(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記方法は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、
測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定すること、を含み、
前記測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が、前記パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が選択され、
前記信号対バックグラウンド比は、（ａ）前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面に生成される信号の、（ｂ）前記フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって前記表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である、方法。
【請求項２】
前記測定時間期間は、前記フィーチャから反射され、前記オブジェクト内の任意の他のインターフェースからは反射されない、前記パルスポンプ放射ビームの初期パルスによって生成された音響波の一部が、前記表面に到達する間の時間期間に対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルスポンプ放射ビームの前記時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、前記第１のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分は前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第２のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分も前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、の間に、前記測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するものである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記パルスポンプ放射ビームの前記時間強度分布は、（ｉ）前記フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、（ｉｉ）前記フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、の間に、前記測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものである、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記パルスポンプ放射ビームの前記時間強度分布は、前記測定時間期間内の前記信号対バックグラウンド比が一般に最大化されるように選択される、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記装置は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、
前記ポンプ放射源は、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、前記測定時間期間内に、信号対バックグラウンド比が、前記パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように配置され、前記信号対バックグラウンド比は、（ａ）前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面に生成される信号の、（ｂ）前記フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって前記表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である、装置。
【請求項７】
オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて、表面の下方に配設されたフィーチャを有する前記オブジェクトの前記表面を照射するための前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定するための方法であって、
測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が、前記パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定することを含み、
前記信号対バックグラウンド比は、（ａ）前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面に生成される信号の、（ｂ）前記フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって前記表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である、方法。
【請求項８】
オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて、表面の下方に配設されたフィーチャを有する前記オブジェクトの前記表面を照射するための前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定するための方法であって、
測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大であるように、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定することを含み、
前記信号対バックグラウンド比は、（ａ）前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面に生成される信号の、（ｂ）前記フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって前記表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である、方法。
【請求項９】
前記測定時間期間は、前記フィーチャから反射され、前記オブジェクト内の任意の他のインターフェースからは反射されない、前記パルスポンプ放射ビームの初期パルスによって生成された音響波の一部が、前記表面に到達する間の時間期間に対応する、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パルスポンプ放射ビームの前記時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第１のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分は前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第２のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分も前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、の間に、前記測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するように、決定される、請求項７から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルスポンプ放射ビームの前記時間強度分布は、（ｉ）前記フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、（ｉｉ）前記フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、の間に、前記測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するように、決定される、請求項７から１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記オブジェクトの前記構造に基づいて、前記表面から遠くへ、及び表面に向かって戻る、複数の音響経路を決定すること、
決定された各音響経路について、音響パルスが前記音響経路に沿って伝搬するために要する時間と、前記音響経路に沿って伝搬する音響パルスの減衰ファクタ及び相変化と、を決定すること、
パルスポンプ放射ビームについて、各経路に沿って伝搬する各パルスからの寄与の重ね合わせとして、前記表面における音響信号を決定すること、及び、
測定時間期間内に、前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面において生成される信号の、前記フィーチャから反射されていない音響波の反射によって前記表面において生成されるバックグラウンド信号に対する前記比が強化されるように、前記時間強度分布の１つ以上のパラメータを決定すること、
を含む、請求項７から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記時間強度分布の前記１つ以上のパラメータは、
前記フィーチャから反射する経路からの１つ以上の寄与間に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するように、及び／又は、
前記フィーチャ上に入射しない経路からの１つ以上の寄与間に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するように、
決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの表面を照射することであって、前記パルスポンプ放射ビームは、１つ以上のパラメータのセットによって記述される時間強度分布を有すること、
前記オブジェクトの前記表面の下方のフィーチャを示す信号を少なくとも部分的に増加させるように、及び／又は、バックグラウンド信号を少なくとも部分的に減少させるように、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布の前記１つ以上のパラメータのうちの少なくとも１つを、反復的に変動させること、
を含む、請求項７から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記方法は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、
測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定すること、を含み、
前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第１のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分は前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第２のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分も前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、の間に、前記測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するものである、方法。
【請求項１６】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記方法は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、
測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定すること、を含み、
前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）前記フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、（ｉｉ）前記フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、の間に、前記測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものである、方法。
【請求項１７】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記装置は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、
前記ポンプ放射源は、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、前記測定時間期間内で、（ｉ）第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第１のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分は前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分であって、前記第２のパルスによって生成された前記音響波の前記反射部分も前記フィーチャから反射されたものである、反射部分と、の間に、少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するものであるように、配置される、装置。
【請求項１８】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記装置は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、
前記ポンプ放射源は、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、前記測定時間期間内で、（ｉ）前記フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、（ｉｉ）前記フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された前記音響波の反射部分と、の間に、少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものであるように、配置される、装置。
【請求項１９】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記方法は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射すること、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、
測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定すること、を含み、
前記ポンプ放射ビームの時間強度分布は、前記測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大であるように選択され、前記信号対バックグラウンド比は、（ａ）前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面に生成される信号の、（ｂ）前記フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって前記表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である、方法。
【請求項２０】
オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置であって、前記フィーチャは前記オブジェクトの表面の下方に配設され、前記装置は、
前記オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、
測定放射ビームを用いて前記オブジェクトの前記表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、
前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に前記表面から散乱した前記測定放射ビームの少なくとも一部から、前記オブジェクト内の前記フィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、
前記ポンプ放射源は、前記パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、前記測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大であるように配置され、前記信号対バックグラウンド比は、（ａ）前記フィーチャからの音響波の反射によって前記表面に生成される信号の、（ｂ）前記フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって前記表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本願は、２０１７年６月７日出願の欧州出願第１７１７４６５５．５号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法及び装置に関し、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設される。特に、アライメント測定システムを使用したアライメントマークの位置の決定に関するが、限定はしない。例えば本発明は、リソグラフィ装置内のアライメントシステム、又は他の位置測定システムの一部を形成することができる。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、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、代替的にマスク又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つ又は幾つかのダイの一部を含む）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、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。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。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスを制御してデバイスフィーチャを基板上に正確に配置するために、一般に、基板上にアライメントマークが提供され、リソグラフィ装置は１つ以上のアライメント測定システムを含み、このアライメント測定システムによって、基板上のアライメントマークの位置を正確に測定することができる。これらのアライメント測定システムは、事実上、位置測定装置である。様々な異なるタイプのアライメントマーク及び異なるタイプのアライメント測定システムが既知である。一般に、アライメント測定システムは、測定放射ビームを用いてアライメントマークを照射すること、アライメントマークから散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、この散乱放射からアライメントマークの位置を決定することによって、アライメントマークの位置を測定する。
【０００５】
[0005]  製品のフィーチャがますます小型化されていくため、より正確な位置測定を提供すること、特に、オーバーレイエラーを制御することが求められている。
【０００６】
[0006]  ほとんどの場合、集積回路がシリコンウェーハ上に作製される際、アライメントマークは集積回路の様々な層によって埋設される可能性がある。これらの層の厚み及び光学特性は、集積回路のタイプに従って変動可能である。これらの層のうちの１つ又は多くは不透明であり、結果として測定放射ビームは、層を介して浸入してアライメントマークに到達することができない場合がある。これは、最先端の光学アライメント法にとって大きな障害である。
【０００７】
[0007]  本発明の目的は、オブジェクト内のフィーチャの特徴（例えばアライメントマークの位置）を決定するのに適した代替の方法及び装置を提供することであり、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、本明細書で識別されるか否かに関わらず、従来の配置に関連付けられた１つ以上の問題に少なくとも部分的に対処する。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  本発明の第１の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、方法は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定することを含み、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が、パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が選択され、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャからの音響波の反射によって表面に生成される信号の、（ｂ）フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である。
【０００９】
[0009]  本発明の第１の態様は、オブジェクトの表面の下方に配設されたフィーチャを間接的にプロービング又は測定する方法に関し、この方法は、測定時間期間中のフィーチャの測定を向上させるように、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布の選択（selection）、選好（choice）、及び／又は最適化を含む。
【００１０】
[0010]  パルス放射ビームは、（時間的に分解又は重複され得る）放射の複数のパルスを含むことを理解されよう。パルス放射ビームの時間強度分布は、（ａ）各パルスの形状及び（ｂ）パルスの各ペア間の時間に依存することを更に理解されよう。パルスの形状は１つ以上のパラメータによって特徴付けることができる。例えば各パルスは、一般にガウス形状とすることができ、こうしたパルスの形状は、幅パラメータ及び高さパラメータによって特徴付けることができる。異なるパルスは異なる形状を有し得ることを更に理解されよう。パルスの１つのペア間の時間が、パルスの別のペア間の時間とは異なり得ることを更に理解されよう。
【００１１】
[0011]  本明細書で使用される場合、「音響波の反射」という用語は、結果として音響波の方向の変化を生じさせる、任意の散乱プロセスをカバーすることが意図される。特に、鏡面反射及び回折を含むことができる。
【００１２】
[0012]  一般に、異なる音響特性を伴う材料の２つの層間のあらゆるインターフェースは音響反射を生成することになる。すなわち、任意のこうしたインターフェース上に入射する音響波の一部は反射する（及び、別の部分は透過する）ことになる。反射する部分の振幅及び反射する部分の（入射波に対する）位相シフトは、それぞれの層の材料特性に依存する。オブジェクトの表面に形成される信号は、多くのこうした反射の重ね合わせであり、それらの相対位相に依存して、強め合うように又は弱め合うように干渉するものとすることができる。
【００１３】
[0013]  パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比に関して、測定時間期間における信号対バックグラウンド比における増加を達成する、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、一般に、オブジェクトの構造に特有なものとなることを理解されよう。例えばこれは、オブジェクトが形成される材料の層の数、並びに、材料の層の厚み及び音響特性に依存することができる。
【００１４】
[0014]  所与の構造を備える所与のオブジェクトの場合、下記の方法を実行することによって、特定の時間強度分布が信号対バックグラウンド比における所望の増加を達成するか否かを決定することができる。
【００１５】
[0015]  第１に、オブジェクトの表面は、オブジェクト内に音響波を生成するようにポンプ放射ビームの単一パルスによって照射され、続いて、測定時間期間の間に、表面に生成される信号の強度又はコントラストが決定される。例えば、いくつかの実施形態において、フィーチャは特定のピッチを伴う反射回折格子とすることができ、その結果として、表面上に、実質的に格子と同じピッチを有する表面音響波又は変調を生じさせることができる。こうした実施形態の場合、表面に生成される信号の強度又はコントラストは、表面音響波又は変調の振幅に関係し得る。
【００１６】
[0016]  第２に、オブジェクトの表面は、オブジェクト内に音響波を生成するように、テストされるべき時間強度分布によって照射され、続いて、測定時間期間の間に、表面に生成される信号の強度又はコントラストが決定される。
【００１７】
[0017]  第３に、テストされるべき時間強度分布を使用して取得された信号の強度又はコントラストは、ポンプ放射ビームの単一パルスを使用して取得された信号の強度又はコントラストと比較される。テストされるべき時間強度分布を使用して取得された信号の強度又はコントラストが、ポンプ放射ビームの単一パルスを使用して取得された信号の強度又はコントラストよりも大きい場合、時間強度分布は、本発明の第１の態様について、信号対バックグラウンド比における所望の増加を達成した。
【００１８】
[0018]  測定時間期間は、フィーチャから反射され、オブジェクト内の任意の他のインターフェースからは反射されない、パルスポンプ放射ビーム初期パルスによって生成された音響波の一部が、表面に到達する間の時間期間に対応し得る。
【００１９】
[0019]  パルスポンプ放射ビームの初期パルスから、表面から遠くへ伝搬し得る音響波が生成される。この音響波の一部は、フィーチャへと真っ直ぐ伝搬し、フィーチャから反射し、表面へと真っ直ぐ戻るように伝搬することができる。これは、初期パルスによって生成される１次信号を言い表すことができる。測定時間期間は、この１次信号が表面に到達する時間に対応し得る。したがって、測定時間の範囲は、初期パルスによって生成された音響パルスの時間範囲に対応し得る、及び／又は、オブジェクトを介した音響波の伝搬によって引き起こされる１次信号の任意の時間的広がりを考慮し得る。加えて、表面のパルスポンプ放射ビームの初期パルスの到達と１次信号の到達との間の時間遅延は、音響波が表面からフィーチャへ、そして再度表面へと飛ぶ時間に対応し得る。これは、オブジェクト内の材料の層又は各層の速さ、及び、オブジェクト内の材料の層又は各層の厚みに関係する。
【００２０】
[0020]  本明細書で使用される場合、初期パルスが１次信号を開始するパルスを意味することが意図されることを理解されよう。これは、表面上に入射する第１のパルスである場合、又は第１のパルスでない場合がある。いくつかの実施形態において、方法は、複数の測定時間期間内の表面から散乱する測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定することを含むことができる。各測定時間期間は、パルスポンプ放射ビームの異なる初期パルスからの１次信号の到達時間に対応し得る。
【００２１】
[0021]  パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分はフィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第２のパルスによって生成された音響波の反射部分もフィーチャから反射されたものである、反射部分、との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するものであり得る。
【００２２】
[0022]  こうした配置は、一般に、フィーチャからの音響波の反射によって生成される信号を強化する。これは、パルスポンプ放射ビームの強度が低減された測定可能信号を達成できるため、有利である。有利なことに、これは、個々のパルスによってオブジェクトが損傷するリスクを低減することができる（例えば、各パルスはオブジェクトの損傷閾値を下回るエネルギーを有することが保証可能である）。
【００２３】
[0023]  加えて、フィーチャから反射され、表面に信号を生成する、所与のパルスによって生成された音響波の反射部分は、フィーチャによって反射される前、及び／又は反射された後に、材料の２つの層の間の１つ以上のインターフェースによって反射されている可能性があることを理解されよう。一般に、第１及び第２のパルスによって生成された音響波の反射部分は、少なくとも部分的に強め合って干渉し、表面から遠くへ、及び表面に向かって戻る、異なるパス長を進む。
【００２４】
[0024]  ２つの反射部分が表面において強め合って干渉するために、表面における２つの反射部分の到達の間に少なくとも何らかの時間的重複が存在すべきであり、２つの信号は実質的に同相であるべきであることを理解されよう。
【００２５】
[0025]  パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された音響波の反射部分と、（ｉｉ）フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された音響波の反射部分との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものであり得る。
【００２６】
[0026]  こうした配置は、一般に、（フィーチャから反射されていない）バックグラウンド信号を抑制する。こうしたバックグラウンド信号は、オブジェクト内の材料の異なる層間のインターフェース間での反射から生成され得る。これらのバックグラウンド信号は、オブジェクトの表面上に形成される信号のコントラストを低減させることができる。
【００２７】
[0027]  フィーチャ上に入射しない所与のパルスによって生成された音響波の反射部分は、材料の２つの層の間の１つ以上のインターフェースによって反射されていることを理解されよう。一般に、少なくとも部分的に弱め合って干渉する第１及び第２のパルスによって生成された音響波の反射部分は、表面から遠くへ、及び表面に向かって戻る、異なるパス長を進む。
【００２８】
[0028]  ２つの反射部分が表面において弱め合って干渉するために、表面における２つの反射部分の到達の間に少なくとも何らかの時間的重複が存在すべきであり、２つの信号は実質的に位相外れであるべきであることを理解されよう。
【００２９】
[0029]  パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、測定時間期間内の信号対バックグラウンド比が一般に最大化されるように選択することができる。
【００３０】
[0030]  信号対バックグラウンド比の最大化は、信号対バックグラウンド比の（このパラメータ空間における）局所最大値に対応するか又は近似する、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布の１つ以上のパラメータの選択を含み得ることを理解されよう。
【００３１】
[0031]  本発明の第２の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、装置は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、ポンプ放射源は、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、測定時間期間内に、信号対バックグラウンド比が、パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように配置され、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャからの音響波の反射によって表面に生成される信号の、（ｂ）フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である。
【００３２】
[0032]  本発明の第２の態様に従った装置は、本発明の第１の態様に従った方法を実装するために適している。本発明の第２の態様に従った装置は、必要に応じて、本発明の第１の態様に従った方法の任意のフィーチャを組み込むことができる。
【００３３】
[0033]  測定システムは、センサ及びプロセッサを備えることができる。センサは、表面から散乱する放射を検出するように、及び、フィーチャの位置に関する情報を含む信号を出力するように、動作可能とすることができる。プロセッサは、センサからの信号を受信するように、及び、それに基づいて、例えば基板テーブルに対するフィーチャの位置を決定するように、構成することができる。
【００３４】
[0034]  本発明の第３の態様によれば、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて、表面の下方に配設されたフィーチャを有するオブジェクトの表面を照射するためのパルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定するための方法が提供され、方法は、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が、パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定することを含み、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャからの音響波の反射によって表面に生成される信号の、（ｂ）フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である。
【００３５】
[0035]  本発明の第３の態様に従った方法は、本発明の第１の態様に従った方法を実施可能にする。
【００３６】
[0036]  本発明の第４の態様によれば、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いて、表面の下方に配設されたフィーチャを有するオブジェクトの表面を照射するためのパルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定するための方法が提供され、方法は、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大であるように、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定することを含み、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャからの音響波の反射によって表面に生成される信号の、（ｂ）フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である。
【００３７】
[0037]  次に、本発明の第３及び第４の態様に従った方法の更なる任意選択のフィーチャを考察する。
【００３８】
[0038]  測定時間期間は、フィーチャから反射され、オブジェクト内の任意の他のインターフェースからは反射されない、パルスポンプ放射ビーム初期パルスによって生成された音響波の一部が、表面に到達する間の時間期間に対応し得る。
【００３９】
[0039]  パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分はフィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第２のパルスによって生成された音響波の反射部分もフィーチャから反射されたものである、反射部分、との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するように、決定することができる。
【００４０】
[0040]  パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された音響波の反射部分と、（ｉｉ）フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された音響波の反射部分との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するように、決定することができる。
【００４１】
[0041]  パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定するための方法は、解析的、反復的、又はその両方の組み合わせとすることができる。
【００４２】
[0042]  本発明の第３又は第４の態様の方法は、オブジェクトの構造に基づいて、表面から遠くへ、及び表面に向かって戻る、複数の音響経路を決定すること、決定された各音響経路について、音響パルスが音響経路に沿って伝搬するために要する時間と、音響経路に沿って伝搬する音響パルスの減衰ファクタ及び相変化とを決定すること、パルスポンプ放射ビームについて、各経路に沿って伝搬する各パルスからの寄与の重ね合わせとして、表面における音響信号を決定すること、及び、測定時間期間内に、フィーチャからの音響波の反射によって表面において生成される信号の、フィーチャから反射されていない音響波の反射によって表面において生成されるバックグラウンド信号に対する比が強化されるように、時間強度分布の１つ以上のパラメータを決定することを、含むことができる。
【００４３】
[0043]  こうした方法は、オブジェクトの知識を使用して、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定する。方法は、数値モデル、例えばコンピュータ実装数値モデルを使用することができる。
【００４４】
[0044]  時間強度分布の１つ以上のパラメータは、フィーチャから反射する経路からの１つ以上の寄与間に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するように、及び／又は、フィーチャ上に入射しない経路からの１つ以上の寄与間に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するように、決定することができる。
【００４５】
[0045]  本発明の第３又は第４の態様の方法は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射することであって、パルスポンプ放射ビームは、１つ以上のパラメータのセットによって記述される時間強度分布を有する、照射すること、オブジェクトの表面の下方のフィーチャを示す信号を少なくとも部分的に増加させるように、及び／又は、バックグラウンド信号を少なくとも部分的に減少させるように、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布の１つ以上のパラメータのうちの少なくとも１つを、反復的に変動させることを、含むことができる。
【００４６】
[0046]  例えば、１つ以上のパラメータは、各パルスの形状及び／又はパルスの各ペア間の時間を特徴付ける、１つ以上のパラメータを含むことができる。
【００４７】
[0047]  パラメータの初期セットが選択可能であり、オブジェクトの表面は、パラメータの初期セットによって記述される時間強度分布を有するパルスポンプ放射ビームによって照射することができる。測定時間期間の間、オブジェクトの表面の１つ以上の態様を監視し、表面の下方の（既知の）フィーチャに基づいて、予測される信号又は所望の信号と比較することができる。基づいて決定された信号と予測される信号又は所望の信号との間の相違が閾値より上である場合、１つ以上のパラメータのうちの少なくとも１つが変更可能であり、オブジェクトの表面は、変更されたパラメータのセットによって記述される時間強度分布を有するパルスポンプ放射ビームによって照射可能である。測定時間期間の間、オブジェクトの１つ以上の態様又は表面を監視し、表面の下方の（既知の）フィーチャに基づいて、予測される信号又は所望の信号と比較することができる。
【００４８】
[0048]  このプロセスは、決定された信号と予測される信号又は所望の信号との間の相違が閾値より下になるまで反復可能である。いくつかの実施形態において、プロセスは、決定された信号と予測される信号又は所望の信号との間の相違において局所最小値が見つかるまで反復可能である。
【００４９】
[0049]  こうした実施形態を用いて、パラメータの初期セットは解析的又は半解析的手法を使用して選択可能である。
【００５０】
[0050]  本発明の第３又は第４の態様の方法は、オブジェクト内に音響波を生成するように、ポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、オブジェクトの表面において生成される信号を測定すること、及び、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布を決定するために決定された信号を使用することを、含むことができる。
【００５１】
[0051]  例えば、オブジェクト内に音響波を生成するように、ポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するステップは、放射の単一パルスを用いてオブジェクトの表面を照射することを含むことができる。
【００５２】
[0052]  オブジェクトの表面において生成される信号を測定するステップは、異なる音響経路に沿って、表面から遠くへ、及び表面に向かって戻るように伝搬する、反射された音響波に対応する複数のエコーを測定することを含むことができる。これは、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、及び、表面から散乱する測定放射ビームの少なくとも一部を受信することによって、達成可能である。ポンプ放射ビームを用いたオブジェクトの表面の照射と、測定放射ビームを用いたオブジェクトの表面の照射との間の、時間遅延を調節することによって、異なる音響経路に沿って表面から遠くへ、及び表面に向かって戻るように伝搬する、反射された音響波に対応する複数のエコーを決定することが可能である。
【００５３】
[0053]  本発明の第５の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、方法は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定することを含み、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分はフィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分もフィーチャから反射されたものである、反射部分、との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するものである。
【００５４】
[0054]  本発明の第６の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、方法は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定することを含み、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布は、（ｉ）フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された音響波の反射部分と、（ｉｉ）フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された音響波の反射部分との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものである。
【００５５】
[0055]  本発明の第７の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、装置は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、ポンプ放射源は、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、測定時間期間内で、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分はフィーチャから反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分もフィーチャから反射されたものである、反射部分、との間に、少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するものであるように、配置される。
【００５６】
[0056]  本発明の第８の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、装置は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、ポンプ放射源は、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、測定時間期間内で、（ｉ）フィーチャ上に入射しない第１のパルスによって生成された音響波の反射部分と、（ｉｉ）フィーチャ上に入射しない第２のパルスによって生成された音響波の反射部分との間に、少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものであるように、配置される。
【００５７】
[0057]  本発明の第９の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための方法が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、方法は、
オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射すること、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取ること、及び、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定することを含み、ポンプ放射ビームの時間強度分布は、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大であるように選択され、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャからの音響波の反射によって表面に生成される信号の、（ｂ）フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である。
【００５８】
[0058]  本発明の第９の態様に従った方法は、必要に応じて、本発明の第１の態様に従った方法の任意のフィーチャを組み込むことができる。
【００５９】
[0059]  本発明の第１０の態様によれば、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置が提供され、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設され、装置は、オブジェクト内に音響波を生成するように、パルスポンプ放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、ポンプ放射源と、測定放射ビームを用いてオブジェクトの表面を照射するように動作可能な、測定放射源と、表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部を受け取るように動作可能であり、また更に、測定時間期間内に表面から散乱した測定放射ビームの少なくとも一部から、オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するように動作可能な、測定システムと、を備え、ポンプ放射源は、パルスポンプ放射ビームの時間強度分布が、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大であるように配置され、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャからの音響波の反射によって表面に生成される信号の、（ｂ）フィーチャから反射されなかった音響波の反射によって表面に生成されるバックグラウンド信号に対する比である。
【００６０】
[0060]  本発明の第１０の態様に従った装置は、本発明の第９の態様に従った方法を実装するために適している。本発明の第１０の態様に従った装置は、必要に応じて、本発明の第９の態様に従った方法の任意のフィーチャを組み込むことができる。
【００６１】
[0061]  当業者であれば容易に明らかとなるように、上記又は下記に示す本発明の様々な態様及びフィーチャは、本発明の様々な他の態様及びフィーチャと組み合わせることができる。
【００６２】
[0062]  対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】本発明の実施形態に従った、アライメントシステムを備えるリソグラフィシステムを示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの２つの基板のいずれかを表すことができる、基板Ｗを示す平面図である。
【図１Ｃ】図１Ａのリソグラフィシステムによって使用可能な、パターニングデバイスを示す平面図である。
【図２】オブジェクト内のフィーチャの特徴を決定するための装置を示す概略図であり、フィーチャはオブジェクトの表面の下方に配設される。
【図３】表面の下方に配設されたフィーチャを備える、第１のオブジェクトの一部を示す概略断面図である。
【図４】図３に示されたオブジェクトをプロービングするときに、図２に示された装置によって使用可能なパルスポンプ放射ビームの時間強度分布を示す図である。
【図５】図４に示されたパルスポンプ放射ビームの２つのパルスの各々によって、表面において生成される音響信号を示す図である。
【図６】図４に示されたパルスポンプ放射ビームによって、オブジェクトの表面に形成される全音響振幅を示す図である。
【図７】図６に示された全音響振幅から測定放射ビームによって決定可能なプローブ信号を示す図である。
【図８】表面の下方に配設されるフィーチャを備える、第２のオブジェクトの一部を示す概略断面図である。
【図９】図８に示されたオブジェクトをプロービングするときに、図２に示された装置によって使用可能なパルスポンプ放射ビームの時間強度分布を示す図である。
【図１０】図９に示されたパルスポンプ放射ビームの２つのパルスの各々によって、表面において生成される音響信号を示す図である。
【図１１】図９に示されるパルスポンプ放射ビームによって、オブジェクトの表面において形成される全音響信号を示す図である。
【図１２】パルス整形のために使用可能なマイケルソン干渉計を示す概略図である。
【図１３】パルス整形のために使用可能なファブリペロー干渉計を示す概略図である。
【図１４】パルス整形のために使用可能なビート周波数を作成するために干渉を使用するデバイスを示す概略図である。
【図１５】図１の装置において基板上に提供可能なアライメントマークの様々な形を概略的に示す、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を含む図である。
【図１６】図１の装置においてアライメントマークをスキャンする第１のアライメントセンサを示す概略ブロック図である。
【図１７】図１の装置においてアライメントセンサとして使用可能な、オフアクシス照明及び任意選択非対称測定配置（詳細に図示せず）を含み、また更に複数の波長及び偏光のフィーチャを示す、第２のアライメントセンサを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
[0063]  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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ「基板」又は「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が当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、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）又はメトロロジ又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板プロセスツールに適用することができる。更に基板は、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。
【００６５】
[0064]  本明細書で使用する「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等のため、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、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場合があることに留意するべきである。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路等のターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００６６】
[0065］  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブル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、更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は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。このようにして、反射ビームがパターニングされる。
【００６７】
[0066]  支持構造はパターニングデバイスを保持する。支持構造は、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。サポートは、機械式クランプ、真空、又は他のクランプ技術、例えば真空条件下での静電クランプを使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、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」又は「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。
【００６８】
[0067]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、適宜、例えば露光放射の使用、あるいは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対する、屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折システムを含む、様々な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、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００６９】
[0068]  本明細書で使用される「照明システム」という用語は、放射ビームを誘導し、整形し、又は制御する屈折、反射、及び反射屈折光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントを含んでよく、そのようなコンポーネントも以下においては集合的に又は単独で「レンズ」とも呼ばれることがある。
【００７０】
[0069]  リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水などに液浸されるタイプであってもよい。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。
【００７１】
[0070]  図１Ａは、本発明の特定の実施形態に従ったリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、
放射（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）のビームＰＢを調節するための照明システム（イルミネータ）ＩＬ、
フレームＭＦ、
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するための支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ、
各々が基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ保持するための、２つの基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴ１、ＷＴ２、及び、
２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２のうちの１つによって保持される基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに付与されたパターンをイメージング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）ＰＬ、
を、備える。
【００７２】
[0071]  フレームＭＦは、振動などの外的影響から実質的に分離される振動分離フレームである。例えば、フレームＭＦは、フレームＭＦをベースフレーム（図示せず）の振動から分離するように、音響的制振マウント（図示せず）を介して接地上のベースフレームによって支持することができる。これらの音響的制振マウントは、ベースフレームによって、及び／又は分離フレームＭＦ自体によって導入される振動を分離するように、積極的に制御することができる。
【００７３】
[0072]  図１Ａに示されるデュアルステージリソグラフィ装置において、アライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳは左側に提供され、投影システムＰＬは右側に提供される。投影システムＰＬ、アライメントシステムＡＳ、及びトポグラフィ測定システムＴＭＳは、分離フレームＭＦに接続される。
【００７４】
[0073]  支持構造ＭＴは、第１の位置決めデバイスＰＭを介してフレームＭＦに移動可能に取り付けられる。第１の位置決めデバイスＰＭを使用して、パターニングデバイスＭＡを移動させ、フレームＭＦ（及び、フレームＭＦに接続された投影システムＰＬ）に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。
【００７５】
[0074]  基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は、それぞれ第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２を介して、フレームＭＦに移動可能に取り付けられる。第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２を使用して、それぞれ基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２によって保持される基板Ｗ１、Ｗ２を移動させ、フレームＭＦ（及び、フレームＭＦに接続された、投影システムＰＬ、アライメントシステムＡＳ、及びトポグラフィ測定システムＴＭＳ）に対して、基板Ｗ１、Ｗ２を正確に位置決めすることができる。支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は、集合的にオブジェクトテーブルと呼ぶことができる。第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２は、放射ビームが基板Ｗのターゲット部分Ｃ全体にわたってスキャンするように、各々、基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を放射ビームに対してスキャンパスに沿って移動させるように動作可能な、スキャン機構と見なすことができる。
【００７６】
[0075]  したがって、図１Ａに示されるリソグラフィ装置は２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を有するタイプであり、デュアルステージ装置と呼ぶことができる。こうした「マルチステージ」機械において、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は並列に使用され、基板テーブルのうちの１つで予備工程が実施されている一方で、他方の基板テーブルは露光に使用されている。予備工程は、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面をマッピングすること、及び、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマークの位置を測定することを、含むことができる。これによって、装置のスループットを実質的に向上させることができる。位置センサＩＦが、測定ステーション並びに露光ステーションにある間に、基板テーブルの位置を測定できない場合、両方のステーションにおいて基板テーブルの位置を追跡できるようにするために、第２の位置センサを提供することができる。
【００７７】
[0076]  図１Ａにおいて、基板テーブルＷＴ１は左側に配設され、基板テーブルＷＴ２は右側に配設されている。この構成において、基板テーブルＷＴ１を使用して、それによって保持される基板Ｗ１に関して、その基板Ｗ１の露光の前に、アライメントシステムＡＳ（下記でより詳細に説明する）及びトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して、様々な準備ステップを実施することができる。同時に、基板テーブルＷＴ２を、基板テーブルＷＴ２によって保持される別の基板Ｗ２の露光に使用することができる。基板テーブルＷＴ２によって保持される基板Ｗ２が露光され、基板テーブルＷＴ１によって保持される基板Ｗ１に関する準備ステップが実施されると、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は場所を交換する。その後、基板テーブルＷＴ１によって保持される基板Ｗ１が放射に露光され、以前に放射に露光された基板テーブルＷＴ２によって保持される基板Ｗ２は新しい基板に交換され、新しい基板に関して様々な予備工程が実行される。
【００７８】
[0077]  したがって、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２の各々は、図１Ａの左側又は右側のいずれに配設することも可能である。特に記載されていない限り、下記において、基板テーブルＷＴ１は、通常、その時点で左側に配設されている基板テーブルを示し、基板テーブルＷＴ２は、通常、その時点で右側に配設されている基板テーブルを示す。
【００７９】
[0078]  図１Ｂは、図１Ａの２つの基板Ｗ１、Ｗ２のいずれかを表し得る基板Ｗの平面図を示す。下記において、特に記載されていない限り、リソグラフィ装置の左側及び右側の基板は基板Ｗと呼ばれることになる。図１Ｃは、パターニングデバイスアライメントマーク（概略的に、ボックスＭ１、Ｍ２として示される）が提供された、パターニングデバイスＭＡの平面図を示す。
【００８０】
[0079]  本明細書で示すように、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）。
【００８１】
[0080]  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ＳＯとリソグラフィ装置とは、例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源ＳＯ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及び／又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。イルミネータＩＬは、放射システムと呼ばれる場合がある。あるいは、放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと総称される場合がある。
【００８２】
[0081]  イルミネータＩＬは、ビームの強度分布を改変することができる。イルミネータは、イルミネータＩＬの瞳面における環状領域内の強度分布が非ゼロであるように、放射ビームの半径範囲を制限するように配置可能である。追加又は代替として、イルミネータＩＬは、瞳面において等しい間隔で配置された複数のセクタにおける強度分布が非ゼロであるように、瞳面におけるビームの分布を制限するように動作可能でもあり得る。イルミネータＩＬの瞳面における放射ビームの強度分布は、照明モードと呼ぶことができる。
【００８３】
[0082]  イルミネータＩＬは、ビームの強度分布を調整するための調整手段ＡＭを備えてもよい。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。イルミネータＩＬは、イルミネータの瞳面内のビームの角度分布を変えるように動作可能であってもよい。例えば、イルミネータＩＬは、強度分布が非ゼロである瞳面内のセクタの数及び角度範囲を変更するように動作可能であってもよい。イルミネータの瞳面内のビームの強度分布を調整することにより、異なる照明モードを実現することができる。例えば、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の半径方向及び角度範囲を制限することにより、強度分布は、当分野で知られているように、例えば双極子、四重極又は六重極分布などの多極分布を有してもよい。所望の照明モードは、その照明モードを提供する光学機器をイルミネータＩＬに挿入することにより得られる。
【００８４】
[0083]  イルミネータＩＬは、ビームの偏光を改変するように動作可能であり得、調整手段ＡＭを使用して偏光を調整するように動作可能であり得る。イルミネータＩＬの瞳面全体にわたる放射ビームの偏光状態は、偏光モードと呼ぶことができる。異なる偏光モードを使用することで、基板Ｗ上に形成されるイメージ内でより強いコントラストを達成することが可能になる。放射ビームは偏光されなくてよい。代替として、イルミネータＩＬは、放射ビームを線形に偏光するように配置可能である。放射ビームの偏光方向は、イルミネータＩＬの瞳面全体にわたって変動可能であり、すなわち、放射の偏光方向は、イルミネータＩＬの瞳面内の異なる領域において異なる可能性がある。放射の偏光状態は、照明モードに応じて選択可能である。
【００８５】
[0084]  更に、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯなど、様々な他のコンポーネントを備える。イルミネータＩＬは、その断面に所望の均一性及び強度分布を有する調整された放射ビームＰＢを提供する。
【００８６】
[0085]  調節された放射のビームＰＢの形状及び（空間）強度分布は、イルミネータＩＬの光学系によって定義される。スキャンモードにおいて、調節された放射ビームＰＢは、パターニングデバイスＭＡ上に通常は矩形の放射帯域を形成するようなものであり得る。放射のビームは、露光スリット（又はスリット）と呼ぶことができる。スリットは、より長い寸法（その長さと呼ぶことができる）及びより短い寸法（その幅と呼ぶことができる）を有することができる。スリットの幅は、スキャン方向（図１におけるｙ方向）に対応することが可能であり、またスリットの長さは非スキャン方向（図１におけるｘ方向）に対応することが可能である。スキャンモードにおいて、スリットの長さは、単一の動的露光において露光可能なターゲット部分Ｃの非スキャン方向の範囲を制限する。対照的に、単一の動的露光において露光可能なターゲット部分Ｃのスキャン方向の範囲は、スキャン動作の長さによって決定される。
【００８７】
[0086]  「スリット」、「露光スリット」、又は「帯域又は放射」という用語は、リソグラフィ装置の光軸と垂直な平面において、イルミネータＩＬによって生成される放射の帯域を示すために、言い換え可能に使用できる。この平面は、パターニングデバイスＭＡ又は基板Ｗのいずれかに、又はいずれかの近くにあり得る。「スリットプロファイル」、「放射ビームのプロファイル」、「強度プロファイル」、及び「プロファイル」という用語は、特にスキャン方向において、スリットの（空間）強度分布の形状を示すために、言い換え可能に使用できる。
【００８８】
[0087]  イルミネータＩＬは、２つのマスキングブレイドを備える（図１Ａでは、概略的にＢとして示される）。２つのマスキングブレイドの各々は、一般に、スリットの長さに平行であり、２つのマスキングブレイドはスリットの両側に配設される。各マスキングブレイドは、放射ビームＰＢのパス内に配設されていない収縮位置と、放射ビームＰＢをブロックする挿入位置との間で、独立に移動可能である。マスキングブレイドは、パターニングデバイスＭＡ（及び、基板Ｗ）の平面と共役な、イルミネータＩＬの平面内に配設される。こうした平面は、フィールド面と呼ぶことができる。したがって、マスキングブレイドを放射ビームのパス内に移動させることによって、放射ビームＰＢのプロファイルを鋭利に切り取り、したがって、スキャン方向の放射ビームＰＢのフィールドの範囲を制限することができる。マスキングブレイドを使用して、露光領域のいずれの部分が放射を受け取るかを制御することができる。
【００８９】
[0088]  パターニングデバイスＭＡは、リソグラフィ装置のフィールド面内にも配設される。一実施形態において、マスキングブレイドは、マスキングブレイド及びパターニングデバイスＭＡの両方が実質的に同じ平面内に存在するように、パターニングデバイスＭＡに近接して配設可能である。代替として、マスキングブレイドは、各々がリソグラフィ装置の異なるフィールド面内に存在するようにパターニングデバイスＭＡから分離可能であり、好適な合焦光学系（図示せず）をマスキングブレイドとパターニングデバイスＭＡとの間に提供可能である。
【００９０】
[0089]  イルミネータＩＬは、強度アジャスタＩＡ（図１Ａに概略的に示される）を備える。次に説明するように、強度アジャスタＩＡは、放射ビームの両側で放射ビームを減衰するように動作可能である。強度アジャスタＩＡは、ペアに配置された複数の移動可能なフィンガを備え、各ペアはスリットの各側に１つのフィンガを備える（すなわち、フィンガの各ペアはｙ方向に分離される）。フィンガのペアは、スリットの長さに沿って配置される（すなわち、ｘ方向に延在する）。各移動可能フィンガは、スキャン方向（ｙ方向）に独立に移動可能である。すなわち、フィンガは、スリットの長さと垂直な方向に移動可能である。使用の際、各移動可能フィンガはスキャン方向に独立に移動可能である。例えば、各移動可能フィンガは、移動可能フィンガが放射ビームのパス内に配設されていない少なくとも収縮位置と、移動可能フィンガが放射ビームを部分的にブロックする挿入位置との間で、移動可能であり得る。フィンガを移動させることによって、スリットの形状及び／又は強度分布を調整することができる。
【００９１】
[0090]  フィールドは、フィンガが放射ビームＰＢを鋭利にカットしないように、フィンガの半影内とすることができる。フィンガのペアを使用して、スリットの長さに沿って放射ビームＰＢの異なるレベルの減衰を適用することができる。
【００９２】
[0091]  例えばフィンガを使用して、スリットの幅全体にわたる放射ビームＰＢの強度プロファイルの積分が、スリットの長さに沿って実質的に一定であることを保証することができる。
【００９３】
[0092]  イルミネータＩＬを出る放射ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上に保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に入射する。ビームＰＢは、パターニングデバイスＭＡを横断して投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦する。第２の基板位置決めデバイスＰＷ２及び位置センサＩＦ（例えば干渉デバイス）の助けを借りて、基板テーブルＷＴ２は、例えばビームＰＢのパス内で異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように、フレームＭＦに関して正確に移動可能である。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１Ａでは明示的に示されていない）を使用して、例えば、マスクライブラリからの機械的取り出しの後、又はスキャン中に、パターニングデバイスＭＡをフレームＭＦに関して正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ及びＷＴ１、ＷＴ２の動きは、位置決めデバイスＰＭ、ＰＷ１、及びＰＷ２の一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けを借りて実現される。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせ可能である。
【００９４】
[0093]  投影システムＰＬは、放射ビームＰＢに縮小係数を適用し、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャよりも小さいフィーチャを伴うイメージを形成する。例えば、縮小係数４が適用可能である。
【００９５】
[0094]  スキャンモードにおいて、第１の位置決めデバイスＰＭは、イルミネータＩＬによって調節された放射ビームＰＢに関して、スキャンパスに沿って支持構造ＭＴを移動させるように動作可能である。一実施形態において、支持構造ＭＴは、一定のスキャン速度ｖＭＴでスキャン方向に線形に移動される。前述のように、スリットは、その幅がスキャン方向（図１のｙ方向と一致する）に延在するように配向される。任意のインスタンスにおいて、スリットによって照明されるパターニングデバイスＭＡ上の各点は、投影システムＰＬによって、基板Ｗの平面内の単一の共役点上にイメージングされることになる。支持構造ＭＴがスキャン方向に移動する際、パターニングデバイスＭＡ上のパターンは、支持構造ＭＴと同じ速度でスリットの幅を横切って移動する。特に、パターニングデバイスＭＡ上の各点は、スキャン方向にスリットの幅を横切って速度ｖＭＴで移動する。この支持構造ＭＴの動きの結果として、パターニングデバイスＭＡ上の各点に対応する基板Ｗの平面内の共役点は、基板テーブルＷＴ２の平面内のスリットに関して移動することになる。
【００９６】
[0095]  基板Ｗ上にパターニングデバイスＭＡのイメージを形成するために、基板テーブルＷＴ２は、パターニングデバイスＭＡ上の各点の基板Ｗの平面内の共役点が、基板Ｗに関して静止したままであるように移動される。投影システムＰＬに対する基板テーブルＷＴ２の速度（大きさ及び方向の両方）は、投影システムＰＬの（スキャン方向での）縮小及びイメージ逆転特徴によって決定される。特に、投影システムＰＬの特徴が、基板Ｗの平面内に形成されるパターニングデバイスＭＡのイメージがスキャン方向に反転されるものである場合、基板テーブルＷＴ２は支持構造ＭＴへと反対方向に移動されるべきである。すなわち、基板テーブルＷＴ２の動きは、支持構造ＭＴの動きに対して逆平行であるべきである。更に、投影システムＰＬが放射ビームＰＢに縮小係数αを適用する場合、所与の時間期間内に各共役点が進行する距離は、パターニングデバイス上で対応する点が進行する距離よりも係数αだけ短くなる。したがって、基板テーブルＷＴ２の速度｜ｖＷＴ｜の大きさは、｜ｖＭＴ｜／αとなるべきである。
【００９７】
[0096]  ターゲット部分Ｃの露光の間、イルミネータＩＬのマスキングブレイドを使用して、放射ビームＰＢのスリットの幅を制御することが可能であり、次にこのスリットの幅が、それぞれパターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗの平面内の露光領域の範囲を制限する。すなわち、イルミネータのマスキングブレイドは、リソグラフィ装置のためのフィールド絞りとして働く。
【００９８】
[0097]  スキャンモードを使用して、リソグラフィ装置は、実質的に固定された基板Ｗのターゲット部分Ｃを放射に露光させるように動作可能である。例えば、ターゲット部分Ｃは１つ又はいくつかのダイの一部を含むことができる。単一のウェーハを複数のステップにおいて放射に露光させることが可能であり、各ステップは、ターゲット部分Ｃの露光、及びそれに続く基板Ｗの動きを含む。第１のターゲット部分Ｃの露光の後、リソグラフィ装置は、投影システムＰＬに対して基板Ｗを移動させるように動作可能であり、別のターゲット部分Ｃを放射に露光させることができるようになる。例えば、基板Ｗ上の２つの異なるターゲット部分Ｃの露光間に、基板テーブルＷＴ２は、次のターゲット部分を位置決めするために基板Ｗを移動させるように動作可能であり、露光領域を介してスキャンする準備が整うことになる。
【００９９】
[0098]  代替として、示される装置は別のモードで使用可能であり、支持構造ＭＴはプログラム可能パターニングデバイスを保持し、本質的に静止したままであり、ビームＰＢに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間に、基板テーブルＷＴ２は移動又はスキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルＷＴ２の各動きの後、又は、スキャン中の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及したようなタイプのプログラム可能ミラーアレイなどの、プログラム可能パターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。
【０１００】
[0099]  前述の使用モード又は完全に異なる使用モードの組み合わせ及び／又は変形も、採用可能である。
【０１０１】
[00100]  更に下記で説明するように、アライメントシステムＡＳは、左側の基板テーブルＷＴ１上に保持される基板Ｗ上に提供されたアライメントマーク（図１Ｂにおいて、ボックスＰ１、Ｐ２によって概略的に示される）の位置を測定する。加えて、トポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して、左側の基板テーブルＷＴ１上に保持される基板Ｗの表面のトポグラフィが測定される。第１の基板位置決めデバイスＰＷ１及び位置センサ（図１Ａでは明示的に示されていない）を使用して、フレームＭＦ（及び、これに接続されたアライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳ）に対して基板テーブルＷＴ１を正確に位置決めすることができる。
【０１０２】
[00101]  トポグラフィ測定システムＴＭＳは、基板Ｗ１の高さを示す信号ｓ１を出力するように動作可能であり得る。アライメントシステムＡＳは、基板Ｗ１又は基板テーブルＷＴ１上の１つ以上のアライメントマークの位置を示す信号ｓ２を出力するように動作可能であり得る。出力信号ｓ１、ｓ２は、プロセッサＰＲによって受信される。
【０１０３】
[00102]  トポグラフィ測定システムＴＭＳによって出力される信号ｓ１は、基板Ｗ１の高さを決定するために、プロセッサＰＲによって分析可能である。プロセッサＰＲを使用して、基板Ｗ１のトポグラフィのマップを生成することができる。プロセッサＰＲはメモリを備えることができ、基板Ｗ１全体のトポグラフィに関する情報を記憶するように動作可能であり得る。基板Ｗ１の表面のトポグラフィは、高さマップと呼ぶことができる。（図１Ａの右側の）基板Ｗの露光の間、基板Ｗを投影システムＰＬの焦点面内に維持することが望ましい。これを達成するために、基板テーブルＷＴ２をｚ方向に移動させることが可能であり、基板テーブルＷＴ２の移動は、（トポグラフィ測定システムＴＭＳによって事前に決定されたように）基板Ｗの表面のトポグラフィに応じて決定される。
【０１０４】
[00103]  アライメントシステムＡＳによって出力される信号ｓ２は、基板Ｗ１及び基板テーブルＷＴ１上の１つ以上のアライメントマークの位置を決定するために、プロセッサＰＲによって分析可能である。第１の基板位置決めデバイスＰＷ１は、次に位置センサＩＦ（位置センサＩＦ又は測定ステーション専用の別の位置センサのいずれか）が基板テーブルＷＴ１を測定する間、アライメントシステムＡＳの下方で各アライメントマークを位置決めするために、基板テーブルＷＴ１を移動させるように動作可能であり得る。初期ステップとして、第１の基板位置決めデバイスＰＷ１を使用して、アライメントシステムＡＳの下方で基板テーブルＷＴ１上の１つ以上のアライメントマークを位置決めすることが可能であり、各々のアライメントマークの位置が決定される。その後、第１の基板位置決めデバイスＰＷ１を使用して、アライメントシステムＡＳの下方で基板Ｗ１上の１つ以上のアライメントマークを位置決めすることが可能であり、各々のアライメントマークの位置が決定される。例えば、各アライメントマークがアライメントセンサＡＳの真下にある間に、位置センサによって決定された基板テーブルＷＴ１の位置を記録することができる。事実上、基板テーブルＷＴ１上のアライメントマークの位置の測定により、位置センサ（例えばセンサＩＦ）によって決定された基板テーブルＷＴ１の位置を（アライメントシステムＡＳが接続されているフレームＭＦに対して）較正することが可能になる。基板Ｗ１上のアライメントマークの位置の測定により、基板テーブルＷＴ１に対する基板Ｗ１の位置を決定することが可能になる。
【０１０５】
[00104]  プロセッサＰＲは、デジタル信号処理システムと見なすことができる。プロセッサＰＲは、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、又は１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを含むことができる。
【０１０６】
[00105]  アライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳからのデータに加えて、プロセッサＰＲは、第１の基板位置決めデバイスＰＷ１から、及び／又は位置センサ（例えばセンサＩＦ）から、基板テーブルＷＴ１位置情報（図１Ａにおける信号ｓ３を参照のこと）も受信する。基板は基板テーブルＷＴ１に（典型的にはクランプを介して）固定されているため、アライメントシステムＡＳからの情報を使用して、基板テーブルＷＴ１に関する位置情報を基板Ｗに関する位置情報に変換することができる。
【０１０７】
[00106]  装置は、説明される様々なアクチュエータ及びセンサのすべての動き及び測定を制御する、リソグラフィ装置制御ユニット（図示せず）を備えることができる。リソグラフィ装置制御ユニットは、装置の動作に関連して所望の計算を実施するための信号処理及びデータ処理能力を含むことができる。プロセッサＰＲは、リソグラフィ装置制御ユニットの一部を形成することができる。実際には、リソグラフィ装置制御ユニットは、各々が装置内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムデータ獲得、処理、及び制御を取り扱う、多くのサブユニットのシステムとして実現可能である。例えば、１つの処理サブシステムを、第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２のサーボ制御専用とすることができる。別々のユニットが、粗動及び微動のアクチュエータ、又は異なる軸を取り扱うことさえも可能である。別のユニットを、位置センサＩＦ（及び、使用される場合、測定ステーション用の別の位置センサ）の読み出し専用とすることができる。装置の全体制御は、これらのサブシステム処理ユニット、オペレータ、及びリソグラフィ製造プロセスに関与する他の装置と通信している、中央処理ユニットによって制御可能である。
【０１０８】
[00107]  図２は、オブジェクト６内のフィーチャ４の特徴を決定するための装置２の概略図であり、フィーチャ４はオブジェクト６の表面８の下方に配設されている。オブジェクト８は、例えば、シリコンウェーハ（例えば、図１Ｂでは基板Ｗとして概略的に示されている）とすることができ、フィーチャ４はアライメントマーク（例えば、図１Ｂでは基板アライメントマークＰ１、Ｐ２として概略的に示されている）とすることができる。アライメントマークは、反射格子の形とすることができる。装置は、ポンプ放射源１０、測定放射源１２、及び測定システム１４を備える。
【０１０９】
[00108]  ポンプ放射源１０は、オブジェクト６内で音響波を生成するために、パルスポンプ放射ビーム１６を用いてオブジェクト６の表面８を照射するように動作可能である。特に、パルスポンプ放射ビーム１６は、フィーチャ４の上方に配設された表面８のビームスポット領域１８上に入射する。パルスポンプ放射ビーム１６は超高速レーザである。こうした超高速レーザは、多様な異なる材料内部で音響波を生成可能であることが既知である。このプロセスにおいて、パルスポンプ放射ビーム１６の光エネルギーは、オブジェクト６の領域内で光誘起応力に変換される。内部で音響波が生成されるオブジェクト６のこの領域は、表面８にあるか、又はこれに近接するものとすることができる。内部で音響波が生成される領域は、パルスポンプ放射ビーム１６が表面８から浸入可能な領域となることを理解されよう。例えばこれは、表面８の下に配設された不透明層とすることができる。すなわち、内部で音響波が生成される領域は、オブジェクト６内の最上位材料ではない（すなわち、表面８に最も近い層ではない）層とすることができる。例えば、内部で音響波が生成される層の頂部に（すなわち、表面８のより近くに）レジストの層が存在し得る。追加又は代替として、内部で音響波が生成される層の上に（すなわち、表面８のより近くに）、例えば、反射防止コーティングなどの１つ以上の材料の層が存在し得る。内部で音響波が生成される領域の深さは特徴深さとして既知であり、オブジェクト６の材料特性及びパルスポンプ放射ビーム１６の特徴の両方に依存する。このプロセスは、オブジェクト６内部にコヒーレントな音響波を生成することができる。音響波は、内部で生成される領域から遠くへ伝搬可能であり、特に、表面８から遠くへ、及び不透明透明材料の１つ以上の層を介して、伝搬可能である。追加又は代替として、音響波は定常波とすることができる。
【０１１０】
[00109]  当業者であれば、これに関連して、超高速レーザという用語は、１００ナノ秒以下程度の持続時間でパルスを出力するレーザを意味することを理解されよう。超高速レーザは、例えば、数百ピコ秒以下程度の持続時間でパルスを出力するように動作可能であり得る。こうした超高速レーザは、典型的にはモードロックレーザである。
【０１１１】
[00110]  生成される音響パルスの幅又は時間範囲は、ほとんどが、ラチスがいかに速く電子を加熱するポンプパルスに反応できるか（すなわち、電子フォノン結合）、及び、電子がいかに遠くまで層の媒体内を進行できるかによって、決定される。典型的には、音響パルスの時間範囲は１０ｐｓ程度である。次に、生成される音響波の周波数は、音響波のパルスの持続時間の逆数にほぼ等しい。１０ｐｓ程度の時間範囲を伴う音響パルスの場合、周波数は１００ＧＨｚ程度となる。
【０１１２】
[00111]  音響波は、伝搬する際に介する材料に応じて音速で伝搬する。材料における典型的な音速は、数千ｍ／ｓである。例えば、金における音速は６０００ｍ／ｓ程度である。所与の材料における音響波の波長は、音響波の周波数（前述のように、主に、オブジェクト６の表面８に近い材料の特性に依存する）に対するその材料における音速の比によって与えられる。１，０００から１０，０００ｍ／ｓのレンジ内の音速、及び、１００ＧＨｚ程度の周波数の場合、音響波の波長は１０から１００ｎｍ程度となる。１００ｐｓ程度の時間範囲の音響パルスの場合、周波数は１０ＧＨｚ程度となる。１，０００から１０，０００ｍ／ｓのレンジ内の音速、及び、１０ＧＨｚ程度の周波数の場合、音響波の波長は１００から１，０００ｎｍ程度となる。
【０１１３】
[00112]  本明細書に含まれる、パルスポンプ放射ビーム１６のパルスの持続時間、生成される音響波の周波数、オブジェクトにおける音速、及び音響波の波長の、いずれについての量の特定の値又はレンジのいかなる考察も、単なる例であることを理解されよう。本発明は、上記で考察した値とは異なるこれらの量の値を有し得ることを理解されよう。
【０１１４】
[00113]  測定放射源１２は、測定放射ビーム２０を用いてオブジェクト６の表面８を照射するように動作可能である。図２に示される実施形態において、測定放射ビーム２０は、反射型光学素子２２（例えばミラー）を介して表面８内に投影される。
【０１１５】
[00114]  測定システム１４は、表面８から散乱する測定放射ビーム２０の少なくとも一部２４を受け取るように動作可能である。これに関連して、表面８から散乱する測定放射ビーム２０の少なくとも一部２４は、表面８に最も近い本体６の領域から散乱し得、この領域は、内部で音響波が生成された層の表面を含むことができることを理解されよう。測定システム１４は更に、測定時間期間内に表面８から散乱する測定放射ビーム２０の少なくとも一部２４から、オブジェクト６におけるフィーチャ４の特徴を決定するように動作可能である。測定システム１４は、測定時間期間内に表面８から散乱する測定放射ビーム２０の一部２４から、オブジェクト６におけるフィーチャ４（例えばアライメントマーク）の位置を決定するように動作可能であり得る。
【０１１６】
[00115]  図２に示される装置２は、ポンププローブ装置と呼ぶことができ、ポンププローブ法と呼ぶことができる方法を実装するために使用可能である。ポンプ放射源１０は、オブジェクト６内で音響波を生成するために、パルスポンプ放射ビーム１６を用いてオブジェクト６の表面８を照射するように動作可能である。測定放射源１２は、測定放射ビーム２０を用いてオブジェクト６の表面８を照射するように動作可能であり、測定放射ビーム２０は、これらの光学的に生成される音響波を検出又はプローブするために使用可能である。音響波は、（１）伝搬歪みが金属ラチスの変位を引き起こすこと、及び、（２）音響波に関係する応力が光弾性効果を介して誘電率の変化を誘起することの、２つの効果を生じさせることが既知であり、これら２つの効果は光学方法を用いて観察可能である。
【０１１７】
[00116]  測定システム１４は、センサ２６及びプロセッサ２８を備える。センサ２６は、表面８から散乱する放射２４を検出するように、及び、フィーチャ４の位置に関する情報を含む信号３０を出力するように、動作可能である。プロセッサ２８は、センサ２６から信号３０を受信するように、及び、それに応じて、例えば基板テーブルに対するフィーチャ４の位置を決定するように、構成される。
【０１１８】
[00117]  一実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６は、約５０ｆｓの時間範囲を伴うパルスを含むことができる。別の実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６は、約１ｐｓの時間範囲を伴うパルスを含むことができる。パルスポンプ放射ビーム１６は、所望に応じて、任意の好適な波長を有することができる。パルスポンプ放射ビーム１６の波長は、基板Ｗ上のフォトレジストの露光を減少させるように選択可能である。いくつかの実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６は約４００ｎｍの波長を有することができる。いくつかの実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６は、基板Ｗ上のフォトレジストの露光を更に減少させるように、４００ｎｍを超える波長を有することができる。いくつかの実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６は、４００から８００ｎｍのレンジ内の波長を有することができる。
【０１１９】
[00118]  測定放射ビーム２０は、パルスポンプ放射ビーム１６のパルスの時間範囲と同じ大きさの時間範囲を伴うパルスを含むことができる。測定放射ビーム２０は、所望に応じて任意の好適な波長を有することができる。測定放射ビーム２０の波長は、基板Ｗ上のフォトレジストの露光を減少させるように選択可能である。いくつかの実施形態において、測定放射ビーム２０は４００から８００ｎｍのレンジ内の波長を有することができる。例えば、いくつかの実施形態において、測定放射ビーム２０は５００ｎｍ程度の波長を有することができる。
【０１２０】
[00119]  パルスポンプ放射ビーム１６によって生成される音響波は、オブジェクト６を介して伝搬可能であり、その一部はフィーチャ４によって反射され、表面８へ戻るように伝搬可能である。本発明の実施形態は、電磁放射が伝搬不可能な（例えば、金属から形成される不透明層を有する）不透明材料を備える、オブジェクトへの特定の適用例を有する。音響波は、こうした不透明層を介してフィーチャ４をプローブできるようにする。
【０１２１】
[00120]  本発明の実施形態は、複数の材料の層を備えるオブジェクト、例えば、集積回路の複数の層がその上に形成されている基板Ｗへの、特定の適用例を有する。一般に、異なる音響特性を伴う材料の２つの層間のあらゆるインターフェースは、音響反射を生成することになる。すなわち、任意のこうしたインターフェース上に入射する音響波の一部は反射する（及び、別の部分は透過する）ことになる。反射する部分の振幅及び反射する部分の（入射波に対する）位相シフトは、それぞれの層の材料特性に依存する。複数のプロセス層を含むシリコンウェーハの場合、隣接する層間の各インターフェースが音響反射を生じさせ、オブジェクト６の表面８においてフィーチャ４（例えばアライメント格子）からの信号を不明瞭にする可能性のある非常に複雑な音響エコーが形成されることにつながる。更に、多くの反射層の存在は、表面８の下方に配設されるフィーチャ４から達成可能な音響信号を減衰させることになる。
【０１２２】
[00121]  オブジェクト６の表面８に形成される信号は、多くのこうした反射の重ね合わせであり、それらの相対位相に依存して、強め合うように又は弱め合うように干渉するものとすることができる。下記では、信号対バックグラウンド比は、（ａ）フィーチャ４からの音響波の反射によって表面８に生成される信号の、（ｂ）フィーチャ４から反射されなかった音響波の反射によって表面８に生成されるバックグラウンド信号に対する比として、定義される。再度、これに関連して、表面８で生成される信号は、表面８に最も近い本体６の領域内で生成される信号を含むことが可能であり、この領域は、音響波が生成された層の表面を含み得ることを理解されよう。
【０１２３】
[00122]  本発明の実施形態は、オブジェクト６の表面８の下方に配設されたフィーチャ４を間接的にプロービング又は測定する装置及び関連付けられた方法に関し、この方法は、測定時間期間中のフィーチャ４の測定を向上させるように、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布の選択、選好、及び／又は最適化を含む。例えば、ポンプ放射源１０は、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布が、測定時間期間内に、信号対バックグラウンド比が実質的に最大化されるようなものとなるように、配置可能である。追加又は代替として、ポンプ放射源１０は、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布が、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が、パルスポンプ放射ビームの単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように配置可能である。このように、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布を選択することによって、フィーチャ４の特徴（例えばその位置）を決定するために十分な信号の強度を依然として達成しながら、パルスポンプ放射ビーム１６の各個々のパルスのエネルギードーズ量を低減させることができる。実際に、パルスポンプ放射ビーム１６の各個々のパルスのエネルギードーズ量は、オブジェクト６の損傷閾値を下回ることができる。
【０１２４】
[00123]  パルス放射ビームが複数の放射のパルスを含むことを理解されよう。パルス放射ビームの時間強度分布は、（ａ）各パルスの形状及び（ｂ）パルスの各ペア間の時間に依存することを更に理解されよう。パルスの形状は１つ以上のパラメータによって特徴付けることができる。例えば各パルスは、一般にガウス形状とすることができ、こうしたパルスの形状は、幅パラメータ及び高さパラメータによって特徴付けることができる。異なるパルスは異なる形状を有し得ることを更に理解されよう。パルスの１つのペア間の時間が、パルスの別のペア間の時間とは異なり得ることを更に理解されよう。複数のパルスは時間的に分解可能であることを、更に理解されよう。代替として、連続パルスは、組み合わされた波形を形成するように部分的に重複可能である。
【０１２５】
[00124]  測定時間期間（信号対バックグラウンド比における増加が達成される）は、フィーチャ４から反射し、オブジェクト６内の任意の他のインターフェースからは反射しない、パルスポンプ放射ビーム１６の初期パルスによって生成された音響波の一部が、表面８に到達する時間期間に対応し得る。パルスポンプ放射ビーム１６の初期パルスから、表面８から遠くへ伝搬する音響波が生成される。この音響波の一部が、フィーチャ４へと真っ直ぐに伝搬され、フィーチャ４から反射し、表面８へと真っ直ぐに戻るように伝搬される。これは、初期パルスによって生成される１次信号と呼ぶことができる。測定時間期間は、この１次信号が表面８に到達する時間に対応し得る。
【０１２６】
[00125]  本明細書で使用される場合、初期パルスとは１次信号を開始するパルスを意味するものと意図されることを理解されよう。これは、表面８上に入射する第１のパルスであるか、又は第１のパルスでないものとし得る。いくつかの実施形態は、複数の測定時間期間内に表面８から散乱する測定放射ビーム２０の少なくとも一部２４から、オブジェクト６内のフィーチャ４の１つ以上の特徴を決定することを含むことができる。例えば、パルスポンプ放射ビーム１６は、２つより多くのパルスを有するパルス列を含むことができる。本明細書で使用される場合、初期パルスとは、１次信号を開始する任意のパルスを意味するものと意図されることを理解されよう。複数の測定時間期間の各々が、パルスポンプ放射ビーム１６の異なる初期パルスからの１次信号の到達時間に対応し得る。
【０１２７】
[00126]  いくつかの実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布は、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分はフィーチャ４から反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第２のパルスによって生成された音響波の反射部分もフィーチャ４から反射されたものである、反射部分、との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するようなものであり得る。次にこれについて、図３から図７を参照しながら例示する。
【０１２８】
[00127]  図３は、表面８の下方に配設されたフィーチャ４を備えるオブジェクト６の一部の概略断面図である。この例において、フィーチャ４は反射回折格子の形である。フィーチャ４の上に配設されたオブジェクト８の一部３２は、２つの層３４、３６を備える。前述のように、典型的には、音響波は、表面８に最も近い層ではない、オブジェクト６の領域内で生成可能である。例えば、内部で音響波が生成される層の上に（すなわち、表面８のより近くに）提供された材料の１つ以上の層（例えば、レジスト及び反射防止コーティング）が存在し得る。理解しやすいように、こうした層は図３には示されていない。
【０１２９】
[00128]  図３には、表面８から遠くへ、及び表面８に戻る、第１及び第２の音響経路３８、４０も概略的に示されている。第１及び第２の音響経路３８、４０の各々は、フィーチャ４からの反射を含む。第１の音響経路３８は、表面８からフィーチャ４へと真っ直ぐ伝搬し、フィーチャ４から反射して、表面８へと真っ直ぐ戻るように伝搬する、音響波の一部に対応する。この第１の音響経路は、パルスポンプ放射ビーム１６のパルスによって生成される１次信号に対応する。第２の音響経路４０は、フィーチャ４からの反射に加えて、フィーチャ４の上に配設された材料の２つの層３４、３６の間のインターフェース４２から、及び表面８からも反射する、音響波の一部に対応する。特に、第２の音響経路４０は、表面８から伝搬し、インターフェース４２から反射し、表面８から反射し、フィーチャ４から反射し、表面８へと真っ直ぐ戻るように伝搬する、音響波の一部に対応する。この第２の音響経路４０は、パルスポンプ放射ビーム１６のパルスによって生成される２次信号に対応するものと見なすことができる。
【０１３０】
[00129]  図４は、装置２によって使用可能なパルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布４４を示す。時間強度分布４４は、時間分布Δｔ１を伴う２つのガウス様パルス４６、４８を含む。
【０１３１】
[00130]  図５は、パルスポンプ放射ビーム１６の第１のパルス４６によって表面８において生成される音響信号５０、及び、パルスポンプ放射ビーム１６の第２のパルス４８によって表面８において生成される音響信号５２を示す。パルスポンプ放射ビーム１６の第１のパルス４６によって表面８において生成される音響信号５０は、第１の音響経路３８（図３を参照）に対応する１次信号５４、及び、第２の音響経路４０に対応する２次信号５６を含む。同様に、パルスポンプ放射ビーム１６の第２のパルス４８によって表面８において生成される音響信号５２は、第１の音響経路３８（図３を参照）に対応する１次信号５８、及び、第２の音響経路４０に対応する２次信号６０を含む。２次信号５６、６０は、一般に１次信号５４、５８よりも低い振幅である。
【０１３２】
[00131]  図５には、２つの測定時間期間６２、６４も示されており、その各々が、１次信号５４、５８が表面８に到達する時間に対応する。測定時間期間６２、６４の時間範囲は、一般に、生成される音響波のパルスの時間範囲に対応し、例えば、１０ｐｓ程度であり得る。いくつかの実施形態において、測定時間期間６２、６４の時間範囲は、オブジェクト６を介した音響波の伝搬によって生じる１次信号の任意の時間的広がりを考慮するように、表面８において生成される音響パルスの時間範囲よりも大きい可能性があることを理解されよう。表面８におけるパルスポンプ放射ビーム１６のパルス４６、４８の到達と、１次信号５４、５８の到達との間の時間遅延は、音響波が表面８からフィーチャ４へ、及び再度表面８へと飛ぶ時間に対応する。これは、材料の２つの層３４、３６の各々における音速、及び材料の２つの層３４、３６の各々における厚みに関係する。
【０１３３】
[00132]  各１次信号５４、５８は、対応する２次信号５６、６０（すなわち、パルスポンプ放射ビームの同じパルスから発せられる２次信号）から、時間Δｔ２だけ離れている。時間Δｔ２は、１次信号５４、５８と比較して、２次信号５６、６０が表面８に到達するために要する追加の時間である。一般に、時間Δｔ２は、横断した材料の任意の追加層の厚み及びこうした層における音速に依存する。この例では、時間Δｔ２は、層３４の厚みを層３４内の音速で割ったものの２倍に等しい。
【０１３４】
[00133]  オブジェクト６の表面８において形成される全音響振幅６６が、図６に示されている。全音響振幅６６は、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス４６、４８によって表面８において生成される、音響信号５０、５２の重ね合わせである。全音響振幅６６は、第１の音響経路３８に対応する１次信号５４に対応するピーク５４、及び、第２の音響経路４０に対応する２次信号６０に対応するピーク６０を含む。第１の音響経路３８に対応する２次信号５６及び第２の音響経路４０に対応する１次信号５８は、強め合うように干渉して測定時間期間６４内に拡張ピーク６８を形成している。
【０１３５】
[00134]  図７は、測定放射ビーム２０によって決定可能なプローブ信号７０を示す。プローブ信号７０は、全音響振幅６６のピーク５４、６８、６０の各々に対応するピーク７２、７４、７６を含む。プローブ信号７０は、典型的には音響振幅６６の２乗でスケーリングされる。したがって、前述のような強め合う干渉は、結果として、前述のような強め合う干渉に起因して、測定時間期間６４内の音響振幅６６信号のエンハンスメント（ピーク６８及び５４を比較）よりも大きな、測定時間期間６４内のプローブ信号７２のエンハンスメント（ピーク７４及び７２を比較）を生じさせる。強め合うように干渉する２つの信号がほぼ等しい振幅を有する場合、測定時間期間６４内のプローブ信号において、４倍のエンハンスメントが達成可能である。
【０１３６】
[00135]  音響信号の２つの反射部分について表面８において強め合うように干渉するために、表面での２つの反射部分の到達の間に少なくとも何らかの時間的重複が存在するべきであり、２つの信号は実質的に同相であるべきであることを理解されよう。第１の音響経路３８に対応する２次信号５６と第２の音響経路４０に対応する１次信号５８との時間的重複は、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス４６、４８の時間的分離Δｔ１を、１次信号５４、５８と比較して２次信号５６、６０が表面８に達するために要する追加の時間Δｔ２に等しくなるように選択することによって、保証される。
【０１３７】
[00136]  図４から図７に示される配置では、第１の音響経路３８に対応する２次信号５６と第２の音響経路４０に対応する１次信号５８との間に、完全な時間的重複が存在する。こうした配置では、第１の音響経路３８に対応する２次信号５６及び第２の音響経路４０に対応する１次信号５８を、実質的に同相にするために、第２の音響経路内での追加の反射によって生じる全位相変化はゼロであるものとする。一般に、第１の媒体を介して伝搬する音響波が第２の媒体とのインターフェースから反射するとき、（入射波の位相に対する）反射波の位相における変化は、２つの媒体の音響インピーダンスに依存する。第１の媒体の音響インピーダンスが第２の媒体の音響インピーダンスよりも高い場合、１８０°の位相変化が存在することになるのに対して、第１の媒体の音響インピーダンスが第２の媒体の音響インピーダンスよりも低い場合、位相変化はないことになる。したがって、第１の音響経路３８に対応する２次信号５６及び第２の音響経路４０に対応する１次信号５８を、実質的に同相にするために、層３４の音響インピーダンスは、層３６とオブジェクト６が浸漬される媒体との両方の音響インピーダンスよりも低いか、又は、層３６とオブジェクト８が浸漬される媒体との両方の音響インピーダンスよりも高いかの、いずれかであるものとする。層３４の音響インピーダンスが、層３６とオブジェクト６が浸漬される媒体との両方の音響インピーダンスよりも低い場合、インターフェース４２からの反射又は表面８からの反射のいずれかにおいて、位相変化がないことになる。層３４の音響インピーダンスが、層３６とオブジェクト６が浸漬される媒体との両方の音響インピーダンスよりも高い場合、インターフェース４２からの反射において１８０°の位相変化が存在し、表面８からの反射において１８０°の位相変化が存在することになるため、結果として最終的に位相変化は存在しない。
【０１３８】
[00137]  いくつかの実施形態において、オブジェクト６は、アライメントマークをカバーする複数のプロセス層を含むシリコンウェーハとすることができる。こうした実施形態について、周囲媒体は空気又は真空とすることができ、一般に、相対的に低い音響インピーダンスを有することになる。代替として、前述のように、図３に示される配置の周囲媒体はレジストの層とすることができる。
【０１３９】
[00138]  代替実施形態において、第１の音響経路３８に対応する２次信号５６及び第２の音響経路４０に対応する１次信号５８は、たとえ、第２の音響経路内の追加の反射によって生じる全位相変化がゼロでない場合、例えば、次に説明するようにおよそ１８０°の場合であっても、実質的に同相とすることができる。これは、例えば、一方のインターフェースでは位相変化がなく、他方のインターフェースではおよそ１８０°の位相変化が存在する場合に当てはまる。例えば、音響波が連続波形（すなわち、一定の振幅及び周波数を伴う波）の形である配置を考えてみる。こうした配置では、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス４６、４８の時間的分離Δｔ１は、音響波長の半分だけ、１次信号５４、５８に比べて２次信号５６、６０が表面８に達するために要する追加の時間Δｔ２とは異なるように、選択可能である。すなわち、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス４６、４８の時間的分離Δｔ１は、音響波の追加の半分の期間が層３４の２重パス内部に収まるように選択可能である。代替として、音響波が単一の短パルスの形である配置を考えてみる。こうした単一の短パルスは、典型的には、短期間の負の歪み（すなわち、圧縮）か、それに続く短期間の正の歪み（すなわち、膨張）のいずれかを含む。１８０°の位相シフトは、膨張に続いて圧縮となるようにこの信号を反転させる。２つのこうした信号が完全に重複する場合、それらは弱め合うように干渉することになる。しかしながら、例えば、２つのパルスの圧縮部分が重複するように、パルスが部分的に重複する場合、結果として生じる信号は、膨張とそれに続く拡張圧縮、それに続く膨張を含むことになる。実際に、生成される音響波は、これらの２つの極端なケース（連続波形又は単一の短パルス）のいずれかによって十分に説明される可能性は低く、むしろこれらの２つの極端なケースの間のどこかにあることになる。しかしながら、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス４６、４８の時間的分離Δｔ１の適切な選好による任意のケースにおいて、第１の音響経路３８に対応する２次信号５６及び第２の音響経路４０に対応する１次信号５８は、第２の音響経路内の追加の反射によって生じる全位相変化に関係なく、強め合うように干渉するように配置可能である。
【０１４０】
[00139]  パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布が、測定時間期間内で、（ｉ）第１のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第１のパルスによって生成された音響波の反射部分はフィーチャ４から反射されたものである、反射部分と、（ｉｉ）第２のパルスによって生成された音響波の反射部分であって、第２のパルスによって生成された音響波の反射部分もフィーチャ４から反射されたものである、反射部分、との間に、少なくとも部分的に強め合う干渉が存在するようなものである配置は、一般に、フィーチャ４からの音響波の反射によって生成される信号を強化する。これは、パルスポンプ放射ビーム１６の強度が低減された測定可能信号を達成できるため、有利である。有利なことに、これは、個々のパルスによってオブジェクト６が損傷するリスクを低減することができる（例えば、各パルスはオブジェクト６の損傷閾値を下回るエネルギーを有することが保証可能である）。
【０１４１】
[00140]  いくつかの実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布は、（ｉ）フィーチャ４上に入射しない第１のパルスによって生成された音響波の反射部分と、（ｉｉ）フィーチャ４上に入射しない第２のパルスによって生成された音響波の反射部分との間に、測定時間期間内に少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するものであり得る。次に、図８から図１１を参照しながらこれを示す。
【０１４２】
[00141]  図８は、表面８の下方に配設されるフィーチャ４を備えるオブジェクト６の一部の概略断面図である。図８に示されるオブジェクトは、一般に、図３に示されるオブジェクトと同じ形であり、フィーチャ４（この例では、反射回折格子）の上に配設されるオブジェクト８の一部３２は、２つの層３５、３７を備える。しかしながら、２つの層３５、３７が（下記で考察するような）適切な音響特性を有するために、一般に、図８に示されるオブジェクトの層３５、３７は、図３に示されるオブジェクト６の層３４、３６とは異なる材料を含み得ることを理解されよう。前述のように、典型的には音響波は、表面８に最も近い層ではないオブジェクト６の領域内に生成可能である。例えば、内部で音響波が生成される層の上に（すなわち、表面８のより近くに）提供された材料の１つ以上の層（例えば、レジスト及び反射防止コーティング）が存在し得る。理解しやすいように、こうした層は図８に示されていない。
【０１４３】
[00142]  図８には、表面８から遠くへ、及び表面８へと戻る、第１、第２、及び第３の音響経路７８、８０、８２も、概略的に示されている。第１の音響経路７８はフィーチャ４からの反射を含み、したがって信号と呼ぶことができる。第２及び第３の音響経路８０、８２はフィーチャ４からの反射を含まず、したがってバックグラウンド信号と呼ぶことができる。
【０１４４】
[00143]  第１の音響経路７８は、表面８からフィーチャ４へと真っ直ぐ伝搬し、フィーチャ４から反射して、表面８へと真っ直ぐ戻るように伝搬する、音響波の一部に対応する。この第１の音響経路は、パルスポンプ放射ビーム１６のパルスによって生成される１次信号に対応する。
【０１４５】
[00144]  第２の音響経路８０は、フィーチャ４の上に配設された材料の２つの層３５、３７の間のインターフェース４３へと伝搬し、表面８へと戻るように反射する、音響波の一部に対応する。第３の音響経路８２は、表面８から伝搬し、インターフェース４３から反射し、表面８から反射し、インターフェース４３から反射し、表面８へと戻るように伝搬する、音響波の一部に対応する。この第２及び第３の音響経路８０、８２は、パルスポンプ放射ビーム１６のパルスによって生成される２次信号に対応するものと見なすことができる。
【０１４６】
[00145]  図９は、装置２によって使用可能な、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布８４を示す。時間強度分布８４は、時間的分離Δｔ３を伴う２つのガウス様パルス８６、８８を備える。
【０１４７】
[00146]  図１０は、パルスポンプ放射ビーム１６の第１のパルス８６によって表面８において生成される音響信号９０、及び、パルスポンプ放射ビーム１６の第２のパルス８８によって表面８において生成される音響信号９２を示す。パルスポンプ放射ビーム１６の第１のパルス８６によって表面８において生成される音響信号９０は、第１の音響経路７８（図８を参照）に対応する１次信号９４、第２の音響経路８０に対応する２次信号９６、及び第３の音響経路８２に対応する別の２次信号９８を備える。同様に、パルスポンプ放射ビーム１６の第２のパルス８８によって表面８において生成される音響信号９２は、第１の音響経路７８に対応する１次信号１００、第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２、及び第３の音響経路８２に対応する別の２次信号１０４を備える。
【０１４８】
[00147]  図１０には、第１のパルス８６によって生成される１次信号９４が表面８に到達する時間に対応する、測定時間期間１０６も示されている。測定時間期間１０６の時間範囲は、一般に、生成される音響波のパルスの時間範囲に対応し、例えば１０ｐｓ程度であり得る。いくつかの実施形態において、測定時間期間１０６の時間範囲は、オブジェクト６を介した音響波の伝搬によって生じる１次信号の任意の時間的広がりを考慮するように、表面８において生成される音響パルスの時間範囲よりも大きい可能性があることを理解されよう。加えて、表面８におけるパルスポンプ放射ビーム１６のパルス８６の到達と、１次信号９４の到達との間の時間遅延は、音響波が表面８からフィーチャ４へ、及び再度表面８へと飛ぶ時間に対応する。これは、材料の２つの層３５、３７の各々における音速、及び材料の２つの層３５、３７の各々における厚みに関係する。
【０１４９】
[00148]  図１０から、第３の音響経路８２に対応する１次信号９４と２次信号９８との間に、有意な時間的重複が存在することがわかる。これには、測定時間期間１０６内で受け取る信号対バックグラウンド比を減少させる傾向がある。
【０１５０】
[00149]  オブジェクト６の表面８において形成される全音響振幅１０８が、図１１に示される。全音響振幅１０８は、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス８６、８８によって、表面８において生成される音響信号９０、９２の重ね合わせである。全音響振幅１０８は、第１のパルス８６によって生成されるような第２の音響経路８０に対応する、１次信号９４及び２次信号９６を備える。全音響振幅１０８は、第２のパルス８８によって生成されるような第３の音響経路８２に対応する、１次信号１００及び２次信号１０４を更に備える。
【０１５１】
[00150]  第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８及び第２のパルス８８からの第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２は、弱め合うように干渉している。
【０１５２】
[00151]  音響信号の２つの反射部分を表面８において弱め合うように干渉させるためには、表面における２つの反射部分の到達間に少なくとも何らかの時間的重複が存在すべきであり、２つの信号は実質的に位相外れであるべきであることを理解されよう。
【０１５３】
[00152]  第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８と、第２のパルス８８からの第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２との時間的重複は、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス８６、８８の時間的分離Δｔ３を、第２の音響経路８０に対応する２次信号９６、１０２と比較して、第３の音響経路８２に対応する２次信号９８、１０４が表面８に達するために要する追加の時間Δｔ４に等しくなるように選択することによって、保証される。
【０１５４】
[00153]  図９から図１１に示される配置では、第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８と、第２のパルス８８からの第３の音響経路８０に対応する２次信号１０２との間に、完全な時間的重複が存在する。こうした配置では、第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８、及び第２のパルス８８からの第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２を、実質的に位相外れにするために、第３の音響経路８２内での追加の反射によって生じる全位相変化はおよそ１８０°とすることができる。これは、層３５の音響インピーダンスが、層３７とオブジェクト６が浸漬される媒体との音響インピーダンスの間である場合に達成可能である。代替として、第３の音響経路８２内での追加の反射によって生じる全位相変化はおよそゼロであり得、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス８６、８８の時間的分離Δｔ３を調節して、第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８と、第２のパルス８８からの第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２とが、弱め合うように干渉するのを保証することができる。
【０１５５】
[00154]  第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８と、第２のパルス８８からの第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２との間の最大の弱め合う干渉を保証するために、パルスポンプ放射ビーム１６の２つのパルス８６、８８の強度は、第１のパルス８６からの第３の音響経路８２に対応する２次信号９８、及び第２のパルス８８からの第２の音響経路８０に対応する２次信号１０２の強度が、実質的に等しいように選択される。
【０１５６】
[00155]  パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布が、測定時間期間内で、（ｉ）フィーチャ４上に入射しない第１のパルスによって生成された音響波の反射部分と、（ｉｉ）フィーチャ４上に入射しない第２のパルスによって生成された音響波の反射部分との間に、少なくとも部分的に弱め合う干渉が存在するようなものである配置は、一般に、（フィーチャ４から反射されない）バックグラウンド信号を抑制する。こうしたバックグラウンド信号は、オブジェクト６内の材料の異なる層間のインターフェース３５の間の反射から生成可能である。これらのバックグラウンド信号は、オブジェクト６の表面８上に形成される信号のコントラストを減少させることができる。
【０１５７】
[00156]  パルスポンプ放射ビーム１６の単一パルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比に対して、測定時間期間内での信号対バックグラウンド比の増加を達成する、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布は、一般に、オブジェクト６の構造に特有であることを理解されよう。例えばこれは、オブジェクト６が形成される材料の層の数、並びに、材料の層の厚み及び音響特性に依存し得る。しかしながら、当業者であれば、前述の例を異なるオブジェクト６構造にどのように拡張し、結果として、フィーチャ４から反射された異なる信号間での（図３から図７を参照しながら前述したような）強め合う干渉、及び／又は、フィーチャ４から反射されていない異なる信号間での（図８から図１１を参照しながら前述したような）弱め合う干渉を生じさせることが可能であるかが明らかとなろう。
【０１５８】
[00157]  いくつかの実施形態において、測定時間期間内に表面８において生成される信号対バックグラウンド比が一般に最大化されるように、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布を選択することができる。信号対バックグラウンド比の最大化は、信号対バックグラウンド比の（本パラメータ空間における）局所最大値に対応するか、又はこれに最も近い、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布の１つ以上のパラメータの選択を含み得ることを理解されよう。こうしたパラメータは、例えば、パルスのペア間の時間的分離及び／又はパルスポンプ放射ビーム１６の順次パルスの相対強度を、含むことができる。
【０１５９】
[00158]  前述の（図３から図１１を参照しながら説明した）例では、パルスポンプ放射ビーム１６は複数の時間的に分解されたパルスを含むが、いくつかの実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６の連続パルスは、組み合わされた波形を形成するために部分的に重複可能であることを理解されよう。こうした実施形態において、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布は、発振波形を伴う単一パルスを含むことがわかり得る。こうした実施形態において、ポンプ放射源１０は、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布が、測定時間期間内に信号対バックグラウンド比が実質的に最大化されるようなものとなるように、配置可能である。例えば、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布は、１つ以上の調節可能パラメータを有することができ、ポンプ放射源１０は、測定時間期間内で、信号対バックグラウンド比が実質的に最大化されることを保証するように、パラメータが最適化されるように、配置可能である。
【０１６０】
[00159]  前述の（図３から図１１を参照しながら説明した）例では、パルスポンプ放射ビーム１６は２つのパルスを含むように説明しているが、代替の実施形態では、パルスポンプ放射ビーム１６は２つよりも多くのパルスを含み得ることを理解されよう。例えば、パルスポンプ放射ビーム１６は複数のパルス列を含むことができる。更に、当業者であれば、図３から図１１を参照しながら上記で説明した原理を、１つのパルス又は２つより多くのパルスを伴う実施形態のためにどのように拡張すれば、フィーチャ４から反射された異なる信号間での（図３から図７を参照しながら前述したような）強め合う干渉、及び／又は、フィーチャ４から反射されていない異なる信号間での（図８から図１１を参照しながら前述したような）弱め合う干渉を使用して、測定時間期間内に表面８において生成される信号対バックグラウンド比を強化できるかを理解されよう。
【０１６１】
[00160]  所与の構造を伴う所与のオブジェクト６の場合、特定の時間強度分布が、下記の方法を実行することによって、信号対バックグラウンド比の所望の増加を達成するか否かを判別することができる。
【０１６２】
[00161]  次に、特定の時間強度分布が、パルスポンプ放射ビーム１６の単一のパルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比に対して、測定時間期間内に信号対バックグラウンド比の増加を達成するか否かを判別するための、第１の方法を説明する。
【０１６３】
[00162]  第１に、表面８から遠くへ伝搬するオブジェクト６内の音響波を生成するために、オブジェクト６の表面８がポンプ放射ビーム１６の単一パルスを用いて照射され、続いて、測定時間期間の間に、表面において生成される信号の強度又はコントラストが決定される。例えば、いくつかの実施形態において、フィーチャは特定のピッチを伴う反射回折格子であり得、結果として表面８上に実質的に同じピッチを有する変調を生じさせることになる。こうした実施形態の場合、表面において生成される信号の強度又はコントラストは、変調の振幅に関係し得る。
【０１６４】
[00163]  第２に、オブジェクト６の表面８は、表面８から遠くへ伝搬する音響波をオブジェクト内に生成するために、テストされるべき時間強度分布を用いて照射され、続いて、測定時間期間の間に、表面８において生成される信号の強度又はコントラストが決定される。
【０１６５】
[00164]  第３に、テストされるべき時間強度分布を用いて取得された信号の強度又はコントラストが、ポンプ放射ビーム１６の単一のパルスを使用して取得された信号の強度又はコントラストと比較される。テストされるべき時間強度分布を用いて取得された信号の強度又はコントラストが、ポンプ放射ビーム１６の単一のパルスを使用して取得された信号の強度又はコントラストよりも大きい場合、時間強度分布は信号対バックグラウンド比において所望の増加を達成した。
【０１６６】
[00165]  次に、特定の時間強度分布が、測定時間期間内に信号対バックグラウンド比を最大化するか否かを判別するための、第２の方法を説明する。
【０１６７】
[00166]  第１に、表面８から遠くへ伝搬するオブジェクト６内の音響波を生成するために、オブジェクト６の表面８が、テストされるべき時間強度分布を用いて照射され、続いて、測定時間期間の間に、表面において生成される信号の強度又はコントラストが決定される。例えば、いくつかの実施形態において、フィーチャは特定のピッチを伴う反射回折格子であり得、結果として表面８上に実質的に同じピッチを有する変調を生じさせることになる。こうした実施形態の場合、表面において生成される信号の強度又はコントラストは、変調の振幅に関係し得る。
【０１６８】
[00167]  続いて、テストされるべき時間強度分布の１つ以上のパラメータが変更され、また、表面８から遠くへ伝搬する音響波をオブジェクト内に生成するために、結果として生じる変更された時間強度分布を用いて、オブジェクト６の表面８が照射され、続いて、測定時間期間の間に、表面８において生成される信号の強度又はコントラストが決定される。テストされるべき時間強度分布の１つ以上のパラメータは、パラメータ空間内で複数の異なる方法によって変更可能である。
【０１６９】
[00168]  第３に、テストされるべき時間強度分布を用いて取得された信号の強度又はコントラストが、テストされるべき時間強度分布の１つ以上のパラメータを変更した結果から生じる、変更された時間強度分布を使用して取得された信号又は各信号の、強度又はコントラストと比較される。テストされるべき時間強度分布を用いて取得された信号の強度又はコントラストが、テストされるべき時間強度分布の１つ以上のパラメータを変更した結果から生じる、変更された時間強度分布を使用して取得されたすべての信号の、強度又はコントラストよりも大きい場合、時間強度分布は信号対バックグラウンド比において所望の増加を達成した。
【０１７０】
[00169]  本発明のいくつかの実施形態に従い、表面８から遠くへ伝搬する音響波をオブジェクト６内に生成するように、パルスポンプ放射ビーム１６を用いて表面８の下方に配設されたフィーチャ４を有するオブジェクト６の表面８を照射するために、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布を決定するための方法が提供される。
【０１７１】
[00170]  方法は、測定時間期間内に、信号対バックグラウンド比が、パルスポンプ放射ビーム１６の単一のパルスを使用して達成される信号対バックグラウンド比よりも大きいように、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布を決定することを含み得る。
【０１７２】
[00171]  パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布を決定するための方法は、次に考察するように、解析的、反復的、又はその両方の組み合わせとすることができる。
【０１７３】
[00172]  方法は、オブジェクト６の構造に基づいて、表面８から遠くへの、及び表面８へと戻る、複数の音響経路を決定することを含み得る。例えば、図３に示される音響経路３８、４０及び図８に示される音響経路７８、８０、８２を決定することができる。決定された各音響経路について、（ａ）音響パルスが音響経路に沿って伝搬するために要する時間、及び、（ｂ）音響経路に沿って伝搬する音響パルスについての減衰ファクタ及び位相変化を、決定することができる。パルスポンプ放射ビーム１６について、表面８における音響信号は、各音響経路に沿って伝搬する各パルスからの寄与の重ね合わせとして決定することができる。最終的に、時間強度分布の１つ以上のパラメータは、測定時間期間内に信号対バックグラウンド比が強化又は最適化されるように決定することができる。
【０１７４】
[00173]  追加又は代替として、パルスポンプ放射ビーム１６の好適な時間強度分布を決定するための方法は、表面８から遠くへ伝搬する音響波をオブジェクト６内に生成するように、パルスポンプ放射ビーム１６を用いてオブジェクト６の表面８を照射することを含み得、パルスポンプ放射ビーム１６は、１つ以上のパラメータのセットによって記述される時間強度分布を有する。表面８の下方に配設されるフィーチャ４を示す表面８上の信号の、強度、品質、又は信号対バックグラウンド比は、並行して監視することができる。オブジェクト６の表面８の下方のフィーチャ４を示す信号を、少なくとも部分的に強化又は増加するように、及び／又は、バックグラウンド信号を少なくとも部分的抑制又は減少するように、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布の１つ以上のパラメータのうちの少なくとも１つを反復的に変更することができる。
【０１７５】
[00174]  例えば、１つ以上のパラメータは、各パルスの形状及び／又はパルスの各ペア間の時間を特徴付ける、１つ以上のパラメータを含むことができる。
【０１７６】
[00175]  パラメータの初期セットを選択することが可能であり、パラメータの初期セットによって記述される時間強度分布を有するパルスポンプ放射ビーム１６を用いて、オブジェクト６の表面８を照射することが可能である。測定時間期間の間、オブジェクト６の表面８の１つ以上の態様を監視し、表面８の下方の（潜在的に既知の）フィーチャ４に基づいて、予測されるか又は所望の信号と比較することができる。基づいて決定された信号と予測される信号又は所望の信号との間の相違が閾値より上である場合、１つ以上のパラメータのうちの少なくとも１つが変更可能であり、オブジェクト６の表面８は、変更されたパラメータのセットによって記述される時間強度分布を有するパルスポンプ放射ビーム１６を用いて照射可能である。測定時間期間の間、オブジェクト６の１つ以上の態様又は表面８を監視し、表面８の下方のフィーチャ４に基づいて、予測される信号又は所望の信号と比較することができる。
【０１７７】
[00176]  このプロセスは、決定された信号と予測される信号又は所望の信号との間の相違が閾値より下になるまで反復可能である。いくつかの実施形態において、プロセスは、決定された信号と予測される信号又は所望の信号との間の相違において局所最小値が見つかるまで反復可能である。
【０１７８】
[00177]  こうした実施形態を用いて、パラメータの初期セットは解析的又は半解析的手法を使用して選択可能である。
【０１７９】
[00178]  前述のように、本発明の実施形態は、特に多層オブジェクト６の場合、パルスポンプ放射ビーム１６の時間強度分布の調整又は最適化を含む。パルスポンプ放射ビーム１６のための最適なパルスシーケンスは、一般に、オブジェクト６の組成に強く依存することになる。一般に、本発明の実施形態は、任意の好適なパルス整形デバイスを使用することができる。次に、使用可能なパルス整形デバイスの例を考察する。
【０１８０】
[00179]  一般的な実施形態は、必要なパルスシーケンスを生成するために、光学パルス整形器を使用することができる。分散遅延線内部で液晶セル又は変形可能ミラーのいずれかを使用する、空間光変調器などのデバイスは、タイミング、振幅、及び位相を制御して、ほとんどの任意のパルス形状及びパルスシーケンスを生成することができる。これらのデバイスにおいて、超短パルスは複数のスペクトル成分に分散可能であり、これらにはプログラム可能液晶マスクを使用して異なる位相シフトが与えられる。その後、スペクトル成分は再結合され、時間ドメイン内の整形パルスとなる。変形可能ミラー又は電気光学変調器に基づく他のパルス整形ソリューションも使用可能である。音響通過時間は、典型的には１０ｐｓから１ｎｓの範囲内であり得、高分解能パルス整形器でカバーすることができる。
【０１８１】
[00180]  よりシンプルなデバイスは、ビームスプリッタのアレイ、マイケルソン及びファブリペロー干渉計、及びビート周波数を作成するために干渉を使用するデバイスを含むことができる。
【０１８２】
[00181]  図１２は、パルス整形のために使用可能なマイケルソン干渉計１１０の概略図である。単一のガウス様パルスを含む入射放射ビーム１１２は、ビームスプリッタ１１４によって２つの部分に分けられる。第１の部分は第１のミラー１１６上に入射し、第２の部分は第２のミラー１１８上に入射しる。第１及び第２のミラー１１６、１１８から反射された部分は、ビームスプリッタ１１４によって再結合され、放射ビーム１２０として出力される。２つのミラーまでのパス長の差に起因して、出力放射ビームは２つの時間的に分解されたパルスを含む。２つのパルス間での時間的分解は、矢印１２２、１２４によって示されるように、２つのミラー１１６、１１８のうちの１つ以上を移動させることによって調節可能である。追加又は代替として、２つの個別のパルスの振幅及び幅などの特性は、好適な光学素子（例えば、アブソーバ又は分散素子）を、パルスのうちの１つのみが辿る光路のうちの１つ又は両方に挿入する（すなわち、パルスは空間的に、例えばミラー１１６、１１８の近くに分離される）ことによって、個別に調節可能である。
【０１８３】
[00182]  マイケルソン干渉計１１０は、より多くのビームスプリッタを使用することによって、より多くのパルスを生成するように拡張可能である。例えばミラー１１８を、パルスのうちの１つを２つの別々のパルスに分けた後、ミラー１１６から反射されたパルスと再結合するように配置された、別のビームスプリッタ及びミラーのペアに置き換えることができる。こうした配置によって、調節可能な遅延を伴う３つのパルスのセットを生成することができる。このようにして、より多くのビームスプリッタを使用することによって任意の数のパルスを生成するように、デバイスを拡張することができる。
【０１８４】
[00183]  図１３は、パルス整形のために使用可能なファブリペロー干渉計１２６の概略図である。単一のガウス様パルスを含む入射放射ビーム１２８は、複数の部分に分けられ、その後、２つの部分反射ミラー１３０、１３２を使用して再結合される。複数の部分が進行するパス長の差に起因して、出力放射ビーム１３４は複数の時間的に分解されたパルスを含む。パルス間での時間的分解は、矢印１３６、１３８によって示されるように、ミラー１３０、１３２のうちの１つ以上を移動させることによって調節可能である。
【０１８５】
[00184]  図１４は、パルス整形のために使用可能なビート周波数を作成するために干渉を使用するデバイス１４０の概略図である。２つの入射放射ビーム１４２、１４４は、ビームスプリッタ１４６を使用して組み合わせられる。入射放射ビーム１４２、１４４の各々が単一のガウス様パルスを含む。２つの入射放射ビーム１４２、１４４は異なる周波数を有し、第１の入射ビーム１４２は第１の周波数ω１を有し、第２の入射ビーム１４４は第２の異なる周波数ω２を有する。ビート周波数ω２−ω１を調節して、出力放射ビーム１４８内で２つのピークの所望の時間的分離を達成することができる。例えばこれは、オブジェクト６内での共振、例えば、基本的又はより高位の共振、あるいはオブジェクト６内の不透明層の音響モードに一致するように調節可能である。
【０１８６】
[00185]  光学的に誘起された音響波を使用して、オブジェクト６内のフィーチャ４をプロービングするための、前述の装置及び方法において、任意の好適な波長のパルスポンプ放射ビーム１６を使用することができる。生成される音響波長のスペクトルは、例えば、放射の浸入深さが波長と共に顕著に変動する場合、パルスポンプ放射ビーム１６の波長に依存し得る。ここで、生成される音響波長のスペクトルは、ポンプの最適な時間形状に効果がある可能性がある。しかしながら、こうした効果は高次効果であると考えられる。したがって、表面８（典型的には、音響波が生成される場所である）における所与の材料にとって最適な波長が存在し得るが、方法が波長の選好に非常に敏感であるとは考えられない。
【０１８７】
[00186]  より多くの数の反復層を備えるオブジェクト８において、こうした構造内に形成され得る定常音響波に対応する、特定の音響共振周波数が予測可能である。それらの周波数は、表面８上で信号対バックグラウンド比をいつ最適化するかを考慮するため（使用するか又は回避するか）にとって重要であり得る。音響共振は、オブジェクト内の近接層（例えば、上方及び下方の層）に関して大きな音響インピーダンスの不一致を有する、単一層に発生する。例えば音響共振は、２つの低密度層（例えば、フォトレジスト又は二酸化ケイ素）間に配設される高密度層（例えば金属層）に予測される。こうした配置は、結果として、高密度層の両側に音響インピーダンスの不一致を生じさせる。
【０１８８】
[00187]  パルスポンプ放射ビーム１６の単一パルスに最適な持続時間は、特定の材料内で使用可能な最高音響周波数にほぼ反比例し得る。同様のエネルギーでより短いパルスは、多光子効果を介したオブジェクト８への損傷につながる可能性がより高い。
【０１８９】
[00188]  等間隔を置いて配置されたパルス列を含むパルスポンプ放射ビーム１６は、いくつかの実施形態において、有用な可能性のあるより狭い音響スペクトルを生じさせることができる。例えば、最適な音響スペクトル内で生成される音響エネルギーの量を最適化することが有利であり得る。最適な音響スペクトルは、例えば、フィーチャ４の構造を分解するのに十分短い音響波長（例えば、回折格子４の深さの２倍よりも長くない波長）を含むことができる。追加又は代替として、最適な音響スペクトルは、例えば、受入れ不可能な量が減衰されないように十分に長い波長を含むことができる。
【０１９０】
[00189]  測定システム１４によって実行される測定は、任意の好適な検出ジオメトリを使用することが可能であり、単一ピクセル検出器、又は干渉計型検出器、又はカメラベース検出システムとすることができる。
【０１９１】
[00190]  測定放射源１２及び測定システム１４は、所望に応じて、任意の既知のアライメントシステム又はアライメントセンサの一部を形成することができる。例えば、いくつかの実施形態において、測定システム１４は、正及び負の回折次数の位相を比較することによって、アライメント格子の位置を決定するように動作可能であり得る。例えば、正及び負の１次回折ビーム（及び／又は、正及び負の３次、５次、などの回折ビーム）の位相を比較することができる。この比較は、自己参照干渉計を使用して、正及び負の回折ビームを相互に干渉させることによって実行可能である。例えば、フォトダイオード上の全信号が測定可能である。アライメント格子のスキャンは、結果として周期的なアライメント信号を生じさせ、ここからアライメント位置が取り出される。次に、こうしたシステムの例を、図１５から図１７を参照しながら説明する。
【０１９２】
[00191]  図１５（ａ）は、それぞれＸ位置及びＹ位置の測定のために基板Ｗ上に提供可能な、アライメントマーク２０２、２０４の例を示す。この例における各アライメントマークは、基板に印加されるか又は基板内にエッチングされるプロダクト層又は他の層内に形成される、一連のバーを含む。バーは、アライメントマークを十分に周知の空間周期（ピッチ）を伴う回折格子と見なすことができるように、規則的な間隔を置いて配置され、格子線として働く。Ｘ方向のアライメントマーク２０２上のバーは、Ｘ方向に周期性を与えるためにＹ軸に平行であり、Ｙ方向のアライメントマーク２０４のバーは、Ｙ方向に周期性を与えるためにＸ軸に並行である。アライメントシステムＡＳ（図１に図示）は、正弦波などの周期的に変動する信号を取得するために、放射のスポット２０６（Ｘ方向）、２０８（Ｙ方向）を用いて各アライメントマークを光学的にスキャンする。装置のフレームＭＦに対して固定される、アライメントセンサに対するアライメントマークの位置、したがって基板Ｗの位置を測定するために、この信号の位相が解析される。スキャン動作は概略的に幅広の矢印によって示され、スポット２０６又は２０８の漸進的位置は点線の輪郭内に示される。アライメントパターンにおけるバー（格子線）のピッチは、典型的には、基板上に形成されるべきプロダクトフィーチャのピッチよりもはるかに大きく、アライメントシステムＡＳは、基板にパターンを付与するために使用される露光放射よりもはるかに長い放射の波長（又は、通常は複数の波長）を使用する。しかしながら、多数のバーによって、反復信号の位相を正確に測定できるため、微細位置情報を取得することができる。
【０１９３】
[00192]  粗及び微細マークが提供可能であるため、アライメントセンサは、周期信号の異なるサイクル、並びにサイクル内の正確な位置（位相）を区別することができる。この目的のために異なるピッチのアライメントマークも使用可能である。これらの技法も当業者に周知であるため、本明細書では詳細に説明しない。こうしたセンサの設計及び動作は当分野で周知であり、各リソグラフィ装置はセンサの独自の設計を有することができる。アライメントシステムＡＳは通常、米国出願第６９６１１１６号（den Boef等）に記載された形であり得る。図１５（ｂ）は、同様のアライメントシステムで使用するための修正アライメントマークを示し、Ｘ位置及びＹ位置は、照明スポット２０６又は２０８を用いる単一光学スキャンを介して取得可能である。アライメントマーク２１０は、Ｘ軸及びＹ軸の両方に対して４５°で配置されたバーを有する。この組み合わされたＸ及びＹ測定は、米国公開特許出願第２００９／１９５７６８Ａ号（Bijnen等）に記載された技法を使用して実行可能である。
【０１９４】
[00193]  アライメントマーク２０２、２０４、２１０は、不透明であり得る、例えば１つ以上のプロセス層によってカバーされた、オブジェクトの表面の下方にあり得ることを理解されよう。図２に示された装置２及び関連付けられた方法は、下にあるアライメントマークに依存する音響波を使用して、こうしたオブジェクトの表面上に信号を生成するために使用することができる。これは、アライメントシステムＡＳが放射のビームスポット２０６、２０８を用いて光学的にスキャンする信号である。前述のように、音響波は、少なくとも２つの異なる光学方法を用いて観察可能な信号を生成する。第１に、伝搬歪みは、金属ラチスの変位を発生させる可能性がある。例えば、定常表面音響波を、下にあるアライメントマークをミラーリングするオブジェクト６の表面８上に生成することができる。この表面音響波は、アライメントセンサＡＳのための回折格子として働くことができる。追加又は代替として、音響波に関係する応力は、光弾性効果を介して誘電率の変化を引き起こし、その結果、オブジェクト６の表面８によって散乱される（例えば、反射される）放射の量に局所的相違を生じさせる可能性がある。アライメントセンサＡＳは、位置を決定するために表面８の反射性におけるこれらの相違を使用することができる。
【０１９５】
[00194]  図１６は、既知のアライメントセンサＡＳの概略的ブロック図である。照明源２２０は、１つ以上の波長の放射の測定ビーム２２２を提供し、これはスポットミラー２２３によって、対物レンズ２２４を介して、基板Ｗ上に配置された、アライメントマーク２０２などのアライメントマーク上へと迂回される。図１５に概略的に示されるように、前述の米国出願第６９６１１１６号に基づく本アライメントセンサの例では、アライメントマーク２０２を照明するときに用いる照明スポット２０６は、アライメントマーク自体の幅よりも直径がわずかに小さいものとすることができる。
【０１９６】
[00195]  アライメントマーク２０２によって回折された放射は、対物レンズ２２４によってピックアップされ、情報担持ビーム２２６内にコリメートされる。自己参照干渉計２２８は、前述の米国出願第６９６１１１６号に開示されたタイプであり、ビーム２２６を処理し、（各波長について）別々のビームをセンサアレイ２３０上へと出力する。スポットミラー２２３はこの時点でゼロ次絞りとして好都合に働くため、情報担持ビーム２２６は、アライメントマーク２０２からのより高次の回折放射のみを含むことになる（これは、測定にとって不可欠ではないが、信号対雑音比を向上させる）。センサ格子２３０内の個々のセンサからの強度信号２３２は、図１のプロセッサＰＲの一部を形成し得る、処理ユニットＰＵに提供される。ブロック２２８における光学処理とユニットＰＵにおける計算処理とを組み合わせることによって、参照フレームＲＦに対する基板上のＸ位置及びＹ位置についての値が出力される。処理ユニットＰＵは、設計の選好及び利便性の問題として、図１に示される制御ユニットＬＡＣＵとは別個とするか、又は、同じ処理ハードウェアを共有することができる。ユニットＰＵが別の場合、信号処理の一部はユニットＰＵ内で実行し、別の部分はユニットＬＡＣＵ内で実行することができる。
【０１９７】
[00196]  既に述べたように、図示されたタイプの単一の測定は、アライメントマークの１ピッチに対応する一定のレンジ内に、アライメントマークの位置を固定するのみである。これと共により粗な測定技法を使用して、正弦波のいずれの周期がマーク付けされた位置を含むものであるかを識別する。アライメントマークを作成した材料、及びアライメントマークがその上及び／又は下に存在する材料に関係なく、アライメントマークの確度の向上及び／又はロバストな検出のために、より粗及び／又は微細なレベルにおける同じプロセスを、異なる波長で繰り返すことができる。波長は、同時に処理するために、光学的に多重化及び多重分離化すること、及び／又は、時分割又は周波数分割によって多重化することができる。本開示の例は、いくつかの波長での測定を活用して、アライメントマークの非対称性に対する感受性が低減された、実用的且つロバストな測定装置（アライメントセンサ）を提供することになる。
【０１９８】
[00197]  測定プロセスにより詳細に言及すると、図１６においてＶＷと標示された矢印は、スポット２０６がアライメントマーク２０２の長さＬを横断する際のスキャン速度を示す。この例において、アライメントシステムＡＳ及びスポット２０６は、実際には静止したままであり、速度ＶＷで移動するのは基板Ｗである。したがって、アライメントセンサは、参照フレームＲＦ（図１）に堅固且つ正確に取り付け、基板Ｗの移動方向とは反対の方向でアライメントマーク２０２を効果的にスキャンすることが可能である。基板Ｗを基板テーブルＷＴ及び基板位置決めデバイスＰＷ上に取り付けることによって、その移動の際に制御される。図示されるすべての移動は、Ｘ軸に平行である。スポット２０８を伴うアライメントマーク２０４をＹ方向にスキャンするために、同様の動作が適用される。
【０１９９】
[00198]  米国公開特許出願第２０１２−０２１２７４９Ａ１号で考察されるように、リソグラフィ装置に求められる高い生産性のためは、基板上の多数の位置におけるアライメントマークの測定をできる限り迅速に実行する必要があり、これは、スキャン速度ＶＷが高速であること、それに対応して各アライメントマーク位置の獲得に使用可能な時間ＴＡＣＱが短いことを示唆している。単純に、式ＴＡＣＱ＝Ｌ／ＶＷが適用される。先行米国出願第２０１２−０２１２７４９Ａ１号は、獲得時間を長くするために、スポットの反対のスキャン動作を付与するための技法を記載している。所望であれば、同じスキャンスポット技法を、本明細書で開示したタイプのセンサ及び方法に適用することが可能である。
【０２００】
[00199]  図１７は、前述の先行米国公開第６，９６１，１１６号及び第２００９／１９５７６８号に記載される内容の修正版である、アライメントセンサの光学システムを示す。ここでは、とりわけ、確度を上げるためにアライメントマークのピッチを小さくすることが可能なオフアクシス照明モードのオプションを紹介している。光学システムは、別のスキャトロメータ計器を用いるのではなく、アライメントセンサを用いてスキャトロメトリタイプの測定を実行可能にすることもできる。図１７では、わかりやすくするために、オフアクシスモード及びオンアクシスモードの照明を提供する際の詳細は省略されている。本開示では、複数の波長及び偏光の詳細を示すことがより注目されている。
【０２０１】
[00200]  図１７に示される光学システム全体にわたり、いくつかの分岐を有する光軸Ｏが破線によって示されている。図１６の概略図と比較しやすいように、図１７に示される光学システムのいくつかの部分は、図１６で用いられるものと同様の参照記号で標示されているが、接頭辞は「２」ではなく「４」である。したがって、光源４２０、照明ビーム４２２、対物レンズ４２４、情報担持ビーム４２６、自己参照干渉計４２８、及び検出器配置４３０であることがわかる。検出器配置からの信号は処理ユニットＰＵによって処理され、処理ユニットＰＵは、下記で説明する新規なフィーチャを実装するように、及び、各アライメントマークについて（改善された）位置測定ＰＯＳを出力するように、修正されている。
【０２０２】
[00201]  この、より詳細な概略図に示されている追加のコンポーネントは以下の通りである。照明サブシステム４４０において、光源４２０からの放射は、光ファイバ４４２を介して照明プロファイリング光学系４４６へと送達される。これは入力ビーム４２２を、ビームスプリッタ４５４を介して、瞳面Ｐを有する対物レンズ４２４へと送達する。対物レンズ４２４は、ウェーハＷ上のアライメントマーク２０２／２０４／２１０上にスポット４０６を形成する。アライメントマークによって回折された情報担持ビーム４２６は、ビームスプリッタ４５４を介して干渉計４２８へと渡される。干渉計４２８は、直交偏光を用いて情報担持ビームを２つの部分に分け、これらの部分を互いに関して光軸を中心に１８０°回転させ、これらを出力ビーム４８２に結合する。下記でより詳細に説明するように、出力ビーム４８２は検出器配置４３０に入る。
【０２０３】
[00202]  本例には、非対称測定配置４６０が含まれる。配置４６０は、干渉計の前に位置決めされた第２のビームスプリッタ４６２を介して、情報担持ビーム４２６の一部４６４を受け取る。別の米国特許出願第２０１２５２２７０６１号は、検出器４３０を介して取得した位置情報を使用する非対称の測定のための技法を記載している。非対称測定配置４６０は任意選択であり、したがって他の実施形態では省略可能であることを理解されよう。
【０２０４】
[00203]  照明プロファイリング光学系４４６は様々な形を取ることが可能であり、そのうちのいくつかが、先行米国特許出願第２０１５１０９６２４号でより詳細に開示されている。そこで開示されている例において、検出器側で空間分解能の必要なしに縮小格子ピッチの使用が可能な、アライメントセンサ（より一般的には、位置測定装置）が示されている。照明モードの使用によって、これらの装置は、現行の検出器設計を変更せずに、例えば１μｍ未満から２０ミクロンのピッチまで、広範囲の異なるピッチを伴うアライメントマークの位置を測定することができる。先行米国出願第２０１５１０９６２４号に記載された例に共通の特定のフィーチャは、制限範囲の入射角（瞳面内の制限半径範囲）でオフアクシス照明を使用するためのオプションである。オフアクシス照明によって、放射源の範囲は、瞳の周辺部分、すなわち、光軸からある程度離れた距離に制限されるものとなる。照明を瞳の最周辺部に制限することで、アライメントマークの最小可能ピッチは実質的にλ／ＮＡから実質的にλ／２ＮＡまで減少し、ここでλは使用される放射の波長であり、ＮＡは計器（例えば、アライメントセンサ、又はより一般的には位置測定装置）の対物レンズの開口数である。先行米国出願第２０１５１０９６２４号に記載される例は、装置のビームスプリッタにおけるスポットミラーの特定の分布も使用し、これによって、所望の照明を提供すること、及び、ゼロ次回折放射のための視野絞りとして動作することの、両方が可能となる。照明モードを変更せずに、Ｘ、Ｙ、及びＸＹのうちのいずれかのアライメントマーク上での位置合わせを可能にする、「ユニバーサル」照明プロファイルが設計可能であるが、これは必然的に、装置内の性能及び／又は何らかの複雑さにおいて、ある程度の妥協を伴うものである。代替として、専用モードが設計可能であり、異なるアライメントマークタイプで使用するように選択可能にすることができる。照明の異なる偏光も選択可能である。
【０２０５】
[00204]  概して、装置は、必ずしもこれらの特定のオフアクシス照明プロファイルを提供することに限定されるものではない。異なるプロファイルの使用に有利な、既知の、又は未だ開発されていない、他の使用モードを有することができる。例えば装置は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示される異なるアライメントマークタイプについて、オンアクシス及びオフアクシスの照明モードを選択することができる。オフアクシス照明は、より微細な格子で使用することを対象とする一方で、オンアクシス照明プロファイルは、既存のアライメントマーク及び測定方法との互換性に関して有用であり得る。第１に、図１６の既知のセンサにおいて使用されるオンアクシスモードの例を参照すると、暗い瞳内の中央に明るいスポットを有するオンアクシス照明プロファイルによって、基板に垂直な照明が提供される。このプロファイルは、装置の照明ビーム４２２における任意選択の設定である。この例では、光軸に沿って戻るゼロ次ビームが、干渉計４２８に入る前にブロックされることが望ましいが、非対称測定配置４６０（提供されている場合）に転送されることも望ましい。干渉計４２８の前にゼロ次をブロックすることは必須ではないが、位置信号の信号対雑音比を向上させる。したがって、本実施形態では、第２のビームスプリッタ４６２内にスポットミラーを含めることができる。第１のスプリッタ４５４は銀めっきされておらず、中央スポットの強度の５０％程度のみをアライメントマークに転写することが受け入れられる。配置４６０が省略される代替の実施形態において、このプロファイルは、照明プロファイラ４４６によって直接生成され、第１のビームスプリッタ４５４内のスポットミラーによって、全強度で対物系４２４に伝送することができる。所望のプロファイルを取得するために、様々な代替を予想することが可能である。
【０２０６】
[00205]  オフアクシス照明プロファイルは、所望の信号を生成するために対向するセグメントが干渉計４２８にとってコヒーレントであるべきであることを踏まえて、実際の計器を形成するために多くのやり方で生成することが可能である。特に、広帯域源が含まれる場合、放射源放射のコヒーレンス長さ／時間は非常に短くなる。たとえ単色レーザ源を用いる場合であっても、米国出願第６９６１１１６号は、例えば、望ましくない複数の反射からの干渉をなくすために、短いコヒーレンス時間が好ましいことを教示している。したがって、レーザ源から各セグメントまでの光路長は、非常に緊密に一致するべきである。所望のプロファイルに直接対応する開口を、幅が拡大された平行ビーム内に配置することができるが、その結果として、相対的に大きな光損失が生じることになる。前述の先行米国出願第２０１５１０９６２４号では、光の損失を回避するための様々な代替ソリューションが提供されている。
【０２０７】
[00206]  照明源４４２から出現する照明は単色であってよいが、典型的には本来広帯域であり、例えば白色光又は多色である。照明源４４２は、電磁放射を放出するように動作可能な源であることを理解されよう。この放射は、可視光、及び／又は可視スペクトル外の電磁放射、例えば赤外線放射を含むことができる。下記において、「放射」という用語は、「光」という用語と同義であり、言い換え可能に使用できることを理解されよう。同様に、こうした放射の波長（又は、波長のレンジ）は、放射が可視スペクトルからのものであるか否かに関わらず、放射の「色」と呼ぶことができる。ビーム内の波長の多様性は、既知のように、測定のロバスト性を増加させる。１つの既知のセンサは、例えば４つの波長のセットを使用し、４つの波長の各々が５００ｎｍから９００ｎｍのレンジ内にある。これら４つの波長は、それらの色名によって呼ぶことができ、緑（緑色光を含む）、赤（赤色光を含む）、近赤外（近赤外の放射を含む）、及び遠赤外（遠赤外の放射を含む）とすることができる。本発明を実装するセンサにおいて、同じ４つの波長を使用すること、異なる４つ、あるいは４つよりも多いか又は少ない波長を使用することが可能である。
【０２０８】
[00207]  再度図１７を参照し、次に、放射の複数の波長を使用する測定、及び偏光効果の管理に関係する態様を説明する。照明サブシステム４４０において、光源４２０は、緑（Ｇと標示）、赤（Ｒ）、近赤外（Ｎ）、及び遠赤外（Ｆ）の、４つの波長の放射を生成するために提供された、４つの個別の光源を備える。便宜上、下記の考察では、これら４つの異なる波長の放射は４色光と呼ばれ、本目的では、電磁スペクトルの可視部分にあるか又は不可視部分にあるかは重要ではない。光源は線形に偏光され、Ｇ及びＮの放射は互いに同じ向きであり、Ｒ及びＦの放射はＧ及びＮの放射の偏光に対して垂直に偏光される。
【０２０９】
[00208]  ４つの色は、偏波保持ファイバによってマルチプレクサ５０２に移送され、ここで単一の４色ビームに結合される。マルチプレクサは、矢印５０４で示されるように、線形偏光を維持する。矢印５０４及び同様の矢印は、緑及び赤の成分の偏光を示すために、図面全体にわたってＧ及びＲと標示される。Ｎ及びＦの成分は、それぞれＧ及びＲの成分と同じ向きである。
【０２１０】
[00209]  この組み合わせビームは、好適な送達光学系５０６を介してビームスプリッタ４５４へと進む。前述のように、このビームは次に、ビームスプリッタ内部にある部分反射又は全反射表面（例えば、直径０．５ｍｍのスポットミラー）から反射する。対物レンズ４２４は、このビームを狭ビームに合焦し、狭ビームは、ウェーハＷ上のアライメントマーク２０２によって形成される格子によって、反射及び回折される。光は、例えば開口数ＮＡ＝０．６で、対物レンズ４２４によって集光される。このＮＡ値によって、少なくとも１０次の回折を、各色について１６μｍピッチの格子から集光することができる。
【０２１１】
[00210]  次いで、情報担持ビーム４２６を形成する反射及び回折光は、自己参照干渉計４２８へと移送される。この例では、前述のように、ビームは、情報担持ビームの一部４６４を非対称測定配置４６０に供給するために、ビームスプリッタ４６２が提供されている場合はこれによって分けられる。非対称測定情報を搬送する信号４６６は、配置４６０から処理ユニットＰＵへと渡される。干渉計の直前で、偏光は半波長板５１０によって４５°回転される。この時点から、明確にするために、偏光矢印は１色についてのみ示される。すでに上記で説明した、米国特許第６９６１１１６号における干渉計は、各色の半分が透過され、各色の半分が反射される、偏光ビームスプリッタからなる。次いで、各半分は、干渉計内部で３回反射され、放射フィールドを＋９０°及び−９０°だけ回転し、相対的に１８０°回転する。次いで、２つのフィールドが互いの頂部で重ね合され、干渉可能になる。＋９０°及び−９０°のイメージのパス差を補償するために、位相補償器５１２が存在する。次いで偏光は、別の半波長板５１４（Ｘ又はＹ軸に対して２２．５°に設定された主軸を有する）によって、４５°回転される。半波長板５１０、５１４は波長に鈍感であるため、４つの波長すべての偏光は４５°だけ回転される。
【０２１２】
[00211]  更なるビームスプリッタ５１６が、光信号をＡ及びＢとして指定された２つのパスに分ける。一方のパスは２つの回転されたフィールドの和を含み、他方は差を含む。初期偏光方向に応じて、和はパスＡ又はパスＢで終わる。したがってこの例では、Ｇｒｅｅｎ及びＮＩＲ信号についての和信号は一方のパス内で終わり、Ｒｅｄ及びＦＩＲは他方で終わる。各色について、対応する差信号は他方のパス内で終わる。放射源は、放射、例えば電磁放射を放出するように動作可能な放射源であることを理解されよう。放射は可視光を含むことができる。代替として、放射は、可視スペクトル外の電磁放射、例えば赤外線放射を含むことができる。上記の説明において、「放射」という用語は「光」という用語と同義であることを理解されよう。したがって、光へのいずれの言及も、可視スペクトル外の電磁放射を包含することができる。
【０２１３】
[00212]  この配置は、各色の照明について１つの偏光を使用するように選択することに留意されたい。１つの色について２つの偏光を用いる測定は、読取り間で偏光を変更することによって（又は、読取り内での時分割多重化によって）実行可能である。しかしながら、色及び偏光における何らかの多様性から恩恵を受けながら、高スループットを維持するために、各色が線形に偏光され、一方の色のサブセットは１つの偏光方向を有し、別の色のサブセットは異なる偏光方向を有するという、異なる色のセットは、多様性と測定スループットとの間に良好な妥協点を示す。スループットに影響を与えずに多様性を増加させるために、本明細書で提示される４色スキームと同様であるが、偏光が混合された、より多くの色、例えば８色又は１６色を使用する実装を想定することができる。
【０２１４】
[00213]  各パスＡ及びＢについての光は、それぞれの集光レンズアセンブリ４８４Ａ及び４８４Ｂによって集光される。次いで、この光は、基板上のスポット外からの光のほとんどを除外する開口５１８Ａ又は５１８Ｂを介して進む。２本のマルチモードファイバ５２０Ａ及び５２０Ｂは、各パスの集められた光をそれぞれデマルチプレクサ５２２Ａ及び５２２Ｂに移送する。デマルチプレクサ５２２Ａ、５２２Ｂは、各パスを元の４色に分けるため、合計８つの光信号が、検出器配置４３０内の検出器４３０Ａ及び４３０Ｂに送達されることになる。実際の一実施形態において、ファイバは、デマルチプレクサと検出器回路板上の８つの検出器要素との間に配置される。この例において、検出器は、空間分解能を提供しないが、装置が基板Ｗ上のアライメントマーク２０２をスキャンする際に、各色について時変強度信号ＩＡ及びＩＢを送達する。信号は実際には位置依存信号であるが、装置とアライメントマークとの間の物理的スキャン動作（図１６を想起のこと）と同期した時変信号（波形）として受信される。
【０２１５】
[00214]  処理ユニットＰＵは、８つの検出器から強度波形を受信し、これらを、既知の装置内で位置測定ＰＯＳを提供するように処理する。異なる波長及び入射偏光に基づいて選択するために８つの信号が存在することから、装置は、多様な状況で使用可能な測定を取得することができる。この点で、アライメントマーク２０２は、異なる材料及び構造のいくつかの層の下に埋め込むことが可能であることに留意されたい。いくつかの波長は、他よりも良好な異なる材料及び構造に浸入することになる。処理ユニットＰＵは、通常、波形を処理し、最も強い位置信号を提供している波形に基づいて位置測定を提供する。残りの波形は無視してよい。単純な実装において、各測定タスクについての「レシピ」は、ターゲット構造の高度な知識、及び実験的調査に基づいて、使用する信号を指定することができる。より高度なシステムにおいて、予備知識なしに、最良の信号を識別するために、「Color Dynamic」又は「Smooth Color Dynamic」アルゴリズムを使用して、自動選択を実行することが可能である。これは、Jeroen Huijbregtse等によって「Overlay Performance with Advanced ATHENATM Alignment Strategies」, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVII, Daniel J.Herr, Editor, Proceedings of SPIE Vol.5038 (2003)において説明されている。
【０２１６】
[00215]  各レンズ４８４Ａ、４８４Ｂは、図１６の既知のアライメントセンサと同様の配置である、各検出器４３０Ａ、４３０Ｂの各要素上にフィールド全体を集光する。この例及び既知のアライメントセンサにおける検出器は、事実上、単一のフォトダイオードであり、前述のスキャン動作による以外、いかなる空間情報も提供しない。所望であれば、共役瞳面内に空間分解能を有する検出器が追加可能である。これにより、アライメントセンサハードウェアを使用して、例えば、角度分解スキャトロメトリ法が実行可能となる。
【０２１７】
[00216]  ２つの異なる偏光を使用して位置を測定することが望ましい場合、アライメントマークを複数回スキャンする必要があり得る。ＸＹアライメントマークのスキャンの途中で、照明モードを切り替える必要もあり得る。しかしながら、他の実施形態では、２つの測定を同時に実行できるように、光信号の多重化が使用可能である。同様に、照明モードを切り替えることなく、ＸＹアライメントマークの異なる部分をスキャン及び測定することができるように、多重化が適用可能である。こうした多重化を実行するためのシンプルな方法は、周波数分割多重化によるものである。この技法において、スポット及び／又は偏光の各ペアからの放射は、位置情報を担持する時変信号の周波数よりもはるかに高いように選択される、特性周波数を用いて変調される。各検出器４３０Ａ、４３０Ｂに到達する回折及び処理済みの光信号は、２つの信号の混合となるが、これらは、放射源放射のそれぞれの周波数に調節されるフィルタを使用して、電子的に分離することができる。時分割多重化も使用可能であるが、これには、放射源と検出器との間に正確な同期化が必要となる。各周波数での変調は、単純な正弦波又は方形波とすることができる。
【０２１８】
[00217]  位置感知のためであるか、又は何らかの他の形のメトロロジのためであるかに関わらず、円偏光を用いてアライメントマークを照明することが望ましい場合、ビームスプリッタ４５４と対物レンズ４２４との間に４分の１波長板（図示せず）を挿入することができる。これには、線形偏光を円偏光に変える効果（及び、アライメントマークによる回折後に、再度元に戻す効果）がある。スポット位置は、アライメントマークの方向に従って、以前と同様に選択される。円偏光の方向（時計回り／反時計回り）は、照明源４２０、光ファイバ４４２、又は照明プロファイリング光学系４４６において、異なる線形偏光を選択することによって、変更可能である。
【０２１９】
[00218]  Huijbregtse等による論文には、複合ターゲット内で複数の格子を使用することも記載されている。各格子は、例えば、より高い回折次数（３次、５次、７次）を強化する、異なるプロファイルを有する。位置測定は、これらの格子のうちの異なるものから、並びに、個別の格子上の異なる色信号から、導出可能である。本開示において、単純なバーパターンを伴うが、セグメント化されたフィーチャを有する、単一の格子が存在することが想定される。当業者であれば、異なるパターンを伴う複数の格子を有する実施形態を想定するために、本開示を容易に拡張することができる。
【０２２０】
[00219]  放射源は、放射、例えば電磁放射を放出するように動作可能な放射源であることを理解されよう。放射は可視光を含むことができる。したがって、「放射」という用語は、「光」という用語と同義であり得ることを理解されよう。
【０２２１】
[00220]  位置測定装置と共に使用されるアライメント方法について特に言及してきたが、本明細書で説明する非対称測定方法は、基板の複数の層間での重複を測定するためにも使用可能であることを理解されよう。例えば、方法は、基板の異なる層の粗なフィーチャと微細なフィーチャとの間の重複を測定する際に適用可能である。
【０２２２】
[00221]  本書では、特にリソグラフィ装置との関連において本発明の実施形態に言及している場合があるが、本発明の実施形態は他の装置で使用可能である。本発明の実施形態に従った放射源は、例えば、医療用デバイス内のメトロロジシステムの一部として、例えば医学的応用に使用可能である。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、あるいは、ウェーハ（又は他の基板）又はマスク（又は他のパターニングデバイス）などのオブジェクトを測定又は処理する、任意の装置の一部を形成することができる。こうしたリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を使用することができる。
【０２２３】
[00222]  アライメントセンサを制御し、それによって検出された信号を処理し、これらの信号からリソグラフィパターニングプロセスを制御する際に使用するのに好適な位置測定を計算する、処理ユニットＰＵは、典型的には何らかの種類のコンピュータアセンブリを含むが、詳細には説明しないことを理解されたい。コンピュータアセンブリは、リソグラフィ装置外部の専用コンピュータとすることが可能であり、アライメントセンサ専用の処理ユニットとすることが可能であるか、又は代替として、全体としてリソグラフィ装置を制御する中央制御ユニットＬＡＣＵとすることが可能である。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを含むコンピュータプログラム製品をロードするために配置可能である。これにより、コンピュータプログラム製品がダウンロードされたとき、コンピュータアセンブリは、アライメントセンサＡＳを備えるリソグラフィ装置の前述の使用を制御できるようになる。
【０２２４】
[00223]  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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ「基板」又は「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が当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、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）、メトロロジツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板プロセスツールに適用することができる。更に基板は、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。
【０２２５】
[00224]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを適用することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【０２２６】
[00225]  本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、赤外線放射（例えば、８００ｎｍ〜２．５μｍの間の波長を有する）、可視放射（例えば、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの間の波長を有する）、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）、及び、極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍのレンジ内の波長を有する）を含む、すべてのタイプの電磁放射を包含する。例えば、図１Ａに示されるリソグラフィ装置を使用する、基板の露光との関連において、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍのレンジ内の波長を有する）、並びに、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むことができる。図５に示されるスーパーコンティニウム放射源６００によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームＢｏｕｔとの関連において、「放射」及び「ビーム」という用語は、赤外線放射（例えば、８００ｎｍ〜２．５μｍの間の波長を有する）、可視放射（例えば、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの間の波長を有する）を含むことができる。
【０２２７】
[00226]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組み合わせを指すことができる。
【０２２８】
[00227]  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は理解されよう。例えば、本発明の実施形態は、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つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【０２２９】
[00228]  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１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６】
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【図１７】
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