(57)【要約】  投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備え、回折格子は自立型である。貫通開口の正方形アレイを備えた基板が自立できるように、少なくとも一部の基板材料が各貫通開口及び隣接する貫通開口間に設けられることを理解されたい。投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子を設計する方法が、少なくとも１つのパラメータを有する２次元回折格子の一般的なジオメトリを選択すること、及び位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む。【選択図】  図４
2021513096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子であって、前記回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備え、前記回折格子が自立型である２次元回折格子。
【請求項２】
前記基板が、
支持層と、
放射吸収層とを備え、
前記貫通開口が前記支持層及び前記放射吸収層の両方を貫通して延在する、請求項１に記載の２次元回折格子。
【請求項３】
前記２次元回折格子のジオメトリが、前記２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定して、位相ステッピング信号の高調波への閾値より大きい寄与数を削減する格子効率マップを生成するように配置される、請求項１又は請求項２に記載の２次元回折格子。
【請求項４】
前記２次元回折格子のジオメトリが、前記２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定して、位相ステッピング信号の高調波への閾値より大きい寄与数を削減する格子効率マップを生成するように配置される、請求項１又は請求項２に記載の２次元回折格子。
【請求項５】
前記２次元回折格子のジオメトリが、ｎ又はｍがゼロでない偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置される、請求項１から４のいずれかに記載の２次元回折格子。
【請求項６】
前記貫通開口が隣接する貫通開口の中心間の距離の半分の長さを有する正方形開口であり、前記正方形開口の辺が前記貫通開口の正方形アレイの軸に平行である、請求項１から５のいずれかに記載の２次元回折格子。
【請求項７】
前記２次元回折格子のジオメトリが、ｎ±ｍが偶数の場合に（０，０）次回折次数以外の（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の２次元回折格子。
【請求項８】
前記貫通開口が概ね八角形であり、前記貫通開口の正方形アレイの軸に対して４５°に配向され、隣接する貫通開口の中心間の距離に一致する対角線寸法を有し、４つのコーナのそれぞれが隣接する貫通開口の各対間に前記基板の概ね矩形の接続部を形成するように先端が切り取られた正方形から形成される、請求項７に記載の２次元回折格子。
【請求項９】
隣接する貫通開口の各対間の前記基板の前記概ね矩形の接続部の幅が、前記隣接する貫通開口の中心間の距離の約１０％である、請求項８に記載の２次元回折格子。
【請求項１０】
前記２次元回折格子のジオメトリが、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の２次元回折格子。
【請求項１１】
前記２次元回折格子のジオメトリが、（±２，０）及び（０，±２）回折次数を抑えるように配置される、請求項１０に記載の２次元回折格子。
【請求項１２】
前記正方形アレイの前記貫通開口が円形であり、前記円形開口の半径と前記隣接する開口の中心間の距離の比が約０．３である、請求項１１に記載の２次元回折格子。
【請求項１３】
前記２次元回折格子のジオメトリが、（±１，±１）回折次数を抑えるように配置される、請求項１０に記載の２次元回折格子。
【請求項１４】
前記正方形アレイの前記貫通開口が円形であり、前記円形開口の半径と前記隣接する開口の中心間の距離の比が約０．４３である、請求項１３に記載の２次元回折格子。
【請求項１５】
投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子を設計する方法であって、前記方法が、
少なくとも１つのパラメータを有する前記２次元回折格子の一般的なジオメトリを選択すること、及び
位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために前記２次元回折格子の格子効率マップを生成する前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む方法。
【請求項１６】
位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために前記２次元回折格子の格子効率マップを生成する前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することが、前記２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために前記２次元回折格子の格子効率マップを生成する前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することが、前記２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
選択される前記２次元回折格子の前記一般的なジオメトリが、前記２次元回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備えるように選ばれ、前記２次元回折格子が自立型である、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
選択される前記２次元回折格子の前記一般的なジオメトリが、円形開口の正方形アレイであり、前記少なくとも１つのパラメータが前記円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比を含む、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率を最小限に抑える前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、（±２，０）及び（０，±２）回折次数の格子効率を最小限に抑える前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、前記円形開口の半径と前記隣接する開口の中心間の距離の比が約０．３の値を選択することを含む、請求項１９に従属する場合の請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、（±１，±１）回折次数の格子効率を最小限に抑える前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、前記円形開口の半径と前記隣接する開口の中心間の距離の比が約０．４３の値を選択することを含む、請求項１９に従属する場合の請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１５から２４のいずれか一項に記載の方法に従って設計された２次元回折格子。
【請求項２６】
投影システムの収差マップを決定するための測定システムであって、前記測定システムが、
パターニングデバイスと、
放射ビームを受け取り、シヤリング方向に分離されている複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン領域を備えた前記パターニングデバイスを放射で照明するように配置された照明システムと、
請求項１から１４又は請求項２５のいずれか一項に記載の２次元回折格子を備えた第２のパターン領域と、放射検出器とを備えたセンサ装置と、を備え、
前記投影システムが前記第１の回折ビームを前記センサ装置に投影するように構成され、前記第２のパターン領域が前記投影システムから前記第１の回折ビームを受け取り、前記第１の回折ビームのそれぞれから複数の第２の回折ビームを形成するように配置され、
前記パターニングデバイス及び前記センサ装置の少なくとも一方を前記シヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、
前記放射検出器の各部により受け取られた放射の強度が振動信号を形成するために前記シヤリング方向への移動の関数として変化するように、前記第１のパターニングデバイス及び前記センサ装置の少なくとも一方を前記シヤリング方向に移動させるために前記位置決め装置を制御し、
前記放射検出器から、前記放射検出器上の複数の位置における前記振動信号の高調波の位相を決定し、
前記放射検出器上の前記複数の位置における前記振動信号の高調波の位相から前記投影システムの前記収差マップを特徴付ける１セットの係数を決定する
ように構成されたコントローラと、を備えた測定システム。
【請求項２７】
請求項２６に記載の測定システムを備えたリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  この出願は、２０１８年１月３１日出願の欧州特許出願１８１５４４７５．０の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システム用の２次元回折格子、及びこのような２次元回折格子を設計する方法に関する。具体的には、本発明はシヤリング位相ステッピング干渉測定システム用の２次元回折格子に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に付与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）の製造に用いることができる。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）にあるパターンを基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上へ投影することができる。
【０００４】
[0004]  基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を使用することができる。この放射の波長は、その基板上に形成可能なフィーチャの最小サイズを決定する。４〜２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置は、例えば１９３ｎｍの波長を有する放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さいフィーチャを基板上に形成するのに使用することができる。    
【０００５】
[0005]  パターニングデバイスによりパターン付与された放射は、投影システムを使用して基板上に合焦される。投影システムは、基板上に形成された像を所望の像（例えばパターニングデバイスの回折限界像）から逸脱させる光学収差をもたらす可能性がある。    
【０００６】
[0006]  これらの収差をより良好に制御できるように、投影システムがもたらすこのような収差を正確に測定するための方法及び装置を提供することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]  本発明の第１の態様によれば、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子であって、回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備え、回折格子が自立型である２次元回折格子が提供される。
【０００８】
[0008]  貫通開口の正方形アレイを備えた基板が自立できるように、少なくとも一部の基板材料が各貫通開口及び隣接する貫通開口間に設けられることを理解されたい。
【０００９】
[0009]  ２次元回折格子は自立できるため、例えば透過性支持層を必要としない。したがって、本発明の第１の態様は、ＥＵＶ放射を使用する投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムでの使用において特に有益である。なぜなら、そのような透過性支持層を使用すると、２次元回折格子により透過されるＥＵＶ放射の量が大幅に減ることになるためである。
【００１０】
[00010]  基板は支持層と、放射吸収層とを備えることができ、貫通開口は支持層及び放射吸収層の両方を貫通して延在することができる。
【００１１】
[00011]  支持層は、例えばＳｉＮから形成することができる。例えば放射吸収層は、例えばクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）などの金属から形成することができる。    
【００１２】
[00012]  ２次元回折格子のジオメトリは、２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定して、位相ステッピング信号の高調波への閾値より大きい寄与数を削減する格子効率マップを生成するように配置することができる。
【００１３】
[00013]  高調波は位相ステッピング信号の第１高調波であってよい。
【００１４】
[00014]  ２次元回折格子のジオメトリは、２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定して、位相ステッピング信号の高調波への閾値より大きい寄与数を削減する格子効率マップを生成するように配置することができる。
【００１５】
[00015]  高調波は位相ステッピング信号の第１高調波であってよい。
【００１６】
[00016]  投影システムの収差マップを決定するための測定システム（又は位相ステッピング横シヤリング干渉測定システム）は概して、投影システムの対物面に配置された第１の格子又はパターン領域と、投影システムの像面に配置された第２の格子又はパターン領域を備えたセンサ装置とを備える。第１の格子により生成された回折ビームは第１の回折ビームと呼ばれることがあり、第２の格子により生成された回折ビームは第２の回折ビームと呼ばれることがある。
【００１７】
[00017]  第１及び第２のパターン領域のピッチは、（第１の態様によるものであり得る）第２のパターン領域のシヤリング方向のピッチが第１のパターン領域のシヤリング方向のピッチの整数倍となる、又は代替的に、第１のパターン領域のシヤリング方向のピッチが第２のパターン領域のシヤリング方向のピッチの整数倍となるべきように、投影システムにより適用される任意の縮小係数を考慮に入れてシヤリング方向にマッチングされる。
【００１８】
[00018]  第１及び第２のパターン領域の少なくとも１つは、放射検出器の各部により受け取られた放射の強度が、振動信号（位相ステッピング信号としても知られている）を形成するためにシヤリング方向への移動の関数として変化するようにシヤリング方向に移動される。
【００１９】
[00019]  例えば、このような振動位相ステッピング信号の第１高調波は、第１のパターン領域の次数が±１だけ異なる回折ビームから生じる（２次元回折格子の）空間的にコヒーレントな回折ビーム間の干渉から生じる寄与にのみ依存する。
【００２０】
[00020]  ２次元回折格子のジオメトリは、ｎ又はｍがゼロでない偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置することができる。
【００２１】
[00021]  このような格子ジオメトリは、第１のパターン領域であって、上記第１のパターン領域で定められたシヤリング方向及び非シヤリング方向が２次元格子の単位セルに対して４５°で配置された第１のパターン領域とともに使用するのに適している。第１のパターン領域は、振動位相ステッピング信号の第１高調波への大きな寄与の数を制限するために、（２次元格子の擬似ピッチと呼ばれることがある）２次元回折格子の上記シヤリング方向のピッチの半分である（投影システムにより適用される任意の縮小係数を考慮した）ピッチを有する。
【００２２】
[00022]  繰り返しになるが、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備えた第１のパターン領域を想定すると、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全ての対の干渉強度は、第１のパターン領域の±１次回折ビームの散乱効率によって重み付けされた２次元回折格子の散乱効率プロットの第２のコピーに第２のパターン領域の散乱効率プロットを重ね合わせることによって決定することができる。繰り返しになるが、このコピーは、２次元回折格子の（シヤリング方向の）２擬似回折次数（擬似回折次数は擬似ピッチを使用して定められる）に等しい第１の回折格子の１回折次数だけシヤリング方向にシフトされる。
【００２３】
[00023]  ｎ又はｍがゼロでない偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数がゼロである限り、振動位相ステッピング信号の第１高調波への４つの干渉寄与のみが存在する。
【００２４】
[00024]  貫通開口は、隣接する貫通開口の中心間の距離の半分の長さを有する正方形開口であってよく、正方形開口の辺は貫通開口の正方形アレイの軸に平行である。
【００２５】
[00025]  この格子ジオメトリはギンガムパターンと呼ばれることがある。このようなジオメトリは、ｎ又はｍがゼロでない偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率がゼロになる。このような２次元格子の単位セルが、２次元回折格子のシヤリング方向のピッチの半分である（投影システムにより適用される任意の縮小係数を考慮した）ピッチを有する第１のパターン領域により定められるシヤリング方向に対して４５°を成して配置されるとき、振動位相ステッピング信号の第１高調波への４つの干渉寄与のみが存在する。
【００２６】
[00026]  ２次元回折格子のジオメトリは、ｎ±ｍが偶数の場合に（０，０）次回折次数を除いた（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置することができる。
【００２７】
[00027]  チェッカーボード格子を含む２次元回折格子は、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率がゼロである回折効率パターンを有する。このことは、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用される場合に、同じ干渉強度を有する、位相ステッピング信号の第１高調波への２つの寄与のみが存在する、特に有利な位相ステッピング測定システムをもたらす。
【００２８】
[00028]  力学的及び熱的考察に起因して、２次元回折格子のための代替的な一般的なジオメトリを提供することが望ましい可能性があることを理解されたい。ただし、ｎ±ｍが偶数の場合に１つ以上の（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を最小限に抑える少なくとも１つのパラメータの値を選択することによって、チェッカーボード格子の場合にはゼロになる１つ以上の回折次数の格子効率が最小限に抑えられる。
【００２９】
[00029]  貫通開口は、概ね八角形であり、貫通開口の正方形アレイの軸に対して４５°に配向され、隣接する貫通開口の中心間の距離に一致する対角線寸法を有し、４つのコーナのそれぞれが隣接する貫通開口の各対間に基板の概ね矩形の接続部を形成するように先端が切り取られた正方形から形成することができる。
【００３０】
[00030]  これは、チェッカーボード格子と類似しているが、格子が自立できることを保証する接続部又はサイドバーが設けられた構成を提供する。
【００３１】
[00031]  格子が自立できることを保証するために必要なこのような接続部の寸法は、基板の厚さに依存する可能性があることを理解されたい。
【００３２】
[00032]  隣接する貫通開口の各対間の基板の概ね矩形の接続部の幅は、隣接する貫通開口の中心間の距離の約１０％であってよい。
【００３３】
[00033]  例えば、隣接する貫通開口の各対間の基板の概ね矩形の接続部の幅は、隣接する貫通開口の中心間の距離の５％〜１５％、例えば隣接する貫通開口の中心間の距離の８％〜１２％であってよい。
【００３４】
[00034]  ２次元回折格子のジオメトリは、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置することができる。
【００３５】
[00035]  ２次元回折格子のジオメトリは（±２，０）及び（０，±２）回折次数を抑えるように配置することができる。例えば、正方形アレイの貫通開口は円形であってよく、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比は約０．３であってよい。
【００３６】
[00036]  ２次元回折格子のジオメトリは（±１，±１）回折次数を抑えるように配置することができる。例えば、正方形アレイの貫通開口は円形であってよく、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比は約０．４３であってよい。
【００３７】
[00037]  本発明の第２の態様によれば、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子を設計する方法であって、方法が、少なくとも１つのパラメータを有する２次元回折格子の一般的なジオメトリを選択すること、及び位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む方法が提供される。
【００３８】
[00038]  本発明の第２の態様による方法は、位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するように２次元回折格子のジオメトリを変化させることができる。高調波は位相ステッピング信号の第１高調波であってよい。例えば所与の一般的なジオメトリの場合、一般に位相ステッピング信号の高調波（例えば第１高調波）への寄与数を削減することが望ましい場合がある。付加的又は代替的に、位相ステッピング信号の高調波（第１高調波）への一定の寄与を向上させる、及び／又は位相ステッピング信号の第１高調波への一定の寄与を抑制することが望ましい場合がある。
【００３９】
[00039]  投影システムの収差マップを決定するための測定システムは概して、投影システムの対物面に配置された第１の格子又はパターン領域と、投影システムの像面に配置された第２の格子又はパターン領域を備えたセンサ装置とを備えることを理解されたい。第１の格子により生成された回折ビームは第１の回折ビームと呼ばれることがあり、シヤリング方向に角度を成して分離されてよく、第２の格子により生成された回折ビームは第２の回折ビームと呼ばれることがある。
【００４０】
[00040]  第１及び第２のパターン領域のピッチは、（第２の態様による方法を用いて設計され得る）第２のパターン領域のシヤリング方向のピッチが第１のパターン領域のシヤリング方向のピッチの整数倍となる、又は代替的に、第１のパターン領域のシヤリング方向のピッチが第２のパターン領域のシヤリング方向のピッチの整数倍となるべきように、投影システムにより適用される任意の縮小係数を考慮に入れてマッチングされる。
【００４１】
[00041]  第１及び第２のパターン領域の少なくとも１つは、放射検出器の各部により受け取られた放射の強度が、振動信号（位相ステッピング信号としても知られている）を形成するためにシヤリング方向への移動の関数として変化するようにシヤリング方向に移動される。
【００４２】
[00042]  例えば、このような振動位相ステッピング信号の第１高調波は、第１のパターン領域の次数が±１だけ異なる回折ビームから生じる（２次元回折格子の）空間的にコヒーレントな回折ビーム間の干渉から生じる寄与にのみ依存する。したがって、第２の態様による方法は、一般に第１のパターン領域のジオメトリを考慮に入れることを理解されたい。
【００４３】
[00043]  位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することは、２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定することができる。
【００４４】
[00044]  このような第１のパターン領域を使用すると、偶数の回折次数（０次回折次数を除く）の効率はゼロである。したがって、次数が±１だけ異なる（したがって、このような振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する）２対の第１の回折ビームのみが±１次ビームのいずれかを伴う０次ビームである。さらに、第１のパターン領域のこのジオメトリを用いると、散乱効率は対称であり、±１次回折ビームの効率がどちらも同じである。したがって、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全ての対の干渉強度γｉは以下のように決定することができる。第１のパターン領域の±１次回折ビームの散乱効率により重み付けされた、第２のパターン領域の散乱効率プロットの第２のコピーは、第２のパターン領域の散乱効率プロットが重ね合わせられるが（第１の回折格子の）１回折次数だけシヤリング方向にシフトされる。そして、これらの２つの重ね合わせられた散乱効率プロットの散乱効率の積が決定される。
【００４５】
[00045]  本発明の第２の態様による方法は、これらの干渉強度を制御するために２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含むことができる。例えば、少なくとも１つのパラメータの値は、閾値より大きい干渉強度の数を削減する、一定の干渉強度を高める（すなわち増大させる）、及び／又は一定の干渉強度を抑える（すなわち減少させる）ように選択することができる。
【００４６】
[00046]  代替的に、位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することは、２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定することができる。
【００４７】
[00047]  ２次元回折格子の一般的なジオメトリを選択することは、力学的及び熱的考察を考慮に入れることができる。
【００４８】
[00048]  選択される２次元回折格子の一般的なジオメトリは、２次元回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備えるように選ぶことができ、２次元回折格子は自立型である。
【００４９】
[00049]  ２次元回折格子は自立型であるため、例えば透過性支持層を必要としない。このような構成は、ＥＵＶ放射を使用する投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムでの使用において有益な可能性がある。なぜなら、そのような透過性支持層を使用すると、２次元回折格子により透過されるＥＵＶ放射の量が減ることになるためである。
【００５０】
[00050]  貫通開口の正方形アレイを備えた基板が自立できるように、少なくとも一部の基板材料は各貫通開口間及び隣接する貫通開口間に設けられることを理解されたい。
【００５１】
[00051]  また、選択される２次元回折格子の一般的なジオメトリは、各貫通開口及び隣接する貫通開口の間に設けられる基板材料の量が、使用中に２次元回折格子に損傷を与えることなく熱負荷の排出を期待できるほど十分に多くなるように選ぶことができる。
【００５２】
[00052]  選択される２次元回折格子の一般的なジオメトリは円形開口の正方形アレイであってよく、少なくとも１つのパラメータは、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比である。
【００５３】
[00053]  少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップは、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率を最小限に抑える少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含むことができる。
【００５４】
[00054]  チェッカーボード格子を含む２次元回折格子は、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率がゼロである回折効率パターンを有する。このことは、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用される場合に、同じ干渉強度を有する、位相ステッピング信号の第１高調波への２つの寄与のみが存在する、特に有利な位相ステッピング測定システムをもたらす。
【００５５】
[00055]  力学的及び熱的考察に起因して、２次元回折格子の代替的な一般的なジオメトリを提供することが望ましい可能性があることを理解されたい。ただし、ｎ±ｍが偶数の場合に１つ以上の（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を最小限に抑える少なくとも１つのパラメータの値を選択することによって、チェッカーボード格子の場合にゼロになる１つ以上の回折次数の格子効率が最小限に抑えられる。
【００５６】
[00056]  少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップは、（±２，０）及び（０，±２）回折次数の格子効率を最小限に抑える少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含むことができる。例えば、少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップは、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比が約０．３の値を選択することを含むことができる。
【００５７】
[00057]  少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップは、（±１，±１）回折次数の格子効率を最小限に抑える少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含むことができる。例えば、少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップは、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比が約０．４３の値を選択することを含むことができる。
【００５８】
[00058]  本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様による方法に従って設計された２次元回折格子が提供される。
【００５９】
[00059]  本発明の第４の態様によれば、投影システムの収差マップを決定するための測定システムであって、測定システムが、パターニングデバイスと、放射ビームを受け取り、シヤリング方向に分離された複数の第１の回折ビームを形成するように構成された第１のパターン領域を備えたパターニングデバイスを放射で照明するように構成された照明システムと、本発明の第１の態様又は本発明の第３の態様による２次元回折格子を備えた第２のパターン領域と、放射検出器とを備えたセンサ装置と、を備え、投影システムが第１の回折ビームをセンサ装置に投影するように構成され、第２のパターン領域が投影システムから第１の回折ビームを受け取り、第１の回折ビームのそれぞれから複数の第２の回折ビームを形成するように配置され、パターニングデバイス及びセンサ装置の少なくとも一方をシヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、放射検出器の各部により受け取られた放射の強度が、振動信号を形成するためにシヤリング方向への移動の関数として変化するように、第１のパターニングデバイス及びセンサ装置の少なくとも一方をシヤリング方向に移動させるために位置決め装置を制御し、放射検出器から、放射検出器上の複数の位置における振動信号の高調波の位相を決定し、放射検出器上の複数の位置における振動信号の高調波の位相から投影システムの収差マップを特徴付ける１セットの係数を決定するように構成されたコントローラと、を備えた測定システムが提供される。
【００６０】
[00060]  本発明の第４の態様による測定システムは、ＥＵＶ放射を使用する投影システムに特に有利である。なぜなら、２次元回折格子は自立型である（したがって、ＥＵＶ放射を大幅に減衰させることになる透過性支持層を必要としない）、及び／又は位相ステッピング信号の高調波（例えば第１高調波）への寄与をより上手く制御するためである。
【００６１】
[00061]  したがって、本発明の第４の態様による測定システムは、位相ステッピング信号の第１高調波への寄与をより上手く制御し得るＥＵＶ投影システムの収差を測定するための測定システムを提供することができる。そして、このことは投影システムの収差マップを特徴付ける決定された係数セットの誤差を減らすことができる。付加的又は代替的に、放射検出器上の複数の位置における振動信号の第１高調波の位相から投影システムの収差マップを特徴付ける１セットの係数を決定することを単純化することができる。
【００６２】
[00062]  本発明の第５の態様によれば、本発明の第４の態様の測定システムを備えたリソグラフィ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
[00063]  本発明の実施形態を、単なる例として添付の概略図を参照して以下に説明する。
【００６４】
【図１】リソグラフィ装置及び放射源を備えたリソグラフィシステムを示す。
【図２】本発明の実施形態に係る測定システムの概略図である。
【図３Ａ−３Ｂ】図２の測定システムの一部を構成し得るパターニングデバイス及びセンサ装置の概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、放射を受け、複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン領域及び第２のパターン領域を備えた測定システムの概略図である。
【図５Ａ−５Ｃ】第１のパターン領域により形成された異なる第１の回折ビームにより生成された、図４に示す測定システムの第２のパターン領域により形成された異なる第２の回折ビームのセットをそれぞれ示す。
【図６Ａ】５０％のデューティサイクルを有し、図４に示す測定システムの第１のパターン領域を表し得る１次元回折格子の散乱効率を示す。
【図６Ｂ】５０％のデューティサイクルを有し、図４に示す測定システムの第２のパターン領域を表し得るチェッカーボードの形をとる２次元回折格子の散乱効率を示す。
【図６Ｃ】図６Ａに示す第１のパターン領域及び図６Ｂに示す第２のパターン領域を採用した際の、図４に示す測定システムの干渉強度マップを示す。示されている干渉強度のそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、投影システムＰＳの開口数を表す円と放射検出器において異なる重なりを有する第２の干渉ビームを表す。
【図７Ａ−７Ｂ−７Ｃ】図４に示す３つの異なる第１の回折ビームで満たされる、図４に示す測定システムの投影システムの開口数の一部分を示す。
【図８Ａ−８Ｃ】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｂで表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームで満たされる、図４に示す測定システムの放射検出器の一部分を示す。
【図９Ａ−９Ｃ】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ａで表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームで満たされる、図４に示す測定システムの放射検出器の一部分を示す。
【図１０Ａ−１０Ｃ】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｃで表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームで満たされる、図４に示す測定システムの放射検出器の一部分を示す。
【図１１Ａ】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図８Ｂ及び図９Ａに示す第２の回折ビームの重なり及び図８Ａ及び図１０Ｂに示す第２の回折ビームの重なりを表す、図４に示す測定システムの放射検出器の一部分を示す。
【図１１Ｂ】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図８Ｂ及び図１０Ｃに示す第２の回折ビームの重なり及び図８Ｃ及び図９Ｂに示す第２の回折ビームの重なりを表す、図４に示す測定システムの放射検出器の一部分を示す。
【図１２】円形ピンホールのアレイを備え、５０％の（エリア別）デューティサイクルを有する格子の単位セルを示す。
【図１３Ａ】５０％のデューティサイクルを有し、図４に示す測定システムの第１のパターン領域を表し得る１次元回折格子の散乱効率を示す。
【図１３Ｂ】図１２の単位セルを備え、図４に示す測定システムの第２のパターン領域を表し得る２次元回折の散乱効率を示す。
【図１３Ｃ】図１３Ａに示す第１のパターン領域及び図１３Ｂに示す第２のパターン領域を採用した際の、図４に示す測定システムの干渉強度マップを示す。示されている干渉強度のそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、投影システムの開口数を表す円と放射検出器において異なる重なりを有する第２の干渉ビームを表す。
【図１４】本発明に係る自立格子の第１の実施形態の一部分を示す。
【図１５Ａ】角度を成して離間した回折ビームの正方形アレイである、図１４に示す２次元回折格子の回折パターンの回折効率を示す。この正方形アレイの軸は図１４に示す２次元回折格子の単位セルの辺と平行である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂの軸が図１４に示す２次元回折格子の単位セルに対して４５°を成して配設されるように図１５Ａに対して４５°回転させた、図１４に示す２次元回折格子の回折パターンの回折効率を示す。
【図１６Ａ】各回折次数が円及び四角形で表される、図１４に示す２次元回折格子の回折次数の概略図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示すのと同じであるが４５°回転させた、図１４に示す２次元回折格子の回折パターンの概略図を示す。
【図１７Ａ】５０％のデューティサイクルを有し、図４に示す測定システムの第１のパターン領域を表し得る１次元回折格子の散乱効率を示す。
【図１７Ｂ】図１４に示す単位を備え、図４に示す測定システムの第２のパターン領域を表し得る２次元回折の散乱効率を示す。
【図１７Ｃ】図１７Ａに示す第１のパターン領域及び図１７Ｂに示す第２のパターン領域を採用した際の、図４に示す測定システムの干渉強度マップを示す。示されている干渉強度のそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、投影システムの開口数を表す円と放射検出器において異なる重なりを有する第２の干渉ビームを表す。
【図１８】本発明に係る自立格子の第２の実施形態の一部分を示す。
【図１９Ａ】図１８に示す単位を備え、図４に示す測定システムの第２のパターン領域を表し得る２次元回折の散乱効率を示す。
【図１９Ｂ】図６Ａに示す第１のパターン領域及び図１９Ａに示す第２のパターン領域を採用した際の、図４に示す測定システムの干渉強度マップを示す。示されている干渉強度のそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、投影システムの開口数を表す円と放射検出器において異なる重なりを有する第２の干渉ビームを表す。
【図２０Ａ】図４に示す測定システムの第２のパターン領域を表し得る自立２次元回折の第３の実施形態の散乱効率を示す。
【図２０Ｂ】図６Ａに示す第１のパターン領域及び図２０Ａに示す第２のパターン領域を採用した際の、図４に示す測定システムの干渉強度マップを示す。示されている干渉強度のそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、投影システムの開口数を表す円と放射検出器において異なる重なりを有する第２の干渉ビームを表す。
【図２１Ａ】図４に示す測定システムの第２のパターン領域を表し得る自立２次元回折の第４の実施形態の散乱効率を示す。
【図２１Ｂ】図６Ａに示す第１のパターン領域及び図２１Ａに示す第２のパターン領域を採用した際の、図４に示す測定システムの干渉強度マップを示す。示されている干渉強度のそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、投影システムの開口数を表す円と放射検出器において異なる重なりを有する第２の干渉ビームを表す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
[00064]  図１は、放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置ＬＡを備えたリソグラフィシステムを示している。放射源ＳＯは、ＥＵＶ放射ビームＢを生成し、このＥＵＶ放射ビームＢをリソグラフィ装置ＬＡに供給するように構成される。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬと、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持するように構成された支持構造ＭＴと、投影システムＰＳと、基板Ｗを支持するように構成された基板テーブルＷＴとを備える。
【００６６】
[00065]  照明システムＩＬは、ＥＵＶ放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡに入射する前にＥＵＶ放射ビームＢを調節するように構成される。そのため、照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１を備えることができる。ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１は共に、ＥＵＶ放射ビームＢに所望の断面形状と所望の強度分布とを与える。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１に加えて又はこれらの代わりに、他のミラー又はデバイスを備えることができる。
【００６７】
[00066]  このように調節された後、ＥＵＶ放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡと相互作用する。この相互作用の結果、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’が生成される。投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’を基板Ｗに投影するように構成される。この目的のため、投影システムＰＳは、基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗにパターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’を投影するように構成された複数のミラー１３、１４を備えることができる。投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’に縮小係数を適用し、これによってパターニングデバイスＭＡにおける対応するフィーチャよりも小さいフィーチャの像を形成することができる。例えば、４又は８の縮小係数を適用することができる。投影システムＰＳは、図１では２つのミラー１３、１４のみを有するものとして示されているが、投影システムＰＳは様々な数のミラー（例えば６個又は８個のミラー）を備えることができる。
【００６８】
[00067]  基板Ｗは、前もって形成されたパターンを含むことができる。このような場合、リソグラフィ装置ＬＡは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’により形成された像を、基板Ｗ上に前もって形成されたパターンと位置合わせする。
【００６９】
[00068]  相対真空、すなわち大気圧を大きく下回る圧力の少量のガス（例えば水素）を、放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、及び／又は投影システムＰＳ内に供給することができる。
【００７０】
[00069]  放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源、自由電子レーザ（ＦＥＬ）又はＥＵＶ放射を生成できる他の任意の放射源であってよい。
【００７１】
[00070]  一般に、投影システムＰＳは、基板Ｗ上に結像されるパターンに影響を及ぼす可能性がある、非一様であり得る光学伝達関数を有する。非偏光放射については、そのような影響は、その瞳面における位置の関数として投影システムＰＳから出射する放射の透過（アポダイゼーション）及び相対位相（収差）を表す２つのスカラマップによってかなり上手く記述することができる。透過マップ及び相対位相マップと呼ばれることがあるこれらのスカラマップは、基底関数の完全なセットの線形結合として表現することができる。特に便利なセットがゼルニケ多項式であり、これは、単位円上に定められた直交多項式のセットを形成する。各スカラマップの決定は、そのような展開の係数を決定することを含むことができる。ゼルニケ多項式は単位円上で直交しているので、ゼルニケ係数は、測定されたスカラマップの内積を各ゼルニケ多項式で順に計算し、これをそのゼルニケ多項式のノルムの二乗で割ることによって、測定されたスカラマップから求めることができる。以下では、特に指示のない限り、ゼルニケ係数についての言及はいずれも相対位相マップ（本明細書では収差マップとも呼ばれる）のゼルニケ係数を意味するものと理解される。代替的な実施形態では、基底関数の他のセットを使用できることを理解されたい。例えば一部の実施形態は、例えば遮られた開口システムのためのＴａｔｉａｎゼルニケ多項式を使用することができる。
【００７２】
[00071]  波面収差マップは、（瞳面内の位置、あるいは放射が投影システムＰＳの像面に接近する角度の関数として）球面波面から投影システムＰＳの像面内の点に接近する光の波面の歪みを表すことができる。考察したように、この波面収差マップＷ（ｘ，ｙ）はゼルニケ多項式の線形結合として表現することができる。
【数１】
2021513096.tif 000003
式中、ｘ及びｙは瞳面上の座標であり、Ｚｎ（ｘ，ｙ）はｎ次ゼルニケ多項式であり、ｃｎは係数である。以下では、ゼルニケ多項式及び係数は、一般的にＮｏｌｌインデックスと呼ばれるインデックスで標識されることを理解されたい。したがって、Ｚｎ（ｘ，ｙ）はｎというＮｏｌｌインデックスを有するゼルニケ多項式であり、ＣｎはｎというＮｏｌｌインデックスを有する係数である。ここで波面収差マップは、このような展開においてゼルニケ係数と呼ばれることがある係数Ｃｎのセットによって特徴付けることができる。
【００７３】
[00072]  有限個のゼルニケ次数のみが考慮されることを理解されたい。位相マップの異なるゼルニケ係数は、投影システムＰＳに起因する様々な形態の収差についての情報を提供することができる。１というＮｏｌｌインデックスを有するゼルニケ係数は第１のゼルニケ係数と呼ばれ、２というＮｏｌｌインデックスを有するゼルニケ係数は第２のゼルニケ係数と呼ばれることがある、といった具合である。
【００７４】
[00073]  第１のゼルニケ係数は、測定される波面の平均値（ピストンと呼ばれることがある）に関係する。第１のゼルニケ係数は投影システムＰＳの性能とは無関係な場合があり、したがって本明細書に記載の方法を用いて決定されない場合がある。第２のゼルニケ係数は、測定される波面のｘ方向の傾斜に関係する。波面のｘ方向の傾斜は、ｘ方向の配置に等しい。第３のゼルニケ係数は、測定される波面のｙ方向の傾斜に関係する。波面のｙ方向の傾斜は、ｙ方向の配置に等しい。第４のゼルニケ係数は、測定される波面のデフォーカスに関係する。第４のゼルニケ係数は、ｚ方向の配置に等しい。より高次のゼルニケ係数は、投影システムに起因する他の形態の収差（例えば非点収差、コマ収差、球面収差及び他の効果）に関係する。
【００７５】
[00074]  本明細書の全体を通じて、「収差」という用語は、完全な球状波面からの波面のずれのあらゆる形態を含むことが意図されるべきである。つまり、「収差」という用語は、像の配置（例えば第２、第３及び第４のゼルニケ係数）、及び／又は５以上のＮｏｌｌインデックスを有するゼルニケ係数に関係するものなどのより高次の収差に関係する可能性がある。さらに、投影システムの収差マップについての言及はいずれも、像配置に起因するものを含む、完全な球状波面からの波面のずれのあらゆる形態を含むことができる。
【００７６】
[00075]  透過マップ及び相対位相マップは、フィールド及びシステムに依存する。すなわち、一般に各投影システムＰＳは、各フィールドポイントで（すなわち、その像面内の各空間位置で）異なるゼルニケ展開を有することになる。
【００７７】
[00076]  以下でさらに詳細に説明されるように、投影システムＰＳの瞳面内の相対位相は、投影システムＰＳの対物面（すなわち、パターニングデバイスＭＡの面）からの放射を投影システムＰＳを介して投影し、シヤリング干渉計を用いて波面（すなわち、同位相のポイントの軌跡）を測定することによって決定することができる。シヤリング干渉計は、投影システムの像面（すなわち、基板テーブルＷＴ）に、例えば２次元格子などの回折格子を備えると共に、投影システムＰＳの瞳面と共役な面に干渉パターンを検出するように配置された検出器を備えることができる。
【００７８】
[00077]  投影システムＰＳは複数の光学素子（ミラー１３、１４を含む）を備える。すでに説明したように、投影システムＰＳは、図１の２つのミラー１３、１４のみを有するものとして示されているが、投影システムＰＳは様々な数のミラー（例えば６個又は８個のミラー）を備えることができる。リソグラフィ装置ＬＡはさらに、収差（フィールド全体の瞳面にわたる任意の種類の位相変化）を補正するために、これらの光学素子を調整するための調整手段ＰＡを備える。これを達成するために、調整手段ＰＡは、投影システムＰＳ内で１つ以上の異なる方法で光学素子を操作するように動作可能であってよい。投影システムは、その光軸がｚ方向に延びる座標系を有することができる（このｚ軸の方向は、例えば各ミラー又は光学素子で、投影システムを通る光路に沿って変化することを理解されたい）。調整手段ＰＡは、１つ以上の光学素子の移動、１つ以上の光学素子の傾斜、及び／又は１つ以上の光学素子の変形の任意の組み合わせを行うように動作可能であってよい。光学素子の移動は、任意の方向（ｘ、ｙ、ｚ又はそれらの組み合わせ）であってよい。光学素子の傾斜は、典型的には、ｘ又はｙ方向の軸の周りを回転することによって光軸に対して垂直な面外であるが、非回転対称の光学素子に対してはｚ軸の周りの回転を用いることができる。光学素子の変形は、例えばアクチュエータを用いて光学素子の側面に力を働かせることによって、及び／又は加熱素子を用いて光学素子の選択された領域を加熱することによって実行することができる。一般に、アポダイゼーション（瞳面にわたる透過率変化）を補正するように投影システムＰＳを調整できない可能性がある。投影システムＰＳの透過マップは、リソグラフィ装置ＬＡのマスクＭＡを設計する際に使用することができる。
【００７９】
[00078]  一部の実施形態では、調整手段ＰＡは、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを移動させるように動作可能であってよい。調整手段ＰＡは、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを（ｘ、ｙ、ｚ方向のいずれか又はこれらを組み合わせた方向に）移動させる及び／又は（ｘ又はｙ方向の軸の周りに回転させることによって）傾斜させるように動作可能であってよい。
【００８０】
[00079]  リソグラフィ装置の一部を構成する投影システムＰＳは、定期的に較正プロセスを受けることができる。例えば、リソグラフィ装置が工場で製造される場合、投影システムＰＳを構成する光学素子（例えばミラー）は、初期較正プロセスを実行することによってセットアップすることができる。リソグラフィ装置が使用されることになる場所にリソグラフィ装置を設置した後、投影システムＰＳをもう一度較正することができる。投影システムＰＳのさらなる較正は、一定の間隔で実行することができる。例えば通常の使用では、投影システムＰＳは数か月ごと（例えば、３か月ごと）に較正することができる。
【００８１】
[00080]  投影システムＰＳを較正することは、投影システムＰＳに放射を通過させること、及び結果として生じる投影放射を測定することを含むことができる。投影放射の測定結果を使用して、投影システムＰＳに起因する投影放射における収差を測定することができる。投影システムＰＳに起因する収差は、測定システムを使用して測定することができる。測定された収差に応答して、投影システムＰＳに起因する収差を補正するために投影システムＰＳを構成する光学素子を調整することができる。
【００８２】
[00081]  図２は、投影システムＰＳに起因する収差を測定するのに使用され得る測定システム１０の概略図である。測定システム１０は、照明システムＩＬ、測定パターニングデバイスＭＡ’、センサ装置２１及びコントローラＣＮを備える。測定システム１０はリソグラフィ装置の一部を構成することができる。例えば、図２に示される照明システムＩＬ及び投影システムＰＳは、図１に示されるリソグラフィ装置の照明システムＩＬ及び投影システムＰＳであってよい。説明を容易にするために、図２にはリソグラフィ装置の追加のコンポーネントは示されていない。
【００８３】
[00082]  測定パターニングデバイスＭＡ’は、照明システムＩＬから放射を受け取るように配置される。センサ装置２１は、投影システムＰＳから放射を受け取るように配置される。リソグラフィ装置の通常使用中、図２に示される測定パターニングデバイスＭＡ’及びセンサ装置２１は、図２に示される位置とは異なる位置に位置する場合がある。例えば、リソグラフィ装置の通常使用中、基板Ｗに転写されることになるパターンを形成するように構成されるパターニングデバイスＭＡは、照明システムＩＬから放射を受け取るように位置決めすることができ、基板Ｗは投影システムＰＳから放射を受け取るように（例えば、図１に示されるように）位置決めすることができる。測定パターニングデバイスＭＡ’及びセンサ装置２１は、投影システムＰＳに起因する収差を測定するために、図２に示される位置に移動することができる。測定パターニングデバイスＭＡ’は、図１に示される支持構造などの支持構造ＭＴによって支持することができる。センサ装置２１は、図１に示される基板テーブルＷＴなどの基板テーブルによって支持することができる。代替的に、センサ装置２１は、基板テーブルＷＴとは別個の可能性がある測定テーブル（図示せず）によって支持することができる。
【００８４】
[00083]  測定パターニングデバイスＭＡ’及びセンサ装置２１は、図３Ａ及び図３Ｂにより詳細に示されている。デカルト座標が、図２、図３Ａ及び図３Ｂにおいて一貫して使用される。図３Ａはｘ−ｙ面における測定パターニングデバイスＭＡ’の概略図であり、図３Ｂはｘ−ｙ面におけるセンサ装置２１の概略図である。
【００８５】
[00084]  測定パターニングデバイスＭＡ’は複数のパターン領域１５ａ〜１５ｃを備える。図２及び図３Ａに示される実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は反射パターニングデバイスＭＡ’である。パターン領域１５ａ〜１５ｃはそれぞれ反射回折格子を備える。測定パターニングデバイスＭＡ’のパターン領域１５ａ〜１５ｃに入射する放射は少なくとも部分的に散乱され、投影システムＰＳによって受け取られる。これに対して、測定パターニングデバイスＭＡ’の残りの部分に入射する放射は、投影システムＰＳに向けて反射又は散乱されない（例えば、測定パターニングデバイスＭＡ’によって吸収される可能性がある）。
【００８６】
[00085]  照明システムＩＬは放射で測定パターニングデバイスＭＡ’を照明する。図２には示されていないが、照明システムＩＬは、放射源ＳＯから放射を受け取り、測定パターニングデバイスＭＡ’を照明するために放射を調節することができる。例えば照明システムＩＬは、所望の空間及び角度分布を有する放射を提供するために放射を調節することができる。図２に示された実施形態において、照明システムＩＬは別々の測定ビーム１７ａ〜１７ｃを形成するように構成される。各測定ビーム１７ａ〜１７ｃは、測定パターニングデバイスＭＡ’のそれぞれのパターン領域１５ａ〜１５ｃを照明する。
【００８７】
[00086]  投影システムＰＬに起因する収差の測定を実行するために、別々の測定ビーム１７ａ〜１７ｃで測定パターニングデバイスＭＡ’を照明するために照明システムＩＬのモードを変更することができる。例えば、リソグラフィ装置の通常使用中、照明システムＩＬは、放射のスリットでパターニングデバイスＭＡを照明するように構成することができる。しかしながら、投影システムＰＬに起因する収差の測定を実行するために、照明システムＩＬが別々の測定ビーム１７ａ〜１７ｃを形成するように構成されるように照明システムＩＬのモードを変更することができる。一部の実施形態では、異なるパターン領域１５ａ〜１５ｃを異なる時点に照明することができる。例えば、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第１のサブセットは測定ビーム１７ａ〜１７ｃの第１のサブセットを形成するように第１の時点に照明することができ、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第２のサブセットは測定ビーム１７ａ〜１７ｃの第２のサブセットを形成するように第２の時点に照明することができる。
【００８８】
[00087]  他の実施形態では投影システムＰＬに起因する収差の測定を実行するために、照明システムＩＬのモードを変更しないことができる。例えば、照明システムＩＬは、（例えば、基板の露光中に使用される照明エリアと実質的に対応する）放射のスリットで測定パターニングデバイスＭＡ’を照明するように構成することができる。このとき、パターン領域１５ａ〜１５ｃのみが投影システムＰＳに向けて放射を反射又は散乱させるため、別々の測定ビーム１７ａ〜１７ｃは測定パターニングデバイスＭＡ’によって形成することができる。
【００８９】
[00088]  図において、デカルト座標系は投影システムＰＳを介して保存されるように示されている。しかしながら、一部の実施形態では、投影システムＰＳの特性は座標系の変換をもたらす可能性がある。例えば、投影システムＰＳは、測定パターニングデバイスＭＡ’に関して拡大、回転、及び／又はミラーリングされる測定パターニングデバイスＭＡ’の像を形成することができる。一部の実施形態では、投影システムＰＳは、測定パターニングデバイスＭＡ’の像をｚ軸を軸としておよそ１８０°だけ回転させることができる。このような実施形態では、図２に示される第１の測定ビーム１７ａ及び第３の測定ビーム１７ｃの相対的位置をスワップすることができる。他の実施形態では、像はｘ−ｙ平面内に存在し得る軸ついてミラーリングすることができる。例えば像は、ｘ軸について又はｙ軸についてミラーリングすることができる。
【００９０】
[00089]  投影システムＰＳが測定パターニングデバイスＭＡ’の像を回転させる、及び／又は投影システムＰＳによって像をミラーリングする実施形態では、投影システムは座標系を変換するものと考えられる。すなわち、本明細書で言及される座標系は、投影システムＰＳにより投影される像に対して定められ、像の任意の回転及び／又はミラーリングは、座標系の対応する回転及び／又はミラーリングを生じさせる。説明を容易にするために、座標系は図において投影システムＰＳによって保存されるものとして示される。しかしながら、一部の実施形態では、座標系は投影システムＰＳによって変換することができる。
【００９１】
[00090]  パターン領域１５ａ〜１５ｃは測定ビーム１７ａ〜１７ｃを修正する。具体的には、パターン領域１５ａ〜１５ｃは測定ビーム１７ａ〜１７ｃの空間変調を生じさせ、測定ビーム１７ａ〜１７ｃに回折を生じさせる。図３Ｂに示される実施形態では、パターン領域１５ａ〜１５ｃはそれぞれ２つの別個の部分を含む。例えば、第１のパターン領域１５ａは第１の部分１５ａ’及び第２の部分１５ａ’’を含む。第１の部分１５ａ’はｕ方向に平行に整列された回折格子を含み、第２の部分１５ａ’’はｖ方向に平行に整列された回折格子を含む。ｕ方向及びｖ方向は図３Ａに示されている。ｕ方向及びｖ方向は共に、ｘ方向及びｙ方向の両方に対しておよそ４５°で整列され、互いに垂直に整列される。図３Ａに示される第２のパターン領域１５ｂ及び第３のパターン領域１５ｃは、第１のパターン領域１５ａと同一であり、それぞれその回折格子が互いに垂直に整列される第１及び第２の部分を含む。
【００９２】
[00091]  パターン領域１５ａ〜１５ｃの第１及び第２の部分は、異なる時点に測定ビーム１７ａ〜１７ｃで照明することができる。例えば、パターン領域１５ａ〜１５ｃのそれぞれの第１の部分は、第１の時点に測定ビーム１７ａ〜１７ｃによって照明することができる。第２の時点に、パターン領域１５ａ〜１５ｃのそれぞれの第２の部分は測定ビーム１７ａ〜１７ｃによって照明することができる。前述のように、一部の実施形態では異なるパターン領域１５ａ〜１５ｃは異なる時点に照明することができる。例えば、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第１のサブセットの第１の部分は第１の時点に照明することができ、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第２のサブセットの第１の部分は第２の時点に照明することができる。パターン領域の第１及び第２のサブセットの第２の部分は、同時又は異なる時点に照明することができる。一般に、パターン領域１５ａ〜１５ｃの異なる部分を照明する任意のスケジュールを使用することができる。
【００９３】
[00092]  修正された測定ビーム１７ａ〜１７ｃは投影システムＰＳによって受け取られる。投影システムＰＳは、センサ装置２１上にパターン領域１５ａ〜１５ｃの像を形成する。センサ装置２１は、複数の回折格子１９ａ〜１９ｃ及び放射検出器２３を備える。回折格子１９ａ〜１９ｃは、各回折格子１９ａ〜１９ｃが、投影システムＰＬから出力されるそれぞれの修正された測定ビーム１７ａ〜１７ｃを受け取るように配置される。回折格子１９ａ〜１９ｃに入射する修正された測定ビーム１７ａ〜１７ｃは、回折格子１９ａ〜１９ｃによってさらに修正される。回折格子１９ａ〜１９ｃで透過される修正された測定ビームは放射検出器２３に入射する。
【００９４】
[00093]  放射検出器２３は、放射検出器２３に入射する放射の空間強度プロファイルを検出するように構成される。放射検出器２３は、例えば個別の検出器要素又はセンシング素子のアレイを備えることができる。例えば、放射検出器２３は、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサアレイなどのアクティブピクセルセンサを備えることができる。代替的に、放射検出器２３はＣＣＤ（電荷結合素子）センサアレイを備えることができる。回折格子１９ａ〜１９ｃと、修正された測定ビーム１７ａ〜１７ｃが受け取られる放射センサ２３の部分は、検出器領域２５ａ〜２５ｃを構成する。例えば、第１の回折格子１９ａ及び第１の測定ビーム１７ａが受け取られる放射センサ２３の第１の部分は共に、第１の検出器領域２５ａを構成する。所与の測定ビーム１７ａ〜１７ｃの測定は、（図示されるように）それぞれの検出器領域２５ａ〜２５ｃで行うことができる。前述のように、一部の実施形態では修正された測定ビーム１７ａ〜１７ｃと座標系の相対配置は、投影システムＰＳによって変換することができる。
【００９５】
[00094]  パターン領域１５ａ〜１５ｃ及び検出器領域２５ａ〜２５ｃの回折格子１９ａ〜１９ｃで行われる測定ビーム１７ａ〜１７ｃの修正によって、結果として放射検出器２３上に干渉パターンが形成される。干渉パターンは、測定ビームの位相の導関数に関連し、投影システムＰＳに起因する収差に依存する。したがって、干渉パターンは、投影システムＰＳに起因する収差を測定するのに使用することができる。
【００９６】
[00095]  一般に、検出器領域２５ａ〜２５ｃのそれぞれの回折格子１９ａ〜１９ｃは、２次元透過回折格子を含む。図３Ｂに示される実施形態では、検出器領域２５ａ〜２５ｃはそれぞれ、チェッカーボードの形で構成される回折格子１９ａ〜１９ｃを含む。以下でさらに説明するように、本発明の実施形態は、検出器領域２５ａ〜２５ｃがそれぞれチェッカーボードの形では構成されない２次元透過回折格子１９ａ〜１９ｃを含む構成に特に適用される。
【００９７】
[00096]  パターン領域１５ａ〜１５ｃの第１の部分の照明は、第１の方向の収差に関する情報を提供することができ、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第２の部分の照明は、第２の方向の収差に関する情報を提供することができる。
【００９８】
[00097]  一部の実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、２つの垂直な方向に順次スキャン及び／又はステップ移動される。例えば、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、互いに関連してｕ及びｖ方向にステップ移動することができる。パターン領域１５ａ〜１５ｃの第２の部分１５ａ’’〜１５ｃ’’が照明される間、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１はｕ方向にステップ移動することができ、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第１の部分１５ａ’〜１５ｃ’が照明される間、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１はｖ方向にステップ移動することができる。すなわち、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、照明されている回折格子のアライメントに対して垂直な方向にステップ移動することができる。
【００９９】
[00098]  測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、回折格子の格子周期の一部分に対応する距離だけステップ移動することができる。ステップ移動方向の波面に関する情報を得るために、異なるステップ移動位置で行われる測定を分析することができる。例えば、測定された信号（位相ステッピング信号と呼ばれることがある）の第１高調波の位相は、ステップ移動方向の波面の導関数に関する情報を含むことができる。したがって、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のｕ方向及びｖ方向の両方向（互いに垂直である）へのステップ移動によって、波面に関する情報を２つの垂直方向で得ることが可能であり（特に、２つの垂直方向のそれぞれの波面の導関数に関する情報を提供する）、それによって全波面を再構成することが可能である。
【０１００】
[00099]  （前述のように）照明されている回折格子のアライメントに対して垂直な方向への測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のステップ移動に加えて、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１はまた互いに関連してスキャンすることができる。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のスキャンは、照明されている回折格子のアライメントに平行な方向に実行することができる。例えば、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第１の部分１５ａ’〜１５ｃ’が照明される間、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１はｕ方向にスキャンすることができ、パターン領域１５ａ〜１５ｃの第２の部分１５ａ’’〜１５ｃ’’が照明される間、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１はｖ方向にスキャンすることができる。照明されている回折格子のアライメントに平行な方向への測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のスキャンによって、測定を回折格子全体にわたって平均化することが可能であり、それによってスキャン方向の回折格子におけるいずれの変化も補償することができる。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のスキャンは、前述の測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のステップ移動とは異なる時点に実行することができる。
【０１０１】
[000100]  パターン領域１５ａ〜１５ｃ及び検出器領域２５ａ〜２５ｃの様々な異なる配置構成を、投影システムＰＳに起因する収差を測定するために使用できることを理解されたい。パターン領域１５ａ〜１５ｃ及び／又は検出器領域２５ａ〜２５ｃは回折格子を備えることができる。一部の実施形態では、パターン領域１５ａ〜１５ｃ及び／又は検出器領域２５ａ〜２５ｃは、回折格子以外のコンポーネントを備えることができる。例えば一部の実施形態では、パターン領域１５ａ〜１５ｃ及び／又は検出器領域は、それを通って測定ビーム１７ａ〜１７ｃの少なくとも一部分が伝搬し得る単一スリット又はピンホール開口を備えることができる。一般に、パターン領域及び／又は検出器領域は、測定ビームを修正する働きをする任意の構成を備えることができる。
【０１０２】
[000101]  コントローラＣＮは、センサ装置２１で行われた測定の結果を受け取り、その測定結果から投影システムＰＳに起因する収差を測定する。コントローラは、測定システム１０の１つ以上のコンポーネントを制御するように構成することができる。例えば、コントローラＣＮは、センサ装置２１及び／又は測定パターニングデバイスＭＡ’を互いに関連して移動させるように動作可能な位置決め装置ＰＷを制御することができる。コントローラは、投影システムＰＳのコンポーネントを調整するための調整手段ＰＡを制御することができる。例えば調整手段ＰＡは、投影システムＰＳに起因し、コントローラＣＮによって測定される収差を補正するように、投影システムＰＳの光学素子を調整することができる。
【０１０３】
[000102]  一部の実施形態では、コントローラＣＮは、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを調整するための調整手段ＰＡを制御するように動作可能であってよい。例えば、調整手段ＰＡは、パターニングデバイスＭＡ及び／又は基板Ｗの配置誤差に起因する（かつコントローラＣＮにより測定される）収差を補正するように支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを調整することができる。
【０１０４】
[000103]  （投影システムＰＳに、又はパターニングデバイスＭＡもしくは基板Ｗの配置誤差に起因し得る）収差を測定することは、ゼルニケ係数を取得するために、センサ装置２１により行われた測定の結果をゼルニケ多項式にフィッティングすることを含むことができる。異なるゼルニケ係数は、投影システムＰＳに起因する異なる形態の収差に関する情報を提供することができる。ゼルニケ係数は、ｘ方向及び／又はｙ方向の異なる位置で別個に決定することができる。例えば、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示される実施形態では、ゼルニケ係数は各測定ビーム１７ａ〜１７ｃについて決定することができる。
【０１０５】
[000104]  一部の実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は３つよりも多くのパターン領域を備えることができ、センサ装置２１は３つよりも多くの検出器領域を備えることができ、３つよりも多くの測定ビームを形成することができる。これによって、より多くの位置でゼルニケ係数を決定できる可能性がある。一部の実施形態では、パターン領域及び検出器領域は、ｘ方向及びｙ方向の両方の様々な位置に分布させることができる。これによって、ｘ方向及びｙ方向の両方に分離された位置でゼルニケ係数を決定できる可能がある。
【０１０６】
[000105]  図２、図３Ａ及び図３Ｂに示される実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は３つのパターン領域１５ａ〜１５ｃを備え、センサ装置２１は３つの検出器領域２５ａ〜２５ｃを備えるが、他の実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は３つより多いか又は少ないパターン領域１５ａ〜１５ｃを備えることができる、及び／又はセンサ装置２１は３つより多いか又は少ない検出器領域２５ａ〜２５ｃを備えることができる。
【０１０７】
[000106]  これから投影システムＰＳに起因する収差を測定する方法を図４を参照して説明する。
【０１０８】
[000107]  一般に、測定パターニングデバイスＭＡ’は少なくとも１つの第１のパターン領域１５ａ〜１５ｃを備え、センサ装置２１は少なくとも１つの第２のパターン領域１９ａ〜１９ｃを備える。
【０１０９】
[000108]  図４は、投影システムＰＳに起因する収差を測定するのに使用され得る測定システム３０の概略図である。測定システム３０は図２に示した測定システム１０と同一であってよいが、（測定パターニングデバイスＭＡ’にある）第１のパターン領域及び（センサ装置２１にある）第２のパターン領域の数が異なる可能性がある。したがって、図４に示す測定システム３０は、上記の図２に示した測定システム１０のいずれかの特徴を含む可能性があり、これらの特徴は以下でこれ以上説明されない。
【０１１０】
[000109]  図４では、測定パターニングデバイスＭＡ’に単一の第１のパターン領域３１のみが設けられ、センサ装置２１に単一の第２のパターン領域３２が設けられる。
【０１１１】
[000110]  測定パターニングデバイスＭＡ’は、照明システムＩＬからの放射３３で照射される。理解しやすくするために、（例えば入射放射ビームの主光線などの単一の光線を表し得る）単一の線のみを図４に示す。しかしながら、放射３３は測定パターニングデバイスＭＡ’の第１のパターン領域３１に入射するある角度範囲を含むことを理解されたい。つまり、測定パターニングデバイスＭＡ’の第１のパターン領域３１上の各点は、円錐状の光によって照明することができる。一般に、各点はほぼ同じ角度範囲で照明され、このことは照明システムＩＬの瞳面（図示せず）における放射強度によって特徴付けられている。
【０１１２】
[000111]  第１のパターン領域３１は、放射３３を受け取り、複数の第１の回折ビーム３４、３５、３６を形成するように配置される。中央の第１の回折ビーム３５は第１のパターン領域３１の０次回折ビームに相当し、他の２つの第１の回折ビーム３４、３６は第１のパターン領域３１の±１次回折ビームに相当する。一般に、より多くのより高次の回折ビームが存在することも理解されたい。繰り返しになるが、理解しやすくするために、図４には３つの第１の回折ビーム３４、３５、３６のみが示されている。
【０１１３】
[000112]  入射放射３３が第１のパターン領域３１上のある点に集束する円錐状の放射を含むとき、第１の回折ビーム３４、３５、３６のそれぞれも第１のパターン領域３１上のその点から分岐する円錐状の放射を含むことも理解されたい。
【０１１４】
[000113]  第１の回折ビーム３４、３５、３６の生成を達成するために、第１のパターン領域３１は回折格子の形態をとってよい。例えば、第１のパターン領域３１は、概ね図３Ａに示したパターン領域１５ａの形態をとってよい。具体的には、第１のパターン領域３１の少なくとも一部分は、図３Ａに示したパターン領域１５ａの第１の部分１５ａ’、すなわちｕ方向（図４はｚ‐ｖ平面に示されていることに留意）に平行に整列される回折格子の形態をとってよい。したがって、第１の回折ビーム３４〜３６は、ｖ方向であるシヤリング方向に分離している。
【０１１５】
[000114]  第１の回折ビーム３４〜３６は、これから説明するように投影システムＰＳによって少なくとも部分的に捕捉される。投影システムＰＳにより捕捉される第１の回折ビーム３４〜３６がどれくらいかは、照明システムＩＬからの入射放射３３の瞳フィル、（次に第１のパターン領域３１のピッチ及び放射３３の波長に依存する）第１の回折ビーム３４〜３６の角度分離、及び投影システムＰＳの開口数に依存することになる。
【０１１６】
[000115]  測定システム３０は、０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５が、投影システムＰＳの瞳面３７の円形領域により表され得る投影システムＰＳの開口数をほぼ満たし、±１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４、３６が、０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５と大幅に重なるように構成することができる。このような構成によって、０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５のほぼ全て、及び±１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４、３６の大部分が投影システムＰＳによって捕捉され、センサ装置２１に投影される。（さらに、このような構成によって、第１のパターン領域３１により生成された多数の回折ビームが少なくとも部分的にセンサ装置２１に投影される）。
【０１１７】
[000116]  第１のパターン領域３１の役割は、これから検討するように空間コヒーレンスを導入することである。
【０１１８】
[000117]  一般に、異なる入射角で測定パターニングデバイスＭＡ’の同じ点に入射する、照明システムＩＬからの２つの放射光線３３はコヒーレントでない。放射３３を受け取り、複数の第１の回折ビーム３４、３５、３６を形成することによって、第１のパターン領域３１は、入射する放射錐３３の複数のコピー（一般に異なる位相及び強度を有するコピー）を形成すると考えることができる。これらのコピー、又は第１の回折ビーム３４、３５、３６のいずれか１つにおいて、測定パターニングデバイスＭＡ’上の同じ点から異なる散乱角度で生じる２つの放射光線は（照明システムＩＬの特性に起因して）コヒーレントでない。しかしながら、第１の回折ビーム３４、３５、３６のいずれか１つにおける所与の放射光線の場合、他の第１の回折ビーム３４、３５、３６のそれぞれに、当該所与の光線と空間的にコヒーレントな対応する放射光線が存在する。例えば、（入射放射３３の主光線に対応する）第１の回折ビーム３４、３５、３６のそれぞれの主光線はコヒーレントであり、結合された場合は振幅レベルで干渉する可能性がある。
【０１１９】
[000118]  このコヒーレンスは、投影システムＰＳの収差マップを決定するために測定システム３０によって利用される。
【０１２０】
[000119]  投影システムＰＳは、（投影システムの開口数により捕捉された）第１の回折ビーム３４、３５、３６の一部をセンサ装置２１に投影する。
【０１２１】
[000120]  図４では、センサ装置２１は単一の第２のパターン領域３２を備える。（図５Ａから図５Ｃを参照して）以下でさらに説明されるように、第２のパターン領域３２は、これらの第１の回折ビーム３４〜３６を投影システムＰＳから受け取り、第１の回折ビームのそれぞれから複数の第２の回折ビームを形成するように配置される。これを達成するために、第２のパターン領域３２は２次元透過回折格子を備える。図４では、第２のパターン領域３２により透過された全ての放射は単一の矢印３８として表される。この放射３８は、放射検出器２３の検出器領域３９によって受け取られ、収差マップを決定するのに使用される。
【０１２２】
[000121]  パターン領域３２に入射する第１の回折ビーム３４〜３６のそれぞれは、回折して複数の第２の回折ビームを形成することになる。第２のパターン領域３２は２次元回折格子を備えるため、入射する各第１の回折ビームから、第２の回折ビームの２次元アレイが生成される（これらの第２の回折ビームの主光線は、シヤリング方向（ｖ方向）とこれに対して垂直な方向（ｕ方向）との両方に分離されている）。以下では、シヤリング方向（ｖ方向）にｎ次、かつ非シヤリング方向（ｕ方向）にｍ次である回折次数は、第２のパターン領域３２の（ｎ，ｍ）次回折次数と呼ばれる。以下では、第２の回折ビームが非シヤリング方向（ｕ方向）に何次であるかが重要でない場合は、第２のパターン領域３２の（ｎ，ｍ）次回折次数は、単にｎ次の第２の回折ビームと呼ばれることがある。
【０１２３】
[000122]  図５Ａから図５Ｃは、第１の回折ビーム３４〜３６のそれぞれにより生成された１セットの第２の回折ビームを示している。図５Ａは、第１のパターン領域３１の０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５により生成された１セットの第２の回折ビーム３５ａ〜３５ｅを示している。図５Ｂは、第１のパターン領域３１の−１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３６により生成された１セットの第２の回折ビーム３６ａ〜３６ｅを示している。図５Ｃは、第１のパターン領域３１の＋１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４により生成された１セットの第２の回折ビーム３４ａ〜３４ｅを示している。
【０１２４】
[000123]  図５Ａでは、第２の回折ビーム３５ａは（第２のパターン領域３２の、シヤリング方向の）０次回折ビームに相当するのに対し、第２の回折ビーム３５ｂ、３５ｃは±１次回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３５ｄ、３５ｅは±２次回折ビームに相当する。図５Ａから図５Ｃはｖ−ｚ平面に示されており、示されている第２の回折ビームは、例えば第２のパターン領域３２の非シヤリング方向（すなわちｕ方向）の０次回折ビームに相当する可能性があることを理解されたい。さらに、図５Ａから図５Ｃの紙面の奥側又は手前側にある、非シヤリング方向のより高次の回折ビームを表すこれらの第２の回折ビームの複数のコピーが存在することを理解されたい。
【０１２５】
[000124]  図５Ｂでは、第２の回折ビーム３６ａは（第２のパターン領域３２の、シヤリング方向の）０次回折ビームに相当するのに対し、第２の回折ビーム３６ｂ、３６ｃは±１次回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３６ｄ、３６ｅは±２次回折ビームに相当する。
【０１２６】
[000125]  図５Ｃでは、第２の回折ビーム３４ａは（第２のパターン領域３２の、シヤリング方向の）０次回折ビームに相当するのに対し、第２の回折ビーム３４ｂ、３４ｃは±１次回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３４ｄ、３４ｅは±２次回折ビームに相当する。
【０１２７】
[000126]  図５Ａから図５Ｃより、第２の回折ビームのいくつかが互いに空間的に重なることが分かる。例えば、第１のパターン領域３１の０次回折ビーム３５から生じる、第２のパターン領域３２の−１次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３５ｂは、第１のパターン領域３１の−１次回折ビーム３６から生じる、第２のパターン領域３２の０次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３６ａと重なる。図４及び図５Ａから図５Ｃの全ての線は、照明システムＩＬからの単一の入力光線３３から生じる単一の放射光線を表すものと考えることができる。したがって、以上で説明したように、これらの線は放射検出器２３で空間的に重なる場合に干渉パターンを生成する空間的にコヒーレントな光線を表す。さらに、干渉は（シヤリング方向に離れている）投影システムＰＳの瞳面３７の異なる部分を通過した光線の間にある。したがって、単一の入力光線３３から生じる放射の干渉は、瞳面の２つの異なる部分の位相差に依存する。
【０１２８】
[000127]  この放射検出器２３での第２の回折ビームの空間的重なり及び空間コヒーレンスは、所与の第１の回折ビームから生じる異なる第２の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離が、第２のパターン領域３２に集束するときの異なる第１の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離と同じになるように、第１及び第２のパターン領域３１、３２をマッチングさせることによって達成される。この放射検出器２３での第２の回折ビームの空間的重なり及び空間コヒーレンスは、シヤリング方向の第１及び第２のパターン領域３１、３２のピッチをマッチングさせることによって達成される。このシヤリング方向の第１及び第２のパターン領域３１、３２のピッチをマッチングさせることは、投影システムＰＳにより適用される任意の縮小係数を考慮に入れることを理解されたい。本明細書で使用するとき、特定方向の２次元回折格子のピッチは以下のように定められる。
【０１２９】
[000128]  １次元回折格子は、一連の線であって、これらの線に対して垂直な方向の（反射性又は透過性の）反復パターンから形成される一連の線を含むことを理解されたい。これらの線に対して垂直な方向において、反復パターンが形成される最小の非反復セクションは単位セルと呼ばれ、この単位セルの長さは１次元回折格子のピッチと呼ばれる。一般に、このような１次元回折格子は、入射放射ビームを、角度を成して離間された（ただし空間的に重なる可能性がある）回折ビームの１次元アレイを形成するように回折する回折パターンを有することになる。第１のパターン領域３１は、このようなシヤリング方向にオフセットされた（角度を成して離間された）角度を成して離間された第１の回折ビーム３４〜３６の１次元アレイを形成する。
【０１３０】
[000129]  ２次元回折格子は、反射性又は透過性の２次元反復パターンを含むことを理解されたい。この反復パターンが形成される最小の非反復セクションは単位セルと呼ばれることがある。単位セルは正方形であってよく、このような２次元回折格子の基本ピッチは、正方形単位セルの長さとして定義することができる。一般に、このような２次元回折格子は、入射放射ビームを、角度を成して離間された（ただし空間的に重なる可能性がある）回折ビームの２次元アレイを形成するように回折する回折パターンを有することになる。この回折ビームの２次元（正方形）アレイの軸は単位セルの辺に平行である。これらの２つの方向の隣接する回折ビーム間の角度分離は、放射の波長と格子のピッチの比により与えることができる。したがって、ピッチが小さければ小さいほど、隣接する回折ビーム間の角度分離が大きくなる。
【０１３１】
[000130]  一部の実施形態では、２次元の第２のパターン領域３２の単位セルの軸は、第１のパターン領域３１により定められるシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して非ゼロ角度で配置することができる。例えば、２次元の第２のパターン領域３２の単位セルの軸は、第１のパターン領域３１により定められるシヤリング及び非シヤリング方向に対して４５°で配置することができる。前述したように、波面の測定を可能にする放射検出器２３での第２の回折ビームの空間的重なり及び空間コヒーレンスは、所与の第１の回折ビームから生じる異なる第２の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離が、第２のパターン領域３２に集束するときの異なる第１・BR>フ回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離と同じであることを保証することによって達成される。２次元の第２のパターン領域３２の単位セルの軸がシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して非ゼロ角度（例えば４５°）で配置される構成では、以下のように擬似単位セル及び擬似ピッチを定義することが有用である可能性がある。擬似単位セルは、その辺が（第１のパターン領域３１により定められる）シヤリング方向及び非シヤリング方向に平行となるように配向された、回折格子の反復パターンが形成される最小の非反復正方形と定義される。擬似ピッチは、正方形擬似単位セルの長さと定義することができる。これは２次元回折格子のシヤリング方向のピッチと呼ばれることがある。第１のパターン領域３１のピッチ（の整数倍又は分数倍）にマッチングさせるべきはこの擬似ピッチである。
【０１３２】
[000131]  回折格子の回折パターンは、角度を成して離間された（ただし空間的に重なる可能性がある）擬似回折ビームの２次元アレイを形成するものと考えることができ、この擬似回折ビームの２次元（正方形）アレイの軸は擬似単位セルの辺に平行である。この正方形は（回折格子の反復パターンが形成される任意の配向の最小の正方形と定義される）単位セルではないため、擬似ピッチはピッチ（又は基本ピッチ）よりも大きくなる。したがって、（擬似単位セルの辺に平行な方向の）回折パターンの隣接する擬似回折ビーム間の分離は、（単位セルの辺に平行な方向の）回折パターンの隣接する回折ビーム間よりも小さくなる。このことは以下のように理解することができる。擬似回折ビームの一部は回折パターンの回折ビームに対応し、他の擬似回折ビームは物理的でなく、回折格子により生成された回折ビームを表さない（そして真の単位セルよりも大きい擬似単位セルの使用に起因してのみ生じる）。
【０１３３】
[000132]  投影システムＰＳにより適用される任意の縮小（又は拡大）係数を考慮すると、第２のパターン領域３２のシヤリング方向のピッチが第１のパターン領域３１のシヤリング方向のピッチの整数倍であるべきである、又は第１のパターン領域３１のシヤリング方向のピッチが第２のパターン領域３２のシヤリング方向のピッチの整数倍であるべきである。図５Ａから図５Ｃに示す例では、第１及び第２のパターン領域３１、３２のシヤリング方向のピッチは（任意の縮小係数を考慮すると）実質的に等しい。
【０１３４】
[000133]  図５Ａから図５Ｃより分かるように、放射検出器２３の検出器領域３９上の各点は、一般に、コヒーレントに合計されるいくつかの寄与を受け取ることになる。例えば、第１のパターン領域３１の０次回折ビーム３５から生じる第２のパターン領域３２の−１次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３５ｂを受け取る検出器領域３９上の点は、（ａ）第１のパターン領域３１の−１次回折ビーム３６から生じる第２のパターン領域３２の０次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３６ａ、及び（ｂ）第１のパターン領域３１の＋１次回折ビーム３４から生じる第２のパターン領域３２の−２次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３４ｄの両方と重なる。第１のパターン領域３１のより高次の回折ビームを考慮する場合、検出器領域３９の当該部（例えば、センシング要素の２次元アレイ内の対応するピクセル）で測定される放射の強度を決定するために、検出器領域３９上の各点でコヒーレントに合計されるべきより多くのビームが存在することを理解されたい。
【０１３５】
[000134]  一般に、複数の異なる第２の回折ビームは、検出器領域３９の各部で受け取られた放射に寄与する。このようなコヒーレント和からの放射の強度は、次式によって与えられる。
【数２】
2021513096.tif 000004
ここでＤＣは（異なる回折ビームのインコヒーレント和と等しい）定数項であり、総和は異なる第２の回折ビームの全ての対に対するものであり、γｉはその第２の回折ビーム対の干渉強度であり、Δφｉはその第２の回折ビーム対間の位相差である。
【０１３６】
[000135]  第２の回折ビーム対間の位相差Δφｉは、２つの寄与に依存する。（ａ）第１の寄与は、ビームが生じる投影システムＰＳの瞳面３７の異なる部分に関係し、（ｂ）第２の寄与は、ビームが生じる第１及び第２のパターン領域３１、３２のそれぞれの単位セル内の位置に関係する。
【０１３７】
[000136]  これらの寄与の第１のものは、異なるコヒーレント放射ビームが投影システムＰＳの異なる部分を通過した、したがって、測定することが望ましい収差に関連するという事実から生じるものと理解することができる（実際、シヤリング方向に離れた収差マップ内の２つの点の差に関連する）。
【０１３８】
[000137]  これらの寄与の第２のものは、回折格子に入射した単一の光線から生じる複数の放射光線の相対位相が、その格子の単位セルの光線が入射した部分に依存することになるという事実から生じるものと理解することができる。したがって、これは収差に関する情報を含まない。以上で説明したように、一部の実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、シヤリング方向に連続してスキャン及び／又はステップ移動される。これによって、放射検出器２３が受け取る干渉放射ビームの全ての対間の位相差は変化する。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１が第１及び第２のパターン領域３１、３２の（シヤリング方向の）ピッチの分数倍に等しい量だけシヤリング方向に連続してステップ移動されるとき、一般に、第２の回折ビームの対間の位相差は全て変化することになる。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１が第１及び第２のパターン領域３１、３２の（シヤリング方向の）ピッチの整数倍に等しい量だけシヤリング方向にステップ移動される場合、第２の回折ビームの対間の位相差は変わらないことになる。したがって、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１がシヤリング方向に連続してスキャン及び／又はステップ移動されるとき、放射検出器２３の各部が受ける強度は振動することになる。放射検出器２３により測定されるこの振動信号（位相ステッピング信号と呼ばれることがある）の第１高調波は、隣接する第１の回折ビーム３４〜３６、すなわち次数が±１だけ異なる第１の回折ビームから生じる方程式（１）への寄与に依存する。次数が異なる数だけ異なる第１の回折ビームから生じる寄与は、このような位相ステッピング技術に起因して放射検出器２３により測定された信号のより高次の高調波に寄与することになる。
【０１３９】
[000138]  例えば、以上で考察した３つの重なり合う第２の回折ビーム（３５ｂ、３６ａ及び３４ｄ）のうち、これらの回折ビームの３つの可能な対の２つ、すなわち（ａ）（それぞれ第１のパターン領域３１の０次回折ビーム３５及び−１次回折ビーム３６から生じる）第２の回折ビーム３５ｂ及び３６ａ、及び（ｂ）（それぞれ第１のパターン領域３１の０次回折ビーム３５及び＋１次回折ビーム３４から生じる）第２の回折ビーム３５ａ及び３４ｄのみが、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与することになる。
【０１４０】
[000139]  第２の回折ビームの各対は、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する方程式（２）に示した形の干渉項、すなわち以下の形の干渉項をもたらすことになる。
【数３】
2021513096.tif 000005
ここでγは干渉項の振幅、ｐは第１及び第２のパターン領域３１、３２の（シヤリング方向の）ピッチ、ｖは第１及び第２のパターン領域３１、３２のシヤリング方向の相対位置をパラメータ化し、ΔＷは、投影システムＰＳの瞳面上の、２つの第２の回折ビームが生じる位置に対応する２つの位置における収差マップの値の差である。干渉項の振幅γは、以下でさらに考察するように、２つの第２の回折ビームの合成散乱効率の積に比例する。位相ステッピング信号の第１高調波の周波数は、第１及び第２のパターン領域３１、３２のシヤリング方向のピッチｐの逆数によって与えられる。位相ステッピング信号の位相はΔＷ（投影システムＰＳの瞳面上の、２つの第２の回折ビームが生じる位置に対応する２つの位置における収差マップの値の差）によって与えられる。
【０１４１】
[000140]  １対の第２の回折ビームの干渉強度γｉは、これから考察するように２つの第２の回折ビームの合成散乱効率の積に比例する。
【０１４２】
[000141]  一般に、回折格子により生成された回折ビームの散乱効率は、格子のジオメトリに依存することになる。０次回折ビームの効率に正規化され得るこれらの回折効率は、回折ビームの相対強度を記述する。本明細書で使用するとき、第２の回折ビームの合成散乱効率は、発生元の第１の回折ビームの散乱効率と、対応する第２のパターン領域３２の回折次数の散乱効率との積によって与えられる。
【０１４３】
[000142]  図３Ａから図５Ｃに示した実施形態の上記の説明では、図３Ａに示したパターン領域１５ａの第１の部分１５ａ’が照明される場合、シヤリング方向はｖ方向に一致し、非シヤリング方向はｕ方向に一致する。図３Ａに示したパターン領域１５ａの第２の部分１５ａ’’が照明される場合、シヤリング方向はｕ方向に一致し、非シヤリング方向はｖ方向に一致することを理解されたい。これらの上記実施形態では、（２つのシヤリング方向を定める）ｕ方向及びｖ方向はともにリソグラフィ装置ＬＡのｘ方向及びｙ方向の両方に対して約４５°に配向されているが、代替的な実施形態では、２つのシヤリング方向は、（リソグラフィ装置ＬＡの非スキャン方向及びスキャン方向に一致し得る）リソグラフィ装置ＬＡのｘ方向及びｙ方向に対して任意の角度に配向できることを理解されたい。一般に、２つのシヤリング方向は互いに対して垂直になる。以下では、２つのシヤリング方向は、ｘ方向及びｙ方向と呼ばれることになる。しかしながら、これらのシヤリング方向はリソグラフィ装置ＬＡのｘ方向及びｙ方向の両方に対して任意の角度に配向できることを理解されたい。
【０１４４】
[000143]  図６Ａは、５０％のデューティサイクルを有する、図３Ａに示したパターン領域１５ａの第１の部分１５ａ’の形をとる第１のパターン領域３１の散乱効率を示している。水平軸はシヤリング方向の回折次数を表す。図６Ａに示す回折効率は０次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、０次回折ビームの効率は１００％である。このジオメトリ（５０％のデューティサイクル）を用いると、（０次回折次数以外の）偶数の回折次数の効率はゼロである。±１次回折ビームの効率は６３．７％である。
【０１４５】
[000144]  図６Ｂは、５０％のデューティサイクルを有する、図３Ｂに示した回折格子１９ａの形をとる、すなわちチェッカーボードの形をした第２のパターン領域３２の散乱効率を示している。水平軸はシヤリング方向の回折次数を表す。垂直軸は非シヤリング方向の回折次数を表す。図６Ｂに示す回折効率は（０，０）次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、（０，０）次回折ビームの効率は１００％である。
【０１４６】
[000145]  以上で説明したように、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、次数が±１だけ異なる第１の回折ビームからの方程式（１）への寄与にのみ依存する。図６Ａから分かるように、測定パターニングデバイスＭＡ’に５０％デューティサイクル格子を用いると、次数が±１だけ異なる２対の第１の回折ビームのみが±１次ビームのいずれかを伴う０次ビームである。さらに、第１のパターン領域３１にこのジオメトリを用いると、散乱効率は対称であり、±１次回折ビームの効率はどちらも同じ（６３．７％）である。したがって、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全ての対の干渉強度γｉは以下のように決定することができる。図６Ｂに示す第２のパターン領域３２の散乱効率プロットの第２のコピーは、第１のパターン領域３１の±１次回折ビームの散乱効率によって重み付けされ、次いで図６Ｂに示す第２のパターン領域３２の散乱効率プロットが重ね合わせられるが（第１のパターン領域３１の）１対の回折次数の分離だけシヤリング方向にシフトされる。ここで、第１及び第２のパターン領域３１、３２のシヤリング方向のピッチは（投影システムＰＳにより適用される任意の縮小係数を考慮すると）等しく、ゆえにこの例では、第２のパターン領域３２の散乱効率プロットの第２のコピーは、第２のパターン領域３１の１回折次数だけシヤリング方向にシフトされる。そして、これらの２つの重ね合わせられた散乱効率プロットの散乱効率の積が決定される。このような振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全ての対の干渉強度γｉのプロットが図６Ｃに示されている。
【０１４７】
[000146]  図６Ｃに示す干渉強度γｉのそれぞれは実際に第２の回折ビームの２つの異なる対を表すことに留意されたい。例えば、図６Ｃに示す左側のピクセルは、（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３４ｂの干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｂと３６ａの干渉の両方を表す。同様に、図６Ｃに示す右側のピクセルは、（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３６ｃの干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｃと３４ａの干渉の両方を表す。一般に、このようなマップの各ピクセルは、２対の第２の回折ビーム、すなわち（ａ）第１のパターニングデバイス３１の０次回折次数に相当する第１の回折ビーム３５から生じた１つの第２の回折ビーム、及び第１のパターン領域３１の＋１次回折次数に相当する第１の回折ビーム３４から生じたもう１つの第２の回折ビームを含む第２の回折ビームの第１の対、並びに（ｂ）第１のパターニングデバイス３１の０次回折次数に相当する第１の回折ビーム３５から生じた１つの第２の回折ビーム、及び第１のパターン領域３１の−１次回折次数に相当する第１の回折ビーム３６から生じたもう１つの第２の回折ビームを含む第２の回折ビームの第２の対を表す。
【０１４８】
[000147]  一般に、図６Ｃに示す干渉強度γｉのそれぞれは、第２の回折ビームの２つの異なる対、すなわち（ａ）（第１のパターン領域３１の０次回折ビームに相当する）第１の回折ビーム３５により生成されたｎ次の第２の回折ビームを含む１つの対、及び（ｂ）第１の回折ビーム３５により生成された（ｎ＋１）次の第２の回折ビームを含むもう１つの対を表す。したがって、各干渉強度γｉは、寄与する第１の回折ビーム３５の２つの回折次数（（ｎ，ｍ）次及び（ｎ＋１，ｍ）次）によって特徴付けることができ、γｎ，ｎ＋１；ｍと表すことができる。以下では、ｍ＝０であることが明らかである、又はｍの値が重要でない場合、この干渉強度はγｎ，ｎ＋１と表すことがある。
【０１４９】
[000148]  図６Ｃに示す干渉強度γｉ（又はγｎ，ｎ＋１；ｍ）のそれぞれは異なる２対の第２の回折ビームを表すが、図６Ｃに示す干渉強度γｉのそれぞれは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、放射検出器２３において、これから説明するように投影システムＰＳの開口数を表す円と異なる重なりを有する第２の回折ビームを表す。
【０１５０】
[000149]  図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、それぞれ第１の回折ビーム３４、３５、３６により満たされる投影システムＰＳの開口数に対応する投影システムＰＳの瞳面３７の部分を示している。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃのそれぞれにおいて、投影システムＰＳの開口数は円４０で表され、第１の回折ビーム３４、３５、３６により満たされる投影システムＰＳの瞳面３７の部分は、それぞれ図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃのこの円４０の網掛け領域で示される。図７Ｂから分かるように、示されている例では、０次回折ビームに相当する中央の第１の回折ビーム３５は投影システムＰＳの開口数を実質的に満たす。図７Ａ及び図７Ｃから分かるように、第１のパターン領域３１の±１次回折ビームに相当する２つの第１の回折ビーム３４、３６のそれぞれは、開口数を部分的にしか満たさないようにシフトされている。この１次の第１の回折ビーム３４、３６の開口数に対するシフトは実際には非常に小さく、ここでは理解しやすくするために誇張されていることを理解されたい。
【０１５１】
[000150]  図８Ａから図１０Ｃは、放射検出器２３の種々の第２の回折ビームにより満たされる部分を示している。図８Ａから図１０Ｃのそれぞれにおいて、投影システムＰＳの開口数は円４０によって表され、この円の第２の回折ビームにより満たされる部分はこの円４０の網掛け領域で示されている。図８Ａから図８Ｃは、円４０の第１のパターン領域３１の０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５から生じる（−１，０）次、（０，０）次及び（１，０）次回折ビーム３５ｂ、３５ａ、３５ｃにより満たされる部分を示す。図９Ａから図９Ｃは、円４０の第１のパターン領域３１の１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４から生じる（−１，０）次、（０，０）次及び（１，０）次回折ビーム３４ｂ、３４ａ、３４ｃにより満たされる部分を示す。図１０Ａから図１０Ｃは、円４０の第１のパターン領域３１の−１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３６から生じる（−１，０）次、（０，０）次及び（１，０）次回折ビーム３６ｂ、３６ａ、３６ｃにより満たされる部分を示す。
【０１５２】
[000151]  図８Ｂ、図９Ａ、図８Ａ及び図１０Ｂから、放射検出器の（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３４ｂの干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｂと３６ａの干渉の両方から寄与を受け取る領域は、図１１Ａに示されている領域４１であることが分かる。同様に、図８Ｂ、図１０Ｃ、図８Ｃ及び図９Ｂから、放射検出器の（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３６ｃの干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｃと３４ａの干渉の両方から寄与を受け取る領域は、図１１Ｂに示されている領域４２であることが分かる。
【０１５３】
[000152]  一般に、図６Ｃに示す干渉強度γｉのそれぞれは、複数の干渉する第２の干渉ビームにより形成された放射ビームを表すものと考えることができ、このような複数の干渉する第２の干渉ビームにより形成された放射ビームはそれぞれ異なる方向に伝搬し、その結果、放射検出器２３におけるこのような各放射ビームの、投影システムＰＳの開口数を表す円との重なりが異なる。
【０１５４】
[000153]  一般に、第２の回折ビームは複数の放射ビームを形成するものと考えることができ、このような各放射ビームは、干渉する第２の回折ビームの１セットにより形成される。このような各放射ビームは本明細書では干渉ビームと呼ばれることがある。複数の干渉する第２の干渉ビームにより形成されたこのような各干渉ビームは異なる方向に伝搬するものと考えることができ、その結果、放射検出器２３における各干渉ビームの、投影システムＰＳの開口数を表す円との重なりが異なる。干渉ビームは異なる方向に伝搬し、投影システムＰＳの開口数を表す円と異なる重なりを有すると考えることができるが、放射検出器２３において異なる干渉ビーム間の大きな重なりが存在する。図６Ｃに示す干渉強度γｉのそれぞれは、（複数の干渉する第２の干渉ビームにより形成された）異なる干渉ビームを表すものと考えることができる。
【０１５５】
[000154]  すでに説明したように、図６Ｃに示した干渉強度γｉ（又はγｎ，ｎ＋１；ｍ）のそれぞれは異なる２対の第２の回折ビームを表す。しかしながら、放射検出器上の所与の位置について、これらの２対の寄与する第２の回折ビームの両方は、投影システムＰＳの瞳面３７上の同じ２つの点から生じる２つの干渉する光線を含む。具体的には、放射検出器上の位置（ｘ，ｙ）について（これらの座標は投影システムＰＳの瞳面３７の座標に対応し、ｘ方向はシヤリング方向に対応する）、寄与し、干渉強度γｎ，ｎ＋１；ｍを有する２対の干渉する第２の回折ビームはそれぞれ、瞳面３７上の位置（ｘ−ｎｓ，ｙ−ｍｓ）から生じた第２の回折ビームの光線、及び瞳面３７上の位置（ｘ−（ｎ＋１）ｓ，ｙ−ｍｓ）から生じた第２の回折ビームの光線を含む（ｓはシヤリング距離である）。シヤリング距離ｓは、瞳面３７上の隣接する第１の回折ビーム３４〜３６の２つのコヒーレント光線間の距離と一致する。したがって、２対の寄与する第２の回折ビームはともに、式（３）の形の干渉項を生じさせる。式中ΔＷは瞳面３７上のこれらの２つの位置における収差マップの値の差である。
【０１５６】
[000155]  図６Ｃから、５０％デューティサイクルチェッカーボードの形をとる第２のパターン領域３２を用いると、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する、いずれも２５．８％の干渉強度（γ−１，０，γ０，＋１）を有する２セットの第２の回折ビームしか存在しないことが分かる。これは、図６Ａから分かるように、シヤリング方向に可動する（−１，０）次、（０，０）次及び（１，０）次回折ビームを除いた他の全ての回折ビームが０％の回折効率を有する回折効率プロットをもたらすチェッカーボードジオメトリに起因する。つまり、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率は、（０，０）次回折次数を除いて全てゼロである。これらの格子効率がゼロである結果として、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する全ての干渉強度は、干渉強度γ−１，０及びγ０，＋１を除いて０となる。
【０１５７】
[000156]  図１１Ａ及び１１Ｂに示した２つの領域４１、４２の重なりについて（この重なり領域は小さいシヤリング角度に対して円４０の大部分を構成することになる）、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、２つの余弦（方程式（２）及び式（３）参照）の和に比例することになる。
【数４】
2021513096.tif 000006
式中、第１の余弦は、収差マップ中の瞳面上の第１の２つの点の差についてのものであり、第２の余弦は、収差マップ中の瞳面上の第２の２つの点の差についてのものである（ここでは理解を明確にするために、位相ステッピング項は省略されている）。具体的には、放射検出器上の所与の位置（ｘ，ｙ）について（ｘはシヤリング方向を指す）、第１の２つの点は、瞳面上の対応点（ｘ，ｙ）（方程式（４）ではＷ０と表される）、及びシヤリング距離だけシヤリング方向に沿って第１の方向にシフトされた別の点（ｘ−ｓ，ｙ）（方程式（４）ではＷ−１と表される）を含む。同様に、第２の２つの点は、瞳面上の対応点（ｘ，ｙ）（方程式（４）ではＷ０と表される）、及びシヤリング距離だけシヤリング方向に沿って第２の方向にシフトされた別の点（ｘ＋ｓ，ｙ）（方程式（４）ではＷ＋１と表される）を含む。
【０１５８】
[000157]  既存の波面再構成技術は、方程式（４）の２つの干渉強度が、この２つの余弦の和を三角関数の公式を用いて、小さいシヤリング距離についてのおよそ１である係数を乗じた、シヤリング距離の２倍だけシヤリング方向に分離した２つの位置の収差マップ中の差の余弦、すなわちｃｏｓ（Ｗ−１−Ｗ＋１）と書き換えることができるように等しいという事実をうまく利用する。したがって、このような既知の技術は、位相ステッピング信号の第１高調波の位相を、シヤリング距離の２倍だけシヤリング方向に分離した瞳面上の位置の収差マップ中の差と同一視することによる１セットのゼルニケ係数の決定を伴う。収差マップはゼルニケ係数に依存すること（方程式（１）参照）を思い出されたい。これは、放射センサ上の（例えば、アレイの複数のピクセル又は個々のセンシング要素における）複数の位置について、初めは第１のシヤリング方向に、そしてその後は第２の直交方向について行われる。これらの２つのシヤリング直交方向に対する制約は、ゼルニケ係数のセットを見つけるために同時に解決される。
【０１５９】
[000158]  以上で考察したように、線形格子を備える第１のパターン領域３１と２次元チェッカーボードを備える第２のパターン領域３２との組み合わせは、（２つの干渉ビームしか位相ステッピング信号の第１高調波に寄与しないため）有利である。チェッカーボードのジオメトリに起因して、チェッカーボード格子は一般的に光透過キャリア又は支持層を備える。しかしながら、ＥＵＶ放射は大抵の材料によって強く吸収されるため、ＥＵＶ放射用の良好な透過性材料は存在しない。さらに、このような透過キャリアは、ＥＵＶリソグラフィシステムのウェーハ製造環境ですぐに汚染されることになるため望ましくない。これによって透過キャリアはＥＵＶに対して非透過的になる可能性がある。このような汚染問題は、システム稼働率、ひいてはリソグラフィシステムのスループットに影響を及ぼし得る定期的な洗浄動作によってしか対処されない可能性がある。上記の理由により、チェッカーボード格子の構成は、ＥＵＶ放射を用いるリソグラフィシステムに対する実装が困難である。
【０１６０】
[000159]  このため、ＥＵＶ放射用の既存の収差測定システムは、第２のパターン領域３２として、円形のピンホールアレイを使用するジオメトリを用いる。図１２は、５０％の（エリア別）デューティサイクルを有するこのような格子の単位セル５０を示している。単位セル５０は、ＥＵＶ吸収膜５２に設けられた円形開口５１を備える。円形開口５１は、ＥＵＶ放射を透過させるＥＵＶ吸収膜５２のボイドを表す貫通開口である。しかしながら、（図１２に示す）このようなピンホールアレイジオメトリは、これより図１３Ａから図１３Ｂを参照して考察するように、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する望ましくない干渉ビームを生成する。
【０１６１】
[000160]  図１３Ａは、図６Ａに示したものと同じジオメトリの５０％のデューティサイクルを有する、図３Ａに示したパターン領域１５ａの第１の部分１５ａ’の形をとる第１のパターン領域３１の散乱効率を示している。繰り返しになるが、回折効率は０次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、０次回折ビームの効率は１００％である。図１３Ｂは、図１２に示した単位セル５０を有するピンホールアレイの形をとる第２のパターン領域３２の散乱効率を示している。図１３Ｂに示す回折効率は、（０，０）次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、（０，０）次回折ビームの効率は１００％である。
【０１６２】
[000161]  図１３Ｃは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの干渉強度γｎ，ｎ＋１のプロットである（これは、図６Ａ及び６Ｂの散乱効率から図６Ｃを構築したのと類似の方法で図１３Ａ及び図１３Ｂの散乱効率から構築される）。
【０１６３】
[000162]  図１３Ｃから、図１２に示した単位セル５０を有する第２のパターン領域３２を用いると、（２５．２％の干渉強度γ−１，０、γ０，＋１を有する）２つの主干渉ビームに加えて、小さいがゼロでない干渉強度γｎ，ｎ＋１を有する追加の干渉ビームが多数存在する。これらの追加の干渉ビームの干渉強度は、放射検出器２３の複数の干渉ビームが重なる領域で同じではないため、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、異なる重みを持つ複数の余弦の加重和（方程式（４）参照）に比例することになる。結果として、三角関数の公式を用いて容易に結合することができない。しかしながら、追加の干渉ビームの干渉強度γｎ，ｎ＋１は（干渉強度γ−１，０、γ０，＋１と比較して）小さいため、このようなＥＵＶ放射用の既知の既存の収差測定システムは、ゼルニケ係数のセットを見つけるための波面の再構成においてこれらの項を無視する（すなわちゼロであると仮定する）。
【０１６４】
[000163]  この仮定は波面測定の精度に影響を及ぼす。次に、このことはシステム撮像、オーバーレイ及びフォーカス性能に悪影響を及ぼす。本発明の実施形態は、ＥＵＶ放射用の収差測定システムに対する上記の問題に少なくとも部分的に対処するように考案されている。
【０１６５】
[000164]  本発明の一部の実施形態は、第２のパターン領域３２を構成し得る２次元回折格子であって、貫通開口の正方形アレイが設けられた基板を備えた自立格子に関する。具体的には、本発明の実施形態は、このような（例えば、図１２に示した単位セル５０を用いた格子と比較して）位相ステッピング信号の第１高調波に著しく寄与する干渉ビームの数を削減する自立２次元回折格子に関する。
【０１６６】
[000165]  開口の正方形アレイは開口の中央部が正方形グリッドを形成するように配置された複数の開口列を含むことを理解されたい。
【０１６７】
[000166]  貫通開口の正方形アレイを備えた基板が自立できるように、少なくとも一部の基板材料は各貫通開口間及び隣接する貫通開口間に設けられることをさらに理解されたい。
【０１６８】
[000167]  基板は支持層及び放射吸収層を備えることができる。貫通開口は支持層及び放射吸収層の両方を貫通して延在することができる。貫通開口は、支持層及び放射吸収層から材料を選択的にエッチングすることによって形成することができる。例えばこれは、エッチングプロセスを伴うリソグラフィ技術を用いて達成することができる。支持層は、例えばＳｉＮから形成することができる。例えば放射吸収層は、例えばクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）又はコバルト（Ｃｏ）などの金属から形成することができる。
【０１６９】
[000168]  ２次元回折格子は自立型であるため、例えば透過性支持層を必要としない。したがって、本発明のこれらの実施形態は、ＥＵＶ放射を使用する投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムでの使用において特に有益である。
【０１７０】
[000169]  例えば、２次元回折格子は、２次元回折格子が典型的な第１のパターン領域３１とともに使用されると想定して、位相ステッピング信号の第１高調波への（例えば閾値より大きい）寄与数を削減する格子効率マップを生成するように配置されたジオメトリを有することができる。典型的な第１のパターン領域３１は、５０％のデューティサイクルを有する上記の１次元回折格子３１を備える。その他の典型的な第１のパターン領域３１は、５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備える。
【０１７１】
[000170]  本発明に係る自立格子６０の第１の実施形態を図１４から図１７Ｃを参照してこれから説明する。図１４は、ギンガム形状又はパターンと呼ばれることがあるジオメトリを有する格子６０の一部分を示している。図１４には、自立格子６０の単位セル６１も点線で示されている。自立格子６０は、図１４に示されているよりも少ない又は多い数の単位セル６１の繰り返しを有することができることを理解されたい。
【０１７２】
[000171]  ２次元回折格子６０は、正方形開口６４の正方形アレイを備える。正方形開口６４のそれぞれは、隣接する開口６４の中心間の距離６８の半分の長さ６６を有する。ここで、隣接する開口は、正方形開口６４により構成された正方形アレイの軸７０、７２の一方と平行な方向に正方形アレイ内で１つの位置だけずれたもの同士を意味することを意図していることを理解されたい。正方形開口６４の辺は、正方形開口６４により構成された正方形アレイの軸７０、７２に平行であることに留意されたい。単位セル６１は、隣接する開口６４の中心間の距離６８に等しい（格子のピッチを定める）長さを有する。
【０１７３】
[000172]  正方形単位セル６１の辺は、正方形開口６４により構成された正方形アレイの軸７０、７２に平行である。したがって、格子６０により形成された回折ビームは、軸が正方形開口６４により構成された正方形アレイの軸７０、７２に平行な第２の回折ビームの正方形アレイを形成する。以下でさらに説明されるように、自立格子６０は第２のパターン領域３２を形成し、図１４にはこのような実施形態の（第１のパターン領域３１で定められたシヤリング方向及び非シヤリング方向を表し得る）ｕ方向及びｖ方向を示す軸も示され、単位セル６１の辺に対して４５°で配置される。
【０１７４】
[000173]  格子６０は、それぞれ５０％のデューティサイクルを有し、直交する２つの１次元格子の組み合わせから形成されるものと考えることができる。
【０１７５】
[000174]  格子６０のギンガム格子ジオメトリは、これより図１５Ａから図１７Ｃを参照して説明するように、第１のパターン領域３１であって、上記第１のパターン領域３１で定められた（図１４においてｕ軸及びｖ軸により示された）シヤリング方向及び非シヤリング方向が単位セル６１に対して４５°で配置され、√２で除した２次元回折格子６０のピッチ６８に等しい（投影システムＰＳにより適用される任意の縮小係数を考慮した）ピッチを有する第１のパターン領域３１とともに使用するのに適している。
【０１７６】
[000175]  単位セル６１は、２次元回折格子６０の反復パターンを形成する最小の非反復セクションである。このような２次元回折格子６０の基本ピッチ６８は正方形単位セル６１の長さである。２次元回折格子６０の回折パターンの回折効率７４のプロットが図１５Ａに示されている。図１５Ａでは、各正方形は２次元回折格子６０により生成された異なる回折次数を表す。２次元回折格子６０は、入射放射ビームが角度を成して離間された（ただし空間的に重なる可能性がある）回折ビームの２次元アレイを形成するように回折される回折パターンを有することを理解されたい。この回折ビームの２次元（正方形）アレイの軸は単位セル６１の辺に平行である。したがって、この回折ビームの２次元（正方形）アレイの軸は、（図１４に示した）正方形開口６４により構成された正方形アレイの軸７０、７２と一致し、図１５Ａではそれぞれｙ’及びｘ’と標示される。
【０１７７】
[000176]  以上で説明したように、格子６０は、第１のパターン領域３１であって、上記第１のパターン領域３１で定められた（図１４においてｕ軸及びｖ軸で示された）シヤリング方向及び非シヤリング方向が単位セル６１に対して４５°で配置された第１のパターン領域３１とともに使用するのに適している。このように２次元回折格子６０の単位セル６１の軸がシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して４５°で配置された構成では、擬似単位セル６２及び擬似ピッチ６５を以下のように定義することが有用である。擬似単位セル６２は、回折格子６０の反復パターンを形成する、その辺が第１のパターン領域３１で定められる（図１４においてｕ軸及びｖ軸で示された）シヤリング方向及び非シヤリング方向に平行となるように配向される最小の非反復正方形と定義される。擬似ピッチ６５は、正方形擬似単位セル６２の長さと定義される。これは２次元回折格子６０のシヤリング方向のピッチと呼ばれることがある。第１のパターン領域３１のピッチ（の整数倍又は分数倍）にマッチングさせるべきはこの擬似ピッチ６２である。
【０１７８】
[000177]  回折格子６０の回折パターンは、角度を成して離間された（ただし空間的に重なる可能性がある）擬似回折ビームの２次元アレイを形成するものと考えることができ、この擬似回折ビームの２次元（正方形）アレイの軸は擬似単位セル６２の辺に平行である。２次元回折格子６０の回折パターンの回折効率７４の別のプロットが図１５Ｂに示されている。図１５Ｂにおいて、各正方形は回折格子６０により生成された異なる擬似回折次数を表す。図１５Ａと図１５Ｂの関係は、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照してさらに説明される。
【０１７９】
[000178]  図１６Ａは、２次元回折格子６０の回折次数の概略図である。具体的には、図１６Ａは、図１５Ａに示した破線正方形内の格子効率に対応する２次元回折格子６０の回折次数の概略図である。図１５Ａに示す破線正方形に含まれた格子効率に相当する図１５Ｂにおける擬似回折次数格子効率は、図１５Ｂに示す破線正方形で示される。図１５Ａに示すように、各回折次数は正方形７５で表される。但し、このような各回折次数の方向又は主光線は、（図１５Ａにも示す）このような各正方形の中心にある円７６で表すことができることを理解されたい。
【０１８０】
[000179]  ２次元回折格子６０の回折パターンは、角度を成して離間された（ただし空間的に重なる可能性がある）回折ビームの２次元アレイを形成する。この回折ビームの２次元正方形アレイの軸は単位セル６１の辺に平行であり、図１６Ａではそれぞれｙ’及びｘ’と標示される。図１６Ｂは、４５°回転させた２次元回折格子６０の回折パターンの同じ概略図を示す（すなわち、図１６Ｂに示すｘ軸及びｙ軸は、図１６Ａの軸ｘ’及びｙ’に対してそれぞれ４５°回転されている）。ｘ軸及びｙ軸のスケールを適切に定義することによって、回折パターンは、一部が（円７６で示された）回折ビームの１つに対応し、一部がいずれの回折ビームにも対応しない、（破線のグリッドで示される）擬似回折ビームの正方形アレイを形成すると考えることができることを理解されたい。このｘ軸及びｙ軸のスケールの定義は、もし擬似単位セル６２が格子６０の真の単位セルであったならば形成されるはずの回・BR>ワ次数に対応する。
【０１８１】
[000180]  擬似単位セル６２は、２次元回折格子６０の真のピッチ６８よりも√２倍大きい擬似ピッチ６５を定めることを理解されたい。結果として、回折パターンの隣接する擬似回折ビーム間（すなわち、図１６Ｂの隣接する破線正方形間）の分離は、隣接する回折ビーム間（すなわち、図１６Ａの隣接する正方形７５間）の分離よりも√２倍小さくなる。擬似回折ビームの一部は回折パターンの回折ビーム（すなわち、図１６Ｂの円７６を含むもの）の１つと対応する一方、擬似回折ビームの一部は物理的でなく、回折格子により生成された回折ビームを表さないことをさらに理解されたい。これらの物理的でない擬似回折次数は、真の単位セル６１よりも大きい擬似単位セル６２の使用が原因で生じる。このような物理的でない擬似回折次数の１つ（（１，１）次）は実線正方形７７で示される。図１６Ｂから、ｎ±ｍが偶数である（すなわち、ｐが整数の場合に２ｐに等しい）場合に（ｎ，ｍ）次の擬似回折次数は物理的回折次数に一致するのに対し、ｎ±ｍが奇数である（すなわち、ｐが整数の場合に２ｐ＋１に等しい）場合の（ｎ，ｍ）次の擬似回折次数は物理的でないことが分かる。
【０１８２】
[000181]  図１７Ａは、（図６Ａに示したものと同じジオメトリの）５０％のデューティサイクルを有し、図３Ａに示したパターン領域１５ａの第１の部分１５ａ’の形をとる第１のパターン領域３１の散乱効率を示している。繰り返しになるが、回折効率は０次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、０次回折ビームの効率は１００％である。図１７Ｂは、図１４に示したような擬似単位セル６２を有する格子６０の形をとる第２のパターン領域３２の散乱効率を示している。図１７Ｂに示す回折効率は、（０，０）次の擬似回折ビームの効率に正規化されており、その結果、（０，０）次の擬似回折ビームの効率は１００％である。
【０１８３】
[000182]  図１７Ａの散乱効率プロットに対応する第１のパターン領域３１のピッチは、（投影システムＰＳにより適用される任意の縮小係数を考慮して）図１７Ｂの散乱効率プロットに対応する２次元回折格子６０の擬似ピッチ６５の半分であることに留意されたい。同じように、図１７Ａの散乱効率プロットに対応する第１のパターン領域３１のピッチは、（投影システムＰＳにより適用される任意の縮小係数を考慮して）√２で除した２次元回折格子６０の真のピッチ６８に等しい。
【０１８４】
[000183]  図１７Ａでは、軸は第１のパターン領域３１の回折次数を単位にラベル付けされるが、図１７Ｂでは、軸は第２のパターン領域３２（２次元回折格子６０）の擬似回折次数を単位にラベル付けされることに留意されたい。しかしながら、図１７Ａ及び１７Ｂのスケールは、第１のパターン領域３１のピッチが（投影システムＰＳにより適用される任意の縮小係数を考慮して）２次元回折格子６０の擬似ピッチ６５の半分であるという事実を反映するためにマッチングされる（図１７Ａは異なる軸スケールを有する以外は図１３Ａと同じ格子効率プロットであることに留意されたい）。つまり、図１７Ａ及び１７Ｂのスケールは、１対の隣接する第１の回折ビーム（例えば０次及び１次の第１の回折ビーム）間の（角度）分離が、１対の隣接する第２の回折ビーム（例えば０次及び１次の第１の回折ビーム）間の分離の２倍になるものである。
【０１８５】
[000184]  このような構成によって、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全ての対の干渉強度は、第１のパターン領域３１の±１次回折ビームの散乱効率によって重み付けされた図１７Ｂの散乱効率プロットの第２のコピーに図１７Ｂの散乱効率プロットを重ね合わせることによって決定することができる。繰り返しになるが、このコピーは、２次元回折格子の２擬似回折次数に相当する第１のパターン領域３１の１回折次数だけシヤリング方向にシフトされる。
【０１８６】
[000185]  図１７Ｃは、このように図１７Ａ及び１７Ｂの散乱効率から構築された振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの干渉強度γｎ，ｎ＋１のプロットである。
【０１８７】
[000186]  図１７Ｃから、図１４に示された擬似単位セル６２を備えた格子６０を有する第２のパターン領域３２を用いると４つの干渉ビーム（いずれも２５．８％の同じ干渉強度を有する）だけが寄与することが分かる。したがって、この格子６０は、自立型である（したがって、ＥＵＶリソグラフィシステム内での使用に適する）が、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの数を（少なくとも図１１に示した単位セル５０を有する格子を使用する既知のＥＵＶ測定システムと比べて）削減する構成を提供する。
【０１８８】
[000187]  図１７Ｃは、２次元回折格子６０の２擬似回折次数だけシヤリング方向にシフトされた図１７Ｂの回折効率プロットの２つのコピー（１つが６３．７％で重み付けされている）を重ね合わせることによって生成できることを思い出されたい。したがって、ｐがゼロでない整数の場合に、ｎ±ｍが４ｐに等しい（すなわち、ｎ±ｍ＝．．．，−１２，−８，−４，４，８，１２，．．．）（ｎ，ｍ）次の擬似回折次数の回折効率がゼロであるため、図１７Ｃの４つの寄与のみをもたらすキャンセルが生じることが分かる。したがって、上記の実施形態の変形形態では、自立格子は、ｐがゼロでない整数の場合に、ｎ±ｍが４ｐに等しいもの以外の全ての次数の（ｎ，ｍ）次の擬似回折次数の格子効率を抑える異なるジオメトリを有することができる。さらに、図１５Ａ及び図１５Ｂの考慮から、ｐがゼロでない整数の場合に、ｎ±ｍが４ｐに等しい（すなわち、ｎ±ｍ＝．．．，−１２，−８，−４，４，８，１２，．．．）（ｎ，ｍ）次の擬似回折次数は、ｎ又はｍがゼロでない偶数の場合に（ｎ，ｍ）次の回折次数がゼロである（又は少なくとも抑制される）場合にゼロになる（又は少なくとも抑制される）ことが分かる。
【０１８９】
[000188]  本発明に係る自立格子８０の第２の実施形態を図１８から図１９Ｂを参照してこれから説明する。図１８は格子８０の一部分を示している。図１４には、自立格子８０の単位セル８２も点線で示されている。自立格子８０は、図１８に示されているよりも少ない又は多い数の単位セル８２の繰り返しを有することができることを理解されたい。
【０１９０】
[000189]  ２次元回折格子８０は、概ね八角形の貫通開口８４の正方形アレイを備える。概ね八角形の貫通開口８４は、貫通開口８４の正方形アレイの軸８６、８８に対して４５°に配向され、隣接する貫通開口の中心間の距離９１に一致する対角線寸法を有し、４つのコーナのそれぞれが、隣接する貫通開口８４の各対間に基板の概ね矩形の接続部９０を形成するように先端が切り取られた正方形から形成される。
【０１９１】
[000190]  この格子８０は、チェッカーボード格子と類似しているが、格子８０が自立できることを保証する接続部９０又はサイドバーが設けられた構成を提供する。
【０１９２】
[000191]  このような格子８０が自立できることを保証するために設けられる接続部９０の寸法は基板の厚さに依存する可能性があることを理解されたい。一部の実施形態では、概ね矩形の接続部９０の幅９２は、隣接する貫通開口８４の中心間の距離の約１０％である。例えば、隣接する貫通開口の各対間の基板の概ね矩形の接続部９０の幅は、隣接する貫通開口８４の中心間の距離の５％〜１５％、例えば隣接する貫通開口８４の中心間の距離の８％〜１２％であってよい。
【０１９３】
[000192]  自立格子８０は第２のパターン領域３２を形成し、図１８にはこのような実施形態のｕ方向及びｖ方向を示す軸も示される。
【０１９４】
[000193]  図１９Ａは、図１８に示すような単位セル８２を有する格子８０の形をとる第２のパターン領域３２の散乱効率を示している。図１９Ａに示された回折効率は（０，０）次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、（０，０）次回折ビームの効率は１００％である。
【０１９５】
[000194]  図１９Ｂは、５０％のデューティサイクルを有する、線形格子の形をとる（すなわち、図６Ａに示した散乱効率プロットをもたらすジオメトリの）第１のパターン領域３１を想定した、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの干渉強度γｎ，ｎ＋１のプロットである。図１９Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂの散乱効率から図６Ｃを構築したのと類似の方法で図６Ａ及び図１９Ａの散乱効率から構築される。
【０１９６】
[000195]  図１９Ａから、図１８に示された２次元回折格子８０は、ｎ±ｍが偶数の場合に（０，０）次の回折次数を除いた（ｎ，ｍ）次の回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成することが分かる。これらの回折次数は抑制されているが、真のチェッカーボードと異なり、これらの回折次数の散乱効率は（他の回折次数と比べて小さいが）ゼロでない。
【０１９７】
[000196]  さらに、図１８に示す自立格子８０の実施形態は、一般にｎ±ｍが偶数の場合に全ての（ｎ，ｍ）次の回折次数の格子効率を抑える。一部の代替的な実施形態は、これから考察されるように、ｎ±ｍが偶数の場合に一部の特定の（ｎ，ｍ）次の回折次数の格子効率を最小限に抑えることを保証するように選択されるジオメトリを有することができる。
【０１９８】
[000197]  本発明に係る自立格子の第３及び第４の実施形態を図２０Ａから図２１Ｂを参照してこれから説明する。
【０１９９】
[000198]  自立格子の第３及び第４の実施形態はどちらも円形開口のアレイを備える。具体的には、自立格子の第３及び第４の実施形態は、どちらも概ね図１２に示した単位セル５０の形をとるが、これから説明するように修正されたデューティサイクルを有する単位セルを有する。このような格子ジオメトリのデューティサイクルは、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比によって特徴付けることができる。
【０２００】
[000199]  自立格子の第３の実施形態は、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比が、（完全なチェッカーボード格子ではどちらもゼロである）（±２，０）及び（０，±２）回折次数を最小限に抑えるように選択された円形開口のアレイを備える。これは円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比が約０．３であることによって達成される。図２０Ａはこのような格子ジオメトリの散乱効率を示している。図２０Ａに示す回折効率は（０，０）次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、（０，０）次回折ビームの効率は１００％である。
【０２０１】
[000200]  図２０Ｂは、５０％のデューティサイクルを有する、線形格子の形をとる（すなわち、図６Ａに示した散乱効率プロットをもたらすジオメトリの）第１のパターン領域３１を想定した、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの干渉強度γｎ，ｎ＋１のプロットである。図２０Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂの散乱効率から図６Ｃを構築したのと類似の方法で図６Ａ及び図２０Ａの散乱効率から構築される。
【０２０２】
[000201]  自立格子の第４の実施形態は、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比が、（完全なチェッカーボード格子ではどちらもゼロである）（±１，±１）回折次数を最小限に抑えるように選択された円形開口のアレイを備える。これは円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比が約０．４３であることによって達成される。図２１Ａはこのような格子ジオメトリの散乱効率を示している。図２１Ａに示す回折効率は（０，０）次回折ビームの効率に正規化されており、その結果、（０，０）次回折ビームの効率は１００％である。
【０２０３】
[000202]  図２１Ｂは、５０％のデューティサイクルを有する、線形格子の形をとる（すなわち、図６Ａに示した散乱効率プロットをもたらすジオメトリの）第１のパターン領域３１を想定した、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの干渉強度γｎ，ｎ＋１のプロットである。図２１Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂの散乱効率から図６Ｃを構築したのと類似の方法で図６Ａ及び図２１Ａの散乱効率から構築される。
【０２０４】
[000203]  図２０Ｂ及び図２１Ｂから、修正されたデューティサイクルを有する円形開口のアレイを備えた自立格子のこれらの実施形態は、位相ステッピング信号の第１高調波に著しく寄与する干渉ビームの数を削減することが分かる。
【０２０５】
[000204]  本発明の一部の実施形態は、投影システムＰＳの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子を設計する方法に関する。方法は、２次元回折格子（例えば円形開口のアレイ）の一般的なジオメトリを選択することを含むことができ、一般的なジオメトリは少なくとも１つのパラメータ（例えば、円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比）を有する。方法はさらに、位相ステッピング信号の第１高調波への寄与を制御するために、２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含むことができる。
【０２０６】
[000205]  例えば所与の一般的なジオメトリの場合、一般に位相ステッピング信号の第１高調波への寄与数を削減することが望ましい可能性がある。付加的又は代替的に、位相ステッピング信号の第１高調波への一定の寄与を向上させる、及び／又は位相ステッピング信号の第１高調波への一定の寄与を抑制することが望ましい可能性がある。
【０２０７】
[000206]  位相ステッピング信号の第１高調波への寄与を制御するために、２次元回折格子の格子効率マップを生成する少なくとも１つのパラメータの値を選択することは、第１のパターン領域３１の特定のジオメトリを想定することができる。例えば、一般的な第１のパターン領域３１を想定することができる。一般的な第１のパターン領域３１は、５０％のデューティサイクルを有する上記の１次元回折格子３１を備える。その他の一般的な第１のパターン領域３１は、５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備える。
【０２０８】
[000207]  ２次元回折格子の一般的なジオメトリを選択することは、力学的及び熱的考察を考慮に入れることができる。具体的には、２次元回折格子の一般的なジオメトリは、２次元回折格子が自立型であり、貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備えるように選択することができる。
【０２０９】
[000208]  また、選択される２次元回折格子の一般的なジオメトリは、各貫通開口及び隣接する貫通開口の間に設けられる基板材料の量が、使用中に２次元回折格子に損傷を与えることなく熱負荷の排出を期待できるほど十分に多くなるように選ぶことができる。
【０２１０】
[000209]  少なくとも１つのパラメータの値は、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次の回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率が最小限に抑えられるように選択することができる。例えば、少なくとも１つのパラメータの値は、（±２，０）及び（０，±２）回折次数の格子効率が（図１２０Ａ及び２０Ｂを参照して以上で説明した第３の実施形態のように）最小限に抑えられるように選択することができる。代替的に、少なくとも１つのパラメータの値は、（±１，±１）回折次数の格子効率が（図２１Ａ及び２１Ｂを参照して以上で説明した第４の実施形態のように）最小限に抑えられるように選択することができる。
【０２１１】
[000210]  上記の実施形態は位相ステッピング信号の第１高調波を用いているが、代替的な実施形態では、位相ステッピング信号のより高い調波を代替的に用いることができることを理解されたい。
【０２１２】
[000211]  上記の実施形態は５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子３１を備えた第１のパターン領域３１を用いているが、代替的な実施形態では、他の第１のパターン領域３１が異なるジオメトリを用いることができることを理解されたい。例えば一部の実施形態では、第１のパターン領域３１は５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を備えることができる。
【０２１３】
[000212]  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り得ることを理解するべきである。他の可能な用途には、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）、薄膜磁気ヘッド等の製造が含まれる。
【０２１４】
[000213]  本文ではリソグラフィ装置の文脈において本発明の実施形態に特に言及しているが、本発明の実施形態は他の装置でも用いることができる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、又は、ウェーハ（もしくは他の基板）もしくはマスク（もしくは他のパターニングデバイス）等の物体を測定もしくは処理する任意の装置の一部を構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。そのような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。
【０２１５】
[000214]  文脈上許される場合、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することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読み取られて実行され得る、機械可読媒体に記憶された命令として実装することも可能である。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）により読み取り可能な形態で情報を記憶又は伝送するための任意の機構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、又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号等）、及び他のものを含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定のアクションを実行するものとして本明細書で説明されることがある。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行するコンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又は他のデバイスから生じ、実行する際、アクチュエータ又は他のデバイスが物質世界と相互作用し得ることを理解すべきである。
【０２１６】
[000215]  本発明の具体的な実施形態を上述したが、本発明は記載したもの以外でも実施され得ることを理解されたい。上記の記載は限定でなく例示を意図している。したがって、以下に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された本発明に対して変更を加え得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】
2021513096.tif 000007
【図２】
2021513096.tif 000008
【図３Ａ】
2021513096.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2021513096.tif 000013
【図５Ｃ】
2021513096.tif 000014
【図６Ａ】
2021513096.tif 000015
【図６Ｂ】
2021513096.tif 000016
【図６Ｃ】
2021513096.tif 000017
【図７Ａ】
2021513096.tif 000018
【図７Ｂ】
2021513096.tif 000019
【図７Ｃ】
2021513096.tif 000020
【図８Ａ】
2021513096.tif 000021
【図８Ｂ】
2021513096.tif 000022
【図８Ｃ】
2021513096.tif 000023
【図９Ａ】
2021513096.tif 000024
【図９Ｂ】
2021513096.tif 000025
【図９Ｃ】
2021513096.tif 000026
【図１０Ａ】
2021513096.tif 000027
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月8日(2020.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子であって、前記回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備え、前記回折格子が自立型である２次元回折格子。
【請求項２】
前記基板が、
支持層と、
放射吸収層とを備え、
前記貫通開口が前記支持層及び前記放射吸収層の両方を貫通して延在する、請求項１に記載の２次元回折格子。
【請求項３】
前記２次元回折格子のジオメトリが、前記２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子又は２次元チェッカーボード回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定して、位相ステッピング信号の高調波への閾値より大きい寄与数を削減する格子効率マップを生成するように配置される、請求項１に記載の２次元回折格子。
【請求項４】
前記２次元回折格子のジオメトリが、ｎ又はｍがゼロでない偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置される、及び／又は、
前記貫通開口が隣接する貫通開口の中心間の距離の半分の長さを有する正方形開口であり、前記正方形開口の辺が前記貫通開口の正方形アレイの軸に平行である、
請求項１に記載の２次元回折格子。
【請求項５】
前記２次元回折格子のジオメトリが、ｎ±ｍが偶数の場合に（０，０）次回折次数以外の（ｎ，ｍ）次回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置される、請求項１に記載の２次元回折格子。
【請求項６】
前記貫通開口が概ね八角形であり、前記貫通開口の正方形アレイの軸に対して４５°に配向され、隣接する貫通開口の中心間の距離に一致する対角線寸法を有し、４つのコーナのそれぞれが隣接する貫通開口の各対間に前記基板の概ね矩形の接続部を形成するように先端が切り取られた正方形から形成される、請求項５に記載の２次元回折格子。
【請求項７】
隣接する貫通開口の各対間の前記基板の前記概ね矩形の接続部の幅が、前記隣接する貫通開口の中心間の距離の約１０％である、請求項６に記載の２次元回折格子。
【請求項８】
前記２次元回折格子のジオメトリが、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率を抑える格子効率マップを生成するように配置される、請求項１に記載の２次元回折格子。
【請求項９】
前記２次元回折格子のジオメトリが、（±２，０）及び（０，±２）回折次数を抑えるように配置される、請求項８に記載の２次元回折格子。
【請求項１０】
前記正方形アレイの前記貫通開口が円形であり、前記円形開口の半径と前記隣接する開口の中心間の距離の比が約０．３である、請求項９に記載の２次元回折格子。
【請求項１１】
前記２次元回折格子のジオメトリが、（±１，±１）回折次数を抑えるように配置される、請求項８に記載の２次元回折格子。
【請求項１２】
前記正方形アレイの前記貫通開口が円形であり、前記円形開口の半径と前記隣接する開口の中心間の距離の比が約０．４３である、請求項１１に記載の２次元回折格子。
【請求項１３】
投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムの２次元回折格子を設計する方法であって、前記方法が、
少なくとも１つのパラメータを有する前記２次元回折格子の一般的なジオメトリを選択すること、及び
位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために前記２次元回折格子の格子効率マップを生成する前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む方法。
【請求項１４】
位相ステッピング信号の高調波への寄与を制御するために前記２次元回折格子の格子効率マップを生成する前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することが、前記２次元回折格子が５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子又は２次元チェッカーボード回折格子を備える第１のパターン領域とともに使用されると想定する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
選択される前記２次元回折格子の前記一般的なジオメトリが、前記２次元回折格子が貫通開口の正方形アレイを備えた基板を備えるように選ばれ、前記２次元回折格子が自立型である、及び／又は、
選択される前記２次元回折格子の前記一般的なジオメトリが、円形開口の正方形アレイであり、前記少なくとも１つのパラメータが前記円形開口の半径と隣接する開口の中心間の距離の比を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、ｎ±ｍが偶数の場合に（ｎ，ｍ）次回折次数である１つ以上の回折次数の格子効率を最小限に抑える前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含み、前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、（±２，０）及び（０，±２）回折次数の格子効率を最小限に抑える前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのパラメータの値を選択するステップが、（±１，±１）回折次数の格子効率を最小限に抑える前記少なくとも１つのパラメータの値を選択することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１３から１７のいずれか一項に記載の方法に従って設計された２次元回折格子。
【請求項１９】
投影システムの収差マップを決定するための測定システムであって、前記測定システムが、
パターニングデバイスと、
放射ビームを受け取り、シヤリング方向に分離されている複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン領域を備えた前記パターニングデバイスを放射で照明するように配置された照明システムと、
請求項１から１４又は請求項２５のいずれか一項に記載の２次元回折格子を備えた第２のパターン領域と、放射検出器とを備えたセンサ装置と、を備え、
前記投影システムが前記第１の回折ビームを前記センサ装置に投影するように構成され、前記第２のパターン領域が前記投影システムから前記第１の回折ビームを受け取り、前記第１の回折ビームのそれぞれから複数の第２の回折ビームを形成するように配置され、
前記パターニングデバイス及び前記センサ装置の少なくとも一方を前記シヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、
前記放射検出器の各部により受け取られた放射の強度が振動信号を形成するために前記シヤリング方向への移動の関数として変化するように、前記第１のパターニングデバイス及び前記センサ装置の少なくとも一方を前記シヤリング方向に移動させるために前記位置決め装置を制御し、
前記放射検出器から、前記放射検出器上の複数の位置における前記振動信号の高調波の位相を決定し、
前記放射検出器上の前記複数の位置における前記振動信号の高調波の位相から前記投影システムの前記収差マップを特徴付ける１セットの係数を決定する
ように構成されたコントローラと、を備えた測定システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の測定システムを備えたリソグラフィ装置。
【国際調査報告】
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