(57)【要約】【課題】構造から回折したビームの位相差および振幅を、複数の範囲の波長を有する既知の位相変調器の欠点がない状態で測定可能なスキャトロメータの楕円偏光法の機能を提供する。【解決手段】本発明は、基板の特性を求めるために、基板から回折したら、別個に偏光した４つのビームを同時に測定することに関する。最大３つの偏光要素を介して、円または楕円偏光源を渡す。これは、光源を０、４５、９０および１３５°偏光する。位相変調器の代わりに、複数の偏光ビームスプリッタを使用するが、４つのビーム全部の強度を測定し、したがって組み合わせたビームの位相変調および振幅を測定して、基板の特徴を提供することができる。【選択図】図７
2008244448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の特性を測定する検査装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板に集光する光学要素と、
前記放射ビームの少なくとも４つの部分を４つの異なる偏光配向に偏光する偏光デバイスと、
前記放射ビームの前記４つの偏光配向の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含む検査装置。
【請求項２】
基板の特性を測定する検査装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを前記基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを２つの直交偏光サブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第二サブビームを２つのさらなる直交偏光サブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含む検査装置。
【請求項３】
基板の特性を測定する検査装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを前記基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二直交偏光サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および９０°偏光の２つのサブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第一偏光ビームスプリッタに対して約４５°回転し、前記第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°偏光の２つのサブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含む検査装置。
【請求項４】
前記基板から反射した前記放射ビームが楕円偏光される、
請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記サブサブビームを前記検出器システムへと偏向する光学楔をさらに備える、
請求項３に記載の検査装置。
【請求項６】
前記サブサブビームを前記検出器システムへと偏向するデフレクタをさらに備える、
請求項３に記載の検査装置。
【請求項７】
前記ビームスプリッタおよび前記第一および第二偏光ビームスプリッタが、偏光プリズムを備える、
請求項３に記載の検査装置。
【請求項８】
前記ビームスプリッタおよび前記第一および第二偏光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３に記載の検査装置。
【請求項９】
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３に記載の検査装置。
【請求項１０】
集光システム、および前記集光システムの像面に配置され、前記サブサブビームが前記検出器上の様々な位置で受け取られるように、前記偏光サブサブビームを異なる方向に再誘導する光学楔をさらに備える、
請求項３に記載の検査装置。
【請求項１１】
楕円偏光の放射ビームを提供し、
基板の表面で前記放射ビームを反射し、
前記反射したビームを第一および第二直交偏光サブビームに分割し、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および約９０°の偏光配向の第一および第二サブサブビームに分割し、
前記第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°の偏光配向の第三および第四サブサブビームに分割し、
４つのサブサブビーム全部を同時に検出する、
ことを含む基板の特性を測定する方法。
【請求項１２】
前記第二サブビームの前記分割が、前記第一サブビームを分割するビームスプリッタに対して約４５°回転したビームスプリッタを使用して実行される、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
基板の特性を測定する検査装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを前記基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二直交偏光サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および１８０°偏光の２つのサブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第二サブビームの偏光を約９０°回転する半波長板と、
前記第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°偏光配向の２つのサブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含む検査装置。
【請求項１４】
前記基板から反射した前記ビームが円偏光される、
請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１５】
円偏光の放射ビームを提供し、
基板の表面で放射ビームを反射し、
前記反射したビームを第一および第二直交偏光サブビームに分割し、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および約９０°の偏光の第一および第二サブサブビームに分割し、
前記第二サブビームの偏光を約９０°回転し、
前記第二サブビームを、それぞれ約４５および１３５°の偏光配向の第三および第四サブサブビームに分割し、
４つのサブサブビーム全部を同時に検出する、
ことを含む基板の特性を測定する方法。
【請求項１６】
前記第二サブビームの前記回転が、半波長板を使用して実行される、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
基板の特性を測定する検査装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを前記基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一、第二、第三および第四空間分離サブビームに分離する光学分割要素と、
前記第一、第二、第三および第四サブビームを、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向で偏光する４つの偏光デバイスと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含む検査装置。
【請求項１８】
円偏光の放射ビームを提供し、
基板の表面で放射ビームを反射し、
前記反射したビームを４つのサブビームに分割し、
前記４つのサブビームを４つの異なる配向の偏光デバイスに透過させて、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの偏光ビームを生成し、
４つのサブサブビーム全部を同時に検出する、
ことを含む基板の特性を測定する方法。
【請求項１９】
基板の特性を測定する検査装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを前記基板の表面に集光する光学要素と、
前記放射ビームを偏光して、偏光サブビームのマトリクスにする偏光デバイスのマトリクスとを含み、前記マトリクスは、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの矩象をそれぞれ有するユニットのアレイを含み、さらに、
前記基板の前記表面から反射した前記放射ビームの前記偏光配向全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムを含む、
検査装置。
【請求項２０】
円偏光の放射ビームを提供し、
基板の表面で放射ビームを反射し、
前記放射ビームを偏光デバイスのマトリクスに透過させて、偏光サブビームのマトリクスを生成し、前記マトリクスは、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの矩象を有し、さらに、
前記マトリクスのサブビームを同時に検出する、
ことを含む基板の特性を測定する方法。
【請求項２１】
ソフトウェアを使用して、各偏光配向の前記放射の前記強度を分離することを含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
基板の特性を測定するリソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記放射ビームの少なくとも４つの部分を４つの異なる偏光配向に偏光する偏光デバイスと、
前記放射ビームの前記４つの偏光配向の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィ装置。
【請求項２３】
基板の特性を測定するリソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを２つの直交偏光サブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第二サブビームを２つのさらなる直交偏光サブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィ装置。
【請求項２４】
基板の特性を測定するリソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から反射したら、前記放射ビームを第一および第二直交偏光サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および９０°偏光配向の２つのサブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第一偏光ビームスプリッタに対して約４５°回転し、前記第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°偏光配向の２つのサブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィ装置。
【請求項２５】
基板の特性を測定するリソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二直交偏光サブビームに分離するビームスプリッタと、
それぞれ約０および９０°偏光の偏光器配向を使用して、前記第一サブビームを２つのサブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第二サブビームを約９０°回転する半波長板と、
それぞれ約４５および約１３５°偏光の配向の偏光器を使用して、前記第二サブビームを、２つのサブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィ装置。
【請求項２６】
基板の特性を測定するリソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一、第二、第三および第四空間分離サブビームに分離する光学分割要素と、
前記第一、第二、第三および第四サブビームを、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向で偏光する４つの偏光デバイスと、
前記基板の表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィ装置。
【請求項２７】
基板の特性を測定するリソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記放射ビームを偏光して、偏光サブビームのマトリクスにする偏光デバイスの反復マトリクスとを含み、前記マトリクスは、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの矩象をそれぞれ有するユニットのアレイを含み、さらに、
前記基板の前記表面から反射した前記偏光放射ビームの角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムを含む、
リソグラフィ装置。
【請求項２８】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板に集光する光学要素と、
前記放射ビームの少なくとも４つの部分を４つの異なる偏光配向に偏光する偏光デバイスと、
前記放射ビームの前記４つの偏光配向の角度分解スペクトルスペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィセル。
【請求項２９】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを２つの直交偏光サブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第二サブビームを２つのさらなる直交偏光サブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィセル。
【請求項３０】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から一旦反射した前記放射ビームを第一および第二直交偏光サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および９０°偏光の２つのサブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第一偏光ビームスプリッタに対して約４５°回転し、前記第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°偏光の２つのサブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィセル。
【請求項３１】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から反射したら、前記放射ビームを第一および第二直交偏光サブビームに分離するビームスプリッタと、
前記第一サブビームを、それぞれ約０および１８０°偏光の２つのサブサブビームに分割する第一偏光ビームスプリッタと、
前記第二サブビームの偏光を約９０°回転する半波長板と、
それぞれ約４５および約１３５°偏光の偏光器配向を使用して、前記第二サブビームを、２つのサブサブビームに分割する第二偏光ビームスプリッタと、
前記基板の表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィセル。
【請求項３２】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記基板の前記表面から反射したら、前記放射ビームを第一、第二、第三および第四空間分離サブビームに分離する光学分割要素と、
前記第一、第二、第三および第四サブビームを、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向で偏光する４つの偏光デバイスと、
前記基板の前記表面から反射した４つのサブサブビーム全部の角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムと、
を含むリソグラフィセル。
【請求項３３】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
放射ビームを供給する光源と、
前記放射ビームを基板の表面に集光する光学要素と、
前記放射ビームを偏光して、偏光サブビームのマトリクスにする偏光デバイスの反復マトリクスとを含み、前記マトリクスは、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの矩象をそれぞれ有するユニットのアレイを含み、さらに、
前記基板の前記表面から反射した前記偏光放射ビームの角度分解スペクトルを同時に検出する検出器システムを含む、
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に使用可能な検査方法、および、リソグラフィ技術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、順次パターンが与えら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。従来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]  リソグラフィプロセスを監視するために、パターンを与えられた基板のパラメータ、例えば基板中または基板上に形成された連続する層間のオーバレイエラーなどを測定することが望ましい。リソグラフィプロセスで形成される顕微鏡的構造を測定するには、走査電子顕微鏡および様々な専門的ツールを使用することを含めて、様々な技術がある。専門的検査ツールの１つの形態は、放射のビームを基板の表面上のターゲットに誘導し、散乱または反射したビームの１つまたは複数の特性を測定するスキャトロメータである。基板による反射または散乱の前および後にビームの特性を比較することにより、基板の特性を求めることができる。これは、例えば反射したビームを、既知の基板特性に関連する既知の測定値のライブラリに記憶されているデータと比較することによって実行することができる。スキャトロメータは２つの主なタイプが知られている。分光器スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、角度の関数として散乱放射の強度を測定する。
【０００４】
[0004]  先行技術は、直交偏光ビームの特定のパラメータを測定できるようにする楕円偏光システムについて説明している。図４は、先行技術に基づく楕円偏光センサ（または楕円偏光計）の例を示す。放射源Pからの照明放射が、基板Wのターゲット部分の構造３０で反射し、基板からの戻り行程で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つに沿って直線偏光される（図４に示すように、ｘまたはｙ方向に対する固有偏光）。第一ビームスプリッタ８０は、照明の一部を結像分岐に送り、第二ビームスプリッタは、照明の一部を焦点分岐に送り、第三ビームスプリッタＮ−ＰＢＳは、ビームの一部をカメラＣＣＤに誘導する非偏光ビームスプリッタである。非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳを通過した偏光ビームは、位相変調器９０を通過し、ここでその通常軸線と異常軸線は、ｘおよびｙ方向に対して４５°に配置されている。その後、ビームは、ウォラストンプリズム５０を使用して個々のｘ偏光方向とｙ偏光方向に分割され、カメラＣＣＤに入射する。偏光したビームの相対強度を使用して、ビームの様々な部分の相対偏光方向を求める。相対偏光方向から、構造３０がビームに及ぼす影響を求めることができる。構造３０がビームに及ぼす影響から、構造自体の特性を求めることができる。
【０００５】
[0005]  参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許ＵＳ５，８８０，８３８号（Marxその他）も、楕円偏光計を使用した基板上の構造の測定について説明し、ここで測定システムは偏光矩象測定（ＰＱＭ）と呼ばれている。この文書は、（ＴＥおよびＴＭフィールドを有する）偏光ビームを構造に集光することについて説明している。ＴＭおよびＴＥフィールドは、構造からの回折から様々な影響を受ける。ＴＥフィールドは、ＴＭフィールドの位相および振幅の変化を分析する基準として使用することができる。ＴＥとＴＭフィールドの位相と振幅の関係は、構造の構造的パラメータ（例えば穴の深さまたは回折格子バーの高さまたは回折格子のピッチ）に依存する。したがって、この関係を測定することによって、構造的パラメータを求めることができる。
【０００６】
[0006]  通常、楕円偏光法は、散乱した光の偏光状態を測定することである。楕円偏光法は、２つのパラメータ、つまり２つの異なる偏光状態のビームの位相差（Δ）および２つの偏光ビームの振幅比（ｔａｎΨ）を測定する。これら２つのパラメータで、純粋偏光ビームの任意の偏光状態を記述することができる。
【０００７】
[0007]  特に、入射ビームがｓ偏光とｐ偏光の両方を有する場合、反射ビームは反射係数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（反射ビームのみを考慮する場合、複素振幅の虚数部分は無視できる）。
【０００８】
[0008]  Δ（デルタ）は、下式（１）で与えられるように、複素振幅ＥpとＥsとの位相差である。
【０００９】
[0009]  受け取ったビームの強度は、相対偏光の角度を考慮して、振幅の合計に比例する。例えば、ＥpおよびＥs両方の偏光が同じ方向にて整列している場合、受け取ったビームの強度は最大になる。２つの振幅が直交配向にある場合、これは相互に打ち消し合い、強度は最低になる。２つの偏光方向（または配向）間の角度はΨであり、したがってΨとＥpとＥsとの関係は、以下の式（２）の通りである。
【００１０】
[0010]  Δ＝ａｒｇ（Ｅｐ−Ｅｓ）    （１）
【００１１】
[0011]  ｔａｎΨ＝Ｅｐ／Ｅｓ        （２）
【００１２】
[0012]  ここで、
【００１３】
[0013]   Ｅｐ＝Ｒｐ・ｐ            （３）
【００１４】
[0014]   Ｅｓ＝Ｒｓ・ｓ            （４）
である。
【００１５】
[0015]  図５は、これらの２つのパラメータの関係を示す。特に、図５は、位相変調器によって与えられたｓとｐとの位相差の関数として、１ピクセル内の強度変動を示す。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（つまりＥp＝ＥsおよびΨ＝４５°）であると仮定すると、全体的ビームの強度は、偏光方向が相互に打ち消し合うので、点ｘで最低になる。点ｙで強度は最高になり、偏光方向が整列していることを示す。
【００１６】
[0016]  図５に示す全体的強度は変調され、（同じである）振幅がある程度相互に打ち消し合い、したがって（位相変調器によって規定されるように）相応して変化するにつれて、２つのビームの相対位相を監視できることを実証する。
【００１７】
[0017]  位相変調器を組み込んだ図４に示すようなシステムでの問題は、位相変調器（または移相器）が、以下で挙げるような特定の欠点を有することである。
【００１８】
[0018]  １．これらの位相シフトに不正確さがあると、Δが同じく不正確になるので、光に適用される位相シフトを、正確に知る必要がある。構造を正確に求めるために、強度と位相との関係が明らかでなければならない。
【００１９】
[0019]  ２．位相変調器は波長に依存する。つまり、位相変調器は、使用される波長毎に再較正しなければならない。
【００２０】
[0020]  ３．位相変調器では、２つ以上の位相シフトを特定の波長の各光ビームに適用する。様々にシフトしたビームの強度を、シフト毎に再測定しなければならず、長い時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
[0021]  構造から回折したビームの位相差および振幅を、複数の範囲の波長を有する既知の位相変調器の欠点がない状態で測定できるように、スキャトロメータの楕円偏光法の機能を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
[0022]  本発明の実施形態によれば、基板の特性を測定するように構成され、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するように構成された光学要素と、放射ビームの少なくとも４つの部分を４つの異なる偏光配向に偏光するように構成された偏光デバイスと、放射ビームの４つの偏光配向の角度分解スペクトル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含む検査装置、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。
【００２３】
[0023]  本発明の実施形態によれば、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、検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルは、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するように構成された光学要素と、基板の表面から反射したら、放射ビームを第一および第二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、第一サブビームを２つの直交偏光サブサブビームに分割するように構成された第一偏光ビームスプリッタと、第二サブビームを２つのさらなる直交偏光サブサブビームに分割するように構成された第二偏光ビームスプリッタと、基板の表面から反射した４つのサブ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、を含む。
【００２４】
[0024]  本発明の実施形態によれば、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、検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルは、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するように構成された光学要素と、基板の表面から反射したら、放射ビームを第一および第二直交偏光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、第一サブビームを、それぞれ約０および９０°偏光の２つのサブサブビームに分割するように構成された第一偏光ビームスプリッタと、第一偏光ビームスプリッタに対して約４５°回転し、第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°偏光の２つのサブサブビームに分割するように構成された第二偏光ビームスプリッタと、基板の表面から反射した４つのサブ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、を含む。
【００２５】
[0025]  本発明の実施形態によれば、基板の特性を測定する方法が提供され、方法は、楕円偏光の放射ビームを提供し、基板の表面で放射ビームを反射し、反射したビームを第一および第二直交偏光サブビームに分割し、第一サブビームを、それぞれ約０および約９０°偏光の第一および第二サブサブビームに分割し、第二サブビームを、それぞれ約４５および約１３５°偏光の２つのサブサブビームに分割し、４つのサブサブビーム全部を同時に検出することを含む。
【００２６】
[0026]  本発明の実施形態によれば、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、検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルは、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するように構成された光学要素と、基板の表面から反射したら、放射ビームを第一および第二直交偏光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、約０および９０°の偏光器配向を使用して、第一サブビームを、それぞれ約０および１８０°位相シフトの２つのサブサブビームに分割するように構成された第一偏光ビームスプリッタと、約２２．５°に配向され、第二サブビームの偏光を約４５°回転するように構成された半波長板と、それぞれ約４５および約１３５°の配向の偏光器を使用して、第二サブビームを、それぞれ約０および約１８０°位相シフトの２つのサブサブビームに分割するように構成された第二偏光ビームスプリッタと、基板の表面から反射した４つのサブサブビーム全部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、を含む。
【００２７】
[0027]  本発明の実施形態によれば、基板の特性を測定する方法が提供され、方法は、円偏光の放射ビームを提供し、基板の表面で放射ビームを反射し、反射したビームを第一および第二直交偏光サブビームに分割し、それぞれ約０および９０°の配向の偏光器を使用して、第一サブビームを、それぞれ約０および約１８０°の位相シフトの第一および第二サブサブビームに分割し、第二サブビームの偏光を約９０°回転し、それぞれ約４５および１３５°に配向された偏光器を使用して、第二サブビームを、それぞれ約０および約１８０°の位相シフトの第三および第四サブサブビームに分割し、４つのサブサブビーム全部を同時に検出することを含む。
【００２８】
[0028]  本発明の実施形態によれば、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、検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルは、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するように構成された光学要素と、基板の表面から反射したら、放射ビームを第一、第二、第三および第四空間分離サブビームに分離するように構成された光学分割要素と、第一、第二、第三および第四サブビームを、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向で偏光するように構成された４つの偏光デバイスと、基板の表面から反射した４つのサブサブビーム全部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、を含む。
【００２９】
[0029]  本発明の実施形態によれば、基板の特性を測定する方法が提供され、方法は、円偏光の放射ビームを提供し、基板の表面で放射ビームを反射し、反射したビームを４つのサブビームに分割し、４つのサブビームを４つの異なる配向の偏光デバイスに透過させて、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの偏光ビームを生成し、４つのサブサブビーム全部を同時に検出することを含む。
【００３０】
[0030]  本発明の実施形態によれば、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、検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルは、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するように構成された光学要素と、放射ビームを偏光して、偏光サブビームのマトリクスにするように構成された偏光デバイスのマトリクスとを含み、マトリクスは、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光配向の４つの矩象をそれぞれ有するユニットのアレイを含み、さらに、基板の表面から反射した放射ビームの偏光配向全部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を含む。
【００３１】
[0031]  本発明の実施形態によれば、基板の特性を測定する方法が提供され、方法は、円偏光の放射ビームを提供し、基板の表面で放射ビームを反射し、放射ビームを偏光デバイスのマトリクスに透過させて、偏光サブビームのマトリクスを生成し、マトリクスは、それぞれ約０、４５、９０および１３５°の偏光の４つの矩象を有し、さらに、４つのサブサブビーム全部を同時に検出することを含む。
【００３２】
[0032]  次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。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】
【００３３】
[0044]  図１ａは、リソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、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と、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、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に接続された支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、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に接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに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た投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬとを含む。
【００３４】
[0045]  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合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。
【００３５】
[0046]  支持構造体は、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。該マスク支持構造体は、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。この支持構造体は、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。支持構造体は、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。支持構造体は、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。
【００３６】
[0047]  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。
【００３７】
[0048]  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、レベンソン型（Alternating）位相シフトマスク、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、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。
【００３８】
[0049]  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。
【００３９】
[0050]  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）。
【００４０】
[0051]  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。
【００４１】
[0052]  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えるタイプでもよい。液浸液は、例えばパターニングデバイス（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。
【００４２】
[0053]  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。
【００４３】
[0054]  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。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。
【００４４】
[0055]  放射ビームＢは、支持構造体（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が与えられる。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上にビームを集光する投影システム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、２次元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１ａ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。
【００４５】
[0056]  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。
【００４６】
[0057]  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１回の静止露光）。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。
【００４７】
[0058]  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１回の動的露光）。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ＰＬ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。
【００４８】
[0059]  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。
【００４９】
[0060]  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。
【００５０】
[0061]  図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソ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。従来、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。これらの装置は、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制御ユニットＬＡＣＵを介して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。
【００５１】
[0062]  リソグラフィ装置によって露光する基板を正確かつ一貫して露光するために、露光した基板を検査して、引き続く層間のオーバレイエラー、線の太さ、ＣＤなどの特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合は、特に同じバッチの他の基板をまだ露光するのに十分なほど即座に、かつ迅速に検査を実行できる場合、引き続く基板の露光を調節することができる。また、既に露光した基板を（歩留まりを改善するために）取り除いて再加工するか、廃棄し、それによって欠陥があることが分かっている基板での露光の実行を回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合は、良好であるターゲット部分のみで、さらなる露光を実行することができる。
【００５２】
[0063]  検査装置を使用して、基板の１つまたは複数の特性を、特に異なる基板または同じ基板の異なる層で、１つまたは複数の特性が層毎に、および基板全体でいかに異なるかを求める。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに組み込むか、独立式器具でよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光したレジスト層で特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く、放射で露光したレジストの部分と露光していない部分とには、屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が、潜像を有効に測定するほど十分な感度を有するわけではない。したがって、習慣的に露光した基板で実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを向上させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定を実行することができる。この段階で、レジスト内の像を半潜在性と言うことができる。レジストの露光部分または非露光部分が除去されているポイントで、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、欠陥がある基板を再加工する可能性を制限するが、それでも例えばプロセス制御の目的などに有用な情報を提供することができる。
【００５３】
[0064]  図２は、本発明の実施形態によるスキャトロメータを示す。これは基板６に放射を投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射した放射は分光検出器４へと渡され、これは鏡面反射した放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出したスペクトルを生じさせる構造または輪郭を、処理ユニットＰＵによって、例えば厳密結合波分析および非線形回帰によって、または図２の底部に示すようにシミュレーションしたスペクトルのライブラリとの比較によって再構成することができる。概して、再構築するためには、構造の全体的形態が知られ、幾つかのパラメータは、構造を作成したプロセスの知識から想定され、構造の幾つかのパラメータのみが、スキャトロメータ測定データから求めるように残されている。このようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータまたは斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。
【００５４】
[0065]  本発明の実施形態で使用できる別のスキャトロメータが、図３に図示されている。このデバイスでは、放射源２によって放出された放射は、レンズシステム１２を使用して干渉フィルタ１３および偏光器１７を通して集光され、部分反射表面１６によって反射し、好ましくは少なくとも０．９、さらに好ましくは少なくとも０．９５という高い開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集光される。液浸スキャトロメータは、開口数が１を超えるレンズを有してもよい。反射した放射は、次に部分反射表面１６を通過して、散乱スペクトルを検出するために検出器１８に入る。検出器は、逆投影された瞳面１１に配置することができ、これはレンズシステム１５の焦点距離にあるが、瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器へと再結像することができる。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角度を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。検出器１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒という積分時間を使用することができる。
【００５５】
[0066]  基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。それを実行するには、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部が基準ビームとして基準ミラー１４に向かってビームスプリッタを透過する。次に、基準ビームを同じ検出器１８の異なる部分に投影する。
【００５６】
[0067]  例えば４０５〜７９０ｎｍの範囲、または２００〜３００ｎｍなどのさらに低い範囲で対象の波長を選択するために、１セットの干渉フィルタ１３が使用可能である。干渉フィルタは、１セットの様々なフィルタを備えるのではなく、調整可能でもよい。干渉フィルタの代わりに、回折格子を使用することもできる。
【００５７】
[0068]  検出器１８は、１つの波長（または狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長の範囲にわたって積分した強度を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)およびＴＥ(transverse electric)分極光の強度および／またはＴＭ分極光とＴＥ分極光の間の位相差を別個に測定することができる。
【００５８】
[0069]  広帯域光源（つまり光の周波数または波長が、したがって色の範囲が広い光源）の使用が可能であり、これは大きいエタンデュを与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域の複数の波長は、それぞれλδの帯域幅および少なくとも２λδの間隔（つまり波長の２倍）を有することが好ましい。幾つかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている拡張放射源の異なる部分でよい。この方法で、角度分解した散乱スペクトルを複数の波長にて並列で測定することができる。３次元スペクトル（波長および２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、これは測定プロセスの堅牢性を向上させる。これについては、参照により全体が本明細書に組み込まれる欧州特許ＥＰ１，６２８，１６４Ａ号にさらに詳細に記載されている。
【００５９】
[0070]  基板Ｗ上のターゲットは回折格子でよく、これは現像後に、レジスト実線でバーが形成されるように印刷される。あるいは、バーを基板にエッチングすることができる。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬの色収差に影響されやすく、照明の対称性、およびこのような収差の存在は、印刷された回折格子の変動に現れる。したがって、回折格子を再構築するために、印刷された回折格子のスキャトロメータ測定データが使用される。線の幅および形状などの回折格子のパラメータを、印刷ステップおよび／または他のスキャトロメータ測定プロセスの知識から、再構築プロセスに入力し、処理ユニットＰＵによって実行することができる。
【００６０】
[0071]  以上で検討したように、基板上の構造の形状および他のパラメータを求めるために、楕円偏光計を使用することができる。これを実行する方法は、図４に示すように、入射ビームを基板Ｗで反射させることであり、この入射ビームは構造３０で反射する。反射したビームは、顕微鏡の対物レンズ２４を通過し、非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳおよび集光レンズ（または他の光学系）を通ってカメラＣＣＤに入る。
【００６１】
[0072]  以上で検討した先行技術では、ビームはさらなるビームスプリッタ５０によって分割され、カメラＣＣＤへと誘導される。このポイントで、ビームはＴＭ(transverse magnetic)偏光ビームまたはＴＥ(transverse electric)偏光ビームである。ＴＭ（またはｐ）方向での偏光はビームの入射面に平行であり、磁界（Ｍ）は入射面に直角である。ＴＥ（またはｓ）ビームは入射面に直角であり、電界（Ｅ）はビームの入射面に平行である。瞳面ＰＰにおける偏光の方向が、図４に図示されている。
【００６２】
[0073]  図４は、非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳと、偏光ビームをカメラＣＣＤへと透過する前に偏光ビームを分離するビームスプリッタ５０との間に配置された位相変調器９０も示す。位相変調器９０の異常軸線および通常軸線に沿って配向されたｅｏ座標系も、円として図４に図示され、システムのｙおよびｘ軸線と比較した異常および通常軸線の相対位置を示す。ＥoおよびＥeは、それぞれｅ方向およびｏ方向に沿った散乱フィールドの未知の複素振幅である。この従来通りのシステムでは、システムが構造３０のパラメータを求めることができるのは、位相変調器によって予め規定された変化位相と比較したこの振幅のせいである。
【００６３】
[0074]  位相変調器を削除するために、幾つかの実施形態が想定される。その実施形態が共通して有するフィーチャは、各サブビームの測定強度から、４つの既知の偏光の振幅および位相の差を測定するために、単一の入射ビームから４つの異なる偏光の反射サブビームを取得するものである。
【００６４】
[0075]  図７は、本発明の実施形態による楕円偏光計を示す。図２または図３に示したようなスキャトロメータの基本的構成が使用されている。顕微鏡対物レンズ２４が、基板Ｗ上に存在する構造３０から反射したビームを受ける。入射ビームは、構造３０で反射する前に顕微鏡対物レンズを通過しているか、他の手段を使用して集光させておくことができる。反射ビームは、入射角の範囲（通常は０から８０°であるが、言うまでもなく、生じ得る任意の入射角が想定される）にわたって構造３０からの反射が測定される。入射ビームは、反射して、全ての方位角（０から３６０°）についても測定される。入射角ばかりでなく、全ての方位角について反射ビームを測定可能にするために、入射ビームは直線ではなく円であり、これによって全ての方向の偏光が可能になり、反射中にビームの一部が失われる危険性が低下する。
【００６５】
[0076]  各測定の入射光は、波長が固定され、既知の偏光状態を有する。以上で説明したように、複数の入射角（約０〜８０°）および全ての方位角（０〜３６０°）で、同じ波長および偏光状態が想定される。戻るか反射する光ビームは、偏光状態が異なる無限数の光線で構成される。
【００６６】
[0077]  楕円偏光法は、ｐ偏光成分の反射率をｓ偏光成分と比較する。０および９０°の方位で直線偏光を使用する場合、１つの偏光状態からの情報は測定可能であるが、他の偏光状態からの情報は失われてしまう。したがって、直線偏光での楕円偏光法は、ほぼ４５°および１３５°の方位で最もよく働く。上述したように、この異常性を取り除く１つの方法は、円光または楕円光を使用することである。
【００６７】
[0078]  図７は、楕円偏光され、非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳに入り、ここで光の約５０％が透過し、５０％が偏向する（しかし、ビームスプリッタは、様々なパーセンテージの入射放射を透過し、偏向させるように製造することができる）組合せ光ビームを示す。透過ビームの楕円偏光測定ビームは、偏光ビームスプリッタ３２（例えばウォラストンプリズム）およびプリズム３６の助けで、ｘおよびｙ偏光成分Ｉ1およびＩ2のエネルギを分離することによって測定される。これは、先行技術の直交偏光サブビームを生成する。しかし、構造から反射したビームの状態の全体像を描くよう比較するために、偏光の位相を変更しなければならない。位相変調器の使用を回避するために、非偏光ビームスプリッタＮ−ＰＢＳによって分割されているビームの他の半分を、同様の方法で、さらなるビームスプリッタ３４内でサブサブビームＩ3およびＩ4に分離することによって分析する。Ｉ1およびＩ2とは異なるさらなる変更を有する必要があるさらなるサブサブビームを取得するために、第二ビームスプリッタ３４を、個々の縦軸に沿って第一ビームスプリッタ３２に対して４５°回転する。次に、ビームＩ1、Ｉ2、Ｉ3およびＩ4をＣＣＤカメラに集光する。楕円偏光測定データΔおよびｔａｎΨは、単純な角度測定によって取得することができ、これは初期入射ビームの偏光状態に依存する。
【００６８】
[0079]  楕円偏光ビームは、図６に示すような４つの測定強度の１セットによって再構築することができる。全体的強度Ｉが、下式で与えられた場合、
【００６９】
[0080]
【数１】
2008244448.tif 000003
【００７０】
[0081]  ここで、フーリエ係数は以下の通りであり、
【００７１】
[0082]
【数２】
2008244448.tif 000004
【００７２】
[0083]  および
【００７３】
[0084]
【数３】
2008244448.tif 000005
【００７４】
[0085]  Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3およびＩ4の既知の値について、楕円偏光ビームが再構築される。（図５に示すように）楕円偏光ビームの強度と個々の成分の振幅との関係を適用すると、以上の式（１）および（２）に入力できる振幅が与えられる。したがって、再構築されたビームは、位相差（Δ）および相対振幅のアラインメント（ｔａｎΨ）を与え、したがって構造３０のパラメータが生じる。
【００７５】
[0086]  専用のＣＣＤカメラで、４つの瞳を測定する。測定時間の損失がないように、これらの強度を同時に測定する。これで、レーザなどのパルス状光源を使用する可能性が開かれる。位相変調器がないので、図７のスキャトロメータは、基本的に使用される波長に依存しない。変更ビームスプリッタによって引き起こされる誤差は、容易に較正される。入射角および方位角に依存しないからである。ウォラストンプリズム（またはグラントンプソンプリズムなどの他のカルサイトプリズム）を使用することの利点は、大きい波長帯にわたって高い偏光消光率が得られることである。
【００７６】
[0087]  図８から図１０の装置は、照明ビームの路に、主軸が４５°に配向された１／４波長板で設定することができる。その結果、円（楕円）偏光の照明ビームになる。あるいは、この１／４波長板を省略することができる。その結果、直線偏光照明になり、これも同じ配向を有することができるが、どの配向も失われないことを保証するために、幾つかの測定の必要が生じる。
【００７７】
[0088]  図８から図１０の装置は、以上の図７の装置と同じ４つの像を生成し、したがって元のビームの振幅および位相を再構築するために、図７の装置と同じ方法で強度Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3およびＩ4を使用する。次に、これらの値を同じ方法で使用して、楕円偏光計のパラメータΨおよびΔを求める。これらの実施形態の全てで、放射の結像は瞳面で実行され、ＣＣＤまたはカメラ平面は、顕微鏡対物レンズの瞳面の共役面である。したがって、カメラは対物レンズの瞳面を結像する。実施形態の全てで、全ての偏光器は直線偏光器であることが好ましい。
【００７８】
[0089]  図８は、放射源Ｐで開始する照明分岐が、直線偏光器４０および１／４波長板４２（つまり直線偏光器４０に対して約４５°回転したもの）を通して放射ビームを透過させ、したがって円偏光を生成するさらなる実施形態を示す。次に、光は、基板Ｗ上で検査される構造３０に入射し、次に検出分岐（図８では照明分岐と一直線上にあるように図示）へと反射する。
【００７９】
[0090]  検出分岐は、光をビームスプリッタＢＳへと伝搬させ、これはビームの（約）半分をサブビームとして透過し、ビームの他の半分を第二サブビームとして反射する。ビームスプリッタから透過した光は、半波長板４９（直線偏光器に対して約２２．５°回転し、入射偏光を約４５°回転する）を通過して、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に至る。あるいは、半波長板を省き、偏光ビームスプリッタを軸線の周囲で約４５°回転することができる。異なる波長を使用すると、有利になることがある。というのは、波長板は大部分が、特定の波長帯で最適化されているからである。
【００８０】
[0091]  偏光ビームスプリッタＰＢＳ２にて、サブビームは、別個ではあるが、それぞれ約９０°および約２７０°の偏光の光学的に同一の２つのサブサブビームに分割され、これはサブサブビームの以上の位相シフトを生じる。というのは、偏光器が偏光角度の２倍の位相シフトを生成するからである。つまり、１つのサブビームを回転する方法は、実施形態１のようにビームスプリッタを回転するのではなく、半波長板を使用する。
【００８１】
[0092]  ビームスプリッタＢＳで反射したビームの他の半分は、半波長板を通過せず、即座にさらなる偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に進み、このビームの半分は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１を透過し、約０°で偏光され、他の半分は偏光ビームスプリッタＰＢＳ１で反射し、したがって図８に示すように（偏光器の直交配向のおかげで）約９０°で偏光される。
【００８２】
[0093]  位相シフトが異なるサブサブビームを、４つの別個のカメラ表面に投影する。したがって、各ビームの強度が、その偏光および入射角に関して測定され、したがって様々なサブサブビーム間の位相差を求めるために使用することができる。個々の各強度と比較した全体的強度は、実施形態１で検討したように、振幅および位相の変化を生じさせる。
【００８３】
[0094]  図９は、本発明の実施形態による楕円偏光計を示す。スキャトロメータの照明分岐では、直線偏光器４０および図８と同じ方法で約４５°にて配置された１／４波長板４２を使用して、円偏光が生成される。したがって、放射源Ｐから偏光した光は、ミラーおよびレンズおよび顕微鏡対物レンズ（図９の２４）を伝搬して、基板Ｗ上の構造３０に向かう。基板Ｗから来た反射光は、これも顕微鏡対物レンズ２４を通って、以上で検討したようにスキャトロメータの検出分岐に向かう。次に、（例えば回折）光学分割要素３２を使用して、ビームを、別個ではあるが光学的に同一の４つのサブビームＢに分割する。これらのビームはそれぞれ、異なる配向の偏光器を通過し、最後にカメラ表面ＣＤに投影される。４つの偏光器は、位相矩象測定技術として使用される。つまり、矩象４４は、約０°である矩象４５に対して約１３５°回転される。矩象４６は、矩象４５に対して４５°回転し、矩象４７は矩象４５に対して約９０°回転している。各矩象の強度は、別個に測定され、以上の実施形態１で説明したように組み合わせられる。
【００８４】
[0095]  この実施形態の利点は、カメラＣＣＤを１つしか使用せず、ハードウェアが減少し、したがって費用および保守／較正の要件を潜在的に減少させることである。
【００８５】
[0096]  図１０は、本発明の実施形態による楕円偏光計を示す。図１０の実施形態は、図９の実施形態と同じであるが、カメラＣＣＤのフィールド当たりの光学出力が減少しないように、ビームが分割されない。したがって、スループットまたはカメラの積分時間に悪影響を及ぼさない。
【００８６】
[0097]  これを実行する方法は、偏光器４８のマトリクスがユニットのアレイを生成することであり、各ユニットは４つの矩象を有し、各矩象は、図０の実施形態で説明したように、異なる偏光器配向を有する。つまり、マトリクス内の各ユニットは、偏光が約０°の第一矩象４５、第一矩象４５に対して偏光が約４５°の第二矩象４６、偏光が約９０°の第三矩象４７、および偏光が約１３５°の第四矩象４４を含む。上述したように、偏光器の偏光配向は、放射ビームに配向角度の２倍の位相シフトを生成する。
【００８７】
[0098]  マトリクス内の各ユニットは、カメラによって検出され（検出後に異なるユニットを分離するために、ソフトウェアを使用してよい）、異なる矩象の相対強度が、以前に検討したように、相対振幅および位相差の指標を与える。したがって、反射ビームの偏光状態を求めることができ、構造がビームに及ぼす影響は、リバースエンジニアリングを通して構造の特性を生成する。
【００８８】
[0099]  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。
【００８９】
[00100]  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、圧力またはその組合せにより、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。
【００９０】
[00101]  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。
【００９１】
[00102]  「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、またはその組合せを指す。
【００９２】
[00103]  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。
【００９３】
[00104]  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】
【００９４】
【図１ａ】[0033]  本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図１ｂ】[0034]  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す図である。
【図２】[0035]  本発明の実施形態によるスキャトロメータを示す図である。
【図３】[0036]  本発明の実施形態によるスキャトロメータを示す図である。
【図４】[0037]  従来通りの検査装置を示した図である。
【図５】[0038]  構造から反射したビームの強度と偏光との関係を示す図である。
【図６】[0039]  本発明の実施形態による複数の偏光ビームの強度と偏光との関係を示す図である。
【図７】[0040]  本発明の実施形態による楕円偏光計を示す図である。
【図８】[0041]  本発明の実施形態による楕円偏光計を示す図である。
【図９】[0042]  本発明の実施形態による楕円偏光計を示す図である。
【図１０】[0043]  本発明の実施形態による楕円偏光計を示す図である。
【図１ａ】
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【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】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2008244448000001.pdf