JP5300181B2 - 計測装置、リソグラフィ装置、プロセス装置、計測方法、及びデバイス製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、計測デバイス、特に、リソグラフィ装置で、プロセス装置で、又はスタンド・アローン・デバイスとして使用することができる計測デバイス、及び、特に、デバイス製造方法の一部として使用することができる計測方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板上、通常は基板の標的部分上に所望のパターンを塗布する機械装置である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その例では、別法として、マスク又はレチクルと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される回路パターンが生成されてもよい。このパターンは、基板（例えば、シリコン・ウェハ）の（例えば、ダイの一部、１つのダイ、又はいくつかのダイを含む）標的部分上に転写されることができる。パターンの転写は、通常、基板上に設けられた感放射線性材料（レジスト）の層上に結像することによる。一般に、単一基板は、連続してパターニングされる隣接する標的部分のネットワークを含むことになる。知られているリソグラフィ装置は、標的部分上に全体のパターンを一度に露光することによって、それぞれの標的部分が照射される、いわゆるステッパと、放射ビームを通してパターンを所与の方向（「走査」方向）に走査し、一方、基板を、この方向に対して平行又は逆平行の方向に同期して走査することによって、それぞれの標的部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニング・デバイスからパターンを基板に転写することも可能である。

リソグラフィ法を使用したデバイス生産における種々の工程の最中及び工程後に、生産プロセスが正しく進行したかどうかを評価するために、生産されたデバイスに関して測定を行うことが必要である。こうした測定は、ひとまとめに、計測と呼ばれる。リソグラフィによって生産されたデバイスのスケールの観点から、計測方法は、一般に、デバイス構造又は試験構造を測定ビームで照明すること、及び、戻ってくる放射を検出することを含む。１つのこうした方法は、光波散乱計測、特に、角度分解式光波散乱計測であり、角度分解式光波散乱計測では、検査下の構造によって反射される放射スペクトルは、対物レンズの瞳面において、ＣＣＤなどのセンサを使用して異なる角度で測定される。

ほとんどの計測デバイスの感度及び動作速度は、測定ビームを生成するのに使用される放射源によって制限される。現在利用可能なソースは、良好で広帯域であるが、輝度が低くかつ空間コヒーレンスが小さいＸｅランプ、輝度と空間コヒーレンスが良好であるが、特に広帯域ではなく、また、約４００ｎｍより低い波長を生成することができないＳＬＥＤレーザを含む。

感度及び／又は動作速度を改善した計測装置を提供することが望ましい。

本発明の態様によれば、基板上の微細構造のパラメータを測定する計測装置が提供され、装置は、測定ビームを生成するように構成されたスーパコンティニューム（ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）光源と、測定ビームを基板上に送るように構成された光学系と、構造によって反射された、かつ／又は、回折された放射を検出するセンサとを備える。

本発明の態様によれば、基板上に形成された微細構造のパラメータを測定する計測方法が提供され、計測方法は、
スーパコンティニューム光源からの放射で構造を照射すること、及び、
センサを使用して構造から戻る放射を検出することを含む。

本発明の態様によれば、パターンを基板上に転写するように構成され、基板上の微細構造のパラメータを測定する計測デバイスを備えるリソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、測定ビームを生成するように構成されたスーパコンティニューム光源と、測定ビームを基板上に送るように構成された光学系と、構造によって反射された、かつ／又は、回折された放射を検出するセンサとを備える。

本発明の態様によれば、基板上でプロセスを実施するように構成され、基板上の微細構造のパラメータを測定する計測デバイスを備えるプロセス装置が提供され、プロセス装置は、測定ビームを生成するように構成されたスーパコンティニューム光源と、測定ビームを基板上に送るように構成された光学系と、構造によって反射された、かつ／又は、回折された放射を検出するセンサとを備える。

本発明の態様によれば、デバイス製造方法が提供され、デバイス製造方法は、
第１基板上に形成された微細構造のパラメータを、
スーパコンティニューム光源からの放射で構造を照射すること、及び、
センサを使用して構造から戻る放射を検出することによって、
測定すること、及び、
リソグラフィ・プロセスを使用して第２基板上にパターンを転写することを含み、リソグラフィ・プロセスのパラメータは、構造の測定されたパラメータに基づいて決定される。

本発明の実施例は、ここで、添付の略図を参照して、実施例としてだけ述べられるであろう。略図において、対応する参照記号は、対応する部分を示す。

図１は、本発明の一実施例で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放射又はＤＵＶ放射）を調整するように構成された照射システム（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、一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１ポジショナＰＭに接続された支持体構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴと、
−基板（例えば、レジストをコーティングしたウェハ）を保持するように構成され、一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２ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）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の標的部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳを含む。

照射システムは、放射を誘導し、成形し、制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、又は他のタイプの光学部品、或いは、それらの任意の組合せ等の種々のタイプの光学部品を含んでもよい。

支持体構造は、パターニング・デバイスを支持する、即ち、その重量を担う。支持体構造は、パターニング・デバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えば、パターニング・デバイスが真空環境内で保持されるか否か等の他の条件によって決まる形で、パターニング・デバイスを保持する。支持体構造は、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、又は他の締付け技法を使用することができる。支持体構造は、例えば、必要であれば、固定されるか又は可動であってよい、フレーム又はテーブルであってよい。支持体構造は、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してもよい。本明細書における、「レチクル」又は「マスク」という用語の任意の使用は、「パターニング手段」という、より一般的な用語と同意語であると考えられてもよい。

本明細書で使用される「パターニング・デバイス」という用語は、基板の標的部分内でパターンを生み出すように、放射ビームの断面において放射ビームに、あるパターンを与えるために使用することができる任意のデバイスを指しているものと、幅広く解釈されるべきである。例えば、パターンが位相シフト・フィーチャ、即ち、いわゆる補助フィーチャを含む場合、放射ビームに与えられるパターンは、基板の標的部分の所望のパターンに正確に対応しない場合があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路等の、標的部分で作成されるデバイスの特定の機能層に相当するであろう。

パターニング・デバイスは、透過式か、又は、反射式であってよい。パターニング・デバイスの実施例は、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ、及びプログラム可能なＬＣＤパネルを含む。マスクは、リソグラフィではよく知られており、バイナリ、レベンソン型位相シフト、ハーフトーン型位相シフト等のマスク・タイプ、並びに、種々のハイブリッド・マスク・タイプを含む。プログラム可能なミラー・アレイの実施例は、小さなミラーのマトリクス機構を採用し、ミラーのそれぞれは、個々に傾斜して、到来する放射ビームを異なる方向へ反射することができる。傾斜したミラーは、ミラー・マトリクスによって反射される放射ビームに、あるパターンを与える。

本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射、或いは、液浸液の使用、又は、真空の使用等の、他の要因に適切である、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式、及び静電式光学系、又は、それらの任意の組合せを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものと、幅広く解釈されるべきである。本明細書における、「投影レンズ」という用語の任意の使用は、「投影システム」という、より一般的な用語と同意語であると考えられてもよい。

本明細書で示すように、装置は、透過タイプ（例えば、透過マスクを採用する）である。別法として、装置は反射タイプ（例えば、先に参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを採用するか、又は、反射式マスクを採用する）であってよい。

リソグラフィ装置は、２つ（２重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプであってよい。こうした「複数ステージ」機械装置では、付加的なテーブルが平行に使用されるか、又は、準備工程が、１つ又は複数のテーブル上で実行され、一方、１つ又は複数の他のテーブルが露光のために使用されてもよい。

リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を充填するために、基板の少なくともある部分が、比較的高い屈折率を有する液体、例えば、水によって覆われることができるタイプであってもよい。液浸液は、例えば、マスクと投影システムの間の、リソグラフィ装置の他の空間に適用されてもよい。投影システムの開口数を増加するための液浸技法は、当技術分野でよく知られている。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板等の構造が、液体に浸らねばならないことを意味するのではなく、むしろ、露光中に、液体が投影システムと基板の間にあることを意味するだけである。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯからの放射ビームを受け取る。例えば、放射源がエキシマ・レーザである時、放射源及びリソグラフィ装置は、別体であってもよい。こうした場合、放射源は、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、適した誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送出システムＢＤを使用して、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ送られる。他の場合では、例えば、放射源が水銀ランプである時、放射源は、リソグラフィ装置と一体の部分であってよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、ビーム送出システムＢＤと共に、放射システムと呼ばれてもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するための調整器ＡＤを備えてもよい。一般に、イルミネータの瞳面内強度分布の、少なくとも外部及び／又は内部径方向範囲（一般に、それぞれ、σ−外部及びσ−内部と呼ぶ）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯ等の種々の他の部品を備えてもよい。イルミネータは、放射ビームの断面において所望の均一性及び強度分布を有するように、放射ビームを調節するのに使用されてもよい。

放射ビームＢは、支持体構造（例えば、マスク・テーブル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は投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは基板Ｗの標的部分Ｃ上にビームを収束させる。第２ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば、干渉デバイス、リニア・エンコーダ又は容量性センサ）を使用して、基板テーブルＷＴは、例えば、放射ビームＢの経路内で異なる標的部分Ｃを位置決めするために、正確に移動することができる。同様に、第１ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示的には示さず）を使用して、例えば、マスク・ライブラリから機械的に取出した後か、又は、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。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成する、ストロークの長いモジュール（粗い位置決め）とストロークの短いモジュール（精密な位置決め）を使用して実現してもよい。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成する、ストロークの長いモジュールとストロークの短いモジュールを使用して実現してもよい。ステッパの場合（スキャナと対照的に）、マスク・テーブルＭＴは、ストロークの短いアクチュエータだけに接続されるか、又は、固定されてもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・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されてもよい。示される基板アライメント・マークは、専用の標的部分を占めるが、標的部分どうしの間の空間内に位置してもよい（これらは、スクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスク・アライメント・マークは、ダイの間に位置してもよい。

図示の装置は、以下のモードの少なくとも１つのモードで使用することができるであろう。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられる全体のパターンが、標的部分Ｃ上に１度で投影される間、実質的に静止したままにされる（即ち、単一静止露光）。基板テーブルＷＴは、その後、異なる標的部分Ｃを露光できるようにＸ及び／又はＹ方向にシフトすることができる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静止露光で結像される標的部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャン・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンが、標的部分Ｃ上に投影される間、同期して走査される（即ち、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の速度及び方向は、投影システムＰＳの（縮小率）拡大率及びイメージ反転特性によって決めることができる。スキャン・モードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光の標的部分（走査しない方向の）幅を制限し、走査運動の長さは、標的部分の（走査方向の）高さを決める。
３．別のモードでは、プログラム可能なパターニング・デバイスを保持するマスク・テーブルＭＴは、実質的に静止したままにされることができ、基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンが、標的部分Ｃ上に投影される間、移動する、又は、走査される。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、プログラム可能なパターニング・デバイスは、基板テーブルＷＴのそれぞれの移動後か、又は、スキャン中における連続放射パルスの間に、更新することができる。この動作モードは、先に参照したタイプのプログラム可能なミラー・アレイ等の、プログラム可能なパターニング・デバイスを利用するマスク無しリソグラフィに容易に適用することができる。

上述した使用モードに関する組合せ、及び／又は、変形、或いは、全く異なる使用モードが採用されてもよい。

本発明の実施例の光波散乱計は図２に示される。以下でさら述べる光源を除いては、光波散乱計（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｅｒ）は、２００４年８月１６日に出願された米国特許出願第１０／９１８，７４２号に記載される光波散乱計と同じであり、その文書は、参照により組み込まれる。光源２は、レンズ系Ｌ２を使用して干渉フィルタ３０を通して収束され、顕微鏡対物レンズＬ１を介して基板６上に結像される。放射は、その後、散乱スペクトルが検出されるように、部分的に反射性の表面３４を介して反射して後方投影瞳面４０のＣＣＤ検出器内に入る。瞳面４０はレンズ糸Ｌ１の焦点距離のところにある。瞳面に、検出器と高開口レンズが設置される。高ＮＡレンズの瞳面が、通常、レンズ内部に位置するため、瞳面は、補助光学部品によって再結像されてもよい。

反射器の瞳面は、例えば、４０ミリ秒／フレームの積分時間でＣＣＤ検出器上に結像される。こうして、基板標的の２次元角度散乱スペクトルが検出器上に結合される。検出器は、例えば、ＣＣＤ検出器又はＣＭＯＳ検出器のアレイであってよい。スペクトルの処理は、対称検出構成を与えるため、センサを、回転対称に作ることができる。これは、基板上の標的を、センサに対して任意の回転向きで測定することができるため、小型の基板テーブルの使用を可能にする。基板の併進及び回転の組合せによって、基板上の全ての標的を測定することができる。

干渉フィルタのセット３０は、対象の波長を、例えば、４０５〜７９０ｎｍ、又は、２００〜３００ｎｍ等のさらに低い範囲で選択するのに利用可能である。もっと長い波長、例えば、約１．５μｍが使用されてもよい。干渉フィルタは、異なるフィルタのセットを備えるのではなく、調整可能である。干渉フィルタの代わりに、回折格子が使用されるであろう。

基板６は、その上に回折格子を有してもよい。回折格子は、現像後、バーが中実のレジスト・ラインで形成されるように印刷されてもよい。バーは、別法として、基板にエッチングされてもよい。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に、投影システムＰＬのコマ収差に敏感であり、照射対称性とこうした収差の存在は、印刷された回折格子の変動に現れるであろう。それに応じて、印刷された回折格子の光波散乱計測データは、回折格子を再構築するのに使用される。ライン幅及び形状等の回折格子のパラメータは、印刷工程及び／又は光波散乱計測（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）プロセスの知識から再構築プロセスに入力されてもよい。

本発明の実施例では、光源２は、いわゆる、「スーパコンティニューム」光源を備え、図３にその実施例が示される。図３に示すように、光源２は、ソース・レーザ２１を備え、その出力は、非線形ファイバ２２内に供給され、非線形ファイバ２２は、ソース・レーザ２１によって出力された光を非線形に混合して、比較的狭い入力帯域幅をかなり広い出力帯域幅に変換する。非線形ファイバから出力される厳密な広帯域の幅は、ソース・レーザ入力のタイプ、非線形ファイバの特性の変動、及び使用されるファイバの長さを選択することによって選択することができる。下限波長が約４００ｎｍより狭い状態で、少なくとも約２０ｎｍ又は少なくとも約２００ｎｍの出力帯域幅が、本発明で使用するのに適する。

非線形ファイバ２２は、長さが数センチメートル〜数キロメートルのテーパ付きファイバ又はフォトニック・バンド・ギャップ・ファイバであってよい。非線形ファイバ２２は、測定ビームを所望のロケーションに結合するのに都合よく使用されることができ、ビームが基板上の非常に小さいスポット上の結像されることを可能にする、ほぼ純粋のＴＥＭ_００で放出するように構成されることができる。マルチモード・ファイバが使用されてもよい。シリコン導波路及びバルク材料が、非線形ファイバの代わりに使用されてもよい。

適したソース・レーザは、連続ビーム・レーザと、パルス長が１ｎｓ超から１５ｆｓ未満までで、かつ、繰り返しレートが１０Ｈｚ未満から１ｋＨ超までである、パルス・ビーム・レーザの両方を含む。適したレーザの実施例は、エルビウム・ドープ・ファイバ・レーザ、Ｑスイッチ・レーザ（例えば、Ｎｄ−Ｙａｇレーザ）、モード・ロック・レーザ、及びラマン・ファイバ・レーザである。

スーパコンティニューム源を使用して得られる照射ビームの強度の増大は、信号対雑音比を増大させ、測定速度及び／又は測定精度のかなりの増大を可能にする。それは、未現像レジスト内の潜像マークに関する測定を実用的にする。これは、インライン計測、即ち、計測センサのリソグラフィ装置への一体化を容易にし、単一バッチ内での現像及び／又は補正の前の再作業をおそらく可能にする。換言すれば、計測結果は、同じ基板（再作業を伴う、又は、伴わない）に関する、又は、異なる基板に関するその後の露光パラメータを調整するのに使用することができる。

本発明の特定の実施例では、スーパコンティニューム光によって生成されるビームの空間コヒーレンスは、感度を著しく増加することができる干渉縞を生成するのに使用される。これは図４に示される。対物レンズＬ１は、わずかに焦点ずれしたところに設定され、試験構造によって生じた（共に示す配置内にある）０次回折と少なくとも１つの１次回折が、瞳面４０において部分的に重なるように構成される。ハッチングで示される重なり領域では、干渉縞が形成される。この配置における縞の発生は、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓ等による「ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」Ａｄａｍ Ｈｉｌｇｅｒ １９８５（ＩＳＢＮ０−８５２７４−７８５−３）にさらに記載される。検出目的について、干渉パターンはいくつかの利点を有する。

第１に、小さな信号限界において、即ち、試験構造の位相深さが小さく、かつ、１次ビームが小さい強度である時、縞パターンのコントラストは、位相深さに線形に依存し、したがって、位相深さに対して２乗依存性（ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を有する他の検出器より高い。

第２に、縞の位置は、試験構造の横方向オフセットに依存するため、走査ステージは、マークの位置の検出を可能にするのに使用することができ、異なる層の２つのマークは、オーバレイを検出するのに使用することができる。

第３に、縞周波数は、試験構造の対物面に対するセンサの焦点ずれに依存する。したがって、デバイスは、深さ情報を得るのに使用することができる。

第４に、複合オーバレイ・マーク（２つの異なる層において、互いに上又は近くに位置する２つの回折格子）を使用することによって、瞳面４０内の２つのオーバレイ・エリアの間の非対称を、オーバレイ検出に使用することができる。

本発明の実施例の計測デバイスは、リソグラフィ装置に、例えば、２ステージ装置の測定ステーションに、又は、ＰＶＤ装置等のプロセス・デバイスに組み込むことができる。

図５に示す本発明の別の特定の実施例では、光波散乱計の測定速度は、スーパコンティニューム光源の出力パルスを、基板を運ぶステージの移動に同期させることによって、著しく増加する可能性がある。

光波散乱計１０１は、スーパコンティニューム光源１０２によってパルス測定ビームを供給され、テーブルＷＴ上に保持された基板Ｗ上のマーカ測定を行う。テーブルＷＴは、コントローラ１０３に接続される位置決めデバイスＰＷによって光波散乱計１０１の下で走査される。コントローラ１０３は、基板テーブルを位置決めするためにポジショナＰＷを制御してもよく、又は、ポジショナが別個のコントローラの制御下にある間でも位置測定システム（図示せず）から位置情報を受け取ってもよい。いずれにしても、コントローラはまた、ソース１０２に接続され、ソース１０２を制御して、マーカが光波散乱計の下にあるような位置に基板Ｗがある時にパルスが放出される。こうして、マーカが光波散乱計の下に位置決めされ、かつ、測定が行われるのに十分に長い間、基板が静止して保持されることを必要とした従来技術の機構に比べてはるかに迅速に「オンザフライ（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）」測定を行うことができる。

本発明のさらに別の特定の実施例は、図６に示す、分光学的反射計タイプの光波散乱計２００を備える。このデバイスでは、スーパコンティニューム光源２は、高出力で広帯域の十分にコリメーションされたビームを供給し、ビームはビーム・スプリッタ２０１に向けて送られ、ビーム・スプリッタ２０１は、測定される基板Ｗの方にビームを反射する。顕微鏡対物レンズ２０２は、ビームを基板上に合焦させ、反射光を収集し、ビーム・スプリッタ２０１を通して反射光をミラー２０３に送り、ミラー２０３は、光を反射して回折格子２０４に送る。回折格子２０４は、検出器２０５、例えば、冷却式ＣＣＤアレイ上に光を分散させる。ＣＣＤアレイの出力は、反射光のスペクトル、即ち、波長の関数としての強度の測定値であり、例えば、試験構造からの測定値のライブラリ又はシミュレーションによって計算されたスペクトルと比較することによって、知られている方法で、基板Ｗ上の構造のパラメータ、例えば、回折格子のライン幅を推論するのに使用することができる。

光波散乱計２００は、スーパコンティニューム光源の使用以外は、知られている光波散乱計と同じであり、このタイプの知られている光波散乱計は、ハロゲン・ランプか、ジュウテリウム・ランプか、又はその両方を使用してきた。スーパコンティニューム光源の使用は、入射ビームしたがって反射光の強度を増加させ、測定をより迅速に行うことを可能にする。光波散乱計２００はまた、図５のシステムで使用されてもよい。

本発明のさらに特定の実施例は、分光光学的エリプソメータ・タイプである、図７に示す光波散乱計３００である。このデバイスでは、スーパコンティニューム光源２の出力は、偏光子３０１を通過して、ビームを線形に偏光させるか、又は、既に部分的に偏光している場合、その偏光を向上させる。スーパコンティニューム光源２の出力が既に十分に偏光している場合、偏光子３０１は省略される。偏光した光は、その後、偏光方向の調整を可能にするために、回転補償器３０２を通過し、基板Ｗ上に結像して、レンズ３０３によって検査される。収集レンズ３０４は、反射光を収集し、反射光を偏光解析器３０５に送り、偏光解析器３０５の後で、光ファイバが、分光器３０７及び検出器アレイ３０８、例えば、冷却式ＣＣＤアレイに光を結合させる。

基板Ｗ及び基板Ｗ上の膜又は構造の特性は、異なる波長でさまざまに反射した光の強度と偏光状態に影響を与える（線形偏光光は楕円偏光する）。解析器を回転することによって、光波散乱計は、波長の関数として強度と楕円率の測定を行うことができ、知られている技法によって、基板上の構造の再構築又は構造のパラメータの推論を可能にする情報を提供する。

再び、光波散乱計３００は、スーパコンティニューム光源の使用以外は、知られている光波散乱計と同じであり、このタイプの知られている光波散乱計は、Ｘｅアークか、ジュウテリウム・ランプか、又はその両方を使用してきた。スーパコンティニューム光源の使用は、入射ビームしたがって反射光の強度を増加させ、測定をより迅速に行うことを可能にする。光波散乱計３００はまた、図５のシステムで使用されてもよい。

本明細書において、ＩＣの製造においてリソグラフィ装置の使用が特に参照される場合があるが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、集積光学系、磁区メモリ用の誘導及び検出パタ−ン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他の適用形態を有してもよいことが理解されるべきである。こうした代替の適用形態において、本明細書における、「ウェハ」又は「ダイ」という用語のいずれの使用も、それぞれ、「基板」又は「標的部分」という、より一般的な用語と同意語であると考えることができることを当業者は理解するであろう。本明細書で言及される基板は、露光の前又は後で、例えば、トラック（通常、レジスト層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール、及び／又は、検査ツールで処理されてもよい。適用可能である場合、本明細書における開示を、こうした、また、他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに、基板は、例えば、多層ＩＣを作るために、２回以上処理されてもよいため、本明細書で使用される基板という用語は、処理された複数の層を既に含む基板のことを言ってもよい。

光リソグラフィにおいて本発明の実施例の使用が特に参照されたが、本発明は、他の適用形態、例えば、インプリント・リソグラフィにおいて使用されてもよく、状況が許せば、光リソグラフィに限定されないことが理解されるであろう。インプリント・リソグラフィでは、パターニング・デバイスのトポグラフィが、基板上に作られるパターンを規定する。パターニング・デバイスのトポグラフィは、基板に供給されるレジスト層内に押し付けられてもよく、その後、電磁放射、熱、圧力、又はその組合せを加えることによってレジストが硬化する。パターニング・デバイスは、レジストが硬化した後に、レジストの外に移動し、レジスト内にパターンが残る。

本明細書で使用される「放射」及び「ビ−ム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）、及び、極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びに、イオン・ビーム又は電子ビーム等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。

状況が許す場合、「レンズ」という用語は、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、及び静電式光学部品を含む種々のタイプの光学部品の任意の１つ、又は、組合せを指してもよい。

本発明の特定の実施例を先に述べたが、本発明は、述べた以外の方法で実施されてもよいことが理解されるであろう。例えば、本発明は、先に開示した方法を記述する機械読み取り可能命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、或いは、こうしたコンピュータ・プログラムを中に記憶しているデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスク）の形態をとってもよい。

先の説明は、例示することを意図し、制限することを意図しない。そのため、添付特許請求項の範囲から逸脱することなく、述べられている本発明に対して変更を加えることができることが、当業者には明らかになるであろう。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の実施例による光波散乱計を示す図である。 本発明の実施例による光波散乱計で使用可能な光源を示す図である。 本発明の実施例による光波散乱計の瞳面の干渉領域を示す図である。 本発明の別の実施例による光波散乱計を示す図である。 本発明のさらに別の実施例による光波散乱計を示す図である。 本発明のさらに別の実施例による光波散乱計を示す図である。

符号の説明

Ｂ 放射ビーム
ＩＬ 照射システム
ＭＡ パターニング・デバイス
ＰＳ 投影システム
ＰＭ 第１ポジショナ
ＷＴ 基板テーブル
Ｗ 基板
ＰＷ 第２ポジショナ
ＳＯ 放射源
ＣＯ コンデンサ
ＩＮ インテグレータ
Ｃ 標的部分
ＭＴ マスク・テーブル
ＩＦ 位置センサ
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＡＤ 調整器
ＢＤ ビーム送出システム
２、１０２ 光源（スーパコンティニューム光源）
６ 基板
２０２、Ｌ１ 顕微鏡対物レンズ
Ｌ２ レンズ系
２１ ソース・レーザ
２２ 非線形ファイバ
３０ 干渉フィルタ
３４ 反射表面
４０ 瞳面
１０１、２００、３００ 光波散乱計
１０２ ソース
１０３ コントローラ
２０１ ビーム・スプリッタ
２０３ ミラー
２０４ 回折格子
２０５ 検出器
３０１ 偏光子
３０２ 回転補償器
３０３ レンズ
３０４ コリメーション・レンズ
３０５ 偏光解析器
３０７ 分光器
３０８ 検出器アレイ

Claims (12)

1. 基板上の微細構造のパラメータを測定する計測装置であって、
   測定ビームを生成するように構成されたスーパコンティニューム光源と、
   前記測定ビームを前記基板上に送るように構成された光学系と、
   前記構造によって反射された、かつ／又は、回折された放射を検出するセンサと
   を備え、
   前記光学系は対物レンズを備え、
   前記対物レンズは、試験構造から戻る０次回折放射と少なくとも１つの１次回折放射が、前記瞳面において少なくとも部分的に重なるように構成され、
   前記センサは、前記対物レンズの瞳面において、前記構造から戻る放射強度の空間的変動を検出する２次元センサを含み、
   前記スーパコンティニューム光源は、第１ビームを生成するように構成されたソース・レーザを備え、
   前記ソース・レーザはパルス・レーザを備え、
   前記スーパコンティニューム光源の出力パルスを、前記基板を運ぶステージの移動に同期させるように構成されたコントローラとを含む、計測装置。
2. 前記スーパコンティニューム光源は、前記第１ビームを受け取り、第２ビームを生成するように構成された非線形媒体を備え、前記第２ビームは、前記第１ビームより広い帯域を有する請求項１に記載の計測装置。
3. 前記センサに対して前記基板を移動するように構成されたポジショナをさらに備える請求項２に記載の計測装置。
4. 前記非線形媒体は、ドープ・ファイバ、テーパ付きファイバ、フォトニック・バンド・ギャップ・ファイバ、及びシリコン・ベース導波路からなる群から選択される請求項２に記載の計測装置。
5. 前記対物レンズの前記瞳面を前記２次元センサ上に再結像するように構成された第２光学系をさらに備える請求項１に記載の計測装置。
6. 前記対物レンズは、前記構造の画像が、前記センサ上で焦点が合わないように構成される請求項１に記載の計測装置。
7. 基板上に形成された微細構造のパラメータを測定する計測方法であって、
   スーパコンティニューム光源からの放射で前記構造を照射すること、及び、
   対物レンズ、および、当該対物レンズの瞳面において前記構造から戻る放射強度の空間的変動を検出する２次元センサを介して、前記構造から戻る放射を検出すること、及び、
   コントローラによって前記スーパコンティニューム光源の出力パルスを、前記基板を運ぶステージの移動に同期させることを含み、
   前記スーパコンティニューム光源は、第１ビームを生成するように構成されたソース・レーザを備え、
   前記ソース・レーザはパルス・レーザを備え、
   前記対物レンズは、０次と少なくとも１つの１次が、前記瞳面において少なくとも部分的に重なるように、焦点ずれ位置に設定される、計測方法。
8. 前記構造は、リソグラフィ・プロセスを使用して基板上に形成された構造である請求項７に記載の計測方法。
9. 前記構造は、アライメント・マーク、オーバレイ標的、回折格子、及びデバイス構造からなる群から選択される請求項８に記載の計測方法。
10. 前記構造はレジスト層における潜像である請求項９に記載の計測方法。
11. 前記パラメータは、少なくとも１次元の前記基板上での前記構造の位置を含む請求項７に記載の計測方法。
12. 前記パラメータはオーバレイに関連するパラメータを含む請求項７に記載の計測方法。

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