JP2006237617A - リソグラフィ装置、偏光特性を決定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置の偏光特性を求める方法を提供する。
【解決手段】リソグラフィ装置は、照明系ＩＬと支持体と基板テーブルと投影系ＰＳと検出器１４とを含む。この装置は、４分の１波長板などの調整可能な偏光変化素子１０と、直線偏光子などの偏光アナライザ１２とをさらに含み、偏光変化素子及び偏光アナライザはパターン形成機器が支持体によって保持される位置のビーム経路内に整列配置される。検出器１４を使用して、偏光変化素子１０の互いに異なる回転向きに対し強度測定を行うことにより、パターン形成機器位置の放射偏光状態の情報を得ることができる。偏光アナライザ１２が投影系ＰＳより前に位置するので、検出器１４が基板高さなど、投影系ＰＳより後に位置することが測定に影響を及ぼさない。
【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィ装置、並びにその偏光特性の特徴付け及び／又は制御に関する。

リソグラフィ装置は、基板、通常は基板の目標部分に所望のパターンを施す機械である。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。この場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成機器を使用して、ＩＣの個々の層に形成される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・ウェハ）の目標部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）上に転送することができる。一般に、パターンの転送は、基板上に設けられた放射感応物質（レジスト）の層上に結像することによって行われる。一般に、１つの基板は、次々とパターン形成される隣接した目標部分からなるネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、１回の動作でパターン全体を目標部分上に露光させることによって各目標部分を照射する、いわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）の放射ビームを介してパターンを走査することによって各目標部分を照射し、これと同時にこの方向と平行又は逆平行に基板を走査する、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターンをパターン形成機器から基板上に転送することも可能である。

リソグラフィ装置によりこれまで以上に小さい形体を結像したいという要望が、さらなる開口数（ＮＡ）を有する投影系を使用するという結果を生んでいる。投影装置における光軸に対する放射光線の角度は、ＮＡの増加とともに増大する。同一に偏光された電磁波成分のみが干渉現象を引き起こすことから、結像には光のベクトル性が重要になる。したがって、結像コントラストを決めるのは、波面の質のみではない。偏光による影響も相当に大きい。さらに、特定領域に対し具体的に求められる偏光状態を有する照明放射が次第に使用されてきており、それにより特定方向に位置合わせされた形体が結像されている。それゆえ、レチクルなどのパターン形成機器に当たる放射の偏光状態を知ることが望ましい。投影レンズが偏光状態に及ぼす影響を知ることも望ましいと言える。しかし、今のところ適切な測定系は存在しない。リソグラフィ装置に内蔵された既存の放射センサは、一般に偏光に対する感度が低い。さらに、パターン形成機器位置での照明放射の偏光状態を、投影レンズが偏光に及ぼす影響を知らずして、基板位置で測定することはできない。こうしたことから逃れるための１つの方法は、放射が投影レンズに入る前に偏光測定系をレチクル位置に挿入することであろう。しかし、これには、限られた空間内に嵌まり、かつ電気又は無線のいずれかにより測定ツールに電力及びデータ接続も提供する測定系の設計という大きな問題があり、設置に相当な段取り時間を要し費用がかかる。界面及び被膜での反射及び透過、並びにレンズ素子材料の複屈折は、投影系における偏光変化の推定される原因である。しかし、先に説明したように、投影系の偏光効果を特徴付けるための測定技術は存在しない。

照明放射の偏光状態について知ることが望ましい。投影レンズ系によって生じる照明放射が偏光状態に及ぼす影響についての情報を有することも望ましい。

本発明の一態様によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明系と、
パターン形成された放射ビームを形成するために、放射ビームの断面内にパターンを付与することが可能なパターン形成機器を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
基板の目標部分上に、パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、
放射が投影系を通り抜けた後にその放射の強度を測定する検出器と
を含むリソグラフィ装置において、
調整可能な偏光変化素子と、
偏光アナライザと
をさらに含み、
偏光変化素子及び偏光アナライザが、パターン形成機器が支持体によって保持される位置のビーム経路内に整列配置されることを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明系と、
パターン形成された放射ビームを形成するために、放射ビームの断面内にパターンを付与することが可能なパターン形成機器を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
基板の目標部分上に、パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、
基板位置で放射ビームの波面を測定する干渉センサであって、検出器を有し、パターン形成機器位置でソース・モジュールと連動して作動して放射を調整して投影系のひとみをオーバーフィルする干渉センサと
を含むリソグラフィ装置において、
投影系より前に放射を偏光する調整可能な偏光子をさらに含むことを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらなる態様によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明系と、
パターン形成された放射ビームを形成するために、放射ビームの断面内にパターンを付与することが可能なパターン形成機器を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
基板の目標部分上に、パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、
放射が投影系を通り抜けた後にその放射の強度を測定するための検出器と、
調整可能な偏光変化素子と、
偏光アナライザと
を含み、
偏光変化素子及び偏光アナライザが、パターン形成機器が支持体によって保持される位置の放射ビーム経路内に整列配置されるリソグラフィ装置の少なくとも１つの偏光特性を求める方法において、
偏光変化素子の複数の互いに異なる設定の強度測定を行うために検出器を使用する工程と、
放射が偏光変化素子に遭遇する前に、強度測定から放射の偏光状態についての情報を求める工程と
を含む方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明系と、
パターン形成された放射ビームを形成するために、放射ビームの断面内にパターンを付与することが可能なパターン形成機器を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
基板の目標部分上に、パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、
基板位置で放射ビームの波面を測定する干渉センサであって、検出器を有し、パターン形成機器位置でソース・モジュールと連動して作動して放射を調整して投影系のひとみをオーバーフィルする干渉センサと、
投影系より前に放射を偏光する調整可能な偏光子と
を含むリソグラフィ装置の少なくとも１つの偏光特性を求める方法において、
偏光子の２つの互いに異なる設定に対する放射ビーム波面をそれぞれ測定するために、干渉センサを使用する工程と、
波面測定から、投影系の偏光を生じさせる特性についての情報を求める工程と
を含む方法が提供される。

添付の概略的な図面を参照して、ほんの一例として、本発明の実施例をいくつか説明する。図面において、対応する参照符号は対応する部分を示す。

図１は、本発明の実施例によるリソグラフィ装置の概略図である。この装置は、
放射ビームＰＢ（例えば、ＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明系（照明装置）ＩＬと、
パターン形成機器（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、あるパラメータに従ってパターン形成機器を正確に位置決めするように構成された第１の位置決め装置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、レジスト被膜のウェハ）Ｗを保持するように構成され、あるパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
パターン形成機器ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳとを含む。

照明系は、放射を方向付け、形作り、及び／又は制御する屈折光学要素、反射光学要素、磁気光学要素、電磁光学要素、静電光学要素、又は他のタイプの光学要素、或いは、これらのあらゆる組合せなど、様々なタイプの光学要素を含むことができる。

支持体は、パターン形成機器の重みを支える。支持体は、パターン形成機器の向き、リソグラフィ装置の設計、並びに、例えばパターン形成機器が真空状態内で保持されているか否かなど他の状態に応じた形で、パターン形成機器を保持している。支持体は、機械的クランプ、真空式クランプ、静電的クランプ、又は他のクランプ法を使用してパターン形成機器を保持することができる。支持体は、例えば、必要に応じて固定又は移動可能なフレーム又はテーブルでよい。支持体によって、パターン形成機器を、例えば投影系に対して所望の位置にくるようにすることができる。本明細書で「レチクル」又は「マスク」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「パターン形成機器」と同義語と見なすことができる。

本明細書で使用する「パターン形成機器」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与して、基板の目標部分へのパターン形成などを行うために使用することのできる、あらゆる機器を意味するものとして広く解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、例えば、パターンが位相ずれ形体、又はいわゆる補助形体を含む場合、基板の目標部分内の所望パターンに厳密に対応しないことがあることを留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など、目標部分内に形成されているデバイス内の特定の機能層に対応する。

パターン形成機器は透過性又は反射性であってよい。パターン形成機器の例としては、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ、及びプログラム可能なＬＣＤパネルなどがある。リソグラフィでは、種々のマスクがよく知られており、マスクのタイプとしては、バイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク、及び減衰位相シフト・マスク、並びに様々なハイブリッド・マスクなどがある。プログラム可能なミラー・アレイの一例は、様々な方向から入射する放射ビームを反射するようにそれぞれを個々に傾斜させることのできる、小ミラーからなるマトリックス構成を使用している。傾斜ミラーは、ミラー・マトリックスによって反射される放射ビーム内にパターンを付与する。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、使用される露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用など他のファクターに適した屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系を含むあらゆるタイプの投影系、又はそれらのあらゆる組合せを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書で「投影レンズ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「投影系」と同義語と見なすことができる。

次に述べるように、装置は（例えば、透過性マスクを使用した）透過タイプのものである。或いは、装置は（例えば、先に述べたタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用した、又は反射性マスクを使用した）反射タイプのものでもよい。

リソグラフィ装置は、２つ（２段）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）を有するタイプのものでよい。このような「多段」機械では、追加のテーブルを並行して使用してもよいし、１つ又は複数のテーブル上で予備工程を実行し、その間１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することもできる。

リソグラフィ装置は、投影系と基板との間の空間が満たされるように、少なくとも基板の一部分を、例えば水などの比較的高屈折率を有する液体で覆うことのできるタイプのものでもよい。浸漬法は、投影系の開口数を増加させる技術分野ではよく知られている。本明細書で使用する「浸漬」とは、基板などの構造が、液体中に浸水されなければならないことを意味するのではなく、むしろ単に、露光中に液体が投影系と基板との間に位置することを意味する。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは、放射光源ＳＯから放射ビームを受け取る。光源及びリソグラフィ装置は、例えば、光源がエキシマ・レーザである場合は、互いに独立したものであってよい。このような場合、光源は、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、適切な方向付けミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送出系ＢＤを用いて、光源ＳＯから照明装置ＩＬへ送られる。他の場合では、例えば、光源が水銀ランプの場合、光源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることができる。光源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、ビーム送出系ＢＤが必要ならばそれとともに、放射系と呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するように構成された調整装置ＡＤを含むことができる。一般に、照明装置のひとみ平面における強度分布の少なくとも外径及び／又は内径の長さ（通常、それぞれ外σ及び内σと呼ばれる）は調整することができる。さらに、照明装置ＩＬは、積算器ＩＮや集光器ＣＯなど様々な他の構成要素も含むことができる。照明装置を使用して放射ビームを調整し、その断面に所望の均一性及び強度分布を持たせることができる。照明装置は、放射の偏光を制御することもできるが、この偏光はビームの断面全体にわたって均一である必要はない。

放射ビームＢは、支持体（例えば、マスク・テーブルＭＴ）上に保持されているパターン形成機器（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターン形成機器によってパターン形成される。放射ビームＢは、マスクＭＡを突っ切った後、投影系ＰＳを通り抜け、それによってビームは基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束される。第２の位置決め装置ＰＷ、及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニア・エンコーダ又は容量センサ）を用いて、例えば、放射ビームＢの経路内に別の目標部分Ｃが位置するように、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・ライブラリからの機械的検索の後、又は走査中に、第１の位置決め装置ＰＭ、及び別の位置センサ（これは図１に明確には描かれていない）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。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成する長行程モジュール（大雑把な位置決め）及び短行程モジュール（精密な位置決め）を用いて行うことができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して行うことができる。ステッパの場合、（スキャナとは反対に）マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータのみに接続してもよいし、固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１及びＭ２、並びに基板位置合わせマークＰ１及びＰ２を使用して位置合わせすることができる。図示した基板位置合わせマークは、専用の目標部分を占めているが、目標部分間の空間に配置することもできる（これらは、スクライブ・レーン位置合わせマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡ上に２つ以上のダイが設けられている場合、マスク位置合わせマークを、ダイ間に配置することができる。

描かれた装置は、次のモードの少なくとも１つで使用される。

１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止が保たれ、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃ上に１回の動作で（つまり１回の静止露光で）投影される。次いで、別の目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴは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、露光範囲の最大サイズによって１回の静止露光で結像される目標部分Ｃのサイズが限定される。

２．走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影（つまり１回の動的露光）される間、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが同時に走査される。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、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性によって決まることがある。走査モードでは、露光範囲の最大サイズによって１回の動的露光における目標部分の（非走査方向の）幅が制約されるが、目標部分の（走査方向の）高さは、走査動作の距離によって決まる。

３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能なパターン形成機器を保持しながら基本的に静止が保たれ、基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影される間移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス状の放射光源が使用され、プログラム可能なパターン形成機器は、基板テーブルＷＴの移動が終わるたびに、又は走査中の連続的な放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に述べたようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイなど、プログラム可能なパターン形成機器を利用しマスクを利用しないリソグラフィに容易に適用することができる。

上述の使用モード又は全く異なる使用モードを組み合わせて、及び／又は変更して使用することもできる。

本発明の第１の実施例を図２に示す。この図は、レチクル位置で投影放射の偏光状態を測定する構成を概略的に示している。図１のように、照明装置ＩＬ及び投影系ＰＳを示す。調整可能な偏光変化素子１０に続いて偏光アナライザ１２が、レチクル位置でビーム経路内に置かれている。この実施例では、アナライザ１２は、特定方向の電場ベクトルを有する放射成分のみを透過させるための、第１の固定回転向きを有する、ビーム・スプリッタ・キューブなどの直線偏光子である。偏光変化素子１０は、リターダつまり遅延板であり、好ましくは照明放射の特定波長用の４分の１波長板である。４分の１波長板は、入射する放射の垂直直線偏光された成分間の相対位相シフトＢ／２を導く。これは、適切に方向付けられた直線偏光放射を円偏光放射に、そしてその逆に変換することができる。一般に、４分の１波長板は、普通の楕円偏光ビームを別の楕円偏光ビームに変化させる。

偏光変化素子１０は調整可能で、発生した偏光変化を変えることができるものである。１つの調整形式では、偏光変化素子１０は回転可能で、その主軸の向きが調整できるものである。この実施例の別の形式では、ビーム経路内にそれぞれ挿入することができ向きの異なる多数の偏光変化素子で、偏光変化素子１０を置き換えることができる。偏光変化素子１０を完全に撤去することができ、向きの異なる偏光変化素子１０で置き換えることもできるし、レチクル同様、例えばアレイの形式で、向きの異なる複数の偏光変化素子をキャリア上に一体的に設けることもできる。次いで、キャリアを移動させることによって、どんな特定領域点にも対応する偏光変化素子を調整することができる。

本発明のこの実施例において、放射強度を検出するための検出器１４は、放射が投影系ＰＳを通過した後に設けられている。検出器１４は、基板テーブルに設けられた既存の検出器であってよい。１つの形式は、特定領域点で放射強度を測定するスポット・センサである。別の形式は、波面測定のために設けられるＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラを、小さな開口又はピンホールとともに投影系焦点面に設けて、所望の領域点を選択することができる。次いで、ＣＣＤセンサ自体は、デフォーカスされ、それによりＣＣＤの各画素が、投影系を通過し特定経路を渡ってその領域点に到達した放射を検出する。言い換えれば、各画素は、投影系のひとみ平面（又は照明装置のひとみ平面）内の１点に対応する。

回転可能な４分の１波長板、これに続く直線偏光子及び検出器という構成は、投入された放射、つまりレチクル位置での放射の偏光状態を得る偏光解析法の分野では知られている。４分の１波長板の様々な回転向きで何回も強度測定値を取り、これらを変換してストークス・ベクトルなど適切な基準に従って表される偏光状態に定量化して、放射を特徴付けるストークス・パラメータを提供することができる。偏光解析法及びストークス・パラメータ取得に関するさらなる詳細は、Ｍ．Ｂｏｒｎ及びＥ．Ｗｏｌｆ著「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ」第７版、ケンブリッジ大学プレス（１９９９年）などの適切な光学テキストに見ることができる。４分の１波長板の３つの回転位置に対応する、少なくとも３つの強度測定値が必要である。４つのストークス・パラメータがあるが、それらの間には幾分重複があるので、３つの測定値によって、放射の強度全体に対して少なくとも正規化されたパラメータを決定することができる。

本発明によれば、制御器１６は検出器１４から測定値を受け取る。制御器１６は、回転向きなど偏光変化素子１０の調整を制御及び／又は検出するとともに、例えばストークス・パラメータなど、各ひとみ画素に対する偏光状態を計算することができる。検出器は移動することができ、測定を別の複数の領域点で繰り返すことができる。

検出器がアナライザ１２のすぐ後（このような位置は、検出器の理想的な位置である）にない場合、この発明はどのように引き続き機能するのかという疑問が生じる。代わりに、未知の偏光作用を有する投影系ＰＳが存在している。ただし、重要な点は、アナライザ１２が偏光変化素子１０にぴったりと続くことである。検出器１４は偏光変化に対する感度が低いことから、アナライザ１２と検出器１４との間にさらなる構成要素があることは問題ではない。この状況は、次のように論理的に考えることができる。偏光変化素子１０から出ていく放射が、ストークス・ベクトルＳ_ｉｎによって表される偏光状態を有する場合は、Ｓ_ＯＵＴと呼ばれるアナライザ１２に続く偏光状態は、Ｓ_ｉｎにアナライザ１２（直線偏光子）の作用を表すミュラー・マトリックスＭ_ｐｏｌを乗ずることによって求めることができる。座標系を任意に選択して、アナライザ１２をＸ方向の偏光子とすることができる。したがって、理想的な検出器位置での放射の偏光状態（ストークス・ベクトル）は、次の通りである。

検出器によって測定された照射照度は、ストークス・ベクトルの第１の要素によって与えられ、以下のように表される。

図２に示す現実的状況に対し、総ミュラー・マトリックスＭ_ｇｅｎを使用して投影系の影響を表すことができる。また実際に検出器のどんな非理想性をも表すことができる。

したがって、検出器によって測定された照射照度は以下のように表される。

したがって、因子（ｍ_１１＋ｍ_１２）以外は、これはアナライザのすぐ後にくる理想的な検出器を用いた先の結果に等しい。ただしｍ_１１及びｍ_１２は、投影系を表すミュラー・マトリックスの要素である。したがって、検出器１４によって取られた測定値は、定数因子以外は無影響であり、偏光解析計算においてこの因子は相殺するため、この因子の値を知る必要はない。したがって、レチクル位置での偏光度や偏光純度などの偏光特性を完全に求めることができる。投影系が及ぼす影響は、偏光子１２をレチクル位置に有することによってほとんど完全に消去され、強度のみが変更される。

先に説明したように、因子（ｍ_１１＋ｍ_１２）の値を知る必要はない。しかし、特にこの因子の値がひとみ領域にわたって一定でない場合、この情報を有することは有用である。この値がひとみ領域にわたって変動する場合は、操作者には、この変動が投影レンズの偏光特性によるものなのか、照明放射が不完全であることによるものなのか分からない。例えば、接線偏光と組み合わせた４極照明モードを用いると、２極が他の２極よりも明るくないことがある。これは、照明系内の非対称性、又は投影レンズの残留直線偏光効果によって起こり得る。原因を突き止めることによって、適切な訂正を行うことができる。原因（上記の非対称性又は上記の残留偏光効果）を確定するために、アナライザ１２を第２の固定回転向きに回転させ、ストークス・パラメータを再び測定する。２組の測定から、別々の実体としての投影レンズ及び照明系が原因となっていることを明らかにすることができる。

図３は、本発明の第２の実施例を示す。この実施例では、偏光変化素子１０及びアナライザ１２を、レチクルに代わってリソグラフィ装置内に挿入することができるキャリア１８内にまとめている。照明装置からの放射２０は、キャリア１８の上面に形成されたクロムなどの不透明層内に開口を含むピンホール２２上に入射する。偏光変化素子１０は、４分の１波長板であることが好ましく、しかも厚さを最小限に抑えるために低次の４分の１波長板であることが好ましく、石英など適切な材料から作ることができる。この実施例におけるアナライザ１２は、単に１つの直線偏光成分を遮蔽又は吸収するのではなく、その代わり、２つの垂直直線偏光成分が空間的に分離されるように構成され複屈折材料で作られたプリズム、言い換えればそれは偏光ビーム・スプリッタである。１つの形式によれば、このプリズムは、互いに接触し合い複屈折材料の結晶からなる２つのくさびを含むが、一方のくさび内の結晶の主光軸はＸ方向を向き、他方のくさび内の結晶の主光軸はＹ方向を向いている（つまり、ウォラストン・プリズムの形式）。プリズムを作るのに適し、短波長照明放射とともに使用することのできる複屈折材料は、ＫＤＰ（リン酸二水素カリウム）である。

アナライザ１２としての偏光ビーム・スプリッタは、下から照明放射を見ると、互いに隣り合う２つのピンホールが見え、一方のピンホールからの放射はＸ軸方向に偏光され、他方のピンホールからの放射はＹ軸方向に偏光されるという効果がある。検出器の一体部分であり得る第２のピンホール２４を投影系の焦点面に置いて、第１のピンホール２２の一方の偏光像を選択的に透過させ、他方からの放射を遮蔽することができる。ＣＣＤなどデフォーカスされた検出器１４は、投影系のひとみ平面及び照明装置の各位置に対応する複数の画素の強度を測定する。

偏光像のうちの１つ、つまり第２のピンホール２４によって透過されない方の偏光像については、図２に対し説明したのと全く同じ方法でこの装置を使用して、レチクル位置での照明放射の偏光状態を確定することができる。キャリア１８には複数のピンホール２２、偏光変化素子１０及びアナライザ１２を設けることができ、偏光変化素子１０は、その速軸をＸ方向、Ｙ方向、かつＸ及びＹ方向に対し４５°に向けるなどして、互いに異なる回転向きにすることができる。キャリア１８を移動させることによって、特定領域の位置に対応する偏光変化素子を調整することができ、偏光解析測定をこれまで通り行うことができる。第２のピンホール２４を移動させて垂直偏光放射を選択することは、図２のアナライザ１２を９０°回転させることに等しい。このように、放射の偏光状態を特徴付ける情報を得るために、さらなる測定を容易に行うことができる。やはり図２を参照して先に説明したように、第２のピンホール２４を使用して２つの異なる偏光を選択することによって、投影系及び照明装置による原因を分離することが可能であるが、この場合は、図３においてアナライザ１２として使用する偏光ビーム・スプリッタが２つの垂直直線偏光子の働きを同時に行うため、回転可能な又は取り外し可能な／交換可能なアナライザ１２を有する必要はない。

投影系の偏光特性を測定するための、本発明の第３の実施例について説明する。以前より、「シアリング干渉計」として知られる原理を使用して、投影系の波面収差を測定するための測定系が提案されている。この提案によれば、パターン形成機器位置の特定位置からくる投影ビームの互いに異なる部分が、互いに異なる経路に沿って投影レンズを通過する。これは、照明系と投影系との間の投影ビーム内に配置される回折素子によって達成することができる。オブジェクト格子としても知られる格子などの回折素子は、放射を回折させ、拡散させ、それにより放射は複数の異なる経路に沿って投影系を通過する。回折素子は、通常、例えばマスクＭＡなどのパターン形成機器が配置される高さに配置される。回折素子は、適切なサイズの格子又は形体アレイでよく、暗視野レチクル内の明部内に設けることができる。この明部は、投影系のオブジェクト領域サイズと比較して小さい（つまり、結像収差が明部内の物点位置に実質的に左右されないほど小さい）。このような明部は、ピンホールとして実施することができる。先に説明したように、ピンホールはその中に、例えば上記のオブジェクト格子、又は格子パターンなどの回折形体、又はチェッカーボード・パターンなど、ある構造を有することができる。しかし、これは原則として任意選択である（例えば、本発明の第１の実施例では、領域の小さな部分を選択するためにピンホールを使用することができ、ピンホール内には構造がないことが好ましい）。ピンホールの機能及びその任意選択の内部構造は、投影レンズ系のひとみ内に局部的に最大数の相互コヒーレンスを有する、前もって選択された相互コヒーレンスを定義するものであり、それによって、前もって選択された相互コヒーレンスは、ピンホール及びその構造の空間的フーリエ変換を通して、ピンホール及びその任意選択の内部構造に関連している。ピンホール内のパターンについてのさらなる情報は、米国特許出願公開第２００２−０００１０８８号から拾うことができる。１つ又は複数のレンズも回折素子に関連し得る。照明装置と投影系との間の投影ビーム内に位置するこの組立体全体を、以降ソース・モジュールと呼ぶ。

図４を参照すると、本発明の実施例とともに使用するソース・モジュールＳＭが示されている。このソース・モジュールＳＭはピンホール板ＰＰを含む。このピンホール板ＰＰは、レチクル同様、片面に不透明なクロム層を有し、かつクロム層内にピンホールＰＨを有する石英ガラス板である。このソース・モジュールＳＭは、投影放射をピンホール上に集束させるためのレンズＳＬも含む。実際は、複数の領域位置及び複数のスリット位置それぞれに対しピンホールのアレイ及び複数のレンズが設けられ、そうしたレンズは、ピンホール板の上部にまとめることができる。ソース・モジュールは、広範囲の角度内に光を生じ、それにより投影レンズのひとみが満たされ又は実際にオーバーフィルされて、開口数を測定することが理想的であり、しかもひとみは、均一に光で満たされることが好ましい。レンズＳＬの使用により、オーバーフィルを達成することができ、光強度も増加される。ピンホールＰＨによって、光が領域内の特定箇所に制約される。ひとみを均一に光で満たすための代替の方法は、拡散板（エッチングされた接地ガラス板など）をピンホール板の上部に使用すること、又はマイクロレンズのアレイ（回折光学素子ＤＯＥと同様）、又はホログラフィ拡散板（位相シフト・マスクＰＳＭと同様）を使用することである。

ソース・モジュール及び投影系を突っ切った放射は、次いで結像格子として知られるピンホールや格子など、さらなる回折素子ＧＲに当たる。図４を参照すると、さらなる回折素子ＧＲは、例えば石英製のキャリア板ＣＰ上に実装される。このさらなる回折素子は、（回折次数を上記の局部的に最大数の相互コヒーレンスに整合させることによって）互いに干渉し合う様々な次数を生み出す「シアリング機構」として働く。例えば、ゼロ次数を第１次数と干渉させることができる。この干渉はパターンに結実し、それが検出器によって検出されて、結像領域内の特定箇所での波面収差についての情報を明らかにすることができる。検出器ＤＴは、レジストを用いずに電子的手段によりパターン結像を捉える、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラでよい。さらなる回折素子ＧＲ及び検出器ＤＴを、干渉センサＩＳと呼ぶ。従来、さらなる回折素子ＧＲは、基板位置の最良焦点を結ぶ平面に配置されており、したがってそれは最初に述べたソース・モジュールＳＭ内の回折素子に対し共役平面にある。検出器ＤＴは、さらなる回折素子ＧＲの下にありそれと間隔を置いている。

リソグラフィ・ツール上で実施される干渉波面測定系の１つの工業所有権を獲得した形式は、ＩＬＩＡＳ（登録商標）として知られており、それはＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌｅｎｓ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ Ａｔ Ｓｃａｎｎｅｒ（スキャナ位置の一体型レンズ干渉計）の頭字語である。この測定系は、リソグラフィ投影装置に型通りに設けられている。リソグラフィ走査装置上に設けられるこのような干渉系についてのさらなる情報は、米国特許出願公開第２００２−０００１０８８号及び米国特許第６６５０３９９Ｂ２号から拾うことができる。

干渉センサは、基本的に波面の導関数の位相を測定する。検出器自体は光強度しか測定できないが、干渉法を使用することによって位相を強度に変換することができる。たいていの干渉計は干渉パターンを作るために２次的基準ビームを必要とするが、これをリソグラフィ投影装置内で実施することは難しい。ただし、この要件を持たない種類の干渉計がシアリング干渉計である。横方向シアリングの場合、干渉は波面と、横方向にずれた（シアリングされた）オリジナル波面の写しとの間に起こる。本実施例では、さらなる回折素子ＧＲは、波面を、互いに対してわずかにずれた（シアリングされた）複数の波面に***させる。干渉はそれらの間に見られる。本ケースでは、ゼロ回折次数及び±第１回折次数のみを考える。干渉パターンの強度は、ゼロ回折次数と第１回折次数との間の位相差に関係する。

次の近似関係式によって強度Ｉが得られることが分かる。

ただしＥ_０及びＥ_１は、ゼロ回折次数及び第１回折次数に対する回折効率、ｋは位相ステップ距離、ｐは格子周期数（波動単位）、Ｗは波面収差（波動単位）、ρはひとみ内の位置である。シアリング距離が短い場合、波面位相差は波面の導関数に近似する。ソース・モジュールＳＭを干渉センサＩＳに対してわずかにずらしながら連続的に強度測定を行うことによって、検出される放射強度は変調する（上記数式内の位相ステップ因子ｋ／ｐが変更される）。変調信号の第１の調和関数（基本周波数としての格子周期を有する）は、当該回折次数（０及び±１）に対応する。（ひとみ位置の関数としての）位相分布は、当該波面差に対応する。ほぼ直交する２つの方向にシアリングすることによって、２つの方向の波面差を考える。

上述の波面位相測定に加え、振幅の測定も複数回行うことができる。こうした測定は、レチクル位置で、調整された角強度分布により光源を使用して行う。一例として、効果的な点光源のアレイ（使用する放射の波長より寸法が小さい）を使用することが挙げられるが、その場合、各点光源は、投影系ひとみ内に存在する立体角の範囲全体にわたり事実上均一な強度分布を有する。他の光源も可能である。検出された強度のばらつきはそれゆえ、投影系を通過する特定の透過経路に沿った減衰に関係し得る。振幅測定及び投影系の角透過特性値（アポダイゼーションとも呼ばれる）取得に関するさらなる情報は、米国特許出願第１０／９３５，７４１号に記載されている。

本発明の本態様によれば、上記の波面測定（位相及び振幅のどちらも）は偏光された放射光源を使用して行われる。図４に示すように、一実施例は、ビーム・スプリッタ・キューブなどの偏光子３０をソース・モジュールＳＭ内に組み込むものである。代替の実施例は、例えば照明装置やレチクル・マスキング位置に挿入可能な個別の偏光子を使用することであろう。干渉センサＩＳを変更する必要はない。

ｘ方向にずれを与えるためのシアリング干渉計を配置することにより、Ｘ方向など、一方向に直線偏光された光源放射を使用してまず波面Ｗｘｘを測定する。次いで、偏光子つまりソース・モジュールを、放射がＹ方向に直線偏光されるように回転させ又は交換／移動させ、次いで新しい波面Ｗｘｙを測定する。便宜上、単一のソース・モジュール・キャリアには、未偏光、Ｘ偏光及びＹ偏光の光源構造を設け、通常のレチクルとして搭載することができる。このレチクル段は走査方向に自由に移動可能であり、したがって各領域点（走査方向に直角）に対し、未偏光、Ｘ偏光及びＹ偏光の光源構造を与えることができる。

投影系などの光学素子又は光学素子の組合せが偏光光に及ぼす影響は、ジョーンズ行列によって表すことができる。入射及び出射する電磁放射の電場ベクトルのＸ成分及びＹ成分は、次のジョーンズ行列によって関係付けられる。

リソグラフィ装置の投影系の場合、ジョーンズ行列において対角線を外れた要素は対角線要素に比べて非常に小さい（つまり、ほとんどゼロ）、換言すれば、Ｘ偏光及びＹ偏光状態のクロス・トークが非常に起こりにくいと推定することが妥当である。したがって、Ｘ偏光光源を使用することによって、波面測定から対角線要素Ｊ_ｘｘを求めることが可能であり、Ｙ偏光光源を使用することによって、波面測定から対角線要素Ｊ_ｙｙを求めることが可能である。ジョーンズ行列の各要素は一般に、複素数であるため、波面の位相及び振幅のどちらをも測定する必要がある。

特定の領域点の場合、投影系内の各ひとみ点に対してジョーンズ行列を計算することができる（各ジョーンズ行列は、特定の経路を取って投影系を通過する放射光線が、偏光に及ぼす影響に対応する）。ソース・モジュール及び干渉センサを別の領域点に移動し、１組のジョーンズ行列を得ることができる。したがって、領域点とひとみ点との各組合せは、それ自体の特定のジョーンズ行列を有する。

１つの問題は、拡散器など投影系のひとみがオーバーフィルされるようにする、ソース・モジュール内のデバイスが、偏光状態を混合することになり得ることである。しかし、このことが相当な影響を及ぼすとは考えられない。というのは、小角拡散器の特徴的長さ尺度は通常約０．０５ｍｍだからである。しかし、たとえ混合が起こっても、Ｘ及びＹ波面測定値を組合せ、１組の１次方程式を解くことによってこれを正して対処することができる。ソース・モジュール内に少量ａの偏光混合が生じたとすると、次の１組の等式が成り立つ。

混合因数ａは、理論的に又は調整（オフラインで行われる）によって求めることができ、次いで等式を解いて所望のＸ偏光波面Ｗ_ｘ及びＹ偏光波面Ｗ_ｙを求めることができる。使用する偏光子が完全な偏光純度をもたらさない場合も、同じ手順を適用することができる。

所望される詳細な目標偏光状態に基づいて、ウェハ位置における放射ビームの偏光状態を表示することができる。目標とする又は好ましい偏光状態における偏光純度（ＰＰ）又は偏光放射割合として、便利な基準値を定義する。数学的には、偏光純度（ＰＰ）を次のように定義することができる。ただし、Ｅ_{Ｔａｒｇｅｔ}及びＥ_{Ａｃｔｕａｌ}は、単位長さの電場ベクトルである。

ＰＰは、有用な基準値であるが、それは照明放射を完全に定義するものではない。観察周期を超えた時間枠内で電気ベクトルが回転する場合、少量の放射は定義されないこと又は偏光が解消されることがあり得る。これを未偏光放射として分類することができる。放射が、強度Ｉ_{ｐｏｌａｒｉｚｅｄ}を有する偏光放射と、強度Ｉ_{ｕｎｐｏｌａｒｉｚｅｄ}を有する未偏光放射の合計であり、合計強度がＩ_{Ｔｏｔａｌ}であると考えられる場合、偏光度（ＤＯＰ）を次式によって定義することが可能である。

ＤＯＰは、未偏光部分の明細を明らかにするために必要となり得る。未偏光放射（及び偏光放射）は、２つの互いに直交する状態に分解することができるので、ＤＯＰ及びＰＰの関数としての好ましい偏光状態（ＩＰＳ）における総強度が得られる。

本発明の第４の実施例では、第３の実施例の測定法にアレンジを加えて、ＩＰＳの空間分布を調べ計算する。第３の実施例と同様、Ｘ方向に直線偏光された光源放射を使用して、またその複数の線及び空間が互いに平行にＹ方向に向けられた結像格子ＧＲを使用して、まず波面Ｗｘｘを測定し、それにより投影レンズのひとみ内にＸ方向の波面シアリングを得る。次いで、放射がＹ方向に変更されるように偏光子３０を回転させ又は交換し／移動させ、さらに前と同様、オブジェクト格子を配置して、投影レンズのひとみ内にＸ方向の波面シアリングを与え、次いで対応する直線偏光波面Ｗｘｙを測定する。

例えば、Ｘ偏光を有する第１のピンホールＰＨ１を使用して、波面Ｗ_ｘｘの空間的に散らされた収差を測定する。このプロセスを、Ｙ偏光を有し、かつピンホールＰＨ１に与えたのと同じ格子向きを有する別のピンホールＰＨ２についても繰り返す。これにより、波面Ｗ_ｘｙの第２の波面収差が測定される。この測定結果を使用して、レンズのひとみ内に空間的に散らされたジョーンズ行列及び好ましい状態における強度（ＩＰＳ）を計算する。

以下では、この測定のより詳細な説明を記載する。通常のシアリング干渉計では、投影系の場合は、波面の位相ψ（ｘ，ｙ）をピンホールＰＨ内のオブジェクト格子を使用して測定してひとみ内に前もって選択された空間的コヒーレンスを提供し、またシアリング格子を使用して測定を行う。シアリング格子は、前述の結像格子ＧＲである。格子ＧＲは、光検出器ＤＴ上に別の回折次数を合わせてもたらす。検出器ＤＴは、ひとみに相対的な格子ＧＲの移動とともに変動する強度を検出する。変動の振幅は、コントラストとも言え、平均強度（振幅ゼロでの）は、ＤＣ信号とも言えるであろう。

シアリング干渉計による収差測定法は、ゼロ次数回折の電場及び第１次数回折の電場を含め、格子ＧＲで回折された電場を混合する工程（つまり、コヒーレントの追加）を含む。ゼロ次数及び第１次数回折の電場は、投影系ひとみでの電場の結像であり、それぞれ、投影レンズのひとみにおけるひとみ位置（ｘ，ｙ）での電場Ｅ_０（ｘ，ｙ）、及び「隣接」ひとみ位置（ｘ＋ｄｘ，ｙ）での電場Ｅ_１（ｘ＋ｄｘ，ｙ）と表記する。

ここでは、これらの電場は（同じ偏光状態を有し、ひとみ内のｘ、ｙ座標とは無関係の）スカラ場であり、下付き文字は、格子ＧＲでの回折次数を意味する。偏光のベクトル性を下記に示す。波動場全体にわたる定数項を取り除くと、次のようになる。

検出器ＤＴは次の式で与えられる強度Ｉ（ｘ，ｙ）を測定する。

強度Ｉ（ｘ，ｙ）は、２つの場Ｅ_０とＥ_１との間の位相差に対しコサインとして変化する。Ａ_０＝Ａ_０（ｘ，ｙ）及びＡ_１＝Ａ_１（ｘ＋ｄｘ，ｙ）であることを留意されたい。式をより分かりやすくするために、より短い表記法を導入する。波面測定は、余剰、つまり変動「ステップ」位相ψ_ｓｔｅｐを導入することによってコサインの挙動を測定する工程を含む。各ステップで、検出器ＤＴの１つの画素における強度の新しい値を測定する。ψ_ｓｔｅｐ＝ｋ×（２π／８）、ｋ＝１、２．．．８として８回ステップさせた後、次の８つの測定値を得る。

これら８つのデータ点からｄψ（ｘ，ｙ）＝ｄψ（ｘ＋ｄｘ，ｙ）−ψ（ｘ，ｙ）位相を取り出すことができる。或いは、信号／ノイズ制約に応じて、８つを超える又は８つ未満のデータ点を使用することができる。ひとみ位置（ｘ，ｙ）に対応する、検出器ＤＴの適格な各画素に当て嵌めることによって、結果として波面位相シフトの完全な地図ｄψ（ｘ，ｙ）を描くことができる。

例えば投影系のレンズ素子内に起こる複屈折を説明するために、電場のベクトル性を含める。シアリング格子ＧＲ上流の光線のベクトル特性のみが調べられるように、格子ＧＲは非偏光なものとする。

及び

のどちらもが、互いに直交するＸ及びＹ方向に平行な成分ｘ及びｙを有する。

及び

余剰位相ψ_ｒｅｔ（ｘ，ｙ）は、例えば複屈折が原因で起こる、各電場のｙ成分間の位相遅れを表す。ｘ成分間の位相遅れは、先に導入した位相差ψ（ｘ，ｙ）によって吸収される。検出器ＤＴの検出画素によって測定される強度は、次式によって求められる。

この結果は以下のように表記される。

コサインに余剰「複屈折項」ｄψ_ＢＦ（ｘ，ｙ）が現れている。この余剰位相は、シアリング干渉計による収差測定によって検出され、したがってそれは、直交する正規化ゼルニケ関数によって波動収差を表すゼルニケ係数によって重み付けられる。

本発明の一態様によれば、電場

の偏光状態は、強度Ｉ（ｘ，ｙ）を干渉計によって測定することから得られる。この偏光状態は、

によって得られるストークス・ベクトル

によって完全に定義される。

本発明の一態様によれば、Ｉ（ｘ，ｙ）の測定は、２つの対応するＩ（ｘ，ｙ）測定を行うために、ピンホールＰＨ内のオブジェクト格子上に当たる放射の２つの互いに異なる前もって選択された偏光状態を選択する工程を含む。

以下では、Ｅ_０（ｘ，ｙ）に対する偏光度ＤＯＰ_Ｅ０が１となるように、投影系を通過する放射は完全に偏光されているものとする。

好ましい状態における強度（ＩＰＳ）は、ＤＯＰ＝１の場合、偏光純度（ＰＰ）に等しい。さらに、好ましい偏光状態は、完全にｘ偏光され、かつ完全にｙ偏光された偏光と定義する。これらの偏光状態は、リソグラフィのプリント・プロセスの解像度を高めるための好ましい照明モードに相当する。ＩＰＳに対応するそれぞれの値は、次式である。

投影系のひとみ内の前もって選択された位置（ｘ_ｐ，ｙ_ｐ）におけるジョーンズ行列は周知のものとする。例えば、投影系の光軸に沿った軸光線の場合、ジョーンズ行列は単一行列とすることができる。したがって、電場

は、レチクル＋レンズ系を通過後も変化しない。本実施例では、単一ジョーンズ行列Ａ_０ｙ＝０という想定の下に、ソース・モジュールＳＭとともに偏光子３０を使用することによって、

がレチクル位置でＸ方向に直線偏光されるように決めておく。数式（１７）〜（１９）にしたがって、シアリング干渉法において次のパラメータが測定される。

ここでは、指数「，ｘ」は入射する直線Ｘ偏光を示す。例えば、Ａ_１ｙ，ｘは、入射Ｘ偏光光がレチクル位置で使用される場合、第１次数回折電場のｙ成分の振幅である。次に、やはりＹ方向に沿った偏光方向に位置合わせされたソース・モジュール内の対応偏光子３０を使用することによって、レチクル位置でＹ方向に直線偏光されるべく

の偏光手はずを整えて干渉計によるシアリング計測を繰り返す。先の測定と同様に、Ａ_０ｘ＝０である。一般方程式である数式（１７）〜（１９）にしたがって、シアリング干渉法を使用して次のパラメータを測定することができる。

やはり、レチクル位置での入射放射の直線ｙ偏光を示すために、副指数「，ｙ」を使用する。例えば、入射Ｙ偏光光が使用される場合、Ａ_１ｘ，_ｙは、第１次数回折電場のｘ成分の振幅である。原則として、入射Ｘ偏光及び入射Ｙ偏光に対し、完全な偏光状態

を確定することができる。

干渉パターンのコントラストは、数式（２４−２）及び（２５−２）によって表されるように、強度変動の振幅に関係する。したがって、要素Ａ_ＢＦ ^２の測定を、「コントラスト」測定と呼ぶ。さらに干渉縞パターンの「ＤＣ」成分は、数式（２４−３）及び（２５−３）によって表される。したがって、ＤＣ_，ｘ及びＤＣ_，ｙの測定を「ＤＣ」測定と呼ぶ。上記のコントラスト測定及びＤＣ測定は、４つの未知要素Ａ_１ｘ，ｘ、Ａ_１ｘ，ｙ、Ａ_１ｙ，ｘ及びＡ_１ｙ，ｙを有する４つの数式につながる。

位置（ｘ_ｐ＋ｄｘ，ｙ_ｐ）は、ひとみ内の第１の位置（ｘ_１，ｙ_１）と呼ぶことができる。上記の測定プロセスは、第１の位置から第２の位置ｘ_２＝ｘ_１＋ｄｘ、ｙ_２＝ｙ_１へいくときに繰り返すことができ、それにより、やはり数式（１７）〜（１９）を（下付き文字０及び１を、それぞれ１及び２と置き換えて）使用して、対応する振幅Ａ_２ｘ，ｘ、Ａ_２ｘ，ｙ、Ａ_２ｙ，ｘ及びＡ_２ｙ，ｙを求めることができ、さらにそれにより、４つの未知要素Ａ_２ｘ，ｘ、Ａ_２ｘ，ｙ、Ａ_２ｙ，ｘ及びＡ_２ｙ，ｙを有する４つの数式を得ることができる。同様に、Ｙ方向のずれを導入することができる（そのレンズ及び空間が互いにＸ方向に平行な結像格子ＧＲを使用することによって導入し、それにより投影レンズのひとみ内にＹ方向の波面シアリングを得る）。これにより、第１の位置から第２の位置のｘ_２＝ｘ_１、ｙ_２＝ｙ_１＋ｄｙタイプの移動が可能になる。

隣接点へのこのようなどんな移動も、任意の回数繰り返すことができ、その都度振幅Ａ_ｉｘ，ｘ、Ａ_ｉｘ，ｙ、Ａ_ｉｙ，ｘ及びＡ_ｉｙ，ｙ（ｉ＝１、２、３など）が求められ、その結果積分法により、偏光状態の空間分布を効果的に策定することができる。数式（２２）及び（２３）を使用することにより、ＩＰＳの対応する空間分布を得ることができる。例えば、ＩＰＳ_ｘ（ｘ，ｙ）の分布は、数式（２２）内のＡ_０ｘ、Ａ_０ｙを計測値Ａ_ｉｘ，ｘ、Ａ_ｉｙ，ｘに代入することによって求めることができる。

本実施例では、偏光子３０の２つの互いに異なる設定は、ずれ方向に沿った直線偏光、及びずれ方向に直交する直線偏光を含む。しかし、本発明の一態様によれば、偏光子３０の追加の設定を使用することができる。先に述べたＤＣ測定及びコントラスト測定は、ずれ方向に対しゼロ度又は９０度以外の角度で直線偏光するための偏光子３０を配置したソース・モジュールＳＭを設けることによって、レチクル位置での直線Ｘ偏光又は直線Ｙ偏光以外の偏光により、さらに実施することができる。このような追加の測定を使用して、先に述べたように電場振幅の数式を解くプロセスの正確性を高めることができるし、ＤＯＰ＜１の場合、未偏光放射の有無についての情報を得ることができる。

本発明の第５の実施例によれば、ジョーンズ行列の分布を同様の方法で測定することができる。先の実施例のように、投影系を通過する放射の偏光状態の変化を表す伝達関数を、複素数２×２ジョーンズ行列の空間分布として表すことができるように、ＤＯＰ＝１とする。先の実施例のように、未知の電場振幅は、ｄψの測定のみならず、上記のＤＣ成分及びコントラストなど干渉混合データの測定によっても求められる。

こうした計測を、２つの投入偏光状態（例えば、先の実施例のように、直線Ｘ偏光及び直線ｙ偏光など）に対して繰り返す。ひとみ内にはジョーンズ行列が分かっている単一の点があるものとする。例えば、このジョーンズ行列は、投影系の光軸上の１点に対する単一行列とすることができる。

次に、第４実施例において説明した繰返しと同様な繰返しによって、他の全てのひとみ点におけるジョーンズ行列を得ることができる。ジョーンズ行列の４つの行列要素のそれぞれが、実部及び虚部を有するので、８つの未知要素があり、したがってこうした未知要素を解くために８つの数式が必要である。干渉計による強度データを数式（２４−１、２、３）及び（２５−１、２、３）に当て嵌めることによって、６つの数式が得られる。他の回折ビームの干渉がない場合、ピンホールＰＨ上に入射する放射の２つの偏光状態の出力強度を補足測定することによって、第１次数回折ビームに対し２つの追加数式が得られる。

第４及び第５の実施例の説明に呈示される分析は、単に簡略化のために、シアリング干渉構成内の格子ＧＲにおける放射の２つの回折次数の組合せに限定している。しかし、本発明の一態様によれば、追加の回折次数も考慮することができる。例えば、電場

及び

の他に、「隣接」ひとみ点（ｘ−ｄｘ，ｙ）に対応する回折場

も分析に含めることができる。この分析は、第４実施例の分析と同様である。

偏光子、リターダ（４分の１波長板）、偏光ビーム・スプリッタなど、偏光能動素子が使用される前述のどの実施例においても、放射の伝播角はその構成要素の性能に重大な影響を及ぼし得る。したがって、こうした素子を、光線が実質的にコリメートされる場所に配置することが有利である。１つの選択肢は、偏光変化素子１０やアナライザ１２などの素子を、光線が既に実質的にコリメートされた照明装置内の適切な位置に配置することである。第２の選択肢は、図５に示すように、放射をまずコリメートし、次にそれを集束させる光学素子４０及び４２を設けることである。これによりゾーン４４が提供され、その中で放射がコリメートされたビームの形となり、その中に偏光能動素子を配置することができる。

本発明の上述のどの実施例による測定結果も、フィードバックを提供するために使用することができる。例えば、所望の偏光パターンが照明装置によって設定されるようになっている装置において、得られた測定値に基づき、フィードバックの目的で、アクチュエータをリソグラフィ装置の構成要素を調整するために設けることができる。図２は、一例として、制御器１６の制御の下に照明装置ＩＬを調整して、所望の偏光パターン内のどんな測定ずれをも訂正又は補償することができることを示している。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に記載しているが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学系の製造、磁気ドメイン・メモリ用ガイダンス及び検出パターン、平面型表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど、他への応用もできることを理解されたい。このような代替応用例との関連で、当業者であれば、本明細書で「ウェハ」又は「ダイ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語である「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義語と見なせることを理解するであろう。本明細書で言う基板は、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を施し露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／又は検査ツール内で露光の前又は後に処理することができる。該当する場合には、本明細書の開示は、このような基板処理ツール及び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２回以上処理される場合があり、したがって本明細書で使用する基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板も意味することがある。

先の記載では、光学リソグラフィとの関連で本発明の実施例の使用について特に記載してきたが、本発明は他への応用にも使用することができることが分かるであろう。

本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、波長が３６５，２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍ、或いはその近傍の）紫外（ＵＶ）放射、及び、（例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲の）極紫外（ＥＵＶ）放射を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

場合によって、「レンズ」という用語は、屈折光学要素及び反射光学要素を含む様々なタイプの光学要素のうちいずれか１つ又はそれらの組合せを意味する。

本発明の特定の実施例についてこれまで述べてきたが、本発明は記載した以外の方法でも実施することができることが分かるであろう。

上記の説明は説明するためのものであって、限定するためのものではない。したがって、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載した本発明に変更を加えることができることが分かるであろう。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の第１の実施例によるリソグラフィ装置の概略図である。 本発明の第１の実施例の変形例によるリソグラフィ装置の概略図である。 本発明のさらなる実施例によるリソグラフィ装置の概略図である。 偏光能動素子の領域内で放射をコリメートするための構成を示す概略図である。

Claims (19)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射ビームを調整するように構成された照明系と、
   パターン形成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内にパターンを付与することが可能なパターン形成機器を支持するように構成された支持体と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記基板の目標部分上に、前記パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、
   放射が前記投影系を通り抜けた後にその放射の強度を測定する検出器と
   調整可能な偏光変化素子と、
   偏光アナライザと
   を含み、
   前記偏光変化素子及び前記偏光アナライザが、前記パターン形成機器が前記支持体によって支持される位置の放射ビーム経路内に整列配置されるリソグラフィ装置。
2. 前記偏光変化素子が回転可能及び／又は交換可能であることによって調整可能である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記偏光変化素子が４分の１波長板である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記偏光アナライザが直線偏光子である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記偏光アナライザが互いに空間的に離れた２つの垂直直線偏光放射成分を出力するように構成された偏光ビーム・スプリッタである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記偏光アナライザが基本的にＫＤＰからなる、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. リソグラフィ装置であって、
   放射ビームを調整するように構成された照明系と、
   パターン形成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内にパターンを付与することが可能なパターン形成機器を支持するように構成された支持体と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記基板の目標部分上に、前記パターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、
   前記基板位置で前記放射ビームの波面を測定する干渉センサであって、検出器を有し、前記パターン形成機器位置でソース・モジュールと連動して作動して放射を調整して前記投影系のひとみをオーバーフィルする干渉センサと
   前記投影系より前に前記放射を偏光する調整可能な偏光子と
   を含むリソグラフィ装置。
8. 前記偏光子が直線偏光子であり、回転可能又は交換可能のうち少なくとも１つであることによって調整可能であり、その結果前記放射を２つの異なる方向に順次偏光する、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記検出器による測定結果を取り入れ、調整可能な素子を制御し、また前記装置の少なくとも１つの偏光特性を計算する制御器をさらに含む、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記制御器が前記装置の少なくとも１つの計算された偏光特性に応じて前記装置の１つ又は複数の素子をさらに制御する、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記検出器による測定結果を取り入れ、調整可能な素子を制御し、また前記装置の少なくとも１つの偏光特性を計算する制御器をさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記制御器が前記装置の少なくとも１つの計算された偏光特性に応じて前記装置の１つ又は複数の素子をさらに制御する、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. リソグラフィ装置の偏光変化素子の互いに異なる複数の設定の強度測定を行うために検出器を使用する工程と、
    放射が前記偏光変化素子に遭遇する前に、前記強度測定から前記放射の偏光状態についての情報を求める工程と
    を含む、リソグラフィ装置の少なくとも１つの偏光特性を求める方法。
14. リソグラフィ装置内においてその投影系より前に位置する調整可能な偏光子の少なくとも２つの互いに異なる設定に対し、前記装置の基板位置における前記放射ビームの波面をそれぞれ測定するために、前記リソグラフィ装置の干渉センサを使用する工程と、
    前記波面測定から、前記投影系の偏光を生じさせる特性についての情報を求める工程と
    を含む、リソグラフィ装置の少なくとも１つの偏光特性を求める方法。
15. 前記投影系の偏光を生じさせる特性についての前記情報がジョーンズ行列の少なくとも１つの要素として表される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記干渉センサがずれ方向に相互に移動する少なくとも２つの波面間にシアリング干渉を提供するために配置された格子を含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記調整可能な偏光子の前記少なくとも２つの互いに異なる設定がずれ方向に沿った直線偏光とずれ方向に直交する直線偏光とを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記方法が、前記リソグラフィ装置の投影系のひとみにおける、強度変動の振幅空間分布と、前記調整可能な偏光子の前記少なくとも２つの互いに異なる設定それぞれの平均強度とを測定する工程をさらに含む、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記方法が、前記リソグラフィ装置の投影系のひとみにおける、前記調整可能な偏光子の前記少なくとも２つの互いに異なる設定それぞれの強度変動の位相空間分布を測定する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。

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