JP2009105395A - 光学フォーカスセンサ、検査装置及びリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板が焦点にあるかを検出する装置を提供する。
【解決手段】基板が検査装置の焦点面にあるかを検出するために、光学フォーカスセンサが、対物レンズを介して放射ビームを受ける。光学フォーカスセンサは、放射ビームを第一サブビームと第二サブビームに分割するスプリッタを含む。アパーチャと検出器が各サブビームの光路にある状態で、各検出器が受ける放射の量を比較することによって、基板が焦点にあるかを検出することが可能である。
【選択図】図４ａ

Description

[0001] 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などに使用可能な検査方法に、及びリソグラフィ技術を使用したデバイス製造方法に関する。

[0002] 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、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つ又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、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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。

[0003] アラインメントなどの基板のフィーチャを割り出すには、通常はビームを例えばアラインメントターゲットなどで基板の表面から再誘導し、再誘導したビームの像をカメラ上に生成する。基板によって再誘導する前と再誘導した後のビームの特性を比較することにより、基板の特性を割り出すことができる。これは例えば、再誘導したビームを、ライブラリに記憶された既知の基板特性に関連する既知の測定値のデータと比較することによって実行することができる。

[0004] パターンのフィーチャを検出する場合、パターンは光学系の焦点面になければならない。基板上のパターンが焦点にあるかを割り出す一つの方法は、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開ＵＳ２００６−００６６８５５号に開示されているいわゆる「ナイフエッジ」法である。しかし、この方法は複雑であり、複雑な部品を必要とすることがある。

[0005] 例えば、基板が焦点にあるかを検出する装置を提供することが望ましい。

[0006] 本発明の態様によれば、対物レンズの焦点面に対する基板の位置を示す焦点誤差信号を生成する光学フォーカスセンサが提供され、光学フォーカスセンサは、放射ビームをそれぞれ第一および第二光学分枝に関連する第一サブビームと第二サブビームに分割し、さらに、第一アパーチャを介して第一サブビームを第一検出器に誘導し、第二アパーチャを介して第二サブビームを第二検出器に誘導するスプリッタを備え、第一アパーチャは、第一光学分枝にある対物レンズの第一後焦点面と第一検出器との間に配置され、第二アパーチャは、対物レンズと第二光学分枝にある対物レンズの第二焦点面との間に配置される。

[0007] 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。

[0020] 図１ａ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放射又はＥＵＶ放射を調節するように構成された照明システム、つまりイルミネータ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、例えば１つ又は複数のダイを含む基板Ｗのターゲット部分Ｃ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ＰＬとを含む。

[0021] 照明システムは、放射の誘導、整形、又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、又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。

[0022] 支持構造は、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。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、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」又は「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。

[0023] 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。

[0024] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブル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、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)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。

[0025] 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、又は液浸液の使用や真空の使用などの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及び静電気光学システム、又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。

[0026] 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、又は反射マスクを使用する）。

[0027] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ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つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

[0028] 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えるタイプでもよい。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。

[0029] 図１ａ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及び／又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とともに放射システムと呼ぶことができる。

[0030] 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及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、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。

[0031] 放射ビームＢは、支持構造（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が与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを転写する投影システムＰＬを通過する。第二ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）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、第一ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１ａ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、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ことができる。一般的に、支持構造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）及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、第二ポジショナＰＷの部分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）、支持構造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。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及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（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0032] 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。

[0033] １．ステップモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブル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１回の静止露光）。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方向及び／又は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。

[0034] ２．スキャンモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブル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１回の動的露光）。支持構造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の拡大（縮小）及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。

[0035] ３．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、基板テーブルＷＴを移動又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、又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レスリソグラフィに容易に利用できる。

[0036] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0037] 図１ｂは、リソグラフィ装置の制御ユニットＬＡＣＵによって制御されたリソグラフィ装置ＬＡが、リソセル又はクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの部分を形成し、これが基板上で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含むことを示す。従来、これらはレジスト層を堆積させる１つ又は複数のスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する１つ又は複数の現像装置ＤＥ、１つ又は複数のチルプレートＣＨ及び１つ又は複数のベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動し、次にリソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送出する。これらのデバイスは、往々にしてトラックと総称され、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、これは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。したがって、スループット及び処理効率を最大限にするために、様々な装置を操作することができる。

[0038] リソグラフィ装置によって露光される基板が、レジストの各層で正確かつ一貫して露光されるために、露光された基板を検査して、アラインメント、回転などの変化の有無、連続する層間のオーバレイ誤差、線の太さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）などの１つ又は複数の特性を測定することが望ましい。誤差又は変化が検出された場合、特に同じバッチの他の基板がまだ露光しないほど十分迅速かつ高速で検査を実行できる場合、１つ又は複数の連続する基板を露光するために調節することができる。また、既に露光した基板を、歩留まりを改善するために剥ぎ取り、再加工するか、廃棄し、それによって障害があると分かっている基板で露光を実行することを回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみに障害がある場合、良好であるターゲット部分のみでさらなる露光を実行することができる。別の可能性は、誤差を補償するように連続するプロセスステップを設定するような構成にすることであり、例えばリソグラフィプロセスステップの結果である基板ＣＤ毎の変化を補償するために、トリムエッチングステップの時間を調節することができる。

[0039] 検査装置を使用して、１つ又は複数の基板の特性を、特に異なる基板の１つ又は複数の特性又は同じ基板の異なる層の特性が層毎に及び／又は基板全体でいかに異なるかを割り出す。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣに組み込むか、独立型デバイスでよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光レジスト層の１つ又は複数の特性を測定することが望ましい。

[0040] 図２は、基板Ｗの表面の１つ又は複数の特性を割り出すために使用できるスキャトロメータなどの検査装置を示す。しかし、楕円偏光計などの他の検査デバイスも使用することができる。

[0041] スキャトロメータは、基板６に放射を投影する広帯域（白色光）放射投影装置２を含んでよい。反射した放射は分光検出器４に渡され、これが鏡面反射放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出されたスペクトルを生成する構造又は輪郭を、処理ユニットによって、例えば厳密結合波解析及び非線形回帰によって、又は図２の下部で示すようにシミュレートしたスペクトルのライブラリとの比較によって再構築することができる。概して、再構築するためには、構造の全体的形態が分かっていて、構造を作成するプロセスの知識から、幾つかのパラメータが仮定され、スキャトロメータのデータから割り出される構造のパラメータはわずかしかない。このようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。ある範囲の波長が１つの角度で反射するのではなく、１つの波長がある範囲の角度で反射したものを測定するスキャトロメータの変形も使用することができる。

[0042] 図３は、複数の角度及び波長で基板から反射した角度分解スペクトルの特性を、高い開口数のレンズの瞳面で測定するように構成されたスキャトロメータＳＭを示す。このようなスキャトロメータは、放射を基板Ｗに投影するように構成された放射投影装置２、及び反射したスペクトルを検出するように構成された検出器１８を含むことができる。検出器は処理ユニットＰＵと連絡している。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器１４は、高開口数レンズの瞳面に配置される。レンズの開口数は高くてもよく、少なくとも０．９又は少なくとも０．９５であることが望ましい。液浸スキャトロメータは、１を超える開口数のレンズを有することさえある。

[0043] 実施形態によるスキャトロメータが図３に図示されている。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を使用して干渉フィルタ１３及び偏光器１７を通して集光され、部分反射表面１６で反射し、顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集光され、これは高い、好ましくは少なくとも０．９、さらに好ましくは少なくとも０．９５の開口数（ＮＡ）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できる。反射した放射は、次に部分反射表面１６を透過して、散乱スペクトルを検出するために検出器１８に入る。検出器は、レンズシステム１５の焦点距離にある逆投影瞳面１１に位置してもよい。しかし瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器に再結像してもよい。

[0044] 基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために、往々にして使用される。そのために、放射ビームが部分反射表面１６に入射すると、放射ビームの一部が基準ビームとして表面を透過し、基準ミラー１４に向かう。次に、基準ビームは同じ検出器１８の異なる部分に投影される。

[0045] 反射した放射はＣＣＤ検出器に結像され、これは例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を有してよい。この方法で、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルが検出器に結像される。検出器は、例えばアレイ状のＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサでよい。

[0046] 例えば４０５〜７９０ｎｍ、又はさらに低い２００〜３００ｎｍの範囲で対象となる波長を選択するために、１つ又は複数の干渉フィルタ（図示せず）を使用可能にすることができる。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、調整可能にすることができる。１つ又は複数の干渉フィルタの代わりに、又はそれに加えて、回折格子を使用することができる。

[0047] 検出器１８は、１つの波長（又は狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長範囲にわたって積分された強度を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)偏光及びＴＥ(transverse electric)偏光の強度及び／又はＴＭ偏光とＴＥ偏光の間の位相差を別個に測定することができる。

[0048] 基板Ｗ上のターゲットは、現像後にレジスト実線でバーが形成されるように印刷された回折格子とすることができる。あるいは、バーを基板にエッチングすることができる。ターゲットパターンは、関連するパラメータの変化が印刷されたターゲットの変化として現れるように、例えば焦点、線量、オーバレイ、リソグラフィ投影装置の色収差などの対象となるパラメータに対して敏感であるように選択される。例えば、ターゲットパターンはリソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬの色収差に対して敏感でよく、照明の対称性及びこのような収差の存在は、印刷されたターゲットパターンの変化に現れる。したがって、ターゲットパターンを再構築するために、印刷されたターゲットパターンのスキャトロメータのデータが使用される。線幅及び形状などのターゲットパターンのパラメータを、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメータのプロセスに関する知識から、処理ユニットによって実行される再構築プロセスに入力することができる。

[0049] 実施形態では、基板Ｗが対物レンズ１５の焦点にあるかを検出するために、スキャトロメータに光学フォーカスセンサ２００及びビームスプリッタ２１を設ける。ビームスプリッタ２１は、基板Ｗから部分反射表面１６を介して反射した放射ビームを受け、反射した放射ビームの光ビーム部分２２１を光学フォーカスセンサ２００へと逸らす。光学フォーカスセンサ２００は出力信号Ｓを生成し、これは制御ユニットＰＵへと提供され、それを介して対物レンズ１５に対する基板Ｗも位置を調節することができる。

[0050] 図４ａは、レンズ又は光学システム２２０、スプリッタ２３０、ミラー２９０、第一アパーチャ２４０、第二アパーチャ２５０、第一検出器２６０及び第二検出器２７０を含む光学フォーカスセンサ２００の実施形態を示す。レンズ２２０は、光ビーム部分２２１を受け、この光ビーム部分２２１をスプリッタ２３０へと透過する。スプリッタ２３０は、透過した光ビーム部分２２１を、第一光学分枝に関連する第一サブビーム２２２と第二光学分枝に関連する第二サブビームへと分割する。各光学分枝は、対物レンズ１５に対応する後焦点面を有する。つまり、第一サブビーム２２２は第一後焦点面２８０を有し、第二サブビームは第二後焦点面２８１を有する。これらの焦点面はそれぞれ、基板から所定の距離にある。

[0051] 第一光分枝では、第一アパーチャ２４０が、スプリッタ２３０から第一後焦点面２３８への方向で第一サブビーム２２２の光路に沿って見て、第一後焦点面２８０と第一検出器２６０との間に配置される。動作時には、スプリッタ２３０が第一サブビーム２２２を第一アパーチャ２４０へと誘導する。第一サブビーム２２２は、全体又は一部が第一アパーチャ２４０を通過し、その結果、第一通過ビーム部分２２４になる。第一アパーチャ２４０を通過する第一サブビーム２２２の部分は、基板Ｗと対物レンズ１５の間の距離に比例する。第一検出器２６０は第一通過ビーム部分２２４を受け、第一検出器２６０は、第一アパーチャ２４０を介して受ける放射の強度又は量を検出するように構成することができる。しかし、第一検出器２６０は、第一検出器２６０に入射するスポットのサイズ及び／又は形状を検出するように構成することもできる。

[0052] 第二光学分枝では、第二アパーチャ２５０が、スプリッタ２３０から第二後焦点面２８１への方向で第二サブビーム２２３の光路に沿って見て、第二後焦点面２８１の前方に配置される。ミラー２９０は、第二後焦点面２８１の光路内でスプリッタ２３０と第二アパーチャ２５０の間に配置される。第二検出器は、スプリッタ２３０から第二後焦点面２８１への方向で第二サブビーム２２３の光路に沿って見て、第二後焦点面２８１の背後に配置される。動作時には、ミラー２９０が第二サブビーム２２３を第二アパーチャ２５０へと誘導する。第二サブビーム２２３は、全体又は一部が第二アパーチャ２５０を通過し、その結果、第二通過ビーム部分２２５になる。第二アパーチャ２５０を通過する第二サブビーム２２３の部分は、基板Ｗと対物レンズ１５の間の距離に比例する。第二検出器２７０は第二通過ビーム部分２２５を受け、第二検出器２７０は、第二アパーチャ２５０を介して受ける放射の強度又は量を検出するように構成することができる。しかし、第二検出器２７０は、第二検出器２７０に入射するスポットのサイズ及び／又は形状を検出するように構成することもできる。

[0053] アパーチャ２４０、２５０は、両方とも後焦点面２８０、２８１から距離ｘに配置することができる。しかし、アパーチャと後焦点面の間の距離がアパーチャ毎に異なることも可能である。

[0054] 動作時には、基板Ｗが焦点にある場合、第一通過ビーム部分２２４及び第二通過ビーム部分２２５が実質的に等しく、したがって第一検出器２６０及び第二検出器２７０は、実質的に同じ量の放射（又は検出器２６０及び２７０に投影されるスポットの同じサイズ／形状）を検出する。

[0055] 図５ａは、基板Ｗが対物レンズ１５に対して最適位置にある場合に、個々の検出器２６０及び２７０が受ける放射の量を示す２つのグラフである。その場合、両方の量は等しい。図５ｂは、対物レンズ１５に対する基板Ｗの位置が大きすぎる状態に対応して、個々の検出器２６０及び２７０が受ける放射の量を示す２つのグラフである。これで、検出器２６０が受ける放射の量は、検出器２７０が受ける放射の量より多い。図５ｃは、対物レンズ１５に対する基板Ｗの位置が小さすぎる状態に対応して、個々の検出器２６０及び２７０が受ける放射の量を示す２つのグラフである。これで、検出器２７０が受ける放射の量は、検出器２７０が受ける放射の量より少ない。

[0056] 基板Ｗが焦点にあるかを割り出すために２つのサブビームが使用されるので、対物レンズ１５に対して最適位置で基板Ｗを獲得するために、基板Ｗと対物レンズ１５の間の距離を変更しなければならない方向を割り出すことが可能である。というのは、基板Ｗと対物レンズ１５の間の距離を短縮するか、延長するか割り出せるように、距離が長すぎる状態（図５ｂ）と距離が短すぎる状態（図５ｃ）を区別できるからである。図５ｄは、基板Ｗと対物レンズ１５の間の距離ｙの関数として、個々の検出器２６０（左のグラフ）及び２７０（右のグラフ）が受ける放射の量を示す２つのグラフである。距離ｙ＝ｙ_optの距離で、基板Ｗは対物レンズ１５に対して最適位置にあり、これは放射の量が両方とも等しいという状態に対応する。概して、値ｙ＝ｙ_min及びｙ＝ｙ_maxによって規定される補則範囲Δｙがあり、この範囲内で光学フォーカスセンサが動作可能である。光学フォーカスセンサが捕捉範囲Δｙ内で動作し、第一検出器２６０が受ける放射の量が、第二検出器２７０が受ける量より多い場合、図５ｄから、対物レンズ１５に対する基板Ｗの最適位置を達成するために、距離ｙを延長しなければならないことが分かる。他方で、光学フォーカスセンサが捕捉範囲Δｙ内で動作し、第一検出器２６０が受ける放射の量が、第二検出器２７０が受ける放射の量より少ない場合、図５ｄから、対物レンズ１５に対する基板Ｗの最適位置を達成するために、距離ｙを短縮しなければならないことが分かる。

[0057] 図３に示すように、対物レンズ１５と第一後焦点面の間の経路長は、対物レンズ１５と第二後焦点面の間の経路長と同じである。しかし、例えば構成に与えられた光学要素の性質により、２つの経路長に差がある場合もあり得る。例えば、サブビームの一方の光路にウェッジを配置した場合に、こうなることがある。ウェッジ材料の光学特性の結果、ウェッジを通過するサブビームの方が経路長が長くなる。

[0058] 図４ｂは、サブビーム毎に１つずつ、スプリッタ２３０の背後に配置された２つのレンズ２２０ａ及び２２０ｂを含む光学フォーカスセンサ２００の実施形態を示す。レンズ２２０ａは、第一サブビーム２２２を第一アパーチャ２４０へと透過し、レンズ２２０ｂは、第二サブビーム２２３をミラー２９０を介して第二アパーチャ２５０へと透過する。この実施形態でも、対物レンズ１５と第一後焦点面２８０との間の経路長は、対物レンズ１５と第二後焦点面２８１との間の経路長と実質的に同じである。

[0059] 図４ｃは、光学フォーカスセンサ２００の別の実施形態を示す。この実施形態では、レンズ２２０ｂは第二サブビーム２２３を第二アパーチャ２５０へと直接透過する。

[0060] これらの例は１つの第一検出器２６０及び１つの第二検出器２７０を有するが、第一検出器２６０及び第二検出器２７０はそれぞれ、複数のサブ検出器に分割することができる。

[0061] 実施形態では、デポラライザをスプリッタ２３０の前方に配置することができる。スプリッタ２３０は、偏光に依存する反射又は透過率を有することがあり、この依存性は焦点のオフセットにつながる。デポラライザは、偏光を非偏光に変換し、したがって偏光の依存性を解消することができる。デポラライザの一例は、ウェッジ形構造を有し、様々な厚さのデポラライザで光を透過する。複屈折結晶によって導入される位相差は、その厚さとともに変化する。したがって、このデポラライザは、連続的に変化する位相差を導入する。その結果、デポラライザから出る光は、非偏光になる。デポラライザの例については、図６を参照されたい。

[0062] 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」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「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、露光前又は露光後に、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）、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することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及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。

[0063] 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規定される。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、圧力又はその組合せにより、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。

[0064] 本明細書で使用する「放射」及び「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又は１２６ｎｍ、あるいはその辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（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。

[0065] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及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、又はその組合せを指す。

[0066] 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つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

[0067] 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。

[0008] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示した図である。 [0009] リソグラフィ装置制御ユニットによって制御されたリソグラフィ装置が、本発明の実施形態によるリソグラフィセルの部分を形成することを示した図である。 [0010] 本発明の実施形態により基板の表面の１つ又は複数の特性を割り出すために使用可能なスキャトロメータなどの検査装置を示した図である。 [0011] 本発明の実施形態により、複数の角度及び波長で基板表面から反射した角度分解スペクトルを、高い開口数のレンズの瞳面で測定するように構成されたスキャトロメータを示した図である。 [0012] 本発明の実施形態によるレンズ又は光学システム、スプリッタ、ミラー、第一アパーチャ、第二アパーチャ、第一検出器及び第二検出器を含む光学フォーカスセンサを示した図である。 [0013] 本発明の実施形態によりスプリッタの背後に配置され、サブビーム毎に１つずつの２つのレンズを含む光学フォーカスセンサを示した図である。 [0014] 本発明の実施形態による光学フォーカスセンサを示した図である。 （ａ）[0015] 基板が対物レンズに対して最適位置にある場合に２つの個々の検出器が受ける放射の量を示す２つのグラフである。（ｂ）[0016] ２つの個々の検出器が受け、対物レンズに対して基板の位置が大きすぎる状態に対応する放射の量を示す２つのグラフである。（ｃ）[0017] ２つの個々の検出器が受け、対物レンズに対して基板の位置が小さすぎる状態に対応する放射の量を示す２つのグラフである。 [0018] 基板と対物レンズ間の距離の関数として２つの個々の検出器が受けた放射の量を示す２つのグラフである。 [0019] 例えば光学フォーカスセンサに含まれるスプリッタの前方に配置することができ、偏光を非偏光に変換するデポラライザを示した図である。

Claims (12)

1. 対物レンズの焦点面に対する基板の位置を示す焦点誤差信号を生成する光学フォーカスセンサであって、
   放射ビームをそれぞれ第一および第二光学分枝に関連する第一サブビームと第二サブビームに分割し、さらに、第一アパーチャを介して前記第一サブビームを第一検出器に誘導し、第二アパーチャを介して前記第二サブビームを第二検出器に誘導するスプリッタを備え、
   前記第一アパーチャが、前記第一光学分枝にある前記対物レンズの第一後焦点面と前記第一検出器との間に配置され、
   前記第二アパーチャが、前記対物レンズと前記第二光学分枝にある前記対物レンズの第二焦点面との間に配置される光学フォーカスセンサ。
2. 前記スプリッタと前記第二アパーチャの間に配置され、前記第二サブビームを前記第二アパーチャに向かって誘導するミラーを備える、請求項１に記載の光学フォーカスセンサ。
3. 前記放射ビームを前記スプリッタへ透過するレンズを備える、請求項１に記載の光学フォーカスセンサ。
4. 前記第一サブビームを前記第一アパーチャへ透過する第一レンズ、及び前記第二サブビームを前記第二アパーチャへ透過する第二レンズを備える、請求項１に記載の光学フォーカスセンサ。
5. 前記第一検出器によって生成された第一検出器信号、及び前記第二検出器によって生成された第二信号に基づいて、前記焦点誤差信号を生成するコントローラを備える、請求項１に記載の光学フォーカスセンサ。
6. 偏光を非偏光に変換するデポラライザを備える、請求項１に記載の光学フォーカスセンサ。
7. 前記デポラライザが前記スプリッタの前方に配置される、請求項６に記載の光学フォーカスセンサ。
8. 前記デポラライザがウェッジ形構造を有する、請求項７に記載の光学フォーカスセンサ。
9. 基板の特性を測定する検査装置であって、
   放射を出力する照明源と、
   前記放射を前記基板へ投影する対物レンズと、
   前記対物レンズの焦点面に対する前記基板の位置を示す焦点誤差信号を生成する光学フォーカスセンサとを備え、前記光学フォーカスセンサが、
   放射ビームを、それぞれ第一及び第二光学分枝に関連する第一サブビームと第二サブビームに分割し、さらに、第一アパーチャを介して前記第一サブビームを第一検出器に誘導し、第二アパーチャを介して前記第二サブビームを第二検出器に誘導するスプリッタを備え、
   前記アパーチャが、前記第一光学分枝の前記対物レンズの第一後焦点面と前記第一検出器との間に配置され、
   前記第二アパーチャが、前記対物レンズと前記第二光学分枝の前記対物レンズの第二後焦点面との間に配置される検査装置。
10. 前記検査システムがスキャトロメータである、請求項６に記載の検査装置。
11. 前記検査装置が楕円偏光計である、請求項６に記載の検査装置。
12. パターンを照明するように構成された照明システムと、
    前記パターンの像を基板に投影するように構成された投影システムと、
    前記基板の特性を測定するように構成された検査装置と、を備え、前記検査装置が、
    放射を出力するように構成された照明源と、
    前記放射を前記基板に投影するように構成された対物レンズと、
    前記対物レンズの焦点面に対する前記基板の位置を示す焦点誤差信号を生成するように構成された光学フォーカスセンサと、を備え、前記光学フォーカスセンサが、
    放射ビームを、それぞれ第一及び第二光学分枝に関連する第一サブビームと第二サブビームに分割するように構築されて、構成され、さらに、第一アパーチャを介して前記第一サブビームを第一検出器に誘導し、第二アパーチャを介して前記第二サブビームを第二検出器に誘導するように構築されて、構成されたスプリッタを備え、
    前記アパーチャが、前記第一光学分枝の前記対物レンズの第一後焦点面と前記第一検出器との間に配置され、
    前記第二アパーチャが、前記対物レンズと前記第二光学分枝の前記対物レンズの第二後焦点面との間に配置される
    リソグラフィ装置。