JP6817468B2 - センサ、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１７年６月１９日に出願された、欧州特許出願公開第１７１７６５４９．８号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は、センサ、計測装置、かかるセンサを備えるリソグラフィ装置、及びデバイス製造方法に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを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）の製造に使用することができる。そのような場合、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成するために、代替的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使用してもよい。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つのダイの一部又はいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像により行われる。概して、単一の基板は、連続的にパターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、ターゲット部分にパターン全体を１回で露光することにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、照射ビームによりパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンすると同時に基板をこの方向に平行又は反平行に同期して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含む。基板上にパターンを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] リソグラフィ装置には、例えばアライメント及び／又はオーバーレイ計測のために、多くのセンサが設けられる。偏光に強く依存する応答を伴う、セグメント化されたセンサターゲット、例えば、格子が使用される傾向にある。より頑強且つ正確なセンサを提供するために、格子によって回折される光の２つの直交する偏光状態に対する格子の位置を検出することが提案されている。

[0005] そのようなセンサでは、格子によって回折される光は、偏光ビームスプリッタを用いて、第一偏光状態にある光と第一偏光状態に直交する第二偏光状態にある光とに分割され得る。理想的には分割が完全なものであるが、実際には、第一偏光状態にある光が、偏光ビームスプリッタを通過した後に、第二偏光状態にある光の一部を依然として伴い、その逆も然りである。よって、光信号は、「不適切な」偏光状態にある光と「所望の」偏光状態にある光との振幅比に比例する誤差を含む。その上、誤差は２つの偏光ビーム間の位相差に依存する。回折強度及び位相差は、格子のセグメント化と光の波長とに強く依存する。しかしながら、この関係は、単純且つ予測可能な関係ではなく、偏光クロストークに起因する明らかに予測不能な誤差を生じさせる。

[0006] 偏光クロストークに起因する誤差が低減されたセンサを提供することが望ましい。

[0007] 本発明の実施形態によれば、センサであって、
− コヒーレンス長を有する放射をセンサターゲットに向けて放出するための放射源と、
− センサターゲットによって回折された放射を第一偏光状態にある放射と第二偏光状態にある放射とに分割するための偏光ビームスプリッタと
を備え、
第一偏光状態が第二偏光状態に直交し、且つセンサは、第一偏光状態にある放射が、偏光ビームスプリッタを通過した後に、コヒーレンス長よりも長い第二偏光状態にある放射に対して光路差を有するように構成される、
センサが提供される。

[0008] 本発明の別の実施形態によれば、本発明によるセンサを備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0009] 本発明の別の実施形態によれば、本発明によるセンサを備える計測装置が提供される。

[00010] 本発明の更なる実施形態によれば、本発明によるセンサ及び／又はリソグラフィ装置が使用されるデバイス製造方法が提供される。

[00011] ここで、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ながら、本発明の実施形態を、単に例示として、説明する。

[00011]図１は、本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を描いた図である。 [00011]図２は、本発明の実施形態によるセンサを概略的に描いた図である。 [00011]図３は、本発明の実施形態によるセンサで利用され得る複屈折位相板の実施形態を概略的に描いた図である。 [00011]図４は、本発明の実施形態によるセンサを概略的に描いた図である。

[00012] 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描いている。装置は、
− 放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又はＥＵＶ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築され、且つ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ポジショナＰＭに接続された支持構造（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、且つ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ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴａ又はＷＴｂと、
− 放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）にパターニングデバイスＭＡにより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
を更に含む。

[00013] 照明システムは、放射の誘導、整形、及び／又は制御のための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他のタイプの光学コンポーネント、又はこれら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み得る。

[00014] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持する、すなわちパターニングデバイスＭＡの重量を支える。マスク支持構造は、パターニングデバイスＭＡ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ＭＡが真空環境内に保持されるかどうかなどの他の条件に応じた様式でパターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを保持するために、機械式、真空式、静電式又は他のクランプ技術を使用することができる。支持構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定され得る又は移動可能であり得る、フレーム又はテーブルであってもよい。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが、例えば投影システムＰＳに対して、所望の位置にあることを確実にし得る。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。

[00015] 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Ｗのターゲット部分にパターンを生成する目的で放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意のデバイスを指すものとして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又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合に、放射ビームに付与されるパターンが基板Ｗのターゲット部分における所望のパターンに厳密には対応しない場合があることを留意すべきである。通例、放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路のなどのデバイス内の特定の機能層に対応することになる。

[00016] パターニングデバイスＭＡは、透過型又は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パネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいて周知であるとともに、バイナリ、レベルソン型位相シフト、及び減衰型位相シフトなどのマスクタイプ、並びに種々のハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリクス配列が用いられ、小型ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを付与する。

[00017] 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）放射（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線（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。

[00018] 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に適したもの、又は液浸液の使用若しくは真空の使用などのその他の要因に適したものとして、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型光学システム、又はこれらの任意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ものとして広く解釈されるべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影システム」と同義であると見なしてよい。

[00019] ここで描かれているように、装置は、透過型（例えば、透過型マスクを用いる）である。代替的に、装置は、反射型（例えば、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを用いるか、又は反射マスクを用いる）であってもよい。

[00020] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）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もよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用してもよく、又は、露光のために１つ若しくは複数の他のテーブルを使用する間に、１つ若しくは複数のテーブルに対して予備ステップを実行してもよい。図１の例における２つの基板ＷＴａ及びＷＴｂは、これを図示したものである。本明細書に開示する本発明は、独立型として使用できるが、特に単一ステージ装置又はマルチステージ装置の何れかの露光前測定ステージにおいて追加の機能を提供することができる。

[00021] リソグラフィ装置はまた、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を満たすために、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で基板Ｗの少なくとも一部分が覆われ得るタイプであってもよい。液浸液はまた、リソグラフィ装置内の他の空間に、例えば、パターニングデバイスＭＡと投影システムＰＳとの間に適用されてもよい。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ではよく知られている。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板Ｗなどの構造が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に液体が投影システムＰＳと基板Ｗとの間に位置することを意味するに過ぎない。

[00022] 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取る。例えば、放射源ＳＯがエキシマレーザである場合には、放射源ＳＯとリソグラフィ装置とが別体であってもよい。そのような場合に、放射源ＳＯはリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、例えば、好適な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダ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に渡される。他の場合、例えば放射源が水銀ランプである場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一体部であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれることがある。

[00023] 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ためのアジャスタＡＤを備え得る。通例では、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（一般にそれぞれσ外側及びσ内側と呼ばれる）を調節することができる。加えて、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの、他の種々の構成要素を備え得る。イルミネータは、放射ビームの断面における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ために使用されてもよい。

[00024] 放射ビームＢは、支持構造ＭＴ（例えば、マスクテーブル）上に保持される、パターニングデバイスＭＡ（例えば、マスク）に入射して、パターニングデバイスＭＡによってパターンが付与される。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後に、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のターゲット部分Ｃにビームの焦点を合わせる。第二ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ又は静電容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、例えば、異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動させることができる。同様に、第一ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示的に描かれていない）は、例えば、マスクライブラリの機械検索後に、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。概して、支持構造ＭＴの移動は、第一ポジショナ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）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの移動は、第二ポジショナ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用して実現されてもよい。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよく、又は固定されてもよい。パターニングデバイス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。図示の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、基板アライメントマークはターゲット部分間の空間に位置してもよい（これらはスクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、２つ以上のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２がダイの間に位置してもよい。

[00025] 描かれている装置は、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂが同期してスキャンされる、少なくともスキャンモードで使用することができ、その一方で、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性によって決定されてもよい。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単一動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、それに対して、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）高さが決定される。

[00026] スキャンモードに加えて、描かれている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは基本的に静止状態に維持され、その一方で、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、異なるターゲット部分Ｃを露光させることができるようにＸ方向及び／又はＹ方向にずらされる。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、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．別のモードでは、支持構造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、且つ放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂが移動又はスキャンされる。このモードでは、通例はパルス放射源が用いられ、且つプログラマブルパターニングデバイスが、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの毎回の移動後に又はスキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及した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。

[00027] 上で説明した使用モードの組み合わせ及び／若しくは変形、又は全く異なる使用モードを用いることもできる。

[00028] リソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂと、２つのステーション（露光ステーション及び測定ステーション）であって、これらの間で基板テーブルを交換できる２つのステーションとを有するいわゆるデュアルステージタイプである。一方の基板テーブル上の１つの基板を露光ステーションで露光している間に、別の基板を測定ステーションにおける他方の基板テーブル上に装填することができ、結果として、種々の準備ステップが実行され得る。準備ステップは、レベルセンサＬＳを用いて基板の表面をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントマーカの位置を測定することとを含み得る。これによって、装置のスループットの大幅な増大が可能となる。基板テーブルが測定ステーションにあるとき及び露光ステーションにあるときに位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定できない場合には、基板テーブルの位置を両方のステーションで追跡できるように第二位置センサが設けられてもよい。

[00029] 装置は、説明する種々のアクチュエータ及びセンサの全ての移動及び測定を制御するリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを更に含む。制御ユニットＬＡＣＵはまた、装置の動作に関連する所望の計算を実施する信号処理及びデータ処理能力を含む。実際、制御ユニットＬＡＣＵは、各々が装置内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムデータ取得、処理及び制御を扱う、多数のサブユニットのシステムとして実現されるであろう。例えば、１つの処理サブシステムを基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用にしてもよい。別々のユニットが粗動及び微動アクチュエータ又は異なる軸さえも扱ってもよい。別のユニットを位置センサＩＦの読み出し専用にしてもよい。オペレータ及び他の装置をリソグラフィ製造プロセスに従事させた状態で、これらのサブシステム処理ユニットと通信する、中央処理ユニットによって、装置の全体的な制御がなされてもよい。

[00030] 図２は、本発明の実施形態によるセンサＳＥを概略的に描いており、このセンサは、例えばオーバーレイ特性を測定するように配置された、図１のリソグラフィ装置又は計測装置の一部であってもよく、且つ格子又はマスクの位置を決定するために上で説明したような格子ＧＲ又はマークと相互作用することができる。以下の説明では、特に格子がセンサターゲットと呼ばれているが、厳密に言えば、本発明はセンサターゲットとして非格子フィーチャにも適用されることに留意されたい。

[00031] センサＳＥは、コヒーレンス長を有する放射ＬＩを格子ＧＲ、例えばアライメントマークに向けて放出するように構成された放射源ＬＳを備える。コヒーレンス長は、例えば、１０μｍ〜１ｍｍの範囲内であってもよい。コヒーレンス長は、コヒーレント波が所定のコヒーレンス度を維持する伝搬方向である。本発明は、全ての干渉波が辿る光路の差がコヒーレンス長未満である場合に波干渉が比較的強く且つ干渉波の少なくとも一部が辿る光路の差がコヒーレンス長を超える場合に波干渉が比較的弱いという特性を活用する。

[00032] この実施形態では、放射源ＬＳから格子ＧＲに向けて放射ＬＩを誘導する反射性光学要素ＲＯＥが使用される。適切な光学特性を有する放射ＬＩが格子ＧＲに入射するように放射ＬＩを操作するために追加の又は代替的な光学要素が使用され得ることは当業者には明らかであろう。放射源ＬＳ及びこれらの光学要素は、適切であれば、所望の特性を有する放射ＬＩを回折又は散乱の目的で格子ＧＲに提供するように構成された照明システムの一部と見なされてもよい。

[00033] 図２の実施形態では、格子ＧＲに入射する放射ＬＩが円偏光される。格子ＧＲは、格子ＧＲによって回折される放射が、図２に実線で表す第一偏光状態にある放射Ｌ１と、図２に破線で表す第二偏光状態にある波長Ｌ２とを含むような、セグメント化された格子である。

[00034] 回折された放射Ｌ１及びＬ２は、次に、回折された放射Ｌ１及びＬ２を収集するように構成された光学要素ＯＥ、及び複屈折位相板ＢＲＰを通過する。この例では板の形状を有するが、他の任意の好適な形状を有する、複屈折位相板ＢＲＰが適用されてもよい。例えばカルサイトなどの好適な複屈折材料を含む複屈折位相板ＢＲＰは、偏光状態に依存する屈折率を有するとともに、第一偏光状態にある放射Ｌ１とコヒーレンス長よりも大きい第二偏光状態にある放射Ｌ２との光路差をもたらす厚さを有する。

[00035] 例として、２つの偏光状態間の屈折率差が例えば０．１であり、且つ放射ＬＩのコヒーレンス長が１００μｍである場合、２つの偏光状態がコヒーレンス長よりも大きな光路長差を累積できるように複屈折位相板の厚さが少なくとも１００μｍ／０．１＝１ｍｍであることが好ましい。

[00036] 放射Ｌ１及びＬ２は、次に、格子ＧＲによって回折された放射を主に第一偏光状態にある放射Ｌ１’と主に第二偏光状態にある放射Ｌ２’とに分割するように構成された偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過する。理想の世界では、偏光ビームスプリッタの分割は完全なものであり、並びに放射Ｌ１’は放射Ｌ１に等しく且つ放射Ｌ２’は放射Ｌ２に等しい。しかしながら、放射Ｌ１’は、放射Ｌ１に加えて、第二偏光状態にある放射Ｌ２のごく一部も含み、且つ放射Ｌ２’は、放射Ｌ２に加えて、第一偏光状態にある放射Ｌ１のごく一部も含む。

[00037] 複屈折位相板ＢＲＰによって、放射Ｌ１及び放射Ｌ２がインコヒーレントであり、したがって、２つの放射間の位相差がもはやそれほど重要な役割を果たさず、また、誤差が、振幅ではなく放射Ｌ１の強度と放射Ｌ２の強度との比率の関数となり、これによって、放射Ｌ１’及び放射Ｌ２’が、干渉計、例えば自己参照干渉計で使用される場合に、より正確な位置測定がもたらされる。

[00038] 図３は、図２のセンサの代替的な実施形態を描いている。２つの実施形態の違いは、図３の実施形態では、単一の複屈折位相板ＢＲＰが第一複屈折位相板ＢＲＰ１と第二複屈折位相板ＢＲＰ２とに置き換えられていることであり、この例では、第一複屈折位相板ＢＲＰ１と第二複屈折位相板ＢＲＰ２の両方が板の形状を有するが、他の任意の好適な形状が適用され得る。第一複屈折位相板ＢＲＰ１の光学面ＯＳ１の法線Ｎ１が、上記光学面ＯＳ１に入射する放射Ｌ３の伝搬方向に対してゼロでない角度αをなし、且つ第二複屈折位相板ＢＲＰ２の光学面ＯＳ２の法線Ｎ２が、光学面ＯＳ２を出る放射Ｌ４の伝搬方向に対してゼロでない角度βをなすように、第一複屈折位相板ＢＲＰ１及び第二複屈折位相板ＢＲＰ２は、傾斜している。第一複屈折位相板ＢＲＰ１及び第二複屈折位相板ＢＲＰ２の角度α、β及び厚さは、第一複屈折位相板と第二複屈折位相板の両方を通過した放射Ｌ４が、第一複屈折位相板と第二複屈折位相板の両方を通過する前の放射Ｌ３と実質的に同じ方向に伝搬する、つまり、放射Ｌ３と放射Ｌ４とが整合されるように、換言すれば、破線で表すようにビームシフトがゼロになるように選択されている。角度α及びβは、光学面からの戻り反射を防ぐためにゼロではない。波長依存ビームシフトを防ぐために、２つの複屈折位相板を通過した後に、ビームシフトがゼロになることが好ましい。角度α及びβは、ミリラジアン単位の大きさであることが好ましい。

[00039] 好ましくは、第一複屈折位相板ＢＲＰ１の屈折率の温度感度は、第二複屈折位相板ＢＲＰ２の屈折率の温度感度とは対照的である。その場合、温度に対するセンサの感度が低減される。より好ましくは、第一複屈折位相板ＢＲＰ１の屈折率の温度感度と第一複屈折位相板ＢＲＰ１の厚さとの積は、第二複屈折位相板ＢＲＰ２の屈折率の温度感度と第二複屈折位相板ＢＲＰ２の厚さとの積と実質的に等しい。

[00040] 別の実施形態では、格子ＧＲに入射する放射ＬＩは、線形偏光放射（例えば、Ｘ又はＹ偏光放射）を含む。この実施形態における格子ＧＲは、格子ＧＲによって回折される放射が入射放射とは異なる偏光状態にある放射（放射源によって放出された放射である）を含むように、入射放射の偏光を例えばＸからＹに又その逆に（１８０度）変化させるように構成される格子である。換言すれば、格子は、第一偏光状態を有する入射放射を、第一偏光状態と異なる第二偏光状態を有する回折放射に変える。格子が１つ若しくは複数の半導体又は他の材料層の下に埋設される場合、入射放射はまた、層のうちの１つ又は複数の層の上面（又は別の表面）から、例えば、下にある格子から生じる残留表面トポグラフィから反射及び／又は散乱する。上面（又は格子の上部における積層の他の表面）から散乱及び／又は反射された放射の偏光状態は、大幅に変化せずに、格子ＧＲから回折された放射の第二偏光状態とは異なる元の第一偏光状態を維持する。１つ又は複数の複屈折位相板は、この場合、第二偏光状態にある、格子ＧＲから回折された放射と、コヒーレンス長よりも大きい第一偏光状態にある、格子ＧＲから散乱及び／又は反射されない放射との間に光路差をもたらすように配置される。これによって、格子ＧＲから回折された放射と格子から（例えば、上面から）散乱及び／又は反射されない放射とのコヒーレント加算ではなくインコヒーレントになり、これによって、（２つの放射間の位相差がもはやそれほど重要な役割を果たさず、誤差が、振幅ではなく格子から回折された放射の強度と別の表面から散乱された放射の強度との比率の関数となるので）格子の位置などの、格子の特性を決定する際の誤差が低減される。

[00041] 実施形態では、１つ又は複数の複屈折位相板は、第一偏光状態にある放射と第二偏光状態にある放射との光路差が格子からの回折後のコヒーレンス長よりも大きくなるように配置される。この場合、１つ又は複数の複屈折位相板は、例えば、格子ＧＲと光学要素ＯＥとの間に位置決めされる。

[00042] 図示の実施形態は単一の複屈折位相板（図２）又は２つの複屈折位相板（図３）を開示しているが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、より多くの複屈折位相板を備え得る。つまり、光路差が、主に１つ又は複数の複屈折位相板によって生じ得る。

[00043] 実施形態では、格子の上部に設けられた少なくとも１つの層は、可視波長範囲の放射に対して不透明である。この場合、放射源は、例えば１０００ｎｍ、１５００ｎｍ又は２０００ｎｍまでの波長範囲の、赤外線放射を放出するように配置されてもよい。実施形態では、放射源は、例えばＵＶから赤外線までの、広い波長範囲の放射を放出するように配置された広帯域放射源である。

[00044] 図示の実施形態は、格子ＧＲと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間にのみ存在する１つ又は複数の複屈折位相板の位置を開示し説明しているが、１つ又は複数の複屈折位相板は、追加位置又は代替位置に良好に位置し得る。

[00045] 実施形態では、１つ又は複数の複屈折位相板は、第一偏光状態にある放射と（第一偏光状態と異なる）第二偏光状態にある放射との光路差が放射と格子との相互作用前にコヒーレンス長よりも大きくなるように配置される。この場合、１つ又は複数の複屈折位相板は、放射源と格子との間に、例えば、放射源と反射性光学要素ＲＯＥとの間に位置決めされてもよい。放射源はこの例では円偏光放射を提供し、且つ１つ又は複数の複屈折位相板は、放射源の下流側で且つ放射と格子との相互作用前に位置決めされる。１つ又は複数の複屈折位相板は、１つ又は複数の複屈折位相板との相互作用前に円偏光放射の線形のＸ偏光成分とＹ偏光成分との光路差がコヒーレンス長よりも大きくなるように構成される。例えば、その際、複屈折位相板は、放射源と光学要素ＲＯＥとの間に位置決めされる。図４は、複屈折位相板と更なる複屈折位相板とを備えるセンサの更なる実施形態を示している。より具体的には、この実施形態におけるセンサは、放射源ＬＳと反射性光学要素ＲＯＥとの間（すなわち、センサの照明経路）に位置決めされた照明経路用複屈折位相板ＢＲＰａと、光学要素ＯＥと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間（すなわち、センサの検出経路）に位置決めされた検出経路用複屈折位相板ＢＲＰｂとを備える。検出経路用複屈折位相板ＢＲＰｂは、偏光状態の位相差に対する光学要素ＯＥ（又は格子と位相板の間に位置決めされた他の光学要素）の影響を少なくとも部分的に補償する。この実施形態における複屈折位相板は板の形状を有するが、その代わりに、他の好適な形状が適用されてもよい。一実施形態では、照明経路用複屈折位相板ＢＲＰａの厚さは、パルス放射源の場合に放射パルスの時間と空間に十分な分離をもたらすために、検出経路用複屈折位相板ＢＲＰｂの厚さと異なる。照明経路用複屈折位相板及び検出経路用複屈折位相板の１つ又は各々が図３に示すように第一及び第二複屈折位相板を含むことに留意されたい。

[00046] 図示の実施形態は主に複屈折を利用してコヒーレンス長よりも大きな光路差を２つの偏光状態に累積させるが、本発明はまた、例えば、偏光ビームスプリッタを使用して、特定の偏光状態を有する放射に光路長を幾何学的に追加し、且つ偏光ビームコンバイナを用いて放射を再結合し得る。１つ又は複数の複屈折位相板の利点は、追加的又は代替的に僅かな空間しか必要としないより簡単な解決策であり得るということである。

[00047] 格子の位置がどのように決定されるかについてはあまり情報が与えられていないが、ここで明確に述べるように、図示のセンサは、第一偏光状態にある放射Ｌ１’を使用して格子ＧＲの位置を測定するために偏光ビームスプリッタＰＢＳの下流側に配置された第一干渉計と、第二偏光状態にある放射Ｌ２’を使用して格子ＧＲの位置を測定するために偏光ビームスプリッタＰＢＳの下流側に配置された第二干渉計とを更に備え得る。第一及び第二干渉計は、好ましくは、自己参照干渉計である。

[00048] 実施形態では、センサは、第一偏光状態にある放射に異なる幾何学的光路を提供するように構成され、そして、この幾何学的光路は、第二偏光状態にある放射に対する幾何学的経路とは異なる。

[00049] 描かれている実施形態は格子ＧＲを示しているが、本発明はまた、非格子フィーチャを有するセンサターゲットにも適用される。このような場合、「センサターゲット／格子によって回折される」という語句は、「センサターゲット／非格子フィーチャによって散乱される」を含むように解釈されてもよく、又は「センサターゲット／非格子フィーチャによって散乱される」によって置き換えられてもよい。

[00050] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用についての具体的な言及がなされ得るが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの、他の用途を有し得ることを理解すべきである。当業者であれば、そのような代替的な用途の文脈では、本明細書での「ウェーハ」又は「ダイ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「基板」又は「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なされ得ることを認識するであろう。本明細書で言及される基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（典型的には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）、メトロロジツール及び／又はインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書における開示は、そのような基板プロセシングツール及び他の基板プロセシングツールに適用されてもよい。更に、基板は、例えば、積層ＩＣを生成するために、２回以上処理され得るので、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を指すこともある。

[00051] 光リソグラフィの文脈での本発明の実施形態の使用についての具体的な言及が上記でなされたが、本発明が他の用途、例えばインプリントリソグラフィに使用され得ることと、文脈が許す限り、本発明が光リソグラフィに限定されないことが認識されるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスにおけるトポグラフィが基板上に生成さ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、基板に供給されたレジスト層に押し込まれてもよく、その後、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組み合わせを加えることによりレジストを硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後に、レジストから外されて、レジストにパターンを残す。

[00052] 本発明の具体的な実施形態を上で説明してきたが、上で説明した以外の仕方で本発明が実施され得ることが認識されよう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械可読命令の１つ若しくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はかかるコンピュータプログラムが記憶されたデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク若しくは光ディスク）の形態をとってもよい。

[00053] 上の説明は、限定的なものではなく例示的なものと意図されている。したがって、以下に記載する特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に修正を加え得ることは、当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. コヒーレンス長を有する放射をセンサターゲットに向けて放出するための放射源と、
   センサターゲットと相互作用させた放射を第一偏光状態にある放射と第二偏光状態にある放射とに分割するように構成される偏光ビームスプリッタと
   を備え、
   前記第一偏光状態が前記第二偏光状態に直交し、および
   センサは、前記第一偏光状態にある放射が、前記偏光ビームスプリッタを通過した後に、前記コヒーレンス長よりも長い前記第二偏光状態にある放射に対して光路差を有するように構成される、
   センサ。
2. 前記センサは、前記第一偏光状態にある放射が、前記センサターゲットとの相互作用の後に、前記コヒーレンス長よりも長い前記第二偏光状態にある放射に対して光路差を有するように構成される、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記光路差をもたらすように構成された複屈折位相板を備える、請求項１又は２に記載のセンサ。
4. 前記複屈折位相板が、前記放射源と前記センサターゲットとの間に位置決めされる、請求項３に記載のセンサ。
5. 更なる複屈折位相板が、前記センサターゲットと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置される、請求項４に記載のセンサ。
6. 前記複屈折位相板の厚さと前記更なる複屈折位相板の厚さとが異なる、請求項５に記載のセンサ。
7. 前記複屈折位相板が、前記センサターゲットと前記偏光ビームスプリッタとの間に位置決めされる、請求項３に記載のセンサ。
8. 前記複屈折位相板及び／又は更なる複屈折位相板が、２つ以上の複屈折位相板を含む、請求項３〜７の何れか一項に記載のセンサ。
9. 前記複屈折位相板及び／又は更なる複屈折位相板が、前記光路差をもたらすように構成された第一複屈折位相板及び第二複屈折位相板を含み、
   前記第一複屈折位相板の光学面の法線が、前記第一複屈折位相板を通過する前記放射の前記伝搬方向に平行ではなく、および
   前記第二複屈折位相板は、前記第一複屈折位相板と前記第二複屈折位相板の両方を通過した放射が、前記第一複屈折位相板と前記第二複屈折位相板の両方を通過する前の放射と実質的に同じ方向に伝搬するような向きに配置される、
   請求項３〜８の何れか一項に記載のセンサ。
10. 前記第一複屈折位相板の屈折率の温度感度が、前記第二複屈折位相板の屈折率の温度感度とは対照的である、請求項９に記載のセンサ。
11. 前記放射源が、円偏光放射を放出するように構成される、請求項１〜１０の何れか一項に記載のセンサ。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のセンサを備える計測装置。
13. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のセンサを備えるリソグラフィ装置。
14. 放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、前記パターニングデバイスが、パターン付与された放射ビームを形成するために前記放射ビームの断面にパターンを付与することが可能である、前記支持体と、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    前記パターン付与された放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと
    を更に備え、
    前記センサが、前記基板テーブル上に設けられたセンサターゲット、前記支持体、前記支持体によって支持されたパターニングデバイス、及び／又は前記基板テーブルによって保持された基板の位置を測定するように構成される、
    請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
15. 請求項１〜１１の何れか一項に記載のセンサ及び／又は請求項１２に記載の計測装置及び／又は請求項１３若しくは１４に記載のリソグラフィ装置が使用される、デバイス製造方法。
    

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