JP7022220B2 - 非線形光学系を有する検査装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１８年４月６日出願の米国仮特許出願第６２／６５３，７８６号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[0002] 本開示は、例えばリソグラフィ装置及びシステムのための検査装置用の光学システムに関する。

[0003] 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含む）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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。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。

[0004] リソグラフィプロセスをモニタするために、パターン基板のパラメータが測定される。パラメータには、例えば、パターン基板内又は上に形成された連続する層間のオーバーレイエラーや現像された感光性レジストの臨界線幅が含まれてよい。この測定は、製品基板上及び／又は専用のメトロロジターゲット上で実行することができる。走査電子顕微鏡及び様々な専用ツールの使用を含むリソグラフィプロセスで形成される微細構造を測定する様々な技術がある。専用検査ツールの高速で非侵襲的な形態は、放射ビームを基板表面上のターゲットに誘導し、散乱又は反射したビームの特性を測定するスキャトロメータである。基板により反射又は散乱される前後のビームの特性を比較することによって、基板の特性を決定することができる。これは、例えば既知の基板特性に関連した既知の測定値のライブラリに格納されたデータと反射ビームを比較することによって実行することができる。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散乱し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。これに対して、角度分解スキャトロメータは単色放射ビームを使用し、散乱した放射の強度を角度の関数として測定する。

[0005] このような光学スキャトロメータは、現像された感光性レジストのクリティカルディメンジョンやパターン基板内又は上に形成された２つの層の間のオーバーレイエラー（ＯＶ）などのパラメータを測定するのに使用することができる。基板の特性は、基板により反射又は散乱される前後の照明ビームの特性を比較することによって測定することができる。

[0006] 半導体デバイスがますます小さくそしてより複雑になるにつれて、製造公差が厳しくなり続けている。したがって、メトロロジ測定を改善し続ける必要がある。スキャトロメータの１つの例示的な用途は、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）メトロロジのためのものであり、これは、半導体ウェーハなどのパターン構造を測定するのに特に有用である。光学ＣＤメトロロジ技術には、ドームスキャトロメトリ、分光反射率測定、及び分光エリプソメトリが含まれる。これらの全ての技術は、異なる入射方向について異なる偏光の反射強度を測定することに基づいている。そのような技術は、高い消光率、又は偏光純度を必要とする。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）は、偏光状態によって光を分割して、ｓ偏光を反射しながらｐ偏光を透過させる。完全なＰＢＳは、１００％のｐ偏光を透過し、１００％のｓ偏光を反射するが、実際のＰＢＳは、ｓ偏光とｐ偏光の混合物を透過及び反射する。ｐ偏光とｓ偏光の比率は消光率と呼ばれる。光学ＣＤは高い消光率を必要とする。

[0007] スキャトロメータの別の例示的な用途は、オーバーレイ（ＯＶ）メトロロジ用であり、これは、ウェーハ上の層のスタックのアライメントを測定するのに有用である。リソグラフィプロセスを制御してデバイスフィーチャを基板上に正確に配置するために、一般的にアライメントマーク又はターゲットが基板上に設けられ、リソグラフィ装置は、１つ以上のアライメントシステムを備え、それによって基板上のマークの位置が正確に測定されなければならない。１つの既知の技術では、スキャトロメータはウェーハ上のターゲットからの回折光を測定する。「暗視野」スキャトロメトリを用いた回折ベースのオーバーレイは、ゼロ次の回折（鏡面反射に対応）を遮断し、１つ以上の高次の回折のみを処理してターゲットのグレースケール画像を作成する。この暗視野技術を使用する回折ベースのオーバーレイは、より小さいターゲット上でのオーバーレイ測定を可能にするものであり、マイクロ回折ベースのオーバーレイ（μＤＢＯ）として知られている。しかしながら、μＤＢＯは非常に高いコントラスト比を必要とする可能性がある。

[0008] 各製品及びプロセスは、メトロロジターゲットの設計及びオーバーレイ測定を実行するための適切なメトロロジ「レシピ」の選択に注意を必要とする。一部のメトロロジ技術では、メトロロジターゲットの回折パターン及び／又は暗視野画像は、ターゲットが所望の照明条件下で照明される間に捕捉される。これらの照明条件は、放射の波長、角度強度分布（照明プロファイル）、及び偏光などの様々な照明パラメータによってメトロロジレシピで定義することができる。

[0009] 一部の実施形態では、検査装置が光学システム及び検出器を備える。一部の実施形態では、光学システムは非線形プリズム光学系を備える。一部の実施形態では、光学システムは、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームを受けるように構成される。一部の実施形態では、光学システムは、各回折ビームの第１の偏光と第２の偏光とを分離するように構成される。一部の実施形態では、検出器は、ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光及び第２の偏光を同時に検出するように構成される。

[0010] 一部の実施形態では、光学システムは検査装置の瞳面にある。一部の実施形態では、非線形プリズム光学系は複屈折性である。一部の実施形態では、非線形プリズム光学系はゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれから常光線及び異常光線を分離するように構成される。一部の実施形態では、ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光は水平偏光成分であり、ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第２の偏光は、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分である。

[0011] 一部の実施形態では、光学システムは複数の非線形プリズム光学系をさらに備える。一部の実施形態では、複数の非線形プリズム光学系は複数のウォラストンプリズムを含む。一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは第１のタイプ及び第２のタイプを含む。一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは、それぞれが第１のくさび角及び対応する第１の発散角を有する２つの第１のタイプのウォラストンプリズムを含む。例えば、第１のくさび角及び対応する第１の発散角は４５°であってよい。一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは、それぞれが第２のくさび角及び対応する第２の発散角を有する２つの第２のタイプのウォラストンプリズムを含む。例えば、第２のくさび角及び対応する第２の発散角は１５°であってよい。一部の実施形態では、第１のくさび角及び第１の発散角は第２のくさび角及び第２の発散角よりも大きい。一部の実施形態では、２つの第１のタイプのウォラストンプリズムは互いに対して９０°回転される。一部の実施形態では、２つの第２のタイプのウォラストンプリズムは互いに対して９０°回転される。

[0012] 一部の実施形態では、マイクロ回折ベースのオーバーレイを測定するためのリソグラフィ装置が、第１の照明光学システム、投影光学システム、及びスキャトロメータを備える。一部の実施形態では、第１の照明光学システムは回折パターンを照明するように構成される。一部の実施形態では、投影光学システムは回折パターンの像を基板上に投影するように構成される。一部の実施形態では、スキャトロメータはリソグラフィ装置のパラメータを決定するように構成される。

[0013] 一部の実施形態では、スキャトロメータは、第２の照明光学システム、対物光学システム、及び検査装置を備える。一部の実施形態では、第２の照明光学システムは少なくとも１つの放射ビームを伝送するように構成される。一部の実施形態では、対物光学システムは少なくとも１つの放射ビームを基板上に合焦させるように構成される。一部の実施形態では、検査装置は基板からの反射放射ビームを検出するように構成される。

[0014] 一部の実施形態では、スキャトロメータの検査装置は光学システム及び検出器を備える。一部の実施形態では、光学システムは非線形プリズム光学系を備える。一部の実施形態では、光学システムは、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームを受け、各回折ビームの第１の偏光及び第２の偏光を分離するように構成される。一部の実施形態では、検出器はゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光及び第２の偏光を同時に検出するように構成される。

[0015] 一部の実施形態では、非線形プリズム光学系は、複屈折光学素子、ウォラストンプリズム、ノマルスキープリズム、セナルモンプリズム、ロコンプリズム、グラントンプソンプリズム、又はグランフォーカルトプリズムである。一部の実施形態では、光学システムは減光フィルタを備える。一部の実施形態では、減光フィルタはゼロ次回折の強度を１次回折の強度に対して正規化するように構成される。一部の実施形態では、光学システムは検査装置の瞳面にあり、検出器は単一の暗視野検出器である。一部の実施形態では、ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光は水平偏光成分であり、ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第２の偏光は水平偏光成分に直交する垂直偏光成分である。

[0016] 一部の実施形態では、光学システムは複数の非線形プリズム光学系をさらに備える。一部の実施形態では、複数の非線形プリズム光学系は複数のウォラストンプリズムを含む。一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは第１のタイプ及び第２のタイプを含む。

[0017] 一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは、それぞれが第１のくさび角及び対応する第１の発散角を有する２つの第１のタイプのウォラストンプリズムを含む。例えば、第１のくさび角及び対応する第１の発散角は４５°であってよい。一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは、それぞれが第２のくさび角及び対応する第２の発散角を有する２つの第２のタイプのウォラストンプリズムを含む。例えば、第２のくさび角及び対応する第２の発散角は１５°であってよい。一部の実施形態では、第１のくさび角及び第１の発散角は第２のくさび角及び第２の発散角よりも大きい。一部の実施形態では、２つの第１のタイプのウォラストンプリズムは互いに対して９０°回転される。一部の実施形態では、２つの第２のタイプのウォラストンプリズムは互いに対して９０°回転される。

[0018] 一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは、２×２マトリクスアレイで透明板上に配置される。一部の実施形態では、複数のウォラストンプリズムは、第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームとを別々に受けるように構成される。

[0019] 一部の実施形態では、水平偏光成分と、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分とは、対応する複数のウォラストンプリズムによって第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームのそれぞれについて分離される。一部の実施形態では、各サブビームの水平偏光成分と垂直偏光成分とは検出器によって８個の個別のビームスポットとして結像される。

[0020] 一部の実施形態では、マイクロ回折ベースのオーバーレイを測定する方法が、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームの両方の第１の偏光と第２の偏光とを、非線形プリズム光学系を備えた光学システムによって分離することを含む。一部の実施形態では、方法は、ゼロ次回折及び１次回折並びに各回折の第１の偏光及び第２の偏光を検出器によって同時に検出することを含む。一部の実施形態では、方法は、回折ターゲットの対象パラメータを調整してメトロロジ又はリソグラフィシステムの正確度又は精度を改善することを含む。一部の実施形態では、方法は、１つ以上の回折次数の検出された第１の偏光及び第２の偏光に基づいて、リソグラフィ装置のパラメータを調整又は最適化して、リソグラフィ装置の正確度、精度、タイミング、効率性、及び／又は生産性を改善することを含む。一部の実施形態では、方法は、１つ以上の回折次数の検出された第１の偏光及び第２の偏光に基づいてリソグラフィ装置の動作パラメータを調整して、リソグラフィ装置の正確度又は精度を改善することを含む。

[0021] 一部の実施形態では、方法は、第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームとを別々に分離することを含む。一部の実施形態では、方法は、第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームのそれぞれについて、水平偏光成分と、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分とを分離することを含む。一部の実施形態では、方法は、ゼロ次回折サブビーム及び１次回折サブビームのそれぞれの水平偏光成分及び垂直偏光成分を単一の暗視野検出器上に８個の個別のビームスポットとして結像することを含む。

[0022] 本発明の別の特徴及び利点並びに本発明の様々な実施形態の構造及び作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者はさらなる実施形態を容易に思いつくであろう。

[0023] 本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し説明とともに、更に本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して使用できるようにする働きをする。

[0024] 例示的な実施形態に係る反射型リソグラフィ装置の概略図である。 [0025] 例示的な実施形態に係る透過型リソグラフィ装置の概略図である。 [0026] 例示的な実施形態に係る反射型リソグラフィ装置のより詳細な概略図である。 [0027] 例示的な実施形態に係るリソグラフィセルの概略図である。 [0028] 様々な例示的な実施形態に係るスキャトロメータの概略図である。 [0028] 様々な例示的な実施形態に係るスキャトロメータの概略図である。 [0029] 例示的な実施形態に係る検査装置用の光学システムの概略図である。 [0030] 例示的な実施形態に係る検査装置用の例示的な光学システムの概略図である。 [0031] 例示的な実施形態に係る光学システムの概略図である。 [0032] 例示的な実施形態に係る光学システムの概略図である。 [0033] 例示的な実施形態に係る光学システムの概略図である。

[0034] 本発明の特徴及び利点は、同様の参照符号は全体を通して対応する要素を識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことで更に明白になるであろう。図面では、一般に、同様の参照番号が同一の、機能が類似した、及び／又は構造が類似する要素を示す。さらに、一般に、参照番号の左端の桁は、参照番号が最初に表示される図面を識別する。他に示されない限り、本開示を通じて提供される図面は縮尺通りの図面として解釈されるべきではない。

[0035] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される１つ又は複数の実施形態は本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される１つ又は複数の実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。

[0036] 記載された実施形態、及び本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。更に、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。更に、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識の範囲内にあることが理解される。

[0037] 「下（beneath）」、「下（below）」、「下（lower）」、「上（above）」、「上（on）」、「上（upper）」などのような空間的に相対的な用語は、図に示すように、ある要素又は機能と別の１つ又は複数の要素又は１つ又は複数の機能との関係を説明するのを容易にするために、本明細書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用中又は動作中のデバイスの様々な方向を包含することを意図している。装置は、他の方法で方向付けられてもよく（９０度又は他の方向に回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、同様にそれに応じて解釈され得る。

[0038] 本明細書で使用される「約」という語は、特定の技術に基づいて変化し得る所与の量の値を示す。特定の技術に基づいて、「約」という語は、例えばその値の１０～３０％（例えば、その値の±１０％、±２０％、又は±３０％）の範囲内で変化する所与の量の値を示す可能性がある。

[0039] 本開示の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらのいずれかの組み合わせにおいて実施可能である。また、本開示の実施形態は、１つ以上のプロセッサによって読み取り及び実行され得る機械読み取り可能媒体上に記憶された命令としても実施することができる。機械読み取り可能媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）によって読み取り可能な形態の情報を記憶又は送信するためのいずれかの機構を含み得る。例えば、機械読み取り可能媒体は、読み取り専用メモリ（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、又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）、及び他のものを含むことができる。更に、一定の動作を実行するものとして本明細書ではファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、及び／又は命令を記載することができる。しかしながらそのような記載は単に便宜上のものであり、そういった動作は実際には、コンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスから得られることは認められよう。

[0040] このような実施形態を詳述する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。

[0041] 例示的なリソグラフィシステム

[0042] 図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ本発明の実施形態が実装され得るリソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’の概略図である。リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’はそれぞれ以下の、放射ビームＢ（例えば深紫外放射又は極端紫外放射）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、レチクル、又は動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成されるとともに、パターニングデバイスＭＡ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るとともに、基板Ｗ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に接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴとを備える。リソグラフィ装置１００及び１００’は、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つ以上のダイを含む）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ＰＳも有する。リソグラフィ装置１００では、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは反射型である。リソグラフィ装置１００’では、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは透過型である。

[0043] 照明システムＩＬは、放射ビームＢを誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0044] 支持構造ＭＴは、基準フレームに対するパターニングデバイスＭＡの方向、リソグラフィ装置１００及び１００’のうちの少なくとも１つの設計等の条件、及び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ＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、機械的、真空、静電、又は他のクランプ技術を使用して、パターニングデバイスＭＡを保持することができる。支持構造ＭＴは、例えば、フレーム又はテーブルでもよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。センサを使用することにより、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に対して確実に所望の位置に来るようにできる。

[0045] 「パターニングデバイス」ＭＡという用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成するために放射ビームＢの断面にパターンを付与するのに使用され得る何らかのデバイスを指すものと広義に解釈されるべきである。放射ビームＢに付与されたパターンは、集積回路を形成するためにターゲット部分Ｃに生成されるデバイスにおける特定の機能層に対応する可能性がある。

[0046] パターニングデバイスＭＡは、（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’におけるように）透過型であっても、（図１Ａのリソグラフィ装置１００におけるように）反射型であってもよい。パターニングデバイスＭＡの例には、レチクル、マスク、プログラマブルミラーアレイ、又はプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、又はハーフトーン型位相シフトマスク、さらには多様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一例は、それぞれが入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜され得る小さいミラーのマトリクス配列を採用する。傾斜されたミラーは、小さいミラーのマトリクスにより反射される放射ビームＢにパターンを付与する。

[0047] 本明細書において使用する「投影システム」ＰＳという用語は、用いられる露光放射線に、又は、液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要素に適切な屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はそれらのあらゆる組み合わせを含むあらゆるタイプの投影システムを含んでいてもよい。その他のガスは放射線又は電子を吸収し過ぎる可能性があるため、ＥＵＶ又は電子ビーム放射線には真空環境を使用することがある。したがって、真空環境は、真空壁及び真空ポンプを用いてビーム経路全体に提供してもよい。

[0048] リソグラフィ装置１００及び／又はリソグラフィ装置１００’は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブルＷＴ（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。このような「マルチステージ」マシンにおいては、追加の基板テーブルＷＴが並行して使用されるか、あるいは１つ以上の基板テーブルＷＴが露光に使用されている間に、１つ以上の他のテーブルで準備工程が実行されてよい。ある状況では、追加のテーブルは基板テーブルＷＴでなくてもよい。

[0049] 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適用することもできる。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よく知られている。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。

[0050] 図１Ａ及び図１Ｂ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１００、１００’とは別個の物理的実体であってよい。この場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００又は１００’の一部を構成するとは見なされず、放射ビームＢは放射源ＳＯから、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備えたビームデリバリシステムＢＤ（図１Ｂ）を介してイルミネータＩＬへ通過する。他の場合、例えば放射源ＳＯが水銀ランプである場合には、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００、１００’の一体部分であってよい。放射源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビームデリバリシステムＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと呼ばれることがある。

[0051] イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤ（図１Ｂ）を備えてよい。一般に、イルミネータの瞳面における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‐outer」及び「σ‐inner」と呼ばれる）を調整することができる。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などの他の様々なコンポーネント（図１Ｂ）を備えてもよい。イルミネータＩＬは、ビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームＢを調節するのに使用することができる。

[0052] 図１Ａを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ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付与される。リソグラフィ装置１００では、放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後に、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳは放射ビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ、又は静電容量センサ）の助けによって、基板テーブルＷＴを（例えば、放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを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１のポジショナＰＭ及び別の位置センサＩＦ１を使用して、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。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、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗを位置合わせすることができる。

[0053] 図１Ｂを参照すると、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニングデバイスによってパターン付与される。マスクＭＡを横断した後、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にビームを合焦させる。投影システムは、照明システム瞳ＩＰＵと共役な瞳ＰＰＵを有する。放射の一部は、照明システム瞳ＩＰＵにおける強度分布から生じ、マスクパターンにおいて回折の影響を受けることなくマスクパターンを横切り、照明システム瞳ＩＰＵにおいて強度分布の像を作り出す。

[0054] 投影システムＰＳは、マスクパターンＭＰの像ＭＰ’を投影する。像ＭＰ’は、強度分布からの放射によりマスクパターンＭＰから生成された回折ビームによって、基板Ｗ上に被覆されたフォトレジスト層上に形成される。例えば、マスクパターンＭＰには、 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/10626666" ラインと HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/10274124" スペースの HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/10031256" アレイが含まれてよい。アレイでの放射回折で HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/75373" ゼロ次回折でないものからは、ラインと垂直な方向に方向が変わった誘導回折ビームが生成される。 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/14501466" 非回折ビーム（すなわち、いわゆるゼロ次回折ビーム）は、 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/10761075" 伝搬方向が変化することなくパターンを横断する。ゼロ次回折ビームは、投影システムＰＳの共役な瞳ＰＰＵの上流にある投影システムＰＳの上部レンズ又は上部 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/10668100" レンズグループを横断して、共役な瞳ＰＰＵに到達する。ゼロ次回折ビームに関連する共役な瞳ＰＰＵの面における強度分布の部分が、照明システムＩＬの照明システム瞳ＩＰＵの強度分布の像である。開口デバイスＰＤは、例えば投影システムＰＳの共役な瞳ＰＰＵを含む平面に又は概ね平面に配置される。

[0055] 投影システムＰＳは、上部レンズ又は上部レンズグループＬ１及び下部レンズ又は下部レンズグループＬ２によって、ゼロ次回折ビームのみならず、１次又は１次以上の回折ビーム（図示せず）も捉えるように配置される。一部の実施形態では、ラインに対して垂直な方向に延びるラインパターンを結像するためのダイポール照明を使用して、ダイポール照明の解像度向上効果を利用することができる。例えば、 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/13007991" １次回折ビームは、対応するゼロ次回折ビームにウェーハＷのレ HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/119511" ベルで HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/11229058" 干渉して、ラインパターンＭＰの像ＭＰ’を可能な限り高い HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/12009629" 解像度及び HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/10523925" プロセスウィンドウ（すなわち、使用可能 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/321967" 焦点深度及び許容 HYPERLINK "https://astamuse.com/ja/keyword/14489707" 露光ドーズの変化の組み合わせ）で生成する。一部の実施形態では、照明システム瞳ＩＰＵの対向する象限に放射極（図示せず）を提供することによって非点収差を低減することができる。例えば、照明システム瞳ＩＰＵにおける照明は２つの対向する照明象限のみを使用することができ、ＢＭＷ照明と呼ばれることもあり、その結果、残りの２つの象限は照明に使用されないが１次回折ビームを捉えるように構成される。さらに、一部の実施形態では、対向する象限の放射極に関連付けられた投影システムの共役な瞳ＰＰＵでゼロ次ビームを遮断することによって非点収差を低減することができる。このことは、参照によりその全体が本明細書に取り込まれる、２００９年３月３１日発行の米国特許第７，５１１，７９９号により詳細に説明されている。

[0056] 第２のポジショナ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、（例えば放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように）基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、（例えばマスクライブラリの機械的な取り出し後又はスキャン中に）第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１Ｂに図示せず）とを使用して、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。

[0057] 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）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けを借りて実現することができる。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及びショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブル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、又は固定してもよい。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することができる。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブラインアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0058] マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡは、真空チャンバＶ内にあってよい。真空内ロボットＩＶＲを用いて、マスクなどのパターニングデバイスを真空チャンバ内及び外に移動させることができる。代替的に、マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡが真空チャンバの外側にある場合、真空内ロボットＩＶＲと同様に、様々な輸送作業のために真空外ロボットを用いることができる。真空内及び真空外ロボットは、共に中継ステーションの固定されたキネマティックマウントへの任意のペイロード（例えばマスク）のスムーズな移動のために較正される必要がある。

[0059] 図示のリソグラフィ装置１００及び１００’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。

[0060] １．ステップモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）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Ｂに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。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。

[0061] ２．スキャンモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）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Ｂに付与される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（例えばマスクテーブル）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の拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。

[0062] ３．別のモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）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Ｂに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。パルス放射線源ＳＯを使用することができ、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、必要に応じて更新される。この動作モードは、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。

[0063] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0064] さらなる実施形態では、リソグラフィ装置１００は、極端紫外（ＥＵＶ）放射源を備える。極端紫外放射源は、ＥＵＶリソグラフィのためにＥＵＶ放射ビームを発生させるように構成される。一般に、ＥＵＶ放射源は、放射システム内に構成され、対応する照明システムが、ＥＵＶ放射源のＥＵＶ放射ビームを調節するように構成される。

[0065] 図２は、ソースコレクタ装置ＳＯ、照明システムＩＬ、及び投影システムＰＳを備えたリソグラフィ装置１００をより詳細に示している。ソースコレクタ装置ＳＯは、このソースコレクタ装置ＳＯの閉鎖構造２２０内に真空環境を維持できるように構築及び配置される。放電生成プラズマ源によってＥＵＶ放射放出プラズマ２１０を形成することができる。ＥＵＶ放射を生成するには、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、又はＳｎ蒸気のようなガス又は蒸気によって、極めて高温のプラズマ２１０を生成して、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放出させればよい。極めて高温のプラズマ２１０は、例えば放電によって少なくとも不完全電離プラズマを生じさせることによって生成される。効率的な放射発生のため、例えば分圧が１０ＰａのＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎの蒸気又は他のいずれかの適切なガスもしくは蒸気が必要となることがある。ある実施形態では、励起したスズ（Ｓｎ）のプラズマを供給してＥＵＶ放射を生成する。

[0066] 高温プラズマ２１０が発した放射は、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へ、放射源チャンバ２１１の開口内又は開口の後ろに位置決めされた任意選択のガスバリア又は汚染物質トラップ２３０（場合によっては汚染物質バリア又はフォイルトラップとも呼ばれる）を介して送出される。汚染物質トラップ２３０はチャネル構造を含んでよい。汚染物質トラップ２３０は、ガスバリア又はガスバリアとチャネル構造の組み合わせを含んでもよい。本明細書でさらに示す汚染物質トラップ又は汚染物質バリア２３０は、少なくともチャネル構造を含む。

[0067] コレクタチャンバ２１２は、いわゆるかすり入射型コレクタの場合もある放射コレクタＣＯを含んでよい。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ側２５１及び下流放射コレクタ側２５２を有する。コレクタＣＯを横断する放射は、格子スペクトルフィルタ２４０で反射して、仮想光源点ＩＦに合焦させることができる。仮想光源点ＩＦは一般に中間焦点と呼ばれ、ソースコレクタ装置は、中間焦点ＩＦが閉鎖構造２２０の開口２１９に又はその近傍に位置するように配置される。仮想光源点ＩＦは、放射放出プラズマ２１０の像である。格子スペクトルフィルタ２４０は、特に赤外線（ＩＲ）放射を抑制するために用いられる。

[0068] この後、放射は照明システムＩＬを横断する。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２２１の所望の角度分布を与えるとともにパターニングデバイスＭＡにおいて所望の放射強度均一性を与えるように配置されたファセットフィールドミラーデバイス２２２及びファセット瞳ミラーデバイス２２４を備えてよい。支持構造ＭＴにより保持されたパターニングデバイスＭＡで放射ビーム２２１が反射されると、パターン付きビーム２２６が形成され、このパターン付きビーム２２６は、投影システムＰＳによって反射要素２２８、２３０を介して、ウェーハステージ又は基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗ上に結像される。

[0069] 一般に、照明光学ユニットＩＬ及び投影システムＰＳには、図示するよりも多くの要素が存在する場合がある。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置のタイプに応じて任意選択的に存在する場合がある。さらに、図２に示したものよりも多くのミラーが存在する場合があり、例えば投影システムＰＳには、図２に示したものに比べて１つから６つの追加の反射要素が存在することがある。

[0070] 図２に示すようなコレクタ系ＣＯは、コレクタ（又はコレクタミラー）の単なる一例として、かすり入射型リフレクタ２５３、２５４、及び２５５を有する入れ子状のコレクタとして示されている。かすり入射型リフレクタ２５３、２５４、及び２５５は、光軸Ｏを中心として軸方向に対称配置され、このタイプのコレクタ系ＣＯは、ＤＰＰ源と呼ばれることが多い放電生成プラズマ源と組み合わせて好適に用いられる。

[0071] 例示的なリソグラフィセル

[0072] 図３は、リソセル又はクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセル３００を示している。リソグラフィ装置１００又は１００’はリソグラフィセル３００の一部を構成することがある。また、リソグラフィセル３００は、基板に露光前プロセス及び露光後プロセスを実行する１つ以上の装置を含んでよい。従来から、これらにはレジスト層を堆積させるためのスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するためのデベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨ、及びベークプレートＢＫが含まれる。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯが、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り出し、それらを様々なプロセス装置間で移動させ、リソグラフィ装置１００又は１００’のローディングベイＬＢに引き渡す。これらのデバイスは、まとめてトラックと呼ばれることも多く、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。ＴＣＵ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、ＳＣＳ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、これらの様々な装置はスループット及び処理効率を最大化するように動作させることができる。

[0073] 例示的なスキャトロメータ

[0074] リソグラフィ装置１００及び／又は１００’のようなリソグラフィ装置により露光される基板の正確かつ一貫した露光を保証するために、露光済み基板を検査して、後続の層間のオーバーレイエラー、線の太さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合は、特に同一バッチの他の基板が露光されないうちに充分に迅速な検査をすぐに実行可能である場合は、後続基板の露光に対して調整を行うことができる。また、すでに露光済みの基板を歩留まり改善のために剥離して再加工するか、又は廃棄することで、不良であるとわかった基板に対する露光の実行を回避することができる。１枚の基板のいくつかのターゲット部分のみが不良である場合は、基準を満たすターゲット部分にのみさらに露光を実行することができる。

[0075] 基板の特性を明らかにするために、特に、異なる基板又は同一基板の異なる層の特性にどのくらい層間のばらつきがあるかを明らかにするために検査装置を用いることができる。検査装置は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’などのリソグラフィ装置又はリソセル３００に一体化するか、あるいは独立型のデバイスとすることができる。迅速な測定を可能とするため、検査装置は露光されたレジスト層の特性を露光直後に測定することが望ましい。しかしながら、レジストの潜像はコントラストが極めて小さい。すなわち、放射に露光されたレジスト部分と露光されていない部分との間の屈折率には極めて小さな差しかなく、また、全ての検査装置が潜像の有用な測定を行うのに充分な感度を有するわけではない。したがって、測定は、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に実行してもよい。露光後ベークステップは、慣例的に、露光された基板に対して実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを増大させる。この段階におけるレジストの像を半潜像と称することができる。また、レジストの露光部分又は非露光部分のいずれかが除去されたとき、又はエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像済みのレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、不良基板を再加工する可能性を抑制し、それでもなお有用な情報を与えることができる。

[0076] 図４は、本発明において使用可能なスキャトロメータＳＭ１を示している。スキャトロメータＳＭ１は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’などのリソグラフィ装置又はリソセル３００に一体化するか、あるいは独立型のデバイスとすることができる。これは、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。反射された放射は分光検出器４に送られ、分光検出器４は鏡面反射し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、検出されたスペクトルを生じさせる構造又はプロファイルを処理ユニットＰＵにより、例えば厳密結合波分析及び非線形回帰によって、又はシミュレートされたスペクトルのライブラリとの比較によって、図４の下部に示すように再構成することができる。一般に、この再構成では、構造の概略的な形態は既知であり、構造が作成されたプロセスの知識からいくつかのパラメータが推定されるので、スキャトロメトリデータから決定される構造のパラメータはほんのわずかしかない。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。

[0077] 図５に、本発明と共に使用され得る別のスキャトロメータＳＭ２が示されている。スキャトロメータＳＭ２は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’などのリソグラフィ装置又はリソセル３００に一体化するか、あるいは独立型のデバイスとすることができる。スキャトロメータＳＭ２は、放射源２、レンズシステム１２、フィルタ１３（例えば干渉フィルタ）、反射デバイス１４（例えば基準ミラー）、レンズシステム１５（例えば顕微鏡対物レンズシステム、本明細書では対物レンズシステムとも呼ばれる）、部分反射面１６（例えばビームスプリッタ）、及びポラライザ１７を備えてよい。スキャトロメータＳＭ２はさらに、検出器１８及び処理ユニットＰＵを備えてよい。

[0078] １つの例示的な動作において、放射源２が発した放射は、レンズシステム１２によってコリメートされ、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、顕微鏡対物レンズシステム１５を介して基板Ｗ上に合焦される。その後、散乱スペクトルを検出するため、反射された放射は部分反射面１６を透過して検出器１８に進入する。検出器は、対物レンズシステム１５の焦点距離Ｆのところにある後方投影瞳面１１内に配置することができるが、その代わりに瞳面を補助光学系（図示せず）によって検出器１８上に再結像することもできる。瞳面とは、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角度位置が放射のアジマス角を規定する面である。一例において検出器は、基板ターゲット３０の２次元角散乱スペクトルを測定可能とする２次元検出器である。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサアレイであってよく、例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を用いることができる。

[0079] 例えば入射する放射の強度を測定するために、基準ビームを用いることができる。これを行うため、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射したとき、その一部を基準ビームとしてビームスプリッタを透過させ、基準ミラー１４に向かわせる。この基準ビームを次いで同じ検出器１８の異なる部分上に、あるいは異なる検出器（図示せず）上に投影する。

[0080] 干渉フィルタ１３は１組の干渉フィルタを含んでよく、例えば４０５～７９０ｎｍ、又はもっと短い範囲、例えば２００～３００ｎｍの範囲内の対象波長を選択するのに利用可能であってよい。干渉フィルタは、１組の異なるフィルタで構成するのではなく、調整可能であってよい。代替的に、例えば、干渉フィルタの代わりに格子を用いてもよい。

[0081] 検出器１８は、単一の波長（又は狭い波長範囲）における散乱光の強度を測定するか、複数の波長でそれぞれに、もしくはある波長範囲についてまとめて強度を測定することができる。さらに、検出器１８は、ＴＭ偏光及びＴＥ偏光の強度を別個に測定すること、及び／又はＴＭ偏光とＴＥ偏光との位相差を測定することも可能である。

[0082] 放射源２として、広帯域光源（すなわち広範囲の光周波数又は波長、したがって広範囲の色を有するもの）を使用すると、大きいエタンデュを得ることができ、複数の波長の混合が可能となる。好ましくは、広帯域内の複数の波長は各々、Δλの帯域幅及び少なくとも２Δλ（すなわち帯域幅の２倍）の間隔を有することができる。いくつかの放射「源」が、ファイバ束を用いて分割された拡張放射源の異なる部分であってよい。このようにして、角度分解散乱スペクトルを複数の波長で並行して測定することができる。２Ｄスペクトルよりも多くの情報を含む３Ｄ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る。これは、より多くの情報を測定可能とするので、メトロロジプロセスのロバスト性が向上する。これについては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる欧州出願１，６２８，１６４ Ａ２にさらに詳しく記載されている。

[0083] 基板Ｗ上のターゲット３０は１Ｄ格子であってよく、１Ｄ格子はプリントされると現像後に固体レジストラインからバーが形成される。ターゲット３０は２Ｄ格子であってもよく、２Ｄ格子はプリントされると現像後に固体レジストピラー又はレジスト中のビアから格子が形成される。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内の色収差及び照明対称性に対して敏感である。このような収差の存在は、プリントされた格子のばらつきとして顕在化する。したがって、プリントされた格子のスキャトロメトリデータを用いて格子を再構成する。線幅及び形状などの１Ｄ格子のパラメータ、又はピラーもしくはビアの幅もしくは長さもしくは形状などの２Ｄ格子のパラメータを、プリントステップの知識から処理ユニットＰＵにより実行される再構成プロセス及び／又は他のスキャトロメトリプロセスに入力することができる。

[0084] 上記のように、ターゲットは基板の表面上にあってよい。このターゲットは、多くの場合、格子における一連の線又は２Ｄアレイにおける実質的に矩形の構造の形を取ることになる。メトロロジにおける厳密光回折理論の目的は、事実上ターゲットから反射される回折スペクトルの計算である。換言すれば、ＣＤ（クリティカルディメンジョン）均一性及びオーバーレイメトロロジのためにターゲット形状情報が得られる。オーバーレイメトロロジは、基板上の２つの層が位置合わせされているか否かを判定するために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、単に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定するための、スペクトルに対する格子の均一性の測定結果である。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「書かれる」オブジェクトの幅であり、リソグラフィ装置が物理的に基板上に書くことができる限界である。

[0085] 「暗視野」スキャトロメトリを用いた回折ベースのオーバーレイは、ゼロ次の回折（鏡面反射に対応）を遮断し、１つ以上の高次の回折のみを処理してターゲットのグレースケール画像を作成する。この暗視野技術を使用する回折ベースのオーバーレイは、より小さいターゲット上でのオーバーレイ測定を可能にしており、マイクロ回折ベースのオーバーレイ（μＤＢＯ）として知られている。μＤＢＯは非常に高いコントラスト比を必要とする可能性がある。

[0086] 例示的な光学システム

[0087] プリズムは、屈折率の差による屈折に基づいて電磁（ＥＭ）放射を分離するくさび形の透明な光学素子である。一般的に、プリズムは研磨された平面を有する。プリズムの断面は多角形であり、プリズムの面は反平行である。プリズムは複数の表面を備えてよく、プリズムの表面間の角は異なる可能性があるが、少なくとも２つの表面間の角が必要である。ビーム分割プリズムは、１つのビームを２つ以上のビームに分割するように構成された反射プリズムの一種である。偏光プリズムは、１つのビームを非線形光学系に基づいて様々な偏光成分に分割するように構成されたプリズムの一種である。

[0088] 非線形光学系（ＮＬＯ）は非線形媒質中にＥＭ放射を取り込む。これは媒質の分極（すなわち電気双極子モーメント）がＥＭ放射の電場と非線形に相互作用することを意味する。電場と誘電場との間の正規線形関係は非線形媒質中で崩れる。非線形相互作用は、偏光、周波数、位相、及び／又はビームパスの変化として現れる可能性がある。

[0089] 非線形プリズム光学系は、非線形屈折率に変化が出る可能性がある。例えば複屈折材料は、ＥＭ放射の偏光及び伝搬方向に依存する屈折率を有する。複屈折非線形媒質は二重屈折を生じさせ、非偏光ＥＭ放射が平行偏光及び垂直偏光の２つのビームパスに分割される。複屈折非線形媒質は、異なる屈折率に対応する２つの偏光波成分から構成される。常光線（ｏ光線）は光軸に対して垂直方向の偏光を有する一方、異常光線（ｅ光線）は、スネルの法則に従わず、媒質の光軸方向の偏光を有する。

[0090] ウォラストンプリズムとは、ＥＭ放射をその偏光成分により分離する非線形プリズム光学系である。ウォラストンプリズムは、非偏光ＥＭ放射を互いに垂直に偏光されたビームに分離する。一般に、ウォラストンプリズムは、各プリズムの１つの面が（例えば接着剤、セメントなどで）固着されて立方体を形成する２つの直角三角形プリズムを含む。ウォラストンプリズムから出射する放射ビームは、くさび角度及びＥＭ放射の波長に基づいて発散し、２つの直交偏光ビームに分離する。くさび角度に依存する発散角は約１°から４５°に及ぶ可能性がある。

[0091] 図６は、この開示の一部の実施形態に係る、例示的な検査装置ＩＡで使用される例示的な光学システム６００の概略図である。光学システム６００は検査装置ＩＡと共に使用されるように示されているが、この開示の実施形態はこの例に制限されず、また、この開示の光学システムの実施形態は、限定するわけではないが、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’、リソセル３００、スキャトロメータＳＭ１、スキャトロメータＳＭ２などの他の光学システム、及び／又はその他の光学システムと共に用いることができる。

[0092] 例えば、図６は、図５のスキャトロメータＳＭ２の対物光学システム１、図５のスキャトロメータＳＭ２の検出器１８、図５のスキャトロメータＳＭ２の処理ユニットＰＵ、及び光学システム６００を示している。一部の実施例によれば、光学システム６００は、回折ターゲット、例えば図５の基板Ｗの基板ターゲット３０から反射したゼロ次回折ビーム６１７ａ及び１次回折ビーム６１７ｂを受けるように構成される。

[0093] 一部の実施形態によれば、光学システム６００は、ゼロ次回折ビーム６１７ａから第１の偏光ゼロ次サブビーム６２３ａ及び第２の偏光ゼロ次サブビーム６２９ａを生成するように構成されてよい。また、光学システム６００は、１次回折ビーム６１７ｂから第１の偏光１次サブビーム６２３ｂ及び第２の偏光２次サブビーム６２９ｂを生成するように構成されてよい。一部の実施形態では、検出器１８はサブビーム６２３ａ、６２３ｂ、６２９ａ、及び６２９ｂを受け、サブビーム６２３ａ、６２３ｂ、６２９ａ、及び６２９ｂの強度及び／又は偏光を測定することができる。検出器１８及び処理ユニットＰＵは、基板Ｗ、基板ターゲット３０、及び／又は基板Ｗを生成するのに使用される光学システム（リソグラフィ装置など）の１つ以上のパラメータを測定するように構成されてよい。一部の実施形態では、検出器１８及び処理ユニットＰＵは、基板Ｗ上の基板ターゲット３０のパラメータ、例えばパターン基板Ｗ内又は上に形成された連続する層間のオーバーレイエラー及び／又は現像された感光性レジストの臨界線幅を測定するように構成されてよい。

[0094] 一部の実施形態では、第１の偏光ゼロ次サブビーム６２３ａは、ゼロ次回折ビーム６１７ａの線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、第２の偏光ゼロ次サブビーム６２９ａは、線形水平（Ｈ）偏光成分６２３ａに直交する、ゼロ次回折ビーム６１７ａの線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。一部の実施形態では、第１の偏光１次サブビーム６２３ｂは、１次回折ビーム６１７ｂの線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、第２の偏光１次サブビーム６２９ｂは、線形水平（Ｈ）偏光成分６２３ｂに直交する、１次回折ビーム６１７ｂの線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。

[0095] 一部の実施例によれば、ゼロ次回折ビーム６１７ａ及び１次回折ビーム６１７ｂは非偏光放射ビームであってよい。光学システム６００は、これらの非偏光入力ビーム（６１７ａ及び６１７ｂ）をその水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）偏光成分に分割し、結果として、入力ビーム６１７ａ及び入力ビーム６１７ｂから、例えばそれぞれが互いに平行かつ隣接して移動するサブビーム（６２３ａ及び６２９ａ）及びサブビーム（６２３ｂ及び６２９ｂ）をそれぞれ出力するように構成されてよい。この開示の実施形態の光学システムは、Ｈ及びＶ偏光ビームを共通の焦点面にある単一の検出器（例えばセンサ）１８上に結像するように構成されてよい。例えば検出器１８は、Ｈ及びＶ偏光ビームを受ける単一の暗視野検出器であってよい。電場が入射面に平行な偏光放射はｐ偏光（すなわち横磁気（ＴＭ））と認められ、電場が入射面に垂直な偏光放射はｓ偏光（すなわち横電気（ＴＥ））と認められる。一実施例では、サブビーム６２３ａ及び６２３ｂは、水平（Ｈ）偏光情報及びｐ偏光配向を有する可能性がある。そして、例えばサブビーム６２９ａ及び６２９ｂは、垂直（Ｖ）偏光情報及びｐ偏光配向を有する可能性がある。

[0096] 一部の例示的な実施形態によれば、光学システム６００はまた、１つ以上の４分の１波長板（ＱＷＰ）（図６には図示せず）及び／又は１つ以上の鏡面（図６には図示せず）を備えてよい。ＱＷＰは、例えば鏡面に施されたＱＷＰポリマースタック又はＱＷＰコーティングを含んでよい。代替的に、一部の実施形態によれば、光学システム６００は光学システム６００がＱＷＰを備えないように設計されてもよい。一部の実施例では、光学システム６００は、鏡面の有無にかかわらず光学システム６００内で全反射（ＴＩＲ）を用いるように設計されてよい。

[0097] 光学システム６００は、一部の例示的な実施形態によれば、サブビーム６２３ａ、６２９ａ、６２３ｂ、及び６２９ｂが光学システム６００の中を同じ光路又は実質的に同じ光路を移動するように設計されてよい。この発明との関連において、「実質的に同じ光路」という用語は、光路差が、サブビームが光学システム６００の伝搬後にサブビームにより形成された像の焦点深度内で検出器１８に合焦されるようなものであることを意味する。焦点深度は、例えば放射波長、サブビームの開口数、及び／又は収差の関数であってよい。換言すれば、光学システム６００は、一部の例示的な実施形態によれば、光学システム６００の中のサブビーム６２３ａ、６２９ａ、６２３ｂ、及び６２９ｂの光路が同じ又は実質的に同じ長さを有するように設計されてよい。付加的又は代替的に、光学システム６００は、光学システム６００の出力表面、入力表面、及び／又はその他の表面が、サブビーム６２３ａ、６２９ａ、６２３ｂ、及び６２９ｂの光路に対して傾斜するように設計されてもよい。これらの傾斜は、一部の実施例によれば、これらの表面からの「ゴースト」反射が検出器（検出器１８など）上の一次ビームと重なるのを防ぐ又は最小限に抑えることができる。

[0098] 付加的又は代替的な実施形態では、サブビーム６２３ａ又は６２９ａのうちの１つ（及びサブビーム６２３ｂ又は６２９ｂのうちの１つ）が、２回光学システム６００の表面を透過するか又は光学システム６００の表面から反射されて、所定の偏光消光率（ＰＥＲ）を得ることができる。偏光消光率は、必要な成分に対する不要成分の透過率と定義することができる。偏光消光率は、線形比率（例えばＴ₂／Ｔ₁）、パーセンテージ（例えば（Ｔ₂／Ｔ₁）＊１００）、又はデシベル（ｄＢ）関数（例えば１０＊ｌｏｇ（Ｔ₂／Ｔ₁））として表すことができる。ここで、Ｔ₂は不要成分（例えば望ましくない偏光）の透過率（例えば電力）であってよく、Ｔ₁は必要な成分（例えば望ましい偏光）の透過率（例えば電力）であってよい。偏光消光率は、放射ビームの波長に依存する特性である。一例として、非偏光放射ビームをｐ偏光配向を有するサブビームとｓ偏光配向を有する別のサブビームとに分割することができる。ｐ偏光サブビームは光学システム６００を透過することができ、ｓ偏光サブビームは光学システム６００から反射することができる。ｓ偏光サブビームの偏光消光率は、光学システム６００により反射された放射ビームの不要部分の光学システム６００により反射された必要なｓ偏光サブビームに対する比率と定義することができる。

[0099] 図７は、一部の実施形態に係る例示的な検査装置７００で使用される例示的な光学システム７５０を示している。一部の実施形態によれば、図６の検査装置ＩＡは、図７の光学システム７５０を備えてよい。例えば、図６の光学システム６００は図７の光学システム７５０であってよい。したがって、光学システム７５０は、図６について以上で考察したように、ゼロ次及び１次回折ビーム６１７ａ、６１７ｂを受けることができる。ただし、光学システム７５０は、リソグラフィ装置、メトロロジ装置などの任意の場所にあってよい。

[0100] 図７に示すように、検査装置７００は、光学システム７５０、レンズシステム７３０、及び検出器７４０を備えてよい。検査装置７００は、例えば図５の基板ターゲット３０などの回折ターゲットから反射された第１（－０）のゼロ次サブビーム７０２、第２（＋０）のゼロ次サブビーム７０４、第１（－１）の１次サブビーム７０６、及び第２（＋１）の１次サブビーム７０８を受けることができる。一部の実施形態では、サブビーム７０２、７０４、７０６、及び７０８は、ダイポール又は四極照明放射極（図示せず）によって生成及び分離される。例えば、サブビーム７０２、７０４、７０６、及び７０８は、ＢＭＷ照明と呼ばれることもある２つの対向する照明象限のみを使用することによって生成及び分離することができ、その結果、残りの２つの象限は照明に使用されないが、第１（－１）の１次サブビーム７０６及び第２（＋１）の１次サブビーム７０８を捉えるように構成される。一部の実施形態では、例えば図５の放射源２を備える照明システムの対向する象限の放射極（図示せず）は、サブビーム７０２、７０４、７０６、及び７０８を生成及び分離することができる。さらに、一部の実施形態では、対向する象限の放射極に関連付けられたゼロ次ビームを遮断することによって非点収差を低減することができる。この照明技術は、参照によりその全体が本明細書に取り込まれる、２００９年３月３１日発行の米国特許第７，５１１，７９９号及び２０１４年９月９日発行の米国特許第８，８３０，４４７号により詳細に説明されている。

[0101] 光学システム７５０は、第１の非線形プリズム光学系７１０及び第２の非線形プリズム光学系７２０を含んでよい。他の実施例（図示せず）では、光学システム７５０は３つ以上の非線形プリズム光学系を含んでもよい。

[0102] 例えば、第１及び第２の非線形プリズム光学系７１０、７２０は、それぞれ図７に示すようなウォラストンプリズムであってよい。例えば、第１の非線形プリズム光学系７１０は、第１及び第２の直角三角形直交プリズム７１２、７１４を含んでよく、第２の非線形プリズム光学系７２０は、第１及び第２の直角三角形直交プリズム７２２、７２４を含んでよい。第１及び第２の直角三角形直交プリズム７１２、７１４は、例えば第１のウォラストンプリズムなどの第１の単位立方体を形成することができる。そして第１及び第２の直角三角形直交プリズム７２２、７２４は、第２のウォラストンプリズムなどの第２の単位立方体を形成することができる。

[0103] 光学システム７５０は、少なくとも２つの異なる回折次数の２つの偏光成分を分離／生成するように構成される。例えば、第１の非線形プリズム光学系７１０は、第１（－０）及び第２（＋０）のゼロ次入力サブビーム７０２、７０４を受け、（ａ）第１及び第２の偏光第１（－０）ゼロ次出力サブビーム７１６ａ、７１６ｂ、及び（ｂ）第１及び第２の偏光第２（＋０）ゼロ次出力サブビーム７１８ａ、７１８ｂを生成／分離することができる。一部の実施形態では、出力サブビーム７１６ａ及び７１８ａは、それぞれ入力サブビーム７０２及び７０４の線形水平（Ｈ）偏光成分であってよい。そして、出力サブビーム７１６ｂ及び７１８ｂは、それぞれ入力サブビーム７０２及び７０４の、線形水平（Ｈ）偏光成分７１６ａ、７１８ａに直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。例えば、第２の非線形プリズム光学系７２０は、第１（－１）及び第２（＋１）１次入力サブビーム７０６、７０８を受け、（ａ）第１及び第２の偏光第１（－１）１次出力サブビーム７２６ａ、７２６ｂ、及び（ｂ）第１及び第２の偏光第２（＋１）１次出力サブビーム７２８ａ、７２８ｂを生成／分離する。一部の実施形態では、出力サブビーム７２６ａ及び７２８ａは、それぞれ入力サブビーム７０６及び７０８の線形水平（Ｈ）偏光成分であってよい。そして、出力サブビーム７２６ｂ及び７２８ｂは、それぞれ入力サブビーム７０６及び７０８の、線形水平（Ｈ）偏光成分７２６ａ、７２８ａに直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。

[0104] 一部の実施形態では、第１の非線形プリズム光学系７１０と第２の非線形プリズム光学系７２０とは構成が異なる、すなわち、第１の非線形プリズム光学系７１０と第２の非線形プリズム光学系７２０は異なるタイプの非線形プリズム光学系である。例えば、第１の非線形プリズム光学系７１０の三角プリズム７１２、７１４は、くさび接合部７１１において（例えば接着剤、セメント、結合剤などで）固着され、くさび接合部７１１と第１の非線形プリズム光学系７１０の基部に平行な水平断面との間にくさび角７１３が形成される。出力サブビーム７１６ａ、７１６ｂ及び７１８ａ、７１８ｂそれぞれの発散角７１５ａ及び７１５ｂはくさび角７１３に依存する。例えば、第２の非線形プリズム光学系７２０の三角プリズム７２２、７２４は、くさび接合部７２１において（例えば接着剤、セメント、結合剤などで）固着され、くさび接合部７２１と第２の非線形プリズム光学系７２０の基部に平行な水平断面との間にくさび角７２３が形成される。出力サブビーム７２６ａ、７２６ｂ及び７２８ａ、７２８ｂそれぞれの発散角７２５ａ及び７２５ｂは、くさび角７２３に依存する。一部の実施形態では、くさび角７１３は、第２の非線形プリズム光学系７２０により形成されたくさび角７２３及び対応する発散角７２５ａ、７２５ｂよりも大きい発散角７１５ａ、７１５ｂを形成することができる。一部の実施形態では、第１の非線形プリズム光学系７１０のくさび角７１３（及び発散角７１５ａ、７１５ｂ）は、例えば約４５°であってよく、その結果、出力サブビーム７１６ａ及び７１６ｂ（及び出力サブビーム７１８ａ及び７１８ｂ）は、第１の非線形プリズム光学系７１０を射出すると約４５°で分離／発散される。一部の実施形態では、第２の非線形プリズム光学系７２０のくさび角７２１（及び発散角７２５ａ、７２５ｂ）は、例えば約１５°であってよく、その結果、出力サブビーム７２６ａ及び７２６ｂ（及び出力サブビーム７２８ａ及び７２８ｂ）は、第２の非線形プリズム光学系７２０を射出すると約１５°で分離／発散される。一部の実施形態では、第１の非線形プリズム光学系７１０は第２の非線形プリズム光学系７２０よりも厚くすることができ、その結果、入力サブビーム７０２、７０４は第１の非線形プリズム光学系７１０内でより長い光路を移動する。例えば、入力サブビーム７０２、７０４の強度は、第１の非線形プリズム光学系７１０内におけるより長い光路による入力サブビーム７０２、７０４の吸収及び／又は散乱から低減される可能性がある。一部の実施形態では、第２の非線形プリズム光学系７２０は第１の非線形プリズム光学系７１０よりも厚くすることができ、その結果、入力サブビーム７０６、７０８は第２の非線形プリズム光学系７２０内でより長い光路を移動する。

[0105] 検査装置７００はレンズシステム７３０も備える。レンズシステム７３０は光学システム７５０と検出器７４０の間に配置される。例えば、レンズシステム７３０は、射出サブビーム７１６ａ、７１６ｂ、７１８ａ、７１８ｂ、７２６ａ、７２６ｂ、７２８ａ、及び７２８ｂを検出器７４０上に合焦させるために、焦点距離Ｆのところに配置することができる。一部の実施形態では、レンズシステム７３０は、サブビーム７１６ａ、７１６ｂ、７１８ａ、７１８ｂ、７２６ａ、７２６ｂ、７２８ａ、及び７２８ｂを検出器７４０上に予め配列されたパターンに配列することができる。一部の実施形態では、光学システム７５０は検査装置７００の瞳面にある。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角度位置が放射のアジマス角を規定する面である。レンズシステム７３０は単一の光学素子として示されているが、２つ以上の光学素子から構成されてもよい。一部の実施形態では、レンズシステム７３０は検査装置７００から省略することができる。

[0106] 検査装置７００は検出器７４０も備える。検出器７４０は検出器７４０の表面に衝突するエネルギー（例えば光子、ＥＭ放射）を検出及び／又は検知することができる。例えば、検出器７４０は、光発生（例えば電子正孔対）及び／又は光子の電子への変換が起こる光活性領域を含んでよく、検出器７４０は、衝突エネルギーにより生成された電荷の移動を測定することができる。一部の実施形態では、検出器７４０はサブビーム７１６ａ、７１６ｂ、７１８ａ、７１８ｂ、７２６ａ、７２６ｂ、７２８ａ、及び７２８ｂを結像する単一の検出器であってよい。例えば、検出器７４０は単一の暗視野又は位相差検出器（例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）であってよく、非散乱照明ビーム、例えば図５の放射源２が、光学システム７５０に進入するビームから除外又は遮断される。一部の実施形態では、検出器７４０は、エネルギー検出のための４つの個別の感光性領域を有する象限検出器であってよい。

[0107] 検査装置７００又は光学システム７５０は、１つ以上の減光フィルタＮＤを備えてよい。減光フィルタＮＤは、衝突する放射の強度を（例えば部分反射により）均等に低減又は調整する光学フィルタである。一部の実施形態では、図７に示すように、減光フィルタＮＤは、入射する第１（－０）及び第２（＋０）のゼロ次サブビームと第１の非線形プリズム光学系７１０との間に配置することができる。減光フィルタＮＤは、１次回折ビーム７０６、７０８よりも高い強度を有し得るゼロ次回折ビーム７０２、７０４の強度を低減させて、検出器７４０に衝突する全てのゼロ次及び１次サブビーム７１６ａ、７１６ｂ、７１８ａ、７１８ｂ、７２６ａ、７２６ｂ、７２８ａ、及び７２８ｂの強度を正規化するように構成される。例えば、減光フィルタＮＤは、第１（－０）及び第２（＋０）のゼロ次サブビーム７０２、７０４の強度を、第１（－１）及び第２（＋１）の１次サブビーム７０６、７０８の強度に対して正規化することができる。一部の実施形態では、検査装置７００又は光学システム７５０は減光フィルタＮＤを省略することができる。代替的に、一部の実施形態では、減光フィルタＮＤは省略することができ、第１の非線形プリズム光学系７１０は、サイズが第２の非線形プリズム光学系７２０よりも厚く構成されてもよい。例えば、第１の非線形プリズム光学系７１０の厚さは、第１（－０）及び第２（＋０）のゼロ次サブビーム７０２、７０４の強度を、第１（－１）及び第２（＋１）の１次サブビーム７０６、７０８の強度に対して正規化するように設計されてよい。

[0108] 図８は、一部の実施形態に係る例示的な光学システム８００を示している。一部の実施例によれば、光学システム８００は、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び８４０の２×２マトリクスアレイ８０２を備える。一部の実施形態では、図８に示すように、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び８４０の２×２マトリクスアレイ８０２は透明板８０４上に配置される。透明板８０４は、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び８４０間の位置関係を維持する。一部の実施形態では、透明板８０４は省略され、２×２マトリクスアレイ８０２は、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び８４０の互いに対する位置を固定するように構成された光学フレーム又はケージ（図示せず）に配置される。

[0109] 一部の実施形態によれば、図７の検査装置７００は図８の光学システム８００を備えてよい。例えば、図７の光学システム７５０は図８の光学システム８００であってよい。光学システム８００は、図４の検出器４、図５及び／又は図６の検出器１８、及び／又は図７の検出器７４０の近くに位置してよい。光学システム８００は、図６について上記したようなゼロ次及び１次回折ビーム６１７ａ、６１７ｂ、又は図７について上記したようなゼロ次及び１次サブビーム７０２、７０４、７０６、及び７０８を受けるように構成されてよい。ただし、光学システム８００は、リソグラフィ装置、メトロロジ装置などの任意の場所に位置してよい。図８は２×２マトリクスアレイを示しているが、光学システム８００は異なるサイズのアレイを備えてもよい。

[0110] 光学システム８００は、第１の非線形プリズム光学系８１０、第２の非線形プリズム光学系８２０、第３の非線形プリズム光学系８３０、及び／又は第４の非線形プリズム光学系８４０を備えてよい。例えば、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び８４０はそれぞれウォラストンプリズムであってよい。代替的に、一部の実施形態では、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び８４０は、それぞれ複屈折光学素子、ノマルスキープリズム、セナルモンプリズム、ロコンプリズム、グラントンプソンプリズム、及び／又はグランフォーカルトプリズムであってよい。代替的に、一部の実施形態では、非線形プリズム光学系８１０、８２０、８３０、及び／又は８４０は、複屈折光学素子、ウォラストンプリズム、ノマルスキープリズム、セナルモンプリズム、ロコンプリズム、グラントンプソンプリズム、及び／又はグランフォーカルトプリズムであってよい。一部の実施形態では、透明板８０４は透明なガラスオルソトープであってよい。この場合もやはり、一部の実施形態では透明板８０４を省略することができる。

[0111] 一部の実施形態では、第１の非線形プリズム光学系８１０は、第１及び第２の直角三角形直交プリズム８１２、８１４を含む。例えば、図８に示すように、第１の非線形プリズム光学系８１０の第１及び第２の直角三角形直交プリズム８１２、８１４は、くさび接合部（図示せず）において（例えば接着剤、セメント、結合剤などで）固着され、くさび接合部（図示せず）と第１の非線形プリズム光学系８１０の基部に平行な水平断面との間にくさび角（図示せず）が形成される。出力サブビーム（図示せず）の発散角（図示せず）は、くさび角（図示せず）に依存する。一部の実施形態では、第１の非線形プリズム光学系８１０のくさび角（図示せず）及び対応する発散角（図示せず）は、約１°から４５°に及ぶ可能性がある。例えば、第１及び第２の直角三角形直交プリズム８１２、８１４は、くさび角（図示せず）が４５°の立方体を形成することができる。

[0112] 一部の実施形態では、第１の非線形プリズム光学系８１０は、それぞれ第３の非線形プリズム光学系８３０及び第４の非線形プリズム光学系８４０のくさび角８３５及び／又はくさび角８４５よりも大きいくさび角（図示せず）及び発散角（図示せず）、例えば４５°のくさび角を有するように構成された第１のタイプの第１のウォラストンプリズム８１０であってよい。第１の非線形プリズム光学系８１０は、第１（－０）のゼロ次サブビーム８１６を受け、第１及び第２の偏光された第１（－０）のゼロ次サブビーム（図示せず）を分離／生成する。一部の実施形態では、例えば、サブビーム（図示せず）は、第１（－０）のゼロ次サブビーム８１６の線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、サブビーム（図示せず）は、線形水平（Ｈ）偏光成分に直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。一部の実施形態では、図８に示すように、第１の直角三角形直交プリズム８１２は、入力サブビーム８１６の線形垂直（Ｖ）偏光成分（図示せず）を分離／生成するための、垂直矢印により示された垂直（Ｖ）方向の光軸を有し、第２の直角三角形直交プリズム８１４は、入力サブビーム８１６の線形水平（Ｈ）偏光成分（図示せず）を分離／生成するための水平（Ｈ）方向の光軸を有する。

[0113] 第２の非線形プリズム光学系８２０は第１の非線形プリズム光学系８１０と類似している。一部の実施形態では、第２の非線形プリズム光学系８２０は、第１及び第２の直角三角形直交プリズム８２２、８２４を含む。例えば、図８に示すように、第２の非線形プリズム光学系８２０の第１及び第２の直角三角形直交プリズム８２２、８２４は、くさび接合部８２３において（例えば接着剤、セメント、結合剤などで）固着され、くさび接合部８２３と第２の非線形プリズム光学系８２０の基部に平行な水平断面との間にくさび角８２５が形成される。出力サブビーム８２８ａ、８２８ｂの発散角８２７は、くさび角８２５に依存する。一部の実施形態では、第２の非線形プリズム光学系８２０のくさび角８２５及び対応する発散角８２７は、約１°から４５°に及ぶ可能性がある。例えば、第１及び第２の直角三角形直交プリズム８２２、８２４は、くさび角８２５が４５°の立方体を形成することができる。

[0114] 一部の実施形態では、第２の非線形プリズム光学系８２０は、それぞれ第３の非線形プリズム光学系８３０及び第４の非線形プリズム光学系８４０のくさび角８３５及び／又はくさび角８４５よりも大きいくさび角８２５及び発散角８２７、例えば４５°のくさび角８２５を有するように構成された第１のタイプの第２のウォラストンプリズム８２０であってよい。第２の非線形プリズム光学系８２０は、第２（＋０）のゼロ次サブビーム８２６を受け、第１及び第２の偏光された第２（＋０）のゼロ次サブビーム８２８ａ、８２８ｂを分離／生成する。一部の実施形態では、例えば、サブビーム８２８ａは、第２（＋０）のゼロ次サブビーム８２６の線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、サブビーム８２８ｂは、線形水平（Ｈ）偏光成分８２８ａに直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。一部の実施形態では、図８に示すように、第１及び第２の非線形プリズム光学系８１０、８２０は、光軸を軸として互いに対して９０°回転される。一部の実施形態では、図８に示すように、第１の直角三角形直交プリズム８２２は、入力サブビーム８２６の線形水平（Ｈ）偏光成分８２８ａを分離／生成するための、水平矢印により示された水平（Ｈ）方向の光軸を有し、第２の直角三角形直交プリズム８２４は、入力サブビーム８２６の線形垂直（Ｖ）偏光成分８２８ｂを分離／生成するための垂直（Ｖ）方向の光軸を有する。

[0115] 一部の実施形態では、第３の非線形プリズム光学系８３０は、第１及び第２の直交プリズム８３２、８３４を含む。例えば、図８に示すように、第３の非線形プリズム光学系８３０の第１及び第２の直交プリズム８３２、８３４は、くさび接合部８３３において（例えば接着剤、セメント、結合剤などで）固着され、くさび接合部８３３と第３の非線形プリズム光学系８３０の基部に平行な水平断面との間にくさび角８３５が形成される。出力サブビーム８３８ａ、８３８ｂの発散角８３７は、くさび角８３５に依存する。一部の実施形態では、第２の非線形プリズム光学系８３０のくさび角８３５及び対応する発散角８３７は、約１°から４５°に及ぶ可能性がある。例えば、第１及び第２の直角三角形直交プリズム８３２、８３４は、くさび角８３５が１５°の立方体を形成することができる。

[0116] 一部の実施形態では、第３の非線形プリズム光学系８３０は、それぞれ第１の非線形プリズム光学系８１０及び第２の非線形プリズム光学系８２０のくさび角（図示せず）及び／又はくさび角８２５よりも小さいくさび角８３５及び発散角８３７、例えば１５°のくさび角８３５を有するように構成された第２のタイプの第３のウォラストンプリズム８３０であってよい。第３の非線形プリズム光学系８３０は、第１（－１）の１次サブビーム８３６を受け、第１及び第２の偏光された第１（－１）の１次サブビーム８３８ａ、８３８ｂを分離／生成する。一部の実施形態では、例えば、サブビーム８３８ａは、第１（－１）の１次サブビーム８３６の線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、サブビーム８３８ｂは、線形水平（Ｈ）偏光成分８１８ａに直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。一部の実施形態では、図８に示すように、第１の直角三角形直交プリズム８３２は、入力サブビーム８３６の線形垂直（Ｖ）偏光成分８３８ｂを分離／生成するための、垂直矢印により示された垂直（Ｖ）方向の光軸を有し、第２の直角三角形直交プリズム８３４は、入力サブビーム８３６の線形水平（Ｈ）偏光成分８３８ａを分離／生成するための水平（Ｈ）方向の光軸を有する。

[0117] 第４の非線形プリズム光学系８４０は第３の非線形プリズム光学系８３０と類似している。一部の実施形態では、第４の非線形プリズム光学系８４０は、第１及び第２の直交プリズム８４２、８４４を含む。例えば、図８に示すように、第４の非線形プリズム光学系８４０の第１及び第２の直交プリズム８４２、８４４は、くさび接合部８４３において（例えば接着剤、セメント、結合剤などで）固着され、くさび接合部８４３と第４の非線形プリズム光学系８４０の基部に平行な水平断面との間にくさび角８４５が形成される。出力サブビーム８４８ａ、８４８ｂの発散角８４７は、くさび角８４５に依存する。一部の実施形態では、第４の非線形プリズム光学系８４０のくさび角８４５及び対応する発散角８４７は、約１°から４５°に及ぶ可能性がある。例えば、第１及び第２の直角三角形直交プリズム８４２、８４４は、くさび角８４５が１５°の立方体を形成することができる。

[0118] 一部の実施形態では、第４の非線形プリズム光学系８４０は、それぞれ第１の非線形プリズム光学系８１０及び第２の非線形プリズム光学系８２０のくさび角（図示せず）及び／又はくさび角８２５よりも小さいくさび角８４５及び発散角８４７、例えば１５°のくさび角８４５を有するように構成された第２のタイプの第４のウォラストンプリズム８４０であってよい。第４の非線形プリズム光学系８４０は、第２（＋１）の１次サブビーム８４６を受け、第１及び第２の偏光された第２（＋１）の１次サブビーム８４８ａ、８４８ｂを分離／生成する。一部の実施形態では、例えば、サブビーム８４８ａは、第２（＋１）の１次サブビーム８４６の線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、サブビーム８４８ｂは、線形水平（Ｈ）偏光成分８４８ａに直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。一部の実施形態では、図８に示すように、第３及び第４の非線形プリズム光学系８３０、８４０は、光軸を軸として互いに対して９０°回転される。一部の実施形態では、図８に示すように、第１の直角三角形直交プリズム８４２は、入力サブビーム８４６の線形水平（Ｈ）偏光成分８４８ａを分離／生成するための、水平矢印により示された水平（Ｈ）方向の光軸を有し、第２の直角三角形直交プリズム８４４は、入力サブビーム８４６の線形垂直（Ｖ）偏光成分８４８ｂを分離／生成するための垂直（Ｖ）方向の光軸を有する。

[0119] 図９は、一部の実施形態に係る例示的な光学システム９００を概略的に示している。一部の実施例によれば、光学システム９００は、透明板９０４上に配置（例えば固定）された４つのウォラストンプリズム９１０、９２０、９３０、及び９４０の２×２マトリクスアレイ９０２である。光学システム９００は図８の光学システム８００と類似するものであり、図９は光学システム９００の上面図である。

[0120] 光学システム９００は、第１のウォラストンプリズム９１０、第２のウォラストンプリズム９２０、第３のウォラストンプリズム９３０、及び第４のウォラストンプリズム９４０を備える。一部の実施形態では、第１及び第２のウォラストンプリズム９１０、９２０は第１のタイプである。例えば、第１及び第２のウォラストンプリズム９１０、９２０は、それぞれ約２０°から４５°に及ぶくさび角（及び発散角）を有してよい。例えば、第１及び第２のウォラストンプリズム９１０、９２０は、それぞれ約４０°から４５°に及ぶくさび角（及び発散角）を有してよい。一部の実施形態では、第３及び第４のウォラストンプリズム９３０、９４０は第２のタイプである。例えば、第３及び第４のウォラストンプリズム９３０、９４０は、それぞれ約１°から２５°に及ぶくさび角（及び発散角）を有してよい。例えば、第３及び第４のウォラストンプリズム９３０、９４０は、それぞれ約１０°から１５°に及ぶくさび角（及び発散角）を有してよい。一部の実施形態では、図９に示すように、第１及び第２のウォラストンプリズム９１０、９２０は、光軸を軸として互いに対して９０°回転され、第３及び第４のウォラストンプリズム９３０、９４０は、光軸を軸として互いに対して９０°回転される。

[0121] 図１０は、この開示の一部の実施形態に係る例示的な光学システム１０００を示している。一部の実施形態によれば、図７の検査装置７００は、図８の光学システム８００又は図９の光学システム９００を備えてよい。例えば、図７の光学システム７５０は、図８の光学システム８００又は図９の光学システム９００であってよい。光学システム８００又は光学システム９００は、図４の検出器４、図５及び／又は図６の検出器１８、及び／又は図７の検出器７４０の近くに位置してよく、図６について上記したようなゼロ次及び１次回折ビーム６１７ａ、６１７ｂ、図７について上記したようなゼロ次及び１次サブビーム７０２、７０４、７０６、及び７０８、又は図８について上記したようなゼロ次及び１次サブビーム８１６、８２６、８３６、及び８４６を受けるように構成されてよい。一部の実施形態によれば、光学システム７５０、光学システム８００、又は光学システム９００は、図１０の光学システム１０００を含んでよい。

[0122] 図１０に示すように、光学システム１０００は、検出器１００６上に、それぞれ上部対角線領域１００２及び下部対角線領域１００４に分離される水平（Ｈ）偏光コンポーネント１００２及び垂直（Ｖ）偏光コンポーネント１００４を備える。検出器１００６は、図４の検出器４、図５及び／又は図６の検出器１８、並びに図７の検出器７４０に類似していてよい。図７の光学システム７５０、図８の光学システム８００、及び図９の光学システム９００と同様に、検出器１００６は、第１及び第２の偏光された第１（－０）のゼロ次サブビーム１０１８ａ、１０１８ｂ、第１及び第２の偏光された第２（＋０）のゼロ次サブビーム１０２８ａ、１０２８ｂ、第１及び第２の偏光された第１（－１）の１次サブビーム１０３８ａ、１０３８ｂ、並びに第１及び第２の偏光された第２（＋１）の１次サブビーム１０４８ａ、１０４８ｂを受けて結像する。一部の実施形態では、図１０に示すように、サブビーム１０１８ａ、１０２８ａ、１０３８ａ、及び１０４８ａは線形水平（Ｈ）偏光成分であってよく、サブビーム１０１８ｂ、１０２８ｂ、１０３８ｂ、及び１０４８ｂは線形水平（Ｈ）偏光成分に直交する線形垂直（Ｖ）偏光成分であってよい。

[0123] 一部の実施形態では、図１０に示すように、ゼロ次サブビーム１０１８ａ、１０１８ｂ、１０２８ａ、及び１０２８ｂは、例えば図９の第１のタイプの第１及び第２のウォラストンプリズム９１０、９２０から、光学システム１０００の大きい分散角（例えば４５°のくさび角）に起因して検出器１００６上の外輪に配置される。一部の実施形態では、図１０に示すように、１次サブビーム１０３８ａ、１０３８ｂ、１０４８ａ、及び１０４８ｂは、例えば図９の第２のタイプの第３及び第４のウォラストンプリズム９３０、９４０から、光学システム１０００の小さい分散角（例えば１５°のくさび角）に起因して検出器１００６上の内輪に配置される。

[0124] 一部の実施形態では、検出器１００６は、ゼロ次及び１次回折並びに各回折次数の第１及び第２の偏光１０１８ａ、１０１８ｂ、１０２８ａ、１０２８ｂ、１０３８ａ、１０３８ｂ、１０４８ａ、及び１０４８ｂを同時に検出する。例えば図１０に示すように、検出器１００６はサブビーム１０１８ａ、１０１８ｂ、１０２８ａ、１０２８ｂ、１０３８ａ、１０３８ｂ、１０４８ａ、及び１０４８ｂを８個の個別のビームスポットとして結像する。一部の実施形態では、検出器１００６は単一の暗視野検出器である。

[0125] 一部の実施形態では、ゼロ次及び１次回折並びに各回折次数の第１及び第２の偏光を検出した後、回折ターゲット、例えば図５の基板ターゲット３０の対象パラメータを、検出された１つ以上の回折次数の第１及び第２の偏光、例えば図１０の１０１８ａ、１０１８ｂ、１０２８ａ、１０２８ｂ、１０３８ａ、１０３８ｂ、１０４８ａ、及び／又は１０４８ｂに基づいて調整及び／又は最適化して、メトロロジシステム、リソグラフィシステム、スキャトロメータ、検査装置、及び／又はリソグラフィセルにおける正確度、精度、タイミング、効率性、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、及び／又は生産性を改善する。例えば、対象パラメータは、回折ターゲット内又は上に形成された連続する層間のオーバーレイエラー及び／又は現像された感光性レジストの臨界線幅であってよい。連続する層間のオーバーレイエラーは、個々の第１及び第２の偏光（例えば、第２（＋１）の１次サブビーム１０４８ａ、１０４８ｂそれぞれのＨ及びＶ）及び／又は第１及び第２の偏光の交差偏光（例えば、第２の偏光された（Ｖ）第２（＋１）の１次サブビーム１０４８ｂに含まれる第１の偏光された（Ｈ）第２（＋１）の１次サブビーム１０４８ａの測定量）に基づいて調整する（例えば最小限に抑える）ことができる。付加的又は代替的に、例えば１Ｄ格子の対象パラメータは、線幅及び／又は形状であってよい。付加的又は代替的に、例えば２Ｄ格子の対象パラメータは、ピラー、ビア幅もしくは長さ、及び／又は形状であってよい。一部の実施形態では、対象パラメータは、リソグラフィ装置における正確度、精度、タイミング、効率性、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、及び／又は生産性を改善するために調整され得るリソグラフィ装置の動作パラメータであってよい。例えば、動作パラメータはオーバーレイエラーであってよい。例えば、動作パラメータは、並進、拡大、回転、偏光、及び／又はウェーハの座標により表されたオーバーレイエラーであってよい。

[0126] 一部の実施形態では、ゼロ次及び１次回折並びに各回折次数の第１及び第２の偏光を検出した後、リソグラフィ装置、例えばリソグラフィ装置１００又は１００’のパラメータを、検出された１つ以上の回折次数の第１及び第２の偏光、例えば図１０の１０１８ａ、１０１８ｂ、１０２８ａ、１０２８ｂ、１０３８ａ、１０３８ｂ、１０４８ａ、及び／又は１０４８ｂに基づいて調整及び／又は最適化して、リソグラフィ装置における正確度、精度、タイミング、効率性、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、及び／又は生産性を改善する。例えば、リソグラフィ装置のパラメータは、パターン基板内又は上に形成された連続する層間のオーバーレイエラー及び／又は現像された感光性レジストの臨界線幅であってよい。付加的又は代替的に、例えばリソグラフィ装置のパラメータはさらなる基板の処理のためのレシピステップであってもよい。付加的又は代替的に、例えば製造プロセス、リソグラフィプロセス、及び／又はメトロロジプロセスの１つ以上のステップは、検出された１つ以上の回折次数の第１及び第２の偏光（例えば図１０の１０１８ａ、１０１８ｂ、１０２８ａ、１０２８ｂ、１０３８ａ、１０３８ｂ、１０４８ａ、及び／又は１０４８ｂ）に基づいて制御することができる。

[0127] 一部の実施形態では、１つ以上の回折次数の第１及び第２の偏光は、検出器１８及び／又は処理ユニットＰＵによって調べることができる。一部の実施形態では、水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）偏光成分の交差偏光を調べることができる。例えば、１つ以上の回折次数についてどれだけの量の水平（Ｈ）偏光成分が垂直（Ｖ）偏光成分に漏出したかを測定することができる。一部の実施形態では、一部の回折ターゲットについて、各偏光（Ｈ又はＶ）の強さ又は強度を調べることができる。例えば、水平（Ｈ）偏光の量は一部のターゲット（例えば水平線形状）について垂直（Ｖ）偏光よりも多くてよく、交差偏光（例えば、どれだけＨがＶに漏出したか）を比較して、特定のターゲット、基板及び／又はリソグラフィ装置について、対象パラメータのより良い正確度及び／又は精度を決定することができる。

[0128] 一部の実施形態では、この開示の実施形態の光学システムは、非偏光ビームのＨ及びＶ偏光を分離し、Ｈ及びＶ偏光ビームの両方を単一の検出器（例えば暗視野センサ）上の共通焦点面（例えば瞳面）に結像するように構成されてよい。付加的又は代替的に、この開示の実施形態の光学システムは、１つ以上の非線形プリズム光学系を用いて、光学システムをＨ及びＶ偏光ビームパスの両方において平板として機能させることによって、色収差（例えば横色収差）を最小限に抑えることができる。

[0129] 実施形態は以下の条項を用いてさらに記述することができる。
１．非線形プリズム光学系を備え、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームを受け、各回折ビームの第１の偏光及び第２の偏光を分離するように構成された光学システムと、
ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光及び第２の偏光を同時に検出するように構成された検出器と、を備えた検査装置。
２．光学システムが検査装置の瞳面にある、条項１に記載の検査装置。
３．非線形プリズム光学系が複屈折性であり、ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれから常光線及び異常光線を分離するように構成された、条項１に記載の検査装置。
４．ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光が水平偏光成分であり、
ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第２の偏光が、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分である、条項１に記載の検査装置。
５．光学システムが複数の非線形プリズム光学系をさらに備えた、条項１に記載の検査装置。
６．複数の非線形プリズム光学系が複数のウォラストンプリズムを含む、条項５に記載の検査装置。
７．複数のウォラストンプリズムが、
それぞれが第１のくさび角及び対応する第１の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第１のタイプのウォラストンプリズムと、
それぞれが第２の偏光くさび角及び対応する第２の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第２のタイプのウォラストンプリズムとを含み、第１のくさび角及び第１の発散角が第２のくさび角及び第２の発散角よりも大きい、条項６に記載の検査装置。
８．マイクロ回折ベースのオーバーレイを測定するためのリソグラフィ装置であって、
回折パターンを照明するように構成された第１の照明光学システムと、
回折パターンの像を基板上に投影するように構成された投影光学システムと、
リソグラフィ装置のパラメータを決定するように構成されたスキャトロメータとを備え、スキャトロメータが、
少なくとも１つの放射ビームを伝送するように構成された第２の照明光学システムと、
少なくとも１つの放射ビームを基板上に合焦させるように構成された対物光学システムと、
基板からの反射放射ビームを検出するように構成された検査装置であって、
非線形プリズム光学系を備え、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームを受け、各回折ビームの第１の偏光及び第２の偏光を分離するように構成された光学システムと、
ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光及び第２の偏光を同時に検出するように構成された検出器とを備えた検査装置と、を備えたリソグラフィ装置。
９．非線形プリズム光学系が、複屈折光学素子、ウォラストンプリズム、ノマルスキープリズム、セナルモンプリズム、ロコンプリズム、グラントンプソンプリズム、及びグランフォーカルトプリズムから構成される群から選択される、条項８に記載のリソグラフィ装置。
１０．光学システムが、ゼロ次回折の強度を１次回折の強度に対して正規化するように構成された減光フィルタを備えた、条項８に記載のリソグラフィ装置。
１１．光学システムが検査装置の瞳面にあり、検出器が単一の暗視野検出器である、条項８に記載のリソグラフィ装置。
１２．ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光が水平偏光成分であり、
ゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームのそれぞれの第２の偏光が、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分である、条項８に記載のリソグラフィ装置。
１３．光学システムが複数の非線形プリズム光学系をさらに備えた、条項８に記載のリソグラフィ装置。
１４．複数の非線形プリズム光学系が複数のウォラストンプリズムを含む、条項１３に記載のリソグラフィ装置。
１５．複数のウォラストンプリズムが、
それぞれが第１のくさび角及び対応する第１の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第１のタイプのウォラストンプリズムと、
それぞれが第２の偏光くさび角及び対応する第２の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第２のタイプのウォラストンプリズムとを含み、第１のくさび角及び第１の発散角が第２のくさび角及び第２の発散角よりも大きい、条項１４に記載のリソグラフィ装置。
１６．複数のウォラストンプリズムが、２×２マトリクスアレイで透明板上に配置され、第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームとを別々に受けるように構成された、条項１４に記載のリソグラフィ装置。
１７．水平偏光成分と、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分とが、対応する複数のウォラストンプリズムによって第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームのそれぞれについて分離され、検出器によって８個の個別のビームスポットとして結像される、条項１６に記載のリソグラフィ装置。
１８．マイクロ回折ベースのオーバーレイを測定する方法であって、
回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームの両方の第１の偏光と第２の偏光とを、非線形プリズム光学系を備えた光学システムによって分離すること、
ゼロ次回折及び１次回折並びに各回折次数の第１の偏光及び第２の偏光を検出器によって同時に検出すること、及び
１つ以上の回折次数の検出された第１の偏光及び第２の偏光に基づいてリソグラフィ装置の動作パラメータを調整して、リソグラフィ装置の正確度又は精度を改善すること、を含む方法。
１９．第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームとを別々に分離すること、及び
第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームのそれぞれについて、水平偏光成分と、水平偏光成分に直交する垂直偏光成分とを分離すること、をさらに含む、条項１８に記載の方法。
２０．ゼロ次回折サブビーム及び１次回折サブビームのそれぞれの水平偏光成分及び垂直偏光成分を単一の暗視野検出器上に８個の個別のビームスポットとして結像することをさらに含む、条項１９に記載の方法。

[0130] 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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。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が当業者には認識される。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プロセスツールに適用することができる。更に基板は、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。

[0131] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成された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内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを適用することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

[0132] 本明細書中の言い回し又は専門用語は説明を目的とするものであって限定を目的とするものではないことが理解されるべきであり、従って、本明細書の専門用語又は言い回しは、本明細書中の教示に照らして当業者によって解釈されるべきである。

[0133] 本明細書で使用される「基板」という用語は、その上に材料層が追加される材料を記述する。一部の実施形態では、基板自体にパターンが付与されると共に、その上に追加された材料にもパターンが付与されるか、又はパターン付与されないままである場合がある。

[0134] 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、又はそれらのいずれかの組み合わせにおいて実施可能である。また、本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサによって読み取り及び実行され得る機械読み取り可能媒体上に記憶された命令としても実施することができる。機械読み取り可能媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）によって読み取り可能な形態の情報を記憶又は送信するためのいずれかの機構を含み得る。例えば、機械読み取り可能媒体は、読み取り専用メモリ（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、又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）、及び他のものを含むことができる。更に、一定の動作を実行するものとして本明細書ではファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、及び／又は命令を記載することができるが、そのような記載は単に便宜上のものであり、そういった動作は実際には、コンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、及び／又は命令を実行する他のデバイスから得られることは認められよう。

[0135] 以下の例はこの開示の実施形態を説明するものであるが限定的ではない。本技術分野で通常見られ、当業者に自明と思われる各種の条件及びパラメータのその他の適切な変更形態及び適応形態も本開示の趣旨及び範囲内にある。

[0136] 本文では、ＩＣの製造における本発明による装置及び／又はシステムの使用について特に言及しているが、そのような装置及び／又はシステムは他の多くの可能な用途を有することを明確に理解されるべきである。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、ＬＣＤパネル、薄膜磁気ヘッドなどに使用できる。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「レチクル」、「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「マスク」、「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が当業者には認識される。

[0137] 本発明の特定の実施形態が上に記載されているが、本発明は、記載されている以外の方法で実施され得ることが理解されるであろう。この説明は、本発明を限定することを意図するものではない。

[0138] 特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約書」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項を使用するよう意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約書」の項は、本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、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。

[0139] 以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係を用いて本発明について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的境界を画定することができる。

[0140] 特定の実施形態の前述の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的な概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に変更及び／又はこれを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び変更は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲に入るものとする。

[0141] 本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。

Claims (16)

1. 複数の非線形プリズム光学系を備え、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームを受け、各回折ビームの第１の偏光及び第２の偏光を分離するように構成された光学システムと、
   前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光及び第２の偏光を同時に検出するように構成された検出器と、を備え、
   前記複数の非線形プリズム光学系が複数のウォラストンプリズムを含む、検査装置。
2. 前記光学システムが前記検査装置の瞳面にある、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記非線形プリズム光学系が複屈折性であり、前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれから常光線及び異常光線を分離するように構成された、請求項１に記載の検査装置。
4. 前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれの前記第１の偏光が水平偏光成分であり、
   前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれの前記第２の偏光が、前記水平偏光成分に直交する垂直偏光成分である、請求項１に記載の検査装置。
5. 前記複数のウォラストンプリズムが、
   それぞれが第１のくさび角及び対応する第１の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第１のタイプのウォラストンプリズムと、
   それぞれが第２の偏光くさび角及び対応する第２の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第２のタイプのウォラストンプリズムとを含み、前記第１のくさび角及び第１の発散角が前記第２のくさび角及び第２の発散角よりも大きい、請求項１に記載の検査装置。
6. マイクロ回折ベースのオーバーレイを測定するためのリソグラフィ装置であって、
   回折パターンを照明するように構成された第１の照明光学システムと、
   前記回折パターンの像を基板上に投影するように構成された投影光学システムと、
   前記リソグラフィ装置のパラメータを決定するように構成されたスキャトロメータとを備え、前記スキャトロメータが、
   少なくとも１つの放射ビームを伝送するように構成された第２の照明光学システムと、
   前記少なくとも１つの放射ビームを前記基板上に合焦させるように構成された対物光学システムと、
   前記基板からの反射放射ビームを検出するように構成された検査装置であって、
   複数の非線形プリズム光学系を備え、回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームを受け、各回折ビームの第１の偏光及び第２の偏光を分離するように構成された光学システムと、
   前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれの第１の偏光及び第２の偏光を同時に検出するように構成された検出器とを備えた検査装置と、を備え、
   前記複数の非線形プリズム光学系が複数のウォラストンプリズムを含む、リソグラフィ装置。
7. 前記非線形プリズム光学系が、複屈折光学素子、ウォラストンプリズム、ノマルスキープリズム、セナルモンプリズム、ロコンプリズム、グラントンプソンプリズム、及びグランフォーカルトプリズムから構成される群から選択される、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記光学システムが、ゼロ次回折の強度を１次回折の強度に対して正規化するように構成された減光フィルタを備えた、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記光学システムが前記検査装置の瞳面にあり、前記検出器が単一の暗視野検出器である、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれの前記第１の偏光が水平偏光成分であり、
    前記ゼロ次回折ビーム及び前記１次回折ビームのそれぞれの前記第２の偏光が、前記水平偏光成分に直交する垂直偏光成分である、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記複数のウォラストンプリズムが、
    それぞれが第１のくさび角及び対応する第１の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第１のタイプのウォラストンプリズムと、
    それぞれが第２の偏光くさび角及び対応する第２の発散角を有し、互いに対して９０°回転された２つの第２のタイプのウォラストンプリズムとを含み、前記第１のくさび角及び第１の発散角が前記第２のくさび角及び第２の発散角よりも大きい、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記複数のウォラストンプリズムが、２×２マトリクスアレイで透明板上に配置され、第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームとを別々に受けるように構成された、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
13. 水平偏光成分と、前記水平偏光成分に直交する垂直偏光成分とが、対応する前記複数のウォラストンプリズムによって前記第１及び第２のゼロ次回折サブビームと前記第１及び第２の１次回折サブビームのそれぞれについて分離され、前記検出器によって８個の個別のビームスポットとして結像される、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. マイクロ回折ベースのオーバーレイを測定する方法であって、
    回折ターゲットから反射されたゼロ次回折ビーム及び１次回折ビームの両方の第１の偏光と第２の偏光とを、複数の非線形プリズム光学系を備えた光学システムによって分離すること、
    ゼロ次回折及び１次回折並びに各回折次数の第１の偏光及び第２の偏光を検出器によって同時に検出すること、及び
    １つ以上の回折次数の検出された前記第１の偏光及び第２の偏光に基づいてリソグラフィ装置の動作パラメータを調整して、前記リソグラフィ装置の正確度又は精度を改善すること、を含み、
    前記複数の非線形プリズム光学系が複数のウォラストンプリズムを含む、方法。
15. 第１及び第２のゼロ次回折サブビームと第１及び第２の１次回折サブビームとを別々に分離すること、及び
    前記第１及び第２のゼロ次回折サブビームと前記第１及び第２の１次回折サブビームのそれぞれについて、水平偏光成分と、前記水平偏光成分に直交する垂直偏光成分とを分離すること、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ゼロ次回折サブビーム及び前記１次回折サブビームのそれぞれの前記水平偏光成分及び前記垂直偏光成分を単一の暗視野検出器上に８個の個別のビームスポットとして結像することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。

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