(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる周期的なフィーチャが設けられたホログラフィックレチクルを用いる、光学システムを特徴付ける方法であって、該方法は、
（１）前記光学システム内の光ビームの経路内に前記ホログラフィックレチクルを配置する工程と、
（２）前記ホログラフィックレチクルを含む第一の平面に対して、前記ホログラフィックレチクルを通過した前記光ビームによって生成される前記複数の異なる周期的なフィーチャの画像が記録される第二の平面を斜めに設定し、前記画像を、異なる焦点深度で同時に記録する工程と、
（３）前記光学システムを特徴付ける、前記複数の異なる周期的なフィーチャの画像の前記焦点深度に沿った特性を測定する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
工程（３）は、前記フィーチャの画像のシフトを抽出する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（３）は、前記光学システムを特徴付ける復調デバイスを用いて、リアルタイムに前記画像を分析する工程を包含する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
工程（３）は、ゼルニケの収差を抽出するために前記画像を分析する工程を包含する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
工程（３）は、前記光学システムの少なくとも一つの光パラメータを表す、１つ以上の傾斜及び一つ以上のピストンを有する干渉写真を生成するために、干渉により前記画像を分析する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
（ａ）前記ピストンに基づいて、前記画像のシフトを検出する工程と、
（ｂ）前記傾斜に基づいて、拡大パラメータを検出する工程と、
をさらに包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
（ｃ）前記ピストン及び前記傾斜に基づいて、不均一な歪曲パラメータを検出する工程をさらに包含する、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記不均一な歪曲パラメータは、線幅の変化の関数として検出される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記不均一な歪曲パラメータは、チャープ格子構造の非直線位相面から検出される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
工程（３）は、前記画像と別に記録された画像とを比較し、前記光学システム内の高い収差次数を、低い収差次数から逆重畳積分する工程を包含する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記比較工程は、前記記録された画像の異なる一部コヒーレントな状態に起因した相対的なシフトを判定する工程をさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ホログラフィックレチクルは、各線幅が基本的な線幅の整数倍であるような線幅のパターンを含む、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
工程（３）は、１つの干渉の角度での相対的な画像シフトの前記画像を分析する工程を包含する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、光学システムの特徴付けに関し、詳細には、ホログラフィック的に生成されたレチクルを用いた、高速かつ正確な光学システムの特徴付け（例えば、焦点、像面湾曲、非点収差、球面、コマ収差、および／または焦平面偏差）に関する。
【０００２】
（背景技術）
光リソグラフィーは、半導体デバイスおよび他の電子機器の作製に用いられることが多い。光フォトリソグラフィーでは、高品質の投射用光学部品を用いて、感光性基板（例えば、レジストで被覆されたウェーハ）上で画像レチクル上のフィーチャの画像を生成することが多い。再現されるフィーチャのサイズの小型化がかつでないレベルで望まれるようになったため、光学システムまたは投射用光学部品に継続的にメンテナンスを施し、画像の品質を確認することが必要になっている。
【０００３】
光学システムまたは投射用光学部品の性能は、時間のかかる技術を行わないことには得られない場合が多い。感光性基板を画像フィールド中の異なる位置に配置し、異なる焦点深度で複数回露光しないと、光学システムを特徴付けできない場合が多い。次いで、複数の処理後の画像を検査して得られた情報を編集することにより、その光学システムを特徴付ける。これらの何度にも及ぶ露光および対応する処理画像はそれぞれ、逐次的に得られる。そのため、測定データが構成されているときに、焦点エラー、スキャンエラーおよび一時的変動が光学システムパラメータに発生する。
【０００４】
スキャンエラーおよび焦点エラーが発生した場合、当該データ中にノイズが発生する。一時的変動が発生した場合、有効データが回復不能となる。その上、データは、パラメータ範囲において連続的にサンプリングされるのではなく、別個にサンプリングされる。その結果、データ値の概算値から量子化エラーが発生し、隣接するサンプル間に残留する。
【０００５】
生産処理量の増大と、小型のフィーチャサイズでの画像生成が可能な投射用光学部品の性能要件の向上とに対する要求が高まっているため、光学システムの特徴付けを行う際に用いられる装置および方法の向上が求められている。高精度のデータまたは情報を高速かつ容易に提供できる装置および方法の開発も必要とされている。高精度のデータまたは情報が得られれば、これを用いて、光学システムの性能の特徴付けを高速かつ容易に行うことが可能となり、複数の露光および複数の画像の処理を行う必要無く、データの入手および処理も同時に行うことが可能となる。
【０００６】
（発明の簡単な概要）
本発明は、光学システムを特徴付けるための情報を同時に入手する方法および装置を含む。これらの方法および装置では、比較的短時間の間または１回の露光の間に、１つの体積スペースを用いる。特徴付けの対象となる光学システムを用いて、配向、サイズおよびラインタイプが異なる複数のフィーチャを有する試験レチクルの画像を生成する。レチクルが位置決めされる場所である物体平面または特徴付けデータが得られる場所である画像平面のいずれかを、対応する３次元の体積スペース内において傾斜付けまたは角度付けする。複数のフィーチャを有するレチクルを、特徴付け対象となる光学システムを用いて画像生成する。これにより、体積スペースにおいて、焦点深度を通じて、フィーチャ品質のエンベロープが焦点を通じて得られる。このフィーチャ品質のエンベロープは、レチクル平面に対して斜めの平面にあるレチクルの画像データを得ることにより、同時に得られる。その結果得られたレチクル画像および対応するフィーチャを、計測技術を用いて解析する。この計測技術は干渉ツールを有することができるため、光学システム特性を得ることができる。入手可能な光学システム特性を挙げると、焦点、像面湾曲、非点収差、コマ収差、ひずみ、テレセントリック性および／または焦平面偏差の他に、球面収差およびコヒーレンス変動に関する情報がある。
【０００７】
実施形態において、上記の試験レチクルは、ホログラフィック的に生成される。より詳細には、ホログラフィックレチクルの生成は、２本以上の光学放射ビームを干渉させて、周期的な干渉パターン（単数または複数）を有する干渉体積部を生成する。これらの干渉パターンを、レチクルブランク上に記録する。この記録工程は、様々な記録技術（例えば、写真用フィルム、フォトレジストなど）のうち任意のものを用いて行われる。干渉する光学ビームの性質を用いて、周期的な干渉パターンの幾何学的構成を厳密に制御する。より詳細には、光の波長、波面変動および露光構成（すなわち、干渉前後の光学放射の相対的ビーム角度）の幾何学的構成を用いて、幾何学的構成を制御する。電子ビーム書込みツールまたはレーザ書込みツールを用いて逐次的に書込みを行う場合よりもずっと正確に、これらの要素を全て制御することが可能である。さらに、ホログラフィックパターニングを用いたパスを１回のパスで行うだけで、ずっと大型のレチクル領域に書き込みを行うことも可能である。そのため、電子ビームサブフィールド領域をまとめてスティッチすることにより発生する書込みエラーを完全に防ぐことができる。
【０００８】
従って、本発明の利点は、光学システムの特徴付けを、高速かつ１回の露光または画像生成操作で行う点である。
【０００９】
本発明の利点は、光学システムの特徴付けに必要なデータを高速取得することができる点である。
【００１０】
本発明の別の利点は、従来の技術につきものの焦点エラー、スキャンエラー、および一時的エラーなどによって感光性が低下されるデータを高速取得する点である。
【００１１】
本発明の利点は、試験レチクルをホログラフィック的にパターニングすることにより、（電子ビーム書込みツールまたはレーザレチクル書込みツールを用いる場合と比較して）レチクル書込みエラーを低減または無くす点である。
【００１２】
本発明の利点は、ホログラフィック的にパターニングされたレチクルの印刷線幅が、現在用いられているレチクル書込みツールのものよりもずっと小さいことである。
【００１３】
本発明の利点は、ホログラフィック的にパターニングされた試験レチクルを用いて、周期的な格子のピッチ均一性を厳密に制御する点である。例えば、チャープ型（ｃｈｉｒｐｅｄ）のピッチパターンまたは連続的に変化するピッチパターンを極めて精度良く生成することが可能である。これにより、連続的なラインサイズ、ライン配向およびパターンピッチを正確に制御しながら、光学システム性能の調査行うことが可能となる。
【００１４】
本発明の利点は、周期的な構造の位相シフトを正確に制御できる点である。位相シフト構造は、画像平面中にフィーチャシフトを生成する異常な光学収差を特徴付ける際に貴重である。
【００１５】
本発明の特徴は、画像スペースの体積中のどこにおいても情報またはデータが得られる点である。
【００１６】
本発明の別の特徴は、レチクルは、画像スペース中へ取得されたデータの取得元である平面と異なる平面内にある点である。
【００１７】
本発明のさらに別の特徴は、レチクルおよび／または画像平面障害物から垂直に伸び、光学システムの軸と共線にならない点である。
【００１８】
上記および他の目的、利点および特徴は、以下の詳細な説明を読めば容易に明らかとなる。
【００１９】
（発明の詳細な説明）
本明細書中、添付の図面を援用し、本明細書の一部を為すものとする。これらの図面は、本発明を図示し、本明細書中の記載と共に読まれれば、本発明の原理の説明をさらに促進し、関連分野の当業者が本発明の作製および使用することを可能にする。
【００２０】
図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。図面中、類似の参照符号は、同じかまたは機能的に類似する構成要素を指す。
【００２１】
（１．光学システムの特徴付け）
図１Ａは、本発明を模式的に示したものであり、光リソグラフィックシステム１０の概要を図示している。照射源１２を用いて、レチクルもしくはオブジェクトスペースまたは体積１４内のレチクル１６の画像を、光学システムまたは投射用光学部品１８を通じて、感光性基板または画像スペース２０内の感光性基板２２上に投射する。レチクル１６は、感光性基板２２に対して斜めの平面内に配置される。レチクル１６および感光性基板２２は、様々な異なる様式で傾斜可能である。レチクル１６またはウェーハ２２の位置決めは好適には、レチクル１６またはウェーハ２２のいずれかが、光学システムまたは投射用光学部品１８の焦点の対象となる体積または深さを通じて伸びるように、行われる。感光性基板２２によって記録される画像生成データは、光学システムまたは投射用光学部品１８の特徴付けを可能にする情報を提供する。画像生成特性（例えば、焦点、像面湾曲、非点収差、コマ収差、および／または焦平面偏差）ならびに球面収差およびコヒーレンス変動を決定するための情報を得ることが可能である。１回の画像生成または比較的短時間の露光操作で、焦点を通じた画像フィールド全体の画像品質を得ることが可能である。光学システムまたは投射用光学部品１８を特徴付けるための計測技術を用いて、レチクルの画像全体を解析することが可能である。これにより、光学システムまたは投射用光学部品１８を、ｘおよびｙのフィールド方向ならびにｚ方向の焦点深度で特徴付ける。感光性基板２２をレチクル１６を通過する電磁放射を記録する方法として示してきたが、電磁放射を検出するための任意のデバイス（例えば、光受容体センサ（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ、位置感知型検出器（ＰＳＤ）、またはこれらに相当する検出器）を用いることが可能である。
【００２２】
あるいは、復調デバイスを用いて、干渉パターンを生成することも可能である。図１Ｂは、復調デバイス２４を備える光リソグラフィックシステムの模式図である。復調デバイス２４は、復調レチクル、電気光学復調デバイス、音響光学復調デバイス、または当業者に公知の別の復調デバイスでよい。
【００２３】
有利なことに、干渉パターンを肉眼で観察して、光学収差を検出し、光リソグラフィックシステム１０に対する調整をリアルタイムでサポートすることが可能である。
【００２４】
干渉パターンは、モアレフリンジパターンを含むことができる。このモアレパターンは、標準パターンから得られる全体的な倍率変化および局所的なひずみ変化を表すことができる。
【００２５】
復調デバイス２４は、感光性基板２２、ＣＣＤアレイ、ＰＳＤ、またはこれらに相当する上記のような検出器による追随が可能である。あるいは、検出器アレイをリソグラフィック的にまたはホログラフィック的にパターニングして、一体化された検出器モジュールを作製することも可能である。上述したようなパラメータスペースの多重化を用いれば、高コストで時間のかかる写真を用いた記録システムを用いずに、焦点、非点収差、コマ収差、ひずみ、倍率などを検出することが可能である。
【００２６】
図２は、オブジェクトスペースまたはレチクルスペース１１４を示し、これは、図１Ａ中のオブジェクト１４の一例である。オブジェクトまたはレチクルスペース１１４内には、レチクル１１６が配置される。このレチクル１１６は、複数の異なる周期的なフィーチャ１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄおよび１１６ｅから構成される。これらの複数の異なる周期的なパターンまたはフィーチャ１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄまたは１１６ｅはそれぞれ、様々なラインタイプ、形状、サイズおよび配向の格子パターンを含むことができ、これにより、光学システムを特徴付けるための異なる画像生成情報またはデータを入手する。これらの周期的なフィーチャまたは構造は周期的でありさえすればよく、格子状であることは不要である。レチクル１１６は、オブジェクトスペースまたはレチクルスペース１１４内において角度１２４だけ傾斜することができる。従って、レチクル１１６は、オブジェクトスペースまたはレチクルスペース１１４内において深さｚ1の範囲にわたって位置決めされる。
【００２７】
図３は、感光性基板画像またはスペース１２０のデータ取得平面内に角度を付けて位置決めされた感光性基板１２２を示す斜視図である。感光性基板１２２は、感光性基板または画像スペース１２０内の角度１２６で位置決めされる。感光性基板１２２は、深さｚ2の範囲にわたって伸びる。この深さｚ2の範囲は、光学システムまたは投射用光学部品の焦点深度以内であり、またこの深さを超える。感光性基板１２２が、図示のように角度１２６で傾斜している。この角度１２６は、図２に示すレチクル１１６の傾斜角度１２４に付加される。レチクル１１６および感光性基板１２２は、別の様式でも互いに角度付けまたは傾斜付けが可能であり、図２および図３に示す傾斜は、本発明において用いることが可能な傾斜または角度の一例に過ぎない点が理解されるべきである。本発明の教示内容に従った光学システムのための有用な特徴付けデータを入手する際、１つの平面をもう一方の平面と斜めにするだけでよく、２つの平面の斜めの位置決めの程度および本質は、所望の特徴付けデータの種類および数量のみによって決定される。例えば、レチクルの平面を傾斜付けする必要がない一方、感光性基板の平面を、当該レチクルの平面に対して傾斜付けまたは斜めにする。あるいは、当業者であれば、レチクルと感光性基板との間の構成上の関係についての上記記載は、図１Ｂの説明において上述したようなレチクルと復調デバイス２４との間の類似の構成関係にも適用可能であることを認識する。
【００２８】
図４は、複数の異なる周期的なフィーチャ、パターン、構造またはその上の格子を有するレチクル２１６を示す平面図である。レチクル２１６は、図１Ａ中のレチクル１６の一例である。異なる周期的なフィーチャをグループ分けして、異なるフィーチャセットを形成することが可能である。これらのフィーチャセットを用いて、光学システムを特徴付けるための異なる画像生成情報を得ることが可能である。例えば、レチクル２１６は、複数の異なるラインタイプ、形状、サイズおよび配向から構成されることができ、これらを用いて、上記の４つのフィーチャセットを構成することが可能である。例えば、第１のフィーチャセット２１６ａは斜子織模様を含み、第２のフィーチャセット２１６ｂは複数の水平ラインおよび垂直ラインを含み、第３のフィーチャセット２１６ｃは、第２のフィーチャセット２１６ｂと比較して異なる間隔または寸法を有する複数の水平ラインおよび垂直ラインを含み、第４のフィーチャセット２１６ｄは、水平ラインおよび垂直ラインの異なるセットを含み、第５のフィーチャセット２１６ｅは、第１のフィーチャセット２１６ａと同じかまたは別にすることが可能な斜子織模様を含む。レチクル２１６は、複数の異なるフィーチャセットを含むことができ、これらのフィーチャセットは、オブジェクトスペース内の斜め平面上に画像を生成するために用いられる画像フィールド全体にわたって、異なるラインおよび間隔または格子を含むことができる。画像スペースを横切る平面中の画像の検出および解析を行うと、光学システムの特徴付けデータを取得することができる。この光学システムの特徴付けデータを用いて、光学システムの性能または画像生成特徴付けを決定することが可能である。
【００２９】
図５Ａは、別のフィーチャセット３１６ｃの一例である。このフィーチャセット３１６ｃは、レチクルの一部上に配置することが可能であり、感光性基板上で画像が生成される。フィーチャセット３１６ｃは、幅ｗ1を有する中央フィールドから構成されることができる。この中央フィールドは、多重のまたは組み合わせ模様の横列またはストライプから構成され、これらの横列またはストライプにより１つのパターンが形成される。例えば、横列３３０は、間隔が空けられた垂直ラインを自身の上部に有し、横列３３２は、間隔が空けられた水平ラインを自身の上部に有し、横列３３４は、間隔が空けられた負の方向に４５度だけ傾斜したラインを自身の上部に有し、横列３３６は、正の方向に４５度だけ傾斜したラインを自身の上部に有する。ストライプまたは横列３３０、３３２、３３４および３３６は、図５Ａに示すように、レチクルの一部上に形成されたフィーチャセット３１６ｃの長さＬに沿って伸びるパターンを形成することができる。フィーチャセット３１６ｃの端部は、縦列または垂直ストライプ３２８から形成することが可能である。縦列３２８内には、斜子織模様のパターンが形成される。縦列３２８内の斜子織模様は、部分的に透過性のセクションまたは部位から形成することが可能である。フィーチャセット３１６ｃの幅全体は、ｗ2である。例示目的のため、フィーチャセット３１６ｃの寸法を、長さＬが約２７ｍｍ、幅全体ｗ2が約５ｍｍ、かつ中央幅ｗ1が約４．５ｍｍであるとする。各横列またはストライプは、高さまたは幅が約５０ミクロンであるとする。横列内の各線幅は、２００ナノメートルのオーダーとなり得る。３１６ｃとして示すフィーチャセットは、例示目的のみのために示したものである。他のフィーチャセットを用いて、光学システムの特性を、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく決定することも可能である。
【００３０】
図５Ｂは、別のフィーチャセット３１６ｄを示す。このフィーチャセット３１６ｄは、レチクルの一部の上で用いることが可能である。フィーチャセット３１６ｄは、水平ライン、垂直ラインおよび角度付きラインからなるパターンを含む。ストライプまたは横列３３０’は、垂直ラインパターンを自身の上部に有する。横列またはストライプ３３２’は、複数の水平方向に間隔が空けられたラインを自身の上部に有する。横列またはストライプ３３４’は、負の方向に４５度だけ傾斜した複数のラインを有し、横列またはストライプ３３６’は、正の方向に４５度だけ傾斜した複数のラインを自身の上部に有する。フィーチャセット３１６ｄの長さ方向に沿って、これらの複数の横列またはストライプを、水平、垂直、負方向の４５度、正方向の４５度のパターンで繰り返す。検出または決定が望まれる光学システムの特性に応じて、他の横列またはパターンをフィーチャセット内に配置してもよい。
【００３１】
図６は、（特徴付け対象となる光学システムまたは投射用光学部品を用いた）レチクルの画像生成から得られた情報の処理を示す。画像平面４２０を、感光性基板上で検出または記録する。この画像平面４２０は、複数の画像を有する。これらの複数の画像は、図４に示すような、レチクルによって画像生成されるフィーチャセット画像４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄおよび４２０ｅから構成される。画像平面４２０から得られたデータは、レチクル平面に対して斜めに位置決めされ、画像フィールド平面全体にわたって抽出され、抽出されたデータは好適には、計測ツール４０（好適には干渉計）を用いて感光性基板上に記録される。この計測ツール４０は、レチクル上のフィーチャセットの画像から決定または抽出された情報（例えば、干渉パターン）を検出または抽出することができる。これらの画像は、画像平面４２０上に形成され、感光性基板上に記録することが可能である。あるいは、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示すような復調デバイス２４）を用いることにより、画像平面４２０上に形成された画像をリアルタイムで見ることも可能である。信号プロセッサ４２は、計測ツール４０に結合され、異なるフィーチャセット４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄおよび４２０ｅの異なる画像に対して解析および処理を行う。信号プロセッサ４２からの処理後の信号は、光学システム特徴付け器４４に提供される。従って、光学システムの様々な収差を決定することが可能となる。例えば、非点収差を、周期的なパターンまたは格子の配向の最大焦点差の関数として決定することが可能である。コマ収差を、第２のオーダーひずみシグネチャと焦点との間の関係の関数として決定することが可能である。球面収差を、ラインサイズとフィールド位置との間の最大焦点差の関数として決定することが可能である。異なる計測ツール（例えば、白色光、暗視野顕微鏡、大アパチャ干渉計、レーザ顕微鏡干渉計、または干渉顕微鏡）を用いて、記録されたデータを解析することが可能である。
【００３２】
図７は、本発明の一実施形態の高レベルの方法工程を示すブロック図である。工程５１０は、特徴付けられた光学システムを用いて、周期的な格子（または、レチクル平面に対して斜めの平面状に形成されたパターン）を有するレチクルを画像生成する工程を示す。この周期的なパターンは、異なる格子パターンから構成され得、各異なる格子パターンは、光学システムの所定の特性または性質を決定するように設計される。工程５１２は、レチクル平面に対して斜めの平面において検出された周期的なパターンまたは格子の画像を表すデータを記録する工程を示す。当業者にとって明らかなように、周期的なパターンまたは格子の画像を、感光性基板もしくは電子的手段によって記録するか、または、復調デバイスを用いてリアルタイムで提示することが可能である。工程５１４は、記録されたデータを干渉を用いて解析して、光学システムの画像の性質を決定する工程を示す。周期的なパターン、格子（単数または複数）を表すデータを干渉技術を用いて解析して、光学システムの性質を入手する。光学システムの特徴付けは、フィールド全体にわたって、かつ、１回の操作において異なる焦点深度で行うことが可能である。
【００３３】
図８〜１３は、異なる光学的性質（例えば、像面湾曲および異なる収差（例えば、非点収差および球面収差））を決定することにより光学システムの特徴付けを行う、異なる実施形態に本発明のコンセプトを適用した様子を示す。
【００３４】
図８Ａは、体積スペース６２０を示す。この体積スペース６２０は、図１Ａ中のスペース２０の体積の一例である。体積スペース６２０内において、画像を表す電磁放射を検出することが可能である。例えば、感光性基板６２２または復調デバイス（例えば、図１Ｂに示す復調デバイス２４）を、体積スペース６２０内にｘ−ｙ平面から角度θで位置決めする。光学システム（例えば、図１Ａのシステム１０）からの画像を、感光性基板６２２上に投射する。感光性基板６２２上に投射される画像は、複数のフィーチャセット（ｆｅａｔｕｒｅ  ｓｅｔｓ）の画像であるか、または、上記の図に示したレチクル上に配置された間隔が空けられたラインの画像である。感光性基板６２２を使用しているのは好適な実施形態を例示するためであり、任意の光受容体デバイスまたは復調デバイスを体積スペース６２０中に配置して、レチクル画像を表す電磁放射の受信および検出を行うことが可能であることが理解されるべきである。
【００３５】
図８Ｂは、図８Ａに示すように位置決めされた感光性基板６２２または復調デバイス（図示せず）を用いた像面湾曲の検出を示す。ライン６３１は、特徴付けられた光学システムの像面湾曲を表し、ライン６３１の幅ｄは、特徴付けられた光学システムの焦点深度を表す。従って、体積スペース６２０内において感光性基板６２２を傾斜させ、感光性基板上に画像生成される複数のフィーチャを有するレチクルを用いることにより、フィールドの像面湾曲および深さを高速かつ容易に決定することが可能である。レチクル上の適切なフィーチャおよび配向を選択することにより、感光性基板を１回露光することでまたは体積スペース内の電磁放射の受信のデータを１回取得することで、光学システムを特徴付ける情報をさらに入手することが可能である。
【００３６】
傾斜の付いた感光性基板６２２上に画像生成された周期的なパターンまたは格子レチクルを用いて、ライン６３１を生成することが可能である。周期的なパターンもしくは格子ストライプまたはライン６３１を、フィールドの中央部分まで生成する。ライン６３１は、フィールドの中央ストライプを規定するだけ十分に狭く、かつ、ｘ軸方向のいくつかの分解可能なポイントを含むだけ十分に広くなるように、計算すべきである。これは、ストライプまたはライン６３１を見る際に用いられる検出器アレイ、電荷結合素子または位置感知型検出器の画素密度の関数である。位相シフト干渉計を用いることが可能である。データは、感光性基板６２２を位相シフト干渉計に対してリトロー角度で位置決めすることにより、入手可能である。リトロー角度は、干渉計からの電磁放射が逆方向に回折して、干渉計に戻るときの角度である。位相シフト干渉計によって得られた強度マップのピークは、特徴付けられた光学システムの最良の焦点ポイントである。これらのピークは、ｙ軸方向において隆起部を含む。この隆起部がフィールドをｙ軸方向に横断する際にｘ軸方向に蛇行した場合、それは、像面湾曲を示す。この手順のロバスト性は、体積スペース６２０の隅々におけるポイントにおいて強度データを同時に取得する能力から得られる。データの較正、スケーリング、および抽出は、単刀直入に行われる。この方法では、逆方向の回折の強度を用いる。逆方向の反射の位相を用いて、像面湾曲も検出することが可能である。この方法において、感光性基板を、位相シフト干渉計の軸に対して垂直方向に位置決めする。取得された位相マップは、感光性基板上の各ポイントにおけるフィーチャレジストの高さからなる。ｘ軸方向において、フィーチャの品質は、焦点曲線の関数である。ｙ軸方向において、任意のフィーチャサイズおよび配向の最良の焦点のシフトは、フィールド位置の関数である。関連分野の当業者にとって明らかなように、像面湾曲および非点収差は、曲線シフトを直交するフィーチャ配向の関数として比較することにより、抽出可能である。
【００３７】
図９Ａおよび図９Ｂは、本発明による非点収差の検出を模式的に示す。図９Ａは、レチクルもしくはマスク上に繰り返し再現することが可能なパターンか、または、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示す復調デバイス２４）を用いて目視用として提示される、非点収差を検出するために用いられるパターンを模式的に示す。部位７１６は、直交する格子またはラインパターンを含む。垂直ライン７３０は、組み合わせ模様であるか、または、水平ライン７３２間に交互に配置される。垂直ライン７３０および水平ライン７３２は、互いに垂直である。
【００３８】
図９Ｂは、感光性基板または対応するように構成された復調デバイス（図示せず）上に形成された画像を示す。これらの感光性基板または復調デバイスは、図８Ａにおいて示したように、体積スペースにおいて傾斜が付けられている。感光性基板上に画像生成された周期的なパターンまたは格子７１６’のフィーチャセットまたは部位は、フィールドの深さを表す横方向の寸法ｆを有する。寸法ｆにわたって、フィールドの深さ、異なる画像品質を表す情報を、寸法ｆに沿った最高ポイントに配置された最良の画像品質と共に入手する。エンベロープ７３５が形成される。エンベロープ７３５は、図９Ａに示す水平ライン７３２の記録された画像７３２’の焦点深度に沿った寸法ｆにおける画像品質を表す。同様に、図９Ａに示す垂直ライン７３０は、記録された画像７３０’によって表される。形成されたエンベロープ７３３は、図９Ａに示すレチクルの部位７１６上の垂直ライン７３０の記録された画像７３０’の焦点深度の画像品質を表す。最良の画像品質は、エンベロープ７３３および７３５に沿った最高ポイントによってグラフとして表される。画像位置における光学システム中の任意の非点収差を、距離ａを用いて表す。この距離ａは、水平ラインおよび垂直ラインの様々な画像生成を表す。正接の画像平面およびサジタルの画像平面の軸方向の分離を、エンベロープ７３３および７３５によって表される様々な焦点ポイントによって検出することが可能である。これらの異なる焦点ポイントの横方向のシフトを距離ａによって表す。
【００３９】
本発明に従って、多くの異なるフィーチャセットまたは周期的なパターンもしくは格子を用いることが可能である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、光学システムの非点収差を決定する際に用いることが可能な別のフィーチャセット、周期的なパターン、または格子を示す。図１０Ａは、レチクルまたはマスク８１７が複数のストライプ８１６を有する様子を示す平面図である。各ストライプ８１６は、レチクルパターンまたはフィーチャセットを含む。図１０Ｂは、図１０Ａに示すレチクル８１７が形成される際に用いられるレチクルの周期的なパターンまたは格子８１６の１つを模式的に示す。フィーチャセット、周期的なパターンまたは格子８１６は、周期的なパターンまたは格子の複数の縦列から形成される。周期的なパターンまたは格子の一対の隣接する縦列を、直交するライン対から形成する。例えば、縦列８３０を垂直ラインから形成し、縦列８３２を水平ラインから形成する。これらの水平ラインおよび垂直ラインは直交する。縦列８３６は、＋４５度だけ傾斜したラインから形成され、縦列８３４は、−４５度だけ傾斜したラインから形成される。そのため、縦列８３６および８３４中のラインが直交する。図１０Ｂに示すように、異なるライン配向を有する縦列が組み合わされる場合、特徴付け対象となる光学システムにおける収差に関する情報が得られる。本発明を実施すれば、フィールドの主要な部分における収差を同時に検出することが可能となる。
【００４０】
図１１Ａおよび１１Ｂは、本発明による、ラインまたはフィーチャセットを用いて非点収差を決定する様子を簡単な模式図として示すものである。本発明のこの実施形態において、ラインまたはフィーチャセットは、横列ではなく縦列として構成される。図１１Ａは、レチクルパターン９１６の一部の平面図を示す。レチクルパターンは、複数のフィーチャセットまたはラインから形成され、その一部は、水平配向と垂直配向との間で交互に配置されたラインの縦列によって形成される。縦列９３０は複数の垂直ラインから形成され、縦列９３２は複数の水平ラインから形成される。画像は、レチクルの部位９１６から形成され、画像スペース中に投射されると、非点収差を検出する際に用いることが可能となる。この実施形態において、レチクル部位９１６の画像を記録するために用いられる感光性基板をレチクル部位９１６に対してｘ−ｙ平面から傾斜させて、ｙ軸周囲において回転させる。あるいは、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示す復調デバイス２４）を、レチクルに対して対応するように構成することも可能である。図１１Ｂは、画像スペース中の画像の検出および解析を行って、フィールド位置における非点収差を決定する様子を模式的に示す。画像が記録されている感光性基板はｘ−ｙ平面から傾斜し、ｙ軸を中心にして回転するため、ｘ方向は、図１１Ｂに示すように焦点深度を示す。図１１Ｂに示すｚ方向の高さは、異なる焦点深度における画像品質を表す。図１１Ｂ中のバー９３０’は、図１１Ａに示す垂直ラインの交互に配置された縦列９３０の画像品質を表す。画像品質は、やや中央寄りに配置された最適な画像品質の焦点深度に沿って増減する。従って、形成されるエンベロープ９３３は、垂直ラインの縦列９３０の画像品質を表す。図１１Ｂに同様に示す水平ラインの縦列９３２の画像品質は、バー９３２’によって表される。バー９３２’のｚ方向の高さは、画像品質を表す。画像品質は、ｘ方向の焦点深度に沿って増減する。従って、バー９３２’のエンベロープ９３５を、図１１Ａに示すレチクル部位９１６上の水平ラインの縦列９３２の画像品質を表すように決定することが可能である。バー９３０’によって表される垂直ラインの縦列９３０画像は、バー９３２’によって表される水平ラインの縦列９３２の画像の間に組み合わされる。特徴付け対象となる光学システムのフィールド位置において非点収差が存在しない場合、エンベロープ９３３および９３５は一致する。しかし、エンベロープ９３３とエンベロープ９３５との間の相対的シフト（これは、距離ａ’によって表される）を用いて、任意の非点収差を検出することが可能である。
【００４１】
図９Ａおよび図９Ｂならびに図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の異なる実施形態を用いて同じ情報を入手するための異なる技術を示す。本発明の教示内容は、複数の異なるフィーチャセット、周期的なパターンまたはレチクル上の格子の画像生成と、その結果得られた画像の体積スペース中への記録とを同時に行う際、光学システムの収差の検出および特徴付けを１回の工程または露光で行うことを可能にする。本発明の教示内容を用いて、異なるフィーチャセット、周期的なパターン、またはレチクル部位上において用いられる格子に応じて、光学システム中の異なる収差を決定することが可能である。
【００４２】
図１２は、球面収差を検出する際に用いることが可能なフィーチャセットまたはラインパターンを有するレチクル１０１６の一部を示す。このレチクル部位１０１６は、縦列１０３０および縦列１０３２によって異なるライン間隔またはライン幅で交互に配置されたラインを示す。例えば、縦列１０３０のライン間隔は３００ナノメートルにすることができ、縦列１０３２のライン間隔は１００ナノメートルにすることができる。図１２に示すレチクルパターン部位１０１６は、図９Ａに示すレチクルパターン部位７１６に類似する。しかし、レチクルパターン部位７１６が非点収差の検出のためにライン配向を用いている場合、レチクルパターン部位１０１６は、球面収差を検出するために線幅または間隔を用いる。これらのレチクルパターン部位は全て、体積スペース中の各レチクルパターン部位の画像を異なる焦点深度（例えば、感光性基板が画像体積スペースにおいて傾斜している場合など）で検出する。さらに、これらのレチクルパターン部位は全て、１回の工程において当該光学システムの収差を表す情報を含む異なる画像生成ラインについて、干渉計による読み取りが可能である。レチクルパターン部位１０１６の場合、その画像品質は、異なる線幅に対する焦点深度に応じて変化する。従って、画像品質を各異なる線幅セクションの焦点深度の関数として表すエンベロープが、任意の球面収差に応じてシフトする。異なるラインパターンを有する異なるレチクル部位を複数のレチクル部位にわたって用いて、フィールド中の異なる位置における様々な異なる収差を検出することが可能であることが理解されるべきである。これらのレチクルパターンの異なる部位を単一のレチクル中に組み込んで、像面湾曲および異なる収差を同時に検出および測定することが可能である。
【００４３】
図１３は、複数の異なるセクションに分割されたレチクル１１１７を示す。このレチクル１１１７は、一例として、光学システムを特徴付けるためのフィールドにわたって異なる収差を同時に検出するように構成された異なるレチクルパターン部位を有することができる他のセクションの中において、セクション１１１９ａ、１１１９ｂ、１１１９ｃおよび１１１９ｄを有する。例えば、倍率を逆方向の回折の角度として測定することが可能である。較正された標準ピッチ基板もしくは較正されたプリズムまたは面間の標準角度から、通常のフィーチャピッチおよび関連する標準回折ビーム角度を別様に測定することが可能である。倍率を解除した後に残るひずみを、スケーリングされた位相マップの残余物として測定することが可能である。このスケーリングは、平面内ひずみ、ＩＰＤ、通常の周期的なパターンまたは格子ピッチの幾何学的制約、干渉計の波長、ならびに局所的な逆方向の回折ビーム角度の間の関係を反映する。コマ収差の測定は、誘導された画像シフトを用いて、光学システムの焦点深度を通じて傾斜したフィールドにわたって第２のオーダーのひずみとして見られる焦点を通じて行うことが可能である。
【００４４】
図１４は、レジストで被覆されるかまたは感光性基板に干渉解析またはマッピングを行ったときの斜視図である。この基板は、斜子織模様もしくは組み合わせ模様のまたは相互周期的なパターンもしくは格子の画像と共に露光されている。あるいは、このような解析は、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示すような復調デバイス２４）を用いることによりリアルタイムのパターンを見ることによっても行うことが可能である。斜子織模様のまたは相互周期的なパターンまたは格子は、フィールド全体上に直交するラインを有するレチクルである。１つのレチクルをフィールドにわたって傾斜した感光性基板上に露光させることにより、光学システムのフィールド全体を特徴付けすることが可能である。感光性基板は、フィールド全体が光学システムの焦点深度内に収まるように傾けられるべきである。この傾斜によって、図１４中のｘ軸は、ｘ方向の焦点およびフィールド位置を表す。図１４中のｙ軸は、ｙ方向のフィールド位置を表す。図１４中のｚ軸は、周期的なパターンまたは格子内のライン間のピッチ変化を表す。このようなピッチ変化は、光学システムに収差またはひずみが発生した結果生じるものである。表面等高線１２２１は、光学システムの画像特性に関する情報を提供する。フィールド全体を解釈するかまたはフィールドの所望の部位を局所的に解釈することにより、光学システムを全体的に特徴付けすることが可能である。
【００４５】
図１５は、本発明のこの実施形態を用いた光学システムの特徴付けの際に入手することが可能な異なる画像特性およびひずみまたは収差をグラフィックとして示したものである。矢印１２０２はコマ収差を表し、図１４に示す概してまたは全体的に曲線状の表面等高線１２２１として図示される。矢印１２０４はテレセントリック性を表し、図１４に示す表面等高線１２２１のｙ軸周囲のｘ−ｙ平面における傾斜として図示される。矢印１２０６は全体的なまたは平均的な倍率を表し、図１４に示す表面等高線１２２１のｘ軸周囲のｘ−ｙ平面の傾斜として図示される。矢印１２０８は、ｙひずみシグネチャまたは倍率の局所的な変化を表し、図１４に示す表面等高線１２２１の局所的な変化によって示される。フィールド全体にわたって収差またはひずみが存在しない場合、この干渉マップは、平坦な傾斜の無い表面となる。
【００４６】
図１６Ａ〜１６Ｄは、図１５中にグラフィックとして示された特徴付け対象となる光学システムの異なるひずみまたは収差の斜視図を模式的に示したものである。図１６Ａは、ｘ軸周囲のｘ−ｙ平面に傾斜があるラインを示す。この傾斜は、全体的なまたは総合的な倍率を表す。従って、フィールド内に全体的なまたは総合的な倍率が無い場合、ｘ軸周囲のｘ−ｙ平面に傾斜は無い。図１６Ｂは、焦点を通じて曲線または第２のオーダーの弓型部を有するラインを表す。この曲線は、焦点またはｘ方向を通じたコマ収差を表す。図１６Ｃは、ｙ軸周囲においてｘ−ｙ平面内に傾斜を有するラインを表す。この傾斜は、テレセントリックを表す。図１６Ｄは、局所的な曲線を有するラインを表す。この曲線は、ｙひずみシグネチャまたは倍率における局所的な変化を、フィールド位置の関数として表す。これらのフィーチャまたは特性は全て、図１４に示す干渉マップから個々に抽出することが可能である。従って、光学システムのフィールド全体の特徴付けを、１回の工程でかつ複数の露光または別個の解析を行う必要無く行うことが可能である。
【００４７】
図１７は、露光されている感光性基板の平面図であり、光学システムの最良の焦点を決定するための本発明の一実施形態を示す。光学システムのフィールドにわたって、レチクルの画像を感光性基板１３２２上に投射する。あるいは、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示す復調デバイス２４）を用いることにより、レチクルの画像をリアルタイムで見ることのできるように提示することも可能である。このレチクルは、矩形フィールドの２つの長手方向の端部１３２８に沿って、斜子織模様の周期的なパターンまたは格子パターンの画像を投射する。感光性基板１３２２を、第１の露光が行われている間に比較的幅の狭い第１の帯域１３３１が２つの長手方向の端部１３２８内の感光性基板にわたって横方向に印刷されるように、この長手方向の軸を中心にして傾斜させる。次いで、感光性基板１３２２を、光学軸と同軸でかつ図１７の図面に伸びるｚ方向に、既知の距離だけシフトさせ、これにより、第２の露光が行われている間、比較的幅の狭い第２の帯域１３３１を、２つの長手方向の端部１３２８内の感光性基板にわたって横方向に印刷するようにする。第１の印刷帯域１３３１および第２のおよび印刷帯域１３３１の位置を解析することにより、光学システムの最良の焦点位置を決定することが可能である。この解析は、既知のシフトされる距離に基づいて容易に決定または導出することが可能な幾何学的構成を用いて行われる。例えば、距離ＯＡおよびＯ’Ａ’を測定することにより、ポイントＭにおけるフィールド中心の焦点位置を入手する。これらの数値により、露光された第１の印刷帯域１３３１を既知のフィールド中心Ｍと比較したときの印刷帯域１３３１の位置が得られる。第１の帯域１３３１および第２の帯域１３３１’を形成する２つの露光に関する焦点値を補間すると、Ｍにおけるフィールド中心に関する焦点値が得られる。この焦点値は、光学軸のみに沿っている。基板に沿った距離ＡＢを測定することにより、横方向の軸周囲の傾斜エラーを較正する。傾斜の傾きを、ナノメートル単位の焦点シフトとして表す。この焦点シフトは、距離ＡＢによって決定されるような、基板のミリメートルあたりの２つの露光間の焦点差によって決定される。この傾斜の傾き値を用いて、距離ＯＡと距離Ｏ’Ａ’との間の距離差または距離ＯＢと距離Ｏ’Ｂ’との間の距離差を測定することによりラインＡ−Ａ’またはラインＢ−Ｂ’の角度θを測定することにより、長手方向の軸エラー周囲の弓型部または傾斜を決定する。これらの４つの距離の測定値から、測定エラーの修正または平均化のための冗長性も見込みつつ、基板と最良の焦点平面との間のアラインメントをとる。あるいは、この値を以下の式から抽出することも可能である。
Ｍ’は、ラインＡ−Ａ’とラインＢ−Ｂ’との間の中間にあるライン１３３３の中間点上に位置する。
ＩＦＳは、２つの露光間のｚまたは光学軸に沿った誘導された焦点シフトまたは意図的なシフトである。
ＩＴは、横方向の軸周囲の誘導された傾斜または意図的なシフトである。
次いで、この傾き（Ｓ）は、Ｈ／Ｗに等しくなり、
焦点エラー（ＦＥ）は、ＩＦＳ／ＡＢ×ＭＭ’に等しくなり、
長手方向の軸周囲の傾斜エラー（ＦＥ）は、（ＩＦＳ／ＡＢ）−ＩＴに等しくなり、
横方向の軸周囲の傾斜または弓型エラー（ＢＥ）は、Ｓ×ＪＦＳ／ＡＢに等しくなる。
【００４８】
図１８は、球面収差を検出する際に用いられる本発明の一実施形態を示す。曲線またはライン１４０２は、レジスト深さを焦点の関数として表す。感光性基板を露光させる際に焦点を通じて傾斜が生じるため、処理されたレジストによって感光性基板上に形成された周期的なパターンまたは格子の深さは変動する。この深さは焦点が最良となったときに最高となり、焦点が劣化するにつれて小さくなる。領域１４０４によって示されているように曲線またはライン１４０２が非対称となっているが、これは球面収差を表すものである。従って、本発明は、光学システム中の球面収差を検出する用途に適用することが可能である。
【００４９】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、画像を最適化するための光学システムにおいて、レチクルの初期配置を決定するための本発明の別の実施形態を示す。図１９Ａおよび図１９Ｂを参照して、レチクル１５１６を用いて感光性基板１５２２を露光させる。あるいは、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示す復調デバイス２４）を用いることにより、レチクルの画像はリアルタイムで見られるために提示される。このレチクルを、ｘ軸周囲のｘ−ｙ物体平面から傾斜させる。感光性基板１５２２は好適には、ｙ軸周囲のｘ−ｙ平面から傾斜される。従って、図１に示す実施形態の場合と同様に、レチクル１５１６および感光性基板１５２２は、互いに直交するように傾斜が付けられる。レチクル１５１６は、複数の直交する組み合わせ模様のラインを異なる線幅で有する。例えば、ライン１５３１は、比較的幅の狭い垂直線幅を有し、ライン１５３３は、比較的幅の広い垂直線幅を有する。垂直ライン１５３１および１５３３は、ｘ方向において交互に配置されるかまたは組み合わせ模様を形成する。比較的幅の狭い水平ライン１５３４および比較的幅の広い水平ライン１５３６は、ｙ方向において交互に配置されるかまたは組み合わせ模様を形成する。これにより、水平ラインおよび垂直ラインを異なる幅で交互させるかまたは組み合わせ模様にすることによって得られる格子パターンが形成される。露光中、レチクル１５１６上のこの格子パターンを、レチクル１５１６内の傾斜によるレチクル位置を通じて感光性基板１５２２上にて、感光性基板１５２２内の傾斜による焦点を通じて、画像生成する。処理された感光性基板１５２２は、最良の焦点位置の軌跡を線幅またはフィーチャサイズの関数として有する。この軌跡は、画像（例えば、レジスト深さ）を調査することにより決定される。一般的には、最大レジスト深さにより、最良の焦点が決定される。あるいは、復調デバイス（例えば、図１Ｂに示す復調デバイス２４）によって生成された視認可能なパターンを解析することによっても、最良の焦点位置の軌跡を決定することが可能である。軌跡が最良の焦点位置に来ると、レジストがより完全に露光されるため、深さも深くなる。各異なる線幅についての最良の焦点位置の軌跡が交差する位置は、レチクルを用いて収差（特に球面収差）を最小化するための好適な位置を示す。図１９Ａを参照して、ライン１５０２および１５０４の交差部分は、レチクル１５０６を用いて球面収差を最小化するための最適な位置を示す。ライン１５０６は、レチクル１５１６を位置決めして最良の画像または最小の球面収差を得るための最適な位置の配置または平面を示す。例えば、図１９Ａ中の感光性基板の左側の長手方向の端部に沿って示すように、図１９Ｂ中のレチクル１５１６がｘ軸周囲において１単位分だけ傾斜した場合、ライン１５０６は、最良の画像生成または最適な画像生成を得るためには、レチクルを０．４単位の位置に配置すべきであることを示す。ライン１５０６は、レチクルの傾斜軸（またはｘ軸）に対して平行に描かれる。２つの異なる交互のまたは組み合わせ模様の線幅のみを図示しているが、任意の数の異なる線幅を交互または組み合わせ模様に配置させることが可能であると理解されるべきである。
【００５０】
本発明について、異なる実施形態および異なるフィーチャセットまたはラインパターンを用いて図示および説明してきたが、他のフィーチャセットまたはラインパターンを異なる様式で利用または構成して、光学システムの特徴付けを行うことも可能であることは明らかである。しかし、本発明の実施形態は全て、体積スペースにおける様々な異なるパターン部位を、異なる焦点深度で同時に画像生成する。複数のパターン部位を用いて異なる深さで記録された画像は、光学システムの特徴付けを行うように、干渉を用いて解析される。この干渉解析は好適には１回の工程で達成されるため、レチクルの記録された画像の干渉解析から得られたデータによって、光学システムの完璧に近い特徴付けが得られる。従って、本発明は、光学システムのフィールド内の異なる位置を逐次的に選択および解析する必要を無用にする。その結果、本発明の教示内容によって、光学システムの特徴付けを、きわめて高速かつロバスト性に優れた様式で行うことが可能となる。
【００５１】
従って、本発明の方法および装置を用いれば、光学システムの特徴付けを、１回の露光もしくは画像生成工程でまたはリアルタイムの視認で行って、光学システムの焦点、像面湾曲、非点収差、コマ収差、および／または焦平面偏差を決定することが可能であると理解されるべきである。本発明は、マスクまたはレチクルパターンを感光性基板上に印刷する際に用いられる光リソグラフィレンズに対して特徴付けを行う際に特に適用可能である。本発明では、（ｘ、ｙおよび焦点における個々のサンプルポイントの３次元アレイ中の画像品質またはライン品質の評価を通じてではなく）焦点を通じてフィーチャ品質のエンベロープを検出することにより、最良の焦点を決定する。本発明を用いれば、焦点およびレチクルオブジェクト位置を通じて、連続したデータが得られる。
【００５２】
従って、本発明は、自主選択型の焦点有する点において有利である；すなわち、露光中のウェーハまたは感光性基板フィールドが焦点深度を妨害した場合に最良の焦点ゾーンを常に印刷するため、通常の焦平面位置のエラーに対する感知性が極めて低い。本発明は、感知性が高く、ノイズが少なく、また、１回の露光で特徴付けパラメータの高速取得が可能であるという有利な点を有する。本発明を用いれば、（焦平面に関連する時間のかかる複数の露光エラーおよび焦点スライシングエラーを伴う）焦平面のスライス工程を行う必要がなくなる。
【００５３】
試験において、感知性およびノイズレベルを、５ナノメートルレベル未満で定期的に入手している。これらの低レベルは、従来の技術を用いた場合は入手不可能である。従来の技術を用いると、線幅が低減するにつれて、これらの点が劣化することが多い。しかし、本発明は、線幅が低減するにつれてロバスト性が増すという利点を有する。これが可能なのは、本発明では、線幅画像ではなく、フィーチャ品質のエンベロープを分解（ｒｅｓｏｌｖｅ）することに依存しているからである。
【００５４】
本発明を用いれば、完全なフィールドデータを数秒間で（すなわち比較的短時間で）入手することも可能になる。これは、ラインサイズが小さく、熱によって時定数が変動するために大きなＵＶまたはそれ以上のものを用いるリソグラフィックツールにおいて、重要な特徴である。１回の露光工程において完全なフィールド露光を用いる本発明の能力は、（データをスキャンすることによって取得するために発生する）アラインメントをとるタイミングにおけるエラーを無くす。多重化されたフィーチャ配向、サイズおよびラインタイプを有する複数の異なるフィーチャセットを用いると、焦点位置、非点収差、像面湾曲および焦点深度を決定することが可能になる。さらに、本発明を用いれば、コマ収差、球面、およびコヒーレンス変動に関する情報も得られる。
【００５５】
本発明は、試験対象となる画像生成システムとリソグラフィック記録プロセスとによって画像生成される多重化された周期的なフィーチャから構成されるため、印刷された画像を解析する計測ツールなどを用いて、光学システムの特徴付けを高速に行うことを可能にする。これらのフィーチャセットは、様々なラインタイプ、形状、サイズおよび配向にグループ分けまたは分離することが可能である。本発明では、１回の露光で、画像生成システムの焦点深度を通じてまたはこれを超えてこれらのフィーチャセットを画像生成する。エンベロープまたはフィーチャ品質は、焦点を通じて印刷および解析される。この解析は、自動相関付けによる解析および相互相関付けによる解析の場合と同様に、完全な焦点深度データの評価からなる。あるいは、この解析では、エンベロープの非対称性または傾きが最大または最小になっているか否かを識別する。これは、個々のフィーチャをの解析を所定の（したがって最適ではない）別個の焦点位置において行う従来の技術と対照的である。
【００５６】
焦点を通じて得られた特定のフィーチャセットの品質を用いて、フィーチャタイプの配向および／または選択サイズに応じて、平坦な焦点、像面湾曲、非点収差、球面収差、部分的コヒーレンス、ひずみおよびコマ収差を決定することが可能である。非点収差の場合、異なるラインの配向を、フィールド下方に向かって組み合わせ模様にし、暗視野顕微鏡または干渉顕微鏡を用いて読み出すことが可能である。あるいは、異なるライン配向を、組み合わせ模様にし、干渉顕微鏡または原子間力顕微鏡を用いて読み出すことも可能である。ひずみの場合、完全フィールド干渉計を用いて、フィーチャを読み出すことが可能である。
【００５７】
従って、本発明を用いれば、光学システムと、半導体ウェーハを作製するための光リソグラフィーにおいて用いられる特定の投射用光学部品との特徴付けを高速かつ容易に行う能力が格段に進歩することが理解されるべきである。１回の露光、データ取得または視認工程から、１つのタイミングにおいて光学システムを特徴付ける貴重な情報を入手することが可能である。これにより、画像生成性能が高レベルで維持されるため、処理量および歩留りが大幅に増加する。
【００５８】
（２．ホログラフィック試験レチクル）
上述したように、試験中、複数の周期的なパターンおよび他の構造を有する試験レチクルを用いて、光学システム（例えば、レンズ）を特徴付ける。例えば、図１に示すように、試験レチクル１６上のパターンを用いて光学システム１８を画像生成し、その結果、基板２２上に画像データが記録される。基板２２を調査して、後の工程において処理すべき画像データを取り出して、光学システムに関するパラメータ（例えば、焦点、像面湾曲、非点収差、コマ収差、焦平面偏差、球面収差、およびコヒーレンス変動）を決定する。
【００５９】
試験レチクル１６は、光学システム１８の品質を試験するために用いられるため、正確な特徴付けを行うことができるように、試験レチクル１６上のパターンをできるだけ正確にすることが好ましい。より詳細には、試験レチクル上の格子のラインおよびスペース（例えば、図４を参照）の寸法および配置を正確にすることが重要である。格子が不正確である場合、基板２２上に記録された収差が光学システム１８によって発生したものであるのかそれとも試験レチクル１６によって発生したものであるのかを判定することが困難になる。
【００６０】
レチクル（例えば、試験レチクル）を作製する従来の手段は、電子ビーム書込みツールおよびレーザ書込みツールを含む。これらの従来の技術は通常、後でまとめてスティッチされる大型のパターンのサブフィールドに書き込みを行い、より大型の合成フィールドパターンを生成する。サブフィールドが共にスティッチされると、レチクル書込みエラーが発生し得る。極めて高い開口数（ＶＨＮＡ）のリソグラフィックツールにおいて線幅が１００ｎｍを下回ると、これらの書込みエラーは、光学的画像生成システムを試験する能力を制限する要素となる。
【００６１】
従って、以下の記載において、本発明によるホログラフィック試験レチクルを作製する方法およびシステムについて説明する。２つ以上の光学放射ビームを干渉させて、周期的な干渉パターン（例えば、格子および上述したような他の試験構造）を有する干渉体積を生成することにより、ホログラフィックレチクルが生成される。次いで、様々な記録技術（例えば、フォトレジストなど）を用いて、レチクルブランク上にこれらの干渉パターンを記録する。干渉する光学ビームの性質を用いて、干渉パターンの幾何学的構成を厳密に制御する。より詳細には、この幾何学的構成は、光の波長、波面の変動および露光構成（すなわち、干渉前後の光学放射の相対的ビーム角度）によって、制御される。電子ビーム技術またはレーザ書込み技術を用いて逐次的に書き込みを行う場合に比べて、これらの要素全てをずっと正確に制御することが可能である。さらに、このホログラフィック技術を用いれば、１回の通過でずっと大型のレチクル領域を書き込むことも可能である。そのため、電子ビームのサブフィールドをまとめてスティッチすることに起因する書込みエラーを完全に回避することができる。
【００６２】
図２０は、ホログラフィックレチクルを書き込みためのシステム２０００を示す。このシステムは、レーザ２００２と、スプリッタ２００６と、波面操作光学部品２０１０と、干渉体積２０１２と、フォトレジスト２０１４を有するレチクルブランク２０１６とを含む。以下、システム２０００について、フローチャート２１００（図２１）を参照しながら説明する。
【００６３】
工程２１０２において、レーザ２００２は、コヒーレントな光学放射２００４を生成する。
【００６４】
工程２１０４において、スプリッタ２００６は、光学放射２００４を２つ以上のビーム２００８ａ、２００８ｂにスプリットする。２つのビーム２００８ａ、２００８ｂは、分かり易くするために図示したものであり、ビームの数が所望の干渉パターンの種類に依存する場合、複数のビーム２００８を生成することも可能である。
【００６５】
工程２１０６において、波面操作光学部品２０１０は、ビーム２００８の１つ以上の波面を操作し、その結果ビーム２０１１ａ、２０１１ｂが得られる。例示的光学部品２０１０は、レーザビームの波面を変更する際に用いられることの多い様々な光学コンポーネントを含み、そのようなコンポーネントの例を挙げると、レンズ、伸張器、コリメータ、空間フィルタ、鏡などがある（ただし、これらに限定されない）。具体的な例として、ピンホールを通じて収束するビームによって生成される球面波に空間フィルタリングを行うと、厳密に制御される波面が生成される。これらの波面は、波長、波面発散角度、伝搬距離およびビーム交差角度によって支配される。さらに、その結果得られるビーム２０１０がその後干渉体積を干渉させ、生成するように、光学部品２０１０のアラインメントをとる。
【００６６】
その結果得られたビーム２０１１ａ、２０１１ｂは、その後のビーム干渉の間に所望の干渉パターンを生成する波面を有する。各ビーム２０１１の特定の種類の波面は、特定の所望の干渉パターンに依存する。例示的波面を挙げると、円筒形の波面、平面の波面、球面の波面セットなどがある（ただし、これらに限定されない）。本明細書中、特定の波面の組み合わせと、それに関連する干渉パターンについてさらに説明する。
【００６７】
工程２１０８において、ビーム２０１１ａ、２０１１ｂを干渉させ、これにより、関連する干渉パターンを有する干渉体積２０１２を生成する。図２０では、分かり易くするために２つのビームが干渉している様子を示しているが、ビームの数が所望の干渉パターンに依存する場合、本発明の範囲には、複数のビーム干渉も含まれる。
【００６８】
工程２１１０において、レチクル２０１６上のフォトレジスト２０１４は、干渉体積２０１２と関連する干渉パターンを記録する。他の種類の記録媒体を用いることも可能であり、そのような記録媒体を挙げると、写真用フィルム、ホログラフィックフィルム、光屈折媒体、フォトポリマー、および、関連分野の当業者に理解されるような、他の既知の干渉パターンを記録するための手段（ただし、これらに限定されない）。
【００６９】
工程２１１２において、フォトレジスト２０１４を現像して、所望の干渉パターンを有する試験レチクルを生成する。
【００７０】
工程２１１４において、ホログラフィック試験レチクル（例えば、図１において説明した光学システム１８）を用いて、光学システムの試験を行う。
【００７１】
ホログラフィック的に試験レチクルに書込みを行うことによって得られる利点は多く有る。以下、このような利点のうちいくつかについて説明する。第１に、ホログラフィックパターニングは、電子ビーム技術よりも正確である。なぜならば、このパターニングによって得られる干渉パターンは、光の波長、干渉ビームの波面変動および露光構成の幾何学的構成によって決定されるからである。本発明を用いれば、従来の電子ビーム書込み技術およびレーザ書込み技術を用いる場合よりもこれらの要素全てをより正確に制御することが可能であり、これにより、従来の技術につきもののレチクル書込みのエラーが低減する。
【００７２】
このような多大な精度の向上により、ホログラフィック技術を用いて、光学性能試験に共通する周期的な構造（例えば、格子）を容易に生成することができる。例えば、線形格子において、線幅ピッチの均一性を正確に制御することが可能であるため、ひずみが最小限になる。さらに、チャープ型格子において、様々なピッチパターンを精度良く生成することが可能である。したがって、光学システムの試験を、一連のラインサイズ、ライン配向およびパターンピッチを正確に制御しながら、行うことが可能となる。さらに、周期的な構造の位相シフトも正確に制御することが可能である。格子の位相シフトは、光学システム中の異常な光学収差を特徴付ける際に有用である。このような異常な光学収差は、画像平面におけるフィーチャシフトの原因となる。
【００７３】
さらに、ホログラフィックパターニングを用いると、現在のレチクル書込みツール（例えば、電子ビームおよびレーザ書込みツール）よりもずっと小さな線幅を印刷することが可能となる。例えば、現在、電子ビーム技術は１００ｎｍ以上に限定されており、一方、ホログラフィックパターニングでは、１００ｎｍ未満そして５０ｎｍぐらいの小さな線幅を印刷することが可能である。
【００７４】
（２ａ．詳細な構成および干渉形態）
ホログラフィーレチクルのパターニング、およびその結果として生じる干渉パターンの詳細な実施形態は、以下のように説明される。これらの実施形態は、例示のみを目的としたものであり、限定することを意図したものではない。他の例示的実施形態は、本明細書中における議論に基づいて、当業者によって理解される。これらの他の例示的実施形態は、本発明の範囲および趣旨の範囲内にある。
【００７５】
図２２Ａは、２つの球形ビームの干渉に基づくホログラフィーレチクルパターニング（またはライティング）の例示である。図２２Ａを参照して、光拡大器２２０４ａ、ｂは、光放射ビーム２２０２ａおよび２２０２ｂを受け取る。拡大器２２０４ａ、ｂは、ビーム２２０６ａおよび２２０６ｂとして表わされる拡大する球形波面ビーム２２０２ａ、ｂを有するためにビーム２２０２ａ、ｂを操作する。ビーム２２０６ａおよび２２０６ｂは、示されるように、十分に線形格子パターンを有する干渉ボリューム２２０８を生成するために干渉する。線形格子パターンは、レチクルブランク２２１０上に記録される。格子パターンの線幅および線間距離（ピッチ均一性とも呼ばれる）は、ビームの波長、およびビーム干渉が生じる角度によって厳しく制御される。レーザが光源として用いられると、光波長が非常に正確で、かつ安定している。したがって、結果として生じる格子のピッチ均一性も非常に正確で、かつ安定し、電子ビームまたはレーザライティング技術を用いて達成されたものよりも改良される。
【００７６】
図２２Ａにおいて、球形拡大ビームは、例示目的でのみ線形格子を作製するために図示され、限定することを意図しない。他の実施形態は、当業者によって理解される。例えば、長い経路長さの準（ｑｕａｓｉ）平面波ビームは、ピッチ均一性を改良するために用いられ得る。あるいは、さらなる光学レンズが、平面波を生成するためにビームをコリメートするのに利用され得る。換言すると、線形格子は、コリメートされた光を干渉することによって生成され得る。
【００７７】
図２２Ｂは、干渉パターン２２１２に関するシミュレーションを図示し、干渉パターン２２１２は球形の２つのビーム干渉によって生成される。そのシミュレーションは、パターン２２１２上のピッチ均一性における変動を表わす。干渉パターン２２１２の中心におけるボックス２２１４は、一定のピッチ均一性を有する領域を強調する。換言すると、線幅および線間距離は、ボックス２２１４内において本質的に一定である。対照的に、ボックス２２１６は、可変の（しかしながら制御された）ピッチ均一性を有するパターン２２１２の領域を強調する。より具体的には、ボックス２２１６における線幅および線間距離は増大しているが、既知の、および制御された割合で増大している。これはチャープ（ｃｈｉｒｐｅｄ）格子として公知である。同様に、パターン２２１２の他の部分は、制御された割合で減少している線幅および線間距離を有する。
【００７８】
図２３Ａ〜Ｅは、チャープ格子を有する干渉パターンを生成するためのホログラフィーレチクルパターニングを図示する。上述のように、図２３Ｂ〜Ｅにおいてさらに図示されるように、チャープ格子は、一連の連続的に変化する線および線間距離を有する。チャープ格子は、多重露光を必要とすることなく、複数の線幅および線間距離に渡る光システムの解像歪を決定するために役に立つ。
【００７９】
図２３Ａを参照して、ホログラフィーレチクル構成２３００は、軸から外れた円筒波ビームおよび平面波ビームの組み合わせを表わし、これは、チャープ格子を有する干渉パターンを生成するために役に立つ。平らな波面を有する放射ビーム２３１０ａ、ｂは、示されるように、レチクル２３０６の下部に向って投影される。さらに、ミラー２３０２は、ビーム２３１０ａ、ｂに関して、角度αおよびβで放射ビーム２３０４ａ、ｂを、レチクル２３０６に向って投影する。ビーム２３０４ａ、ｂは、好適には、円筒波面を有し、地点２３０８で交わる。ビーム２３１０ａ、ｂおよび２３０４ａ、ｂは、チャープ格子パターンを有する干渉ボリュームを生成するために干渉し、そこでチャープ格子の特性は、円筒形の広がりの形状寸法および干渉ビーム波長によって影響される。
【００８０】
図２３Ｂ〜Ｅは、例示的チャープ格子の図示である。より具体的には、図２３Ｂは円筒形区域平面格子２３１２を示し、線幅および線間距離は格子の中心で最大であり、格子の中心から格子の端に向かって小さくなる。図２３Ｃは、逆円筒形区域平面格子２３１４を図示し、線幅および線間距離は、格子の中心において最小であり、格子の端において最大になる。図２３Ｄは、複数のチャープ格子２３１８ａ〜ｅから構成される組み合せ（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ）チャープ格子２３１６を図示する。組み合せ格子２３１６は、成分格子２３１８を多重露光することによって生成され、レチクルブランクをｙ方向にて露光間を移動させる。組み合せ格子２３１６は、試験用の光学系の複数のフィールド地点において、解像ひずみが測定されることを同時に可能にする。図２３Ｅは、円形区域プレートアレイを図示する。
【００８１】
上述のように、ホログラフィーによって生成されたチャープ格子の特性（ピッチ変化等）は、干渉ビームの形状および波長によって影響される。その結果、ホログラフィーによって生成されたチャープ格子は、その広がりに渡って連続的であり、かつ滑らかに変化する。対照的に、離散パターニング方法は、通常、スキャンされたか、ラスター化されたか、またはピクセル化されたパターニング格子の線幅およびピッチを変化させる。これらの離散的シリアル方法は、パターニングビーム位置、ステージ位置およびスティッチング精度において一時的に変動するという点で難がある。
【００８２】
図２３Ｆは、組み合せチャープ格子２３１６を用いる光学システムの焦点決定を図示する。より具体的には、焦点曲線２３２０ａ〜ｅは、組み合せチャープ格子２３１６を用いる試験用の光学システム（図１における光学システム１８等）を解像することによって生成される。それぞれの曲線２３２０は、隣接した格子２３１８における線幅に対応する（図１Ａのｚ方向に）焦点深度を表す。格子２３１８における線幅の１つは、基準焦点（線幅２３２２等）を提供するために任意に選択され、他の線幅のための焦点深度は、示されるように、基準焦点に関連してプロットされる。
【００８３】
図２４は、ホログラフィー試験レチクル上でパターン化される実際の交差格子２４００の原子間力マイクログラフを図示する。交差格子２４００は、４５度の角度で見られ、２組の直交線（すなわち２倍の形状寸法）を有する。
【００８４】
図２５は、３つの異なった配向（すなわち３倍対称性）の線を有するホログラフィー六角形パターン２５００を図示し、したがって、これらの配向での解像ひずみが同時に測定されることを可能にする。これは、光学システムの解像ひずみがこれらの３つの配向で同時に測定されることを可能にする。ｎ倍の対称性について以下において議論されるように、本発明は３倍対称性に限定されない。
【００８５】
図２６は、多角格子２６００を図示し、これは複数の平面波ビームを干渉する／組み合わせる結果である。格子２６００は、０度、４５度、９０度および１３５度の相対角度で交差するｘ−ｙ面における交差線によって構成される。本発明は、この形状寸法に限定されない。以下に示されるように、マルチビーム干渉は、２倍形状寸法、３倍形状寸法、４倍形状寸法および一般的に、ｎ倍形状寸法を有するレチクル上に合成サブミクロン形状寸法を生成するために用いられ得る。このｎ倍パターンは、線配向に依存する光学システムパラメータを精査するために用いられ得る。これらのパターンをホログラフィーによって生成する利点は、周期構造間の空間的関係が厳しく制約されるということである。さらに、これらのｎ倍パターンは、ひずみか、コマ収差（ｃｏｍａ）か、または光学システムのひとみ（ｐｕｐｉｌ）平面において、方位角に依存した非対称収差として分離可能である他の解像移動収差の収集のデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）において貴重である。
【００８６】
実施形態において、格子２４００における交差線２４００は、正弦振幅を有し、この正弦振幅の強度は、関数［ｓｉｎ（ｘ＋ｙ）*ｓｉｎ（ｘ−ｙ）*ｓｉｎ（ｘ）*ｓｉｎ（ｙ）］2に従って変化する。２成分のオン−オフ線を含む他の強度分布は、当業者によって理解されるように使用され得る。これらの他の振幅関数は、本発明の範囲および趣旨の範囲内にある。
【００８７】
図２７は、区域プレートアレイ２７００を図示し、ｎ倍の形状寸法を限界までとる。区域プレートアレイ２７００は、可変の線幅および線間距離（すなわちチャープされた）を有する円を含む。アレイ２７００の円形配向がもとで、すべての可能な線配向の解像ひずみは同時に測定され得、単一試験レチクルが用いられる。実施形態において、区域プレートアレイ２７００は、球面ビームを生成するために、光放射の２つのビームを組み合わせる／干渉することによって生成される。
【００８８】
（２ｂ．位相シフト干渉パターン）
図２８は、ホログラフィーパターン格子２８０２〜２８０６を図示し、これは周期格子のためのピッチ変動および位相シフトを集合的に例示する。より具体的には、格子２８０２の線幅および線間距離（すなわちピッチ）は、格子２８０４のピッチよりも極めて小さいので、格子２８０２および２８０４は、ピッチ変動を示す。格子２８０６の線は、格子２８０４における線と関連して、ｘ方向に移動されるので、格子２８０４および２８０６は位相シフトを示す。
【００８９】
あるいは、格子のデューティサイクル（または線対空間比）は、同じ格子ピッチを維持しながら連続的または調和して変化し得る。図２９Ａは、変化するデューティサイクルを用いて一定のピッチ格子を有するホログラフィーパターンを有するレチクルを図示する。図２９Ａにおいて、レチクル２９００は、一定ピッチの格子２９０２を有する。しかしながら、プロフィルＡ２９０４において、格子２９０２のデューティサイクルは、線対空間比１：１であり、プロフィルＢ２９０６においては、格子２９０２のデューティサイクルは、線対空間比３：１である。１つのレチクル２９００上に一定ピッチをともなうこのようなホログラフィーパターンを有することは、パターン全体が単一回折角度で干渉的に検索されることを可能にする。フォトリソグラフィシステムを、１組のホログラフィーパターンを用いて、それぞれ１レチクル上に一定のピッチで試験することによって、収差は、線対空間デューティサイクルの関数として製作された様々な誘導された解像移動および焦点移動に基づいて識別され、かつデカップル（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）され得る。
【００９０】
図２９Ｂおよび図２９Ｃは、レチクル２９００のホログラフィーパターンがどのように形成されるかを図示する。図２９Ｂは、均一の格子パターン２９０８を図示する。図２９Ｃは、露光強度２９１０の変化のパターンを図示する。図２９Ｃにおいて、露光強度は、下部２９１２においてより大きく、上部２９１４においてより小さい。下部２９１２と上部２９１４との間の露光強度は、これらの２つの部分２９１２、２９１４の値間で、漸進的に移行しながら連続的に変化する。ホログラフィーレチクルパターン２９００は、露光強度２９１０が変化するパターン上の均一格子パターン２９０８を重ね合わせることによって形成される。当業者は、デューティサイクルパターンの任意の変化は、均一格子パターン上の露光強度の変化をともなうパターンを重ね合わせることによって生成され得ることを認識する。特に、露光強度の変化をともなうパターンは、露光強度がパターンの範囲を横断して高値から低値へ移行するパターンに限定されない。
【００９１】
図３０は、例えば、図２８の格子２８０４および２８０６の間の位相シフトなどの、制御された位相シフトを生成するための位相制御システム３０００を示す。制御システム３０００は、光学検出器３００４および３００６、制御入力３００８、および差分モジュール３０１０を含む。制御システム３０００は、フリンジロッキング能力（ｆｒｉｎｇｅ  ｌｏｃｋｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ）内で操作され得、および／または、制御信号３００８に基づく意図的な格子の位相シフトを実行するために使用され得る。
【００９２】
光学検出器３００４および３００６は、ホログラフィック干渉パターン３００２の異なる点において光強度を測定するために配置され、強度信号３００５および３００７をもたらす。本発明の一実施形態において、検出器３００４および３００６は、光学検出ダイオード、または検出される光の強度と比例する電気信号を生成する同等のデバイスである。
【００９３】
差分モジュール３０１０は、強度信号３００５および３００７、ならびに制御信号３００８を受け取る。差分モジュール３０１０は、強度信号３００５に制御信号３００８を加え、次いで強度信号３００７を引くことにより、差分信号３０１１を決定する。フリンジロッキングの間、制御信号３００８は実質的に０であり、従って、差分信号３０１１は、検出器３００４および３００６によって計測される光強度間の差異を表す。差分信号３０１１が約０の場合、検出器３００４および３００６は、ほとんど同じ光強度を受け取り、従って、各フリンジ上の同じ対応する位置を監視する。差分信号３０１１が約０でない場合、検出器３００４および３００６は、光フリンジの同じ部分にまたがっていない。
【００９４】
差分信号３０１１は、干渉パターン３００２を生成するために使用された干渉ビームの内の１つの位相をずらすミラーデバイス、水晶デバイス、または別の光学デバイス（図示せず）を制御するために使用される。差分信号３０１１が約０である場合、動作は起きない。差分信号３０１１が０でない場合、干渉ビームの位相がずらされて、干渉（またはフリンジ）パターン３００２の位相をずらす。フリンジロッキングのために、フリンジパターン３００２の位相がシフトすることにより、検出器３００４および３００６は、同等の強度の光を検出し、従って、差分信号３０１１を約０にする。フリンジロッキングは、振動および他のランダムな妨害などによる位相シフトの小さな修正を行うのに有用である。下記でさらに説明するように、信号３００５および３００７が等しい場合も、フリンジロッキングと対照的に、０でない制御信号３００８を導入することにより、意図的な位相シフトがフリンジパターン３００２内に導入され得る。
【００９５】
図３１に示すように、位相制御システム３０００は、レチクル書き込みシステム３１００内に組み込まれ得、制御された相対的な位相のずれた格子を有するホログラフィック試験レチクルを書き込み得る。レチクル書き込みシステム３１００は、システム２０００（図２０）に類似しており、それに、位相コントローラ３０００および位相シフトデバイス（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）３１０２が加えられる。位相コントローラ３０００は、干渉体積（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｖｏｌｕｍｅ）２０１２を分析し、上記のように、干渉体積２０１２および制御信号入力３００８に基づいて、差分信号３０１１を生成する。差分信号３０１１は、マニピュレーション光学２０１０内の位相シフトデバイス３１０２を制御し、これにより、ビーム２０１１ａの位相をずらし、その結果、制御信号３００８に基づく干渉体積２０１２内に位相のずれを生成する。従って、干渉体積２０１２は、制御信号３００８を変化させることにより、種々の量において、位相をずらされ得る。移相デバイス３１０２は、光学ビームの位相をシフトさせるのに有用なミラーデバイス、水晶デバイス、または別の光学デバイスであり得る。デバイス３１０２の他の具体的な実施形態として、以下が挙げられる：反射アレイ、屈折アレイ、もしくは回折アレイ；電気変形可能（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）デバイス；音響光学デバイス；例えば、圧電駆動ミラーまたはバイモルフ駆動ミラーなどであるが、これらに限定されないナノ動作（ｎａｎｏ−ａｃｔｕａｔｅｄ）光学デバイス；反射性、回折性、または屈折性のナノ変形可能（ｎａｎｏ−ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）ミラーアレイ；ＭＥＭＳミラーアレイ；電気変形可能ホログラム；および電子フリンジロッキングシステム。
【００９６】
さらに、複数の位相シフト格子（図２８に示すように）は、制御信号３００８に対して異なる電圧を用いて、レチクルブランクを複数回露出することにより、システム３１００を使用して生成され得る。フローチャート３２００（図３２）は、複数の位相シフト格子の生成についてより詳細に説明する。
【００９７】
図３２を参照すると、ステップ３２０２において、制御信号３００８の電圧が、基準電圧に設定される。ステップ３２０４において、レチクルブランクが、ホログラフィック干渉体積に露出されて、基準電圧に対応する基準格子を記録する。ステップ３２０６において、レチクルブランクは、格子の所望の位相のずれに対して垂直な方向に動かされる。例えば、図２８において、最初に格子２８０４が印刷されると、次いでレチクルは、ｙ方向に動かされて、格子２８０６を印刷する。ステップ３２０８において、制御信号３００８の電圧が変化して、ホログラフィック干渉体積内に位相のずれをもたらす。ステップ３２１０において、レチクルブランクは、（位相がずれた）ホログラフィック干渉体積に再露出されて、ステップ３２０４において生成された基準格子と比べて位相がずれている格子を記録する。ステップ３２０６〜３２１０は、相対的な位相のずれを有する複数の格子を生成するために、複数回繰り返され得る。この技術を用いて、格子間の極めて正確な位相シフトが実現され得る。実施形態において、線幅の微小な部分の位相シフトが達成され得る。サブミクロンの線幅は、オングストローム範囲内の制御された位相シフトを達成することが可能である。
【００９８】
（２ｃ．レチクル読み取り分析）
上述のように、本明細書中で説明される試験レチクルは、好適には、光学システムのテストを行うために利用される。例えば、図１に示すように、光学システム１８は、試験レチクル１６と共に描かれ、試験レチクル１６は、ホログラフィックに生成された試験レチクルであり得る。結果の画像データは、感光性基板２２の上に記録され、その後、光学システム１８を特徴づける情報を抽出するために分析され得る。あるいは、結果の画像データは、復調デバイスを用いてリアルタイムに見るために提示され得る。
【００９９】
図７に示すように、感光性基板２２は、干渉技術（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を用いて分析されて、試験用の光学システムの特性を決定する。結果の干渉写真は、露光された基板２２から干渉により回折される光の位相面（ｐｈａｓｅ  ｆｒｏｎｔ）における変化を表す。
【０１００】
図３３は、干渉写真３３００の例を示し、試験用の光学デバイスの３ｘ３フィールドアレイにおける回折された光の位相面を表す。干渉写真３３００は、例示的なホーン３３０２などのホーンによって描かれる９つのブロック（３ｘ３アレイに対応する）を含む。各ブロックは、チルトおよびピストンによって特徴づけられ、チルトおよびピストンは、試験用の光学システムのアレイフィールドにおける収差および歪曲の量を定める。不均一な歪曲パラメータは、ローカルピストンおよびローカルチルトに基づいて分析され得る。より具体的には、チルトは、ブロックの角度を参照し、反射された光の倍率、および試験用の光学システムのテレセントリック性（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃｔｙ）を表す。ピストンは、ブロックの高さを参照し、反射された位相面の変換差異を表し、従って、試験用の光学システムによって引き起こされる位相シフトを表す。
【０１０１】
一旦特徴づけられると、光学システムの歪曲および収差は、光学線幅に対してプロットされ得る。例えば、グラフ３４００（図３４）は、コマ（非対称収差）によって引き起こされる歪曲と光学線幅との関係を示す。他の光学システムの特性も、光学線幅に対して量を定めプロットされ得る。他の光学システムの特性は、ゼルニケ収差、焦点、像面湾曲、非点収差、コマ、歪曲、テレセントリック性、焦平面偏差、球面収差、およびコヒーレンス変化を含むが、これらに限定されない。従って、不均一な歪曲パラメータは、線幅における変化の関数として検出され得る。当業者は、チャープ格子構造を用いることにより、非線形位相面が、単一のホログラフィックレチクル上で実現され得ることを理解する。
【０１０２】
グラフ３４００は、線幅および収差の種類の関数として、どのように画像のずれが生じ得るかの例を示す。グラフ３４００、および他の光学システムの特性のために作成される同様のグラフは、光リソグラフィシステムの最も焦点が合う位置において得られるデータから作成される。しかし、画像オフセットの規模は、リソグラフィフィーチャー（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  ｆｅａｔｕｒｅ）を描くために使用される光学照明の部分干渉性（ＰＣ）によって大きな影響を受ける。図３５Ａおよび図３５Ｂは、部分干渉性が画像オフセットにどのように影響するかを示す。グラフ３５００Ａ（図３５Ａ）は、光学照明の部分干渉性が０．６の場合の画像シフトを、種々の線幅に対して焦点の関数として示す。グラフ３５００Ｂ（図３５Ｂ）は、光学照明の部分干渉性が０．３の場合の画像シフトを、種々の線幅に対して焦点の関数として示す。当業者は、部分干渉性の条件が異なることによる相対的なずれの差異を比較することは、より低い収差次数からより高い収差次数を逆重畳積分（ｄｅｃｏｎｖｏｌｖｉｎｇ）するための別の方法であると理解する。
【０１０３】
線幅の関数として相対的な画像シフトを測定することは、各線幅が基本の線幅サイズの整数倍となるような種々の線幅を有するレチクルを使用することにより単純化され得る。テーブル３６００（図３６）は、このパターンを示す。テーブル３６００は、異なる回折角における回折の線幅および次数の関係を示す。回折角は、文字として表される。例えば、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、および６００ｎｍの寸法の線幅を有するレチクルを考慮する。この場合、線幅２００ｎｍの第２回折次数は、線幅１００ｎｍの第１回折次数と同じ角度である。同様に、線幅６００ｎｍの第３回折次数は、線幅２００ｎｍの第１回折次数と同じ角度である。従って、線幅のセットを有するレチクルは、同じ干渉の角度において、相対的な画像シフトのために測定され得る。これにより、試験の条件下で、単一のサンプル角において全てのデータが収集されることが可能になる。これは、試験が行われ得る速度を改善する。そしてまた、収集されるデータの頑強性および感応性を改善する。
【０１０４】
（３．結論）
本明細書中、本発明の方法および構成要素の例としての実施形態が説明された。他の箇所でも示すように、これらの例としての実施形態は、例示のみを目的として記載されており、限定しない。他の実施形態も可能であり、本発明の範囲内である。そのような他の実施形態は、本明細書中に含まれる教示に基づいて、関連分野（単数または複数）の当業者に明らかである。従って、本発明の幅および範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきでないが、請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】    図１Ａは、光リソグラフィックシステムの模式図である。
【図１Ｂ】  図１Ｂは、復調デバイス２４を備える光リソグラフィックシステムの模式図である。
【図２】  図２は、レチクルスペースまたはオブジェクトスペースの斜視図である。
【図３】  図３は、感光性基板または画像スペースの斜視図である。
【図４】  図４は、複数の周期的な構造またはその上のパターンを有する試験レチクルを示す平面図である。
【図５Ａ】  図５Ａは、１つの種類の格子パターンまたは周期的なパターンもしくは構造を示す平面図である。
【図５Ｂ】  図５Ｂは、別の種類の格子パターンまたは周期的なパターンもしくは構造を示す平面図である。
【図６】  図６は、光学システムの特徴付けの際に用いられるデータの取得を示す模式図である。
【図７】  図７は、本発明の一実施形態の高レベルの方法工程を示すブロック図である。
【図８Ａ】  図８Ａは、体積スペースの模式図である。
【図８Ｂ】  図８Ｂは、感光性基板上に形成された画像の模式的平面図である。
【図９Ａ】  図９Ａは、レチクル上のパターンの一部分の一実施形態の模式的平面図である。
【図９Ｂ】  図９Ｂは、図９Ａに示す実施形態に基づいた非点収差の検出を示す模式的斜視図である。
【図１０Ａ】  図１０Ａは、レチクルを示す模式的平面図である。
【図１０Ｂ】  図１０Ｂは、レチクルパターンの一部を示す模式的平面図である。
【図１１Ａ】  図１１Ａは、レチクル上のパターンの一部の別の実施形態の模式的平面図である。
【図１１Ｂ】  図１１Ｂは、図１１Ａに示す実施形態に基づいた非点収差の検出を示す模式的斜視図である。
【図１２】  図１２は、球面収差を検出する際に用いられるレチクルパターンの一部を示す模式的平面図である。
【図１３】  図１３は、レチクルを異なるフィーチャセットまたはパターン部分に分割して、光学システムの特徴付けの際に用いられる異なる収差を検出する様子を示す、模式的平面図である。
【図１４】  図１４は、干渉計マップのグラフィカルな斜視図であり、本発明の一実施形態における光学システムのひずみまたは収差を検出する様子を示す。
【図１５】  図１５は、本発明の一実施形態を用いて検出することが可能な異なるひずみまたは収差を示すグラフである。
【図１６Ａ】  図１６は、図１５に示す異なるひずみまたは収差の全体をグラフィックとして示す。
【図１６Ｂ】  図１６Ｂは、図１５に示す異なるひずみまたは収差の全体をグラフィックとして示す。
【図１６Ｃ】  図１６Ｃは、図１５に示す異なるひずみまたは収差の全体をグラフィックとして示す。
【図１６Ｄ】  図１６Ｄは、図１５に示す異なるひずみまたは収差の全体をグラフィックとして示す。
【図１７】  図１７は、光学システムの最良の焦点を得るために用いられる本発明の一実施形態を示す感光性基板の平面図である。
【図１８】  図１８は、本発明の一実施形態における球面収差の検出を示すグラフである。
【図１９Ａ】  図１９Ａは、画像生成を向上させるためのレチクルの最適な配置を検出するための本発明の一実施形態を示す模式的平面図である。
【図１９Ｂ】  図１９Ｂは、図１９Ａに示す本発明の実施形態において用いられるレチクルの模式的平面図である。
【図２０】  図２０は、本発明の一実施形態による、ホログラフィックレチクル書込みシステムを示す。
【図２１】  図２１は、本発明の一実施形態に従ってホログラフィックレチクルの書込みを行う際のフローチャートを示す。
【図２２Ａ】  図２２Ａは、本発明の一実施形態によるホログラフィックパターンによって生成された球面状の２つのビームの干渉を示す。
【図２２Ｂ】  図２２Ｂは、本発明の一実施形態による球面状の２つのビームの干渉の際のピッチ均一性を示す。
【図２３Ａ】  図２３Ａは、本発明の一実施形態による、ホログラフィックパターニングを用いたチャープ格子を作製するためのシステムを示す。
【図２３Ｂ】  図２３Ｂは、本発明の一実施形態によるホログラフィックパターニングによって生成された様々なチャープ格子を示す。
【図２３Ｃ】  図２３Ｃは、本発明の一実施形態によるホログラフィックパターニングによって生成された様々なチャープ格子を示す。
【図２３Ｄ】  図２３Ｄは、本発明の一実施形態によるホログラフィックパターニングによって生成された様々なチャープ格子を示す。
【図２３Ｅ】  図２３Ｅは、円形のゾーンプレートアレイを示す。
【図２３Ｆ】  図２３Ｆは、本発明の一実施形態による、組み合わせ模様のチャープ格子を用いた光学システムの焦点決定工程を示す。
【図２４】  図２４は、本発明の一実施形態に従って試験レチクル上にホログラフィック的にパターニングされた交差格子の原子間力マイクログラフを示す。
【図２５】  図２５は、本発明の一実施形態に従ったホログラフィックパターニングによって生成されたホログラフィック六角形パターンを示す。
【図２６】  図２６は、本発明の一実施形態に従ったホログラフィックパターニングによって生成された多角形格子を示す。
【図２７】  図２７は、本発明の一実施形態に従ったホログラフィックパターニングによって生成されたゾーンプレートアレイを示す。
【図２８】  図２８は、本発明の一実施形態による、ホログラフィック的にパターニングされた格子を示す。これらの格子は、ピッチ変化および位相変化を集合的に示す。
【図２９Ａ】  図２９Ａは、ホログラフィックパターンを有するレチクルを示し、格子のピッチの格子は一定であり、デューティサイクルは変動する。
【図２９Ｂ】  図２９Ｂは、レチクル２９００のホログラフィックパターンを形成する方法を示す。
【図２９Ｃ】  図２９Ｃは、レチクル２９００のホログラフィックパターンを形成する方法を示す。
【図３０】  図３０は、本発明の一実施形態による、ホログラフィック的に生成された格子の位相シフトを正確に制御するための位相制御システムを示す。
【図３１】  図３１は本発明の一実施形態による、位相シフト制御を正確に行うホログラフィックレチクル書込みシステムを示す。
【図３２】  図３２は、本発明の一実施形態による、ホログラフィック的に生成された格子の位相シフトの変動のフローチャート３２００を示す。
【図３３】  図３３は、本発明の一実施形態による干渉写真を示す。
【図３４】  図３４は、本発明の一実施形態による、試験中の光学システムのひずみと光学線幅との間の関係のグラフを示す。
【図３５Ａ】  図３５Ａは、部分的コヒーレンスが画像オフセットに影響を与える様態を示す。
【図３５Ｂ】  図３５Ｂは、部分的コヒーレンスが画像オフセットに影響を与える様態を示す。
【図３６】  図３６は、各線幅が基本的な線幅サイズの整数倍になるように様々な線幅のレチクルを用いることにより、相対的な画像シフトの測定を線幅の関数として簡略化する方法を示す。
【符号の説明】
４２      信号プロセッサ
４４      光学システム特徴付け器
２００２  レーザ
２００６  スプリッタ
２０１０  波面操作光学部品
２０１２  干渉体積
２０１４  フォトレジスト
２０１６  レチクル
３０００  位相コントローラ
３００８  制御信号
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0004599029.tif 000003
【図２】
0004599029.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
0004599029.tif 000007
【図５Ｂ】
0004599029.tif 000008
【図６】
0004599029.tif 000009
【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
0004599029.tif 000012
【図９Ａ】
0004599029.tif 000013
【図９Ｂ】
0004599029.tif 000014
【図１０Ａ】
0004599029.tif 000015
【図１０Ｂ】
0004599029.tif 000016
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
0004599029.tif 000020
【図１４】
0004599029.tif 000021
【図１５】
0004599029.tif 000022
【図１６Ａ】
0004599029.tif 000023
【図１６Ｂ】
0004599029.tif 000024
【図１６Ｃ】
0004599029.tif 000025
【図１６Ｄ】
0004599029.tif 000026
【図１７】
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【図１８】
0004599029.tif 000028
【図１９Ａ】
0004599029.tif 000029
【図１９Ｂ】
0004599029.tif 000030
【図２０】
0004599029.tif 000031
【図２１】
0004599029.tif 000032
【図２２Ａ】
0004599029.tif 000033
【図２２Ｂ】
0004599029.tif 000034
【図２３Ａ】
0004599029.tif 000035
【図２３Ｂ】
0004599029.tif 000036
【図２３Ｃ】
0004599029.tif 000037
【図２３Ｄ】
0004599029.tif 000038
【図２３Ｅ】
0004599029.tif 000039
【図２３Ｆ】
0004599029.tif 000040
【図２４】
0004599029.tif 000041
【図２５】
0004599029.tif 000042
【図２６】
0004599029.tif 000043
【図２７】
0004599029.tif 000044
【図２８】
0004599029.tif 000045
【図２９Ａ】
0004599029.tif 000046
【図２９Ｂ】
0004599029.tif 000047
【図２９Ｃ】
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【図３０】
0004599029.tif 000049
【図３１】
0004599029.tif 000050
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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