(57)【要約】  センサが開示され、トランスデューサは、レンズアセンブリによって受信される音響波を発生させる。レンズアセンブリは音響波の少なくとも一部をターゲットに送信及び誘導する。次いで、レンズアセンブリは、ターゲットとの相互作用の後、音響波の少なくとも一部を受信する。センサは、レンズアセンブリの表面に配置された少なくとも１つの光学反射性部材を備える、光ディテクタを更に備え、その表面はレンズアセンブリの焦点面に向かい合うレンズアセンブリの表面の反対側に配置され、少なくとも１つの光学反射性部材は、レンズアセンブリによって受信及び送信される音響波に応答して機械的に変位される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波を発生させるように構成されたトランスデューサと、
前記音響波を送信しターゲットに誘導するように、及び、前記ターゲットと相互作用した後、前記音響波の少なくとも一部を受信するように構成された、レンズアセンブリと、
前記音響波の前記少なくとも一部を受信するようにされた、少なくとも１つの光学反射性部材を備える光ディテクタと、
を備え、
前記少なくとも１つの光学反射性部材は、前記受信した音響波に応答して機械的に変位するようにされている、
センサ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光学反射性部材を照明するように構成された少なくとも１つの放射源を更に備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記レンズアセンブリは、
前記音響波を前記ターゲットに誘導するように構成された第１のレンズと、
前記ターゲットとの相互作用の後、前記音響波の少なくとも一部を受信するように構成された第２のレンズと、
を備える、請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記レンズアセンブリは、共通の幾何学軸を有するようにされた複数のレンズを備える、請求項１から３のいずれかに記載のセンサ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの放射源は、前記光ディテクタ内の放射ビーム参照パスに沿って参照ビームを提供及び誘導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センサ。
【請求項６】
前記光ディテクタは、前記少なくとも１つの光学反射性部材の前記機械的変位を検出するように構成された光学干渉計を備える、請求項１から５のいずれかに記載のセンサ。
【請求項７】
前記光ディテクタは、前記少なくとも１つの光学反射性部材の前記機械的変位を検出するように構成された自己参照干渉計を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記光ディテクタは、前記少なくとも１つの光学反射性部材の前記機械的変位を検出するように構成された少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器を備える、請求項１から７のいずれかに記載のセンサ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器は誘電体媒質を備える、請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器は、前記共振器の幾何学的寸法を光軸に沿った方向に変更するように構成される、請求項８又は９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記レンズアセンブリはテーパー形状を有する、請求項１から１０のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のセンサを備える、リソグラフィシステム。
【請求項１３】
オーバーレイ情報を取得するために１つ以上のターゲットの獲得した情報を使用するために、前記１つ以上のターゲットの情報を獲得するように構成された、請求項１から１１のいずれか一項に記載のセンサを備える、メトロロジシステム。
【請求項１４】
オブジェクトに提供されるターゲットの情報を取得するための方法であって、
前記オブジェクトを音響波によって照射するステップと、
前記ターゲットから反射された前記音響波の少なくとも一部を受信するステップと、
前記受信した音響波によって誘起された少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を測定するステップと、
前記測定された機械的変位から前記ターゲットの特徴を導出するステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記オブジェクトの表面にわたって少なくとも１つの方向に前記ターゲットを介して前記音響波をスキャンするために、前記ターゲット及びセンサを相互に相対的に移動するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本願は、２０１８年１月２６日出願の欧州出願第１８１５３５８７．３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】
[0002]  本発明はメトロロジシステムに関し、より具体的には走査型超音波顕微鏡に関する。
【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）の製造に使用することができる。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）のパターン（よく「デザインレイアウト」又は「デザイン」とも呼ばれる）を基板（例えばウェーハ）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]  半導体製造プロセスが進歩し続けるのと共に、回路素子の寸法は、一般に「ムーアの法則」と呼ばれる傾向に従って絶えず縮小され、一方でデバイス当たりのトランジスタなどの機能素子の量は、数十年にわたって着実に増加している。ムーアの法則についていくために、半導体産業は、ますます小さなフィーチャを作製できるようにする技術を追いかけている。基板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用いることができる。この放射の波長は、基板上にパターン形成されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１３．５ｎｍである。４ｎｍから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を使用して、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なフィーチャを基板上に形成することができる。
【０００５】
[0005]  したがって、ＩＣの製造は、各々が個別のパターンを有する複数のオーバーレイパターン付き層の作成を含み、各層は他の層に対してできる限り良好に位置合わせされる必要がある。一般に、層間アライメント、すなわち第１の層と前の層の上に重なる第２の層との間のアライメントは、集積回路の機能性及び性能にとって重要なパラメータである。層間のアライメントのための手段、又はより一般的には、基準に対する個別の層のアライメントは、例えば、それぞれＵＳ６９６１１１６号及びＷＯ２０１１／０１２６２４号に開示されているようなウェーハアライメントセンサ又はオーバーレイメトロロジセンサなどの、メトロロジツールによって取得することができる。こうしたセンサは、典型的には、メトロロジマーク、例えば、個別の層内のアライメントマーク、オーバーレイマーク構造、又は製品構造から、反射及び／又は散乱される可視光を使用する。複数のメトロロジマークが、個別のパターン付き層のリソグラフィ製造プロセスの間に形成され、また通常は、製品構造を取り囲むエリア内に配置され、このエリアはスクライブラインとも呼ばれる。
【０００６】
[0006]  製造プロセスにおいて可視光にとって透明ではない材料層、例えば金属又は炭素層、あるいは３Ｄメモリアプリケーションのための新しいカルコゲニド型の材料を利用する傾向が続いている。これらの不透明層の欠点は、不透明層が上に重ねられた層内に作成されるメトロロジマーク又は他の構造が、こうしたメトロロジマーク又は他の構造の検出に可視光を利用する従来のメトロロジツールによる、検出又は測定が不可能なことである。言い換えれば、マーク又は構造は、上に重ねられた不透明層によって不明瞭にされている。
【０００７】
[0007]  走査型超音波顕微鏡は、製造プロセス工程を測定、検査、及び評価するために、並びにＩＣ製造プロセスの間に半導体ウェーハ上のアライメントフィーチャを測定するために、使用される。従来の走査型超音波顕微鏡の例には、光信号又は電気信号に応答して音響波を作成する、ピエゾトランスデューサを伴う音響レンズが含まれる。音響波は、サンプルオブジェクト上の所望のロケーションにおいて音響レンズによって合焦される。オブジェクトから反射される音響波は、サンプルオブジェクトの構造と相互作用した後、入射音響波を合焦させるために使用される同じ音響レンズによって、又は別の音響レンズによって受信される。反射した音響波は、受信した音響波を信号、例えば電気信号に変換する１つ以上の他のピエゾトランスデューサによって、少なくとも部分的に受信され、この信号から、同じオブジェクトの構造を特徴付ける情報、例えば構造の寸法が導出される。
【０００８】
[0008]  走査型超音波顕微鏡の空間分解能を向上させるために、ピエゾトランスデューサを光学音響材料又は音響光学材料のアセンブリに置き換えて、光検出方法を実行可能にすることができる。光学音響トランスデューサの基礎となる概念は、光信号又は音響信号に応答した材料特性の変化によって特徴付けられる。光学音響効果又は光音響効果は、オブジェクトにおける光吸収の結果として音響波を作成することの現象である。逆の効果、すなわち音響光学効果は、オブジェクト内の音響波の存在がオブジェクト内の材料の物理的特性、例えば屈折率を変化させるという事実によって特徴付けられる。これらのタイプの超音波顕微鏡において、音響波によって担持される情報はプローブ光の変調に変換される。プローブ光は、光学音響材料層に衝突する音響波によって生じる、トランスデューサアセンブリの光学音響材料層の特性における変化を測定するために使用される。ＵＳ２００９／０２７２１９１Ａ１は、光学音響トランスデューサアセンブリを含むこうした走査型超音波顕微鏡の例を開示している。
【０００９】
[0009]  衝突する音響信号に対する光学音響材料の瞬間応答は、走査型超音波顕微鏡の分解能を向上させるために使用可能な、より短い波長のより高い周波数パルスの使用を可能にするが、取得される空間情報は、音響光学トランスデューサの材料特性によって影響を受ける可能性がある。
【発明の概要】
【００１０】
[00010]  本発明の発明者らは、音響光学概念の欠点は、フィーチャの空間情報を担持する音響信号の、変調光学信号への間接的変換であることを認識した。変換は、トランスデューサの音響光学材料の材料応答、変換効率、並びに光透過性によって管理され、またこれによって制限される。したがって、光ディテクタ上に衝突する音響波によって生じる材料特性における変化に対する感受性が低い光ディテクタを利用する超音波顕微鏡を備えるメトロロジシステムを提供することが、本発明の目的である。
【００１１】
[00011]  上記に鑑み、本発明は、音響波を発生させるように構成されたトランスデューサと、音響波の少なくとも一部を受信し、ターゲットに誘導するように、及び、ターゲットと相互作用した後、音響波の少なくとも一部を受信するように構成された、レンズアセンブリと、レンズアセンブリの表面に配置された少なくとも１つの光学反射性部材を備える光ディテクタと、を備える、センサであって、少なくとも１つの光学反射性部材は、受信した音響波に応答して機械的に変位するように配置される、センサを提供する。
【００１２】
[00012]  本発明は、ターゲットと相互作用した後、音響波を光学的に感知及び検出することを提供する。反射及び受信した音響波は、音響レンズと接触する光ディテクタの光学反射性部材のうちの少なくとも１つの機械的変位を提供する。光学反射性部材の機械的変位の結果として、屈折率などの光ディテクタ内の材料の特性の変化なしに、光ディテクタ内の光路長さは変化する。したがって、センサは、光ディテクタ内の材料特性変化を利用することなく、衝突動作を実行するために音響波を使用するように構成され、したがって、センサによって測定される情報は光ディテクタの材料特性にそれほど依存していない。
【００１３】
[00013]  一実施形態において、センサは、１つ以上の放射源、例えば１つ以上のレーザ源を備える。放射源から発生する少なくとも１つの放射ビームは、少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を測定するために、レンズアセンブリの表面に配置される、少なくとも１つの光学反射性部材と相互作用するために使用される。
【００１４】
[00014]  一実施形態において、レンズアセンブリは、音響波の少なくとも一部をターゲットに誘導するように構成された第１のレンズ、及び、ターゲットから回折される音響波の少なくとも一部を受信するように構成された第２のレンズを備える。このようにして、異なる音響波間のクロストークは防止される。
【００１５】
[00015]  別の実施形態において、レンズアセンブリは、共通の中心幾何学軸を伴う複数のレンズを備える。レンズは、中心軸に関して配向される。一実施形態において、各レンズの配向は個別に調整可能である。
【００１６】
[00016]  一実施形態において、センサは、参照ビームを提供し、光ディテクタ内の放射ビーム参照に沿って誘導するように配置された、少なくとも１つの放射源を備える。参照ビームは、光学反射性部材の機械的変位を測定するように構成された放射ビーム内の位相シフトを、干渉的に検出するために使用される。
【００１７】
[00017]  一実施形態において、光ディテクタは、光学反射性部材と相互作用する１つ以上の放射ビームによって、少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を検出するように構成された、光学干渉計を備える。光ディテクタの検出感度は、異なる放射ビーム間に建設的及び／又は相殺的干渉を生じさせるように構成された干渉計によって強化される。
【００１８】
[00018]  別の実施形態において、光ディテクタは、少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を検出するように構成された、少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器を備える。ファブリ・ペロー共振器をトラバースする放射ビームは、回折された音響波との拡張相互作用を経験することになる。ファブリ・ペロー共振器に誘電体媒質を挿入することによって、回折された音響波は共振器内に進行可能であり、またそれによって、放射ビームと音響波との間の相互作用は更に強化される。このようにして、光ディテクタの検出感度は向上する。
【００１９】
[00019]  本発明の一態様に従い、本明細書に記載のセンサを備えるリソグラフィシステムが提供される。センサは、ターゲットの位置情報を提供するためにターゲットを測定するために使用可能であり、ターゲットの位置情報は、露光前にウェーハを位置合わせするため、あるいは、２つ又はそれ以上の材料層間のオーバーレイ情報を取得するために、使用可能である。
【００２０】
[00020]  本発明の更なる態様に従い、本明細書に記載のセンサを備えるメトロロジシステムが提供される。センサは、ターゲットの位置情報を提供するためにターゲットを測定するために使用可能であり、ターゲットの位置情報は、２つ又はそれ以上の材料層間のオーバーレイ情報を取得するために、使用可能である。
【００２１】
[00021]  本発明の一態様に従い、オブジェクトに提供されるターゲットの情報を取得するための方法が提供され、方法は、オブジェクトを音響波によって照射するステップと、ターゲットから反射され、より高次に回折された、音響波の少なくとも一部を受信するステップと、受信した音響波によって誘起された少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を測定するステップと、測定された機械的変位からターゲットの特徴を導出するステップとを含む。
【００２２】
[00022]  方法は、オブジェクトの表面にわたって少なくとも１つの方向にターゲットを介して音響波をスキャンするために、ターゲット及びセンサを相互に相対的に移動するステップを、更に含む。
【００２３】
[00023]  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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】概略リソグラフィ装置を示す図である。
【図２】図１のリソグラフィ装置内で適用可能な、本発明に従ったセンサを示す概略図である。
【図３】図２のセンサ内で使用するのに好適な光ディテクタを示す概略図である。
【図４】図１のリソグラフィ装置内で適用可能な、本発明に従ったセンサの実施形態を示す概略図である。
【図５ａ】図４のセンサ内で使用するのに好適な光ディテクタの実施形態を示す概略図である。
【図５ｂ】センサによって検出される例示の波形を示す図である。
【図６】本発明に従った、光ディテクタの実施形態を示す概略図である。
【図７ａ】本発明に従った、光ディテクタの実施形態を示す概略図である。
【図７ｂ】センサによって検出される例示の波形を示す図である。
【図８】本発明に従った、光ディテクタの実施形態を示す概略図である。
【図９ａ】複数のレンズを利用する音響レンズアセンブリを示す概略図である。
【図９ｂ】複数のレンズを利用する音響レンズアセンブリを示す概略図である。
【図１０ａ】レンズアセンブリの実施形態の複数のトランスデューサ及び／又は受信要素を示す、上面図である。
【図１０ｂ】レンズアセンブリの実施形態の複数のトランスデューサ及び／又は受信要素を示す、上面図である。
【図１１ａ】本発明に従った、光ディテクタの実施形態を示す概略図である。
【図１１ｂ】反射性光学部材の照明エリアを示す、概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
[00024]  本明細書において、「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を伴う）紫外線放射及びＥＵＶ（例えば、約５〜１００ｎｍのレンジ内の波長を有する、極端紫外線放射）を含む、すべのタイプの電磁放射を包含するために使用される。
【００２６】
[00025]  この本文で用いられる「レチクル」、「マスク」、又は「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作成されることになるパターンに対応して、パターン形成された断面を入射放射ビームに与えるために使用できる一般的なパターニングデバイスを指すように広義に解釈することができる。「ライトバルブ」という用語もまた、この文脈において用いることができる。典型的なマスク（透過又は反射、バイナリ、移相、ハイブリッド等）に加えて、他のかかるパターニングデバイスの例は、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤアレイを含む。
【００２７】
[00026]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示している。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射、ＤＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータともよばれる）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築され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたマスクサポート（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築され、一定のパラメータに従って基板サポートＷＴを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板サポート（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。
【００２８】
[00027]  動作中、照明システムＩＬは、放射源ＳＯから、例えばビームデリバリシステムＢＤを介して放射ビームを受け取る。照明システムＩＬは、放射の誘導、整形、及び／又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気などの様々なタイプの光学コンポーネント、及び／又は他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせを備えることができる。イルミネータＩＬを使用して、パターニングデバイスＭＡの平面において、放射ビームＢの断面に所望の空間及び角度強度分布を有するように放射ビームＢを調節することができる。
【００２９】
[00028]  本明細書で用いられる「投影システム」ＰＳという用語は、用いられている露光放射、及び／又は液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要因に適切な、屈折、反射、反射屈折、アナモルフィック、磁気、電磁気、及び／又は静電気光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む様々なタイプの投影システムを包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、「投影システム」ＰＳというより一般的な用語と同義なものと見なすことができる。
【００３０】
[00029]  リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を満たすために、基板の少なくとも一部分が、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆うことができるタイプであってよく、液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技術に関するより多くの情報が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，９５２，２５３号に示されている。
【００３１】
[00030]  リソグラフィ装置ＬＡは、２つ以上の基板サポートＷＴ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）を有するタイプであってもよい。かかる「マルチステージ」機械において、基板サポートＷＴは並列で使用することができる、及び／又は基板Ｗの後続の露光に備えるステップは、一方の基板サポートＷＴ上の別の基板Ｗが、その一方の基板Ｗ上にパターンを露光するために使用されている間に、もう一方の基板サポートＷＴ上に位置する基板Ｗ上で実行することができる。
【００３２】
[00031]  基板サポートＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは、測定ステージを備えることができる。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニングデバイスを保持するように配置される。センサは、投影システムＰＳの特性又は放射ビームＢの特性を測定するように配置することができる。測定ステージは複数のセンサを保持することができる。クリーニングデバイスは、リソグラフィ装置ＬＡの一部、例えば投影システムＰＳの一部又は液浸液を供給するシステムの一部を洗浄するように配置することができる。測定ステージは、基板サポートＷＴが投影システムＰＳから離れている場合に、投影システムＰＳの下に移動することができる。
【００３３】
[00032]  動作中、放射ビームＢは、マスクサポート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上に入射し、パターニングデバイスＭＡ上に存在するパターン（デザインレイアウト）によってパターン付与される。マスクＭＡを横断した後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦの支援により、基板サポートＷＴは、例えば、合焦され整列した位置に放射ビームＢの経路上の異なるターゲット部分Ｃを位置決めするために正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ、及び場合により別の位置センサ（図１に明示的には示されていない）を使用して、放射ビームＢ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できる。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。図示したような基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分間の空間に位置することができる。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、ターゲット部分Ｃ間に位置する場合、スクライブラインアライメントマークとして知られている。
【００３４】
[00033]  本発明を明確にするために、デカルト座標系が用いられる。デカルト座標系は、３つの軸、すなわちｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を有する。３つの軸のそれぞれは、他の２つの軸と直交する。ｘ軸を中心とする回転は、Ｒｘ回転と呼ばれる。ｙ軸を中心とする回転は、Ｒｙ回転と呼ばれる。ｚ軸を中心とする回転は、Ｒｚ回転と呼ばれる。ｘ軸及びｙ軸は水平面を定義するのに対して、ｚ軸は垂直方向にある。デカルト座標系は本発明を限定しているのではなく、明確化のためにのみ用いられる。代わりに、円筒座標系などの別の座標系を用いて本発明を明確にすることもできる。デカルト座標系の向きは、例えばｚ軸が水平面に沿った成分を有するように異なってもよい。
【００３５】
[00034]  複合デバイスの製造において、典型的には多くのリソグラフィパターニングステップが実行され、それによって基板上の連続層内に機能フィーチャが形成される。したがって、リソグラフィ装置の性能の重要な態様は、付与パターンを前の層内に置かれたフィーチャに関して正しく正確に配置するための能力である。このために、１つ以上のマークセットが基板に提供される。各マークは、位置センサ、典型的には光位置センサを使用して、その位置を後に測定可能な構造である。位置センサを「アライメントセンサ」と呼び、マークを「アライメントマーク」と呼ぶことができる。
【００３６】
[00035]  リソグラフィ装置ＬＡは、基板上に提供されたアライメントマークの位置を正確に測定することが可能な、１つ以上の（例えば、複数の）アライメントセンサを含むことができる。アライメント（又は、位置）センサは、基板上に形成されたアライメントマークから位置情報を取得するために、回折及び干渉などの光学現象を使用することができる。現在のリソグラフィ装置で使用されるアライメントセンサの例は、ＵＳ６９６１１１６号に記載されるような自己参照干渉計に基づく。例えば、ＵＳ２０１５５２６１０９７Ａ１号で開示されているような、位置センサの様々な強化及び修正が開発されている。これらのすべての公開の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３７】
[00036]  マーク、又はアライメントマークは、基板上に提供されるか又は基板内に（直接）形成された、層上又は層内に形成される一連のバーを備えることができる。バーは、規則的に間隔が空けられ、格子線として作用するため、マークは周知の空間的周期（ピッチ）を伴う回折格子としてみなすことができる。これらの格子線の配向に依存して、マークは、Ｘ軸に沿った、又は（Ｘ軸にほぼ垂直に配向された）Ｙ軸に沿った位置が、測定できるように設計することができる。Ｘ軸及びＹ軸の両方に関して＋４５度及び／又は−４５度で配置されたバーを備えるマークは、参照により組み込まれるＵＳ２００９／１９５７６８Ａ号に記載されているような技法を使用するＸ測度及びＹ測度の組み合わせを可能にする。アライメントセンサは、正弦波などの周期的に変動する信号を取得するために放射のスポットを用いて各マークを光学的にスキャンする。この信号の位相は、マークの位置、したがってアライメントセンサに関する基板の位置を決定するために分析され、次にこの位置は、リソグラフィ装置の参照フレームに関して固定される。異なる（粗動及び微動）マーク寸法に関する、いわゆる粗動及び微動マークが提供可能であり、アライメントセンサは、周期信号の異なるサイクル、並びに、サイクル内の正確な位置（位相）を区別することができるようになる。異なるピッチのマークもこの目的で使用可能である。マークの位置を測定することは、例えばウェーハ格子の形でマークが提供されている基板の変形に関する情報も提供できる。基板の変形は、例えば基板の基板テーブルへの静電クランプ、及び／又は基板が放射に露光されているときの基板の加熱によって生じる可能性がある。
【００３８】
[00037]  本発明は、サンプル又は基板上の局在位置において測定することによって、測定放射ビームの位相における変化を決定するための手段及び方法を対象としている。一般的な適用例が図２に示されている。図２に示されるセンサ１００は、トランスデューサ１０３によって発生される音響波１０２を受信及び送信する、レンズアセンブリ１０１を備える。トランスデューサ１０３は、例えば光学音響又はピエゾトランスデューサとすることができ、パルスジェネレータ１０４によって提供される信号に応答して、音響波を発生させる。ある実施形態において、パルスジェネレータ１０４はパルス放射源、例えば光学音響トランスデューサを励起させるためのパルスレーザとすることができ、トランスデューサ１０３は、パルス放射源１０４の信号に応答して、音響波（音波又は圧力波）を発生させる。
【００３９】
[00038]  トランスデューサ１０３を励起させるために、パルスレーザの代わりに電気信号を使用することも好都合な場合がある。例えば、パルスジェネレータ１０４は、電気エネルギーを音響エネルギーに変換する、ピエゾトランスデューサ１０３を励起させるためのパルス電気信号を発生させる、電気発振器を備える。
【００４０】
[00039]  光学音響又はピエゾトランスデューサ１０３によって発生される、音響ビームとも呼ばれる音響波１０２は、レンズアセンブリ１０１によって送信され、ターゲット１０６上に投影される。
【００４１】
[00040]  図２は、ターゲット１０６と向かい合うレンズアセンブリ１０１の第２の表面１０５の少なくとも一部が一般に凹形を有する、実施形態を示す。この構成によれば、凹形表面１０５は音響波のためのレンズとして動作し、レンズアセンブリの焦点面において対象となるエリア上に音響波を合焦させるために使用可能である。実施形態において、ターゲット１０６は、基板支持体１０８上で保持される基板１０７上に提供可能である。位置コントローラ１０９の助けにより、ターゲット１０６は、基板支持体１０８の位置を変更することによって、レンズアセンブリ１０１に関して、又はより一般的にはセンサ１００に関して位置決めされる。これによって、１つ以上のターゲット１０６は、ターゲットに平行な平面内、例えば水平又はｘｙ面内の、音響波１０２によってスキャン可能、及び／又は、ターゲット面に対して垂直な方向、例えば垂直又はｚ方向に、スキャン可能である。
【００４２】
[00041]  要素間での音響波の伝送を支持するために、レンズアセンブリ１０１とターゲット１０６との間の結合媒体として、液体（明瞭さに鑑みて図示せず）がエリア１１９内に提供可能である。エリア１１９内の液体は、供給及び／又は抽出チャネルによって調節可能である。例えば、液体の純度水準並びに温度は、センサを安定モードで動作させるように制御可能である。
【００４３】
[00042]  一実施形態において、レンズアセンブリ１０１はテーパー形状を有することができ、液体と接触可能な第２の表面１０５は、第２の表面１０５の反対側に配置されるレンズ表面１１４の寸法よりも小さな寸法を有する。当業者であれば、表面が縮小されると、結果として液体容量が縮小され、エリア１１９内の液体を制御するために有利な可能性があることを理解されよう。
【００４４】
[00043]  １つ以上のターゲット１０６、例えばアライメント又はメトロロジマークが、サンプル又は基板１０７の表面上に提供可能であり、可視光レンジ内で動作するセンサによって検出可能である。別の例において、１つ以上のターゲット１０６は１つ以上の層が上に重ねられる。いくつかの場合、上に重ねられる層は可視光に対して透明であり、可視光レンジ内で動作するセンサによるマーク１０６の検出は依然として可能である。しかしながら、可視光に対して透明でない層、例えば、金属又は炭素を含む層を利用する傾向があり、ターゲット１０６は可視波長レンジ内で動作するセンサによる検出を不明瞭にする。この場合、不明瞭なターゲット１０６は、例えば音響波（超音波）を利用する超音波顕微鏡を用いて検出することができる。図２に示される実施形態において、レンズアセンブリ１０１によって送信される音響波１０２は、基板１０７上のターゲット１０６、例えば、回折格子を備えるアライメントマークと相互作用し（ターゲット１０６は、基板表面上に提供可能であるか、又は、材料層、例えば不透明層の下に埋め込むことが可能である）、その後、回折音響波１１０、１１１の少なくとも一部がレンズアセンブリ１０１によって受信される。
【００４５】
[00044]  音響波は、周期パターン又は格子と相互作用するとき、光学波と同様に挙動する。こうした見方では、格子構造を有するターゲット上に投影される音響波は回折されることになる。回折の結果として、回折音響波の空間強度分布が生じる。一般に、こうした空間回折強度分布は、回折次数によって記述される。図２の実施形態において、レンズアセンブリ１０１によって送信され、この例では格子構造であるターゲット１０６上に投影される音響波１０２は、格子構造、例えばメトロロジマークによって回折され、結果として、それぞれ−１及び＋１の回折次数を表す、１次回折音響波１１０及び１１１が生じる。＋１次回折音響波１１１の一部は、この例では、レンズアセンブリ１０１によって受信され、結果として回折音響波１１２が生じ、レンズアセンブリ１０１を介して、光学反射性部材１１３を備える光ディテクタ１１５に送信される。光学反射性部材は、この実施形態では、レンズアセンブリ１０１の第１の表面１１４に印加され、第１の表面１１４は、レンズアセンブリ１０１の焦点面と向かい合うレンズアセンブリ１０１の第２の表面１０５の反対側に配置される。一実施形態において、光学反射性部材１１３は、レンズアセンブリ１０１の第１の表面１１４上に付着された反射層であるか、又はレンズアセンブリ１０１に堅固に接続されたミラーである。一実施形態において、反射性部材１１３は、光ディテクタ１１５を形成する光学配置の一部である。回折音響波１１２は、レンズアセンブリ１０１によって光学反射性部材１１３に向けて送信される。回折音響波１１２に応答して、光学反射性部材１１３は振動し、光学反射性部材１１３のこれらの振動又は誘起される機械的変位は、その後、光ディテクタ１１５によって検出される。光ディテクタ１１５に接続される少なくとも１つの放射源１１６は放射ビームを発生させ、放射ビームは、光学反射性部材１１３の機械的変位を測定するために使用可能である。
【００４６】
[00045]  図２に示される実施形態において、プロセッサ１１７は、衝突する回折音響波１１２によって誘起される光学反射性部材１１３の振動を表す、光ディテクタ１１５から検出された信号１１８を受信し、これを使用して、センサ１００を備える装置、例えばリソグラフィシステムＬＡ又はメトロロジシステムの更なる処理、分析、又は制御が可能である。一実施形態において、１つ以上のターゲット１０６の位置依存測定が、例えばコントローラ１０９を介して、基板支持体１０８の位置をセンサ１００に対して相対的に制御することによって実行される（ターゲットのスキャン）。反射性光学要素１１３の誘起された振動を介して光ディテクタ１１５によって受信される回折音響波１１２の特性は、ターゲット１０６との音響波１０２の局所相互作用に依存する。一実施形態において、１つ以上のターゲット、例えばメトロロジマークの空間イメージが、センサ１００によって取得される情報を組み合わせることによって発生され、１つ以上のターゲット１０６の位置の情報と共にプロセッサ１１７による出力として処理及び送信される。典型的にはコンピュータアセンブリを含む取得される空間イメージの更なる処理は、例えば、リソグラフィ装置ＬＡ内のアライメント目的でターゲット位置情報を取得するために使用可能であるか、又は、複数の層間のオーバーレイデータを取得するためにメトロロジシステム内のターゲット特徴を取得するために使用可能であることを理解されたい。
【００４７】
[00046]  図２に示されたようなセンサ１００内で適用できるような光ディテクタ２１５の例示的実施形態が、図３に示されている。光ディテクタ２１５に接続される少なくとも１つの放射源２１６は放射ビーム２２０を発生させ、これを使用して、光学反射性部材２１３の機械的変位を検出することができる。当業者であれば、複数の光学反射性部材２１３が使用可能であることを理解されよう。この実施形態において、光ディテクタ２１５によって受信される放射は、ビームスプリッタ２２１によって、プローブビームとも呼ばれる第１の放射ビーム２２２、及び参照ビームとも呼ばれる第２の放射ビーム２２３に分割される。プローブビーム２２２は、レンズアセンブリ２０１の第１の表面２１４上に提供される光学反射性部材２１３上に投影することができる。この実施形態において、参照ビーム２２３は、この例ではビームスプリッタ２２１を介して、ミラー２２４上に投影される。一実施形態において、ミラー２２４は、参照放射ビーム２２３の光路長さが調整可能なように移動可能である。これによって調整可能な放射ビーム参照パスが提供される。プローブビーム２２２及び参照ビーム２２３は、どちらもビームスプリッタ２２１上に逆反射され、その後、これらをディテクタ２２５、例えば、フォトダイオード又はイメージセンサなどの感光性ディテクタに誘導する。
【００４８】
[00047]  一実施形態において、第１及び第２の放射ビーム２２２、２２３は、ディテクタ２２５において空間的及び／又は時間的に重複する。プローブビーム２２２と参照ビーム２２３との間の光路長さの差に依存して、プローブ放射ビーム２２２と参照放射ビーム２２３との間に位相差が存在する。ミラー２２４の位置は、両方の放射ビームが（空間的並びに時間的に）重複し、結果として両方の放射ビーム間の位相差に依存する建設的又は相殺的な干渉を生じさせるように調整可能である。
【００４９】
[00048]  光ディテクタ２１５によって受信される回折音響波２１２の強度（又は、一般に、圧力波の振幅）は、光学反射性部材２１３の機械的変位の振幅を決定する。例えば周期パターンを伴うメトロロジマークの上をスキャンすることによって、回折音響波２１２の振幅は、横方向スキャンの間にスキャンされるメトロロジマークの物理的特性に従って、周期的に発振する。光学要素２１３の機械的変位に起因し、受信される音響波２１２に応答して、プローブビーム２２２の光路長さは変化する。パス長さは、参照ビーム２２３に関するプローブビーム２２２の位相シフトに対応することができる。マークの位置の関数として位相シフトを測定することによって、ターゲットの空間情報又はより一般的には特徴が取得可能である。
【００５０】
[00049]  機械的変位を感知するために使用可能な放射ビーム２２０を発生させる放射源２１６は、各々が一定の波長を伴う１つ以上の光源を備えることができるか、又は、可変波長を伴う１つ以上の光源を備えることができる。放射源２１６は波長が同調可能であり、例えば、放射源は同調可能な光学フィルタを伴うスーパーコンティニウム光源を備える。加えて、放射源２１６は、連続波モード又はパルスモードで動作可能である。
【００５１】
[00050]  光学反射性部材２１３は、その光学特性、例えば屈折率が、音響刺激の影響下で変化しないという意味で、受動要素とすることができる。
【００５２】
[00051]  本発明のセンサ３００の代替実施形態が図４に示される。励起源（明瞭にするために図示せず）に応答してトランスデューサ３０３によって発生される音響波３０２は、レンズアセンブリ３０１によって受信され、ターゲット３０６に送信される。この実施形態において、音響波３０２の少なくとも一部は、ターゲット３０６、例えば回折格子との相互作用の後に回折され、回折波３１２ａ、３１２ｂのうちの少なくとも一部は、レンズアセンブリ３０１によって受信される。この例では、２つの補足回折次数３１２ａ及び３１２ｂ、例えばそれぞれ−１及び＋１の回折次数が示されている。回折された音響波３１２ａ、３１２ｂの各ビームは、個別に光学反射性部材３１３ａ及び３１３ｂの機械的変位を生じさせる。これにより、各光学反射性部材３１３ａ、３１３ｂは特定の回折次数に対応することが可能であり、測定されるマークの分析に有益であり得る。
【００５３】
[00052]  図４に示される実施形態において、光学反射性部材３１３ａ及び３１３ｂは光ディテクタ３１５の部材であり、回折された音響波３１２ａ及び３１２ｂによって誘起される光学反射性部材３１３ａ、３１３ｂの機械的変位を検出するように配置される。光ディテクタ３１５は、図３に示されるような光ディテクタ３１５の複数の配置の構成であるとみなすことができる。当業者であれば、複数の放射源３１６が使用可能であることを理解されよう。放射源３１６の出力は、波長、極性、及び／又は動作モード、例えばパルス波又は連続波が、異なる可能性がある。
【００５４】
[00053]  一実施形態において、プロセッサ３１７は、更なる分析及び／又は制御に使用するために光ディテクタ３１５によって取得される測定情報信号３１８を受信するために、光ディテクタ３１５に結合される。コントローラ３０９は、基板３０７を保持する基板支持体３０８を制御及び位置決めするために使用可能である。
【００５５】
[00054]  図５ａは、図４に示されるセンサ３００において使用可能な、複数の光学反射性部材４１３ａ及び４１３ｂを備え、光干渉計を形成する、光ディテクタ４１５の実施形態を示す。放射源４１６によって発生される放射ビーム４２０は、放射ビーム４２０を第１の放射ビーム４２３及び第２のプローブ放射ビーム４２２に分割するように構成された、第１の光学コンポーネント４２１、例えば、ビームスプリッタ内へと伝搬される。第１の放射ビーム４２３は第２の光学コンポーネント４２６内へと伝搬され、ここで、レンズアセンブリ４０１の第１の表面４１４上に提供される光学反射性部材４１３ｂに向けて方向転換される。第２の出射するプローブ放射ビーム４２２は、第１の光学コンポーネント４２１によって、レンズアセンブリ４０１の表面４１４上に提供される反射性光学要素４１３ａに向けて誘導される。当業者であれば、プローブ放射ビーム４２２、４２３を誘導及び構成するために、追加の光学コンポーネント、例えばレンズ及び／又はミラーが使用可能であることを理解されよう。
【００５６】
[00055]  光学反射性部材４１３ａ及び４１３ｂは、ターゲットとの相互作用の後に、レンズアセンブリ４０１によって受信される回折された音響波４１２ａ及び４１２ｂによってシミュレートされる機械的変位を経験することができる。反射部材４１３ａ及び４１３ｂの機械的変位又は振動は、光学反射性部材４１３ａ、４１３ｂから反射されるプローブ放射ビーム４２２、４２３の位相シフトに変換可能である。図５ａによって示される実施形態において、第２のプローブ放射ビーム４２２は、反射性部材４１３ａによって逆反射された後、第１の光学コンポーネント４２１及びミラー４２７を介して、第３の光学コンポーネント４２８、例えばビームスプリッタ内へと伝搬される（反射される放射ビーム４２２ａによって示される）。第１のプローブ放射ビーム４２３は、反射性部材４１３ｂによって逆反射され、反射される放射ビーム４２３ａによって示されるように、第２の光学コンポーネント４２６を介して第３の光学コンポーネント４２８内へと伝搬される。第３の光学コンポーネント４２８は、入射する各放射ビームを２つの出射する放射ビーム４２９、４３０に分割するように構成される。これにより、出射する各放射ビーム４２９、４３０は、反射される放射ビーム４２２ａ及び４２３ａの一部の重畳組み合わせとなる。出射する放射ビーム４２９及び４３０、又は重畳された放射ビームは、１つ以上のディテクタ４３１及び４３２、例えば、フォトダイオード又はイメージセンサなどの感光性ディテクタ上に投影され、ここで重畳された放射ビーム４２９、４３０は、更なる分析のために電気信号４３３及び４３４に変換される。
【００５７】
[00056]  ディテクタ４３１及び４３２の表面における反射放射ビーム４２２ａ及び４２３ａの分割部分間の建設的又は相殺的干渉を取得するためには、反射放射ビーム４２２ａ、４２３ａの分割部分間に少なくとも何らかの空間的及び時間的重複が存在しなければならない。例えば、両方の放射ビーム間の光路長さの差によって生じる、相対的位相シフトΔφを伴う２つの空間的及び時間的重複放射ビームを考えてみると、第１のディテクタ４３１によって検出される干渉信号は、
【数１】
2021511485.tif 000003
に比例することができ、第２のディテクタ４３２によって検出される干渉信号は、
【数２】
2021511485.tif 000004
に比例することができる。
【００５８】
[00057]  前述の２つの放射ビーム間の光路長さの差は、光学反射性部材４１３ａ及び４１３ｂの機械的変位の結果から生じるものとすることができ、回折及び受信される音響波４１２ａ、４１２ｂによって誘起され得る。回折音響波４１２ａ、４１２ｂによって担持される情報は、第１及び第２のディテクタ４３１、４３２によって検出される第１及び第２の放射ビーム４２９、４３０の強度変調に連続的に変換される。
【００５９】
[00058]  図５ｂは、例えば、周期パターンを伴うターゲット３０６がセンサ３００によってスキャンされるときの、第１及び第２のディテクタ４３１、４３２それぞれの、第１及び第２のディテクタ出力信号４３３、４３４の例示の強度プロットを示す。反射される放射ビーム４２２ａ及び４２３ａの間の建設的及び相殺的干渉は、出力信号４３３及び４３４の交番挙動を生じさせる。
【００６０】
[00059]  図６は、図５ａによって示されたような光ディテクタ４１５内で使用可能な、レンズアセンブリ５０１の第１の表面５１４上に配置された、少なくとも第１及び第２の光学反射性部材５１３ａ及び５１３ｂを照明するための、代替実施形態を示す。この実施形態において、放射源５１６によって発生される放射ビーム５２０は、光学コンポーネント５２１によって、第１のプローブ放射ビーム５２２及び第２のプローブ放射ビーム５２３に分割される。第１のプローブ放射ビーム５２２は、第１の光学反射性部材５１３ａ上に投影され、第１の回折音響波５１２ａに応答して機械的変位を測定するために使用可能である。第２のプローブ放射ビーム５２３は、第２の回折音響波５１２ｂに応答して機械的変位を感知するために、第２の光学反射性部材５１３ｂ上に投影される。第１及び第２のプローブ放射ビーム５２２、５２３はどちらも、光学反射性部材５１３ａ、５１３ｂの反射表面の法線と一致しない光路を有することができる。続いて、プローブ放射ビーム５２２、５２３はどちらも、光学コンポーネント５２１上に逆反射されず、光学反射性部材５１３ａ及び５１３ｂにおける反射の光路とは異なる光路を介して伝搬される。この実施形態は、両方の分岐間での内部クロストークを抑制するために照明及び検出分岐が分離される、光ディテクタを構築するために有利であり得る。
【００６１】
[00060]  図７ａは、図４に示されたようなセンサ３００において使用可能な、２つのファブリ・ペロー共振器６３５、６３６を備える、干渉計型光ディテクタ６１５の実施形態を示す。ファブリ・ペロー共振器６３５、６３６は、第１の回折音響波６１２ａ及び第２の回折音響波６１２ｂと、プローブビームとも呼ばれる第１のプローブ放射ビーム６２２及び第２のプローブ放射ビーム６２３との、相互作用を強化するために使用される。ファブリ・ペロー共振器６３５及び６３６は、それぞれ、レンズアレイ６０１上に配置された、光学反射性部材６１３ａ及び６１３ｂ、並びに反射性オブジェクト６３７及び６３８を備える。反射性オブジェクト６３７、６３８は、例えば、９０％又はそれ以上の反射性を伴うミラーである。典型的なファブリ・ペロー共振器は、１００又はそれ以上のＱ値（Ｑ）を有することができ、これは本質的に、放射がファブリ・ペロー共振器を１００回以上トラバースすることを意味する。事実上、放射と音響波との相互作用はこの値によって拡張され、これによって、干渉計型光ディテクタ６１５の検出感度が向上する。相互作用は、共振器と共鳴状態にあるプローブ放射ビーム６２２、６２３の波長を同調又は一致させることによって、更に強化することができる。同様のことが、光軸に沿った方向の共振器の幾何学的寸法のうちの少なくとも１つ、例えば、共振器内の光往復時間を決定するキャビティ長を、放射の半波長の整数に一致させることによって、取得可能である。
【００６２】
[00061]  別の実施形態において、光ディテクタ６１５は、２つより多くのファブリ・ペロー共振器を備えることができる。例えば、光ディテクタ６１５は、ｘｙ面内の異なる配向を伴うマークから回折される音響波を検出するために、ｘ方向及びｙ方向の両方向に配置されたファブリ・ペロー共振器を備えることができる。別の例では、３つ又はそれ以上のファブリ・ペロー共振器が同じ軸に沿って配置される。
【００６３】
[00062]  ファブリ・ペロー共振器６３５及び６３６は、ターゲットによって回折される音響波がファブリ・ペロー共振器内へと進行できるように、間に誘電体材料を伴う、ミラー、例えば反射性９９％の金属ミラーを備えることができる。当業者であれば、２つの反射性部材の間、例えば光学反射性部材６１３ａと反射性オブジェクト６３７との間の間隔が、音響波の半波長（又は、一般に奇数の半波長）に対応すること、及び／又は、共振器をプローブ探索するために使用される放射の光学共振のエッジ上にあることが可能であるため、音響波が通過する際に共振器の反射性が最大限に変化するようになることを理解されよう。
【００６４】
[00063]  回折音響波６１２ａ、６１２ｂとプローブ放射ビーム６２２、６２３との相互作用を強化するために、放射源６１６によって発生される放射ビーム６２０の波長を、ファブリ・ペロー共振器６３５及び／又は６３６のキャビティ長に同調することができる。ファブリ・ペロー共振器内にピエゾ材料を挿入すること、及び、ピエゾ材料に電圧を印加することによって、音響波６１２ａ、ｂ、並びにプローブ放射ビーム６２２、６２３のための共振キャビティを作成するために、キャビティ長を変更することができる。
【００６５】
[00064]  図７ａに示される実施形態において、回折音響波６１２ａ及び６１２ｂと相互作用した反射放射ビーム６２２ａ及び６２３ａは、それぞれ、ディテクタ６３１及び６３２上に投影される。例えばフォトダイオード又はイメージセンサなどの感光性ディテクタとすることができる、各ディテクタは、回折音響波６１２ａ及び６１２ｂの単一の回折次数に対応することができる単一の放射ビームを検出する。例えば、単一の検出分岐、すなわち、単一のファブリ・ペロー共振器と単一のディテクタとの組み合わせの応答を分析するために、各ディテクタ６３１、６３２の出力信号を別々に処理することが有利であり得る。別の実施形態において、ディテクタ６３１、６３２の両方からの出力信号は、更なる処理のためにプロセッサによって受信される前に、単一のチャネル６１８に組み合わせることができる。
【００６６】
[00065]  図７ｂは、周期パターンを伴うターゲット、例えばアライメントマーク上の、スキャン位置の関数としてのディテクタ信号６１８の例を示す。反射放射ビーム６２２ａと６２３ａとの間の建設的又は相殺的干渉は、ディテクタ信号６１８を交番させる。
【００６７】
[00066]  当業者であれば、ファブリ・ペロー共振器の前述の実施形態は、図２及び図３によってそれぞれ示されるような光ディテクタ１１５及び２１５内でも使用可能であることを理解されよう。
【００６８】
[00067]  図８は、図５ａに示されるような干渉計を備え、光学部材としての２つのファブリ・ペロー共振器（７３５及び７３６）を更に備える、光ディテクタ７１５の実施形態を示す。ここでは、光ディテクタの検出分岐内でファブリ・ペロー共振器を使用することの前述の利点も適用可能である。図７ａに示される実施形態との相違は、この実施形態では、第１及び第２のディテクタ７３１、７３２によって検出される第１及び第２の重畳放射ビーム７２９、７３０が、少なくとも２つの反射放射ビームの重畳であることである。例えば、両方の放射ビーム間の光路長さの差によって発生する反射放射ビーム７２２ａ、７２３ａ間の相対的位相差に依存して、放射ビームは、ディテクタ７３１、７３２において建設的又は相殺的に干渉する。周期パターンを横方向にスキャンするとき、図５ｂに示されるものと同様の交番信号は、結果として、光ディテクタ７１５の検出感度が２つのファブリ・ペロー共振器７３５、７３６によって強化されるという相違を生じさせる。
【００６９】
[00068]  図２及び図４に示されるようなセンサ１００及び３００内で使用されることが可能なレンズアセンブリ８０１の２つの実施形態が、それぞれ図９ａ及び図９ｂに示される。どちらの実施形態においても、レンズアセンブリ８０１は複数のレンズ８４０〜８４２を備え、音響波を受信してターゲットに向けて送信するように構成された第１のレンズが第２のレンズと離れて提供され、第２のレンズは、ターゲットに向けて及びターゲットから伝搬される音響波間のクロストークを回避するために、ターゲットから回折される音響波を受信及び送信するように構成される。例えば、同じレンズ内で伝搬される２つの音響波の間のクロストークは、レンズ内の反射（内部反射）によって生じる可能性がある。
【００７０】
[00069]  図９ａに示される実施形態において、レンズアセンブリ８０１は、共通の幾何学軸又は中心軸８５０に対して平行に配置された３つのレンズ８４０、８４１、８４２を備える。この実施形態では、中央のレンズ８４０は、音響波をターゲットに向けて誘導するように配置される。外側のレンズ８４１及び８４２は、ターゲットによって回折される音響波の少なくとも一部を受信するように配置される。いくつかの実施形態では、より少ないか又は多いレンズを使用することが好都合な可能性がある。
【００７１】
[00070]  図９ｂは、中央レンズ８４０及び２つの外側レンズ８４１及び８４２を備えるレンズアセンブリ８０１の実施形態を示す。第１の外側レンズ８４１及び第２の外側レンズ８４２は、中心軸８５０に対してそれぞれ第１の角度θ１及び第２の角度θ２で傾斜している。中央レンズ８４０は中心軸８５０に沿って配向され、この例では音響波をターゲットに向かって誘導するように配置される。次いで２つの外側レンズ８４１、８４２は、ターゲットによって回折される音響波の少なくとも一部を受信するように配置される。
【００７２】
[00071]  一実施形態において、第１のレンズ８４１及び第２のレンズ８４２の傾斜、又はより一般的には配向は、中央レンズ８４０及び／又は中心軸８５０に対して調整可能である。第１の角度θ１及び第２の角度θ２は、等しいか又は異なってよい。これにより、第１のレンズ８４１は、第２のレンズ８４２によって受信される回折次数とは異なる１つ以上の回折次数を受信することができる。これにより、回折次数の選択的な検出が可能となる。
【００７３】
[00072]  接合回折次数、例えば−１及び＋１の回折次数を受信するために、第１の角度θ１及び第２の角度θ２が等しいことが好都合な可能性がある。
【００７４】
[00073]  別の実施形態において、外側レンズのうちの１つ、例えば第１のレンズ８４１を使用してターゲットから音響波を送信及び受信する一方で、他のレンズ８４０、８４２を使用して、ターゲットによって回折された音響波の少なくとも一部を受信する。実施形態において、第２のレンズ８４２はゼロ次回折を受信することができ、中央レンズ８４０は、ターゲットと相互作用した音響波の−１回折次数を受信することができる。
【００７５】
[00074]  前述の実施形態及び図は、本発明の２次元表現を説明している。当業者であれば、センサは２次元配向の実施形態に限定されないことを理解されよう。図２によって示される例示の図において、音響波１０２は、周期パターンを伴う格子構造を備えるターゲット１０６によってｘｚ面内で回折される。実際の回折パターン及び回折方向は、格子の配向によって決定される。したがって、回折音響波１０２の回折パターンは、ターゲット構成に依存してｙ方向に誘導又は伝搬することも可能である。
【００７６】
[00075]  図１０ａは、それぞれ図２及び図４によって示されたセンサ１００及び３００で使用可能なレンズアセンブリ９０１の例示の上面図を示す。明瞭にするために、単一の内側トランスデューサ９６０及び単一の外側光学反射性部材９６１が示される。内側トランスデューサ９６０及び外側光学反射性部材９６１は、レンズアセンブリ９０１上に同心的に配置され、好ましくは、内側トランスデューサ９６０及び外側光学反射性部材９６１は、相互に関して、及びレンズアセンブリ９０１の中心軸に関して、同軸的に配置される。１つ以上の放射ビームが相互作用し、外側光学反射性部材９６１上で反射するロケーションは、ターゲットに依存すること、例えば回折パターンの配向に依存することができる。この実施形態において、内側トランスデューサ９６０及び外側光学反射性部材９６１に機械的に接続された単一のレンズ又は複数の同軸レンズを使用することができる。
【００７７】
[00076]  ターゲットによって回折される音響波の全空間分布を感知するために単一の光学反射性部材９６１を伴う単一のレンズ９０１が使用されるとき、異なる回折次数間のクロストークが発生する可能性がある。例えば、−１及び＋１の両方の回折次数が光学反射性部材９６１の機械的変位を誘起するとき、クロストークが発生する可能性がある。異なる回折次数間のクロストークを防止又は減少させるために、１つ以上のレンズにわたって分散された複数の個別の光学反射性部材を使用することができる。図１０ｂによって示されるような例示の実施形態において、レンズアセンブリ９０１は４つの光学反射性部材９６２〜９６５を備える。反射性光学要素９６２〜９６５の各々は相互作用可能であり、これによって回折音響波の特定のセットに対応するか、又は相関することが可能である。第１の光学反射性部材９６２及び第２の光学反射性部材９６５は、ｘ方向に配向された格子パターンを伴うターゲットによって回折された音響波の−１及び＋１の回折次数にそれぞれ対応する、音響波によって刺激される可能性がある。同様に、第３の光学反射性部材９６３及び第４の光学反射性部材９６４は、ｙ配向された格子を伴うターゲットによって回折された音響波の−１及び＋１の回折次数と相関可能である。
【００７８】
[00077]  図１０ｂによって提示されるような例示の上面図は、図９ａ及び／又は図９ｂに示される実施形態の上面図に対応することができる。ターゲットをイメージングするための柔軟性を更に確立するために、トランスデューサ及び光学反射性部材を交換可能にすることが好都合な可能性がある。図１０ａ及び図１０ｂによって示される例示の実施形態において、音響波はトランスデューサ９６２によって発生され、光学反射性部材９６０、９６３〜９６５は、回折音響波による機械的変位を経験することができる光ディテクタの部材である。
【００７９】
[00078]  当業者であれば、前述の実施形態は複数のトランスデューサを備えることができることを理解されよう。一例において、２つのトランスデューサ９６２、９６４及び３つの光学反射性部材９６０、９６３、９６５を備えるレンズアセンブリ９０１を、異なる格子配向を伴う複数のターゲット又はターゲットのセットをスキャンするために使用することができる。これにより、トランスデューサを励起させるために、例えば異なる周波数を伴う異なる信号が１つ以上のパルスジェネレータによって提供可能である。
【００８０】
[00079]  図１１ａは、自己参照干渉計１０７１を備える光ディテクタ１０１５の実施形態を示す。この実施形態において、放射源１０１６によって発生される放射ビーム１０２０が、光学コンポーネント１０２１によって光学反射性部材１０１３上に投影され、レンズアセンブリ１００１によって送信される１つ以上の回折音響波１０１２ａ、１０１２ｂに応答して、光学反射性部材１０１３の機械的変位を測定するために使用することができる。当業者であれば、光学反射性部材１０１３は、光ディテクタ１０１５の検出感度を強化するファブリ・ペロー共振器を備えることが可能であることを理解されよう。
【００８１】
[00080]  測定を妨げる可能性のある、トランスデューサから光ディテクタ１０１５内の周囲の光学要素に向かう放射の反射を防止するために、トランスデューサ１００４の前の放射ビーム１０２０の光路内にビームブロッカ１０８０を配置することができる。ビームブロッカ１０８０は、中空放射ビームを作成するように配置することができる。光学反射性部材１０１３上に衝突する中空円形放射ビームを作成することが好都合な可能性がある。
【００８２】
[00081]  反射放射ビーム１０２０ａを形成する、光学反射性部材１０１３によって反射される放射は、光学コンポーネント１０２１及び第１の半波長板１０７０を介して、自己参照干渉計１０７１に向けて伝搬される。干渉計１０７１は、反射放射ビーム１０２０ａを相互に直交する偏光を伴う２つの部分に分割し、これらの部分を光軸の周囲で互いに対して１８０°回転させ、それらを出射する放射ビーム１０２０ｂに組み合わせる。出射する放射ビーム１０２０ｂが自己参照干渉計１０７１を出て、第１の半波長板１０７２を介して伝搬した後、光学コンポーネント、例えば偏光ビームスプリッタ１０７３は、放射ビーム１０２０ｂを第１のビーム１０７５及び第２のビーム１０７６にそれぞれ分割する。第１のビーム１０７５は２つの回転された放射部分の差を含み、第２のビーム１０７６は２つの回転された放射部分の和を含む。
【００８３】
[00082]  第１及び第２の放射ビーム１０７５、１０７６は、フォトダイオード又はイメージセンサなどの１つ以上の感光性ディテクタを備えることができる、ディテクタ１０３１によって検出される。ディテクタ１０３１は、更なる分析及び／又は制御のための測定情報信号を受信するために、プロセッサに結合可能である。
【００８４】
[00083]  いくつかの実施形態では、光ファイバを使用して第１及び第２の放射ビーム１０７５、１０７６を収集し、ディテクタ１０３１に誘導することができる。
【００８５】
[00084]  別の実施形態において、放射源１０１６は、カラー及び／又は偏光における何らかのダイバーシティを伴う放射ビーム１０２０、例えば、４００から９００ｎｍのレンジ内の波長を伴う放射を発生させる。第１の放射ビーム１０７５及び第２の放射ビーム１０７６の両方を、各々が前述のダイバーシティに対応する異なる波長を有する複数のビームに分割するために、ディテクタ１０３１は光学デマルチプレクサを備えることができる。光学デマルチプレクサは、異なる波長の光を別の帯域に分離するように配置された、光学コンポーネント、例えばダイクロイックミラー及び／又は光ファイバを備える。多重分離された放射ビームは、１つ以上の感光性ディテクタによって逐次検出可能である。
【００８６】
[00085]  一実施形態において、レンズアセンブリ１００１は、共通軸を有する同軸上に配置された２つ以上のレンズを備える。音響波１００２と回折音響波１０１２ａ、１０１２ｂとの間のクロストークは、減少又は防止することができる。
【００８７】
[00086]  図１１ｂは、中空円形放射ビーム１０２０によって照明される円形エリア１０８１を示す、レンズアセンブリの例示的上面図を示す。
【００８８】
[00087]  一実施形態において、センサ１００は、受信した音響波に応答して機械的変位を検出するように配置された１つ以上の静電容量検出部材を備えることができる。１つ以上の静電容量検出部材は、別々に使用するか、又は１つ以上の光学反射性部材１１３と組み合わせて使用することができる。
【００８９】
[00088]  測定されたメトロロジマークと相関する層のオーバーレイ情報を取得するために、基板に提供される１つ以上のメトロロジターゲット、例えばメトロロジマークの情報を獲得するように、本発明に従った少なくとも１つのセンサ１００を備えるメトロロジ装置を適用することができる。メトロロジ装置は、例えば、センサに対する基板支持体の位置を相対的に制御し、これによって基板及びターゲットをスキャンすることによって、少なくとも１つのセンサ１００に、１つ以上のターゲットの情報、例えば位置情報を獲得させるように構成された、コントローラを備えることができる。加えて、ターゲット位置情報を使用して、ウェーハ格子マップを発生させることができる。このウェーハ格子マップは、リソグラフィ装置ＬＡ内のアライメントシーケンスに基づいてウェーハ格子マップと組み合わせるか、又は組み合わせずに、フィードフォワード制御として次の露光ステップのためにリソグラフィ装置ＬＡにおいて使用することが可能である。
【００９０】
[00089]  一実施形態において、システムは、リソグラフィ装置ＬＡ及びメトロロジ装置を備える。システムは、本発明に従った少なくとも１つの位置センサを含む。これにより、リソグラフィ装置ＬＡ又はメトロロジ装置のいずれか、あるいはリソグラフィ装置ＬＡ及びメトロロジ装置の両方は、１つ以上の層に提供される１つ以上のターゲットの位置情報を獲得することができる。
【００９１】
[00090]  本文ではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に言及したが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は他の用途を有する可能性があることを理解すべきである。考えられる他の用途には、集積光学系、磁気ドメインメモリの誘導及び検出パターン、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が含まれる。
【００９２】
[00091]  本明細書では、本発明の実施形態をリソグラフィ装置との関連において特に参照することができるが、本発明の実施形態は他の装置での使用が可能である。本発明の実施形態は、マスク検査装置、（例えば、オーバーレイ情報を取得するための）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可能である。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、真空条件又は環境（非真空）条件を使用することができる。
【００９３】
[00092]  以上では光リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光リソグラフィに限定されないことが理解される。
【００９４】
[00093]  以上、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、説明とは異なる方法でも本発明を実施できることが理解されるであろう。上記の説明は例示であり、限定を意図したものではない。したがって、以下に示す条項から逸脱することなく、記載されたように本発明を変更できることが当業者には明白であろう。
【００９５】
[00094]  
１．センサであって、
音響波を発生させるように構成されたトランスデューサと、
音響波を送信しターゲットに誘導するように、及び、ターゲットと相互作用した後、音響波の少なくとも一部を受信するように構成された、レンズアセンブリと、
音響波の少なくとも一部を受信するようにされた、少なくとも１つの光学反射性部材を備える光ディテクタと、
を備え、
少なくとも１つの光学反射性部材は、受信した音響波に応答して機械的に変位するようにされている、
センサ。
２．少なくとも１つの光学反射性部材を照明するように構成された少なくとも１つの放射源を更に備える、条項１に記載のセンサ。
３．レンズアセンブリは、
音響波をターゲットに誘導するように構成された第１のレンズと、
ターゲットとの相互作用の後、音響波の少なくとも一部を受信するように構成された第２のレンズと、
を備える、条項１又は２に記載のセンサ。
４．レンズアセンブリは、共通の幾何学軸を有するように配置された複数のレンズを備える、条項１から３のいずれかに記載のセンサ。
５．少なくとも１つの放射源は、光ディテクタ内の放射ビーム参照パスに沿って参照ビームを提供及び誘導するように配置される、条項１から４のいずれかに記載のセンサ。
６．光ディテクタは、少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を検出するように構成された光学干渉計を備える、条項１から５のいずれかに記載のセンサ。
７．光ディテクタは、少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を検出するように構成された自己参照干渉計を備える、条項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。
８．光ディテクタは、少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を検出するように構成された少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器を備える、条項１から７のいずれかに記載のセンサ。
９．少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器は誘電体媒質を備える、条項８に記載のセンサ。
１０．少なくとも１つのファブリ・ペロー共振器は、共振器の幾何学的寸法を光軸に沿った方向に変更するように構成される、条項８及び／又は９に記載のセンサ。
１１．レンズアセンブリはテーパー形状を有する、条項１から１０のいずれかに記載のセンサ。
１２．受信した音響波に応答して機械的変位を検出するように配置された、少なくとも１つの静電容量検出部材を更に備える、条項１のセンサ。
１３．条項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つのセンサと、ターゲットの位置決めを制御するために１つ以上のターゲットの獲得した情報を使用するために、少なくとも１つのセンサに１つ以上のターゲットの情報を獲得させるように構成された、コントローラとを備える、リソグラフィシステム。
１４．オーバーレイ情報を取得するために１つ以上のターゲットの獲得した情報を使用するために、１つ以上のターゲットの情報を獲得するように構成された、条項１から１１のいずれか一項に記載のセンサを備える、メトロロジシステム。
１５．条項１３に記載のリソグラフィ装置と、条項１４に記載のメトロロジ装置とを備える、システム。
１６．オブジェクトに提供されるターゲットの情報を取得するための方法であって、
オブジェクトを音響波によって照射するステップと、
ターゲットから反射された音響波の少なくとも一部を受信するステップと、
受信した音響波によって誘起された少なくとも１つの光学反射性部材の機械的変位を測定するステップと、
測定された機械的変位からターゲットの特徴を導出するステップと、
を含む、方法。
１７．オブジェクトの表面にわたって少なくとも１つの方向にターゲットを介して音響波をスキャンするために、ターゲット及びセンサを相互に相対的に移動するステップを更に含む、条項１６に記載の方法。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【国際調査報告】
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