(57)【要約】      （修正有）【課題】ｐおよびｓ偏光ビーム両方の測定にかかる時間を短縮する。【解決手段】基板Ｗの特性を求めるために、基板Ｗから回折した後、２本の直交的に偏光したビームの同時測定を実行する。直交する方向に偏光された放射を有する直線偏光光源Ｐ、Ｓは、一方が他方に対して９０°回転した２つの非偏光ビームスプリッタを介して渡される。次に、組み合わせたビームは、基板Ｗで回折してから、非偏光ビームスプリッタを通して戻され、移相器およびウォラストンプリズム５０を通過してから、ＣＣＤカメラＣＣＤで測定される。この方法で、２つの偏光ビームの様々な位相段階で、位相および強度をこれによって測定することができ、ビームの偏光状態を求めることができる。移相器をゼロに変更する（つまり位相シフトがない）と、基板の回折格子は、そのパラメータが、同じ検出器システムでＴＥおよびＴＭ偏光で同時に測定される。【選択図】図４
2008042177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
放射ビームを供給するように構成された光源と、
前記放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、
前記放射ビームを基板の表面で反射した後に２つの直交的に偏光したサブビームに分離するように構成されたビームスプリッタと、
直交的に偏光した両サブビームの角度分解スペクトルを同時に検出するように構成された検出器システムと、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記サブビームをさらに離れるように偏向させるように構成された光学楔をさらに備える、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記ビームスプリッタが偏光プリズムを備える、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記ビームスプリッタがウォラストンプリズムを備える、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項５】
前記サブビームがＴＥビームおよびＴＭビームを備える、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項６】
前記検出器システムが、約４０ｍｓで両サブビームを検出するように構成される、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項７】
前記光源が少なくとも第三偏光方向を備える、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項８】
基板の特性を測定する方法であって、
直交する偏光方向を有する放射ビームを提供し、
前記放射ビームを基板の表面で反射させ、
前記反射した放射ビームをそれぞれに直交的に偏光したサブビームに分割し、
両サブビームを同時に検出する、
ことを含む方法。
【請求項９】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
２つの直交的な偏光方向を有する放射ビームを供給するように構成された光源と、
前記放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、
前記基板で反射した前記放射ビームを検出するように構成された検出器システムと、
前記光源からの放射ビームを第一方向で受け、前記放射ビームを第二方向で前記基板へと反射し、前記基板から第二方向で反射した前記放射ビームを受け、かつ、前記放射ビームを前記検出器システムに向かって渡すように構成された第一非偏光ビームスプリッタと、
前記第一非偏光ビームスプリッタに対して９０°回転し、前記第一非偏光ビームスプリッタから前記第二方向で渡された前記放射ビームを受け、前記放射ビームの一部を前記第二方向で前記検出器へと透過させ、かつ、前記放射ビームの別の部分を前記第二方向に対して垂直な第三方向で反射するように構成された第二非偏光ビームスプリッタと、
前記第二非偏光ビームスプリッタから渡された放射ビームを受け、前記放射ビームを直交的に偏光したサブビームに分離し、かつ、前記サブビームを前記検出器システムへと渡すように構成された第三偏光ビームスプリッタと、を備え、
前記検出器システムが、両サブビームの反射スペクトルを同時に検出するように構成される、
検査装置。
【請求項１０】
前記第三ビームスプリッタがウォラストンプリズムである、
請求項９に記載の検査装置。
【請求項１１】
集光システムと、
前記集光システムの像面に配置され、前記サブビームを前記検出器システムの異なる位置で受けるように、前記直交的に偏光したサブビームを異なる方向に方向転換するように構成された光学楔と、
を備える請求項９に記載の検査装置。
【請求項１２】
集光システムと、
前記集光システムの像面に配置され、サブビームを前記検出器の異なる位置で受けるように、直交的に偏光したサブビームを異なる方向に方向転換するように構成された第三反射器と、
を備える請求項９に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記放射ビームの位相を所定の量だけずらすように構成された移相器を備える、請求項９に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記移相器が放射ビームを０°ずらすように構成される、
請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記移相器が平行移動補償器を備える、
請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記移相器が傾斜補償器を備える、
請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１７】
前記移相器が非線形結晶を備え、前記結晶を通過する放射の位相を変更するように、これに電圧が加えられる、
請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１８】
前記非線形結晶がポッケルスセルである、
請求項１７に記載の検査装置。
【請求項１９】
前記第一および第二非偏光ビームスプリッタと組み合わせて、複合ビームスプリッタとして作用するように構成された第四非偏光ビームスプリッタを備える、
請求項９に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記第三方向が、前記検査装置の描像および集光ブランチに向かうものである、
請求項９に記載の検査装置。
【請求項２１】
偏光放射ビームの偏光状態を検出する方法であって、
放射ビームを第一方向に第一非偏光ビームスプリッタへと誘導し、
前記放射ビームを前記第一非偏光ビームスプリッタから第二方向で基板へと反射し、
前記放射ビームを前記基板から第二方向で前記第一非偏光ビームスプリッタへと戻るように反射し、
前記放射ビームを前記第二方向で前記第一非偏光ビームスプリッタに通し、
前記第一非偏光ビームスプリッタに対して９０°回転した第二非偏光ビームスプリッタを通して前記放射ビームを誘導し、
前記放射ビームの一部を第二方向で前記第二非偏光ビームスプリッタに通し、
前記放射ビームの一部を前記第二非偏光ビームスプリッタから前記第二方向に対して垂直な第三方向に反射し、
前記放射ビームの位相を既知の量だけシフトし、
前記放射を直交的に偏光したサブビームに分割し、
前記両サブビームを同時に検出する、
ことを含む方法。
【請求項２２】
異なって偏光した放射サブビームの偏光状態が、前記サブビームの前記位相を所定の量だけ変更し、前記位相変化に対する前記サブビームの強度の変動を測定することによって決定される、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置であって、
２つの直交する偏光方向を有する放射を供給するように構成された光源と、
前記放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、
前記放射ビームを前記基板の表面から反射した後に２つの直交的に偏光したサブビームに分離するように構成されたビームスプリッタと、
直交的に偏光した両サブビームの角度分解スペクトルを同時に検出するように構成された検出器システムと、
を備えるリソグラフィ装置。
【請求項２４】
基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置であって、
２つの直交する偏光方向を有する放射ビームを供給するように構成された光源と、
前記放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、
前記基板から反射した前記放射ビームを検出するように構成された検出器システムと、
前記光源からの前記放射ビームを第一方向で受け、前記放射ビームを第二方向で前記基板へと反射し、前記基板から前記第二方向で反射した前記放射ビームを受け、かつ、前記放射ビームを前記検出器システムに向かって渡すように構成された第一非偏光ビームスプリッタと、
前記第一非偏光ビームスプリッタに対して９０°回転し、前記第一非偏光ビームスプリッタから前記第二方向で渡された前記放射ビームを受け、前記放射ビームの一部を前記第二方向で前記検出器へと透過させ、かつ、前記放射ビームの別の部分を前記第二方向に対して垂直な第三方向で反射するように構成された第二非偏光ビームスプリッタと、
前記第二非偏光ビームスプリッタから渡された前記放射ビームを受け、前記放射ビームを直交的に偏光したサブビームに分離し、かつ、前記サブビームを前記検出器システムへと渡すように構成された第三ビームスプリッタと、を備え、
前記検出器システムが両サブビームの反射スペクトルを同時に検出するように構成される、
リソグラフィ装置。
【請求項２５】
基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィセルであって、
２つの直交する偏光方向を有する放射を供給するように構成された光源と、
前記放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、
前記放射ビームを前記基板の表面から反射した後に２つの直交的に偏光したサブビームに分離するように構成されたビームスプリッタと、
直交的に偏光した両サブビームの角度分解スペクトルを同時に検出するように構成された検出器システムと、
を備えるリソグラフィセル。
【請求項２６】
基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィセルであって、
２つの直交する偏光方向を有する放射ビームを供給するように構成された光源と、
前記放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、
前記基板から反射した前記放射ビームを検出するように構成された検出器システムと、
前記光源からの前記放射ビームを第一方向で受け、前記放射ビームを前記第二方向で前記基板へと反射し、前記基板から前記第二方向で反射した前記放射ビームを受け、かつ、前記放射ビームを前記検出器システムに向かって渡すように構成された第一非偏光ビームスプリッタと、
前記第一非偏光ビームスプリッタに対して９０°回転し、前記第一非偏光ビームスプリッタから前記第二方向で渡された前記放射ビームを受け、前記放射ビームの一部を前記第二方向で前記検出器へと透過させ、かつ、前記第二方向に対して垂直な第三方向で前記放射ビームの別の部分を反射するように構成された第二非偏光ビームスプリッタと、
前記第二非偏光ビームスプリッタから渡された前記放射ビームを受け、前記放射ビームを直交的に偏光したサブビームに分離し、前記サブビームを前記検出器システムへと渡すように構成された第三ビームスプリッタと、を備え、
前記検出器システムが両サブビームの反射スペクトルを同時に検出するように構成される、
リソグラフィセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造などに使用可能な検査方法に、およびリソグラフィ技術、エッチング用途および薄膜測定学を使用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターン化される網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003]  層の厚さ、最小寸法（ＣＤ）またはオーバレイなどの基板の特徴を判断するために、例えばアラインメントターゲットなどでビームを基板の表面から反射させ、反射したビームについてカメラに像を生成する。反射ビームの特性を測定することにより、基板の特性を判断することができる。これは、例えば反射ビームを、既知の基板特性に関連した既知の測定値のライブラリに記憶されたデータと比較することによって実行することができる。
【０００４】
[0004]  基板の特性を測定する１つの方法は、基板の表面に存在する回折格子で偏光ビームを回折し、偏光ビームの回折スペクトルを検出器アレイ上に描像する。測定ビームの偏光状態は、偏光状態がセンサ光学系の欠陥によって変化しないように、制御しなければならない。これを実行する１つの方法が、図２に図示されている。偏光ビームスプリッタＰＢＳを使用して、２つの光源ＰとＳを併合する。ＰＢＳを使用すると、ＰおよびＳ光源からの光がそれぞれＳおよびＰに偏光することが保証される（つまり、ビームの偏光が、ＰＢＳの入射面にそれぞれ垂直および平行である）。同じカメラＣＣＤ上の各偏光ビームの回折スペクトルを測定可能にするために、シャッタ（図示せず）を各光源に設ける。任意の一瞬にて、２つの偏光のうち一方のみがシステムを通過するように、２つのビームｐ、ｓのシャッタを交互に閉鎖する。これは、迅速に動作する部品が多数必要であり、２つの偏光状態間を交互に変化すると、基板で実行される試験にかかる時間が増大し、スループット時間を増大させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]  基板の特性を判断する場合に、ｐおよびｓ偏光ビーム両方の測定にかかる時間を短縮する装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]  本発明の態様によれば、２つの直交する偏光方向を有する放射を供給するように構成された光源と、放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、放射ビームを基板の表面で反射した後の２つの直交的に偏光したサブビームに分離するように構成されたビームスプリッタと、基板の表面から反射した両放射ビームの角度分解スペクトルを同時に検出するように構成された検出器システムとを備える、基板の特性を測定するように構成された検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルが提供される。
【０００７】
[0007]  本発明の別の態様によれば、２つの直交する偏光方向を有する放射ビームを供給するように構成された光源と、放射ビームを基板に集光させるように構成されたレンズと、基板から反射した放射ビームを検出するように構成された検出器システムと、光源からの放射ビームを第一方向で受け、放射ビームを第二方向で基板へと反射し、基板から第二方向で反射した放射ビームを受け、放射ビームを検出器システムに向かって渡すように構成された第一非偏光ビームスプリッタと、第一非偏光ビームスプリッタに対して９０°回転し、第一非偏光ビームスプリッタから第二方向で渡された放射ビームを受け、放射ビームの一部を第二方向で検出器へ送り、放射ビームの別の部分を第二方向に対して垂直な第三方向で反射するように構成された第二非偏光ビームスプリッタと、第二非偏光ビームスプリッタから渡された放射ビームを受け、放射ビームを直交的に偏光したサブビームに分離して、サブビームを検出器システムに渡すように構成された第三偏光ビームスプリッタと、を備え、検出器システムが両サブビームの反射スペクトルを同時に検出するように構成された、基板の特性を測定するように構成された検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルが提供される。
【０００８】
[0008]  次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、例示によってのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
[00020]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。リソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射または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）ＩＬを備える。支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴは、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決め装置ＰＭに接続される。基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴは、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置ＰＷに接続される。投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬは、パターニングデバイスＭＡによって放射ビーム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つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成される。
【００１０】
[00021]  照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１１】
[00022]  支持体は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該支持体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００１２】
[00023]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００１３】
[00024]  パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、Alternating位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００１４】
[00025]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
【００１５】
[00026]  ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。
【００１６】
[00027]  リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００１７】
[00028]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うことができるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００１８】
[00029]  図１ａを参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００１９】
[00030]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２０】
[00031]  放射ビームＢは、支持体（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集光させる投影システムＰＬを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２１】
[00032]  図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２２】
[00033]  １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００２３】
[00034]  ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００２４】
[00035]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に利用できる。
【００２５】
[00036]  上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。
【００２６】
[00037]  図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル（リソグラフィセル）またはクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、これは基板で露光前および露光後プロセスを実行する装置も含む。これらは、レジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する現像器ＤＥ、チルプレートＣＨおよびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置の装填ベイＬＢへと送出する。これらの器具は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体が監視制御システムＳＣＳに制御され、これはリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。
【００２７】
[00038]  リソグラフィ装置によって露光した基板が、レジストの各層で一貫して露光されるために、リソグラフィ装置によって補償しなければならないアラインメント、回転などの変化があるかを判断するために測定する必要がある基板の特定の特性がある。別個の検査装置を使用して、基板の特定を、特に様々な基板の、または同じ基板の様々な層の特性が層毎にいかに変化するかを判断する。
【００２８】
[00039]  上記で検討したように、図２は最新技術による検査装置を示す。２つの光源Ｐ、Ｓが、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入る放射ビームを供給し、偏光ビームスプリッタは、偏光の方向を変更することができるが、２つのビームの直交偏光を維持し、２つのビームは、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳに入ってから、顕微鏡の対物レンズ２４を通って偏向され、基板Ｗ上の回折格子３０に当たる。偏光ビームは回折格子３０によって回折し、顕微鏡の対物レンズ２４を通して上方向に反射して、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳを通って戻り、瞳面と同じである背面焦点面を描像する２つの集光レンズＬを通って、カメラＣＣＤに当たる。２つの直交的に偏光したビームは、システムに同時には送られない。放射源Ｐ、Ｓにあるシャッタが交互に開閉し、したがって任意の１つの瞬間に偏光ビームｐまたは偏光ビームｓのみがシステムを通過する。したがって、点２０では、一方の偏光ビームのみがカメラＣＣＤに当たり、任意の時間ｔで測定される。
【００２９】
[00040]  この点２０において、ビームはＴＭ（transverse magnetic）偏光ビームまたはＴＥ（transverse electric）偏光ビームのいずれかとして知られる。ｐまたはＴＭ方向の偏光は入射面に平行であり、磁（Ｍ）界は入射面に垂直である。ｓビームまたはＴＥビームは入射面に垂直であり、電（Ｅ）界は入射面に平行である。瞳面ＰＰにおける偏光方向が図２に図示されている。瞳面ＰＰの平面図が、円の中心に回折格子３０がある円で図示され、直交する偏光方向ＴＥおよびＴＭが回折格子に対して図示されている。
【００３０】
[00041]  図３は、ＴＥおよびＴＭ偏光方向の両方を検出するプロセスの時間線を示す。ＴＥの取得４０は約４０ｍｓかかる。個々のシャッタを開閉するプロセス４４は約２０ｍｓかかる。その後のＴＭの取得４２は、さらに４０ｍｓかかる。したがって、回折したスペクトルの測定にかかる合計時間は、約１００ｍｓである。顕微鏡の対物レンズ２４の下に異なる回折格子または異なる基板を置くには、ほぼ２５０ｍｓかかる。第一シャッタが閉鎖され、次の基板回折格子のＴＥ取得４０が再び実行され、さらに４０ｍｓかかり、以下同様である。基板の機械的動作は、有限の時間（この場合は２５０ｍｓ）かかり、短縮が困難である。したがって、本発明の目的は、回折スペクトル取得時間を１００ｍｓから短縮することである。図４は、この時間を短縮するために使用される検査装置を示す。
【００３１】
[00042]  既知のシステムができないことで、図４の検査装置ができることは、カメラＣＣＤがＴＭおよびＴＥ偏光スペクトルの両方を同時に取得できるようにすることである。これは、シャッタの必要性を取り除き（したがってシャッタの開閉時間をなくし）、図５に示すように、ＴＭおよびＴＥスペクトル両方の取得時間を４０ｍｓに短縮する。スペクトルを取得し、回折格子を変更するのにかかる合計時間は、図３の３５０ｍｓから図５の約２９０ｍｓへと短縮される。
【００３２】
[00043]  これを実行する方法は、図４に示すように、放射源Ｐ、Ｓからシャッタを除去することである。これらのｓおよびｐ偏光放射ビームは両方とも、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳへと偏向される。組み合わされたビームは、先行技術のように顕微鏡の対物レンズ２４を通過し、基板Ｗ上の回折格子３０で回折してから、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳを介して元へと反射する。２つのレンズＬを通過した後、組み合わされたビームは、レンズシステムの瞳面にあるウォラストンプリズム５０を通過する。ウォラストンプリズムは、偏光器として使用される複屈折材料で作成される。これは２つの材料で作成され、それぞれが「高速方向」と「遅速方向」とを有し、したがって１方向に偏光するビームは、材料の一方を通って、直交方向に偏光するビームより高速で進む。ｓビームが第一材料から第二材料へと進むと、これは右側へと効果的に「曲がる」。というのは、２つの材料の境界に到達すると、突然速度を増すからである。直交方向に偏光するｐビームは反対になる。つまり、２つの材料の境界に到達すると減速し、したがって反対方向に曲がる。２本のビームは、別の集光レンズＬを別個に（しかし同時に）通過した後、光学楔６０を通過する。光学楔６０が光を異なる方向に方向転換し、複数のビームを並行に測定できるようにする限り、光学楔の機能は、傾斜角度が様々な傾斜ミラーを使用するなど、他の方法で実現することができる。光学楔は、システムの像面に配置される。次に、２本の別個の直交的に偏光した放射ビームは、さらなる集光レンズ（システム）Ｌを通過した後、位置７０および７２でＣＣＤカメラに当たり、これはそれぞれｓスペクトルおよびｐスペクトルである。この方法で、（図５に示し、上述したように）像取得を同時に測定し、像取得時間の半分以上を削減することができる。
【００３３】
[00044]  本発明の第二の実施形態により、直交的に偏光したビームのさらに多くのパラメータを測定することができる。図６は、先行技術に基づく偏光解析センサ（または偏光解析器）の例を示す。偏光解析は、散乱した光の偏光状態の測定である。偏光解析は２つのパラメータを測定する。つまり２つの異なる偏光ビームの位相差（Δ）、および２つの偏光ビームの振幅比率（ｔａｎψ）である。これらの２つのパラメータで、純粋に偏光したビームの全ての偏光状態を記述することができる。特に、入射ビームがｓ偏光とｐ偏光の両方を有する場合、反射ビームは反射率ＲpおよびＲsを有する。各偏光方向の複素振幅は、ＥpおよびＥsで表され、それぞれＲp・ｐおよびＲs・ｓとして計算される。ΔはＥpとＥsとの位相差であり、ｔａｕψはＥsに対するＥpの比率である。つまり、下式のようになる。
【００３４】
[00045]  Δ＝ａｒｇ（Ｅp−Ｅs）                      （１）
【００３５】
[00046]  ｔａｎψ＝Ｅp／Ｅs                          （２）
【００３６】
[00047]  図７は、これら２つのパラメータ間の関係を示す。特に、位相変調器によって与えられたＳとＰ間の位相差の関数として、１ピクセル内の強度変化を示す。図示の例では、強度が完全に変調され、したがってＥsおよびＥpの振幅は等しくなければならない。図７に示すように、Ｉはビームの強度であり、ＰはＥpおよびＥsの全体的偏光である。２つの振幅が同じである（つまりＥp＝Ｅsである）場合、全体的ビームの強度が最大になる。というのは、直交する波方向が相互に相殺するからである。
【００３７】
[00048]  図６は、センサ内に存在する３つのビームスプリッタの２つの固有偏光のうち１つに沿って（つまり図６に示すようなｘ方向またはｙ方向で）直線偏光する放射源Ｐからの放射を示す。これは、ビームスプリッタの偏光の依存性に関係なく、良好に規定された直線偏光状態で瞳面が照明されることを保証する。３つのビームスプリッタ８０は、これは照明の一部を描像ブランチ８２に送り、これは照明の一部を焦点ブランチおよびＮ−ＰＢＳに送り、これは非偏光ビームスプリッタである。
【００３８】
[00049]  図６は、位相変調器９０の異常（extraordinary）軸および常（ordinary）軸に沿った方向であるｅｏ座標系も示す。この位相変調器は、例えば電気光学変調器（ポッケルスセル）または機械的に調節可能な変調器（ベレックの補償板またはバビネ・ソレイユ補償板）でよい。（バビネ・ソレイユ変調器に関する情報については、Ｈｅｃｈｔ  Ｚａｊａｃの「Ｏｐｔｉｃｓ」（Ａｄｄｉｓｏｎ  Ｗｅｓｌｅｙ）を参照）。この座標系は、ｘｙ座標系に対して４５°回転している。
【００３９】
[00050]  センサは、ｅｏ座標系を基準としてジョーンズ行列の定式化を使用して解析される。センサは、代替的に、光学構成要素の偏光解消効果を考慮に入れるためにミュラー行列表示で解析してもよい。瞳面での散乱ビームは、ジョーンズベクトルによって与えられる。
【数１】
2008042177.tif 000003
【００４０】
[00051]  ここでＥo1およびＥe1は、それぞれｅ方向およびｏ方向に沿った散乱場の未知の複素振幅である。これらの振幅は、調査中の物体３０（例えば回折格子、薄膜または基板上の同様のもの）およびＮＡが高い顕微鏡の対物レンズ２４の偏光依存性によって決定される。非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳによって透過される場のジョーンズベクトルは下式の通りである。
【数２】
2008042177.tif 000004
ここでＴは偏光ビームの透過係数である。
【００４１】
[00052]  次に、この場を位相変調器９０に通して送り、これは偏光ビームのｅ成分とｏ成分の間に既知の位相シフトφを導入する。その結果、位相変調器９０によって透過された場のジョーンズベクトルは下式の通りになる。
【数３】
2008042177.tif 000005
【００４２】
[00053]  最後に、光はウォラストンプリズム５０によって透過され、これは入射ビームを、ｘ方向およびｙ方向に沿って直交かつ直線偏光された２つのビームへと空間的に分離する。これらの空間的に分離され、ＣＣＤカメラに当たる場は、下式によって与えられる。
【数４】
2008042177.tif 000006
【００４３】
[00054]  ビームスプリッタが透過時に完全に非偏光であった場合は、
Ｔp＝Ｔs＝Ｔ                    （７）
となる。
【００４４】
[00055]  その場合、空間的に分離され、ＣＣＤに当たる場Ｅx4およびＥy4は、下式によって与えられる。
【数５】
2008042177.tif 000007
【００４５】
[00056]  ＣＣＤ上で空間的に分離された２本のビームの強度Ｉは、これで単純に下式になる。
【数６】
2008042177.tif 000008
【００４６】
[00057]  図７は、偏光ビームの全体的な偏光Ｐ（ＥpおよびＥs）に対する強度Ｉの関係を示す。ＥpとＥsが同じである場合、強度Ｉはψ＝−Δの変曲点に到達する。
【００４７】
[00058]  図７から導かれるように、Δは例えばＥe1とＥo1との位相差であり、これは様々な既知の位相ステップφの強度を測定することによって容易かつ正確に測定することができる。この手順は、位相段階干渉法と同様である。
【００４８】
[00059]  ３つの偏光解析法の量ｔａｎ（ψ）＝｜Ｅe1｜／｜Ｅo1｜、ｃｏｓ（Δ）およびｓｉｎ（Δ）は、以下のようにＩx4から（または代替的にＩy4から）導くことができる。
【００４９】
[00060]  強度Ｉx4およびＩy4を、一連の異なる位相段階φiについて測定する。位相段階の数Ｎは少なくとも３つであるが、より多くの位相段階があることが望ましい。というのは、こうすると測定精度が上がるからである。位相段階は、２πラジアンの範囲にわたって分布する。往々にして、位相段階は均一に分布するが、そうである必要はない。
【００５０】
[00061]  この方法で、ｉ∈１・・・ＮについてＮ個の強度Ｉx4,iおよびＩy4,iが測定される。
【数７】
2008042177.tif 000009
によって与えられる高調波曲線は、標準的な最小自乗当てはめ技術を使用して、測定した強度全体で当てはめた。透過率Ｔは１に設定された。これで、以下の解析は、結果がＴの実際の値に依存することを示す。
【００５１】
[00062]  これらの高調波曲線の最大値および最小値は容易に求められ、Ｉx4およびＩy4それぞれについてＩx4,MAX、Ｉx4,MINおよびＩy4,MAX、Ｉy4,MINで示される。これらの極値は、下式のように書くことができる。
【数８】
2008042177.tif 000010
【００５２】
[00063]  Ｉx4の極値を示すことが可能なだけである。というのは、Ｉy4が同じ極値を有することが、容易に検証できるからである。下式のように書くこともできる。
【数９】
2008042177.tif 000011
【００５３】
[00064]  これを再構成して、下式にすることができる。
【数１０】
2008042177.tif 000012
【００５４】
[00065]  これらの極値の比率を考慮すると、下式が与えられる。
【数１１】
2008042177.tif 000013
【００５５】
[00066]  他の２つの残りの量ｃｏｓ（Δ）およびｓｉｎ（Δ）は、下式の計算によって決定される。
【数１２】
2008042177.tif 000014
【００５６】
[00067]  ＳとＣの比率を考慮すると、下式ができる。
【数１３】
2008042177.tif 000015
【００５７】
[00068]  ＣおよびＳの記号を使用して、Δが位置する正確な象限を求めることができる。
【００５８】
[00069]  図６に示すような先行技術の問題は、透過の際に真に非偏光であるビームスプリッタを実現することが、不可能ではないまでも非常に困難であることである。これは、ビームスプリッタによって透過される場のｓ成分とｐ成分が通常、傾斜した分割表面の透過の際に異なる振幅および位相変化を経験するせいである。このように複素透過率ＴpとＴsとの違いの結果、エラー項が生じ、これは感度を低下させ、Δの測定に有意のエラーを導入する。この問題は解決が非常に困難であった。つまり、以下のように幾つかの解決法を構想できたが、それは実際的と見なされていない。
【００５９】
[00070]  １．このエラーの較正は、対物レンズの偏光効果が差し込まれるので、極めて複雑である。これらのエラーは、ビームスプリッタが実質的に完璧に透過するという仮定に基づいて補正することができる。しかし、ビームスプリッタが有意の偏光エラーを導入するとすぐに、ビームスプリッタと対物レンズとの偏光効果の分離が極めて複雑になる。
【００６０】
[00071]  ２．ビームスプリッタの分割角度が減少すると、このエラーが減少するが、光学トラック長が長く、実際的でなくなり、これは小さい容積中でコンパクトなセンサを実現することを複雑にする。
【００６１】
[00072]  ３．ｓ偏光およびｐ偏光の複素透過を材料のスタックと等しくすることができた。ビームスプリッタの面はマルチプレーヤ薄膜スタックで構築され、これはこのスタックの透過が偏光に左右されないような組成を有する。これにより、複素透過を等しくすることができる。しかし、これは小さい波長間隔でしか達成することができず、広帯域角度分解微小偏光解析法への拡大が不可能になる。微小偏光解析法という用語は、小さい測定スポットを作成するために非常に高い開口数のレンズを使用する測定概念を指すために使用される。これが望ましいのは、これが大量の情報を収集できる方法であり、例えば様々な波長で薄膜の屈折率を測定できるからである。
【００６２】
[00073]  ４．最小の消極効果を有する純粋金属のビームスプリッタを使用することができた。しかし、複合（例えば誘電）ビームスプリッタよりも吸収が非常に多い。
【００６３】
[00074]  提案されている本発明は、既存のシステムを大幅に複雑化することなく、上述した代替物の限界を全て克服する。図８に示すように、透過の際に完璧に非偏光であるビームスプリッタは、相互に対して９０°回転させた２つの名目的に同一の非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳで容易に実現することができ、２つのビームスプリッタが図９に図示されている。基板の回折格子から回折したビームが第一ビームスプリッタを通過すると、入射ビームのＳ成分およびＰ成分は、ビームスプリッタによって異なる複素透過を経験する。第二ビームスプリッタは、ビーム軸のまわりで９０°回転し、これはＳとＰを効果的に入れ替える。その結果、第一ビームスプリッタ内で生じた偏光の変化が、第二ビームスプリッタによって元に戻される。その正味の結果は、入力ビームの偏光状態が、２つのビームスプリッタを透過した後も変化しないままであることである。
【００６４】
[00075]  これらのビームスプリッタを透過したビームを追跡すると、この概念の原理が即座に示される。第一ビームスプリッタで導入された位相シフトβは全て、第二ビームスプリッタによって補償されるのである。これは、第一ビームスプリッタでｐ偏光するビームが、第二ビームスプリッタでｓ偏光する、およびその逆であるからである。その結果、入射場のｘ成分およびｙ成分の正味透過は、名目的に等しくなる。
【００６５】
[00076]  以上の概念は、測定ブランチ内に位相変調器９０があるシステムにも当てはまる。しかし、この概念は、照明ブランチ内の位相変調器でも実現することができる。その場合、２つのビームスプリッタという概念は、反射の際に真に非偏光であるビームスプリッタにも容易に拡大することができる。必要に応じて、第三ビームスプリッタを追加し、反射および透過の際に真に非偏光である複合ビームスプリッタを作成することができる。これは図１０に図示されている。第三非偏光ビームスプリッタが、照明ブランチの端部に挿入され、これも第二ビームスプリッタに対して９０°回転し、したがって第一ビームスプリッタに対して反対方向に面している。
【００６６】
[00077]  移相器９０（変調軸がｅ軸のみ）を除去するか、ゼロに変更する（つまり位相シフトがない状態）と、本発明の第一実施形態の装置を効果的に生成することができる。つまり、この偏光解析器は、位相シフトがない場合に、図４の検査装置のように作用する。
【００６７】
[00078]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００６８】
[00079]  以上では光学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、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組み合わせにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
【００６９】
[00080]  本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００７０】
[00081]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組み合わせを指す。
【００７１】
[00082]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００７２】
[00083]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１ａ】[0009]  本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。
【図１ｂ】[0010]  本発明の実施形態によるリソグラフィセルまたはクラスタを示した図である。
【図２】[0011]  最新技術による検査装置を示した図である。
【図３】[0012]  図２による時間線を示した図である。
【図４】[0013]  本発明の実施形態による検査装置を示した図である。
【図５】[0014]  図４による時間線を示した図である。
【図６】[0015]  最新技術による偏光解析器を示した図である。
【図７】[0016]  偏光解析器によって求めたままの放射ビームの特性を示した図である。
【図８】[0017]  本発明の実施形態による偏光解析器を示した図である。
【図９】[0018]  図８の本発明の実施形態の一部を示した図である。
【図１０】[0019]  本発明の別の実施形態を示した図である。
【図１ａ】
2008042177.tif 000016
【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008042177.tif 000025
【図１０】
2008042177.tif 000026
【外国語明細書】
2008042177000001.pdf