JP4564976B2 - リソグラフィ装置、レンズ干渉計およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置、リソグラフィ装置用レンズ干渉計およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターン化されるネットワーク状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

リソグラフィ投影ツールは益々、相対的に高い開口数ＮＡ（ＮＡ＞１）で層にパターンを結像できるようになっている。

したがって、結像プロセスの性質により、照明ビームの偏光の制御がさらに重要になる。当業者に知られているように、リソグラフィ結像プロセスは、基板の放射感応性層にマスクパターンを露光することを含む。マスク回折パターンは通常、マスクに当たる照明ビームとマスクパターンとの相互作用によって形成される。回折パターンはそれぞれ投影システムを通過し、次に回折パターンの干渉パターンとして基板層に結像される。より高い開口数では、回折パターンの干渉が、個々の回折パターンに蓄積する各光ビームの光の極性から影響を受ける。干渉する個々のビームの偏光ベクトルが十分に平行である場合に、最大の干渉が達成される。ビームの偏光ベクトルの方向が平行でない場合は、干渉が失われ、その結果、形成される像のコントラストが低下する。回折ビームの偏光状態がマスクパターンから、特にマスクパターンのピッチの関数として、および投影システムから影響を受け得ることも知られている。

基板テーブルに当たる光ビームの偏光状態に関する情報を取得可能であるリソグラフィ装置があることが望ましい。

本発明の態様によれば、放射ビームを調節するように構成された照明システム、投影された放射ビームとして放射ビームの少なくとも一部を投影するように構成された投影システム、および投影された放射ビームの波面状態を感知するレンズ干渉計を備えるリソグラフィ装置が提供され、レンズ干渉計には、投影された放射ビームの偏光状態を感知できるように、偏光要素が設けられる。

また、基板テーブルに当たる光ビームの偏光状態を検出可能であるリソグラフィ装置用センサがあることが望ましい。

本発明の態様によれば、リソグラフィ装置用レンズ干渉計が提供され、リソグラフィ装置は、放射ビームを調節するように構成された照明システム、および投影された放射ビームとして放射ビームの少なくとも一部を投影するように構成された投影システムを備え、レンズ干渉計には、放射ビームの偏光状態を感知可能であるように、偏光要素が設けられる。

さらに、基板テーブルに当たる光ビームの偏光状態に関する情報を取得できるようにするデバイス製造方法があることが望ましい。

本発明の態様によれば、投影された放射ビームとして放射ビームの少なくとも一部を投影し、投影された放射ビームの波面状態を感知するレンズ干渉計を提供し、投影された放射ビームの偏光状態を検出可能であるように、レンズ干渉計に偏光要素を設けることを含むデバイス製造方法が提供される。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。

図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。

照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

支持構造体は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該マスク支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフト特徴（feature：フィーチャ）またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、Alternating位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用など他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。

ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うことができるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

放射ビームＢは、支持構造体（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーン（罫書き線）アラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に利用できる。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。

図２は、図１のリソグラフィ装置の一部の詳細図を示す。図２では、同じ参照番号の項目は、以前の図に示したものと同一の項目を指す。

この詳細図では、投影レンズシステムＰＬを通過した後の放射ビームＢの光路が、概略的に図示されている。放射ビームＢは、投影レンズシステムＰＬを通過した後、基板（層）に結像するために集束する。集束ビームＢの境界に囲まれた角度αは、結像される構造のピッチに直接関連する。つまり、ピッチの縮小は角度αの拡大に対応し、その限界は投影システムのＮＡによって決定される。

図２では、それぞれ右境界および左境界で投影システムＰＬを離れる放射ビームＢの第一および第二サブビームＢ１およびＢ２における光の偏光モードが、概略的に示されている。横方向磁気またはＴＭ偏光モードは図面の面にあり、光の伝播方向に対して直角である。横方向電気またはＴＥ偏光モードは図面の面に対して直角であり、光の伝播方向に対して直角である。以上で簡単に検討したように、比較的大きい角度αでは、第一サブビームＢ１の光のＴＭ偏光の方向が、第二サブビームＢ２のＴＭ偏光の方向と異なる。したがって、像面ＷＴにおけるサブビームＢ１、Ｂ２の干渉は最大でない。逆に、第一および第二サブビームＢ１、Ｂ２のＴＥ偏光モードは、全ての角度αで平行であり、その干渉は最大となり、その結果、最大のコントラストになる。

最適な干渉およびコントラストのためには、（１次）ＴＥ偏光放射の使用が好ましく、したがって照明モード、つまり瞳面における放射ビームの強度分布および偏光分布は、マスクパターンを比較的高い開口数および比較的高いコントラストで結像できるような方法で、イルミネータＩＬによって調節できることが、当業者には認識される。その場合、照明モードは任意のマスクパターンについて適切なＴＥ偏光分布を有することが望ましい。

任意のマスクパターンについて、瞳面における最適な強度および偏光分布を設計することができる。リソグラフィ装置では、イルミネータＩＬが、この設計に従って瞳面における強度および偏光分布を生成することができる。

イルミネータＩＬによって生成される照明モード、特に偏光分布は、光とマスクパターンの相互作用によって影響されることが分かる。

また、投影システムＰＬとの相互作用は、投影システムの各レンズの表面における光の反射および透過の相互作用のせいで、偏光分布に影響を及ぼす。

マスクパターンとの相互作用は、エクスシチュー（ex-situ）（つまりリソグラフィ装置の外部で）解析することができ、投影システムＰＬとの相互作用は、瞳面における照明モードのインサイチュー（in-situ）での特徴付けでしか求めることができない。

図３は、本発明の実施形態による測定システムを概略的に示している。

図３では、同じ参照番号の項目は、以前の図に示したものと同一の項目を指す。

図３に示す測定システムは、レンズ干渉計と呼ばれることが多い。レンズ干渉計は、それ自体が当技術分野で知られていることが分かる。国際特許第ＷＯ０１／６３２３３Ａ２号および欧州特許第ＥＰ１２３１５１７Ａ１号は、リソグラフィ装置用レンズ干渉計を開示している。このようなレンズ干渉計は、基本的にレンズの収差を測定するために使用される。このようなレンズ干渉計の一般的な実施形態は、シヤリング干渉計の原理に基づく。Daniel Malacaraによる「Optical Shop Testing」（第２版）(ISBN 0-471-52232-5)は、使用可能なレンズ干渉計を概観している。概して、レンズ干渉計は、実際の偏光状態を考慮せずに、放射ビームの位相と透過の両方を測定することにより、瞳面における１つのフィールド点でレンズ収差を測定すると言うことができる。

本発明によると、レンズ干渉計には、瞳面で放射ビームの偏光状態を検出可能であるように、偏光要素が設けられる。

図３の測定システムでは、レチクルＭＡの隣にレチクルステージＭＴが図示され、レチクルのレベルにレンズ干渉計開口ＭＬが設けられている。

この実施形態によれば、レンズ干渉計開口ＭＬはレチクルＭＡ上に配置される。しかし、このレンズ干渉計開口ＭＬはレチクルテーブルＭＴ上にも配置してよいことが理解される。

実施形態による測定システムは、さらに基板テーブルＷＴ上にレンズ干渉計マーカＩＷ２も備える。

２次元検出器または検出器アレイＳが、（位置合わせビームＡＢの伝播方向に対して）レンズ干渉計マーカＩＷ２の背後に配置されるレンズ干渉計マーカＩＷ２は、実質的に像面のレベル（つまり基板Ｗと同じレベル）に配置される。

レンズ干渉計開口ＭＬは、投影レンズシステムＰＬを通って伝播する放射ビームＢの部分を選択するように構成される。

検出器Ｓは、投影システムを通って進み、レンズ干渉計マーカＩＷ２に当たって、そこから回折する放射の選択部分から光を検出するように構成される。結果の回折パターンは、次に検出器Ｓの検出面に結像される。

検出器Ｓの位置は、検出器Ｓが検出器Ｓのレベルにてレンズ干渉計開口ＭＬの投影された像の位置にあるような方法で、レンズ干渉計開口ＭＬの位置に結合される。

検出器Ｓはカメラ、または電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器またはＣＭＯＳ像検出器のような撮像装置でよい。基本的に、このような検出器Ｓは当たる放射の強度を測定する。検出器Ｓは、検出器Ｓによって捕捉された像を解析するように構成された像解析器装置２０に接続される。

基板テーブルＷＴに体積の制約があるので、レンズ干渉計マーカＩＷ２と検出器Ｓとの間に十分な消光率がある偏光要素を単純に実現することは、実際には往々にして可能でない。

また、放射ビームＢとしてＵＶ放射を使用するので、このタイプの放射を透過する複屈折材料の選択肢が制限される。ＵＶ放射を透過できるようにする材料は通常、適切なほど小さい偏光器要素の設計を妨げる光学特性を呈する。

本発明では、レンズ干渉計マーカＩＷ２に偏光要素を組み込むことによって、偏光状態を検出できることが認識される。

図４ａおよび図４ｂは、本発明によるレンズ干渉計センサとともに使用するレンズ干渉計マーカの実施形態を概略的に示している。

レンズ干渉計マーカＩＷ２は、少なくとも１つの透過型回折格子構造または回折格子パッチＧＲを備える。少なくとも１つの透過型回折格子構造ＧＲは、交互に周期的な順序で配置され、かつ当たった放射ビームを回折して、検出器Ｓの検出面の放射波面の空間的コヒーレンス分布を生成するために相互に異なる透過性を有する第一タイプＥ１および第二タイプＥ２の複数の表面要素を備える。例えば、第一タイプの表面要素Ｅ１は、放射に対して実質的に不透明である金属層（例えばクロミウム）を備える表面要素に関連し、第二タイプＥ２は、放射に対して実質的に透明な開放領域である他の表面要素に関連する。

図４ａおよび図４ｂに示す実施形態では、少なくとも１つの透過型回折格子構造ＧＲは、Ｘ方向およびＹ方向に延在する２次元のチェッカー盤構造であり、Ｙ方向はＸ方向に対して垂直である。しかし、透過型回折格子構造ＧＲは、別の２次元構造を有してよいことが、当業者には認識される。

（図４ａおよび図４ｂに示すような）透過型回折格子構造ＧＲの実施形態は、Ｘ方向およびＹ方向に、シヤリング干渉計のために最適化された透過型回折格子ピッチ（つまり開放領域Ｅ２と不透明領域Ｅ１の繰り返し長さ）を有する。通常、透過型回折格子ピッチは約５μｍから２０μｍでよい。

通常、Ｘ方向およびＹ方向は、ウェーハステージまたは基板テーブルＷＴの直交する平行移動方向Ｘ、Ｙと一致することが分かる。

本発明では、回折格子パッチＧＲの開放要素Ｅ２に波長以下の回折格子ＳＷＧ、つまり波長以下の線とスペースが交互するシーケンスが設けられ、その線とスペースは、当たった放射に対して異なる透過特性を有し、ピッチは当たった放射の波長の２倍より小さい。

例えば、波長以下の回折格子ＳＷＧは、当たった放射の実際の波長に応じて約３０ｎｍから約２００ｎｍの範囲のピッチを有してよい。

波長以下の回折格子ＳＷＧは、比較的短い波長のリソグラフィ処理技術、例えば２ビーム液浸干渉計または電子ビームリソグラフィを使用して製造することができる。

図４ａでは、開放要素にある波長以下の回折格子の線およびスペースのピッチ（周期性）は、実質的にＸ方向に向けられる。図４ｂでは、開放要素にある波長以下の回折格子の線およびスペースのピッチは、実質的にＹ方向に向けられる。

図４ａおよび図４ｂに図示された波長以下の回折格子ＳＷＧはそれぞれ、偏光フィルタとして作用する。ピッチが例えばＸ方向などの任意の方向に向けられた波長以下の回折格子ＳＷＧは、Ｘ方向に直線偏光がある放射に対して、Ｙ方向に直線偏光がある放射とは異なる透過性を有する。

透過型回折格子構造ＧＲは、Ｘ方向にピッチがある１つまたは複数の波長以下の回折格子ＳＷＧと、Ｙ方向に同一のピッチがある１つまたは複数の波長以下の回折格子ＳＷＧとの組合せを備えてよい。

上述したように、検出器Ｓは、偏光状態を考慮せずに、検出器に投影された像の（２次元）強度（分布）を測定することができる。

図５は、本発明によるレンズ干渉計センサとともに使用するレンズ干渉計マーカの第二実施形態を概略的に示したものである。

衝突した放射の偏光状態および／またはＴＭおよびＴＥ偏光放射の分布を求めるために、本発明は１つの態様で、複数の回折格子パッチを備えるレンズ干渉計マーカＩＷ２を提供する。第一セットの回折格子パッチは、Ｘ方向にピッチを有し、第二セットの回折格子パッチは、Ｙ方向にピッチを有する。

第一セットと第二セットの回折格子パッチの両方で、各回折格子パッチＧＲ１；ＧＲ２；ＧＲ３；ＧＲ４；ＧＲ５；ＧＲ６は、（１つまたは複数の開放領域Ｅ２に）１つまたは複数の波長以下の回折格子ＳＷＧを備える。相対的に不透明な領域Ｅ１が、各回折格子パッチ内の線影を付けた区域で示されている。

各回折格子パッチＧＲ１；ＧＲ２；ＧＲ３；ＧＲ４；ＧＲ５；ＧＲ６内で、波長以下の回折格子ＳＷＧは全て、同一の所定のピッチを有する。１つの回折格子パッチＧＲ１；ＧＲ２；ＧＲ３；ＧＲ４；ＧＲ５；ＧＲ６内にある波長以下の回折格子ＳＷＧの所定のピッチは、任意の他の複数の回折格子パッチＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲ３、ＧＲ４、ＧＲ５、ＧＲ６にある波長以下の回折格子ＳＷＧのいずれのピッチとも異なる。

回折格子パッチＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲ３、ＧＲ４、ＧＲ５、ＧＲ６は、任意の想定可能な順序でレンズ干渉計マーカ上に配置することができる。個々の各回折格子パッチＧＲ１；ＧＲ２；ＧＲ３；ＧＲ４；ＧＲ５；ＧＲ６は、投影された放射ビームが１つの個別回折格子としか相互作用できないような方法で、他の回折格子パッチに対して配置しなければならない。

したがって、この実施形態では、測定を以下のように実行することができる。特定のピッチの波長以下の回折格子ＳＷＧがある回折格子パッチＧＲを、複数の回折格子パッチから選択し、検出器Ｓ上に配置する。

選択された回折格子パッチは、例えば約２００×２００μｍ²の面積を有する。

レンズ干渉計開口ＭＬによって、放射ビームの一部を選択する。放射ビームの選択された部分は、例えば約２００×２００μｍ²の区域で境界をつけられる。

放射ビームの選択部分は、投影レンズシステムＰＬを通って進み、特定のピッチがある選択された回折格子パッチＧＲに投影される。投影レンズシステムＰＬによって拡大された後、放射ビームの投影部分は、例えば約５０×５０μｍ²の区域内に境界をつけられる。

放射ビームの投影部分は、選択された回折格子パッチＧＲで回折し、検出器Ｓが、選択された回折格子パッチＧＲに当たった投影放射の透過によって生成されたままのシヤリング干渉図形を測定する。

波長以下の回折格子ＳＷＧによって透過された放射の強度は、波長以下の回折格子ＳＷＧのピッチの関数として、ＴＭ偏光放射よりもＴＥ偏光放射の方が相対的に強く変動する。したがって、検出器に当たった放射におけるＴＭ偏光放射とＴＥ偏光放射との割合の変動を、波長以下の回折格子ピッチの関数として観察することができる。

上述したように、検出器Ｓによって測定されたままのシヤリング干渉図形は、検出器Ｓの検出面における放射波面の空間的コヒーレンス分布に関する情報を備える。任意のピッチの波長以下の回折格子ＳＷＧがある任意の回折格子パッチの場合、回折格子パッチに当たった波面の検出器Ｓが測定した透過強度は、Ｘ方向に偏光した波面とＹ方向に偏光した波面との透過強度の組合せである。というのは、波長以下の回折格子ＳＷＧが、１つの方向、例えばＸ方向に直線偏光がある放射と、他の垂直方向（Ｙ方向）に直線偏光がある放射とでは、異なる透過性を有するからである。通常、測定された透過強度は、Ｘ方向に変更した波面とＹ方向に変更した波面との透過強度を式（１）に従って重み付けした平均値によって表すことができる。
Ｗｔ＝Ｔｘ・Ｗｘ＋Ｔｙ・Ｗｙ （１）
ここでＷｘ、Ｗｙは、回折格子パッチに当たり、それぞれＸ方向およびＹ方向に偏光した放射波面の強度であり、
Ｔｘ、Ｔｙは、それぞれＸ方向およびＹ方向に偏光した放射波面の回折格子パッチの透過率であり、
Ｗｔは、検出器Ｓによって測定されたままの放射波面の透過強度である。

当業者に知られているように、回折格子の透過率Ｔｘ、Ｔｙは、例えば回折格子パラメータの理論的解析によって、または外部の校正によってなど、幾つかの方法で求めることができる。

該当する回折格子パラメータは、例えばピッチ、回折格子の線とスペースの個々の幅の割合、および線および／またはスペースの形状／輪郭を含んでよい。

Ｘ方向に偏光した放射波面ＷｘまたはＹ方向に偏光した放射波面Ｗｙを上式で求めるには、それぞれＸ方向およびＹ方向に偏光した放射波面についてそれぞれ異なるピッチおよび／または異なる透過率を有する２つの異なる回折格子パッチを測定する必要があることは明白である。

Ｘ方向およびＹ方向に偏光した放射波面を求める解像度および精度は、異なる個々のピッチを有するさらに多くの回折格子パッチを測定することによって改善することができる。

透過率Ｔｘ、Ｔｙは、それぞれが任意の方向に異なるピッチを有する回折格子パッチを使用することにより、測定毎に変動し得ることが理解される。また、Ｔｘ、Ｔｙは、任意の同一のピッチを有するが、ピッチの方向が異なる回折格子パッチを測定することにより、変動し得る。

Ｘ方向またはＹ方向にピッチがある回折格子パッチの測定を組み合わせると、さらに動的な範囲の透過率ＴｘおよびＴｙを提供することができ、これも測定の解像度を改善することができる。

したがって、シヤリング干渉図形の測定は、異なるピッチの波長以下の回折格子ＳＷＧを有する複数の回折格子パッチＧＲ毎に繰り返すことができる。シヤリング干渉図形の各測定値を、波長以下の回折格子ピッチの関数として記憶することができる。波長以下の回折格子ピッチおよび／またはピッチ方向の関数として、透過した干渉図形の測定値の変動を解析することにより、検出器に当たった放射のＸ方向およびＹ方向それぞれに偏光した放射波面の割合を求めることができる。

この方法で、透過型回折格子構造に当たった放射のＴＥおよびＴＭ偏光成分を、波面の特性および強度分布の両方について求めることができる。

レンズ干渉計開口ＭＬを様々な位置に配置し、検出器Ｓを投影面の関連する位置に配置することにより、レンズ干渉計開口ＭＬの選択位置に関連する瞳面のフィールド点位置の関数として、投影したビームの強度を測定することができる。

各フィールド点位置に投影したビームの波面および角度強度分布は、ピッチ方向とピッチサイズの両方の関数として測定することができる。

したがって、この方法により、フィールド点毎に放射ビームのＴＥ成分およびＴＭ成分の瞳面特性全体を求めることができる。

本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組み合わせにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組み合わせを指す。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

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。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 図１のリソグラフィ装置の詳細図である。 本発明の実施形態による測定システムを概略的に示した図である。 本発明によるレンズ干渉計センサの回折格子を概略的に示した図である。 本発明によるレンズ干渉計センサの回折格子を概略的に示した図である。 本発明によるレンズ干渉計センサとともに使用するレンズ干渉計マーカの第二実施形態を概略的に示した図である。

Claims (15)

1. 放射ビームを調節するように構成された照明システム、投影された放射ビームとして前記放射ビームの少なくとも一部を投影するように構成された投影システム、および前記投影された放射ビームの波面状態を感知するレンズ干渉計を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記レンズ干渉計が、前記投影された放射ビームの偏光状態を感知可能な、レンズ干渉計マーカおよび検出器を備え、
   前記レンズ干渉計マーカが、交互に周期的なシーケンスで構成された第一タイプの複数の表面要素および第二タイプの複数の表面要素を備える複数の回折格子パッチを備え、
   前記第一タイプの表面要素が、放射に対して相対的に不透明であり、前記第二タイプの表面要素が、放射に対して相対的に透明であり、
   前記複数の回折格子パッチの第二タイプの表面要素にそれぞれ偏光要素が設けられ、
   前記偏光要素が、前記投影放射の波長の２倍より小さいピッチで、波長以下の線およびスペースの交互のシーケンスを備える波長以下の回折格子であり、
   各前記回折格子パッチ内で、前記波長以下の回折格子のピッチが、他の回折格子パッチの前記波長以下の回折格子のピッチとは異なり、
   前記検出器が、前記偏光要素によって透過された状態で受け取られた前記投影ビームの少なくとも一部を受け取るように構成される、
   リソグラフィ装置。
2. 前記波長以下の回折格子のピッチが、第一ピッチ方向と第二ピッチ方向のうち少なくとも一方に延在し、
   前記第二ピッチ方向が前記第一ピッチ方向に対して垂直である、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記波長以下の回折格子が同じピッチ方向を有する、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 第一セットの前記複数の回折格子パッチの各回折格子パッチが、第一ピッチ方向を有する波長以下の回折格子を備え、
   第二セットの前記複数の回折格子パッチの各回折格子パッチが、第二ピッチ方向を有する波長以下の回折格子を備える、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記レンズ干渉計が、前記投影された放射ビームとして前記放射ビームの少なくとも一部を選択するレンズ干渉計開口を備え、
   前記レンズ干渉計開口の位置が、前記投影システムの瞳面におけるフィールド点位置に関連する、
   前記請求項１から４いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記レンズ干渉計マーカが、前記リソグラフィ装置の基板テーブルの表面に配置され、
   前記検出器が、前記投影システムに対して前記レンズ干渉計マーカの背後に配置され、
   前記基板テーブルが基板を保持するように構成され、
   前記投影システムが前記投影放射ビームを前記基板テーブルに投影するように構成され
   る、
   前記請求項１から５いずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
7. リソグラフィ装置のレンズ干渉計であって、
   前記リソグラフィ装置が、放射ビームを調節するように構成された照明システム、および投影された放射ビームとして放射ビームの少なくとも一部を投影するように構成された投影システムを備え、
   前記レンズ干渉計が、放射ビームの波面状態を感知するように構成され、
   前記レンズ干渉計は、前記放射ビームの偏光状態を感知可能な、レンズ干渉計マーカおよび検出器を備え、
   前記レンズ干渉計マーカが、交互に周期的なシーケンスで構成された第一タイプの複数の表面要素および第二タイプの複数の表面要素を備える複数の回折格子パッチを備え、
   前記第一タイプの表面要素が、放射に対して相対的に不透明であり、
   前記第二タイプの表面要素が、放射に対して相対的に透明であり、
   前記複数の回折格子パッチの第二タイプの表面要素にそれぞれ偏光要素が設けられ、
   前記偏光要素が、前記投影放射の波長の２倍より小さいピッチで、波長以下の線およびスペースの交互のシーケンスを備える波長以下の回折格子である、
   各回折格子パッチ内で、前記波長以下の回折格子のピッチが、他の回折格子パッチの前記波長以下の回折格子のピッチとは異なり、
   前記検出器が、前記偏光要素によって透過した状態で受け取った投影ビームの少なくとも一部を受け取るように構成される、
   レンズ干渉計。
8. 前記波長以下の回折格子のピッチが、第一ピッチ方向と第二ピッチ方向のうち少なくとも一方に延在し、
   前記第二ピッチ方向が前記第一ピッチ方向に対して垂直である、
   請求項７に記載のレンズ干渉計。
9. 前記波長以下の回折格子が同じピッチ方向を有する、
   請求項７に記載のレンズ干渉計。
10. 第一セットの前記複数の回折格子パッチの各回折格子パッチが、第一ピッチ方向を有する波長以下の回折格子を備え、
    第二セットの前記複数の回折格子パッチの各回折格子パッチが、第二ピッチ方向を有する波長以下の回折格子を備える、
    請求項７に記載のレンズ干渉計。
11. 前記レンズ干渉計が、前記投影された放射ビームとして前記放射ビームの少なくとも一部を選択するレンズ干渉計開口を備え、
    前記レンズ干渉計開口の位置が、前記投影システムの瞳面におけるフィールド点位置に関連する、
    前記請求項７から１０いずれか１項に記載のレンズ干渉計。
12. 投影された放射ビームとして放射ビームの少なくとも一部を投影し、前記投影された放射ビームの波面状態を感知するレンズ干渉計を提供し、前記投影された放射ビームの偏光状態を検出可能であるように、前記レンズ干渉計に偏光要素を設けることを含み、
    前記投影された放射ビームの偏光状態を感知することが、
    レンズ干渉計マーカの前記偏光要素上で前記投影されたビームを受け取り、
    透過した投影ビームとして受け取った投影ビームの少なくとも一部を、前記レンズ干渉計マーカの前記偏光要素に透過させ、
    前記透過した投影ビームの強度を測定するために、検出器上で前記透過した投影ビームを受け取ることを含み、
    前記偏光要素が、前記投影放射の波長の２倍より小さいピッチで、波長以下の線およびスペースの交互のシーケンスを備える波長以下の回折格子であり、
    前記レンズ干渉計マーカは複数の回折格子パッチを設けられており、
    各前記回折格子パッチ内で、前記波長以下の回折格子のピッチが、他の回折格子パッチの前記波長以下の回折格子のピッチとは異なる、
    デバイス製造方法。
13. 交互に周期的なシーケンスで構成された第一タイプの複数の表面要素および第二タイプの複数の表面要素を備える少なくとも１つの回折格子パッチを、前記レンズ干渉計マーカに設け、前記第一タイプの表面要素が、放射に対して相対的に不透明であり、前記第二タイプの表面要素が、放射に対して相対的に透明であり、さらに、
    前記少なくとも１つの回折格子パッチの第二タイプの表面要素に前記偏光要素を設けることを含む、
    請求項１２に記載のデバイス製造方法。
14. 前記複数の回折格子パッチそれぞれに前記少なくとも１つの波長以下の回折格子に、同じピッチ方向を設ける、
    請求項１２に記載のデバイス製造方法。
15. 第一セットの前記複数の回折格子パッチの各回折格子パッチに、第一ピッチ方向を有する波長以下の回折格子を設け、
    第二セットの前記複数の回折格子パッチの各回折格子パッチに、第二ピッチ方向を有する波長以下の回折格子を設けることを含み、
    前記第二ピッチ方向が前記第一ピッチ方向に対して垂直である、
    請求項１２に記載のデバイス製造方法。

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