JP4701208B2 - 光学システムの透過損失を特徴付ける方法、基板の特性を測定する方法、及びインスペクション装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学システムの透過損失を特徴付ける方法、および基板の特性を測定する方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に、通常は基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用できる。そのような場合、代わりにマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個別層上に形成されるべき回路パターンを生成するために使用できる。このパターンは、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つまたは複数のダイの一部を含む）上に転写できる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられる放射感受性材料（レジスト）の層上への結像を介する。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる隣接するターゲット部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置は、各ターゲット部分が、１回でターゲット部分上にパターン全体を露光することによって放射されるステッパと、各ターゲット部分が、所定の方向（「スキャニング」方向）の放射ビームを介してパターンをスキャニングし、一方、同時にこの方向と平行または反平行に基板をスキャニングすることによって放射されるスキャナとを含む。また、基板上のパターンをインプリントすることによって、パターンニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

リソグラフィプロセスの間またはリソグラフィプロセスの後で基板をインスペクションするためのセンサが知られている。例えば、基板上のレジストが現像された（例えば、パターン付き放射ビームによって露光された）後、測定およびインスペクションステップが実行できる。これは、それが、製造で使用される通常の基板処理の間に実行されるので、「インライン」”in-line”と呼ばれる。これは、２つの目的を果たすことができる。第１に、現像されたレジストにおけるパターンに欠陥がある領域を検出することが望ましい。基板上の十分な数のダイ、すなわち、個別デバイスを形成するために使用される基板部分に欠陥があるなら、基板は、例えばエッチによって欠陥があるパターンで以降のプロセスステップを実行することによって欠陥を永続させるより、パターニングされたレジストを剥離できかつできれば正確に再露光できる。第２に、測定は、例えば照明設定または露光量などのリソグラフィ装置におけるエラーが、以降の露光のために検出されかつ訂正されることを可能にできる。しかしながら、リソグラフィ装置における多くのエラーは、容易にレジストに印刷されたパターンから検出されまたは定量化されることはできない。欠陥の検出は、必ずしもその原因を直接導くとは限らない。したがって、リソグラフィ装置におけるエラーを検出しかつ測定するための様々な「オフライン」”off-line”処置も知られている。これは、基板を測定デバイスと置き換えること、または例えば異なる機械設定で特定の試験パターンの露光を実行することを含み得る。そのようなオフライン技術は、しばしばかなりの量の時間がかかり、その間に、装置の最終産物は、測定結果が利用可能になるまで知られていない品質である。したがって、リソグラフィ装置においてエラーを検出しかつ測定するために製造露光と同時に実行できるインライン技術が好ましい。

スキャタロメトリ(Scatterometry)は、ＣＤおよびオーバレイのインライン測定のために使用できる光学メトロロジ技術の一例である。２つの主要なスキャタロメトリ技術が存在し、
１）分光スキャタロメトリ(Spectroscopic scatterometry)は、通常、キセノン、重水素、またはハロゲンベースの光源などの広帯域光源を使用して、波長に応じて固定角度で散乱される光の特性を測定する。固定角度は、垂直入射または斜め入射とすることができる。
２）角分解スキャタロメトリ(Angle-resolved scatterometry)は、単一波長光源としてレーザ、または狭帯域干渉フィルタ、分散プリズム、または回折格子などの波長選択デバイスと組み合わせた広帯域源をしばしば使用して、入射角度に応じて固定波長で散乱光の特性を測定する。

反射スペクトルを生じる構造は、例えば実時間回帰を使用して、またはシミュレーションによって導出されるパターンのライブラリとの比較によって、再構成される。再構成は、価格関数の最小化を含む。両方のアプローチは、周期的な構造によって光の散乱を計算する。光散乱は、FDTDまたはIntegral Equation技術などの他の技術によっても計算できるが、最も一般的な技術は、Rigorous Coupled-Wave Analysis(RCWA)である。そのような角分解スキャタロメトリは、米国特許出願公開第２００６／００３３９２１Ａ１号により詳細に記載されている。

エッチプロセスの後に形成されたフィーチャ（例えば、リソグラフィプロセスによって形成されたパターンによって制御できる）をインスペクションするために、またはスタックに形成された材料の１つ以上の層の厚みまたは特性を測定するために、スキャタロメトリも使用できる。

角分解スキャタロメトリ測定を実行するために、基板は、放射で照明される。測定値から最大の情報を得るために、基板を照明する放射は、直線偏光とすることができる。高い解像度を得るために、高い開口数（ＮＡ）を有するレンズが使用される。好ましくは、ＮＡは、少なくとも０．９５の値を有する。高開口レンズは、回転対称であるが、偏光依存透過率を有する。図６は高開口レンズの瞳面を示し、見られるように、各点での透過率はＳ成分とＰ成分に分解できる。一般に、Ｓ偏光光は、測定される角分解散乱スペクトルの正味のひずみを生じることがあるＰ偏光光より高い透過損失を受ける。

したがって、本発明の目的は、Ｐ偏光とＳ偏光との間で異なる透過損失の効果を最小化することである。

本発明の一実施形態によれば、光学システムの透過損失を特徴付ける方法が提供され、この方法は、放射ビームの照明プロファイルを測定することと、光学システムを通して放射ビームを投影することと、光学システムを通して投影される放射ビームの強度分布を測定することと、透過損失を特徴付けるために、測定されたスペクトルと照明プロファイルとを比較することとを含む。

本発明のさらなる実施形態によれば、基板の特性を測定する方法が提供され、この方法は、基板上に放射ビームを投影することと、測定されるべき特性を示す反射された放射ビームの強度分布を検出することとを含み、上述の方法による方法で測定された透過損失は、反射された放射ビームから減算される。

本発明のさらなる実施形態によれば、基板の特性を測定するように構成されたインスペクション装置が提供され、このインスペクション装置は、基板上に放射を投影するように構成された放射プロジェクタと、基板から反射された放射を検出するように構成されたディテクタと、Ｐ偏光光およびＳ偏光光によって受ける透過損失を考慮することによって、検出された放射ビームを正規化するように構成されたデータ処理ユニットとを備える。

本発明の実施形態は、単なる例として、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て、以下に説明される。

図１は、本発明とともに使用されるリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬを備える。サポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴは、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、かつ所定のパラメータにしたが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１のポジショナＭＡに接続される。適切なテーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴは、基板（例えば、レジストコートされたウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ所定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続される。投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＬは、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Ｂに与えられたパターンを投影するように構成される。

照明システムは、放射を方向付け、整形し、かつ／または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、または他のタイプの光コンポーネント、または任意のその組み合わせなどの様々なタイプの光コンポーネントを含むことができる。

サポートは、例えば、パターニングデバイスの重量を支える。それは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるかどうかなどの他の状況に応じる方法でパターニングデバイスを保持する。サポートは、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式、または他のクランプ技術を使用することができる。サポートは、必要に応じて固定式または可動式の、例えばフレームまたはテーブルとすることができる。サポートは、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して所望の位置にあることを確実にすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」の任意の使用は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義語であると考えられる。

本明細書で使用される用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを作るように、放射ビームにその断面にパターンを与えるために使用できる任意のデバイスを参照すると広範に解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、例えば、パターンが、位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含むなら、基板のターゲット部分に所望のパターンに正確には対応しないことがあることに留意すべきである。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分に作られるデバイス内の特定の機能層に対応する。

パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラム可能なミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクは、リソグラフィにおいて良く知られており、二値、Alternating位相シフト、およびAttenuated位相シフト、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプなどのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小型ミラーのマトリクス配置を用い、各小型ミラーは、異なる方向に入射する放射ビームを反射するように個別に傾斜できる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを与える。

本明細書で使用される用語「投影システム」は、使用される露光放射、または液浸液体の使用または真空の使用などの他の要因に適切なように、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、および静電光学システム、または任意のその組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含するとして広範に解釈されるべきである。本明細書における用語「投影レンズ」の任意の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義語として考えられる。

本明細書で示されるように、装置は、透過タイプ（例えば、透過マスクを用いる）である。代わりに、装置は、反射タイプ（例えば、上記で参照されたようなタイプのプログラマブルミラーアレイを用いる、または反射マスクを用いる）とすることもできる。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはより多い基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであり得る。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルはを並列に使用でき、または準備ステップを１つ以上のテーブルで実行する一方、１つ以上の他のテーブルを露光のために使用される。

リソグラフィ装置は、少なくとも基板の一部が、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆うことができるタイプとすることができる。液浸液体は、例えば、マスクと投影システムとの間などリソグラフィ装置における他の空間に与えることもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増大するために従来技術で良く知られている。本明細書で使用される用語「液浸」は、基板などの構造体が液体内に沈められなければならないことを意味せず、むしろ、液体が、露光の間に投影システムと基板との間に配置されることを意味するに過ぎない。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射ソースＳＯから放射ビームを受ける。放射ソースおよびリソグラフィ装置は、例えば放射ソースがエキシマレーザであるとき、別個のものとすることができる。そのような場合、放射ソースは、リソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射ソースＳＯからイルミネータＩＬへ通過する。他の場合において、放射ソースは、例えば放射ソースが水銀ランプであるとき、リソグラフィ装置の一体部分とすることができる。放射ソースＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であれば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、放射ビームの角強度分布を調整するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面の強度分布の少なくとも外側および／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）を調整することができる。さらに、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などの様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータは、その断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調整するために使用できる。

放射ビームＢは、サポート（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）上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを横切って、放射ビームＢは、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ＰＬを通過する。第２のポジショナＰＷおよび位置決めセンサ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）を用いて、基板テーブルＷＴは、例えば、放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃが位置決めされるように、正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび他の位置決めセンサ（図１に明示的には示されていない）は、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャンの間に、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ために使用できる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭ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）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２のポジショナＰＷの一部を形成する、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を用いて実現できる。ステッパ（スキャナとは対照的に）の場合には、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続でき、または固定できる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントできる。示されるように基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、それらは、ターゲット部分間の空間（これらは、けがき線アライメントマークとして知られている）に配置できる。同様に、１つ以上のダイがマスクＭＡ上に提供される状況において、マスクアライメントマークは、ダイ間に配置できる。

図示された装置は、少なくとも１つの以下のモードで使用でき、
１．ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、本質的に静止して維持され、一方、放射ビームに与えられるパターン全体は、１度にターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の静止露光）。基板テーブルＷＴは、次に異なるターゲット部分Ｃが露光できるように、Ｘおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大サイズが、単一の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャンモードにおいて、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、同期してスキャンされ、一方、放射ビームに与えられるパターンは、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。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ＰＬの（縮小率）倍率および画像反転特徴によって決定できる。スキャンモードにおいて、露光フィールドの最大サイズが、単一の動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャンニング方向）を制限し、一方、スキャンニング移動の長さは、ターゲット部分の高さ（スキャンニング方向）を決定する。
３．他のモードにおいて、マスクテーブルＭＴは、本質的に静止してプログラマブルパターニングデバイスを保持したままであり、基板テーブルＷＴは、移動またはスキャンされ、一方、放射ビームに与えられるパターンは、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードにおいて、一般にパルス放射ソースが用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後、またはスキャンの間の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。動作のこのモードは、上記に参照され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レスリソグラフィに容易に与えることができる。

上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形、あるいは全く異なる使用モードも用いることができる。

基板Ｗの表面の特性は、図２に示されるようにスキャタロメータ(scatterometer)などのセンサを使用して決定できる。スキャタロメータは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（白色）放射プロジェクタ２を備える。反射した放射は、分光ディテクタ４へ通り、分光ディテクタ４は、鏡面反射された放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出されるスペクトルを生じる構造またはプロファイルが、例えば、Rigorous Coupled-Wave Analysisおよび非線形回帰によって、または図２の下部に示されるようなシミュレートされるスペクトルのライブラリとの比較によって、再構成できる。一般に、再構成のために、構造の一般的な形態が知られており、いくつかのパラメータは、構造が作られるプロセスの知識から仮定され、スキャタロメトリデータから決定されるべき構造のわずかなパラメータだけが残される。

スキャタロメータは、垂直入射スキャタロメータ(normal-incidence scatterometer)または斜め入射スキャタロメータ(oblique-incidence scatterometer)とすることができる。ある波長範囲の単一の角度での反射よりむしろ、単一波長のある角度範囲で反射が測定されるスキャタロメータの変形例も使用できる。

基板の特性を測定するためのスキャタロメータは、高開口数レンズの瞳面１１で、図３に示されるように複数の角度および波長で基板表面Ｗから反射される角分解されたスペクトルの特性を測定することができる。そのようなスキャタロメータは、基板上に放射を投影するための放射プロジェクタ２と、反射されたスペクトルを検出するためのディテクタ１４とを備えることができる。瞳面は、放射の径方向位置が入射角度を規定し、かつ角度位置が放射の方位角を規定する面である。ディテクタ１４は、高開口数レンズの瞳面に配置される。開口数は、高く、好ましくは少なくとも０．９、より好ましくは少なくとも０．９５とすることができる。液浸スキャタロメータ(immersion scatterometer)は、１を超える開口数を有するレンズを有することさえできる。

いくつかの角分解スキャタロメータだけが、散乱光の強度を測定する。しかしながら、より最近のスキャタロメータは、いくつかの波長が、ある角度範囲で同時に測定されることを可能にする。異なる波長および角度に関してスキャタロメータによって測定される特性は、TM偏光(transverse magnetic-polarized light)およびTE偏光(transverse electric-polarized light)の強度、およびTM偏光とTE偏光との位相差であり得る。

大きな面積効率を与え、複数波長の混合を可能にする広帯域光源（例えば、広範囲の光周波数または波長を有する光源、したがって着色光源）を使用することが可能である。広帯域における複数の波長は、好ましくはそれぞれ、例えばδλのある帯域、およびしたがって少なくとも２δλ（すなわち、波長の２倍）の間隔を有する。放射のいくつかの「ソース」は、例えばファイバ束を使用して分割される拡張された放射ソースの異なる部分とすることができる。このように、角分解された散乱スペクトルは、並列に複数の波長で測定できる。２Ｄスペクトルより多くの情報を含む３Ｄスペクトル（波長および２つの異なる角度）が測定される。これは、より多くの情報が測定されることを可能にし、メトロロジプロセス堅牢性を増大する。これは、米国特許出願公開第２００６／００３３９２１Ａ１号でより詳細に記載される。

本発明とともに使用できるスキャタロメータが図３に示される。放射プロジェクタ２の放射は、干渉フィルタ１３および偏光子１７を通してレンズシステム１２を使用して集束され、部分反射表面１６によって反射され、かつ顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上で集束される。放射は、次に、検出される散乱スペクトルを有するために、後方投影瞳面１１内のＣＣＤディテクタへ部分反射表面１６を通って透過される。瞳面１１は、レンズシステム１５の焦点距離にある。ディテクタおよび高開口レンズは、瞳面に配置される。瞳面は、補助光学装置で再結像できる。なぜなら、高ＮＡレンズの瞳面は、通常、レンズ内側に配置されるからである。

レファレンスビームは、例えば入射放射の強度を測定するためにしばしば使用される。放射ビームが、ビームスプリッタ１６上に入射するとき、その一部は、レファレンスミラー１４に向かってビームスプリッタを通って透過される。レファレンスビームは、次に同一のＣＣＤディテクタ１８の異なる部分上に投影される。

反射した放射の瞳面は、例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間でＣＣＤディテクタ上に結像される。このように、基板ターゲットの２次元の角散乱スペクトルは、ディテクタ上で結像される。例えば、ディテクタは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイであり得る。

一組の干渉フィルタ１３は、例えば、４０５〜７９０ｎｍ、または２００〜３００ｎｍなどのより低い範囲で対象の波長を選択するために利用可能である。干渉フィルタは、一組の異なるフィルタを備えるよりむしろ、調整可能なものとすることができる。格子は、干渉フィルタの代わりに使用できる。

基板Ｗは、現像後にバーがソリッドレジストラインからなるように印刷される格子とすることができる。バーは、代わりに、エッチングすることもできる。パターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬにおける色収差、および照明対称性に感受性があり、そのような収差の存在は、印刷された格子における変化で現れる。したがって、印刷された格子のスキャタロメトリデータは、格子を再構成するために使用される。ライン幅および形状などの格子のパラメータは、印刷ステップの知識から再構成プロセスおよび／または他のスキャタロメトリプロセスに入力できる。

上述のように、高ＮＡレンズを通る光の透過は、偏光に依存し、瞳面内の径方向位置に沿って変わる。これは、測定された散乱スペクトルにおける倍率エラーを結果として生じ、次に再構成されたプロフィルにおけるエラーを導く。格子プロファイルの正しい再構成を得るために、径方向に依存する透過損失は、再構成アルゴリズムに組み込まれるべきである。

本発明の第１のステップが、図４に示されている。スキャタロメトリ測定で使用される照明ビームは、空間的に変わる強度Ｉ_ｉｌｌ（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ）を有し、ここでｋ_ｘおよびｋ_ｙは、瞳面に配置される。ビームスプリッタを通して照明ビームを投影する前に、照明ビームは、スキャタロメトリ測定で使用されるビームスプリッタ１６の固有の偏光の１つに沿って偏光子１７によって直線偏光される。照明ビームの一部は、レファレンスミラー１４へビームスプリッタを通して透過され、一方、その一部は、高開口レンズ１５に向かってビームスプリッタによって反射される。本発明のこのステップのために、高開口レンズの焦点面は、好ましくは空であるべきである。さらに、通常の使用中、レファレンスビーム（すなわち、レファレンスミラーによって反射された部分）が、高開口レンズを通って投影される主スキャタロメトリビームに並んだＣＣＤディテクタ１８上に投影されるように、レファレンスミラーはしばしば傾斜される。レファレンスビームは、このようにＣＣＤディテクタ１８の異なる部分に投影される。そのような状況で、反射されたビームが、ＣＣＤディテクタ１８の主部分、すなわちスキャタロメトリビームが通常投影される部分に投影されるように、本発明の第１のステップは、レファレンスミラーを傾斜させることが好ましい。これは、異なるＣＣＤ要素の異なる感度によって導入されるエラーを低減する。この第１のステップの後、レファレンスミラーは、その元の位置に再傾斜できる。レファレンスミラーによる反射後、ビームは、ＣＣＤディテクタ１８に向かってビームスプリッタ１６によって反射される。結果として測定されるＣＣＤ信号は、
であり、ここで、Ｔ_ＢＳおよびＲ_ＢＳは、それぞれビームスプリッタの透過率および反射率である（これらに関する適切な値はほぼ０．５とすることができ、必ずしも正確に既知のこれらの値である必要はない）。Ｒ_ｒｅｆは、ｋ_ｘおよびｋ_ｙとは無関係であると仮定されるレファレンスミラーの反射率強度である。Ｓ_ＣＣＤは、知られていない倍率係数である。本発明の第１のステップでは、照明ビームの空間プロファイルを特徴付けることが可能である。

図５に示される本発明における第２のステップのために、既知の反射スペクトルＲＡＬを有するレファレンスミラー２２（例えば、アルミニウムレファレンスミラー）は、高開口レンズ１５の焦点面に配置される。照明ビームは、ビームスプリッタ１６によって反射され、高開口レンズ１５を通り、レファレンスミラー２２によって反射され、かつＣＣＤディテクタ１８に向かって高開口レンズおよびビームスプリッタへ戻って投影される。上記されたように、Ｓ偏光およびＰ偏光は、高開口レンズを介して異なる透過損失を受ける。瞳面における０°および９０°の方位角に関して、それぞれＰ偏光光およびＳ偏光光だけが存在する。したがって０°および９０°の方位角に関して測定されたＣＣＤは、
であり、ここで、Ｔ_ＯＢＪは、高開口レンズ１５の透過率である。

測定された量Ｍ_ｉｌｌ、Ｍ_ＡＬ，Ｐ、およびＭ_ＡＬ，Ｓは、その後、高開口レンズのためのＰ偏光光およびＳ偏光光に関する透過損失を見出すために使用できる。

必ずしもレファレンスミラーの反射率Ｒ_ｒｅｆを知る必要はない。なぜなら、レンズの透過率は、正規化できるからである。Ｓ偏光光とＰ偏光光との間の相対透過損失を知ることはより重要である。

一旦、Ｐ偏光光およびＳ偏光光に関する透過損失が見出されると、これらは、次に、検出されたスキャタロメトリビームに対して透過損失を計算に入れることによって、スキャタロメトリ測定を改善するために使用できる。

上述した測定は、Ｓ偏光光およびＰ偏光光に関する透過損失を較正するだけであるが、小さな位相シフトが、透過された放射のＳ成分とＰ成分との間に導入されることもある。位相シフトを較正するために、直交偏光子２６が、放射ビームの経路に配置でき、レファレンスミラー２２が、再び高開口レンズ１５の焦点面に配置される。これは、図７に示される。ＣＣＤディテクタによって検出される透過放射は、特に４５°の方位角でＳ偏光光とＰ偏光光との間の位相シフトに感受性がある。Ｐ偏光光とＳ偏光光との間に位相シフトが無い状態で、光は直線偏光のままであり、ＣＣＤディテクタは、非常に小さい放射を検出する。しかしながら、１８０°の位相シフトに関して、偏光面は変化し、直交偏光子２６によって透過する光は大きい。

したがって、角分解スペクトルのモデル化を改善することが可能であり、さらにこれは、レファレンスミラーなどの比較的低価格の標準の光コンポーネントを使用して達成できる。

本明細書においてはＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特に言及したかもしれないが、本明細書に記載されるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのためのガイド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の製造などの他の適用を有することができることは理解されるべきである。そのような代わりの適用に関連して、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」の任意の使用は、それぞれより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義であると考えられることは、理解されるべきである。本明細書に参照される基板は、例えばトラック（一般的に基板にレジストの層を付け、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで、露光の前または後で処理できる。適切な場合、本明細書における開示は、そのような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに与えることができる。さらに、基板は、本明細書で使用される用語の基板は、既に複数の処理された層を含む基板も参照することができるように、例えば複数層ＩＣを作るために１回以上処理できる。

光リソグラフィに関連して本発明の実施形態の使用に対して上記で特に言及したかもしれないが、本発明は、文脈が許容する場合、光リソグラフィに限定されない例えばインプリントリソグラフィなどの他の適用で使用できることを理解されたい。インプリントリソグラフィにおいて、パターニングデバイスにおけるトポグラフィは、基板上に作られる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、レジストが、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組み合わせによって硬化されたとき、基板に供給されたレジストの層に押圧できる。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、レジストを取り除き、その内にパターンを残す。

本明細書に使用される用語「放射」または「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。

文脈が許容する場合、用語「レンズ」は、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電光コンポーネントを含む任意の１つのタイプの光コンポーネントまたはそれらの様々な組み合わせを参照することができる。

本発明の特定の実施形態が、上述されたが、本発明は、記載されるより他の方法で実施できることは理解される。例えば、本発明は、上記で開示される方法を記載する機械読取可能指示の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（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。

上記記載は、限定せず例示されることを目的とする。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく、記載された本発明に修正を加えることができることは当業者には明らかである。

本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 スキャタロメータを示す図である。 高ＮＡレンズの瞳面に角分解されたスペクトルを測定する一般的な動作原理を示す図である。 本発明の第１ステップで使用される装置を示す図である。 本発明の第２ステップで使用される装置を示す図である。 高開口レンズの瞳面を示す図である。 本発明のオプションの追加ステップを示す図である。

Claims (18)

1. 光学システムの透過損失を特徴付ける方法であって、
   放射ビームの照明プロファイルを測定することと、
   前記光学システムを通して前記放射ビームを投影することと、
   前記光学システムを通して投影される前記放射ビームの角分解スペクトルを測定することと、
   Ｐ偏光光とＳ偏光光に関して前記透過損失を特徴付けるために、測定された角分解スペクトルと前記照明プロファイルとを比較することと、
   を含む方法。
2. 前記Ｐ偏光光とＳ偏光光に関して特徴付けることは、前記光学システムを通して直線偏光放射ビームを投影することと、前記直線偏光に平行な偏光成分および前記直線偏光に垂直な偏光成分の透過を測定することとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記角分解スペクトルは、前記光学システムの瞳面で測定され、既知の反射率を有する基板が、前記光学システムの焦点面に配置される、請求項１または２に記載の方法。
4. 既知の反射率を有する前記基板が、ミラーである、請求項３に記載の方法。
5. 前記光学システムを通して投影される前記放射ビームの前記照明プロファイルおよび前記強度分布を測定することは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳデバイスを使用して行われる、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 前記照明プロファイルを測定することは、レファレンスミラーによる前記放射ビームの反射を測定することを含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 前記光学システムを通した投影の後で、前記放射ビームの経路に直交偏光子を配置することと、前記光学システムおよび前記直交偏光子を通して投影される前記放射ビームの強度分布を測定することとをさらに含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 前記光学システムは、基板の特性を測定するように構成されたインスペクションシステムを備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 前記インスペクションシステムが、
   前記光学システムを使用して前記基板上に前記放射ビームを投影し、
   測定されるべき特性を示す反射された放射ビームの強度分布を検出し、
   前記放射ビームの前記照明プロファイルを測定し、
   前記光学システムを通して前記放射ビームを投影し、
   前記光学システムを通して投影される前記放射ビームの強度分布を測定し、かつ
   Ｐ偏光光とＳ偏光光に関して前記透過損失を特徴付けるために、前記測定された角分解スペクトルと前記照明プロファイルとを比較する、ことによって、
   前記光学システムの前記透過損失を特徴付け、そして
   前記反射された放射ビームから前記透過損失を減算する、ことによって、
   前記基板の前記特性を測定する、請求項８に記載の方法。
10. 基板の特性を測定する方法であって、
    光学システムを使用して基板上に放射ビームを投影することと、
    測定されるべき前記特性を示す反射された放射ビームの強度分布を検出することと、
    前記放射ビームの照明プロファイルを測定し、
    前記光学システムを通して前記放射ビームを投影し、前記光学システムを通して投影される前記放射ビームの角分解スペクトルを測定し、かつ
    Ｐ偏光光とＳ偏光光に関して透過損失を特徴付けるために、測定された角分解スペクトルと前記照明プロファイルとを比較する、ことによって、
    前記光学システムの前記透過損失を特徴付けることと、
    前記反射された放射ビームから前記透過損失を減算することと、
    を含む方法。
11. 基板の特性を測定するように構成されたインスペクション装置であって、
    前記基板上に放射を投影するように構成された放射プロジェクタと、
    前記基板から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタと、
    Ｐ偏光光およびＳ偏光光によって受ける透過損失を考慮することによって、前記検出された放射ビームを正規化するように構成されたデータ処理ユニットと、を備え、
    前記データ処理ユニットは、
    前記放射の照明プロファイルを測定し、
    前記光学システムを通して前記放射を投影し、
    前記光学システムを通して投影される前記放射の角分解スペクトルを測定し、かつ
    Ｐ偏光光とＳ偏光光に関して透過損失を特徴付けるために、測定された角分解スペクトルと前記照明プロファイルとを比較する、ことによって、
    前記光学システムの前記透過損失を特徴付ける、インスペクション装置。
12. Ｐ偏光光およびＳ偏光光によって受ける前記透過損失を格納するように構成されたデータテーブルをさらに備える請求項１１に記載のインスペクション装置。
13. 前記放射は、直線偏光放射ビームであり、前記ディテクタは、前記直線偏光に平行な偏光成分および前記直線偏光に垂直な偏光成分の透過を検出する、請求項１１または１２に記載のインスペクション装置。
14. 前記角分解スペクトルは、前記光学システムの瞳面で測定され、既知の反射率を有する基板が、前記光学システムの焦点面に配置される、請求項１１ないし１３のいずれかに記載のインスペクション装置。
15. 前記既知の反射率を有する基板が、ミラーである、請求項１４に記載のインスペクション装置。
16. 前記光学システムを通して投影される前記放射の前記照明プロファイルおよび前記強度分布を測定することは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳデバイスを使用して行われる、請求項１１ないし１５のいずれかに記載のインスペクション装置。
17. 前記照明プロファイルを測定することは、レファレンスミラーによる前記放射の反射を測定することを含む、請求項１１ないし１６のいずれかに記載のインスペクション装置。
18. 前記光学システムを通した投影の後で、前記放射の経路に直交偏光子を配置することと、前記光学システムおよび前記直交偏光子を通して投影される前記放射の強度分布を測定することとをさらに含む、請求項１１ないし１７のいずれかに記載のインスペクション装置。