(57)【要約】      （修正有）【課題】投影画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する装置及び方法を提供する。【解決手段】遮蔽層５４０は、第１のアパーチャ材料５３０及び第２のアパーチャ材料５６０が挿入されたアパーチャを有し、第２のアパーチャ材料は、厚さ「t1」及び幅「d」を有する。画像光の波長に対して略透明である被覆層５２０（例えば、ＳｉＯ２）により、遮蔽層５４０を被覆できる。被覆層５２０のアパーチャとは反対側の面は、装置又はその用途によって異なる隣接媒体５１０（例えば、純水、空気、真空など）にさらされており、遮蔽層は、支持層５５０により支持される。支持層５５０は、被覆層５２０とは反対側で遮蔽層５４０に動作可能に結合される。アパーチャ幅（例えば、スリット幅）を所望の値に設定し、厚さt1を変えることにより、アパーチャを通過するＴＥモード及びＴＭモードの透過率を変化させることができる。【選択図】図５Ａ
2007180501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮蔽層と、
アパーチャと、
を備え、
前記アパーチャは前記遮蔽層に配置され、前記アパーチャは第１の媒体で満たされた第１の部分を有し、前記第１の媒体は前記アパーチャ内部における有効屈折率を変化させ、前記有効屈折率は、ＴＭモード及びＴＥモードの双方で偏光された入射画像光が略同一の透過率レベルで前記アパーチャを通過することを促進することを特徴とする検出アパーチャ。
【請求項２】
支持層を更に備え、
前記支持層は、入射画像光と前記遮蔽層との間の前記遮蔽層の面に動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の検出アパーチャ。
【請求項３】
被覆層を更に備え、
前記被覆層は、前記支持層が動作可能に結合された前記遮蔽層の面とは反対側の前記遮蔽層の面に動作可能に結合されていることを特徴とする請求項２に記載の検出アパーチャ。
【請求項４】
前記アパーチャ内部における前記有効屈折率は、１より高く且つ前記支持層の有効屈折率より低いことを特徴とする請求項２に記載の検出アパーチャ。
【請求項５】
前記被覆層は、流体媒体にさらされる面を有することを特徴とする請求項３に記載の検出アパーチャ。
【請求項６】
前記流体は、空気及び真空のいずれか一方であることを特徴とする請求項５に記載の検出アパーチャ。
【請求項７】
前記流体は、水であるか、又は、水と略同一若しくはそれ以上の屈折率を有する物質であることを特徴とする請求項５に記載の検出アパーチャ。
【請求項８】
前記第１の媒体は、ナノ粒子を含むことを特徴とする請求項３に記載の検出アパーチャ。
【請求項９】
前記ナノ粒子は、ナノ球体であることを特徴とする請求項８に記載の検出アパーチャ。
【請求項１０】
前記ナノ粒子は、ナノコラムであることを特徴とする請求項８に記載の検出アパーチャ。
【請求項１１】
前記ナノ粒子は、ナノ多孔構造を形成することを特徴とする請求項８に記載の検出アパーチャ。
【請求項１２】
前記第１の媒体は、ＳｉＯ２、ＬｉＦ及びＭｇＦ２のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の検出アパーチャ。
【請求項１３】
前記遮蔽層は遮蔽媒体から形成され、前記遮蔽媒体は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、ＭｏＮ及びＮｂＮのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載の検出アパーチャ。
【請求項１４】
前記遮蔽層の厚さは、２５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１３に記載の検出アパーチャ。
【請求項１５】
前記遮蔽媒体は、予め定められた厚さに対して、どの材料がＴＥ偏光及びＴＭ偏光をより低い透過率で前記遮蔽層を通して透過させるかに基づいて選択されることを特徴とする請求項１４に記載の検出アパーチャ。
【請求項１６】
請求項３に記載の検出アパーチャを複数備え、
前記複数の検出アパーチャは、共通の遮蔽層を有し、前記複数の検出アパーチャのアパーチャは、前記遮蔽層に互いに離間して配置されていることを特徴とする検出アパーチャ層。
【請求項１７】
遮蔽層と、
アパーチャと、
を備え、
前記アパーチャは前記遮蔽層に配置され、前記アパーチャは第１の媒体で満たされた第１の部分を有し、前記第１の媒体は前記アパーチャ内部における有効屈折率を変化させ、前記有効屈折率は、ＴＭモードの透過率が減少された状態で、増加した透過率を有するＴＥモードで偏光された光が前記アパーチャを通過することを促進することを特徴とする検出アパーチャ。
【請求項１８】
支持層を更に備え、
前記支持層は、入射画像光と前記遮蔽層との間の前記遮蔽層の面に動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１７に記載の検出アパーチャ。
【請求項１９】
被覆層を更に備え、
前記被覆層は、前記支持層が動作可能に結合された前記遮蔽層の面とは反対側の前記遮蔽層の面に動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１８に記載の検出アパーチャ。
【請求項２０】
前記アパーチャ内部における前記有効屈折率は、前記支持層の有効屈折率以上であることを特徴とする請求項１９に記載の検出アパーチャ。
【請求項２１】
前記被覆層は、流体媒体にさらされる面を有することを特徴とする請求項１９に記載の検出アパーチャ。
【請求項２２】
前記流体は、空気及び真空のいずれか一方であることを特徴とする請求項２１に記載の検出アパーチャ。
【請求項２３】
前記流体は、水と略同一若しくはそれ以上の屈折率を有する物質であることを特徴とする請求項２１に記載の検出アパーチャ。
【請求項２４】
前記第１の媒体は、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＨｆＯ２及びＳｉ３Ｎ４のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１９に記載の検出アパーチャ。
【請求項２５】
前記遮蔽層は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、ＭｏＮ及びＮｂＮのうち少なくとも１つから形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の検出アパーチャ。
【請求項２６】
前記遮蔽層の厚さは、２５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項２５に記載の検出アパーチャ。
【請求項２７】
前記遮蔽媒体は、どの材料がＴＥ偏光及びＴＭ偏光をより低い透過率で前記遮蔽層を通して透過させるかに基づいて選択されることを特徴とする請求項２６に記載の検出アパーチャ。
【請求項２８】
請求項１９に記載の検出アパーチャを複数備え、
前記複数の検出アパーチャは、共通の遮蔽層を有し、前記複数の検出アパーチャのアパーチャは、前記遮蔽層に互いに離間して配置されていることを特徴とする検出アパーチャ層。
【請求項２９】
遮蔽層と、
前記遮蔽層の一面に動作可能に結合された基板と、
前記基板内の少なくとも２つの構造体と、
少なくとも１つのアパーチャと、
を備え、
各アパーチャは関連するアパーチャ中心線を有し、前記少なくとも１つのアパーチャは前記遮蔽層に配置され、画像光は前記少なくとも１つのアパーチャを通過するときに回折され、観測距離における前記アパーチャ中心線のうち１つに関するポインティングベクトル分布の局在化が改善されるように、前記回折光は前記少なくとも２つの構造体により散乱されることを特徴とする検出アパーチャ。
【請求項３０】
前記少なくとも２つの構造体は、
第１の構造体及び第２の構造体を備え、
前記第１の構造体は前記少なくとも１つのアパーチャ中心線の一方の側に位置し、前記第２の構造体は前記アパーチャ中心線の反対側に位置し、前記第１の構造体及び前記第２の構造体は離間距離により分離されることを特徴とする請求項２９に記載の検出アパーチャ。
【請求項３１】
前記少なくとも２つの構造体は、
少なくとも１つのアパーチャ中心線の一方の側にある第１の構造体及び第２の構造体と、
前記アパーチャ中心線の前記第１の構造体及び前記第２の構造体とは反対側にある第３の構造体及び第４の構造体とを備え、
前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、第１のピッチ距離により分離され、前記第３の構造体及び前記第４の構造体は、第２のピッチ距離により分離され、前記アパーチャの両側に第１の構造体として配置された前記第１の構造体及び前記第３の構造体は、離間距離により分離されていることを特徴とする請求項２９に記載の検出アパーチャ。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのアパーチャは、
複数のアパーチャを備え、
前記複数のアパーチャの一方の側に第１の構造体があり、前記複数のアパーチャの前記第１の構造体とは反対の側に第２の構造体があることを特徴とする請求項２９に記載の検出アパーチャ。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのアパーチャは、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＨｆＯ２及びＳｉ３Ｎ４のうち少なくとも１つで満たされることを特徴とする請求項２９に記載の検出アパーチャ。
【請求項３４】
前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、ＭｏＮ及びＮｂＮのうち少なくとも１つから形成されていることを特徴とする請求項３３に記載の検出アパーチャ。
【請求項３５】
前記離間距離は、１００〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項３０に記載の検出アパーチャ。
【請求項３６】
前記第１のピッチ距離及び前記第２のピッチ距離は略同一であることを特徴とする請求項３１に記載の検出アパーチャ。
【請求項３７】
前記第１のピッチ距離は、１００〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項３６に記載の検出アパーチャ。
【請求項３８】
前記第１の構造体及び前記第２の構造体の厚さは、５０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項３１に記載の検出アパーチャ。
【請求項３９】
前記第１の構造体及び前記第２の構造体の幅は、３０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項３８に記載の検出アパーチャ。
【請求項４０】
遮蔽層と、
前記遮蔽層の一面に動作可能に結合された基板と、
方向転換層と、
少なくとも１つのアパーチャと、
を備え、
各アパーチャは関連するアパーチャ中心線を有し、前記少なくとも１つのアパーチャは前記遮蔽層に配置され、画像光は前記少なくとも１つのアパーチャを通過するときに回折され、観測距離における前記アパーチャ中心線のうち１つに関するポインティングベクトル分布の局在化が改善されるように、前記回折光は前記方向転換層により方向が規定されることを特徴とする検出アパーチャ。
【請求項４１】
前記方向転換層は、前記基板より高い屈折率を有する層であることを特徴とする請求項４０に記載の検出アパーチャ。
【請求項４２】
前記方向転換層は、勾配屈折率を有する層であることを特徴とする請求項４０に記載の検出アパーチャ。
【請求項４３】
前記方向転換層はレンズであることを特徴とする請求項４０に記載の検出アパーチャ。
【請求項４４】
前記方向転換層は、前記基板の屈折率より大きい中心位置屈折率を有し且つ前記基板の屈折率と略同一である末端位置屈折率を有することを特徴とする請求項４２に記載の検出アパーチャ。
【請求項４５】
前記屈折率は、前記中心位置から前記末端位置まで徐々に変化することを特徴とする請求項４４に記載の検出アパーチャ。
【請求項４６】
前記少なくとも１つのアパーチャはスリットであることを特徴とする請求項１、１７、２９又は４０に記載の検出アパーチャ。
【請求項４７】
検出アパーチャを製造する方法であって、
基板の上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記基板上の前記フォトレジストを現像する工程と、
前記フォトレジスト及び前記基板をエッチングし、前記フォトレジストのエッチングにより、アパーチャの有効屈折率を調整するための前記アパーチャへの挿入材料として作用する突起部を前記基板上に形成する工程と、
エッチングされた前記基板の上に遮蔽層を成膜する工程と、
前記遮蔽層の上に被覆層を成膜する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４８】
前記遮蔽層の上に第２のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第２のフォトレジストを現像する工程と、
現像された前記第２のフォトレジスト及び前記遮蔽層をエッチングする工程と、
を更に含み、エッチングされた前記遮蔽層の一部及び前記突起部は前記アパーチャを形成し、エッチングされた前記遮蔽層の上の前記被覆層は前記遮蔽層の中にアパーチャを取り囲むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
検出アパーチャを製造する方法であって、
第２の基板の上に第１の基板を成膜する工程と、
前記第１の基板の上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記第１の基板上の前記フォトレジストを現像する工程と、
前記フォトレジスト及び前記第１の基板をエッチングして、前記第１の基板に、前記第２の基板まで延びるエッチング凹部を形成する工程と、
前記エッチング凹部の中にナノ粒子を堆積する工程と、
エッチングされた前記遮蔽層の上に被覆層を配置し、前記遮蔽層の中に取り囲まれたアパーチャを形成する工程であって、前記アパーチャの一部が前記ナノ粒子で満たされ、且つ、前記アパーチャ内部における有効屈折率が変化する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５０】
検出アパーチャを製造する方法であって、
基板の上に遮蔽層を成膜する工程と、
前記遮蔽層の上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記遮蔽層上の前記フォトレジストを現像する工程と、
前記フォトレジスト及び前記遮蔽層をエッチングして、前記遮蔽層に前記基板まで延びるエッチング凹部を形成する工程と、
前記凹部及び前記遮蔽層の一面の一部の周囲の領域の圧力を低下する工程と、
前記領域の一部の中へ材料を注入する工程と、
前記材料を平坦化する工程と、
前記材料を硬化する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５１】
前記材料は、硬化可能な流体であることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記流体はジメチルシロキサンであり、前記硬化するステップにおいて、その結果形成される材料はＳｉＯ２を含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記材料を硬化するステップは、前記ジメチルシロキサンをＸｅ２ランプによって照射する工程を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記基板に少なくとも２つの凹部をエッチングし、満たされた前記凹部が少なくとも２つの散乱構造体を形成するように、前記凹部を材料で満たす工程を更に含むことを特徴とする請求項４７、４９又は５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する方法／装置に関する。特に、本発明は、レチクルパターンの画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善するためにアパーチャ特性を変化させることに関するが、それに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
図１は、光学リソグラフィに使用される従来の露光装置１００を示す。照明システム１１０（例えば、ＡｒＦレーザ）は、レチクル１３０のパターン１３５を照明（露光）する（１２０）。パターン１３５の画像１７５を運ぶパターン光（画像光）１４０は、投射レンズ１５０を経てウェハ１７０上へ投射される（１６０）。ウェハ１７０の上面には、フォトレジスト層（図示せず）がスピンコートされている。画像光１６０は、フォトレジストを露光する。その後、フォトレジストは現像され（ネガ型のフォトレジストの場合、露光されなかったフォトレジストが除去され、ポジ型のフォトレジストの場合には、露光されたフォトレジストが除去される）且つエッチング（例えば、プラズマエッチング）される。その結果、ウェハ１７０に複数の構造体が形成される。ウェハ１７０へのレチクル１３０のパターン１３５の転写の精度は、いくつかの品質項目によって決まる。例えば、投射レンズに残留する収差は、レチクル上のパターン１３５を正確に表現しない画像１７５を形成する可能性がある。これが、ウェハ１７０に入射する画像光１６０をサンプリングするために検出器が使用される理由の１つである。
【０００３】
図１に示される従来のシステムの分解能Rは、その投射レンズ１５０の開口数（NA）及び照明（露光）波長（λ）により判定される。この関係を次のように表現できる。
【０００４】
（１）R ＝ （k1λ）／NA
式中、k1は、プロセス依存係数（例えば、０．３〜０．５）である。例えば、ＡｒＦレーザが照明システムとして使用され（λ＝１９３ｎｍ）、液浸システムを使用して、１．０を超えるNAを得ることができる。液浸システムの場合、投射レンズ１５０とウェハ１７０との間の空間は流体で満たされる。この流体は、照明波長に対して透明であり、１より大きい屈折率「n」を有することができる（例えば、純水n＝１．４４）。なお、本明細書においては、流体という用語が使用される場合、液体（例えば、水）及び気体（例えば、種々の圧力の空気）が含まれる。
【０００５】
画像精度を求めるための従来の検出方法の１つは、フォトレジストを露光し、フォトレジストを現像し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用してフォトレジストを観察する。しかし、画像を直接サンプリングすることが望まれるのに加えて、いくつかのフォトレジスト特性があるために、サンプリング検出構成が開発された。
【０００６】
図２Ａは、画像２１０ａの精度の尺度を求めるために、画像光をサンプリングする目的で使用される従来の単一スリット（アパーチャ）サンプリング検出構成２００ａ（検出器アパーチャ）を示す。画像光は検出器アパーチャに入射し、そこで、光の一部は遮蔽層２３０ａにより検出器アパーチャを通過しないように遮蔽される。遮蔽層２３０ａは、支持基板２４０ａの上に配置され、開口部（アパーチャ）２２０ａを有する。選択された波長の光は、このアパーチャ２２０ａを通過することができる。アパーチャを通過した画像光の部分２５０ａは、検出器２６０ａにより検出される。画像全体をサンプリングするために、検出器アパーチャは、検出器２６０ａと共に移動される（２９０）。
【０００７】
図２Ｂは、従来の多重スリット２２０ｂ（多重アパーチャ）画像サンプリング検出構成２２０ｂ（検出器アパーチャ）を示す。この構成は、単一のアパーチャを含む構成に類似するが、周期画像をサンプリングするために複数のスリットを有する。双方の構成は、画像全体をサンプリングするために移動自在である。画像が周期的であるため、各アパーチャは、実際には同一の画像部分を捕捉する。図２Ｂの構成においては、図２Ａに示される単一スリット構成と比較して、より多くの光を検出器によって検出できる。この構成の場合にも、画像２１０ｂは、検出器２６０ｂによりサンプリングされる。検出器２６０ｂは、検出器アパーチャ２００ｂを通過した画像光の部分２５０ｂ、すなわち、複数のアパーチャ２２０ｂを通過した部分を検出する。検出器アパーチャ２００ｂを透過しない他の光部分は、遮蔽層２３０ｂにより遮蔽される。遮蔽層２３０ｂは、支持基板２４０ｂにより支持される。
【０００８】
いくつかの従来の構成においては、画像フィーチャを検出できるように、アパーチャ幅（例えば、スリット幅）は画像光波長より小さい。米国特許第５，６３１，７３１号は、単一スリットアパーチャ構成及び多重スリット構成について述べている。なお、アパーチャという用語は、特定の周波数の光を通過させる開口部、スリット、穴及び他の任意の種類の領域を表すために使用され、この領域に隣接する他の領域は、その光を通過させない。アパーチャ幅は、画像光の波長より小さくなる傾向にあるため、光がアパーチャから射出するときに、回折が生じる可能性がある。この回折により、検出器における画像検出誤差は、更に大きくなる（例えば、コントラスト低下、輝度低下）。コントラストの低下は、各々が異なるコントラストレベルを有する種々の画像光の偏光が検出器アパーチャをそれぞれ異なる状態で透過するときに生じる可能性がある。輝度の低下は、回折光の一部のみが検出器に到達した場合に生じる可能性がある。
【０００９】
図３Ａは、検出アパーチャ３００の狭いアパーチャ３２０を通過する画像光３３０の回折３７０を示す。アパーチャ幅は「d」であり、画像光波長l３４０より小さいと想定される。遮蔽層３１０の厚さはW1あり、遮蔽層３１０に使用される材料の吸光特性によって異なる。画像光３３０は、２つの偏光、すなわちＴＥ（TransverseElectric）偏光３６０ａ及びＴＭ（Transverse Magnetic）偏光３６０ｂを有することができる。ＴＥモード３６０ａの電界は、選択された方向（例えば、スリットの長い部分に沿った方向）に合わされるが、ＴＭモード３６０ｂの電界は、ＴＥモードの電界の向き（fieldalignment）に対して略垂直に合わされる。従来の露光システム（図１）においては、照明ビームは偏光されない。そのような場合、画像１７５は、ＴＥ偏光成分及びＴＭ偏光成分の重畳（それぞれ、約５０％）として与えられる。従って、ＴＥ偏光とＴＭ偏光との間で、スリット透過率が異なる場合には、アパーチャを介して検出される画像は、アパーチャなしのフォトレジストにおいて形成されたと考えられる画像とは異なる。その結果、測定に精度の問題が生じる。
【００１０】
前述のように、異なる偏光ＴＭ及びＴＥは、アパーチャを通過するときに異なる透過率特性を有する。図３Ｂは、図３Ａの検出器アパーチャ３００の狭いアパーチャ３２０を通過するときのＴＥ偏光画像光及びＴＭ偏光画像光の相対透過率を示す。グラフは、次のように条件が想定されたシミュレーション（有限差分時間領域（ＦＴＤＴ）法を使用して、マクスウェルの方程式を解く）に基づく。
【００１１】
条件は、遮蔽材料がＣｒであり、その光学特性は、n＝０．８４１及びk＝１．６４７であり、
照明光は、λ＝１９３ｎｍの波長を有し（例えば、ＡｒＦレーザ）、
遮蔽層の厚さは、約９５ｎｍであり、且つ
アパーチャはスリットであり、１５ｎｍから２３５ｎｍまで変えられる。
【００１２】
図３Ｂに示されるように、種々のスリット幅に対して、ＴＥモードとＴＭモードの透過率は異なり、約６０ｎｍのスリット幅において一致する。しかし、画像光におけるフィーチャ（feature）を判定するためには、多くの場合、６０ｎｍより狭いスリット幅、例えば４５ｎｍを使用するのが有用である。４５ｎｍのとき、ＴＭ透過率はＴＥ透過率より高い。なお、４５ｎｍのとき、双方のモードの透過率レベルは減少している。
【００１３】
透過画像光に対する回折の影響による輝度低下を例証するために、検出器を２つの位置Ａ１及びＡ２（図３Ａ）に移動し、画像光を測定し、図３Ｃ及び図３Ｄにそれぞれグラフとして表した。
【００１４】
図３Ｃは、シミュレーション条件に対して、観測位置Ａ１におけるポインティングベクトル輝度と空間次元との関係を示す。位置Ａ１はアパーチャ３２０に隣接するが、位置Ａ２はアパーチャ出口から１．５μｍずれている。図３Ｃは、オフセット距離がない場合のアパーチャ中心線（ＡＭＬ）に関する局在化輝度を示す。しかし、検出器をアパーチャ出口に配置できない場合が多い。多くの場合、検出器のセンサが検出器内部に設置されるため、結果的にオフセット距離が発生する。
【００１５】
図３Ｄは、アパーチャ出口から１．５μｍのオフセット距離にある観測位置Ａ２におけるポインティングベクトル輝度と空間次元との関係を示す。図３Ｄは、オフセット距離において、ＡＭＬに関して輝度が分散し、低下していることを示す。従って、アパーチャが回折を起こす性質により、検出器における輝度が低下し、コントラストが低下し、且つ信号対雑音比（すなわち、ＳＮ比）が減少する。
【００１６】
検出される画像輝度が回折により低下するのに加えて、ＴＥモード及びＴＭモードの種々の透過率は、測定精度の低下という結果をもたらす。例えば、図４Ａは、ＴＥ偏光画像光４１０ａからの画像４２０ａを示す。
【００１７】
図４Ｂは、ＴＭ偏光画像光４１０ｂからの画像４２０ｂを示す。照明ビームが偏光されない場合、実際の画像は、２つの画像成分の重畳（又は平均）として表現される。従って、アパーチャを透過されるＴＭモード光のほうが多くなると、検出画像とウェハ上に作成される画像との間に差異が生じる。このように、従来の検出器アパーチャには、種々のレベルで回折の影響及び精度の問題が生じるという欠点がある。
【特許文献１】米国特許第５，６３１，７３１号
【発明の開示】
【００１８】
少なくとも１つの実施形態は、アパーチャの屈折率を調整することにより、ＴＥ偏光とＴＭ偏光を略整合し、それによりサンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。
【００１９】
少なくとも１つの実施形態は、アパーチャの屈折率を調整することにより、ＴＭ偏光と比較した場合のＴＥ偏光の透過率の相対値を実質的に増加し、それによりサンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態は、アパーチャとそれに続く層との相対屈折率を調整するか又は散乱構造体を追加することにより、アパーチャを通過する光の回折の影響を実質的に低減し、それによりサンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態は、実施形態の検出アパーチャを製造する方法に関する。
【００２２】
本発明の実施形態を適用可能な他の領域は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。以下の詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の実施形態を示すが、単に例示を目的としており、本発明の範囲を限定することは意図されていないことを理解すべきである。
【００２３】
本発明の実施形態は、以下の詳細な説明及び添付の図面から更に十分に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の実施形態の説明は、性質上、単なる例示であり、適用用途及び利用方法に関して、本発明を限定することは意図されていない。実施形態は、任意の画像サンプリングシステム又は画像検出システムと組み合わせて使用でき、ここで示される実施例において説明されるシステムに限定されない。
【００２５】
当業者に周知の方法、技術、装置及び材料は、詳細には説明しないが、適宜、有用な説明の一部を成すものとする。例えば、半導体エッチング材料及びその手順は、詳細には説明しないが（例えば、ポジ型又はネガ型のフォトレジストを使用する）、本明細書の有用な開示が与えられれば、当業者は、過度の実験作業なしで、実施形態に従って検出アパーチャ装置を構成するために、そのような材料及び手順を使用できるであろう。そのような手順及び材料は、実施形態の範囲内に含まれるものとする。
【００２６】
また、実施形態は、アパーチャを通して画像をサンプリングする任意の撮影装置（例えば、顕微鏡）にも適用可能であり、従って、本明細書において説明される利用例に限定されない。
【００２７】
なお、図中、同様の図中符号及び文字は同様の項目を示す。従って、１つの図において１つの項目が定義されたならば、続く図において、その項目が論議されること又は更に定義されることはないであろう。
【００２８】
実施形態の概要
以下に、３つの実施形態を関連する実施例と共に説明する。しかし、それらの実施形態は、実施形態の数を限定しようとするものではなく、例示を目的として含まれる。
【００２９】
第１の実施形態は、アパーチャの屈折率を調整することにより、ＴＥ偏光とＴＭ偏光を略整合し、それによりサンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。
【００３０】
第２の実施形態は、アパーチャの屈折率を調整することにより、ＴＭ偏光と比較した場合のＴＥ偏光の透過率の相対値を実質的に増加し、それによりサンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。
【００３１】
第３の実施形態は、アパーチャとそれに続く層との相対屈折率を調整するか又は散乱構造体を提供することにより、アパーチャを通過する光の回折の影響を実質的に低減し、それによりサンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。
【００３２】
第１の実施形態
第１の実施形態は、アパーチャの屈折率を１（例えば、空気又は真空）と基板の屈折率（例えば、ＳｉＯ２、n＝１．５６）との間で適切に調整することにより、ＴＥ偏光とＴＭ偏光との間で透過率を実質的に整合する。図５Ａ、図６Ｂ、図７Ｂ及び図８は、第１の実施形態に係る限定的な意味を持たない４つの実施例を示す。アパーチャの有効屈折率を調整するために、アパーチャは、材料、例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＬｉＦ及び当業者により周知の屈折率を調整するための他の材料、並びにそれと同等の材料が添加される。
【００３３】
本発明の第１の実施形態に係る検出アパーチャ５００の第１の実施例が図５Ａに示される。遮蔽層５４０は、第１のアパーチャ材料５３０及び第２のアパーチャ材料５６０が挿入されたアパーチャを有する。第２のアパーチャ材料は、厚さ「t1」及び幅「d」を有する。画像光の波長に対して略透明であり且つアパーチャ内部に材料を保持するか又は他の物質がアパーチャに侵入するのを阻止することができる被覆層５２０（例えば、ＳｉＯ２）により、遮蔽層５４０を被覆できる。被覆層５２０のアパーチャとは反対側の面は、装置又はその用途によって異なる隣接媒体５１０（例えば、純水、空気、真空など）にさらされており、遮蔽層は、支持層５５０により支持される。支持層５５０は、被覆層５２０とは反対側で遮蔽層５４０に動作可能に結合される。アパーチャ幅（例えば、スリット幅）を所望の値に設定し、厚さt1を変えることにより、アパーチャを通過するＴＥモード及びＴＭモードの透過率を変化させることができる。
【００３４】
例えば、図５Ｂは、特定のシミュレーション条件に対して、図５Ａに示される第１の実施形態の第１の実施例の検出アパーチャを通過するＴＥ偏光画像光及びＴＭ偏光画像光の相対透過率を示す。シミュレーション条件は、次の通りである。
【００３５】
隣接媒体５１０は水（n＝１．４４、k＝０）であり、
光遮蔽層５４０はＣｒにより形成され、厚さ（Ｗ）は、遮蔽層を通過する光の透過率が０．００１未満になるように選択された８０ｎｍであり、
支持層５５０はＳｉＯ２（n＝１．５６、k＝０）であり、
被覆層５２０もＳｉＯ２であり、隣接媒体５１０からの水がアパーチャに侵入するのを阻止し、
アパーチャは、幅（d）が４５ｎｍ、理論上の画像分解能が２２．５ｎｍであるスリットであり、且つ
厚さ（t1）は０〜８０ｎｍで変化され、第２のアパーチャ媒体５６０の材料はＳｉＯ２であり、第１のアパーチャ媒体５３０の材料は空気である。なお、これらの値は単なる例であり、第１の実施形態の範囲内で、他の種々の寸法値及び材料を使用できる。
【００３６】
図５Ｂは、シミュレーションの結果を示す。８０ｎｍの厚さ（t1）値は、アパーチャが第２のアパーチャ媒体で完全に満たされていることを表す。なお、この場合、ある厚さt1に対して、ＴＥモードの透過率は、ＴＭモードの透過率より高い。更に、厚さ（t1）が約２８ｎｍである場合には、ＴＥモード及びＴＭモードの透過率は、略同一である。従って、厚さ（t1）を変化させることにより、相対透過率は変化し、同様の手順を使用して、アパーチャを通過して検出器に至るＴＥモード及びＴＭモードの透過率を略整合すること又は特定のモードを強調すること（例えば、第２の実施形態）が可能である。第１の実施形態に係る検出器アパーチャを製造するために、半導体エッチングに関連する処理及び技術を使用できる。
【００３７】
図６Ａ〜図６Ｆは、少なくとも１つの実施形態に係る検出器アパーチャ６００の一実施例及びその検出アパーチャを製造する方法を示す。フォトレジスト（例えば、ポジ又はネガのフォトレジスト）が基板６３０ａ上に塗布され（５ａ）（例えば、６６０ａ）、先に「背景技術」の欄で概説したような照明及びレチクルを使用して露光される（５ａ）（６７０ａ）。次に、露光済みフォトレジストは現像され（１０ａ）且つエッチングされ（１５ａ）、支持層６３０を形成する元の基板６３０ａに構造体６５０を形成する。遮蔽層６２０は、支持層６３０及び構造体６５０の上に成膜される（２０ａ）。次に、遮蔽層６２０の上にフォトレジストが塗布され（２５ａ）（例えば、６６０ｂ）、先に「背景技術」の欄で概説したような照明及びレチクルを使用して露光される（６７０ｂ）。露光済みフォトレジスト（６７０ｂ）は現像され（３０ａ）且つエッチングされ（３５ａ）、アパーチャの残る部分を構成し且つ媒体、すなわち第１のアパーチャ媒体６４０（例えば、空気）で満たすことができる凹部を形成する。最後に、遮蔽層６２０の上に被覆層６１０が配置される（４０ａ）。
【００３８】
図７Ａ〜図７Ｆは、第１の実施形態に係る検出器アパーチャ７００の一実施例及びその検出アパーチャの製造方法を示す。第２の基板７３０の上に第１の基板７２０ａが成膜される（５ｂ）。この場合、第２の基板７３０は支持層であり、第１の基板７２０は遮蔽層である。第１の基板７２０上にフォトレジストが塗布され（１０ｂ）（例えば、７６０ｂ）、先に「背景技術」の欄で概説したような照明及びレチクルを使用して露光される（１０ｂ）（７７０ｂ）。次に、フォトレジストが現像される（１５ｂ）。凹部７４０を形成するために、現像されたフォトレジストはエッチングされる（２０ｂ）。この凹部がアパーチャを形成する。第２のアパーチャ媒体７５０を形成するように、ナノ粒子（例えば、ナノ球体、ナノコラム、あるいは規則形状又は不規則形状の他のｎｍ以下の大きさの粒子）が凹部７４０の一部分の中に堆積される（２５ｂ）。アパーチャの有効屈折率及びＴＥモードとＴＭモードとの相対透過率を変化させるために、ナノ粒子の量及び材料組成を変更できる。最後に、凹部７４０の中に配置された第１のアパーチャ媒体（例えば、空気）及び第２のアパーチャ媒体７５０（例えば、ナノ粒子）を被覆するために、遮蔽層７２０の上に被覆層７１０が配置される（３０ｂ）。多くの異なる材料、例えば、ＳｉＯ２及びＭｇＦ２をナノ粒子として使用できる。更に、ナノ粒子という場合、ナノサイズで材料が欠落していること（例えば、空気のコラム、気泡）も意味する。
【００３９】
例えば、第１の実施形態に係る多孔質アパーチャ（ナノサイズ柱状構造）を具備する検出アパーチャ８００の第４の実施例が図８に示される。第２のアパーチャ媒体８５０は、例えば、多孔質構造を形成するアパーチャの厚さ全体にわたり延びる気体又は固体の柱状構造などの種々の形状から構成される。この場合、多孔質という用語は、固体材料の中の気体柱状構造のみならず、アパーチャ内部における材料の不均質構造も表すものとする。柱状構造は、当業者に周知の上述した処理を使用して、第１のアパーチャ媒体の中にエッチング可能である。遮蔽層は、左側部分８２０ａ及び右側部分８２０ｂから構成されることが可能であり、各部分は、異なる特性を有してもよい。
【００４０】
要するに、第１の実施形態に係る検出アパーチャは、遮蔽層とアパーチャとを含むことができ、アパーチャは遮蔽層に配置される。アパーチャは、媒体（例えば、第１及び／又は第２のアパーチャ媒体）によって満たされた第１の部分を有する。媒体は、アパーチャ内部における有効屈折率を変化させることができ、有効屈折率は、ＴＭモード及びＴＥモードの双方で偏光された光が、略同一の透過レベルでアパーチャを通過することを促進する。なお、遮蔽層には、例えば、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、ＭｏＮ、ＮｂＮ、当業者に周知の他の材料及びそれらと同等の材料などの種々の材料を使用できる。更に、遮蔽層の厚さは様々に変更されてもよく（例えば、１０〜３００ｎｍ、２５ｎｍ〜１００ｎｍ及び当業者により、設計の都合上判定され且つ／又は理解されるような他の範囲）、より多くのＴＥモード光又はＴＭモード光が遮蔽層を通過できるように、遮蔽層の材料を選択することも可能である。
【００４１】
第１の実施形態による検出アパーチャは、被覆層及び支持層を更に含むことができ、アパーチャ内部の媒体の材料も様々に選択されてもよく、いくつかの種類の隣接媒体にさらされることが可能である。例えば、アパーチャ内部の媒体は、アパーチャの有効屈折率を１より高い値及び／又は支持層の屈折率より低い値に変化させてもよく、また、種々の材料（例えば、ＳｉＯ２、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、当業者に周知の他の材料及びそれらと同等の材料）から製造可能である。更に、被覆層は、種々の材料、例えば、流体（例えば、空気又は水）及び真空にさらされる（アパーチャの反対側で）。なお、水は、可能な隣接材料の限定的な意味を持たない一例として示される。同様の別の例は、水より高い屈折率を有する透明材料（例えば、流体又は固体）であろう。
【００４２】
更に、第１の実施形態による検出アパーチャは、単一のアパーチャ（例えば、１つのスリット）に限定されない。同様の構成及び材料と組み合わせて、複数のアパーチャ（例えば、複数のスリット）を使用できる。例えば、第１の実施形態に係る検出アパーチャは、複数のアパーチャを含むことができ、その場合、複数のアパーチャは、共通の遮蔽層を有する。複数のアパーチャのアパーチャは、遮蔽層に互いに離間して配置される。
【００４３】
第２の実施形態
第２の実施形態は、アパーチャの有効屈折率を適切に調整することにより、ＴＭ偏光の透過率と比較して、ＴＥ偏光の相対透過率を増加する。少なくとも１つの実施形態において、アパーチャの有効屈折率を基板の有効屈折率以上の範囲となるように変化させることができる。本実施形態は、主にＴＥ偏光成分により画像が作成されるように、照明ビームが直線偏光されるような露光システムにおいても使用可能である。第１の実施形態に関して提供されたのと同一の実施例が第２の実施形態に対しても適用可能であるが、透過されるＴＭモード光の輝度と比較して透過されるＴＥモード光の相対輝度が増加されるように、アパーチャの屈折率を調整するためにアパーチャに挿入される材料は、第１の実施形態で使用された材料と異なっていてもよい。挿入材料を選択する場合、有用な目安は、屈折率が高いほど、ＴＥ光の透過率が高くなるということである。例えば、アパーチャの屈折率を調整するために、アパーチャの少なくとも一部に挿入される材料として、ＡｌＮを使用できる（例えば、１９３ｎｍの波長の入射画像光の場合）。あるいは、透過率は１９３ｎｍの波長の入射画像光に対してＡｌＮより低くなるが、製造が容易であるという理由により、ＳｉＯ２を使用することも可能である。アパーチャに挿入できる材料は、ここで挙げた材料に限定されず、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｓｉ３Ｎ４及び当業者に周知の屈折率を調整するための他の材料、並びにそれらと同等の材料などのアパーチャの屈折率を調整する種々の材料であってもよい。なお、材料自体と共に、材料の厚さを変えてもよい。
【００４４】
アパーチャの有効屈折率を変化させるために、アパーチャに挿入される材料を変更することに加えて、特定のＴＥモード又はＴＭモードに対して、遮蔽層を通過するときの透過レベルを最小限にするように、遮蔽層を形成する材料を選択できる。更に、遮蔽層５４０の厚さは、第２のアパーチャ媒体５６０が有することができる最大厚さ（t1）を判定する。遮蔽材料の厚さは、選択される透過率値（例えば、０．００１の透過率レベル以下）及び材料の吸光率（k）によって決まる。
【００４５】
図９は、１９３ｎｍの波長の光に対して、種々の材料の吸光率（k）と屈折率（n）との関係を示すグラフである。なお、所望の屈折率n及び吸光率kに応じて、種々の材料を使用できる。例えば、吸光率が増加するにつれて、遮蔽層５４０の厚さ（Ｗ）を減少できる。従って、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びＡｌを使用する場合、ＺｉＯ２が使用される場合より、厚さは薄くなる。材料が金属であれば（すなわち、n値が低く、k値は高い）、更に考慮すべき問題が生じる。金属と絶縁体との境界面は、入射光と干渉し合う可能性がある界面プラズモン波を形成する。界面プラズモン波は、入射する光エネルギー（例えば、通常であれば光を遮蔽する領域に入射する光エネルギー）を、アパーチャを通してアパーチャ壁面へ運び、その光は、アパーチャを通過するときに放出されることがある。このプラズモン放出光も、サンプリング画像の分解能及び／又は輝度を損なう原因となる。図１０は、入射光１０３０の刺激を経て、検出アパーチャ１０００の金属遮蔽層１０２０で発生する界面プラズモン波１０４０の形成を示す。プラズモン波は、アパーチャを通してエネルギー１０５０を運び、そのエネルギーは、アパーチャを通過する画像光１０１０と干渉し合う。少なくとも１つの実施形態において、分解能及び輝度に対する影響が減少することを促進するように、遮蔽層のn及びkの範囲を選択できる。例えば、図１１は、以下に示す光学特性の範囲に対して、遮蔽層として使用されるべき材料に好適である吸光率及び屈折率の領域（すなわち、陰影を付して示される領域）を示す。本実施例の場合、光学特性は、次の通りである。
【００４６】
（２）n＞＝0.6及び
（３）吸光率範囲k＞＝1.6。
【００４７】
当業者に周知の材料及びそれらと同等の材料の中でも、例えば、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｃｒ、ＭｏＮ、ＮｂＮなどの種々の材料が選択された範囲に対して使用できることが、陰影を付した領域に示される値からわかる。
【００４８】
図１２Ａは、種々の材料に関して、厚さが８０ナノメートル（ｎｍ）の遮蔽層の吸光率と屈折率との関係を示すグラフであり、略水平のグラフ線は透過率レベルである。太線は、遮蔽層を通過するときの０．００１の透過レベルという任意の設計基準を表す。太線より上の吸光率を有する材料は、０．００１の透過レベルという選択基準以下の透過レベルを示す。当業者に周知の材料及びそれらと同等の材料の中でも、例えば、ＭｏＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ及びＭｏは、８０ｎｍの遮蔽層厚さに対して必要とされる約１．５を超える吸光率を示すであろう。
【００４９】
図１２Ｂは、種々の材料に関して、厚さが５０ナノメートル（ｎｍ）の遮蔽層の吸光率と屈折率との関係を表すグラフの別の例を示し、略水平のグラフ線は透過率レベルである。この場合においても、太線は、遮蔽層を通過するときの０．００１の透過レベルという任意の設計基準を表す。太線より上の吸光率を有する材料は、０．００１の透過レベルという選択基準以下の透過率レベルを示す。当業者に周知の材料及びそれらと同等の材料の中でも、例えばＳｉは、５０ｎｍの遮蔽層厚さに対して必要とされる約２．５を超える吸光率値を示すであろう。従って、遮蔽層の厚さ及び選択される透過率値は、遮蔽層において使用される材料を決定する要因であるといえる。遮蔽層厚さ及び材料が決定されたならば、アパーチャの有効屈折率を変化させるために、アパーチャ内部に挿入すべき材料を選択できる。
【００５０】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、第２の実施形態に係る２つの実施例を示す。それらの実施例においては、アパーチャ特性（例えば、有効屈折率）は、ＴＭモードと比較してＴＥモードの相対透過率を増加するように選択される。
【００５１】
図１３Ａは、第２の実施形態に係る検出アパーチャ１３００ａの第１の実施例を示す。この場合、遮蔽層１３２０の厚さは８０ｎｍであり、アパーチャ幅は４５ｎｍである。図９に関して説明したように、遮蔽層１３２０を通過するときの選択された透過率レベル（例えば、０．００１）を得るために、種々の材料を選択できる（例えば、Ｃｒ）。図示される実施例においては、被覆層１３１０（例えば、ＳｉＯ２）は隣接材料１３０５（例えば、水）に隣接しており、支持層１３３０（例えば、ＳｉＯ２）は遮蔽層１３２０に動作可能に結合される。ＴＥモード及びＴＭモードのそれぞれの透過率レベルを変化させるために、アパーチャ１３５０を満たすために使用される媒体を変更できる。図１３Ｂは、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の相対透過率と、図１３Ａに示される実施例のアパーチャに挿入される材料との関係を示す。アパーチャに挿入される媒体（例えば、第２のアパーチャ媒体５６０）としてＡｌＮを使用すると、ＴＥモードの透過率値が０．０５２であり且つＴＭモードの透過率値が０．２３５である空気を使用する場合より、ＴＭモード（０．００７）と比較して高いＴＥモードの透過率レベル（０．７９３）が得られる。
【００５２】
図１３Ｃは、第２の実施形態に係る検出アパーチャ１３００ｂの第２の実施例を示す。この場合、遮蔽層の厚さは５０ｎｍであり、アパーチャ幅は４５ｎｍである。前述のように、遮蔽層を通過するときに、選択された最大値（例えば、０．００１の透過率）以下の透過率を維持するために必要とされる吸光率が８０ｎｍの遮蔽層の厚さの場合に要求される吸光率より高い材料の数は、少なくなる（例えば、Ｓｉ）。なお、アパーチャ領域の厚さ値、すなわち有効屈折率を変化させるためにアパーチャに挿入される材料の厚さ値を小さくすることによっても、透過率値は変化する。例えば、図１３Ｃに示される実施例において、アパーチャには、ＡｌＮが厚さt1＝８０ｎｍまで挿入される。これにより、ＴＥモードの透過率値は０．７９３となる。しかし、同一の材料を厚さt1＝５０ｎｍまで挿入すると、ＴＥモードの透過率値は０．９７５に増加する。しかし、ＴＥ／ＴＭの透過率比は、第２の実施例における約１５から第１の実施例における約１１３まで減少する。図１３Ｄは、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の相対透過率と、図１３Ｃに示される実施例の材料との関係を示す。従って、ＴＥ／ＴＭ透過率比がＴＥモードの透過率値より重要であるか否かに関して、設計時に決定することができる。
【００５３】
図１４Ａ〜図１４Ｆは、少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャ１４００の一実施例及びその検出アパーチャを製造する方法を示す。支持層１４３０の上に、第１の基板１４４０ａが成膜される（１ｃ）。フォトレジスト（例えば、ポジ又はネガのフォトレジスト）が第１の基板１４４０ａの上に塗布され（５ｃ）（例えば、１４７０）、先に「背景技術」の欄で概説したような照明及びレチクルを使用して露光される（例えば、１４６０）。次に、露光されたフォトレジストは現像され（１０ｃ）且つエッチングされる（１５ｃ）。これにより、構造体１４４０が第１の基板１４４０ａに形成される。支持層１４３０の上、並びに構造体１４４０の周囲及び／又は上に、遮蔽層１４２０が成膜される（２０ｃ）。最後に、被覆層１４１０が、構造体１４４０を被覆するように、遮蔽層１４２０の上に配置される（２５ｃ）。この時点で、構造体１４４０はアパーチャと呼ばれる。
【００５４】
図１５Ａ〜図１５Ｆは、少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャ１５００の一実施例及びその検出アパーチャ１５００を製造する方法を示す。第２の基板１５３０の上に、第１の基板が成膜される（５ｄ）。この場合、第２の基板は支持層であり、第１の基板は遮蔽層１５２０になる。第１の基板の上に、フォトレジストが塗布され、露光され、且つエッチングされる（１０ｄ）。これにより、凹部１５５０（例えば、アパーチャ）が第１の基板に形成される。エッチング後の第１の基板は、遮蔽層１５２０と呼ばれる。真空装置又は減圧装置１５７０は、遮蔽層１５２０の一面の少なくとも一部及び凹部１５５０を含む領域１５７０ｃに動作可能に結合される。装置１５７０は、領域１５７０ｃ内の圧力１５７０ａの少なくとも一部において、領域１５７０ｃを排気又は減圧し（１５ｄ）、次に、最終的には凹部１５５０を満たして（１５５０ａ）未硬化アパーチャ材料１５４０ａを形成する材料を領域の内部へ注入する（２０ｄ）（１５７０ｂ）。更に、注入された材料は、遮蔽層１５２０上に未硬化の第３の基板１５１０ａを形成できる。未硬化の第３の基板１５１０ａを平滑又は平坦にし（２５ｄ）（例えば、スピニングによる平坦化）、その後硬化させて（３０ｄ）、被覆層１５１０及びアパーチャ材料１５４０を形成することができる。硬化の工程は、照明、加熱又は化学反応を利用（化学反応を刺激するために、未硬化層に何らかの化学物質を添加する）してもよい。例えば、材料がジメチルシロキサン（シリコーン油）である場合、硬化の工程は、ジメチルシロキサンをＳｉＯ２（ガラス）に変換するために、Ｘｅ２ランプからの光によってジメチルシロキサンを照明する工程であってもよい。なお、未硬化材料１５１０ａ及び１５４０ａは、例えばジメチルシロキサン（シリコーン油）、フォトレジスト及び当業者に周知の他の種類の硬化可能材料、並びにそれらと同等の材料のような硬化及び注入が可能な任意の材料であってもよい。
【００５５】
先に第１の実施形態に関して説明したように、他の実施形態は、単一のアパーチャのみを有する検出アパーチャに限定されない。多重アパーチャも、実施形態の範囲内に入ることが意図される。図１６は、少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャ１６００の一実施例を示す。画像光により運ばれる画像１６１０は、遮蔽層１６２０を被覆する被覆層１６１０に入射する。遮蔽層は、複数のアパーチャ１６５０を含む。少なくとも１つの実施形態に従って、アパーチャ１６５０を完全に又は部分的に材料によって満たすことができる。遮蔽層は支持層１６３０の上に位置し、アパーチャ１６５０を通過した光は支持層１６３０を通過できる。レンズ１６７０により、光をコリメートできる。その後、光は、偏光子を通過して、検出器のセンサ１６６０に至る。検出器アパーチャ１６００全体を走査方向に移動できる（１６９０）。
【００５６】
要するに、第２の実施形態に係る検出器アパーチャは、第１の実施形態に類似する。検出器アパーチャは、遮蔽層及びアパーチャを含むことができ、アパーチャは遮蔽層に配置される。アパーチャは、第１の媒体によって満たされた第１の部分を有し、第１の媒体は、アパーチャ内部における有効屈折率を変化させる。有効屈折率は、増加した透過率を有するＴＥモードで偏光された光がアパーチャを通過するのを促進する。
【００５７】
第２の実施形態に係る他の検出器アパーチャは、被覆層及び支持層を含むことができる。少なくとも１つの実施形態において、被覆層は、流体媒体（例えば、空気、水）又は真空にさらされる面を有する。
【００５８】
第３の実施形態
第３の実施形態は、アパーチャとそれに続く層との相対屈折率を調整することにより、アパーチャを通過する光の屈折の影響を実質的に減少し、その結果、サンプリング画像の検出分解能及び／又は検出輝度を改善する検出アパーチャに関する。図３Ｃ及び図３Ｄに示されるように、回折は、アパーチャを通過するサンプリング画像光のポインティングベクトルを減少し、拡散させる。第３の実施形態は、支持基板に複数の構造体を形成することに関する。それらの構造体は、回折画像光を散乱又は方向転換することにより、検出器により（例えば、位置Ａ２において）測定されるポインティングベクトルの広がりを縮小する。
【００５９】
図１７Ａは、第３の実施形態に係る検出アパーチャ１７００の第１の実施例を示す。検出アパーチャ１７００は、隣接材料１７１０、被覆層１７２０、遮蔽層１７３０及び遮蔽層１７３０の中の媒体で満たされたアパーチャ１７５０を含むことができる。遮蔽層１７３０は、「h」の厚さを有する。図１７Ａに示される第１の実施例においては、２つの構造体１７６０及び１７７０が設けられ、構造体１７６０は幅d1を有し、構造体１７７０は幅d3を有する（図１７Ａを参照）。２つの構造体は、厚さ値h1を有する。第１の構造体１７６０及び第２の構造体１７７０は、離間距離d2により分離される。選択された検出器ずれ位置（例えば、位置Ａ２）における検出画像光のポインティングベクトルプロットを変化させるために、厚さh、h1、幅d1及びd3、並びに離間距離d2を変更できる。なお、第１の実施例は、内部に構造体を形成できる支持層１５４０を更に含むことができる。
【００６０】
図１７Ｂは、図１７Ａに示される検出アパーチャに関して、ポインティングベクトル輝度と、観測位置Ａ２における空間次元との関係を示す。なお、第１の構造体１７６０及び第２の構造体１７７０の追加により、回折画像光の散乱が助長され、それにより、ポインティングベクトル輝度が増加し、ＡＭＬに関する対称性及びＳＮ比が向上する。構造体を含まない場合の図３Ｄと構造体を含む場合の図１７Ｂとの比較を考慮する。
【００６１】
図１７Ｃ〜図１７Ｈは、第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す。図１７Ｃは、第３の実施形態に係る検出器アパーチャ１７００ｃの第２の実施例を示す。本実施例においても、被覆層１７２０ｃと、遮蔽層１７３０ｃ及びアパーチャ１７５０ｃと、支持層１７４０ｃと、集光要素１７６０ｃとが含まれる。本実施例においては、入射回折画像光を散乱する構造体（例えば、１７６０及び１７７０）の代わりに、集光（方向転換）要素１７６０ｃが回折画像光を再集束することにより、検出輝度及び検出分解能を増加する。集光要素１７６０ｃは、方向転換層（例えば、アパーチャの屈折率とは異なる屈折率を有する層、あるいはマイクロ／ナノレンズ（例えば、遮蔽層及びアパーチャより大きい屈折率を有する層））であってもよい。集光要素１７６０ｃは、アパーチャの屈折率とは異なる屈折率を有する層又はマイクロ／ナノレンズ（例えば、遮蔽層及びアパーチャより大きい屈折率を有する層）であってもよい。
【００６２】
図１７Ｄ及び図１７Ｅは、第３の実施形態に係る検出アパーチャ１７００ｄ及び１７００ｅの第３及び第４の実施例を更に示す。これらの実施例も、被覆層１７２０ｄ〜ｅ、遮蔽層１７３０ｄ〜ｅ及びアパーチャ１７５０ｄ〜ｅ、支持層１７４０ｄ〜ｅ、並びに集光要素（方向転換層）１７６０ｄ〜ｅを含むことができる。これらの実施例においては、図１７Ｃに示される均質な集光要素１７６０ｃの代わりに、第３の実施例は、勾配屈折率集光要素１７６０ｄを示し、第４の実施例は、集光要素１７６０ｅとしてのレンズを示す。少なくとも１つの実施形態において、勾配屈折率集光要素１７６０ｄは基板より大きい中心屈折率を有し、両端部の屈折率は基板の屈折率と一致する。中心部分と両端部との間の領域は、徐々に又は急激に屈折率を変えることができる。レンズである集光要素１７６０ｅは、使用される材料及び波長に応じて、種々の形状及び大きさを有してもよい。
【００６３】
図１７Ｆは、第３の実施形態に係る検出器アパーチャ１７００ｆの第５の実施例を示す。本実施例においては、回折後の透過画像光の散乱の量を増加するために、支持層１７４０ｆで複数の構造体１７６０ｆを使用できる。構造体１７６０ｆはアパーチャ１７５０ｆの一方の側においてピッチ（p）を有し、アパーチャ１７５０ｆの両側の第１の構造体の間に離間距離sが設けられる。
【００６４】
図１７Ｇは、第３の実施形態に係る検出器アパーチャ１７００ｇの第６の実施例を示す。本実施例においては、２つの構造体１７６０ｇのみが、複数のアパーチャ１７５０ｇを有する支持層１７４０ｇで使用される。構造体１７６０ｇは、離間距離s1により分離される。２つの構造体１７６０ｇは、回折後の透過画像光を散乱する。
【００６５】
図１７Ｈは、第３の実施形態に係る検出器アパーチャ１７００ｈの更に別の実施例、すなわち第７の実施例を示す。この特定の実施例においては、複数のアパーチャ１７５０ｈの両側に、複数の構造体１７６０ｈが配置される。複数の構造体は、検出器位置にまたがって、光を更に一様に散乱する。
【００６６】
要するに、第３の実施形態に係る検出器アパーチャは、遮蔽層と、遮蔽層の一方の側に動作可能に結合された基板（例えば、支持層）と、基板に配置される少なくとも２つの構造体又は少なくとも１つの集光要素と、少なくとも１つのアパーチャとを含むことができる。各アパーチャは、関連するアパーチャ中心線を有する。少なくとも１つのアパーチャは、遮蔽層に配置される。画像光は、少なくとも１つのアパーチャを通過するときに回折される。観測距離におけるアパーチャ中心線のうち１つに関するポインティングベクトル分布の局在化が改善されるように、回折光は、少なくとも２つの構造体により散乱されるか又は集光要素により方向転換される。なお、構造体と集光要素との組み合わせも使用できる。
【００６７】
また、第３の実施形態に係る検出器アパーチャは、第１の構造体及び第２の構造体を含む少なくとも２つの構造体を更に有することができる。第１の構造体は、アパーチャ中心線の一方の側に配置され、第２の構造体は、アパーチャ中心線の他方の側に配置される。第１の構造体及び第２の構造体は、離間距離により分離される。
【００６８】
第３の実施形態によれば、少なくとも２つの構造体は、複数の構造体を更に具備できる。例えば、少なくとも２つの構造体は、アパーチャ中心線の一方の側に位置する第１及び第２の構造体と、アパーチャ中心線の第１及び第２の構造体とは反対の側に位置する第３及び第４の構造体とを具備できる。第１の構造体及び第２の構造体は、第１のピッチ距離により分離され、第３の構造体及び第４の構造体は、第２のピッチ距離により分離される。アパーチャの両側に第１の構造体として配置される第１の構造体及び第３の構造体は、離間距離により分離される。
【００６９】
更に、説明された実施形態に係る少なくとも１つの検出器アパーチャは、複数のアパーチャを具備できる。
【００７０】
少なくとも１つの実施形態は、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＨｆＯ２及びＳｉ３Ｎ４のうち少なくとも１つで満たされた少なくとも１つのアパーチャを有することができる。
【００７１】
第３の実施形態に係る検出器アパーチャは、例えば、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、ＭｏＮ、ＮｂＮ、当業者に周知の他の材料及びそれらと同等の材料などの種々の材料から製造された構造体を有することができる。更に、構造体間の離間距離も様々に異なっていてよい（例えば、設計上の特定の条件に従って、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、１００〜３００ｎｍ又は他の範囲）。第３の実施形態に係る他の検出器アパーチャは、第１の群の構造体の間の第１のピッチ距離が、第２の群の構造体の間の第２のピッチ距離と略同一である場合を含めて、種々のピッチ距離値（例えば、設計上の特定の条件に従って、２５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ又は他の距離）を有することができる。第３の実施形態によれば、構造体の厚さは様々に異なってもよく（例えば、２５ｎｍ〜５００ｎｍ）、構造体の幅も様々に異なってもよい（例えば、２５ｎｍ〜５００ｎｍ）。
【００７２】
いくつかの実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されないことを理解すべきである。添付の特許請求の範囲の技術的範囲は、全ての変形、等価の構造体及び機能を包含するように、最も広い範囲の解釈がなされるべきである。例えば、「直交」、「垂直」などの言葉が使用される場合、それぞれ、「略直交する」状態及び「略垂直である」状態を含むことが所期の意味である。更に、特許請求の範囲の中で特定の数字が示されるが、挙げられた数字に近い数も所期の範囲内に含まれることが意図される。すなわち、示される数字（例えば、９０°）は、いずれも示された数字に「略近い」値（例えば、約９０°）であると解釈されるべきである。
【００７３】
従って、本発明の説明は、本質的には単なる例示であり、本発明の趣旨から逸脱しない限り、これらの変形は、本発明の実施形態の範囲内に入ることが意図される。そのような変形は、本発明の趣旨の範囲からの逸脱としてみなされてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】光リソグラフィに使用される従来の露光アパーチャを示す図である。
【図２Ａ】従来の単一スリット画像サンプリング検出構成を示す図である。
【図２Ｂ】従来の多重スリット画像サンプリング検出構成を示す図である。
【図３Ａ】狭いアパーチャを通過する画像光の回折を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される狭いアパーチャを通過するＴＥ偏光画像光及びＴＭ偏光画像光の相対透過率を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示される狭いアパーチャを通過するポインティングベクトル輝度と観測位置Ａ１における空間次元との関係を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ａに示される狭いアパーチャを通過するポインティングベクトル輝度と観測位置Ａ２における空間次元との関係を示す図である。
【図４Ａ】ＴＥ偏光画像光の画像コントラストを示す図である。
【図４Ｂ】ＴＭ偏光画像光の画像コントラストを示す図である。
【図５Ａ】第１の実施形態に係る検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示される実施例の検出アパーチャを通過するＴＥ偏光画像光及びＴＭ偏光画像光の相対透過率を示す図である。
【図６Ａ】少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャを製造する方法の第１の実施例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示される方法に従って製造された少なくとも１つの実施形態による検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図６Ｄ】図６Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図６Ｅ】図６Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図６Ｆ】図６Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図７Ａ】少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャを製造する方法の第２の実施例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される方法に従って製造された少なくとも１つの実施形態による検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図７Ｄ】図７Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図７Ｅ】図７Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図７Ｆ】図７Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図８】少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図９】いくつかの材料に関して、吸光率と屈折率との関係を示すグラフである。
【図１０】アパーチャを通過する画像光と干渉し合う界面プラズモン波の形成を示す図である。
【図１１】選択された厚さ基準に対して、材料が遮蔽層として使用されるのに好適である吸光率及び屈折率の領域を示すグラフである。
【図１２Ａ】種々の材料に関して、８０ナノメートル（ｎｍ）の遮蔽層厚さの例について吸光率と屈折率との関係を示すグラフであり、略水平のグラフ線は透過率レベルである。
【図１２Ｂ】種々の材料に関して、５０ナノメートル（ｎｍ）の遮蔽層厚さの例について吸光率と屈折率との関係を示すグラフであり、略水平のグラフ線は透過率レベルである。
【図１３Ａ】８０ｎｍの遮蔽層厚さを使用する第２の実施形態に係る検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される実施例に関して、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の相対透過率とアパーチャ充填剤材料との関係を示す表である。
【図１３Ｃ】５０ｎｍの遮蔽層厚さを使用する第２の実施形態に係る検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｃに示される実施例に関して、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光の相対透過率と材料との関係を示す表である。
【図１４Ａ】少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャを製造する方法の第３の実施例を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示される方法に従って製造された少なくとも１つの実施形態による検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１４Ｄ】図１４Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１４Ｅ】図１４Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１４Ｆ】図１４Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１５Ａ】少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャを製造する方法の第４の実施例を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに示される方法に従って製造された少なくとも１つの実施形態による検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１５Ｄ】図１５Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１５Ｅ】図１５Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１５Ｆ】図１５Ａに示される方法のいくつかのステップを示す図である。
【図１６】複数のアパーチャを有する少なくとも１つの実施形態に係る検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図１７Ａ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの一実施例を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａに示される検出アパーチャに関して、ポインティングベクトルと観測位置Ａ２における空間次元との関係を示す図である。
【図１７Ｃ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す図である。
【図１７Ｄ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す図である。
【図１７Ｅ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す図である。
【図１７Ｆ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す図である。
【図１７Ｇ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す図である。
【図１７Ｈ】第３の実施形態に係る検出アパーチャの別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
５００…検出アパーチャ、５１０…隣接媒体、５２０…被覆層、５３０…第１のアパーチャ材料、５４０…遮蔽層、５５０…支持層、５６０…第２のアパーチャ材料、６００…検出アパーチャ、６１０…被覆層、６２０…遮蔽層、６３０…支持層、６３０ａ…基板、６４０…第１のアパーチャ媒体、６５０…構造体、７００…検出アパーチャ、７１０…被覆層、７２０ａ…第１の基板（遮蔽層）、７３０…第２の基板（支持層）、７４０…凹部、７５０…第２のアパーチャ媒体、８００…検出アパーチャ、８５０…第２のアパーチャ媒体、１３００ａ、１３００ｂ…検出アパーチャ、１３１０…被覆層、１３２０…遮蔽層、１３５０…アパーチャ、１４００…検出アパーチャ、１４１０…被覆層、１４２０…遮蔽層、１４３０…支持層、１４４０…構造体、１４４０ａ…第１の基板、１５００…検出アパーチャ、１５１０…被覆層、１５１０ａ…第３の基板、１５２０…第１の基板（遮蔽層）、１５３０…第２の基板（支持層）、１５４０ａ…アパーチャ材料、１５５０…凹部（アパーチャ）、１５７０…真空又は減圧装置、１６００…検出アパーチャ、１６１０…被覆層、１６２０…遮蔽層、１６３０…支持層、１６５０…アパーチャ、１６６０…センサ、１６７０…レンズ、１７００…検出アパーチャ、１７１０…隣接材料、１７２０…被覆層、１７３０…遮蔽層、１７４０…支持層、１７５０…アパーチャ、１７６０…第１の構造体、１７７０…第２の構造体、１７００ｃ…検出アパーチャ、１７２０ｃ…被覆層、１７３０ｃ…遮蔽層、１７４０ｃ…支持層、１７５０ｃ…アパーチャ、１７６０ｃ…集光要素、１７００ｄ、１７００ｅ…検出アパーチャ、１７２０ｄ、１７２０ｅ…被覆層、１７３０ｄ、１７３０ｅ…遮蔽層、１７４０ｄ、１７４０ｅ…アパーチャ、１７６０ｄ…勾配屈折率集光要素、１７６０ｅ…レンズ、１７００ｆ…検出アパーチャ、１７４０ｆ…支持層、１７５０ｆ…アパーチャ、１７６０ｆ…構造体、１７００ｇ…検出アパーチャ、１７４０ｇ…支持層、１７５０ｇ…アパーチャ、１７６０ｇ…構造体、１７００ｈ…検出アパーチャ、１７５０ｈ…アパーチャ、１７６０ｈ…構造体
【図１】
2007180501.tif 000003
【図２Ａ】
2007180501.tif 000004
【図２Ｂ】
2007180501.tif 000005
【図３Ａ】
2007180501.tif 000006
【図３Ｂ】
2007180501.tif 000007
【図３Ｃ】
2007180501.tif 000008
【図３Ｄ】
2007180501.tif 000009
【図４Ａ】
2007180501.tif 000010
【図４Ｂ】
2007180501.tif 000011
【図５Ａ】
2007180501.tif 000012
【図５Ｂ】
2007180501.tif 000013
【図６Ａ】
2007180501.tif 000014
【図６Ｂ】
2007180501.tif 000015
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2007180501.tif 000017
【図６Ｅ】
2007180501.tif 000018
【図６Ｆ】
2007180501.tif 000019
【図７Ａ】
2007180501.tif 000020
【図７Ｂ】
2007180501.tif 000021
【図７Ｃ】
2007180501.tif 000022
【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
2007180501.tif 000025
【図８】
2007180501.tif 000026
【図９】
2007180501.tif 000027
【図１０】
2007180501.tif 000028
【図１１】
2007180501.tif 000029
【図１２Ａ】
2007180501.tif 000030
【図１２Ｂ】
2007180501.tif 000031
【図１３Ａ】
2007180501.tif 000032
【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
2007180501.tif 000034
【図１３Ｄ】
2007180501.tif 000035
【図１４Ａ】
2007180501.tif 000036
【図１４Ｂ】
2007180501.tif 000037
【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
2007180501.tif 000039
【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
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【外国語明細書】
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