(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定放射ビームを生成するように構成された放射源と、
前記測定放射ビームを受け取り、格子によってパターン付与された偏光測定放射ビームを提供するように構成された、ポラライザ及び格子と、
基板上のターゲット位置で前記格子のイメージを形成するように構成された光学系であって、前記格子イメージは、第１の偏光を有する第１の部分及び第２の異なる偏光を有する第２の部分を備える、光学系と、
前記基板の前記ターゲット位置から反射される放射を受け取り、第２の格子で前記格子イメージのイメージを形成するように構成された、検出光学系と、
前記第２の格子を介して伝送される放射を受け取り、前記格子イメージの前記第１の部分について前記伝送される放射の強度を示す第１の出力信号を生成し、前記格子イメージの前記第２の部分について前記伝送される放射の強度を示す第２の出力信号を生成するように構成された、検出器と、
前記出力信号を分析し、前記独立した出力信号から前記基板の前記トポグラフィを決定するように構成された、プロセッサと、
を備え、
前記ポラライザ及び前記格子は偏光格子の形で提供される、トポグラフィ測定システム。
【請求項２】
前記第２の偏光は前記第１の偏光に対して直角である、請求項１に記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項３】
前記偏光格子はワイヤ格子ポラライザを備える、請求項１又は２に記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項４】
前記ワイヤ格子ポラライザは２つの相互に直交する偏光セクションを備え、前記相互に直交する偏光セクションは実質的に面積が等しい、請求項３に記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項５】
前記検出器は、一方の検出器領域が前記格子イメージの前記第１の部分から放射を受け取り、他方の検出器領域が前記格子イメージの前記第２の部分から放射を受け取るように構成された、２つの独立領域を備える、請求項４に記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項６】
前記第１及び第２の出力信号には、前記プロセッサによって数学的重みが割り当てられる、請求項１から５のいずれかに記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項７】
前記検出された測定放射ビームの偏光比を調整するために、前記割り当てられた数学的重みが使用される、請求項６に記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項８】
前記測定放射ビームは複数の測定放射ビームのうちの１つであり、前記測定放射ビーム間の偏光不均衡を補正するために、前記割り当てられた数学的重みが使用される、請求項６又は７に記載のトポグラフィ測定システム。
【請求項９】
放射ビームを条件付けるように構成された照明システムと、
パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、前記パターニングデバイスは、パターン付与された放射ビームを形成するために前記放射ビームの断面にパターンを付与することが可能である、支持体と、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
前記パターン付与された放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、
を備え、
請求項１から８のいずれかに記載のトポグラフィ測定システムを更に備える、
リソグラフィ装置。
【請求項１０】
ポラライザ及び格子を使用して測定放射ビームを偏光及びパターニングすること、
基板上に前記格子のイメージを形成することであって、前記格子イメージは、第１の偏光を有する第１の部分及び第２の異なる偏光を有する第２の部分を備える、形成すること、
第２の格子で前記格子イメージのイメージを形成すること、
前記第２の格子によって伝送される前記格子イメージの前記第１の部分の強度を検出し、前記第２の格子によって伝送される前記格子イメージの前記第２の部分の強度を検出すること、及び、
前記基板の前記トポグラフィを決定するために前記検出された強度を分析すること、
を含み、
前記ポラライザ及び前記格子は偏光格子の形で提供される、トポグラフィ測定方法。
【請求項１１】
前記第２の偏光は前記第１の偏光に対して直角である、請求項１０に記載のトポグラフィ測定方法。
【請求項１２】
前記検出された強度には数学的重みが割り当てられ、前記測定放射ビームの偏光比を調整するために、前記割り当てられた数学的重みが使用される、請求項１０又は１１に記載のトポグラフィ測定方法。
【請求項１３】
前記測定放射ビームは複数の測定放射ビームのうちの１つであり、異なる測定放射ビーム間に存在する偏光不均衡を補正するために、前記割り当てられた数学的重みが使用される、請求項１２に記載のトポグラフィ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[001]  本願は、２０１５年１０月８日出願の欧州特許出願第１５１８８９３６．７号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[002]  本発明は、トポグラフィ測定のシステム及び方法に関する。トポグラフィ測定システムは、リソグラフィ装置の一部を形成し得る。
【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上に印加するように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えば、マスク）からのパターンを、基板（例えば、シリコンウェーハ）上に提供される放射感応性材料（レジスト）の層上に投影することができる。
【０００４】
[004]  基板上に提供される放射感応性材料の層上に、パターニングデバイスからパターンが投影される前に、基板のトポグラフィが測定される。これを達成するために、リソグラフィ装置にトポグラフィ測定システムが提供される。トポグラフィ測定システムは、基板の表面にわたって基板の高さを測定する。高さ測定値を使用して、基板上へのパターンの正確な投影を支援する、高さマップが形成される。
【０００５】
[005]  例えば、本明細書又は他の場所で識別されるかどうかにかかわらず、従来技術の問題のうちの１つ以上を未然に防ぐか又は緩和する、トポグラフィ測定システムを提供することが望ましい可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
[006]  本発明の第１の態様によれば、測定放射ビームを生成するように構成された放射源と、測定放射ビームを受け取り、格子によってパターン付与された偏光測定放射ビームを提供するように構成された、ポラライザ及び格子と、基板上のターゲット位置で格子のイメージを形成するように構成された光学系であって、格子イメージは、第１の偏光を有する第１の部分及び第２の異なる偏光を有する第２の部分を備える、光学系と、基板のターゲット位置から反射される放射を受け取り、第２の格子で格子イメージのイメージを形成するように構成された、検出光学系と、第２の格子を介して伝送される放射を受け取り、格子イメージの第１の部分について伝送される放射の強度を示す第１の出力信号を生成し、格子イメージの第２の部分について伝送される放射の強度を示す第２の出力信号を生成するように構成された、検出器と、出力信号を分析し、独立した出力信号から基板のトポグラフィを決定するように構成された、プロセッサとを備える、トポグラフィ測定システムが提供される。
【０００７】
[007]  格子イメージの各部分を検出することで、測定ビームによって基板上に照射されるターゲット位置のサイズが効果的に減少する。これによって、トポグラフィ測定システムの空間サンプリング周波数が増加する。第１及び第２の異なる偏光を使用することは、偏光依存測定誤差を識別及び補償できるため、有利である。
【０００８】
[008]  第２の偏光は第１の偏光に対して直角であり得る。
【０００９】
[009]  ポラライザ及び格子は、偏光格子の形で提供され得る。代替として、ポラライザ及び格子は別のエンティティとして提供され得る。
【００１０】
[0010]  偏光測定放射ビームは、７５°から８５°の間の入射角で、基板上に入射し得る。
【００１１】
[0011]  （従来使用された７０°の入射角と比較した）入射角の増加は、偏光測定放射ビームの反射に与える基板層構造の影響を減少させるため、有利である。
【００１２】
[0012]  入射角は、およそ８０°であり得る。
【００１３】
[0013]  格子は、ワイヤ格子ポラライザを備え得る。
【００１４】
[0014]  ワイヤ格子ポラライザと、別々の格子イメージ部分に対して別々の出力信号を提供する検出器との組み合わせは、相対的に安価であるため、有利である。更なる利点は、組み合わせを既存のトポグラフィ測定システムにレトロフィットできることである。
【００１５】
[0015]  ワイヤ格子ポラライザは、２つの相互に直交する偏光セクションを備え得る。
【００１６】
[0016]  相互に直交する偏光セクションは、実質的に面積が等しい可能性がある。
【００１７】
[0017]  検出器は、一方の検出器領域が格子イメージの第１の部分から放射を受け取り、他方の検出器領域が格子イメージの第２の部分から放射を受け取るように構成された、２つの独立領域を備え得る。
【００１８】
[0018]  第１及び第２の出力信号には、プロセッサによって数学的重みを割り当てることができる。
【００１９】
[0019]  割り当てられた数学的重みを使用して、測定放射ビームの偏光比を調整することができる。
【００２０】
[0020]  測定放射ビームは、複数の測定放射ビームのうちの１つであり得、割り当てられた数学的重みを使用して、測定放射ビーム間の偏光不均衡を補正することができる。
【００２１】
[0021]  測定放射ビームは、広帯域紫外線を含み得る。
【００２２】
[0022]  本発明の第２の態様によれば、ポラライザ及び格子を使用して測定放射ビームを偏光及びパターニングすること、基板上に格子のイメージを形成することであって、格子イメージは、第１の偏光を有する第１の部分及び第２の異なる偏光を有する第２の部分を備える、形成すること、第２の格子で格子イメージのイメージを形成すること、第２の格子によって伝送される格子イメージの第１の部分の強度を検出し、第２の格子によって伝送される格子イメージの第２の部分の強度を検出すること、及び、基板のトポグラフィを決定するために検出された強度を分析することを含む、トポグラフィ測定方法が提供される。
【００２３】
[0023]  第２の偏光は、第１の偏光に対して直角であり得る。
【００２４】
[0024]  ポラライザ及び格子は、偏光格子の形で提供され得る。代替として、ポラライザ及び格子は別のエンティティとして提供され得る。
【００２５】
[0025]  測定放射ビームは、７５°から８５°の間の入射角で基板上に入射し得る。
【００２６】
[0026]  入射角は、およそ８０°であり得る。
【００２７】
[0027]  検出される強度には、数学的重みを割り当てることができる。
【００２８】
[0028]  割り当てられた数学的重みを使用して、測定放射ビームの偏光比を調整することができる。
【００２９】
[0029]  測定放射ビームは、複数の測定放射ビームのうちの１つであり得、割り当てられた数学的重みを使用して、異なる測定放射ビーム間に存在する偏光不均衡を補正することができる。
【００３０】
[0030]  測定放射ビームは、広帯域紫外線を含み得る。
【００３１】
[0031]  本発明の第３の態様によれば、放射ビームを条件付けるように構成された照明システムと、パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、パターニングデバイスは、パターン付与された放射ビーム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ことが可能である、支持体と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムとを備える、リソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、測定放射ビームを生成するように構成された放射源と、測定放射ビームを受け取り、格子によってパターン付与された偏光測定放射ビームを受け取るように構成された、ポラライザ及び格子と、基板上のターゲット位置で格子のイメージを形成するように構成された光学系であって、格子イメージは、第１の偏光を有する第１の部分及び第２の異なる偏光を有する第２の部分を備える、光学系と、基板のターゲット位置から反射される放射を受け取り、第２の格子で格子イメージのイメージを形成するように構成された、検出光学系と、第２の格子を介して伝送される放射を受け取り、格子イメージの第１の部分について伝送される放射の強度を示す第１の出力信号を生成し、格子イメージの第２の部分について伝送される放射の強度を示す第２の出力信号を生成するように構成された、検出器と、第１及び第２の出力信号を分析し、独立した出力信号から基板のトポグラフィを決定するように構成された、プロセッサとを備える、トポグラフィ測定システムを更に備える。
【００３２】
[0032]  第２の偏光は、第１の偏光に対して直角であり得る。
【００３３】
[0033]  本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例示として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に従ったトポグラフィ測定システムを備える、リソグラフィシステムを概略的に示す図である。
【図２】従来のトポグラフィ測定システムを示す概略図である。
【図３】ある入射角で基板のターゲット位置上に入射する測定放射ビームを概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態において、格子として使用され得るワイヤ格子ポラライザを概略的に示す図である。
【図５】ワイヤ格子ポラライザと２つの独立領域を備える検出器とを備える、本発明の実施形態に従ったトポグラフィ測定システムを概略的に示す図である。
【図６】測定放射ビームの偏光比が３つの異なるスタックについて変化するのにつれて、トポグラフィ測定値に関連付けられたプロセス依存誤差がどのように変化するかを示す、３つのシミュレーションの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
[0034]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板プロセスツールに適用することができる。更に基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００３６】
[0035]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００３７】
[0036]  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生成する等のため、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しない場合があることに留意するべきである。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路等のターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００３８】
[0037]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフトマスク、ハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、更には様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。このようにして、反射ビームがパターニングされる。
【００３９】
[0038]  支持構造はパターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持体は、機械式クランプ、真空、又は他のクランプ技術、例えば真空条件下での静電クランプを使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。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などに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００４０】
[0039]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、適宜、例えば露光放射の使用、あるいは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対する、屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折システムを含む、様々なタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００４１】
[0040]  また、照明システムは、放射ビームを誘導し、整形し、又は制御する屈折、反射、及び反射屈折光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントを含んでよく、そのようなコンポーネントも以下においては集合的に又は単独で「レンズ」とも呼ばれることがある。
【００４２】
[0041]  リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水などに液浸されるタイプであってもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。
【００４３】
[0042]  図１は、本発明の特定の実施形態に従ったトポグラフィ測定システムを備えるリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、
ａ．放射（例えば、ＤＵＶ放射又はＥＵＶ放射）のビームＰＢを条件付けるための照明システムＩＬ、
ｂ．パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するためであり、アイテムＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置決めするために第１の位置決めデバイスＰＭに接続された、支持体構造（マスクテーブルとも呼ばれる）ＭＴ、
ｃ．基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗ２を保持するためであり、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決めデバイスＰＷ２に接続された、基板テーブル（ウェーハテーブルとも呼ばれる）ＷＴ２、
ｄ．基板Ｗ１を保持するためであり、アライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳに対して基板を正確に位置決めするための第３の位置決めデバイスＰＷ３に接続された、別の基板テーブルＷＴ１、及び、
ｅ．パターニングデバイスＭＡによって、放射ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗ２のターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを備える）上にイメージング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）ＰＬ、
を備える。
【００４４】
[0043]  本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）。
【００４５】
[0044]  イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
【００４６】
[0045]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整する調整手段ＡＭを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームＰＢを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００４７】
[0046]  放射ビームＰＢは、支持体構造ＭＴ上に保持されるパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射する。パターニングデバイスを横断したビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬは基板Ｗ２のターゲット部分Ｃ上にビームを合焦する。第２の位置決めデバイスＰＷ２及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス）の助けにより、例えば、異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴ２を正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を用いて、例えば、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャンの中などに、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることが可能である。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ及びＷＴの動きは、位置決めデバイスＰＭ及びＰＷの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けによって実現できる。しかしながら、ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持体構造ＭＴはショートストロークアクチュエータのみに接続され得るか、又は固定され得る。
【００４８】
[0047]  リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイスからのパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する時、スキャン動作と共にパターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗ２を移動させることができる。デカルト座標が図１に示されている。従来通り、ｚ方向は放射ビームＰＢの光軸と一致する。リソグラフィ装置がスキャンリソグラフィ装置である実施形態において、ｙ方向はスキャン動作の方向と一致する。
【００４９】
[0048]  図に示されるように、リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を有するタイプであり得る。デュアルステージリソグラフィ装置では、１つの基板Ｗ２の露光（「基板の露光」とは、前述のように、パターン付与された放射の基板上への投影を意味する）が実施されている間に、別の基板Ｗ１の特性を測定できるようにするために、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２が提供される。
【００５０】
[0049]  図１に示されるデュアルステージリソグラフィ装置では、アライメントシステムＡＳが図の左側に提供されている。トポグラフィ測定システムＴＭＳも、図の左側に提供されている。投影システムＰＬは、図の右側に提供されている。アライメントシステムＡＳは、第１の基板テーブルＷＴ１上に保持される、基板Ｗ１上に提供されるアライメントマークの位置（ボックスＰ１、Ｐ２によって概略的に示される）を測定する。トポグラフィ測定システムＴＭＳは、基板Ｗ１のトポグラフィを測定する。投影システムＰＬによって、第２の基板テーブルＷＴ２上に保持される基板Ｗ２上に、パターンが同時に投影される。第１の基板テーブルＷＴ１によって支持される基板Ｗ１の測定が完了し、第２の基板テーブルＷＴ２によって支持される基板Ｗ２の露光が完了した時、基板テーブルの位置は取り換えられる。その後、第１の基板テーブルＷＴ１によって支持される基板Ｗ１は、投影システムＰＬによって投影されるパターン付与された放射を使用して露光される。第２の基板テーブルＷＴ２によって支持される既に露光されたウェーハＷ２は、後続の処理のために基板テーブルから除去される。その後、投影システムＰＬによって投影されるパターン付与された放射を使用して露光する前に、アライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳによる測定のために、別の基板が第２の基板テーブルＷＴ２上に配置される。
【００５１】
[0050]  干渉計（図示せず）及び／又は他の位置測定手段を使用して、アライメント及びトポグラフィ測定の間、基板テーブルＷＴ１の位置を監視することができる。プロセッサＰＲは、アライメントシステムＡＳ、トポグラフィ測定システムＴＭＳからデータを受信すること、更にまた、基板テーブルＷＴ１の位置情報を受信することができる。基板Ｗは基板テーブルＷＴ１上に固定されているため、基板テーブルに関する位置情報は、基板に関する位置情報と見なすことができる。
【００５２】
[0051]  図２は、トポグラフィ測定システムＴＭＳの概略図である。トポグラフィ測定の間、放射源２は放射ビーム４を生成する。光学系６は、放射ビーム４を誘導及び／又はフォーカスするために提供され得る。放射ビーム４は、格子８上に入射する。放射ビーム４は、格子を通過する際に、格子８のイメージを用いてパターン付与される。パターン付与された放射ビームは、測定ビーム９（又は、等価的に測定放射ビーム）と呼ぶことができる。
【００５３】
[0052]  測定ビーム９は、基板１２上のターゲット位置に格子８のイメージを形成するように構成された、光学系１０を通過する。測定ビーム９は、入射角θで基板上に入射する。格子イメージは、矢印１３で示された位置に形成される。測定ビーム９は基板から反射され、検出光学系１４を通過する。検出光学系１４は、反射した測定ビーム１１を受け取り、格子イメージ１３のイメージを形成するように構成される。格子イメージのこのイメージは、第２の格子１６で形成される。検出器１８が、第２の格子１６を介して伝送された放射を受け取るように構成される。検出器１８は、その上に入射する放射の強度を検出し、放射の強度を示す出力信号を生成する。検出器１８は、例えばフォトダイオードとすることができる。検出器１８は、例えばＣＣＤアレイであってよく、それによって検出される放射強度はすべてのピクセルにわたって統合される。一般に、検出器上に入射する放射の強度を示す出力信号を提供する任意の検出器が使用可能である。
【００５４】
[0053]  基板１２が格子イメージ１３の下でスキャンされるため、基板の高さの変化は、結果として第２の格子１６で格子イメージ１３のイメージを上下に移動させることになる。この格子イメージ１３のイメージの位置のシフトが、第２の格子１６によって伝送される放射の量を変化させる。第２の格子１６によって伝送される放射の量における変化が、今度は、検出器１８上に入射する放射の強度を変化させる。したがって、検出器１８から出力される信号は、基板１２の高さを示す。検出器１８から出力される信号は、基板１２のトポグラフィのマップを生成するために、プロセッサＰＲによって分析され得る。
【００５５】
[0054]  格子は、１次元格子構造を備えることができる。格子は、例えばチェッカーボードパターンなどの２次元格子構造を備えることができる。一般に、任意の格子構造が使用可能である。しかしながら、基板の高さの変化の結果として生じる格子イメージのイメージの位置のシフトは、一次元のみで発生するため、一次元の空間分解能のみが必要である。
【００５６】
[0055]  複数の放射源を使用して、複数の放射ビームを生成することが可能であり、その後複数の放射ビームは複数の照明光学系を通過し、基板１２上の複数のターゲット位置を照明する。複数の放射ビームを使用することによって、より少ないストロークで基板をスキャンすることが可能であり、これによって、基板のトポグラフィをより速い速度で決定することが可能である。
【００５７】
[0056]  基板には、複数のパターン付与された層が、例えば、多層ＩＣを作成するために提供されることになる。各層は、基板上のレジストを露光するためにパターン付与された層を投影すること、及びその後、基板を処理することによって形成される。処理は、例えば、レジストをエッチングすること、エッチングによって形成された凹所内に材料を堆積させること、及び、その後基板を研磨することを含み得る。これによって、パターン付与された材料の層が基板上に形成される。層の厚みは実行される処理に依存し、層によって異なることになる。基板上のパターン付与された層のセットは、スタックと呼ぶことができる。リソグラフィ装置は、広範囲に変化する組成のスタックを備える基板上にパターンを投影することが可能なはずである。トポグラフィ測定システムＴＭＳは、すべての予測されるスタック組成について基板トポグラフィを測定することが可能なはずである。
【００５８】
[0057]  トポグラフィ測定の間に測定ビーム９が基板１２上に入射する時、測定ビームの一部が基板の表面に侵入し、基板スタックの異なる層間のインターフェースから反射される。スタックの異なる層からのこの測定ビーム９の反射によって、干渉効果が生じることになる。干渉効果は、反射した測定ビーム１１の波面を変形させる。これが次に、格子イメージ１３のイメージの第２の格子１６での位置をシフトさせる。スタック干渉効果によって生じる格子イメージ１３のイメージのシフトは、基板のトポグラフィが測定される際の精度を低下させる。放射の異なる偏光は、基板スタックの異なる層間のインターフェースから反射する時、異なる位相シフトを経験し得る。放射の異なる偏光は、基板スタックの異なる層間のインターフェースから反射する時、異なる量だけ反射し得る。スタック干渉効果によって生じるトポグラフィ測定の精度の低下は、放射の異なる偏光について異なり得る。
【００５９】
[0058]  測定ビーム９が反射する前に基板１２の表面に侵入する深さは、測定ビームの波長及び入射角の両方に依存する。一般に、測定ビーム９の進入深さは、波長が減少すると減少し、入射角θが増加すると減少する。異なるスタック層からの反射によって生じる干渉効果は、放射波長の範囲にわたってほぼ平均化され得るため、広帯域放射を使用してトポグラフィ測定の精度を向上させることが可能である。２２５〜４００ｎｍの範囲内の波長を伴う広帯域紫外線は、例えば、トポグラフィ測定を実行するために使用可能である。しかしながら、たとえこうした広帯域放射が使用される場合であっても、干渉効果は依然として望ましくないレベルの誤差をトポグラフィ測定に導入する可能性がある。放射の強度は、基板上のレジストを露光しないほど十分に低い可能性がある。
【００６０】
[0059]  スタック干渉効果によってトポグラフィ測定に導入される不確実性は、プロセス依存誤差と呼ぶことができる。これらのプロセス依存誤差を減少させることが望ましい。このように実行することで、基板スタック変動に対してトポグラフィ測定システムをよりロバストにすることになる。
【００６１】
[0060]  プロセス依存誤差の影響を減少させる方法の１つは、基板１２上に入射する測定ビーム９の入射角を増加させることを含む。図３は、入射角θで基板１２のターゲット位置に入射する測定ビーム９を概略的に示す。測定ビーム９は、ターゲット位置１９を照明する。測定ビーム９は幅ｄを有する。基板１２上の照明されるターゲット位置１９のサイズｓは、数式ｓ＝ｄ／ｃｏｓθに従って計算される。
【００６２】
[0061]  従来のトポグラフィ測定システムにおいて使用される入射角θは、典型的には７０°である。入射角を増加させることで、基板１２のサブ構造内への測定ビーム９の侵入深さは減少する。これは、より少ないスタック反射が発生すること、及び、反射される測定ビームにおけるそれらの関連付けられる干渉効果は回避されるか又は減少することを意味する。異なるスタック反射によって発生する干渉効果を回避又は減少させることにより、トポグラフィ測定のプロセス依存誤差は減少し、トポグラフィ測定システムの精度は向上する。入射角θは、７０°を超えるように増加し得る。入射角θは７５°から８５°の間とすることができる。入射角θは、例えばおよそ８０°であり得る。
【００６３】
[0062]  入射角θを７０°からおよそ８０°に増加させることで、基板１２の表面からの放射の反射は約２倍になる。すなわち、基板１２から反射される放射の強度は約２倍になる。
【００６４】
[0063]  入射角θを７０°からおよそ８０°に増加させることで、照明されるターゲット位置１９のサイズｓは約２倍になる。トポグラフィ測定が実行される時、基板の高さプロファイルは、照明されるターゲット位置１９で畳み込まれる。したがって、照明されるターゲット位置１９を２倍にすることで、トポグラフィ測定システムの空間サンプリングレートは減少する。
【００６５】
[0064]  空間サンプリングレートを向上させる一方法は、基板上に形成される格子イメージが２つの偏光からなるように、通過する放射を偏光させる偏光格子を提供することを含む。これら２つの偏光は、例えば相互に直交し得る。
【００６６】
[0065]  図４は、特定の実施形態において、偏光格子として使用され得るワイヤ格子ポラライザの一部を概略的に示す。図４に示されるワイヤ格子ポラライザは、格子周期ＧＰ及びライン間隔ＬＳを有し、２つの相互に直交する偏光セクション２４、２６からなる。図１０に示されるワイヤ格子ポラライザの相互に直交する偏光セクション２４、２６は、実質的に面積が等しい。相互に直交する偏光セクションは、異なる面積を有し得る。相互に直交する偏光セクションの面積間の差を反映するために、相互に直交する各偏光セクションに数学的重み付けを適用することができる。
【００６７】
[0066]  ライン間隔ＬＳ（すなわち、ライン間の分離）は、ワイヤ格子上に入射する放射を偏光するために選択され、すなわち、ライン間隔ＬＳは測定放射ビームの波長よりも短い。例えば、ライン間隔ＬＳは６０ｎｍとすることができる。ライン間隔はこれよりも短く、例えば３０ｎｍ又は２０ｎｍのように短いことが可能であるが、こうした短いライン間隔の実装は、達成するのに費用が掛かる可能性がある。
【００６８】
[0067]  格子周期ＧＰは、基板１２上に格子８をイメージングするために選択される。格子周期は、トポグラフィ測定システムＴＭＳの開口数に依存し得る。格子周期ＧＰは、例えば１５〜５０μｍの間であり得る。格子周期ＧＰは、例えば３０μｍであり得る。
【００６９】
[0068]  ワイヤ格子ポラライザは、例えば、クオーツ基板上に提供されるアルミニウム、イリジウム、又はクロームなどの、高周波数放射を偏光するために好適な任意の材料を使用して製造可能である。ラインの高さは、例えば５０〜２００ｎｍの間であり得る。ラインの高さは、例えばおよそ１００ｎｍであり得る。
【００７０】
[0069]  ワイヤ格子ポラライザは、ワイヤに対して垂直な偏光方向で放射を伝送し、ワイヤに対して平行な偏光方向で放射をブロックする（放射は吸収される）。図４に示されるワイヤ格子ポラライザの第１の偏光セクション２４が第１の偏光を伝送する間に、他方の偏光セクション２６は、第１の偏光に対して直角な第２の偏光を伝送する。これは、格子のイメージがワイヤ格子によって偏光され、イメージの半分は第１の偏光を伴う放射からなり、イメージの半分は第１の偏光に対して直角な第２の偏光を伴う放射からなることを意味する。
【００７１】
[0070]  図５は、本発明の実施形態に従ったトポグラフィ測定システムＴＭＳを概略的に示す。トポグラフィ測定システムＴＭＳは、第１及び第２の偏光セクション２４、２６を伴うワイヤ格子ポラライザ２０を備え、２つの独立領域３４及び３６を備える検出器２８を更に備える。放射源２は、偏光測定ビーム２２を形成するために、図４のワイヤ格子ポラライザ２０を通過する放射ビーム４を生成する。放射ビーム４は、ワイヤ格子ポラライザ２０上に入射する前に光学系６を通過することができる。偏光測定ビーム２２は、基板１２上のターゲット位置で格子２０のイメージを形成するように構成された光学系１０を通過する。イメージは矢印３３で示される位置にある。
【００７２】
[0071]  偏光測定ビーム２２は、入射角θ（例えば、７５°から８５°の間、及び例えば、およそ８０°であり得る）で基板１２上に入射する。偏光測定ビーム２２は幅ｄを有し、２つの相互に直交する偏光された半分３０及び３２からなる。一方の半分３０は第１の偏光（例えば、ｐ偏光）を伴う放射からなり、他方の半分３２は、第１の偏光に対して直角な第２の偏光（例えば、ｓ偏光）を伴う放射からなる。偏光測定ビーム２２は、基板１２上に格子イメージ３３を形成する。格子イメージの半分３３ａはｐ偏光され、他方の半分３３ｂはｓ偏光される。測定ビーム２２は基板１２から反射され、第２の格子１６で格子イメージ３３のイメージを形成する検出光学系１４を介して誘導される。第２の格子１６は偏光格子ではない。しかしながら、本発明は、放射が入射するのと同じ方向に偏光されたことを条件に、第２の格子が偏光格子であった場合と同じように働く。第２の格子が、第２の格子上に入射する放射の偏光方向に対して直角に偏光された偏光格子であった場合、すべての入射放射は第２の格子によってブロックされることになる。第２の格子は、例えば典型的な鋸歯状の格子パターンを備えることができる。
【００７３】
[0072]  検出器２８の２つの独立領域３４、３６は、一方の領域３４が、ワイヤ格子ポラライザ２０の一方の偏光セクション２６を介して伝送される放射３２を受け取り、他方の領域３６が、ワイヤ格子ポラライザの他方の偏光セクション２４を介して伝送される放射３０を受け取るように、構成される。したがって、各偏光は独立に検出される。検出器の一方の領域３４は、格子イメージ３３のｐ偏光された半分３３ａを受け、検出器の他方の領域３６は、格子イメージのｓ偏光された半分３３ｂを受ける。
【００７４】
[0073]  検出器２８の各独立領域３４、３６は、入射する放射の強度を示す独自の独立した出力信号を生成する。基板１２はトポグラフィ測定の間にスキャンされるため、検出器２８は、基板上の各照明位置に２つの独立した出力信号を提供する。一方の出力信号は第１の偏光３０に関係し、他方の出力信号は第２の偏光３２に関係する。独立信号は、独立した出力信号を分析するように、及び独立した出力信号から基板１２のトポグラフィを決定するように構成された、プロセッサＰＲに提供され得る。
【００７５】
[0074]  検出器２８は、例えば、２つの独立した検出器領域３４、３６を伴うフォトダイオードを備えることができる。検出器２８は、例えば、２つの独立した検出器領域３４、３６を伴うＣＣＤを備えることができ、それによって、検出される強度は、各独立した検出器領域３４、３６のすべてのピクセルにわたって別々に統合される。一般に、第１の出力信号は第１の偏光３０の強度を示し、第２の出力信号は第２の偏光３２の強度を示す、２つの独立した出力信号を生成する、任意の検出器が使用可能である。
【００７６】
[0075]  検出器２８は、検出器が（前述のように）２つの独立した検出器として働くように、２つの独立した領域を備えることができる。代替として、２つの検出器が使用可能であり、第１の検出器はワイヤ格子の一方の偏光セクションを通過した放射を受け取り、第２の検出器はワイヤ格子の他方の偏光セクションを通過した放射を受け取る。各検出器は、それ独自の独立した出力信号を提供し得る。
【００７７】
[0076]  以前に述べたように、測定ビームの入射角が７０°から８０°に増加した場合、基板１２上で照明される位置のサイズは２倍になる。照明される位置のサイズが２倍になると、トポグラフィ測定システムＴＭＳの空間サンプリングレートは減少することになる。しかしながら、格子イメージ３３は、全体的な格子イメージ３３のサイズの半分である、２つの格子イメージ３３ａ、３３ｂに分割される。これは、入射角の増加に関連付けられる空間サンプリングレートの減少が回避されることを意味する。
【００７８】
[0077]  更に上記で述べたように、入射角が７０°から約８０°に増加する時、基板１２の反射率の増加が見られる。反射率は約２倍になる。反射率が増加する結果として、各検出器領域３４、３６は測定放射ビーム３０の半分のみであることがわかるが、各検出器領域上に入射する放射の強度は著しく減少しない。
【００７９】
[0078]  複数の放射源２及び格子８を使用して、複数の測定放射ビーム９を生成し、これがその後、複数の照明光学系１０を通過して、基板１２上の複数のターゲット位置を照明することができる。複数の検出器及び複数の第２の格子を使用して、測定放射ビームを検出し、出力信号を提供することができる。プロセッサＰＲは、出力信号を受け取り、これらを基板高さ測定値に変換することができる。このように複数の測定放射ビームを使用することは、基板１２についてより迅速に高さマップを生成できる（より少ないストロークで基板をスキャンできる）ため、有利である。
【００８０】
[0079]  放射ビームの偏光比は、測定ビームにおける第２の偏光を伴う放射の量に対する第１の偏光を伴う放射の量として定義可能である。異なる測定ビームに使用される光学系間での特徴の変化（例えば、ミラー上の異なるコーティング厚さ又は異なるミラー上への異なる入射角）は、結果として、異なる偏光比を有する異なる測定ビームを生じさせることになる。測定ビーム間での偏光比の変化は、結果として、基板上の同じ照明位置について、トポグラフィ測定装置によって異なる基板高さが測定されることになる。すなわち、基板上の同じターゲット位置を測定する時に、異なる測定ビームが不均一なトポグラフィ測定結果を生成する。測定間でのこのばらつきを減少させることが望ましい可能性がある。これは、スポット間均一性と呼ばれる。
【００８１】
[0080]  本発明の実施形態において、トポグラフィ測定システムＴＭＳの検出器２８は各偏光を独立に検出するため、異なる光学系特徴によって生じる異なる測定ビームの異なる偏光比が測定され、反映され得る。各偏光は独立に検出されるため、異なる測定ビームにおける異なる偏光比から生じるスポット間不均一性を減少させることができる。すなわち、スポット間均一性が改善され得る。
【００８２】
[0081]  異なる測定ビーム間の異なる偏光比を反映する一方法は、測定ビームを用いて較正基板を照明すること、及び、較正基板から反射される第１の偏光を伴う放射の量及び第２の偏光を伴う放射の量を測定することを含む。これらの較正測定を使用して、後続のトポグラフィ測定の間に使用するための調整を決定することができる。調整は、検出器２８の独立領域３４、３６から出力される信号の大きさの調整であり得る。このようにして、スポット間均一性が改善され得る。
【００８３】
[0082]  プロセッサＰＲは、較正測定の結果を使用して、検出器２８の独立領域３４、３６から受け取る出力信号を調整することができる。較正測定が行われると、各測定ビームについて数学的重みを第１及び第２の偏光に割り当てることができる。割り当てられた数学的重みは、その後、較正基板の同じターゲット位置上に入射する異なる測定ビーム間で検出される信号を一致させるための公式で実装される。割り当てられた数学的重みを使用して、異なる測定ビーム間に存在する偏光不均衡を補正することができる。例えば、第１及び第２の偏光の独立した測定が各測定ビームについて行われると、同じ較正基板位置上に入射する時、異なる測定ビーム間に存在する任意の偏光比の不均衡を補正することができる。
【００８４】
[0083]  較正基板は、偏光放射を反射する任意の表面であり得る。較正基板は、例えば、異なる厚みの堆積層を備えるその表面全体にわたる複数の独立したエリアを有するウェーハであり得る。例えば、較正基板は、酸化ケイ素層の複数の独立したエリアを備えることができる。ウェーハ上の独立したエリアは、１００ｎｍ〜２μｍの範囲の異なる厚みの酸化ケイ素層を有することができる。測定ビームを用いてウェーハの各独立したエリアを照明すること、及び、ウェーハの独立したエリアから反射される各偏光の放射の量を測定及び分析することによって、測定ビームの偏光比を決定することができる。
【００８５】
[0084]  放射の異なる偏光は、トポグラフィ測定に使用される時に、異なるプロセス依存誤差を生成する可能性がある。例えば、特定の基板のトポグラフィ測定の間に、第１の偏光を伴う多量の放射及び第２の偏光を伴う少量の放射を使用することで、その基板に関連付けられるプロセス依存誤差を減少させることができる。特定の基板のトポグラフィ測定に関連付けられるプロセス依存誤差が減少するように、トポグラフィ計算（例えば、数学的重みを使用する）のためにプロセッサＰＲによって使用される、検出される測定ビームの偏光比を調整することが望ましい可能性がある。
【００８６】
[0085]  図６は、測定放射ビームの偏光比が３つの異なるスタックについて変化するのにつれて、トポグラフィ測定値に関連付けられたプロセス依存誤差がどのように変化するかを示す、３つのシミュレーションａ）、ｂ）、及びｃ）の結果を示す。各スタックは、フォトレジスト、反射防止コーティング、ハードマスク、酸化物、窒化物、金属、ポリシリコン、及びシリコンの層を含んだ。層の厚みは、３つのグラフａ）、ｂ）、及びｃ）を作成するために、シミュレーションで変更された。例えば、ｂ）によって表されるスタックは、３つのすべてのスタックのうちで最も厚い酸化層を有する一方で、ｃ）によって表されるスタックは、３つのすべてのスタックのうちで最も厚いフォトレジスト層を有した。各グラフのｙ軸は、トポグラフィ測定システムＴＭＳによって実行されるトポグラフィ測定のプロセス依存誤差の標準偏差の３倍である（「３シグマｈｐｄ」）。各グラフのｘ軸は、測定放射ビーム内に存在するｓ偏光放射の割合である。測定放射ビーム内に存在するｐ偏光放射の量は、ｓ偏光放射ではない放射の残りの割合である。すなわち、各グラフのｘ軸は、測定放射ビームの偏光比（ｐ偏光放射に対するｓ偏光放射の割合によって示される）を定義する。３つのグラフすべてにわたって見られるように、測定放射ビームの偏光比の変動が、トポグラフィ測定に関連付けられるプロセス依存誤差を変化させる。ｂ）によって示されるスタックのシミュレーション結果は、測定放射ビームにおけるｓ偏光放射の割合が８０％であった時に、最も低いプロセス依存誤差が達成されたことを示す。ｃ）によって示されるスタックのシミュレーション結果は、測定放射ビームにおけるｓ偏光放射の割合が２０％であった時に、最も低いプロセス依存誤差が達成されたことを示す。特定のスタックについて検出される測定ビームの偏光比を調整することで、その特定のスタックのトポグラフィ測定に関連付けられるプロセス依存誤差を減少させることができる。一般に、異なるスタックについてプロセス依存誤差を減少させるためには、異なる偏光比が必要である。
【００８７】
[0086]  プロセッサＰＲは数学的重み付けを使用して、測定ビームの第１及び第２の偏光部分の独立した測定に続いて、測定ビームの偏光比を調整することができる。プロセッサＰＲによって使用される測定ビームの偏光比は、その出力信号に関連付けられる不確実性を減少させるために、例えば、プロセス依存誤差を減少させるために、調整することができる。例えば、第１の偏光を伴う放射について測定された不確実性が、特定の基板から反射する第２の偏光を伴う放射についての不確実性よりも大きい場合、第１の偏光に第２の偏光よりも小さい数学的重みを割り当てることができる。数学的重みは、計算される基板トポグラフィに関連付けられる不確実性を減少させる。
【００８８】
[0087]  図２に示される従来のトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して基板のトポグラフィを決定する数学的プロセスは、以下の数式によって表すことができる。
【数１】
0006578436.tif 000002
[0088]  数式１：単一の検出器を伴う、偏光分離のないトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して、基板のトポグラフィを決定する数学的プロセス。
【００８９】
[0089]  上式で、
[0090]  ｈは、トポグラフィ測定システムによって測定される基板の高さであり、
[0091]  Ｐは、格子８のピッチであり、
[0092]  θは、測定ビーム９の入射角であり、
[0093]  λは、測定ビーム９内に存在する放射の波長であり、
[0094]  Ｒ（λ）は、測定ビーム９内に存在する放射の波長の関数としての、基板１２の反射係数であり、
[0095]  φは、測定ビーム９内に存在する放射の位相であり、
[0096]  
【数２】
0006578436.tif 000003
は、測定ビーム９内に存在する放射の波長の関数としての、入射角の変動に伴う位相の変動であり、
[0097]  Ｓ（λ）は、測定ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、測定ビーム９内に存在する放射のスペクトル成分である。
【００９０】
[0098]  格子８は、それを通過する放射ビーム４の回折を発生させる。回折の結果として、測定ビーム９は、複数の次数の回折放射からなる。光学系１０は、基板１２上に格子８のイメージを形成するために、回折放射の次数を再組み合わせする。各回折次数は、基板１２上に異なる入射角θを有し得る。基板１２での入射角の変動∂θは、結果として、基板の高さが変化するにつれて、基板から反射する放射の位相の変動∂φを生じさせることになる。入射角θと位相φとの間のこの変動は、偏導関数
【数３】
0006578436.tif 000004
によって表される。この偏導関数は、基板１２の高さ情報を含む。
【００９１】
[0099]  数式１における総和は、検出器出力信号に寄与する変数を表す。これらの変数は、反射係数、スペクトル成分、及び、基板１２からの反射時に測定ビーム９内の放射によって経験される位相の変動に関した入射角の変動である。
【００９２】
[00100]  測定放射ビーム内に存在する放射の各偏光を独立に測定すること、及び、それらの関連付けられたプロセス依存誤差を決定することによって、その後、適切な数学的重みを各偏光に適用することができる。数学的重みの適用により、測定ビームの偏光比を調整することができる。以下の例示の数式は、図５に示されたトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用してトポグラフィ測定の精度を向上させるために、適用することができる。
【数４】
0006578436.tif 000005
[00101]  数式２：それぞれが異なる放射の偏光を表す２つの独立した検出器出力信号を有する、トポグラフィ測定システムＴＭＳと共に使用可能な例示の重み付け式。
【００９３】
[00102]  上式で、
[00103]  ｈ’は、数学的重みが適用された後に、トポグラフィ測定システムによって測定される基板の高さであり、
[00104]  ＴＥは、測定放射ビーム２２内に存在するＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ）（又は「ｓ」）偏光放射を示し、
[00105]  ＴＭは、測定放射ビーム２２内に存在するＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｍａｇｎｅｔｉｃ）（又は「ｐ」）偏光放射を示し、
[00106]  ＲＴＥ（λ）は、測定放射ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、測定放射ビーム２２内に存在するＴＥ偏光放射についての基板１２の反射係数であり、
[00107]  ＲＴＭ（λ）は、測定放射ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、測定放射ビーム２２内に存在するＴＭ偏光放射についての基板１２の反射係数であり、
[00108]
【数５】
0006578436.tif 000006
は、測定放射ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、測定放射ビーム２２内に存在するＴＥ偏光放射についての入射角の変動に伴う位相の変動であり、
[00109]
【数６】
0006578436.tif 000007
は、測定放射ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、測定放射ビーム２２内に存在するＴＭ偏光放射についての入射角の変動に伴う位相の変動であり、
[00110]  ＳＴＥ（λ）は、測定放射ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、ＴＥ偏光放射についての測定放射ビーム２２内に存在する放射のスペクトル成分であり、
[00111]  ＳＴＭ（λ）は、測定放射ビーム内に存在する放射の波長の関数としての、ＴＭ偏光放射についての測定放射ビーム２２内に存在する放射のスペクトル成分であり、
[00112]  ＷＴＥは、測定放射ビーム２２内に存在するＴＥ偏光放射に適用される数学的重みであり、
[00113]  ＷＴＭは、測定放射ビーム２２内に存在するＴＭ偏光放射に適用される数学的重みである。
【００９４】
[00114]  数学的重みは、以下のように規格化することができる。
ＷＴＥ＋ＷＴＭ＝１
[00115]  数式３：数学的重みの例示の規格化。
【００９５】
[00116]  プロセス依存誤差を減少させる一方法は、プロセス依存誤差を経験しない方法を使用して基板のトポグラフィの基準測定を行うことを含む。例えば、気圧計を使用して、基板のトポグラフィを測定することができる。気圧計は、空気の流れを表面上へと誘導し、その後、表面から気圧計上の圧力センサに戻る方向に反射する空気の圧力を測定する。この空気の逆流の圧力は、気圧計と表面との間の距離に比例する。気圧計を使用して実行されるトポグラフィ測定は、プロセス依存誤差を経験しない。トポグラフィ測定システムＴＭＳにおいて測定放射ビーム２２を使用して、同じ基板のトポグラフィを測定することができる。気圧計測定の結果とトポグラフィ測定システムＴＭＳ測定の結果との間の差を使用して、その基板に関連付けられる特定のスタックと共に使用するためにその測定ビームを較正することができる。測定放射ビーム２２の較正は、気圧計測定と同じトポグラフィ測定結果を達成するために、検出される測定放射ビームの偏光比を調整することを含み得る。気圧計はトポグラフィの正確な測定を提供するが、測定を実行するために長時間を要する。トポグラフィ測定装置の複数の測定放射ビーム２２は、前述のような気圧計の使用を介して較正することができる。後続のトポグラフィ測定の間に較正測定を使用して、検出器２８の独立領域３４、３６から出力される信号の大きさの調節を適用することができる。
【００９６】
[00117]  例示された実施形態は偏光格子を使用するが、他の実施形態において、格子及びポラライザを別のエンティティとして提供することができる。したがって、ポラライザ及び格子は、偏光格子として、又は格子及び別のポラライザとして、提供することができる。本発明を既存のトポグラフィ測定システムにレトロフィットする時、別々のポラライザ及び格子ではなく偏光格子を使用することで、システムの光路長さの変更を回避すること（それによって、システムの光学系を改変する起こり得る必要性を回避すること）になるため、好ましい可能性がある。したがって、本発明をレトロフィットする時、既存の従来の格子を偏光格子に置き換えることができる。
【００９７】
[00118]  本発明の記載の実施形態において、偏光測定ビームは、第１及び第２の相互に直交する偏光部分からなる。これらは、第１の偏光を有する第１の部分及び第２の直交する偏光を有する第２の部分を備える、格子イメージを形成する。しかしながら、測定ビームの第１及び第２の部分が相互に直交する偏光を有することは、必須ではない。必要なのは、測定ビームの第１及び第２の部分が異なる偏光を有することのみである。偏光の角度がわかっていることを条件として、結果として生じる検出された信号を数学的に処理し、それらの信号を、ビームの第１及び第２の部分が相互に直交する偏光を有するかどうかが検出された信号に変換することができる。相互に直交する偏光を使用することは、こうした数学的処理を回避するため、好ましい。加えて、直交偏光を提供する偏光格子を製造することは、非直交偏光を提供する偏光格子を製造することよりも容易であり得る。
【００９８】
[00119]  本書では、本発明の実施形態に対してリソグラフィ装置との関連において特に言及しているが、本発明の実施形態は他の装置においても使用可能である。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、あるいは、ウェーハ（又は他の基板）又はマスク（又は他のパターニングデバイス）などのオブジェクトを測定又は処理する任意の装置の、一部を形成することができる。これらの装置は、一般に、リソグラフィツールと呼ぶことができる。こうしたリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を使用することができる。
【００９９】
[00120]  照明光学系、光学系、及び検出光学系は、放射のビームを誘導、成形、又は制御するための、屈折性、反射性、及び反射屈折性の光学構成要素を含む、様々なタイプの光学構成要素を包含し得る。
【０１００】
[00121]  「ＥＵＶ放射」という用語は、４〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する、電磁放射を包含するものと見なされ得る。ＥＵＶ放射は、１０ｎｍ未満、例えば、６．７ｎｍ又は６．８ｎｍなどの、４〜１０ｎｍの範囲内の波長を有し得る。
【０１０１】
[00122]  本書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特に言及しているが、本明細書に記載されるリソグラフィ装置は他の適用例を有し得ることを理解されたい。考え得る他の適用例は、集積光学システムの製造、磁気ドメインメモリのためのガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【０１０２】
[00123]  本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせにおいて実装可能である。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサによる読み取り及び実行が可能な、機械可読媒体上に記憶される命令としても実装可能である。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピューティングデバイス）による読み取りが可能な形で情報を記憶又は伝送するための、任意のメカニズムを含むことができる。例えば、機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響、又は他の形の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、及びその他を、含むことができる。更に、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、本明細書において、ある動作を実行するように記載されている可能性がある。しかしながら、こうした記述は単に便宜上であり、こうした動作は、実際にはコンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又は、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行する他のデバイスの結果として生じることを理解されたい。
【０１０３】
[00124]  以上、本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は、説明した以外の方法で実施可能であることを理解されよう。上記の説明は、限定的ではなく例示的であるものと意図される。したがって、当業者であれば、本発明に対する修正は、以下に記載の特許請求の範囲を逸脱することなく、説明したように実行可能であることを理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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