８】
[00180]  例えば、Ｘ偏光された第１のピンホールＰＨ１が波面Ｗｘｘの空間分解された収差測定に使用される。このプロセスは、Ｙ偏光された格子の向きがピンホールＰＨ１で提供された向きと同じ別のピンホールＰＨ２でも実行される。これで波面Ｗｘｙの第２の波面収差測定が実行される。この測定結果を用いて瞳の中に空間的に分解された状態でジョーンズ行列と好ましい状態の強度（ＩＰＳ）とを計算できる。
【０１５９】
[00181]  以下に、この測定をより詳細に説明する。通常のシアリング干渉計では、波面の位相φ（ｘ，ｙ）がピンホールＰＨ内のオブジェクト格子を用いて測定され、投影システムの瞳の中に事前選択された空間コヒーレンスとシアリング格子を提供する。シアリング格子は、上記画像格子ＧＲである。格子ＧＲは、ディテクタＤＴ上に異なる回折次数を持ち込む。ディテクタＤＴは、瞳に対して格子ＧＲの変位で振動する強度を検出する。この振動の振幅は、コントラストとも呼ばれ、平均強度（振幅ゼロ）はＤＣ信号とも呼ばれる。
【０１６０】
[00182]  シアリング干渉収差測定法は、ゼロ次回折電場と１次回折電場とを含む格子ＧＲで回折した電場の混合（すなわち、コヒーレントの追加）を含む。ゼロ次および１次回折フィールドは、投影システムの瞳での電場の画像であり、それぞれ、投影システムの瞳の中の瞳位置（ｘ，ｙ）の電場Ｅ０（ｘ，ｙ）と、「隣接する」瞳位置（ｘ＋ｄｘ，ｙ）の電場Ｅ１（ｘ＋ｄｘ，ｙ）によって表される。
【０１６１】
[00183]  ここで、電場は、スカラー場（瞳のＸ、Ｙ座標から独立して同じ偏光状態を備えた）であり、下付き文字は格子ＧＲでの回折の次数を指す。偏光のベクトル性は、以下のように導入される。波面にわたって一定である項を計算から除外すると、次のようになる。
【数１６】
2008546218.tif 000018
【０１６２】
[00184]  ディテクタＤＴは、以下の式で与えられる強度Ｉ（ｘ，ｙ）を測定する。
【数１７】
2008546218.tif 000019
【０１６３】
[00185]  強度Ｉ（ｘ，ｙ）は、２つのフィールドＥ０とＥ１との位相差に関するコサインとして変化する。なお、Ａ０＝Ａ０（ｘ，ｙ）およびＡ１＝Ａ１（ｘ＋ｄｘ，ｙ）である。式をより平明にするために短い表記法が導入されている。波面測定は、特別の、変化する「ステッピング」位相φｓｔｅｐを含めることでコサインの振る舞いを測定するステップを含む。各ステップで、ディテクタＤＴの１つのピクセルでの強度の新しい値が測定される。φｓｔｅｐ＝ｋ×（２π／８）（ｋ＝１，２，．．．，８）で８回ステップした後、以下の８つの測定値が得られる。
【数１８】
2008546218.tif 000020
【０１６４】
[00186]  これらの８つのデータポイントから、位相ｄφ（ｘ，ｙ）＝φ（ｘ＋ｄｘ，ｙ）−φ（ｘ，ｙ）が引き出される。代替的に、信号／雑音の制約によっては、８より大きい、または小さいデータポイントを使用することができる。瞳位置（ｘ，ｙ）に対応するディテクタＤＴのすべての適格なピクセルへの適合の結果、波面位相シフトの完全なマップｄφ（ｘ，ｙ）が得られる。
【０１６５】
[00187]  例えば投影システムのレンズ素子内で発生する複屈折を説明するために、電場のベクトル性を組み込む。シアリング格子ＧＲは、非偏光であるものとする。したがって、格子ＧＲの上流の放射のベクトル特性だけが検証される。￣Ｅ０および￣Ｅ１は両方共、直交するＸおよびＹ方向に平行なＸおよびＹ成分を有する。
【数１９】
2008546218.tif 000021
および
【数２０】
2008546218.tif 000022
【０１６６】
[00188]  特別の位相φｒｅｉ（ｘ，ｙ）は、例えば複屈折のために、各電場のＹ成分間の位相遅延を記述する。Ｘ成分間の位相遅延は、以前に導入された位相差φ（ｘ，ｙ）によって吸収される。ディテクタＤＴのディテクタピクセルで測定される強度は以下の式で与えられる。
【数２１】
2008546218.tif 000023
但し、例えば、Ａ０ｘ＝Ａ０ｘ（ｘ，ｙ）である。
【０１６７】
[00189]  この結果は、以下の式で記述される。
【数２２】
2008546218.tif 000024
但し、
【数２３】
2008546218.tif 000025
および
【数２４】
2008546218.tif 000026
【０１６８】
[00190]  特別の「複屈折項」ｄφＢＦ（ｘ，ｙ）は、コサイン内で出現する。この特別の位相は、シアリング干渉収差測定によって検出され、直交正規化ゼルニケ関数で波形収差を表すゼルニケ係数によって重み付けされる。
【０１６９】
[00191]  本発明の一態様によれば、電場￣Ｅ０（ｘ，ｙ）の偏光状態が強度Ｉ（ｘ，ｙ）の干渉測定から得られる。この偏光状態は、以下の式で与えられるストークスベクトル￣Ｅ０によって定義される。
【数２５】
2008546218.tif 000027
【０１７０】
[00192]  本発明の一態様によれば、Ｉ（ｘ，ｙ）の測定は、２つの対応するＩ（ｘ，ｙ）測定のピンホールＰＨ内のオブジェクト格子に入射する放射について２つの異なる事前選択された偏光状態を選択するステップを含む。
【０１７１】
[00193]  以下、投影システムを横断する放射は、完全に偏光されるものとする。したがって、Ｅ０（ｘ，ｙ）の偏光度ＤＯＰＥ０は１である。
【数２６】
2008546218.tif 000028
【０１７２】
[00194]  好ましい状態の強度（ＩＰＳ）は、ＤＯＰ＝１の時の偏光純度（ＰＰ）に等しい。さらに、好ましい偏光状態は、完全なＸ偏光と完全なＹ偏光として定義される。これらの偏光状態は、リソグラフィ印刷プロセスの解像度を上げる好ましい照明モードに対応する。ＩＰＳの対応する値は、以下の通りである。
【数２７】
2008546218.tif 000029
および
【数２８】
2008546218.tif 000030
【０１７３】
[00195]  投影システムの瞳の中の事前選択された位置（ｘｐ，ｙｐ）で、ジョーンズ行列が周知であるものとする。例えば、投影システムの光軸に沿った軸光について、ジョーンズ行列は、単一行列であると仮定できる。したがって、電場￣Ｅ０（ｘｐ，ｙｐ）は、レチクル＋投影システムを横断した後も不変である。この実施形態では、ソースモジュールＳＭを備えた偏光子３０を用いて￣Ｅ０（ｘ，ｙ）は、レチクルレベルでＸ方向に直線偏光されるように配置される。したがって、ユニタリージョーンズ行列の前提では、Ａ０ｙ＝０である。式１７〜１９によれば、以下のパラメータがシアリング干渉法で測定される。
【数２９】
2008546218.tif 000031
【数３０】
2008546218.tif 000032
および
【数３１】
2008546218.tif 000033
【０１７４】
[00196]  ここで、下付き文字「，ｘ」は、入射直線Ｘ偏光を示す。例えば、Ａ１ｙ，ｘは、入射Ｘ偏光放射がレチクルレベルで使用されている時の１次回折電場のＹ成分の振幅である。次に、干渉シアリング測定が繰り返され、Ｙ方向に沿った偏光の方向に配列されたソースモジュール内の対応する偏光子３０を再度用いて、￣Ｅ０（ｘ，ｙ）の偏光構成がレチクルレベルでＹ方向に直線偏光された状態で取得される。上記測定と同様、Ａ０ｘ＝０である。一般式１７〜１９に従って、シアリング干渉法を用いて、以下のパラメータを測定できる。
【数３２】
2008546218.tif 000034
【数３３】
2008546218.tif 000035
および
【数３４】
2008546218.tif 000036
【０１７５】
[00197]  次いで、下付き文字「，ｙ」は、レチクルレベルの入射放射の線形Ｙ偏光を示す。例えば、Ａ１ｘ，ｙは、入射Ｙ偏光放射が使用されている時の１次回折電場のＸ成分の振幅である。原則的に、入射Ｘ偏光および入射Ｙ偏光について￣Ｅ１（ｘｐ＋ｄｘ，ｙｐ）の完全な偏光状態を決定することができる。
【０１７６】
[00198]  干渉パターンのコントラストは、式２４−２および２５−２で記述した強度振動の振幅に関連する。したがって、エンティティＡＢＦ２の測定は、「コントラスト」測定と呼ばれる。さらに、干渉フリンジパターンの「ＤＣ」成分を式２４−３および２５−３によって記述する。したがって、ＤＣ，ｘおよびＤＣ，ｙの測定は、「ＤＣ」測定と呼ばれる。前記コントラストおよびＤＣ測定の結果、４つの未知のＡ１ｘ，ｘ，Ａ１ｘ，ｙ，Ａ１ｙ，ｘ，Ａ１ｙ，ｙを含む４つの式が得られる。
【０１７７】
[00199]  位置（ｘｐ＋ｄｘ，ｙｐ）は、瞳の中の第１の位置（ｘ１，ｙ１）と呼ばれる。上記の測定プロセスは、第１の位置からｘ２＝ｘ１＋ｄｘ，ｙ２−ｙ１である第２の位置まで移動する際に繰り返され、再度式１７〜１９を用いて（下付き文字０および１を１および２にそれぞれ置き換えて）対応する振幅Ａ２ｘ，ｘ，Ａ２ｘ，ｙ，Ａ２ｙ，ｘ，Ａ２ｙ，ｙが決定され、４つの未知のＡ２ｘ，ｘ，Ａ２ｘ，ｙ，Ａ２ｙ，ｘ，Ａ２ｙ，ｙを含む４つの式が得られる。同様に、Ｙ方向のシアリングが導入できる（線および空間がＸ方向に平行に配向され、投影システムの瞳の中でＹ方向の波面シアリングが得られるようにして画像格子ＧＲを用いて）。これによってタイプｘ２＝ｘ１，ｙ２＝ｙ１＋ｄｙの第１から第２の位置への遷移が可能になる。
【０１７８】
[00200]  隣接位置へのそのような遷移はいずれも任意の数だけ繰り返すことができ、そのたびに振幅Ａｉｘ，ｘ，Ａｉｘ，ｙ，Ａｉｙ，ｘ，Ａｉｙ，ｙ（ｉ＝１，２，３，．．．）が決定され、積分による偏光の状態空間分布が効果的にマッピングされる。式２２および２３を使用して、ＩＰＳの対応する空間分布が得られる。例えば、測定値Ａｉｘ，ｘ，Ａｉｙ，ｘ（Ａ０ｘ，Ａ０ｙの場合）を式２２に代入してＩＰＳｘ（ｘ，ｙ）の分布が得られる。
【０１７９】
[00201]  この実施形態では、偏光子３０の２つの異なる設定は、シアリング方向に沿った直線偏光とシアリングの方向に垂直の直線偏光とを含む。しかし、本発明の一態様によれば、偏光子３０の追加の設定を使用することができる。偏光子が３０シアリング方向に関してゼロまたは９０°異なる角度の直線偏光用に配置されたソースモジュールＳＭを提供することによって、線形Ｘ偏光または線形Ｙ偏光のいずれとも異なるレチクルレベルでの偏光について、上記のＤＣおよびコントラスト測定をさらに実行できる。そのような追加の測定を用いて上記のように電場振幅の式を解くプロセスの確度を高める、またはＤＯＰ＜１である場合に非偏光放射の存在に関する情報を得ることができる。
【０１８０】
[00202]  本発明の別の実施形態によれば、ジョーンズ行列分布も同様に測定できる。上記実施形態と同様、ＤＯＰ＝１であるものとする。したがって、投影システムを横断する放射の偏光状態の変化を記述する伝達関数は、複素２×２ジョーンズ行列の空間分布として表される。上記実施形態と同様、未知の電場振幅は、前記ＤＣ成分およびコントラストなどの干渉混合データを測定し、さらにｄφを測定することで決定される。
【０１８１】
[00203]  これらの測定は、２つの入射偏光状態（例えば、上記実施形態の線形Ｘ偏光および線形Ｙ偏光）について繰り返される。瞳の中には、ジョーンズ行列が知られている単一のポイントがあるものとする。例えば、ジョーンズ行列は、投影システムの光軸上のあるポイントのユニタリー行列であると仮定できる。
【０１８２】
[00204]  次に、すべての他の瞳の中のポイントにおけるジョーンズ行列が上記実施形態で説明した反復法に似た反復法によって得られる。ジョーンズ行列の４つの各行列要素は実数部と虚数部を有するため、未知の要素は８つになり、したがって、未知の要素について解決するには、８つの式が必要である。式２４−１、２４−２、２４−３および式２５−１、２５−２、２５−３への干渉強度データの適合によって６つの式が提供される。他の回折ビームとの干渉がない場合に１次回折ビームに関しピンホールＰＨ上に入射する放射の２つの偏光状態について出力強度を補足測定することによって２つの式がさらに提供される。
【０１８３】
[00205]  第４および第５の実施形態の説明における分析は、話を分かりやすくするために、シアリング干渉計構成の格子ＧＲでの放射の２つの回折次数の組み合わせに限定している。しかし、本発明の一態様によれば、追加の回折次数を考慮することができる。例えば、電場￣Ｅ０および￣Ｅ１以外に、「隣の」瞳の位置（ｘ−ｄｘ，ｙ）に対応する回折場￣Ｅ−１を分析に含めてもよい。この分析は、第４の実施形態の分析に類似している。
【０１８４】
[00206]  偏光子、リターダ（四分の一波長板）、偏光ビームスプリッタなどの偏光アクティブなコンポーネントが使用される上記実施形態のいずれにおいても、放射の伝搬角は、コンポーネントの性能に大きな影響を与えることがある。したがって、これらのコンポーネントを放射がほぼ平行になる場所に配置すると有利である。１つのオプションとして、放射がすでにほぼ平行であるイルミネータ内の適切な場所に偏光変換素子１０およびアナライザ１２などの素子を配置することができる。第２の選択肢は、図１５に示すように、放射を最初にコリメートして次に合焦する光学素子４０および４２を提供することである。これによって、放射が平行ビームの形態をとり、偏光アクティブなコンポーネントを配置することができるゾーン４４が提供される。
【０１８５】
[00207]  本発明の上記のいずれかの実施形態による測定の結果を用いてフィードバックを提供できる。例えば、イルミネータによって所望の偏光パターンが設定される装置では、１つまたは複数のアクチュエータを提供して得られた測定値に基づくフィードバックによってリソグラフィ装置のコンポーネントを調整することができる。図１２にコントローラ１６の制御下でイルミネータＩＬを調整して所望の偏光パターンのすべての測定値の偏りを修正または補償することができることを示すが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【０１８６】
[00208]  本明細書にはＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用に関する具体的な参考資料が記載されているが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学システムの製造、磁区メモリのガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドといった他の用途にも適用可能であることを理解されたい。当業者であれば、上記の別の用途の場合、本明細書で使用する「ウェーハ」または「ダイ」という用語はいずれも、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ことを理解することができるだろう。本明細書に記載する基板は、露光の前後に、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、露光したレジストを成長させるツール）、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内で処理されてもよい。本明細書中の開示内容を、適宜、上記の基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば、多層ＩＣを作成するために、複数回処理できるので、本明細書で使用する基板という用語は、すでに多重処理層を含む基板を指すこともできる。
【０１８７】
[00209]  光学リソグラフィ分野での本発明の実施態様の使用について上に具体的に説明してきたが、本発明は、他の用途にも使用することができることを理解されたい。
【０１８８】
[00210]  本明細書で使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍ、またはその近辺の波長を有する）、紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、および他のタイプの放射を包含する。
【０１８９】
[00211]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折および反射型光学コンポーネントを含むさまざまなタイプの光学コンポーネントのいずれか１つまたは組合せを指すことができる。
【０１９０】
[00212]  以上、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明は、上記以外の方法で実行することができることを理解されたい。
【０１９１】
[00213]上記説明は、例示としてのものであって、本発明を制限するものでない。したがって、当業者であれば、添付の特許請求の範囲を逸脱することなしに、本明細書に記載された本発明に対して修正を行うことができることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】[0043]  開口数（ＮＡ）に対応する角度で偏光センサモジュールに入射するイルミネータからの偏光光を示す図である。
【図２】[0044]  本発明の構成による偏光センサシステム内のウェーハレベルに位置するカメラを示す図である。
【図３】[0045]  本発明のいくつかの実施形態による偏光センサに関連する特徴間の関係を開示する図表である。
【図４】[0046]  本発明の一実施形態によるアクティブレチクルツールを示す図である。
【図５ａ】[0047]  本発明の構成による偏光センサの一部を示す図である。
【図５ｂ】[0048]  本発明の別の構成により配置されたスプリング搭載リターダを示す図である。
【図６】[0049]  本発明の別の実施形態による別の偏光センサの一部を示す図である。
【図７】[0050]  本発明の別の実施形態による別の偏光センサの一部を示す図である。
【図８ａ】[0051]  本発明の別の実施形態による別の偏光センサの一部を示す図である。
【図８ｂ】[0052]  本発明の一実施形態で配置されたパッシブレチクルシステムを示す図である。
【図８ｃ】[0053]  偏光センサモジュールの詳細図である。
【図９】[0054]  本発明のそれぞれ３つの実施形態による３つの異なった偏光センサの概略図である。
【図９ｄ】[0055]  レチクルのピンホールの下部に提供されたビームスプリット偏光子を有するマルチパスシステムの詳細図である。
【図１０】[0056]  非偏光光波と波面との相互作用を示す図である。
【図１１】[0057]  本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図１２】[0058]  本発明の別の実施形態によるリソグラフィ装置の概略図である。
【図１３】[0059]  図１２に示す実施形態の変形形態によるリソグラフィ装置の概略図である。
【図１４】[0060]  本発明の別の実施形態によるリソグラフィ装置の概略図である。
【図１５】[0061]  偏光アクティブ構成部品の領域内の放射をコリメートする構成の概略図である。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図９ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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