JP6275834B2 - 検査装置及び方法、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セル並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
[0001] 本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１３年７月３日に出願された米国特許仮出願第６１／８４２，４３０号の利益を主張する。

[0002] 本発明は、例えば、リソグラフィ技術によるデバイスの製造において使用可能な微細構造の特性を決定する装置及び方法に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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用いることができる。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、ダイの一部、又は１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニング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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパと、放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行又は逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナと、が含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パター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。

[0004] リソグラフィプロセスを監視するために、パターン付けされた基板のパラメータが測定される。パラメータは、例えば、パターン付けされた基板内又は基板上に形成された連続層間のオーバーレイエラー及び現像された感光性レジストの臨界線幅を含み得る。この測定は、製品基板及び／又は専用のメトロロジターゲット上で実施され得る。リソグラフィプロセスにおいて形成された微細構造の測定を行うための種々の技術があり、その技術には走査電子顕微鏡及び種々の専用ツールの使用を含む。高速かつ非侵襲性の形態の専用の検査ツールはスキャトロメータであり、スキャトロメータでは放射ビームが基板の表面上のターゲット上に向けられ、散乱したあるいは反射したビームの特性が測定される。基板で反射又は散乱する前及び後のビームの特性を比較することにより、基板の特性が決定される。これは、例えば、反射されたビームを、既知の基板特性に関連付けられた既知の測定のライブラリ内に保存されたデータと比較することにより実行可能である。２つの主なタイプのスキャトロメータが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板上に誘導し、特定の狭い角度範囲に分散された放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを使用し、散乱された放射の強度を角度の関数として測定する。

[0005] リソグラフィプロセスでは、例えばプロセス制御及び検証のために作られた構造の測定を高い頻度で行うことが必要とされる。そのような測定を行うためのツールとして、クリティカルディメンション（ＣＤ）を測定するためにしばしば使用される走査電子顕微鏡を含む種々のツールが知られている。リソグラフィ分野における使用のために、種々の形態のスキャトロメータが開発されてきた。これらのデバイスは、放射ビームをターゲット上に誘導し、分散された放射の１つ以上の特性（例えば、波長の関数としての反射の単一角度における強度；反射角の関数としての１つ以上の波長における強度；又は反射角の関数としての偏光）を測定し、ターゲットについての関心のある特性がそこから決定可能な「スペクトル」を取得する。関心のある特性の決定は、次の種々の技術によって実施され得る：例えば、厳密結合波分析又は有限要素法などの反復アプローチによるターゲット構造の再構築；ライブラリ検索；主成分分析。このようなタイプの測定デバイスにおいては、測定情報は測定分岐の瞳面内に集められる。

[0006] オーバーレイ又はＣＤなどの格子の特性は、測定デバイスの測定分岐の像面内でも測定可能である。これは、角度分解結像顕微鏡（ＡＲＩＭ）の場合においてである。ＡＲＩＭ法においては、光は特定の入射角（ＡＯＩ）下でターゲットに誘導され、結果として測定画像が得られる。この測定の後、入射角は修正され、修正された角度を有するターゲット上に入射する光を用いて別の測定が実施される。この方法で撮られた画像は、測定されたターゲットの再構築に使用可能である。ＡＲＩＭ法は、比較的小さなターゲットを測定することを可能にする。

[0007] 本発明の一態様によると、基板上のターゲットの特性を決定するための装置であって、装置は、放射を提供するように構成された照明システムと、対物レンズを備え、かつ、２以上の照明ビームで対物レンズを介してターゲットを照射するように構成された光学系と、２以上の照明ビームを用いたターゲットの照明から生じる回折次数を個別に再誘導するように構成された光デバイスと、像面における１以上のディテクタであって、個別に再誘導された回折次数の１以上の特性を測定するように構成された１以上のディテクタと、個別に再誘導された回折次数の測定された１以上の特性を使用してターゲットの特性を決定するように構成されたプロセッサと、を備える装置が提供される。

[0008] 本発明の別の態様によると、基板上のターゲットの特性の決定方法であって、方法は、２以上の照明ビームの放射を用いて対物レンズを介してターゲットを照射することと、基板から分散された放射のゼロ次回折次数を個別に再誘導することと、１以上のディテクタを使用して個別に再誘導されたゼロ次回折次数の１以上の特性を測定することと、個別に再誘導されたゼロ次回折次数の測定された１以上の特性を使用するターゲットの特性を決定することと、を含む方法が提供される。

[0009] 本発明の別の態様によると、リソグラフィ装置であって、パターンを照射するように配置された照明システムと、基板上にパターンのイメージを投影するように配置された投影システムと、基板上のターゲットの特性を決定するための検査装置と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。検査装置は、放射を提供するように構成された照明システムと、対物レンズを備え、かつ、２以上の照明ビームを用いて対物レンズを介してターゲットを照射するように構成された光学系と、２以上の照明ビームを用いてターゲットの照明から生じる回折次数を個別に再誘導するように構成された光デバイスと、像面の１以上のディテクタであって、個別に再誘導された回折次数の１以上の特性を測定するように構成された１以上のディテクタと、個別に再誘導された回折次数の測定された１以上の特性を使用したターゲットの特性を決定するように構成されたプロセッサと、を備える。

[0010] 本発明の別の態様によると、リソグラフィセルであって、放射感応性層を用いて基板をコートするように配置されたコータと、コータによりコートされた基板の放射感応性層上にイメージを露光するように配置されたリソグラフィ装置と、リソグラフィ装置により露光されたイメージを現像するように配置されたデベロッパと、基板上のターゲットの特性を決定するための検査装置と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。検査装置は、放射を提供するように構成された照明システムと、対物レンズを備え、かつ、２以上の照明ビームを用いて対物レンズを介してターゲットを照射するように構成された光学系と、２以上の照明ビームを用いてターゲットの照明から生じる回折次数を個別に再誘導するように構成された光デバイスと、像面の１以上のディテクタであって、個別に再誘導された回折次数の１以上の特性を測定するように構成された１以上のディテクタと、個別に再誘導された回折次数の測定された１以上の特性を使用したターゲットの特性を決定するように構成されたプロセッサと、を備える。

[0011] 本発明の別の態様によると、デバイス製造方法であって、基板上にパターンを形成するためにリソグラフィ装置を使用することと、放射を提供することと、２以上の照明ビームの放射を用いて対物レンズを介してターゲットを照明することと、基板から散乱された放射のゼロ次回折次数を個別に再誘導することと、１以上のディテクタを使用して個別に再誘導されたゼロ次回折次数の１以上の特性を測定することと、個別に再誘導されたゼロ次回折次数の測定された１以上の特性を使用してパターンのパラメータに関連した値を決定することと、により、パターンのパラメータに関連した値を決定することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

[0012] 本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明の種々の実施形態の構造及び運用と共に、添付の図を参照して以下に詳細に記される。本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。これらの実施形態は、単純に説明を目的として本明細書に提示されている。当業者にとって、さらなる実施形態は、本明細書に含まれた教示から明らかである。

[0013] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。

[0014] リソグラフィ装置を示す。 [0015] リソグラフィセル又はクラスタを示す。 [0016] 第１スキャトロメータを示す。 [0017] 第２スキャトロメータを示す。 [0018] 発明の一実施形態を示す。 [0019] 基板に対して異なる入射角を有する光線を示す。 [0020] 基板上のターゲット格子上に入射する２つの光ビーム及び結果として生じる散乱した回折次数を示す。 [0021] 照明瞳にわたり四点をスキャンすることを示す。 [0022] 本発明の別の実施形態を示す。

[0023] 全体を通して参照文字が対応する要素を特定する図と併せて参照された場合には、本発明の特徴及び利点が下記の詳細な説明からより明らかとなる。図においては、同一の参照番号は一般的に同一、機能的に類似した及び／又は構造的に類似した要素を示す。要素が最初に出現する図は、対応する参照番号の最左の桁により示される。

[0024] 本明細書は、本発明の特徴を組み込む１以上の実施形態を開示する。開示された実施形態は、発明の例示にすぎない。発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。発明は、本明細書に添付の請求項により規定される。

[0025] 記載された実施形態及び本明細書における「一実施形態」「１つの実施形態」「例示的実施形態」等への言及は、記載された実施形態は特定の特徴、構造又は特質を含み得ることを示すが、全ての実施形態がその特定の特徴、構造又は特質を有するとは限らない。さらには、それらの文言は必ずしも同一の実施形態について言及しているとは限らない。また、特定の特徴、構造又は特質が一実施形態に関連づけて記載されている場合には、そのような特徴、構造又は特質を、明示されていようとなかろうと、他の実施形態に関連づけて実行することは当業者の知識の範囲内のことであると理解される。

[0026] 本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらのその他の組み合わせにおいて実施され得る。本発明の実施形態は、１以上のプロセッサによって読み出されかつ実行され得る機械可読媒体上に保存された命令としても実行され得る。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ機器）により読み取り可能な形態で情報を保存又は伝達するためのいかなる機構をも含み得る。例えば、機械可読媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）；磁気ディスク記憶媒体；光記憶媒体；フラッシュメモリデバイス；電気、光、音響又はその他の形態の伝搬信号などを含み得る。さらには、本明細書においてはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定の動作を行うとして記載され得る。しかしながら、そのような記載は単に便宜的なものであり、実際にはそれらの動作はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行しているコンピュータ機器、プロセッサ、コントローラ又はその他のデバイスにより実行されることを理解されたい。

[0027] しかしながら、そのような実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実行され得る例示的な環境を提示することが有益である。

[0028] 本発明の実施形態は、複数の波長を（広帯域光源と並列にあるいは波長可変単色光源を使用して直列に）使用し、かつ、空間的に分離された回折次数に関し異なる波長について強度を検出する。
図１は、本発明の一実施形態によるソースコレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置ＬＡＰを概略的に示す。装置は、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ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と、パターニングデバイス（例えば、マスク又はレチクル）ＭＡをサポートするように構築され、かつ、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に連結されたサポート構造（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築され、かつ、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に連結されている基板テーブル（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に付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、反射型投影システム）ＰＳと、を含む。

[0029] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し又は制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又はその他のタイプの光コンポーネント、若しくは、それらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。

[0030] サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。サポート構造は、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、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式又はその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定式又は可動式にすることができるフレーム又はテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」又は「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。

[0031] 本明細書において使用される「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内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用可能なあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。

[0032] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型（alternating）位相シフト、及び、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。

[0033] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用又は真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型光学系、又は、それらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。

[0034] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、又は反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。

[0035] リソグラフィ装置は、２（デュアルステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、又は、予備工程を１以上のテーブル上で実行しつつ、別の１以上のテーブルを露光用に使うこともできる。

[0036] また、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満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。

[0037] 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。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置とは別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射は、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラー及び／又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を使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0038] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（通常、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。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性及び強度分布をもたせることができる。

[0039] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２−Ｄエンコーダ又は静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１ａには明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後又はスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２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及びショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、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のみに連結されてもよく、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及びＭ２と、基板アライメントマークＰ１及びＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。

[0040] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用可能である。

[0041] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘ及び／又はＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。

[0042] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、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ＰＬの（縮小）拡大率及び像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。

[0043] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、又は、スキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらに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の移動後ごとに、又は、スキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブル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することができる。

[0044] 上述の使用モードの組合せ及び／又はバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0045] 図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡはリソグラフィセルＬＣ（リソセル又はクラスタとも呼ばれることがある）の一部を形成し、リソグラフィセルＬＣは、基板上に露光前及び露光後のプロセスを実施する装置をも含む。従来ではこれらは、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣと、露光されたレジストを現像するためのデベロッパＤＥと、冷却プレートＣＨとベークプレートＢＫと、を含む。基板ハンドラ（又はロボット）ＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を獲得し、それらの基板を異なる処理装置間において移動させリソグラフィ装置のローディングベイＬＢまで運ぶ。多くの場合まとめてトラックと呼ばれるこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵはそれ自体がリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する監視制御システムＳＣＳによって制御される。そのため、スループット及びプロセス効率を最大化するために異なる装置を作動させることが可能である。

[0046] リソグラフィ装置により露光される基板が、正確にかつ安定的に露光されるように、後続の層の間のオーバーレイエラー、線幅、クリティカルディテンション（ＣＤ）などの特性を測定するために露光された基板を検査することが望ましい。エラーが検出された場合には、特に同一バッチのその他の基板がまだ露光される前であるほど検査がすぐにかつ速く実行可能である場合には、後続の基板の露光に対して調整を行うことが可能である。またすでに露光された基板は、歩留りを向上させるために、剥がされ再加工されるか、あるいは破棄されてよく、そのため欠陥があることが知られている基板上に露光を実施することが回避される。基板のターゲット部分のいくつかにのみ欠陥がある場合には、有効なターゲット部分上にのみさらなる露光が実施可能である。

[0047] 検査装置は基板の特性を決定するために使用される、特に異なる基板の特性又は同じ基板の異なる層の特性は層ごとにどのようにして異なるかということを決定するために使用される。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣ内に統合可能であるか、あるいは独立型デバイスであってよい。最速の測定を可能にするために、検査装置が露光の直後に露光されたレジスト層における特性を測定することが望ましい。しかしながら、レジスト内の潜像のコントラストは非常に低く、放射で露光されたレジストの部分と露光されていないレジストの部分との間の屈折率は非常に小さな違いしかなく、全ての検査装置が、潜像の有用な測定をおこなえるほど十分な感度を有しているわけではない。そのため、通例では露光された基板上に実施される第１ステップであり、レジストの露光された部分及び露光されていない部分間のコントラストを増加させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に測定が行われてよい。この段階では、レジストの像は半潜像と見なされてよい。また、レジストの露光された部分又は露光されていない部分が取り除かれた段階、あるいは、エッチングなどのパターン転写ステップ後に、現像されたレジスト像の測定を行うことが可能である。後者の可能性は、欠陥のある基板の再加工の可能性を制限するが、有用な情報を依然として提供し得る。

[0048] 図３は、本発明において使用され得るスキャトロメータを示す。スキャトロメータは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射された放射は、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）を測定するスペクトロメータディテクタ４に送られる。このデータから、検出されたスペクトルを生じさせる構造及びプロファイルは、プロセシングユニットＰＵにより例えば、厳密結合波分析及び非線形回帰又は図３の下部に示されたシミュレーションしたスペクトルのライブラリとの比較により再構築可能である。一般的には、再構築にあたっては、構造の一般的な形態が知られており、一部のパラメータは構造が作られたプロセスの知識から推定され、構造のわずかなパラメータのみをスキャトロメトリデータから決定することとなる。そのようなスキャトロメータは、法線入射スキャトロメータか斜め入射スキャトロメータとして構成され得る。

[0049] 本発明とともに使用され得る別のスキャトロメータが図４に示されている。このデバイスでは、放射源２によって放出された放射は、レンズシステム１２を使用して平行にされ、干渉フィルタ１３及びポラライザ１７を透過し、部分反射面１６によって反射され、顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上に集束される。顕微鏡対物レンズ１５は、高い開口数（ＮＡ）、例えば少なくとも０．９又は少なくとも０．９５の開口数を有する。液浸スキャトロメータは、開口数が１を超えるレンズを有することさえ可能である。次に、反射された放射は、部分反射面１６を透過して、散乱スペクトルを検出するためにディテクタ１８に入る。ディテクタは、レンズシステム１５の焦点距離にある後方投影瞳面１１内に位置してよいが、その代わりに、瞳面は、補助光学系（図示せず）によってディテクタ上で再結像され得る。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を決定し、かつ、角度位置が放射のアジマス角を決定する平面である。代替的には、ディテクタは像面に位置してよい。一例では、ディテクタは、基板ターゲット３０の２次元角度散乱スペクトルを測定することができるように、２次元ディテクタである。ディテクタ１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイであってよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒などの積分時間を使用してよい。

[0050] 基準ビームは、例えば、入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。そのために、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部が、基準ビームとしてビームスプリッタを透過して、基準ミラー１４へと向かう。次に、基準ビームは、同一のディテクタ１８の別の部分上、あるいは別のディテクタ（図示せず）上に投影される。

[0051] 例えば４０５〜７９０ｎｍ、又はさらに低い、２００〜３００ｎｍなどの範囲内で目的とする波長を選択するために、干渉フィルタ１３のセットが使用可能である。干渉フィルタは、異なるフィルタのセットを含むのではなく、波長調整可能とすることができる。干渉フィルタの代わりに、格子が使用され得る。

[0052] ディテクタ１８は、単一波長（又は狭い波長範囲）での散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別々に強度を測定するか、ある波長範囲にわたって統合された波長を測定してよい。さらに、ディテクタは、ＴＭ（transverse magnetic）偏光及びＴＥ（transverse electric）偏光の強度並びに／若しくはＴＭ偏光とＴＥ偏光の間の位相差を別々に測定し得る。

[0053] 広帯域光源（すなわち、広範囲の光の周波数又は波長、従って広範囲の色を有する光源）の使用が可能であり、これは、大きいエタンデュを与え、複数の波長の混合を可能にする。広帯域の複数の波長は、それぞれΔλの帯域幅及び少なくとも２Δλの間隔（すなわち、波長の２倍）を有する。いくつかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている拡張放射源（extended radiation source）の別々の部分とすることができる。このように、角度分解した散乱スペクトルを複数の波長において並列で測定することができる。３次元スペクトル（波長及び２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、これはメトロロジプロセスのロバスト性を向上させる。

[0054] 基板Ｗ上のターゲット３０は１次元格子とすることができ、この１次元格子は、現像後にバーが固体レジスト線で形成されるように印刷される。ターゲット３０は２次元格子とすることもでき、この２次元格子は、現像後に格子が固体レジストピラー又はレジストのビアで形成されるように印刷される。あるいは、バー、ピラー、又はビアを基板にエッチングしてよい。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の色収差に影響されやすく、照明の対称性及びそのような収差の存在は、印刷された格子の変動に現れる。従って、格子を再構築するために、印刷された格子のスキャトロメトリデータが使用される。線幅及び形状などの１次元格子のパラメータ、あるいはピラーやビアの幅、長さ、又は形状などの２次元格子のパラメータを、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメトリプロセスの知識から、処理ユニットＰＵによって行われる再構築プロセスに入力することができる。

[0055] 上述のとおり、ターゲットは基板の表面上にある。このターゲットは、格子内の一連の線又は２次元アレイ内の略矩形構造の形をとることが多い。メトロロジにおける厳密光回折理論の目的は、ターゲットから反射された回折スペクトルの効果的に計算することである。すなわち、ターゲット形状の情報は、ＣＤ（クリティカルディメンジョン）の均一性メトロロジのために得られる。オーバーレイメトロロジは、基板上の２つの層が整合されているかどうかを判断するために２つのターゲットのオーバーレイを測定する測定システムである。ＣＤ均一性は、リソグラフィ装置の露光システムがどのように機能しているかを判断するためのスペクトル上の格子の均一性の測定値である。具体的には、ＣＤ、すなわちクリティカルディメンジョンは、基板上に「書き込まれた」オブジェクトの幅であり、リソグラフィ装置が基板上に書き込むことが物理的に可能である限界である。

[0056] 本発明は、格子などの周期的なターゲットのクリティカルディメンション（ＣＤ）を決定するための装置の実施形態に関連する。

[0057] 図５は、本発明の一実施形態に係る検査装置を図示する。図５を参照すると、広帯域光源７０２は、白色光の狭いペンシルビームを提供し、複数の放射波長を提供する。そのため複数の波長は、装置による高速な測定のために、同時に提供される。別の実施形態では、波長可変光源は、異なる時点で異なる波長を提供する。光源７０２は、例えば、白色光レーザー又はキセノンランプであってよい。イルミネータの出口における照明瞳７０６は、１点７０８を有する。ペンシルビームは、デバイス７１０を通して送られる。例えばデバイス７１０は、複数の（例えば、４つ）開口を備える。デバイス７１０を出る照明瞳面７１４は、４つの同一の白色光源７１６、７１６’、７１６’’及び７１６’’’によって照明される。これにより、ターゲットにわたり、格子の再構築を容易にする明確に定義された照明の入射角が提供される。そのため、点光源の範囲は小さく保たれる。白色光源７１６、７１６’、７１６’’及び７１６’’’の位置は、四角形とは異なる位置が選択されてもよい。例えば、白色光源が各瞳四分円に1つずつ位置していればどのような構成でも正確である。また本発明は、４つの白色光源を使用することに限定されない。他のいかなる個数（例えば、８つ）の白色光源も正確である。

[0058] レンズＬ１及びＬ２は、高ＮＡ（開口数）レンズＬ３の瞳面内に照明瞳を結像する両側テレセントリックシステムを形成する。対物レンズＬ３は、未知の製品パターンによって囲まれた小さい格子であり得るターゲット３０を照射する。そのためレンズＬ１、Ｌ２及びＬ３は、対物レンズを介してターゲットを照射する光学系を形成する。ウェーハ上の照明スポットは、通常は格子よりもはるかに大きいものが選ばれる。典型的な値は、例えば、ウェーハ上に投影される３０μｍのスポット径及び１０×１０μｍ^２の格子サイズである。実施形態は、照明スポットが格子よりも小さい場合、例えば比較的大きいスクラブライン状の格子を有する場合であっても作動する。

[0059] 図６は、４つの白色光源（すなわち、７１６及び７１６’’）のうち２つから生じる基板上に入射する光線を示す。実線の矢印は、照明面７１４内の点７１６からの光線を表す。破線の矢印は、照明面７１４内の点７１６’’からの光線を表す。示されるように、点７１６からの光線の入射角は、７１６’’からの光線の入射角とは異なる。基板Ｗは、製品領域８０２に囲まれたターゲット格子３０を有する。そのため照明ビームは、ターゲット格子３０から溢れる。図７は、基板Ｗ上のターゲット格子３０上に入射する２つの光ビームとそれによって生じる散乱した回折次数を示す。実線の矢印９０２は、瞳面７１４内の点７１６からの光線を示す。実線の矢印−１、０及び＋１は、それぞれ入射ビーム９０２から生じる散乱された−１次、０次及び＋１次回折ビームを表す。破線の矢印９０２’’は、照明面７１４における点７１６’’からの光線を表す。破線の矢印−１’、０’及び＋１’は、それぞれ入射ビーム９０２’から生じる散乱された−１次、０次及び＋１次回折ビームを表す。白色光源を使用していることから、各散乱されたビームは、光の波長バンドを有する。特にターゲット格子３０のクリティカルディメンションなどの特性を測定するにあたっては、特にゼロ次回折ビームが対象とされる。図７から、ゼロ次ビーム０及び０’’はそれぞれ異なる角度で格子ターゲット３０から反射されることがわかる。点７１６’及び７１６’’’（図６及び７に図示されず）からの光線から生じるゼロ次ビームに関しても同様である。反射角は、照明瞳の各四分円における対応する白色光源の位置に依存する。格子の形状はゼロ次に影響し、その結果としてクリティカルディメンション（ＣＤ）が測定可能となる。

[0060] 白色光源の照明瞳における異なる位置は、結果として異なる入射角を生じさせるため、入射角は、ターゲット格子３０の測定される特性に対して最も感度の高い入射角が選ばれ得る。つまりは、ターゲット格子３０のＣＤなどの特定の特性に対する増加した感度が、本発明により選択可能であるゼロ次情報である。

[0061] 再び図５を参照すると、ターゲット格子３０及びその周囲の製品領域により散乱され、レンズ３及び両側テレセントリックシステムＬ３及びＬ４により平行にされた光は、視野絞りＦＳ上に格子及び製品環境の拡大画像をつくる。視野絞りＦＳは、対物レンズＬ３の像面に配置される。視野絞りＦＳは、中間画像の空間範囲を制限し、かつ、検出光学系における迷光を抑制することを目的としている。そのため空間フィルタは、ターゲットによって散乱した放射を選択するためにターゲットに隣接する基板の表面から散乱した放射の空間フィルタを行う。

[0062] レンズＬ４及びＬ５は、散乱光の瞳面ＰＰをアクロマート型四分くさびＱＷ上に再結像する。瞳面のこのイメージ７１８は、入射ビーム７１６、７１６’、７１６’’及び７１６’’’から結果として生じるゼロ回折次数を有する。四分くさびＱＷは、４つの異なる方向に瞳面７１８の４つの四分円の光を再誘導する。従って、四分くさびＱＷは、基板から散乱した放射の回折次数を別々に再誘導するように構成された光デバイスである。四分くさびＱＷは、４つのくさびを含むことができる。四分くさびＱＷの結果として、レンズＬ６が、像面ＩＰに、開口絞りＦＳが透過させた光の４つの空間的に分離されたサブイメージ７２０を生成する。４つのサブイメージ７２０の各々は、視野絞りＦＳの幅ＷＦＳである。各サブイメージの中心正方形は、ターゲット格子を表し、製品回路によって囲まれる。ターゲット格子は、正方形として示されているが、長方形などの別の形状を有することができる。イメージ７２０は、それぞれ入射ビーム７１６、７１６’、７１６’’及び７１６’’’から生じるゼロ次イメージ０、０’、０’’及び０’’’を含む。当業者には、像面の４つのサブイメージの各々の配置はくさび配置によって決まることが理解される。従って、くさび及び／又は１以上のレンズＬ６の他の相対的な向きを用いてサブイメージの別の配置を実現することができる。さらに、サブイメージを同一平面上に配置する必要はない。

[0063] 白色光が使用されるので、四分くさびはアクロマート型であり、そうでなければ、イメージシフトが色依存的になるであろう。アクロマート型くさびは透過型として形成することができるが、反射型くさびも本質的にアクロマート型であるので適切である。

[0064] ４つのマルチモード検出ファイバＭＦを使用して、ゼロ次強度成分が捕捉される。従って、ファイバは、別々に再誘導されたゼロ回折次数のうちの１以上を捕捉するように構成された捕捉デバイスである。これは、製品環境に由来する光を抑制する「選択領域」検出である。レンズに対するファイバの位置は、ターゲット格子に対応する各サブイメージ７２０の選択領域を捕捉するように構成される。任意に、ピエゾマイクロマニピュレータをセンサでの動的調整のために使用することができる。

[0065] マルチモードファイバは、通常、２００μｍのコア径を有し、この径は、周囲の製品領域によって散乱した光よりもむしろ格子によって散乱した光を選択するために、格子のイメージより小さい。格子が１０μｍの長さを有する場合、本実施形態のレンズシステムＬ３、Ｌ４、Ｌ５、及びＬ６の倍率は、少なくとも４０である。

[0066] くさび角度は、４つのサブイメージ７２０の完全な分離を可能にするのに十分なほど大きい。その分離が小さすぎると、イメージが重なって製品領域から格子領域へのクロストークを引き起こす。

[0067] 検出ファイバによって捕捉された広帯域光は、公称上同一の４つのスペクトロメータ（Ｓ１〜Ｓ４）に送られる。これらの４つのスペクトロメータは、波長の関数としての、４つの０次回折の強度を同時にかつ並行して測定する。例えば、５ｎｍのスペクトル解像度で、通常の波長範囲は４００〜８００ｎｍであり得る。これによってスペクトルごとに８０ピクセル、総計約３２０サンプルが得られる。広帯域光源の複数の波長λでの測定は、高スループットを可能にする非常に短い取得時間で達成することができる。同時に複数（本実施形態においては４つ）のゼロ回折次数が測定可能であり、ゼロ回折次数は異なる入射角（ＡＯＩ）を有する入射ビームから生じることから、測定のスループットが向上する。

[0068] 測定スペクトルのセットをプロセッサＰＵ内で用いてＣＤなどのターゲット格子の特性を計算することができる。白色光源を使用する代わりに、単一波長光源が使用可能である。単一波長光源は、複数の波長を提供するように調整可能又は切換可能とすることができる。単一波長ごとに、イメージが、４つのゼロ次数によって形成されたイメージの強度を測定するＣＣＤカメラなどのディテクタ上に投影される。そのような実施形態において、処理ユニットＰＵ上で動作するパターン認識ソフトウェアモジュールを使用して格子イメージが位置する領域を特定し、特定の波長における０次の強度を抽出する。従って、波長を調整し、測定を連続して繰り返して複数の単一波長における４つの０次の強度を決定する。

[0069] くさびが複数あるプリズムに関連したより複雑な照明を作ることも可能である。例えばこの方法は、八重極照明に関連するくさびが８つあるプリズムにまで容易に広げることができる。これにより、スループットが８倍向上することが可能となる（またスキャン数も限定される）。原理としては、スキャンを回避するために特別な複数のくさび及び多重極を用いた照明を開発し、１回の測定で全ての必要とされるデータの取得を実施することは可能である。先験的にこれは、すべてのイメージに合致するためには大きなＣＣＤアレイを必要とする。

[0070] 照明が照明瞳面内でスキャンされた場合に、より多くの測定情報が得られる。図８は、四重照明の場合における一例を示す。各瞳四分円における単一開口により４つの照明ビームが作られることができる。４つの開口の位置は、四角形とは異なる位置に選択されてもよい。四重部のスキャンは、四重部を有する瞳のスキャンを可能にするツールの照明視野絞り内に配置された可傾ミラーにより実施される。別の選択肢としては、ツールの入射瞳内に配置されたホイール内に異なる四分円のセットを有すること、あるいはツールの入射瞳内に配置されたアパーチャホルダホイールを使用して四重部を有する入射瞳をスキャンすることが含まれる。

[0071] 周波数の関数としての回折光の強度の測定及びモデリングは、図５を参照して記載されているが、本発明の実施形態は適切なエリプソメトリ又はポラリメトリ技術を使用して、周波数の関数として偏光状態の測定及びモデリングを行うことも含む。

[0072] 代替的な実施形態では、白色光源を使用する代わりに単一波長源が使用される。単一波長源は、複数の波長を提供するために調整可能又は切り替え可能であり、サブイメージ７２０は、いくつかの０次回折次数で形成されたイメージの強度を測定したＣＣＤカメラなどのディテクタ上に投影される。そのような実施形態では、サブイメージ７２０が位置する領域を特定し、かついくつかの０次回折次数の強度を抽出するためにパターン認識ソフトモジュールが使用可能である。

[0073] スループットのさらなる向上は、広帯域光源７０２が使用され、複数の波長λで同時に情報を測定するためにスペクトロメータＳ１〜Ｓ４が使用される場合に達成可能である（図９を参照）。図９では、図５と同じ参照符号が使用される。そのような構成では、ＡＯＩの関数として多くのイメージを取得することは必要とされていない。例えば、スペクトロメータＳが５ｎｍのスペクトル分解能を有し、広範囲光源７０２が４００ｎｍから７５０ｎｍの範囲で使用された場合には、各ＡＯＩの測定ポイントは７０となる。各スペクトロメータＳ１〜Ｓ４により測定された波長依存のゼロ次強度は、図９の下部において示される。

[0074] いくつかの（この場合４つ）０次強度を取得するために、マルチモード検出ファイバＭＦが使用される。マルチモード検出ファイバＭＦも「選択領域」ディテクタとして機能し得る。これにより部分的に、ターゲット環境からの光が抑制されることが確実となる。マルチモードファイバＭＦにおけるファイバは、例えば、他の寸法でもよいが、２００μｍから２ｍｍの核を有する。一般的には、ツールの倍率及びイメージにおけるターゲットサイズに依存して、適切な径のコアが選択される。異なる種類のフーリエフィルタリングは使用可能である。スループットは、アクロマート型くさびに関連付けられた４つの光ファイバをディテクタとして使用すること及びツールの照明入射瞳における四分円の使用により増加可能である。それにより、４つの異なる入射角を同時に測定することが可能となる。

[0075] 本明細書に記載された検査装置及び検査方法の実施形態は、デバイス製造法において使用可能であり、かつ、リソグラフィ装置及びリソグラフィ処理セル内に組み込まれ得る。

[0076] 本明細書において、ＩＣ製造における検査装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載の検査装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」又は「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、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、及び／又はインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツール及びその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0077] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。

[0078] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、又は１２６ｎｍの波長、又はおよそこれらの値の波長を有する）、及び極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0079] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、及び静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つ又はこれらの組合せを指すことができる。

[0080] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、又はこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク）の形態であってもよい。

[0081] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。従って、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

[0082] 発明の概要及び要約の項目ではなく、詳細の説明の項目は、請求項の理解のために使用されることを想定していることを理解されたい。発明の概要及び要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、従って本発明及び請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。

[0083] 本発明を、複数の特定の機能の実施及びそれらの関係を示す機能構成ブロックを用いて説明してきた。これらの機能構成ブロックの境界は、説明の都合上、本明細書において任意に定義されている。これら特定の機能やそれらの関係が適切に実現される限り、別の境界を定義することができる。

[0084] 特定の実施形態に関する前述の説明は、本発明の全般的な特徴をすべて示すものであり、従って当業者の知識を適用すれば、過度の実験を行わなくとも、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態などのさまざまな用途に対して容易に変更及び／又は改変を行うことができる。従って、そのような改変や変更は、本明細書で提示した教示ならびに説明に基づき、開示した実施形態の等価物の趣旨及び範囲内に収まるものとする。なお、当然ながら、ここで用いた語法や用語は説明のためであって限定を意図するものではなく、本明細書の用語あるいは語法は、上記教示や説明を考慮しながら当業者が解釈すべきものである。

[0085] 本発明の範囲は上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ規定されるべきである。

Claims (16)

1. 基板上のターゲットのクリティカルディメンションを決定するための装置であって、前記装置は、
   放射を提供する照明システムと、
   対物レンズを備え４つの照明ビームで前記対物レンズを介して前記ターゲットを照射する光学系と、
   前記４つの照明ビームを用いた前記ターゲットの前記照明から生じる４つのゼロ次回折次数を個別に再誘導する光デバイスと、
   像面における４つのディテクタであって、前記個別に再誘導された４つのゼロ次回折次数の特性を測定する４つのディテクタと、
   前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の前記測定された４つの特性を使用して前記ターゲットの前記クリティカルディメンションを決定するプロセッサと、
   を備える、装置。
2. 前記光デバイスは、前記４つの照明ビームのそれぞれから生じる前記基板から散乱した放射の回折次数を分離させる、請求項１に記載の装置。
3. 前記光デバイスは、別々の分離された回折次数に起因する前記ターゲットの空間的に分離されたイメージを形成するために、前記４つのディテクタ上に前記分離された回折次数を投影する、請求項２に記載の装置。
4. 前記照明システムは、広帯域光源を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記照明システムは、調整可能な単一波長光源を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
6. 前記装置は前記４つの照明ビームを用いて前記ターゲットを照明し、前記光デバイスは４つの四分円のそれぞれからの放射を別々に再誘導する４つのくさびを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 前記光デバイスは、アクロマート型である、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記個別に再誘導された前記４つのゼロ次回折次数を捕捉する補足デバイスをさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記補足デバイスは、1つまたは複数の光ファイバを備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記測定された特性は強度を備える、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
11. 前記４つのディテクタは、スペクトロメータを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記スペクトロメータは、複数の波長において同時に前記個別に分離された４つのゼロ次回折次数の特性を測定する、請求項１１に記載の装置。
13. 基板上のターゲットのクリティカルディメンションの決定方法であって、前記方法は、
    ４つの照明ビームの放射を用いて対物レンズを介して前記ターゲットを照射することと、
    前記基板から分散された放射の４つのゼロ次回折次数を個別に再誘導することと、
    ４つのディテクタを使用して前記個別に再誘導された４つのゼロ次回折次数の特性を測定することと、
    前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の前記測定された４つの特性を使用して前記ターゲットの前記クリティカルディメンションを決定することと、
    を含む、方法。
14. リソグラフィ装置であって、
    パターンを照射する照明システムと、
    基板上に前記パターンのイメージを投影する投影システムと、
    基板上のターゲットのクリティカルディメンションを決定するための検査装置と、を備え、前記検査装置は、
    放射を提供する照明システムと、
    対物レンズを備え４つの照明ビームを用いて前記対物レンズを介して前記ターゲットを照射する光学系と、
    前記４つの照明ビームを用いて前記ターゲットの前記照明から生じる４つのゼロ次回折次数を個別に再誘導する光デバイスと、
    像面における４つのディテクタであって、前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の４つの特性を測定する４つのディテクタと、
    前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の前記測定された４つの特性を使用して前記ターゲットの前記クリティカルディメンションを決定するプロセッサと、を備える、
    リソグラフィ装置。
15. リソグラフィセルであって、
    放射感応性層を用いて基板をコートするコータと、
    前記コータによりコートされた基板の前記放射感応性層上にイメージを露光するリソグラフィ装置と、
    前記リソグラフィ装置により露光されたイメージを現像するデベロッパと、
    基板上のターゲットのクリティカルディメンションを決定するための検査装置と、を備え、前記検査装置は、
    放射を提供する照明システムと、
    対物レンズを備え４つの照明ビームを用いて前記対物レンズを介して前記ターゲットを照射する光学系と、
    前記４つの照明ビームを用いて前記ターゲットの前記照明から生じる４つのゼロ次回折次数を個別に再誘導する光デバイスと、
    像面における４つのディテクタであって、前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の４つの特性を測定する４つのディテクタと、
    前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の前記測定された４つの特性を使用した前記ターゲットの前記クリティカルディメンションを決定するプロセッサと、を備える、
    リソグラフィセル。
16. デバイス製造方法であって、
    基板上にパターンを形成するためにリソグラフィ装置を使用することと、
    放射を提供することと、
    ４つの照明ビームの前記放射を用いて対物レンズを介して前記ターゲットを照明することと、
    前記基板から散乱された放射の４つのゼロ次回折次数を個別に再誘導することと、
    ４つのディテクタを使用して前記個別に再誘導されたゼロ次回折次数の４つの特性を測定することと、
    前記個別に再誘導された４つのゼロ次回折次数の前記測定された４つの特性を使用して前記パターンのパラメータに関連したクリティカルディメンション値を決定することと、により、
    前記パターンのパラメータに関連した前記クリティカルディメンション値を決定することと、を含む、
    デバイス製造方法。