JP2006514441A - Ｅｕｖリソグラフィシステムのために調整された反射型回折素子の収差測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁放射源を有する波面測定システムから成る。結像系は電磁放射を対物面へ配向し、これを均一に照明する。第１の格子は対物面内に配置されており、投影光学系の入射瞳面に達する照明光が調整される。投影光学系は第１の格子の像を焦点面へ投影する。第２の格子は放射源の回折像を受け取る焦点面に配置されており、シアリング干渉計を形成している。ＣＣＤ検出器は投影光学系および第２の格子を介して第１の格子の像を受け取り、投影光学系に収差があるときには干渉縞を形成する。干渉縞の位相シフトは第１の格子をラテラル方向へステップ運動させ、各フレームをＣＣＤ検出器で検出することにより読み出される。第１の格子は複数の反射ドットから成る複数の反射線を含む。

Description

本発明の属する技術分野
本発明は全体として極紫外線（ＥＵＶ）フォトリソグラフィシステムに関するものであり、より詳細にはフォトリソグラフィシステムにおける波面パラメータの測定に関するものである。

関連技術
リソグラフィとは基板表面にフィーチャパターンを形成するために使用されるプロセスである。この種の基板には、フラットパネルディスプレイ、回路基板、種々の集積回路などの製造において使用される基板が含まれうる。このような用途で頻繁に使用される基板は半導体ウェハである。当該分野の技術者には本明細書における記載が他のタイプの基板にも適用されることが理解されるだろう。

リソグラフィ中、ウェハステージＷＳに配置されたウェハは、リソグラフィシステム内に設置された露光系によりウェハ表面に投影される像に露出される。露光系はウェハに像を投影するためのレチクル（マスクとも呼ばれる）を有している。

レチクルは一般に半導体チップと放射源との間に置かれ、通常はレチクルステージＲＳに取り付けられている。フォトリソグラフィでは、レチクルは例えば半導体チップ上に回路を印刷するためのフォトマスクとして使用される。リソグラフィ光はマスクを通過し、つぎに像を縮小させる一連の光学レンズを通過する。この小さな像はつぎにシリコンまたは半導体ウェハ上に投影される。このプロセスはカメラが光を曲げてフィルム上に像を形成するのに似ている。リソグラフィプロセスでは光が不可欠な役割を果たす。例えばマイクロプロセッサ（コンピュータチップとしても知られる）の製造において、より強力なマイクロプロセッサを作るための鍵は光の波長のサイズである。波長が短ければ短いほど、より多くのトランジスタをシリコンウェハ上にエッチングすることができる。多数のトランジスタを有するシリコンウェハからより強力でより速いマイクロプロセッサが実現される。

チップメーカは短波長光を使用することができるようになったが、光が集束のためのガラスレンズによって吸収されてしまうという短波長光の問題に遭遇することになった。短波長光は吸収されてしまうために光がシリコンウェハに到達できない。その結果シリコンウェハ上に回路パターンが形成されない。この問題を克服しようとしてチップメーカは極紫外線リソグラフィＥＵＶＬとして知られるリソグラフィプロセスを開発した。このプロセスではガラスレンズを鏡に置き換えることができる。

照明ビームの品質測定の問題はリソグラフィの応用に付きまとう問題である。特に、ウェハの作成中および露光中に、フォトリソグラフィツールを分解せずに、フォトリソグラフィツール内で波面の質を測定できることが望ましい。ＥＵＶツールの特殊な環境的要求のために分解は長く骨の折れる作業となるからである。

本発明の概要
本発明は関連技術の１つまたは複数の問題点および欠点を回避できるＥＵＶ波面センサのための透過型せん断格子およびチェッカボード格子のコンフィグレーションに関連している。本発明はまたＥＵＶ波面センサＷＦＳを用いたシアリング干渉計のパフォーマンスを改善し、対物面の照明を調整してＷＦＳの色収差を補正する手段に関連している。

本発明の１つの実施形態は、電磁放射源を有する波面測定装置から成る。結像系は電磁放射を対物面へ配向し、これを均一に照明する。第１の格子は投影光学系ＰＯのＮＡ入射瞳面に達する照明光の調整のために対物面内に配置されている。第１の格子は複数の反射線を有しており、これらの反射線はそれぞれ複数の反射ドットから成っている。投影光学系は第１の格子の像を焦点面へ投影する。第２の格子は焦点面に配置されている。検出器は干渉縞面に配置されており、第２の格子を介して第１の格子の像を受け取る。本発明の実施形態では、第１の格子のピッチは
１／２（または１）×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
である。

本発明のさらなる特徴および利点は以下の記述に示されているが、一部は以下の記述から明らかであり、また一部は本発明の実践により理解されるであろう。本発明の利点は以下の記述および請求項ならびに添付図面において詳細に指摘される構造により実現および達成される。

以上の一般的な記述および詳細な記述の双方とも例示的かつ説明的なものであり、請求項に開示された本発明のさらなる説明であることを理解されたい。

図面の簡単な説明
本発明の実施例を図示した添付の各図は本発明に組み込まれてその一部を成しており、以下の実施例とともに本発明の基本的なコンセプトを説明するために用いられる。

図１にはＥＵＶフォトリソグラフィシステムの一部が示されている。図２には本発明のセンサモジュールとソースモジュールとがどのようにフォトリソグラフィシステム内で適合されるかが示されている。図３Ａには２Ｄチェッカボード格子の一例が示されている。図３Ｂおよび図４には干渉計を使用してせん断波面を形成する様子が示されている。図５にはフォトリソグラフィツールにおいて使用される本発明の概略図が示されている。図６〜図１１には本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞（干渉パターン）の種々の例が示されている。図１２には反射ドットのランダムパターンを用いたソースモジュール格子の実施例が示されている。図１３には、色収差補正のために
１／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
を用いたソースモジュール格子の干渉縞が示されている。

本発明の実施例の詳細な説明
以下では、本発明の実施形態を詳細に検討する。これらの実施形態の実施例は添付した図面に示されている。

図１はＥＵＶフォトリソグラフィシステム１００の一部を示している。システム１００はＥＵＶ源（図１には図示されていない）を有している。またシステム１００は結像光学系（鏡Ｍ４，Ｍ３を含む）、瞳１０１、レチクルステージＲＳ（図示せず）に取り付けられた、ウェハ１０５上に結像させるべきパターンの像を有するレチクル１０２、ならびに投影光学系（ＰＯ）１０４の鏡Ｍ１，Ｍ６を有している。ＥＵＶ放射はウェハステージＷＳ（図示せず）に取り付けられたウェハ１０５に投影される。遠紫外線または可視光線などの長い波長で動作するフォトリソグラフィシステムではレチクル１０２はふつう透過型であるが、こうしたフォトリソグラフィシステムとは異なり、ＥＵＶシステムではレチクル１０２が反射型であることが理解されるだろう。

さらに図１に示されているように、本発明では、波面を測定するために、センサモジュール１０６はウェハステージに配置されており、ソースモジュール１０３はレチクルステージに配置されている。当該のセンサおよびソースモジュールは波面センサＷＦＳとも呼ぶことができる。

図２には本発明の波面測定装置、特にフォトリソグラフィシステムに組み込み可能な波面測定装置が示されている。図２から見て取れるように、ソースモジュール１０３はレチクルステージに配置されており、１つの実施例では互いに直交するように配向された２つの格子を含んでいる。波面センサ（またはセンサモジュール１０６）はウェハステージに配置されており、２Ｄ格子２０１とこの２Ｄ格子の下方に配置されたＣＣＤ検出器２０２とを含んでいる。投影光学系（ＰＯ）１０４は通常の露光動作を行うものと同じである。

波面は結像が行われていないときに測定することができる。波面を測定するためにレチクル１０２自体ではなくレチクルステージが移動される。その際にはレチクルステージ上のソースモジュール１０３内の格子２０３のうち１つが光路内に位置するように移動される。ウェハステージも波面センサがソースモジュール格子２０３の像を受け取る位置にくるように移動される。こうして２Ｄ格子２０１の下方にあるＣＣＤ検出器２０２は透過した放射を受信し、測定する。次いでレチクルステージは異なる回折格子が光路内に配置されるように移動され、これによりソースモジュール格子２０３は互いに直交する向きで波面を測定することができる。

図３Ａには本発明の２Ｄ格子２０１の実施例が示されている。図３Ａに示されているように、チェッカボード格子は格子のピッチを慎重に選定して使用される。このような格子は、露光波長において透過性を有する材料から成る、例えば１００ｎｍ厚さの基板上に形成することができる。例えば波長１３．５ｎｍに対し、透過性材料の例としてシリコンおよび窒化ケイ素が挙げられる。このように２Ｄチェッカボード回折格子２０１は５０％のデューティサイクルを有すると言うことができる。一次干渉は０次回折と＋１次および−１次回折との間の干渉である。ソースモジュール１０３からの拡散性散乱のランダム性は、投影光学系１０４の瞳を通過する波面の空間的変動を効果的に洗い落とすものと予想される。図３Ａから見て取れるように、２Ｄ格子２０１のピッチは正方形の辺の長さにあたることに注意されたい。

また２Ｄ格子２０１は、図３Ａから見て取れるように、反射領域または不透明領域を有している。これらの反射領域は、ニッケル、クロムまたは他の金属などのＥＵＶ放射（このケースでは露光波長１３．５ｎｍの放射）を吸収する材料から形成することができる。

１つの実施例ではチェッカボード格子のピッチは１．６μｍに選択されている。ピッチは、特定のシアー比および開口数に対して後述の１次回折の適切な角度が得られるように慎重に選定しなければならないことに注意されたい。有利な実施形態においては、シアー比は１／３０に選択されている。しかし本発明がこの特定の数または寸法に限定されないことは当該分野の技術者には理解されるだろう。また別の特定の実施例では、系の出射開口数は０．２５である（そして入射開口数は倍率４倍のとき０．０６２５である）。しかし本発明はこの特定の開口数に限定されない。

上で述べたように、１つの実施例においては、２Ｄ格子２０１のピッチは１／３０のシアー比が得られるように選定されている。その場合、ＣＣＤ検出器２０２は干渉縞面にあり（つまり系の焦点面より下方にあり）、干渉縞（インターフェログラム）または複数の重なり合う円を「見る」。これについては後述する。シアー比とは２つの円の重なり度合いであり、シアー比がゼロであることは完全な重なりを意味する。またＣＣＤ検出器２０２が０次回折ならびに＋１次および−１次回折の像のみを「見る」ようにし、回折像上の＋２次および−２次回折を消去するようにすることが望ましい。この目的のためには、図３Ａに示されているような正方形の透過領域および反射領域を備えたチェッカボード格子の使用が最適であると思われる。さらに第１の格子１０３は不所望の次数の回折の消去を補助するように構成されている。どのようなパターンの透過領域および反射領域を用いるにしても、２Ｄ格子を形成する規則的なパターンであることが重要である。ただしパターンが規則的であるかぎり、正方形に加えて他の形状、例えば円形の反射領域または円形の透過領域なども使用可能であることが理解されるだろう。

また当該分野の技術者には、センサモジュール１０６とソースモジュール１０３とのあいだの公差の問題の幾つかは、まずセンサモジュール１０６の２Ｄ格子２０１を作成してその正確な寸法を測定し、つぎにソースモジュール回折格子２０３を相応に作成することによって解決されることが理解されるはずである。倍率４倍の系では、ソースモジュール１０３の直線格子のピッチは、有利には、センサモジュール１０６の２Ｄ格子２０１のピッチの正確に４倍である。したがって２Ｄ格子２０１のピッチが１．６μｍである場合、ソースモジュール格子２０３のピッチは有利には６．４μｍである。しかし２Ｄ格子２０１が１．６μｍの公称値から例えば１０％だけ偏差していることが測定された場合には、これに応じて、測定されたチェッカボード格子のピッチの４倍のピッチを有するようにソースモジュール格子２０３を作成することができる。これにより、両方の格子セットの製造における極度の精密さに対する要求も同時に緩和される。

２Ｄ格子２０１の別の実施例は交差格子である。これは、適切なピッチの２つの直線格子が実質的に一方が他方の上にくるように配置され、適切なピッチ寸法を有する各々の格子が組み合わさって適切な対角線ピッチが得られるような交差格子である。ただし、チェッカボード格子が最良の結果を生じるものと考えられる。

またチェッカボード格子または交差格子をソースモジュール１０３において２つの別個の直線格子の代わりに使用できることも理解されるだろう。ただし、ソースモジュール１０３において２Ｄ格子を使用すると、検出器の読出しおよび分析のための数学が複雑になる。

上の議論は主に、典型的な反射型光学素子、例えばソースモジュール格子２０３、投影光学系１０４および結像光学系が使用されるＥＵＶフォトリソグラフィシステムに関しているが、本発明は適切な反射型素子の代わりに適切な透過／屈折型素子を用いたフォトリソグラフィシステムにおいて使用される他の波長にも同様に適用可能であることが理解されるだろう。

またソースモジュール格子２０３のピッチは＋１次の像と−１次の像との間の干渉が消えるように選定されている。

図３Ｂおよび図４には、ラテラルシアリング干渉計３１０内の瞳を用いて参照波面およびせん断波面を形成する様子が示されている。図１の入射瞳１０１も参照されたい。図３Ｂおよび図４に示されているように、波面３０１は一次放射源から発出して空間内の１点において収束する。点放射源３０２の像は入射瞳１０１に存在する。部分透過フィルムを入射瞳１０１に配置してもよい。ピンホール３０３は入射瞳１０１の箇所に設けられている。ピンホール３０３は波面３１１を有する透過波３０４を発生させる。波面３１１は回折した球面参照波３０５を含んでいる。したがってラテラルシアリング干渉計３１０が１つまたは複数の見かけ放射源を作り出し、これらの見かけの放射源の波面３１１が干渉しあって干渉縞３１２を生じていることになる。

図５には本発明の波面測定装置が示されており、対物面すなわちレチクル１０２の面（図中の番号なし）内に設置されたソースモジュール１０３と投影光学系１０４とが見て取れる。像せん断格子２０３はウェハステージに設置されており、複数の波面を発生させる。これらの波面はセンサモジュール１０６において検出される。

図６にはＣＣＤ検出器２０２から見た波面の干渉縞（図３Ｂの３１２）が示されている。図６に示されているように、右上の写真には、単一の物体空間スリットに対してシアーの干渉縞が写っている。この場合、スリットは、最大の開口数を満たし、どんな波面不均質性も均質化するインコヒーレントな拡散放射源の前に置かれている。右下には、０次および１次の回折パターンとともに干渉縞の鮮明度関数６０１が示されている。格子２０３における５０％のデューティサイクルが偶数次の全ての回折パターンを不可視にする。図６の左下には、シアー比０．５の像空間せん断格子２０１が示されている。

図７〜図１１にはＣＣＤ検出器２０２から見た異なるシアー比の波面の例が示されている。

さらに図１，図１０を参照すると、ＣＣＤ検出器２０２において複数の像Ｎを記録し、その一方で一度に線幅／Ｎでレチクルステージを走査することにより波面を分析することができる。６．４μｍの格子ピッチおよび１６個の像に対して、レチクルステージは一度に６．４μｍ／１６＝４００ｎｍずつ走査される。次に、単一の像から得られるよりも良好な分析を行うために、これらの像は位相シフト干渉計の原理を介して結合される。

多くのＥＵＶフォトリソグラフィシステムにおいてしばしば存在する特有の問題は、ＥＵＶ源が均質な照明を提供せず、代わりにＥＵＶ源の光学系に複眼レンズを使用することから複数のファセット、すなわちホットスポットが生じることである。このことは投影光学系１０４の瞳の入射開口数に不均一な波面をもたらしたり、または時として投影光学系の開口数のアンダフィルをもたらしたりする。例えば、本発明の別の実施例の装置は投影光学系に関して０．０６２５の入射開口数と０．２５の出射開口数とを有している。したがってＰＯ１０４の入射開口数におけるアンダフィルと強度の不均一とを取り除くことが望ましい。上で論じた問題は、上述の波面センサによる波面の測定に影響を及ぼすことに注意されたい。

図１２にはこれらの問題を克服するために提案された解決手段が示されている。図１２には一種の直線格子が示されているが、格子の各々の反射線は連続的な反射ストライプ（またはライン）から成るのではなく、複数の反射ドットから成っている。反射ドットは図１２に示されているようにランダムに散らばっていてもよいし、または規則的なマトリクスパターンで配置されていてもよい。図１２から見て取れるように、ソースモジュールの格子１２０２の線は「遠くから」見ると上述の直線のように見える。しかしながら「上から近くで」見るとそうではなく、１２０４に示されているように複数の反射ドットから成っていることがわかる。ＥＵＶの適用分野では、残りの材料は吸光性である。

格子線は、既に述べたように、第２の格子の線と直接の関係を有するように選定される。これにより対物面照明は最大限まで利用され、検出器における干渉縞の鮮明度が維持され、＋１次および−１次干渉縞が消去される。

１つの実施形態では、上述のパラメータ、すなわち倍率４倍のときの６．４μｍ、出射開口数０．２５、入射開口数０．０６２５、放射源の波長１３．５ｎｍに対して、ドットの直径は７０〜１２０ｎｍとなり、有利には７０ｎｍに近い。

図１２の下部には互いに直交する２つの格子の全体的配置が示されており、これら２つの格子は共同して本発明のソースモジュール格子２０３を形成している。図１２の下部に見られるように、反射ドットを２つの隣り合う直交パターンで配置することもできる。これら２つの直交パターンはそれぞれおよそ２００μｍ×２００μｍである。

本発明の反射ドットを使用することで、単一の回折パターンが、例えば図１０に示されているように、回折パターン内の回折パターンとなることが理解されるだろう。このように各反射ドットは焦点面から見ると波面源となる。したがって特に放射源の複眼レンズのファセットに起因する強度の不規則性が消え、焦点面に放射源のきれいな規則的な像が現れる。また格子２０１の反射ドットパターンは投影光学系の開口数０．０６２５をオーバフィルし、格子２０１に入射する光をできるだけ多く利用できるようにするという利点も有している。さらに対物面における照明が空間的にインコヒーレントである場合には、付加的な瞳ファセットまたは瞳構造は導入されない。図１２に示されている反射ドット格子は標準的なレチクル素材の上に製造してよい。ドットの直径は、有利には、ほぼ均一な瞳照明が得られるように、開口数を充分にオーバフィルするように選択されている。

さらに光子雑音を制限した元素検出のＳＮ比は２の平方根でのみ増大するので、各ドットごとに強度は係数２までのドロップオフが許容されうる。製造可能性の問題のゆえに比較的大きな直径が望まれる場合もあることに注意されたい。計算が示すところによれば、例えば、直径４４ｎｍのドットは１０％のドロップオフ、直径６６ｎｍのドットは２０％のドロップオフ、直径１１２ｎｍのドットは５０％のドロップオフを生じる。

このように、本発明の反射ドット格子２０１は反射型ＥＵＶ散乱装置の一例であり、効率を最大化するという付加的な目的を有している。なおこのケースでは多数のドットと第１の格子のサイズとに対して０．４％の効率を有している。ここでの効率は、装置からの反射後に所望の開口数内に入る光出力を均等拡散面と比較したときの比として定義される。

調整された反射型ＥＵＶ回折面が投影光学系の入射開口数を充満することにより、照明サブシステムに起因する瞳ファセットが消去され、グレーティングラテラルシアリング干渉計を用いてＥＵＶ波長における光学系の収差を測定する際の照明の利用率が最大化される。最後の１つは、レチクル面内のインコヒーレント分散放射源の前に配置された格子と同等のものを必要とする。初めの２つは、入射照明が均等拡散面よりも有利なパターンを有する回折面によって反射されることを必要とする。調整された反射型回折面は、回折の制限されたドットを格子の形態に組み合わせたマイクロレフレクタであってよい。このうち個々の反射ドットはデューティサイクル５０％の格子の「スリット」に配置され、それぞれ測定される光学系の入射開口数を回折によって充満するためのサイズおよび形状を有している。波長１３．５ｎｍで開口数が０．０６２５である場合、ドットの直径は７０ｎｍ〜２１０ｎｍである。ＥＵＶ ＩＬＩＡＳでは７０ｎｍの１つのドットが約０．０１個の「検出可能な」ＥＵＶ光子を産出する。また「格子」をデューティサイクル５０％、長さ３００μｍとし、ピッチ６．４μｍの４５本の線を有し、ドットが各線の中心軸に沿ってのみ存在するように構成すると、１０００個までの「検出可能な」光子を産出するのに充分なスポットを収容する。１０００個の光子はＥＵＶ ＩＬＩＡＳにとって充分な数の光子である。ドットで埋め尽くされた「格子」線は比較的大きな信号を提供する。ドットから成る１つの線では不十分な信号しか得られない。均等拡散面および類似した形の規則的な格子はかろうじて使用に耐える信号が提供される。

反射ドットは、位相差が与えられたとき先のランダムパターンの中心輝点が消去されるように、異なる高さを有していてもよい。ランダムな高さによるランダムな位相も同じ目的を果たす。しかし、部分コヒーレント照明が存在する場合のスペックルは幾つかの適用分野にとっては問題である。このようなときには反射ドットを位相の段差なしに規則的に配置して、スペックルをより問題の少ないきわめて低周波数のアーチファクトに替えることができる。

反射ドットが格子線内にランダムに配置されているとスペックルが干渉縞に現れ、同様に輝点が中心に現れる。輝点は反射ドットを波長の複数倍の標準偏差を有するランダムな高さにする（すなわちＯＰＤをπの複数倍＋端数とする）ことによって消去できる。ドットが規則的なパターンで配置されていると、干渉縞面内の重なり合う干渉縞アーチファクトが生じ、こちらはドットをπの複数倍の光路差標準偏差を有するランダムな高さにすることにより消去できる（スペックルは生じる）。なお干渉縞アーチファクトのほうが干渉縞分析に対してあまり影響しない。

マスクサイズおよびコンフィグレーションに起因するコヒーレンス領域ＣＡの基礎となるのは次の値である。発見的弁明によればシアー比１／３０に対する像空間格子のピッチは１．６μｍ（つまり３０×１３．５／０．２５）となることが示された。格子は放射源の上方に同じ向きで配置され、ここで放射源は
倍率×１．６μｍまたは倍率×６．４μｍ
のピッチを有する。物体空間格子の像は像空間格子に重なり合っている。これに代えて物体空間格子のスリットが真の放射源を像空間格子の見かけの放射源の位置に置いてもよい。

格子を放射源で単一のスリットまたはピンホールに対するコヒーレンス領域マスクとして用いることの利点は次のことである。

まず拡散面後方のレチクル照明の利用率が増大する。これにより像空間のせん断格子にピッチのデューティサイクル５０％が既に存在しないことから偶数次のコヒーレンスの全てが失われる。物体空間の“空間フィルタリング”も可能になる。デューティサイクル５０％に対して＋１次／−１次は不干渉（格子ピッチ＝倍率×せん断格子のピッチ）、０次／１次は干渉である。他の空間フィルタリングも可能であり、例えば＋１次／−１次は干渉となり、０次／１次は不干渉となる。これらは色収差補正改善のために行われる。図１３には、色収差補正のために
１／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
を用いたソースモジュール格子の干渉縞が示されている。

例えば１つの実施例では、２５％より小さいデューティサイクル、
縮小率／２×像空間格子のピッチ
を有する像空間格子が設けられて、＋１次／−１次は干渉、０次／＋１次および０次／−１次は不干渉となり、色収差補正が改善され、フィールド源の光の利用度が最大化される。１つの実施例では、第１の格子のピッチの値は
１／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
となる。物体空間のコヒーレンス関数を作成する際に広い調整幅がこのようにして得られる。同じ効果は像空間の空間周波数フィルタリングによっても達成されるが、後者のアプローチのほうが困難であることに注意されたい。後者のアプローチは上述の反射ドットを用いる手段と組み合わせることもできるし、単独で適用することもできる。

物体空間格子は互いに直交する２つの方向で（つまり２つの物体空間格子で）干渉縞の位相シフトを得るために重要である。４５°で分離された２つの格子はラテラル運動を達成するのに用いられる。像空間内の交差格子も同様に４５°で交差する。

一連の干渉縞の位相シフトはそれぞれの物体空間格子を並進運動させることにより得られる。並進運動により０次の干渉縞に対して変化した１次の位相シフトが生じる。

グレーティングラテラルシアリング干渉計ＧＬＳＩの色収差補正には２つの条件が必要となる。すなわち、第１に干渉縞の間隔が放射源の波長から独立していなければならず、第２に各波長での干渉縞の原点が波長から独立していなければならない。ＧＬＳＩはしばしばアクロマティックであることが要求されるが、実際には幾つかの低次の収差と干渉縞の間隔部分とに対してのみである。ＧＬＳＩの干渉次数の選択は色収差補正の第２の部分に影響する。つまり＋１次／−１次の干渉は干渉縞の間隔の色収差補正と干渉縞の原点の色収差補正との双方を有しており、０次／１次の干渉は（低次の収差に対して）干渉縞の間隔の色収差補正のみを有する。２つの隣接する次数の干渉縞をテイラー級数へ展開することによって、すなわち波面の１次導関数のみを含み波長を含まない項と、波面の３次導関数および波長の２乗を含む項とが得られる。

したがって波面が古典的な焦点外れ収差、３次の非点収差、および３次導関数の消去された低次のコマ収差のみを有する場合、干渉縞の間隔は波長には依存せず、ＧＬＳＩはアクロマティックになる。このため前述のピッチを有する物体空間格子を像空間せん断格子と組み合わせて利用することにより色収差補正が行われる。つまり本発明のシステムは放射源での波長変化または放射源でのスペクトル幅に関係なく機能する。

請求項において規定された本発明の意図および範囲から逸脱することなく、形状および詳細における種々の変更が為されうることは、当該分野の技術者には理解されることである。したがって本発明の範囲は上記の例示的な実施形態のいずれかに限定されるべきではなく、請求項およびそれと同等のものに従ってのみ規定されるべきである。

ＥＵＶフォトリソグラフィシステムの一部を示す図である。

本発明のセンサモジュールとソースモジュールとの適合の様子を示す図である。

２Ｄチェッカボード格子の一例を示す図である。

干渉計を使用してせん断波面を形成する様子を示す図である。

干渉計を使用して別のせん断波面を形成する様子を示す図である。

フォトリソグラフィツールにおいて使用される本発明の概略図である。

本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞の例を示す図である。

本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞の例を示す図である。

本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞の例を示す図である。

本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞の例を示す図である。

本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞の例を示す図である。

本発明の使用により焦点面で見られる干渉縞の例を示す図である。

反射ドットのランダムパターンを用いたソースモジュール格子の実施例を示す図である。

色収差補正のために「１／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ」を用いたソースモジュール格子の干渉縞を示す図である。

Claims (47)

1. 対物面を均一に照明するために放射源からの電磁放射を対物面へ配向する結像光学系と、対物面に配置された第１の格子と、第１の格子の像を焦点面へ投影する投影光学系と、焦点面に配置された第２の格子と、第２の格子によって形成された干渉縞を受信する検出器とを有しており、
   第１の格子のピッチは
   １／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
   である
   ことを特徴とする波面測定装置。
2. 干渉縞は０次／１次の干渉縞を有さない、請求項１記載の装置。
3. 第１の格子は複数の反射ドットによって形成される複数の反射線を含む、請求項１記載の装置。
4. 反射ドットの径は７０ｎｍ〜１２０ｎｍである、請求項３記載の装置。
5. 反射ドットは波長の複数倍の標準偏差を含むランダムな高さを有する、請求項３記載の装置。
6. 反射ドットは各反射線内でランダムなパターンで配置されている、請求項３記載の装置。
7. 反射ドットは各反射線内で規則的なパターンで配置されている、請求項３記載の装置。
8. 反射ドットは投影光学系の開口数をオーバフィルする照明を形成する、請求項３記載の装置。
9. 反射ドットは放射源に起因する不規則性を有さない照明を形成する、請求項３記載の装置。
10. 第１の格子の複数の反射線は干渉縞の強度および鮮明度が最大化されるように配置されている、請求項３記載の装置。
11. 複数の反射線は互いに直交する２つの方向に配置されている、請求項３記載の装置。
12. 複数の反射線は１つのチェッカボード格子として配置されている、請求項１１記載の装置。
13. 複数の反射線は２つの直線格子として配置されている、請求項１１記載の装置。
14. 第１の格子の複数の反射線は第２の格子に対して４５°に配向されている、請求項１１記載の装置。
15. 放射源は極紫外線（ＥＵＶ）放射源である、請求項１記載の装置。
16. 第１の格子はレチクルステージに取り付けられている、請求項１記載の装置。
17. 第２の格子はウェハステージに取り付けられている、請求項１記載の装置。
18. 放射源からの電磁放射を対物面へ集束させる結像光学系と、対物面に配置された第１の格子と、第１の格子の像を焦点面へ投影する投影光学系と、焦点面に配置された第２の格子と、第２の格子によって形成された干渉縞を受信する検出器とを有しており、
    干渉縞は０次／１次の干渉縞を有さない
    ことを特徴とする波面測定装置。
19. 第１の格子のピッチは
    １／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である、請求項１８記載の装置。
20. 第１の格子は複数の反射ドットによって形成される複数の反射線を含む、請求項１８記載の装置。
21. 反射ドットの径は７０ｎｍ〜１２０ｎｍである、請求項２０記載の装置。
22. 反射ドットは波長の複数倍の標準偏差を含むランダムな高さを有する、請求項２０記載の装置。
23. 反射ドットは各反射線内でランダムなパターンで配置されている、請求項２０記載の装置。
24. 複数の反射線は互いに直交する２つの方向に配置されている、請求項２０記載の装置。
25. 複数の反射線は１つのチェッカボード格子として配置されている、請求項２０記載の装置。
26. 複数の反射線は２つの直線格子として配置されている、請求項２０記載の装置。
27. 放射源からの電磁放射を対物面へ集束させる結像光学系と、焦点面に回折パターンを形成するためにレチクルステージに配置された第１の格子と、第１の格子の像を焦点面へ投影する投影光学系と、第１の格子の回折パターンを受信するために焦点面に配置された第２の格子と、第２の格子を介して第１の格子の像を受信する検出器とを有しており、
    第１の格子のピッチは
    １／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である
    ことを特徴とする波面測定装置。
28. ＥＵＶ放射を放出するＥＵＶ放射源と、ＥＵＶ放射により対物面を照明する結像光学系と、対物面内でレチクルを支持するレチクルステージと、放射源からの対物面の照明を調整するためにレチクルステージに配置された第１の格子と、焦点面と対物面とを光学的に結合する投影光学系と、焦点面内でウェハステージ上に配置された第２の格子と、第１の格子の像を受信する第２の格子の後方でウェハステージ上に配置された検出器とを有しており、
    第１の格子のピッチは
    １／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である
    ことを特徴とするＥＵＶフォトリソグラフィシステム。
29. 放射源で電磁放射を形成し、
    該電磁放射を光学系の対物面へ集束させ、
    第１の格子を光学系の光路内に位置決めして対物面での電磁放射を調整し、
    焦点面と対物面とを結合し、
    検出器を焦点面の下方に位置決めし、さらに第２の格子を焦点面に位置決めし、
    放射源の像を第２の格子を介して受信し、
    像から波面パラメータを計算し、
    ここで第１の格子のピッチは
    １／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である
    ことを特徴とする光学系の波面測定方法。
30. さらに第１の格子をラテラル方向にステップさせることにより干渉縞を位相シフトさせ、各フレームを検出器により読み出す、請求項２９記載の方法。
31. 放射源からの電磁放射を対物面へ集束させる結像光学系と、対物面に配置された第１の格子と、第１の格子の像を焦点面へ投影する投影光学系と、焦点面に配置された第２の格子と、第２の格子によって形成された干渉縞を受信する検出器とを有しており、
    第１の格子は複数の反射ドットによって形成される複数の反射線を含む
    ことを特徴とする波面測定装置。
32. 反射ドットの径は７０ｎｍ〜１２０ｎｍである、請求項３１記載の装置。
33. 反射ドットは波長の複数倍の標準偏差を含むランダムな高さを有する、請求項３１記載の装置。
34. 反射ドットは各反射線内でランダムなパターンで配置されている、請求項３１記載の装置。
35. 反射ドットは各反射線内で規則的なパターンで配置されている、請求項３１記載の装置。
36. 反射ドットは投影光学系の開口数をオーバフィルする照明を形成する、請求項３１記載の装置。
37. 反射ドットは放射源に起因する不規則性を有さない照明を形成する、請求項３１記載の装置。
38. 第１の格子の複数の反射線は干渉縞の強度および鮮明度が最大化されるように配置されている、請求項３１記載の装置。
39. 複数の反射線は互いに直交する２つの方向に配置されている、請求項３１記載の装置。
40. 複数の反射線は１つのチェッカボード格子として配置されている、請求項３１記載の装置。
41. 複数の反射線は２つの直線格子として配置されている、請求項３１記載の装置。
42. 第１の格子の複数の反射線は第２の格子に対して４５°に配向されている、請求項３１記載の装置。
43. 放射源は極紫外線（ＥＵＶ）放射源である、請求項３１記載の装置。
44. 第１の格子のピッチは
    １／２×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である、請求項３１記載の装置。
45. 放射源で電磁放射を形成し、
    該電磁放射を光学系の対物面へ集束させ、
    第１の格子を光学系の光路内に位置決めして対物面での電磁放射を調整し、
    焦点面と対物面とを結合し、
    検出器を焦点面の下方に位置決めし、さらに第２の格子を焦点面に位置決めし、
    放射源の像を第２の格子を介して受信し、
    像から波面パラメータを計算し、
    ここで第１の格子は複数の反射ドットから成る複数の反射線を含む
    ことを特徴とする光学系の波面測定方法。
46. 対物面を均一に照明するために放射源からの電磁放射を対物面へ配向する結像光学系と、対物面に配置された第１の格子と、第１の格子の像を焦点面へ投影する投影光学系と、焦点面に配置された第２の格子と、第２の格子によって形成された干渉縞を受信する検出器とを有しており、
    第１の格子のピッチは
    １×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である
    ことを特徴とする波面測定装置。
47. ＥＵＶ放射を放出するＥＵＶ放射源と、ＥＵＶ放射により対物面を照明する結像光学系と、対物面内でレチクルを支持するレチクルステージと、放射源からの対物面の照明を調整するためにレチクルステージに配置された第１の格子と、焦点面と対物面とを光学的に結合する投影光学系と、焦点面内でウェハステージ上に配置された第２の格子と、第１の格子の像を受信する第２の格子の後方でウェハステージ上に配置された検出器とを有しており、
    第１の格子のピッチは
    １×投影光学系の倍率×第２の格子のピッチ
    である
    ことを特徴とするＥＵＶフォトリソグラフィシステム。