特表 2024-518603 ＥＵＶ露光装置における測定のための回折格子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-01

(54)【発明の名称】ＥＵＶ露光装置における測定のための回折格子

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240423BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 503

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023571282

(86)(22)【出願日】2022-04-28

(85)【翻訳文提出日】2024-01-12

(86)【国際出願番号】 EP2022061398

(87)【国際公開番号】W WO2022248154

(87)【国際公開日】2022-12-01

(31)【優先権主張番号】21176240.6

(32)【優先日】2021-05-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】504151804

【氏名又は名称】エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】チョン，デリック，ユン，チェク

(72)【発明者】

【氏名】デ グロート，ピーター，クリスティアーン

(72)【発明者】

【氏名】エンゲレン，ウーター，ジョープ

(72)【発明者】

【氏名】レディ，ボガチ，ビシュヌ，バルダナ

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197CA10

2H197CC02

2H197DC14

2H197DC16

2H197GA01

(57)【要約】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子が開示される。格子は、ＥＵＶリソグラフィ装置においてウェーハレベル格子として用いられる２次元回折格子である。特に、回折格子は、円形貫通アパーチャ（５１）の２次元アレイが設けられた基板を含み、自己支持型である。いくつかの実施形態において、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、波面再構成アルゴリズムの利得誤差及びクロストーク誤差を最小化するように選択することができる。例えば、この比は０．３４～０．３８とすればよい。いくつかの実施形態において、円形アパーチャは、隣接するアパーチャの中心間の距離が回折格子全体にわたって不均一であり変動するように分布している。例えば、格子のローカルピッチは回折格子全体にわたってランダムに変動し得る。
【選択図】 図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は０．３４～０．３８である、回折格子。

【請求項2】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との前記比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、前記位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、前記格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、請求項１に記載の回折格子。

【請求項3】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との前記比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、
前記測定面内の所与の位置における前記干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、
前記測定面内の前記中央領域は、前記回折格子を照明する前記レチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、前記第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、前記第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、請求項１から２のいずれかに記載の回折格子。

【請求項4】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、
前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、前記位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、前記格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、回折格子。

【請求項5】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、
前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、
前記測定面内の所与の位置における前記干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、
前記測定面内の前記中央領域は、前記回折格子を照明する前記レチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、前記第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、前記第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、回折格子。

【請求項6】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、
前記円形貫通アパーチャは、隣接するアパーチャの中心間の距離が前記回折格子全体にわたって不均一であり変動するように分布している、回折格子。

【請求項7】

前記回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離の前記変動はランダム又は擬似ランダムである、請求項６に記載の回折格子。

【請求項8】

前記回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離の前記変動は公称距離±１０％未満である、請求項６又は７に記載の回折格子。

【請求項9】

前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との比は０．３４～０．３８である、請求項６から８のいずれか一項に記載の回折格子。

【請求項10】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との前記比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、前記位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、前記格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、請求項６から９のいずれか一項に記載の回折格子。

【請求項11】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、
前記測定面内の所与の位置における前記干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、
前記測定面内の前記中央領域は、前記回折格子を照明する前記レチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、前記第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、前記第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、請求項６から１０のいずれかに記載の回折格子。

【請求項12】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、前記方法は、
前記収差マップの再構成における誤差を実質的に最小化する、前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を選択することを含む、方法。

【請求項13】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、前記方法は、
膜上で方形アレイの複数の位置を選択することと、
前記方形アレイの複数の位置の各々に近接しているがずれているアパーチャの位置を選択することと、
を含み、アパーチャの前記位置を選択することは、±｜ｘ_ｍａｘ｜間の第１の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｘと、±｜ｙ_ｍａｘ｜間の第２の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｙとを発生させることを含み、前記アパーチャの前記位置は、前記アパーチャの中心が前記方形アレイ内の前記近接した位置からずれていて、このずれが、前記方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｘ及び前記方形アレイの前記軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｙであるように選択される、方法。

【請求項14】

投影システムの収差マップを決定する測定システムであって、
パターニングデバイスと、
前記パターニングデバイスを放射で照明するように配置された照明システムであって、前記パターニングデバイスは、放射ビームを受光すると共に複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン付き領域を含み、前記第１の回折ビームはシヤリング方向に分離している、照明システムと、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の２次元回折格子を含む第２のパターン付き領域と放射検出器とを含むセンサ装置と、
を備え、前記投影システムは、前記第１の回折ビームを前記センサ装置上に投影するように構成され、前記第２のパターン付き領域は、前記投影システムから前記第１の回折ビームを受光すると共に前記第１の回折ビームの各々から複数の第２の回折ビームを形成するように配置され、
前記測定システムは更に、前記パターニングデバイス及び前記センサ装置のうち少なくとも１つを前記シヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記第１のパターニングデバイス及び前記センサ装置のうち少なくとも１つを前記シヤリング方向に移動させるように前記位置決め装置を制御して、前記放射検出器の各部分によって受光される放射の強度が前記シヤリング方向の前記移動の関数として変動して振動信号を形成するようにし、
前記放射検出器から、前記放射検出器上の複数の位置における前記振動信号の高調波の位相を決定し、
前記放射検出器上の前記複数の位置における前記振動信号の高調波の前記位相から、前記投影システムの前記収差マップを特徴付ける係数のセットを決定する、
ように構成されている、測定システム。

【請求項15】

請求項１４の測定システムを備えるリソグラフィ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、２０２１年５月２７日に出願された欧州特許出願第２１１７６２４０．６号の優先権を主張する。この出願は援用により全体が本願に含まれる。

【0002】

[0002] 本発明は、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子、及び、そのような回折格子を設計するための方法に関する。特に、本発明は、基板における円形アパーチャ又はピンホールのアレイによって形成されたシヤリング位相ステッピング干渉測定システムのための２次元回折格子に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に適用するように構築された機械である。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。リソグラフィ装置は、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）でのパターンを、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層に投影することができる。

【0004】

[0004] 基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を使用することができる。この放射の波長は、基板上に形成可能なフィーチャの最小サイズを決定する。４～２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置は、例えば１９３ｎｍの波長を有する放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さいフィーチャを基板上に形成するのに使用することができる。

【0005】

[0005] パターニングデバイスによってパターン付与された放射は、投影システムを用いて基板上に集束される。投影システムは、基板上に形成される像を、所望の像（例えばパターニングデバイスの回折限界像）から逸脱させる光学収差を招く可能性がある。

【0006】

[0006] 投影システムによって生じたそのような収差をより良く制御できるように、そのような収差を正確に決定するための方法及び装置を提供することが望ましい。

【発明の概要】

【0007】

[0007] 本開示の第１の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子が提供される。回折格子は、円形貫通アパーチャ（ｔｈｒｏｕｇｈ－ａｐｅｒｔｕｒｅ）の２次元アレイが設けられた基板を備える。円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、０．３４～０．３８である。

【0008】

[0008] 投影システムの収差マップを決定するための測定システムを用いて、投影システムによって生じた収差を測定することができる。このような測定システムは、リソグラフィシステム内で用いることができ、シヤリング干渉計を含み得る。測定システムは典型的に、レチクルレベルの（すなわちリソグラフィ装置の対物面に配置された）パターニングデバイスと、ウェーハレベルの（すなわちリソグラフィ装置の像面に配置された）センサと、を用いる。レチクルレベルパターニングデバイスは、例えば回折格子を含み得る。ウェーハレベルセンサは、第２のパターニングデバイス（例えば２次元回折格子）及び放射検出器（例えばセンシング要素のアレイ）を含む。レチクルレベルパターニングデバイスは、放射で照明されて複数の第１の回折ビームを形成し、これらの第１の回折ビームはシヤリング方向に分離されている。投影システムは、複数の第１の回折ビームを少なくとも部分的に捕捉し、これらをウェーハレベルセンサのパターニングデバイス上に結像する。第２のパターニングデバイスは、投影システムから第１の回折ビームを受光し、第１の回折ビームの各々から複数の第２の回折ビームを形成する。これらは放射検出器に入射する。

【0009】

[0009] 第１及び第２のパターニングデバイスのピッチはシヤリング方向に整合され、投影システムが適用する縮小係数を考慮して、シヤリング方向における第２のパターン付き領域のピッチ（第１の態様に従ったものであり得る）が、シヤリング方向における第１のパターン付き領域のピッチの整数倍であるようにするか、あるいは、シヤリング方向における第１のパターン付き領域のピッチが、シヤリング方向における第２のパターン付き領域のピッチの整数倍でなければならない。

【0010】

[00010] レチクルレベルパターニングデバイス及びウェーハレベルセンサ装置のうち少なくとも１つをシヤリング方向にスキャン又はステップする（ｓｔｅｐｐｅｄ）ことで、シヤリング方向のこの移動の関数として、放射検出器の各部分により受光される放射の強度が変動して振動信号（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）を形成するようになっている。放射検出器上の複数の位置（例えば各センシング要素）における振動信号の高調波（例えば第１高調波）の位相を決定する。これらを形成し、投影システムの収差マップを特徴付けるゼルニケ係数のセットを決定する。

【0011】

[00011] 一般に、放射検出器における振動信号の高調波には複数の異なる寄与分（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）が存在し、その各々は、検出器に対して異なるオーバーレイを有し（すなわち、センシング要素の異なるセットと一致し）、概して、異なる強度を有する。（透過型）深紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィ装置において、１つの既知の機構は、レチクルレベルのパターニングデバイスのためにデューティサイクルが５０％の１次元回折格子を使用し、ウェーハレベルのパターニングデバイスのためにチェッカーボード格子を使用する。このような機構を用いると、放射検出器の大部分において、放射検出器における振動（位相ステッピング）信号の第１高調波は、同じ強度を有する２つの寄与分のみを受ける。これにより、収差マップの再構成が著しく簡略化される。

【0012】

[00012] しかしながら、実際のチェッカーボード格子には透過性支持層が必要であり、これは極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィシステムで使用するには適していない。その理由は、（ａ）ＥＵＶ放射はほとんどの材料によって強く吸収されること、及び（ｂ）そのような透過性キャリアはＥＵＶリソグラフィシステムのウェーハ生成環境で急速に汚染するので、透過性キャリアがＥＵＶに対して非透過性となることである。上記の理由から、チェッカーボード格子機構は、ＥＵＶ放射を用いるリソグラフィシステムで実施することが難しいので、既存の機構は通常、チェッカーボード格子の代わりにウェーハレベルのピンホールアレイを用いる。チェッカーボード格子は（面積で）５０％のデューティサイクルを有するので、ピンホールのサイズは典型的に、ピンホールアレイも（面積で）５０％のデューティサイクルを有するように選択される。これは、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を約０．４に選択することによって達成される。

【0013】

[00013] ウェーハレベルパターニングデバイスにピンホールアレイ幾何学的形状を用いると、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する望ましくない干渉ビームが発生することが知られている。特に、チェッカーボード格子に存在する２つの寄与分に加えて、放射検出器では、小さいがゼロでない強度を有する追加の干渉ビームが多数存在する。更に、これらの寄与分はそれぞれ、放射検出器に対して、例えば投影システムの開口数に対応する放射検出器の円形部分に対して、異なる重なり（ｏｖｅｒｌａｐ）を有する。

【0014】

[00014] 振動（位相ステッピング）信号の第１高調波に寄与する追加の干渉ビームの強度は、（チェッカーボードを用いる場合に存在する２つの寄与分の強度に比べて）小さい。従って、ＥＵＶ放射用の第１のタイプの既知の収差測定システムは、ゼルニケ係数セットを見出すため、波面の再構成においてこれらの項を無視する（すなわち、これらがゼロであると仮定する）。この仮定は、波面測定の精度に影響を与える。次いでこれは、システム結像、オーバーレイ、及びリソグラフィ装置のフォーカス性能に悪影響を及ぼす。本発明の実施形態は、ＥＵＶ放射用の収差測定システムの上述した問題に少なくとも部分的に対処するため考案された。

【0015】

[00015] 振動（位相ステッピング）信号の第１高調波に対する追加の寄与分の存在によって生じる問題に対処するため提案された１つの解決策は、位相ステッピング信号の第１高調波に大きく寄与する干渉ビームの合計数を減少させる幾何学的形状を有するウェーハレベルの２次元回折格子を用いることである。

【0016】

[00016] 第１の例では、方形アパーチャのアレイを用いることが提案された（アレイの軸はシヤリング方向に対して４５度の角度回転させている）。特に、方形アパーチャの各々の長さを隣接するアパーチャの中心間の距離の半分にすることが、以前に教示された。このような構成によって提供できる自己支持型（ｓｅｌｆ－ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ）格子は、位相ステッピング信号の第１高調波に対する寄与分が４つだけであり、これら４つ全てが等しい強度を有するので、特に有利であることが分かった。

【0017】

[00017] 代替案では、位相ステッピング信号の第１高調波に著しく（例えば閾値よりも大きい干渉強度で）寄与する干渉ビームの合計数を減らすように、ピンホールのアパーチャの直径と間隔を選択することが提案された。例えば、上記の問題に対する１つの既知の解決策では、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を約０．４に選択する（面積で５０％のデューティサイクルを達成するため）のではなく、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を０．３又は０．４３に選択することが提案された。第１の例では、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が約０．３である格子を選択して、ピンホール格子の（±２、０）及び（０、±２）回折次数を抑制又は最小化した（これら双方は、完璧なチェッカーボード格子ではゼロである）。この比は、（約０．４の公称値に比べて）収差マップの再構成のために有利であることが分かった。第２の例では、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が約０．４３である格子を選択して、（±１、±１）回折次数を抑制又は最小化した（これらは、完璧なチェッカーボード格子ではゼロである）。この場合も、この比は、（約０．４の公称値に比べて）収差マップの再構成のために有利であることが分かった。

【0018】

[00018] しかしながら、これらの教示とは異なり、本発明の発明者らは、より良いピンホール幾何学的形状を選択できることを見出した。具体的に述べると、位相ステッピング信号の第１高調波に対する寄与分の数を減らすことは望ましいが、本発明者らは、以下で検討するように、再構成アルゴリズムの利得誤差及びクロストーク誤差に基づいてウェーハレベル格子の幾何学的形状を選択する方が良いことを見出した。

【0019】

[00019] 本発明者らは、収差マップ再構成における誤差を以下のようにより良く制御できることを認識した。波面収差マップは、投影システムの像面内のポイントに接近する光の波面の球状波面からのディストーションを表し、ゼルニケ多項式の線形結合として表現できる。純粋なゼルニケ波面収差マップ（例えばＺ_ｎ）を再構成アルゴリズムに入力し、これを再構成アルゴリズムがどのようにゼルニケ多項式の線形結合として再構成するかを査定することができる。理想的には、再構成アルゴリズムは、ｍ＝ｎに対してｃ_ｍ＝１であり、ｍ≠ｎに対してｃ_ｍ＝０であるように、ゼルニケ係数ｃ_ｍのセットを出力しなければならない。１からのｃ_ｎの変動を利得誤差と呼ぶことができる。更に、ｍ≠ｎである場合の０からのｃ_ｍの変動をクロストーク誤差と呼ぶことができる。

【0020】

[00020] ２次元シミュレーションから、５０％のデューティサイクルを有するレチクルレベルの１次元回折格子及びウェーハレベルのピンホールアレイ格子を用いる収差マップ測定システムでは、円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比に、公称値の０．４に対して約０．３６を用いることで、約２倍の利得誤差及びクロストーク誤差の全体的な減少が得られることが分かった。更に、この２次元シミュレーションから、以前に提案された０．３という最適化値に対しても、利得誤差及びクロストーク誤差の全体的な減少が達成されることが分かった。

【0021】

[00021] 円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が公称値０．４から小さくなると、利得誤差及びクロストーク誤差は、あるポイントまで低減し、その後、この比が以前に提案した０．３という値に向かうにつれて、利得誤差及びクロストーク誤差は再び増大し始めると考えられる。

【0022】

[00022] 従って、０．３及び０．４という２つの以前に開示された値に対して、０．３４～０．３８の範囲内で利得誤差及びクロストーク誤差の低減が達成されると考えられる。

【0023】

[00023] ２つの理由から、円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比の値の最適化は難しい。

【0024】

[00024] 第１に、再構成された収差マップにおける実際の誤差は、双方の誤差（すなわち利得誤差及びクロストーク誤差）、及び、解析されている投影システムが経験する収差の双方に依存する。例えば、比較的大きいＺ_ｉ収差及び比較的小さいＺ_ｊ収差を生じやすい投影システムは、実際のところ、Ｚ_ｊ収差に対して利得誤差及びクロストーク誤差が増大する場合であっても、Ｚ_ｉ収差に対して利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を用いて、より良く機能し得る。

【0025】

[00025] 第２に、シミュレーションは、回折格子が３次元であるということを考慮しなければならないが、これは、格子が完璧なバイナリ格子でないことを意味する。例えば、格子の厚さが有限で非ゼロであることに起因して、基板のアパーチャ間に入射する放射は概して、完璧には吸収されない。更に、使用時、放射はある角度範囲で格子に入射し得る。この結果、膜に（例えば大きい入射角度で、貫通アパーチャのうち１つの近くに）入射する放射の少なくとも一部は、膜の厚さのごく一部である距離だけ膜内を伝搬するので、充分には減衰されない。更に、概して、基板と（貫通アパーチャ内の）周囲の媒質との間で屈折率に差が存在し得る。この結果、膜を伝搬する放射とそうでない放射との間に位相差が誘発される（光路長が異なるため）。

【0026】

[00026] このような３次元効果を考慮すると、円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との最適な比に小さいシフトが生じ得ると考えられ、このシフトは、格子が形成される材料の光学特性と膜の厚さとに依存し得る。しかしながら、この最適な比は０．３４～０．３８の範囲内にあると考えられる。

【0027】

[00027] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、０．３５～０．３７とすればよい。

【0028】

[00028] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、約０．３６とすればよい。

【0029】

[00029] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近いものとすればよい。位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する。

【0030】

[00030] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近い。測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に得られる、振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられる。測定面の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応する。第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0031】

[00031] 本開示の第２の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子が提供される。回折格子は、円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を備える。円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近い。位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する。

【0032】

[00032] 本開示の第３の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子が提供される。回折格子は、円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を備える。円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近い。測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に得られる、振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられる。測定面の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応する。第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0033】

[00033] 測定面は、位相ステッピング測定システムの放射検出器の位置に対応し得る。

【0034】

[00034] 収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとしてチェッカーボード格子を用いる場合、測定面における第１及び第２の回折ビーム（回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる）間の重なりに対応する領域内の干渉ビームマップは均一である。その理由は、測定面のこの領域全体にわたって、２つの回折ビームが振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、それらの干渉強度は等しいからである。

【0035】

[00035] しかしながら、ウェーハレベルパターニングデバイスにピンホールアレイ幾何学的形状を用いる場合、これによって、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する望ましくない干渉ビームが発生する。特に、チェッカーボード格子で存在する２つの寄与分に加えて、放射検出器では、小さいがゼロでない強度を有する追加の干渉ビームが複数存在する。これらの寄与分の各々は測定面内の位置が異なるので、一般に、干渉ビームマップには多少の変動が存在する（異なる位置は、概して、振動位相ステッピング信号の第１高調波に対して異なる寄与分を有するからである）。

【0036】

[00036] 一般に、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、次数が±１異なる第１の回折ビーム（すなわち、レチクルレベルパターニングデバイスによって形成される回折ビーム）からの寄与分にのみ依存する。５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスでは、次数が±１異なる第１の回折ビームのペアが２つだけあり、０次ビームと±１次ビームである。

【0037】

[00037] 各干渉ビームは、回折格子によって形成された複数の干渉する第２の干渉ビームを表し得る。そのような干渉ビームの各々は、測定面上の各干渉ビームの投影が異なるように、異なる方向に伝搬すると考えることができる。

【0038】

[00038] 振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与するそのような干渉ビームの干渉強度を、以下のように決定することができる。

【0039】

[00039] 第１に、回折格子の散乱効率プロットを決定する。次に、回折格子のこの散乱効率プロットの第２のコピーを、レチクルレベルパターニングデバイスの±１次回折ビームの散乱効率で重み付けし、次いで回折格子の散乱効率プロットを重ね合わせるが、（レチクルレベルパターニングデバイスの）１ペアの回折次数の分離だけシヤリング方向にシフトさせる。レチクルレベル及びウェーハレベルのパターニングデバイスのシヤリング方向のピッチが等しい場合（投影システムが適用する縮小係数を考慮して）、回折格子の散乱効率プロットの第２のコピーを、回折格子の１回折次数だけシヤリング方向にシフトさせる。次いで、これら２つの重ね合わせた散乱効率プロットの散乱効率の積を求める。これにより、全ての干渉ビームの干渉強度が与えられる。

【0040】

[00040] 本開示の第４の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子が提供される。回折格子は、円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を備える。円形貫通アパーチャは、隣接するアパーチャの中心間の距離が回折格子全体にわたって不均一であり変動するように分布している。

【0041】

[00041] 典型的には、回折格子は複数のアパーチャを含み、これらのアパーチャは、隣接するアパーチャの中心間の距離が回折格子全体にわたって均一であるように分布している。これは、円形貫通アパーチャの各々の中心が方形アレイの複数の位置のうち１つと一致するようにアパーチャを配置することによって達成される。これに対して、第４の態様に従った回折格子を形成するには、円形貫通アパーチャの各々の中心が方形アレイの複数の位置のうち１つに近接すると共にこの１つの位置からずれており、このずれ（ｏｆｆｓｅｔ）の量が回折格子全体にわたって変動するように、アパーチャを配置する。

【0042】

[00042] 隣接するアパーチャの中心間の距離を、回折格子のローカルピッチと呼ぶことができる。本発明者らは、ローカルピッチ変動を導入することによって、第４の態様に従った回折格子が回折パターンを変化させることを認識した。特に、本発明者らは、このようなローカルピッチ変動が低次回折ビームよりも高次回折ビームをいっそう抑制することを認識した。次いで、有利には、これによって、２次元チェッカーボード格子を用いる場合に存在しない位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する追加の干渉ビームの影響の効果が低減する。

【0043】

[00043] シミュレーションから、５０％のデューティレベルを有するレチクルレベルの１次元回折格子及びウェーハレベルのピンホールアレイ格子を用いる収差マップ測定システムでは、格子全体にわたってランダムなピッチ変動を用いることで、約２倍の利得誤差及びクロストーク誤差の全体的な減少が得られることが分かった。

【0044】

[00044] 回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動は、ランダム又は擬似ランダムとすればよい。

【0045】

[00045] 回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動は、公称距離±１０％未満とすればよい。

【0046】

[00046] 回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動は、公称距離±５％とすればよい。

【0047】

[00047] すなわち、ローカルピッチは公称ピッチの９５％～１０５％の間で変動し得る。

【0048】

[00048] 回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の分布は、低い値から高い値まで概ね均一とすればよい。

【0049】

[00049] 例えば、回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離のランダムな変動は公称距離±５％であるので、低い値は公称ピッチの９５％であり、高い値は公称ピッチの１０５％であり得る。

【0050】

[00050] 公称位置からの各アパーチャのずれの分布は、低い値から高い値まで概ね均一とすればよい。

【0051】

[00051] 回折格子の軸方向における公称位置からの各アパーチャのずれの分布は、低い値から高い値まで概ね均一とすればよい。

【0052】

[00052] 例えば、アパーチャは、円形貫通アパーチャの各々の中心が方形アレイの複数の位置のうち１つに近接すると共にこの１つの位置からずれており、このずれの量が回折格子全体にわたって変動するように、配置すればよい。回折格子の軸は、方形アレイの複数の位置の軸とすればよい。回折格子の軸をｘ方向及びｙ方向と呼ぶことができる。

【0053】

[00053] ｘ方向における公称位置からのずれΔｘの分布は均一とすることができ、ｙ方向における公称位置からのずれΔｙの分布は均一とすることができる。あるいは、公称位置からの合計のずれΔｒの分布は均一とすることができる。

【0054】

[00054] あるいは、公称位置からのアパーチャのずれは他の任意の分布を有し得る。

【0055】

[00055] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、０．３４～０．３８とすればよい。

【0056】

[00056] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、０．３５～０．３７とすればよい。

【0057】

[00057] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、約０．３６とすればよい。

【0058】

[00058] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近いものとすればよい。位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する。

【0059】

[00059] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近い。測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に生じる、振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられる。測定面内の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応する。第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0060】

[00060] 回折格子は自己支持型とすることができる。

【0061】

[00061] 使用時、回折格子に吸収層のためのサポートを設けることができる。サポートは、吸収層の周辺部にのみ接触し得る。すなわちサポートは、フレームの形態とすることができ、吸収層の中央部に隣接しない。このような機構では、吸収層の中央部において、吸収層は自己支持型と考えることができる。これを達成するため、吸収層をサポート上でピンと張ることができる（例えば概ね平面形状を維持するように）。

【0062】

[00062] 有利には、吸収層の中央部が自己支持型である実施形態において、格子は、例えば透過性支持層を必要としない。このような機構は、ＥＵＶ放射を用いる投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムで使用するには特に有益である。このような透過性支持層を用いると、回折格子を透過したＥＵＶ放射の量が著しく低減するからである。

【0063】

[00063] 基板は放射吸収層を含み得る。

【0064】

[00064] 放射吸収層は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属から形成され得る。

【0065】

[00065] いくつかの実施形態において、吸収層はセラミックを含み得る。セラミックは、ＥＵＶ放射に対して比較的高い消光係数を有する金属又は半金属コンポーネントと、非金属コンポーネントと、を含み得る。双方のコンポーネントは、ＥＵＶに対して比較的１に近い屈折率を有し得る。セラミックは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み得る。いくつかの実施形態において、吸収層は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み得る。

【0066】

[00066] 基板は更に支持層を含み得る。貫通アパーチャは、支持層と放射吸収層の双方を貫通し得る。

【0067】

[00067] 支持層は、例えばＳｉＮから形成され得る。

【0068】

[00068] 本開示の第５の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法が提供される。回折格子は、円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含む。方法は、収差マップの再構成における誤差を実質的に最小化する、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を選択することを含む。

【0069】

[00069] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を実質的に最小化するよう選択され得る。位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する。

【0070】

[00070] 任意選択的に、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を実質的に最小化するよう選択することは、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて回折格子を用いる場合のためである。

【0071】

[00071] 円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近い。測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられる。測定面内の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応する。第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0072】

[00072] 任意選択的に、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に干渉ビームマップの変動を実質的に最小化するよう選択することは、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて回折格子を用いる場合のためである。

【0073】

[00073] 本開示の第６の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法が提供される。回折格子は、円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含む。方法は、膜上で方形アレイの複数の位置を選択することと、方形アレイの複数の位置の各々に近接しているがずれているアパーチャの位置を選択することと、を含む。アパーチャの位置を選択することは、±｜ｘ_ｍａｘ｜間の第１の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｘと、±｜ｙ_ｍａｘ｜間の第２の乱数又は擬似乱数数Ｎ_ｙとを発生させることを含む。アパーチャの位置は、アパーチャの中心が方形アレイ内の近接した位置からずれていて、このずれが、方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｘ及び方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｙであるように選択される。

【0074】

[00074] 本開示の第７の態様によれば、本開示の第５の態様に従った方法又は本開示の第６の態様に従った方法に従って設計された回折格子が提供される。

【0075】

[00075] 本開示の第８の態様によれば、投影システムの収差マップを決定する測定システムが提供される。測定システムは、パターニングデバイスと、パターニングデバイスを放射で照明するように配置された照明システムと、を備える。パターニングデバイスは、放射ビームを受光すると共に複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン付き領域を含み、第１の回折ビームはシヤリング方向に分離されている。測定システムは更に、本開示の第１、第２、第３、第４、又は第７の態様のいずれか１つに従った２次元回折格子を含む第２のパターン付き領域と、放射検出器と、を含むセンサ装置を備える。投影システムは、第１の回折ビームをセンサ装置上に投影するように構成され、第２のパターン付き領域は、投影システムから第１の回折ビームを受光すると共に第１の回折ビームの各々から複数の第２の回折ビームを形成するように配置されている。測定システムは更に、パターニングデバイス及びセンサ装置のうち少なくとも１つをシヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、コントローラと、を備える。コントローラは、第１のパターニングデバイス及びセンサ装置のうち少なくとも１つをシヤリング方向に移動させるように位置決め装置を制御して、放射検出器の各部分によって受光される放射の強度がシヤリング方向の移動の関数として変動して振動信号を形成するようにし、放射検出器から、放射検出器上の複数の位置における振動信号の高調波の位相を決定し、放射検出器上の複数の位置における振動信号の高調波の位相から、投影システムの収差マップを特徴付ける係数のセットを決定する、ように構成されている。

【0076】

[00076] 本発明の第８の態様に従った測定システムは、特にＥＵＶを用いる投影システムでは有利である。これは、２次元回折格子が自己支持型でありながら、位相ステッピング信号の高調波（例えば第１高調波）に対する寄与分をより良好に制御できるからである。

【0077】

[00077] 従って、本発明の第８の態様に従った測定システムは、位相ステッピング信号の第１高調波に対する寄与分をより良好に制御することができる、ＥＵＶ投影システムの収差を決定する測定システムを提供できる。次いでこれは、投影システムの収差マップを特徴付ける決定された係数セットの誤差を低減することができる。

【0078】

[00078] 本開示の第９の態様によれば、本開示の第８の態様に従った測定システムを備えるリソグラフィ装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0079】

[00079] 本発明の実施形態を、添付の概略図を参照して、単なる例示として以下に説明する。

【0080】

【図1】リソグラフィ装置及び放射源を備えたリソグラフィシステムを示す。

【図2】本発明の一実施形態に従った測定システムの概略図である。

【図3A】図２の測定システムの一部を形成し得るパターニングデバイスの概略図である。

【図3B】図２の測定システムの一部を形成し得るセンサ装置の概略図である。

【図4】本発明の一実施形態に従った測定システムの概略図であり、測定システムは第１のパターン付き領域及び第２のパターン付き領域を含み、第１のパターン付き領域は放射を受光すると共に複数の第１の回折ビームを形成するように配置されている。

【図5A】図４に示されている測定システムの第２のパターン付き領域によって形成された第２の回折ビームのセットを示し、この第２の回折ビームセットは第１のパターン付き領域によって形成されたそれぞれの第１の回折ビームによって生成されている。

【図5B】図４に示されている測定システムの第２のパターン付き領域によって形成された第２の回折ビームのセットを示し、この第２の回折ビームセットは第１のパターン付き領域によって形成されたそれぞれの第１の回折ビームによって生成されている。

【図5C】図４に示されている測定システムの第２のパターン付き領域によって形成された第２の回折ビームのセットを示し、この第２の回折ビームセットは第１のパターン付き領域によって形成されたそれぞれの第１の回折ビームによって生成されている。

【図6A】５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子の散乱効率を示し、図４に示されている測定システムの第１のパターン付き領域を表し得る。

【図6B】５０％のデューティサイクルを有するチェッカーボードの形態の２次元回折格子の散乱効率を示し、図４に示されている測定システムの第２のパターン付き領域を表し得る。

【図6C】図６Ａに示されている第１のパターン付き領域及び図６Ｂに示されている第２のパターン付き領域を使用した場合の図４に示されている測定システムの干渉強度マップを示し、図示されている干渉強度の各々が表す第２の干渉ビームは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、放射検出器において、投影システムＰＳの開口数を表す円と異なる重なりを有する。

【図7A】図４に示されている３つの異なる第１の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの投影システムの開口数の部分を示す。

【図7B】図４に示されている３つの異なる第１の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの投影システムの開口数の部分を示す。

【図7C】図４に示されている３つの異なる第１の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの投影システムの開口数の部分を示す。

【図8A】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｂに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図8B】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｂに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図8C】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｂに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図9A】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ａに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図9B】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ａに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図9C】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ａに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図10A】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｃに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図10B】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｃに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図10C】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図７Ｃに表された第１の回折ビームから生じる３つの第２の回折ビームのうち１つによって充填される、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図11A】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図８Ｂ及び図９Ａに示されている第２の回折ビーム間の重なりと、図８Ａ及び図１０Ｂに示されている第２の回折ビーム間の重なりとを表す、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図11B】測定システムの投影システムの開口数に対応し、図８Ｂ及び図１０Ｃに示されている第２の回折ビーム間の重なりと、図８Ｃ及び図９Ｂに示されている第２の回折ビーム間の重なりとを表す、図４に示されている測定システムの放射検出器の一部を示す。

【図12】円形ピンホールのアレイを含み、（面積で）５０％のデューティサイクルを有する格子の単位セルを示す。

【図13A】５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子の散乱効率を示し、図４に示されている測定システムの第１のパターン付き領域を表し得る。

【図13B】図１２の単位セルを含む２次元回折の散乱効率を示し、図４に示されている測定システムの第２のパターン付き領域を表し得る。

【図13C】図１３Ａに示されている第１のパターン付き領域及び図１３Ｂに示されている第２のパターン付き領域を使用した場合の図４に示されている測定システムの干渉強度マップを示し、図示されている干渉強度の各々が表す第２の干渉ビームは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、放射検出器において、投影システムＰＳの開口数を表す円と異なる重なりを有する。

【図14A】図１２に示されている単位セルを有する第２のパターン付き領域によって発生した２１の第２の回折ビームの図であり、これらの第２の回折ビームは図１３Ｂの白い点線内に含まれる回折効率に対応する。

【図14B】１６の干渉ビームの図であり、これらの干渉ビームの各々は、図１４Ａに示されている第２の回折ビームのペアの干渉によって発生し、図１３Ｃの白い点線内に含まれる干渉強度に対応する。

【図15A】誤差行列の要素のプロットを示し、２５５ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列を示し、チェッカーボード格子の誤差行列を表す。

【図15B】誤差行列の要素のプロットを示し、２５５ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列を示し、半径とピッチとの公称比が約０．４であるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図15C】誤差行列の要素のプロットを示し、１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列を示し、チェッカーボード格子の誤差行列を表す。

【図15D】誤差行列の要素のプロットを示し、１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列を示し、半径とピッチとの公称比が約０．４であるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図16A】２５５ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１６Ｂから図１６Ｄとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図16B】２５５ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１６Ａ及び図１６Ｃから図１６Ｄとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図16C】２５５ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１６Ａから図１６Ｂ及び図１６Ｄとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図16D】２５５ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１６Ａから図１６Ｃとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図17A】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１７Ｂから図１７Ｆとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図17B】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１７Ａ及び図１７Ｃから図１７Ｆとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図17C】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１７Ａから図１７Ｂ及び図１７Ｄから図１７Ｆとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図17D】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１７Ａから図１７Ｃ及び図１７Ｅから図１７Ｆとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図17E】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１７Ａから図１７Ｄ及び図１７Ｆとはとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図17F】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が図１７Ａから図１７Ｅとは異なるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図18】図１７Ａから図１７Ｆに示されている誤差行列の利得誤差（すなわち誤差行列の対角要素）を示す。

【図19A】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの公称比が約０．４であるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図19B】１４１４ｎｍのピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図20A】投影システムの収差マップを決定する測定システムの第２のパターン付き領域の、図２０Ｂから図２０Ｅとは異なる幾何学的形状の回折格子の干渉ビームマップを示す。

【図20B】投影システムの収差マップを決定する測定システムの第２のパターン付き領域の、図２０Ａ及び図２０Ｃから図２０Ｅとは異なる幾何学的形状の回折格子の干渉ビームマップを示す。

【図20C】投影システムの収差マップを決定する測定システムの第２のパターン付き領域の、図２０Ａから図２０Ｂ及び図２０Ｄから図２０Ｅとは異なる幾何学的形状の回折格子の干渉ビームマップを示す。

【図20D】投影システムの収差マップを決定する測定システムの第２のパターン付き領域の、図２０Ａから図２０Ｃ及び図２０Ｅとは異なる幾何学的形状の回折格子の干渉ビームマップを示す。

【図20E】投影システムの収差マップを決定する測定システムの第２のパターン付き領域の、図２０Ａから図２０Ｄとは異なる幾何学的形状の回折格子の干渉ビームマップを示す。

【図21A】図２１Ｂと共に、２つの異なるピンホール格子の幾何学的形状を概略的に示し、図２１Ａは、隣接するアパーチャの中心間の距離が回折格子全体にわたって均一であるように分布する複数のアパーチャを含む。

【図21B】図２１Ａと共に、２つの異なるピンホール格子の幾何学的形状を概略的に示し、図２１Ｂは、円形貫通アパーチャの各々の中心が方形アレイの複数の位置のうち１つに近接しているがずれており、このずれの量が回折格子全体にわたって変動するように配置された複数のアパーチャを含む。

【図22】図２１Ｂに示されている回折格子全体にわたる、隣接するアパーチャの中心間の距離の分布の一例を示す。

【図23A】２５５ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しく、図２３Ｂから図２３Ｃとは異なるローカルピッチ変動を有するピンホール格子の誤差行列を表す。

【図23B】２５５ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しく、図２３Ａ及び図２３Ｃとは異なるローカルピッチ変動を有するピンホール格子の誤差行列を表す。

【図23C】２５５ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しく、図２３Ａ及び図２３Ｂとは異なるローカルピッチ変動を有するピンホール格子の誤差行列を表す。

【図23D】２５５ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９（すなわち約０．３６）に等しく、ローカルピッチ変動が公称ピッチの０．１倍であるピンホール格子の誤差行列を表す。

【図24A】１４１４ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しく、ローカルピッチ変動が存在しないピンホール格子の誤差行列を表す。

【図24B】１４１４ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９倍（すなわち約０．３６の比）に等しく、ローカルピッチ変動が存在しないピンホール格子の誤差行列を表す。

【図24C】１４１４ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９倍（すなわち約０．３６の比）に等しく、図２４Ｄとは異なるローカルピッチ変動を有するピンホール格子の誤差行列を表す。

【図24D】１４１４ｎｍの公称ピッチを有する格子の誤差行列の要素のプロットを示し、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９倍（すなわち約０．３６の比）に等しく、図２４Ｃとは異なるローカルピッチ変動を有するピンホール格子の誤差行列を表す。

【発明を実施するための形態】

【0081】

[00080] 図１は、放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置ＬＡを備えたリソグラフィシステムを示している。放射源ＳＯは、ＥＵＶ放射ビームＢを生成し、このＥＵＶ放射ビームＢをリソグラフィ装置ＬＡに供給するように構成される。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬと、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持するように構成された支持構造ＭＴと、投影システムＰＳと、基板Ｗを支持するように構成された基板テーブルＷＴとを備える。

【0082】

[00081] 照明システムＩＬは、ＥＵＶ放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡに入射する前にＥＵＶ放射ビームＢを調節するように構成される。そのため、照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１を備えることができる。ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１は共に、ＥＵＶ放射ビームＢに所望の断面形状と所望の強度分布とを与える。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０及びファセット瞳ミラーデバイス１１に加えて又はこれらの代わりに、他のミラー又はデバイスを備えることができる。

【0083】

[00082] このように調節された後、ＥＵＶ放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡと相互作用する。この相互作用の結果、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’が生成される。投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’を基板Ｗに投影するように構成される。この目的のため、投影システムＰＳは、基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗにパターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’を投影するように構成された複数のミラー１３、１４を備えることができる。投影システムＰＳは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’に縮小係数を適用し、これによってパターニングデバイスＭＡにおける対応するフィーチャよりも小さいフィーチャの像を形成することができる。例えば、４又は８の縮小係数を適用することができる。投影システムＰＳは、図１では２つのミラー１３、１４のみを有するものとして示されているが、投影システムＰＳは様々な数のミラー（例えば６個又は８個のミラー）を備えることができる。

【0084】

[00083] 基板Ｗは、前もって形成されたパターンを含むことができる。このような場合、リソグラフィ装置ＬＡは、パターン付きＥＵＶ放射ビームＢ’により形成された像を、基板Ｗ上に前もって形成されたパターンと位置合わせする。

【0085】

[00084] 相対真空、すなわち大気圧を大きく下回る圧力の少量のガス（例えば水素）を、放射源ＳＯ、照明システムＩＬ、及び／又は投影システムＰＳ内に供給することができる。

【0086】

[00085] 放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ：ｌａｓｅｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｐｌａｓｍａ）源、放電生成プラズマ（ＤＰＰ：ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｐｌａｓｍａ）源、自由電子レーザ（ＦＥＬ：ｆｒｅｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｌａｓｅｒ）、又はＥＵＶ放射を生成できる他の任意の放射源とすればよい。

【0087】

[00086] 一般に、投影システムＰＳが有する光学転写機能は不均一である可能性があるので、基板Ｗに結合されるパターンに影響を及ぼし得る。非偏光放射では、このような影響は、投影システムＰＳから出射する放射の透過（アポダイゼーション）及び相対位相（収差）を瞳面内の位置の関数として記述する２つのスカラーマップによって、非常に良く記述することができる。透過マップ及び相対位相マップと呼ぶことができるこれらのスカラーマップは、基底関数の完全なセットの線形結合として表現できる。特に便利なセットは、単位円上に定義された直交多項式セットを形成するゼルニケ多項式である。各スカラーマップの決定は、そのような展開における係数を決定することを含み得る。ゼルニケ多項式は単位円上で直交するので、測定されたスカラーマップと各ゼルニケ多項式との内積を順番に計算し、これをそのゼルニケ多項式のノルムの２乗で除算することにより、測定されたスカラーマップからゼルニケ係数が得られる。以下では、特に明記しない限り、ゼルニケ係数に対する言及は、相対位相マップ（本明細書では収差マップとも呼ばれる）のゼルニケ係数を意味するものと理解される。代替的な実施形態では、他の基底関数セットが使用され得ることは認められよう。例えば、いくつかの実施形態は、例えば遮蔽アパーチャシステム（ｏｂｓｃｕｒｅｄ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ）のためにタチアンゼルニケ多項式（Ｔａｔｉａｎ Ｚｅｒｎｉｋｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）を使用できる。

【0088】

[00087] 波面収差マップは、投影システムＰＳの像面内のポイントに接近する光の波面の球状波面からのディストーションを表す（瞳面内の位置、あるいは、放射が投影システムＰＳの像面に接近する角度の関数として）。上記のように、この波面収差マップＷ（ｘ，ｙ）は、ゼルニケ多項式の線形結合として表現できる。

【0089】

【数1】

【0090】

ここで、ｘ及びｙは瞳面内の座標であり、Ｚ_ｎ（ｘ，ｙ）はｎ次のゼルニケ多項式であり、ｃ_ｎは係数である。以下では、ゼルニケ多項式及び係数を、一般的にノール指数（Ｎｏｌｌ ｉｎｄｅｘ）と呼ばれる指数で示すことは認められよう。従って、Ｚ_ｎ（ｘ，ｙ）はノール指数がｎであるゼルニケ多項式であり、ｃ_ｎはノール指数がｎである係数である。このため、このような展開において、ゼルニケ係数と呼ぶことができる係数ｃ_ｎのセットによって波面収差マップを特徴付けることができる。

【0091】

[00088] 有限数のゼルニケ次数のみが考慮されることは認められよう。位相マップの様々なゼルニケ係数は、投影システムＰＳによって生じた異なる形態の収差に関する情報を提供することができる。ノール指数が１であるゼルニケ係数を第１のゼルニケ係数と呼び、ノール指数が２であるゼルニケ係数を第２のゼルニケ係数と呼ぶ等とすればよい。

【0092】

[00089] 第１のゼルニケ係数は、測定された波面の平均値（ピストンと呼ぶことができる）に関連する。第１のゼルニケ係数は、投影システムＰＳの性能とは無関係であるので、本明細書に記載されている方法を用いて決定されない場合がある。第２のゼルニケ係数は、測定された波面のｘ方向の傾斜に関連する。ｘ方向の波面の傾斜は、ｘ方向における配置に相当する。第３のゼルニケ係数は、測定された波面のｙ方向の傾斜に関連する。ｙ方向の波面の傾斜は、ｙ方向における配置に相当する。第４のゼルニケ係数は、測定された波面のデフォーカスに関連する。第４のゼルニケ係数は、ｚ方向における配置に相当する。更に高次のゼルニケ係数は、投影システムによって生じる他の形態の収差に関連する（例えば、非点収差、コマ収差、球面収差、及び他の効果）。

【0093】

[00090] 本明細書全体を通して、「収差」という用語は、完璧な球状波面からの全ての形態の波面のずれを含むことを意図するべきである。すなわち、「収差」という用語は、像の配置（例えば第２、第３、及び第４のゼルニケ係数）に関連し得る、及び／又は、ノール指数が５以上であるゼルニケ係数に関連するもの等、より高次の収差に関連し得る。更に、投影システムの収差マップに対する言及は、像の配置に起因したものを含めて、完璧な球状波面からの全ての形態の波面のずれを含み得る。

【0094】

[00091] 透過マップ及び相対位相マップは、フィールド及びシステムに依存する。すなわち、一般に、各投影システムＰＳは、各フィールドポイントで（すなわち、その像面内の各空間位置で）異なるゼルニケ展開を有する。

【0095】

[00092] 以下で詳述するように、投影システムＰＳの瞳面における相対位相を決定するには、投影システムＰＳの対物面（すなわちパターニングデバイスＭＡの面）から投影システムＰＳを介して放射を投影し、シヤリング干渉計を用いて、波面（すなわち同一位相を有するポイントの軌跡）を測定すればよい。シヤリング干渉計は、投影システムの像面（すなわち基板テーブルＷＴ）における例えば２次元回折格子のような回折格子と、投影システムＰＳの瞳面と共役の面内で干渉パターンを検出するように配置された検出器と、を含み得る。

【0096】

[00093] 投影システムＰＳは、複数の光学要素（ミラー１３、１４を含む）を備える。すでに説明したように、図１では投影システムＰＳは２つのみのミラー１３、１４を有するものとして示されているが、投影システムＰＳは異なる数のミラー（例えば６又は８のミラー）を含んでもよい。リソグラフィ装置ＬＡは更に、収差（フィールド全体にわたる瞳面内の任意のタイプの位相変動）を補正するようにこれらの光学要素を調整するための調整手段ＰＡを備える。これを達成するため、調整手段ＰＡは、投影システムＰＳ内の光学要素を１つ以上の異なるやり方で操作するように動作可能であり得る。投影システムは、光軸がｚ方向に延出している座標系を有し得る（このｚ軸の方向は投影システム内で光路に沿って、例えば各ミラー又は光学要素において変化することは認められよう）。調整手段ＰＡは、１つ以上の光学要素を変位させること、１つ以上の光学要素を傾斜させること、及び／又は１つ以上の光学要素を変形させることのいずれかの組み合わせを実行するように動作可能であり得る。光学要素の変位は、任意の方向とすればよい（ｘ、ｙ、ｚ、又はそれらの組み合わせ）。光学要素の傾斜は典型的に、ｘ又はｙ方向の軸を中心とした回転による、光軸に垂直な面外のものであるが、非回転対称の光学要素ではｚ軸を中心とした回転を用いてもよい。光学要素の変形は、例えば、光学要素の側方に力を加えるアクチュエータを用いること、及び／又は光学要素の選択された領域を加熱する加熱要素を用いることによって実行され得る。一般に、投影システムＰＳを調整してアポダイゼーション（瞳面における透過の変動）を補正することは不可能であり得る。投影システムＰＳの透過マップは、リソグラフィ装置ＬＡのマスクＭＡを設計する場合に使用され得る。

【0097】

[00094] いくつかの実施形態において、調整手段ＰＡは、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを移動させるように動作可能であり得る。調整手段ＰＡは、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを（ｘ、ｙ、ｚ方向又はこれらの組み合わせのいずれかに）変位させるように、及び／又は（ｘ又はｙ方向の軸を中心とした回転によって）傾斜させるように動作可能であり得る。

【0098】

[00095] リソグラフィ装置の一部を形成する投影システムＰＳは、定期的に較正プロセスを行うことができる。例えば、工場でリソグラフィ装置が製造される場合、初期較正プロセスを実行することによって、投影システムＰＳを形成する光学要素（例えばミラー）をセットアップできる。リソグラフィ装置が使用される予定の場所にリソグラフィ装置を設置した後、投影システムＰＳを再び較正すればよい。更に、一定の時間間隔で投影システムＰＳの較正を実行すればよい。例えば、通常の使用時に、２～３か月ごとに（例えば３か月に１度）投影システムＰＳを較正すればよい。

【0099】

[00096] 投影システムＰＳの較正は、投影システムＰＳに放射を通過させることと、これによって投影された放射を測定することと、を含み得る。投影放射の測定値を用いて、投影システムＰＳにより生じた投影放射の収差を決定することができる。投影システムＰＳによって生じた収差は、測定システムを用いて決定できる。決定された収差に応じて、投影システムＰＳによって生じた収差を補正するように、投影システムＰＳを形成する光学要素を調整すればよい。

【0100】

[00097] 図２は、投影システムＰＳによって生じた収差を決定するために使用され得る測定システム１０の概略図である。測定システム１０は、照明システムＩＬと、測定パターニングデバイスＭＡ’と、センサ装置２１と、コントローラＣＮと、を含む。測定システム１０は、リソグラフィ装置の一部を形成し得る。例えば、図２に示されている照明システムＩＬ及び投影システムＰＳは、図１に示されているリソグラフィ装置の照明システムＩＬ及び投影システムＰＳとすればよい。説明を容易にするため、リソグラフィ装置のこれ以外のコンポーネントは図２に示されていない。

【0101】

[00098] 測定パターニングデバイスＭＡ’は、照明システムＩＬから放射を受光するように配置されている。センサ装置２１は、投影システムＰＳから放射を受光するように配置されている。リソグラフィ装置の通常の使用中、図２に示されている測定パターニングデバイスＭＡ’及びセンサ装置２１は、図２に示されている位置とは異なる位置に配置され得る。例えば、リソグラフィ装置の通常の使用中、基板Ｗに転写されるパターンを形成するように構成されたパターニングデバイスＭＡは、照明システムＩＬから放射を受光するように位置決めされ、基板Ｗは、投影システムＰＳから放射を受光するように位置決めされ得る（例えば図１に示されているように）。測定パターニングデバイスＭＡ’及びセンサ装置２１は、投影システムＰＳによって生じた収差を決定するため、図２に示されている位置へ移動させることができる。測定パターニングデバイスＭＡ’は、図１に示されている支持構造のような支持構造ＭＴによって支持され得る。センサ装置２１は、図１に示されている基板テーブルＷＴのような基板テーブルによって支持され得る。あるいは、センサ装置２１は、センサテーブルＷＴとは別個とすることができる測定テーブル（図示せず）によって支持してもよい。

【0102】

[00099] 図３Ａ及び図３Ｂに、測定パターニングデバイスＭＡ’及びセンサ装置２１が更に詳しく示されている。図２、図３Ａ、及び図３Ｂでは、一貫してデカルト座標が用いられる。図３Ａはｘ－ｙ面内の測定パターニングデバイスＭＡ’の概略図であり、図３Ｂはｘ－ｙ面内のセンサ装置２１の概略図である。

【0103】

[000100] 測定パターニングデバイスＭＡ’は複数のパターン付き領域１５ａ～１５ｃを含む。図２及び図３Ａに示されている実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は反射パターニングデバイスＭＡ’である。パターン付き領域１５ａ～１５ｃの各々は反射回折格子を含む。測定パターニングデバイスＭＡ’のパターン付き領域１５ａ～１５ｃに入射する放射は、これによって少なくとも部分的に散乱され、投影システムＰＳによって受光される。これに対して、測定パターニングデバイスＭＡ’の残り部分に入射する放射は、反射されず、投影システムＰＳの方へ散乱されることもない（例えば、測定パターニングデバイスＭＡ’によって吸収され得る）。

【0104】

[000101] 照明システムＩＬは、測定パターニングデバイスＭＡ’を放射で照明する。図２に示されていないが、照明システムＩＬは放射源ＳＯから放射を受光し、測定パターニングデバイスＭＡ’を照明するように放射を調節することができる。例えば照明システムＩＬは、所望の空間及び角度分布を有する放射を与えるように放射を調節できる。図２に示されている実施形態では、照明システムＩＬは別個の測定ビーム１７ａ～１７ｃを形成するように構成されている。各測定ビーム１７ａ～１７ｃは、測定パターニングデバイスＭＡ’の各パターン付き領域１５ａ～１５ｃを照明する。

【0105】

[000102] 投影システムＰＬによって生じた収差の決定を実行するため、測定パターニングデバイスＭＡ’を別個の測定ビーム１７ａ～１７ｃで照明するために照明システムＩＬのモードを変化させることができる。例えば、リソグラフィ装置の通常動作の間、照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡを放射スリットで照明するように構成され得る。しかしながら、投影システムＰＬによって生じた収差の決定を実行するため、照明システムＩＬのモードを変化させて、照明システムＩＬが別個の測定ビーム１７ａ～１７ｃを形成するように構成できる。いくつかの実施形態では、異なるパターン付き領域１５ａ～１５ｃを異なる時点で照明することができる。例えば、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第１のサブセットを第１の時点で照明して測定ビーム１７ａ～１７ｃの第１のサブセットを形成し、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第２のサブセットを第２の時点で照明して測定ビーム１７ａ～１７ｃの第２のサブセットを形成すればよい。

【0106】

[000103] 他の実施形態では、投影システムＰＳによって生じた収差の決定を実行するため、照明システムＩＬのモードを不変としてもよい。例えば、照明システムＩＬは、測定パターニングデバイスＭＡ’を放射スリット（例えば基板の露光中に用いられる照明エリアと実質的に一致する）で照明するように構成され得る。次いで、測定パターニングデバイスＭＡ’によって別個の測定ビーム１７ａ～１７ｃを形成することができる。これは、パターン付き領域１５ａ～１５ｃのみが放射を投影システムＰＳの方へ反射又は散乱させるからである。

【0107】

[000104] 図面において、デカルト座標系は投影システムＰＳを通して保存されるものとして示されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、投影システムＰＳの特性によって座標系の変換が生じ得る。例えば投影システムＰＳは、測定パターニングデバイスＭＡ’に対して拡大、回転、及び／又は鏡映された測定パターニングデバイスＭＡ’の像を形成し得る。いくつかの実施形態において、投影システムＰＳは、測定パターニングデバイスＭＡ’の像を、ｚ軸を中心として約１８０度回転させ得る。そのような実施形態では、図２に示されている第１の測定ビーム１７ａ及び第３の測定ビーム１７ｃの相対的な位置が交換され得る。他の実施形態では、ｘ－ｙ面内に存在し得る軸を中心として像が鏡映され得る。例えば、ｘ軸又はｙ軸を中心として像が鏡映され得る。

【0108】

[000105] 投影システムＰＳが測定パターニングデバイスＭＡ’の像を回転させる及び／又は投影システムＰＳによって像が鏡映される実施形態では、投影システムは座標系を変換すると考えられる。すなわち、本明細書で言及される座標系は、投影システムＰＳが投影する像に対して定義され、この像の回転及び／又は鏡映は、座標系の対応する回転及び／又は鏡映を引き起こす。説明を容易にするため、座標系は、投影システムＰＳによって保存されるものとして図示されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、座標系は投影システムＰＳによって変換され得る。

【0109】

[000106] パターン付き領域１５ａ～１５ｃは、測定ビーム１７ａ～１７ｃを変更する。具体的に述べると、パターン付き領域１５ａ～１５ｃは測定ビーム１７ａ～１７ｃの空間変調を引き起こし、測定ビーム１７ａ～１７ｃの回折を引き起こす。図３Ｂに示されている実施形態では、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの各々は２つの別個の部分を含む。例えば、第１のパターン付き領域１５ａは第１の部分１５ａ’及び第２の部分１５ａ’’を含む。第１の部分１５ａ’はｕ方向に対して平行に位置合わせされた回折格子を含み、第２の部分１５ａ’’はｖ方向に対して平行に位置合わせされた回折格子を含む。ｕ及びｖ方向は図３Ａに示されている。ｕ及びｖ方向は双方とも、ｘ及びｙ方向の双方に対して約４５度に位置合わせされ、相互に垂直に位置合わせされている。図３Ａに示されている第２のパターン付き領域１５ｂ及び第３のパターン付き領域１５ｃは第１のパターン付き領域１５ａと同一であり、それぞれ、回折格子が相互に垂直に位置合わせされた第１及び第２の部分を含む。

【0110】

[000107] パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第１及び第２の部分は、異なる時点で測定ビーム１７ａ～１７ｃによって照明され得る。例えば、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの各々の第１の部分を第１の時点で測定ビーム１７ａ～１７によって照明すればよい。第２の時点で、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの各々の第２の部分を測定ビーム１７ａ～１７によって照明すればよい。上述したように、いくつかの実施形態において、異なるパターン付き領域１５ａ～１５ｃは異なる時点で照明され得る。例えば、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第１のサブセットの第１の部分を第１の時点で照明し、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第２のサブセットの第１の部分を第２の時点で照明すればよい。パターン付き領域の第１及び第２のサブセットの第２の部分は、同一又は異なる時点で照明され得る。一般に、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの異なる部分を照明する任意のスケジュールを用いることができる。

【0111】

[000108] 変更された測定ビーム１７ａ～１７ｃは、投影システムＰＳによって受光される。投影システムＰＳは、センサ装置２１上にパターン付き領域１５ａ～１５ｃの像を形成する。センサ装置２１は、複数の回折格子１９ａ～１９ｃ及び放射検出器２３を備える。回折格子１９ａ～１９ｃは、投影システムＰＬから出力される各変更測定ビーム１７ａ～１７ｃを各回折格子１９ａ～１９ｃが受光するように配置されている。回折格子１９ａ～１９ｃに入射する変更測定ビーム１７ａ～１７ｃは、回折格子１９ａ～１９ｃによって更に変更される。回折格子１９ａ～１９ｃで透過される変更測定ビームは、放射検出器２３に入射する。

【0112】

[000109] 放射検出器２３は、放射検出器２３に入射する放射の空間強度プロファイルを検出するように構成されている。放射検出器２３は、例えば、個別の検出器要素又はセンシング要素のアレイを含み得る。例えば放射検出器２３は、例えばＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）センサアレイ等の能動画素センサを含み得る。あるいは放射検出器２３は、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）センサアレイを含み得る。回折格子１９ａ～１９ｃと、変更測定ビーム１７ａ～１７ｃを受光する放射センサ２３の部分とが、検出器領域２５ａ～２５ｃを形成する。例えば、第１の回折格子１９ａと第１の測定ビーム１７ａを受光する放射センサ２３の第１の部分とが、共に第１の検出器領域２５ａを形成する。（図示のような）各検出器領域２５ａ～２５ｃにおいて、所与の測定ビーム１７ａ～１７ｃの測定を実行することができる。上述したように、いくつかの実施形態では、変更測定ビーム１７ａ～１７ｃ及び座標系の相対的な位置決めは投影システムＰＳによって変換され得る。

【0113】

[000110] パターン付き領域１５ａ～１５ｃ及び検出器領域２５ａ～２５ｃの回折格子１９ａ～１９ｃで発生する測定ビーム１７ａ～１７ｃの変更により、放射検出器２３上に干渉パターンが形成される。干渉パターンは、測定ビームの位相の導関数に関連し、投影システムＰＳによって生じた収差に依存する。従って、干渉パターンを用いて、投影システムＰＳによって生じた収差を決定することができる。

【0114】

[000111] 一般に、検出器領域２５ａ～２５ｃの各々の回折格子１９ａ～１９ｃは２次元透過性回折格子を含む。図３Ｂに示されている実施形態では、検出器領域２５ａ～２５ｃの各々は、チェッカーボードの形態に構成された回折格子１９ａ～１９ｃを含む。以下で更に記載するように、本発明の実施形態は、検出器領域２５ａ～２５ｃの各々がチェッカーボードの形態に構成されていない２次元透過性回折格子１９ａ～１９ｃを含む機構に特に適用される。

【0115】

[000112] パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第１の部分の照明は、第１の方向の収差に関連した情報を提供することができ、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第２の部分の照明は、第２の方向の収差に関連した情報を提供することができる。

【0116】

[000113] いくつかの実施形態において、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、２つの垂直な方向で順次スキャン及び／又はステップされる。例えば、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、ｕ方向及びｖ方向で相互にステップされ得る。パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第２の部分１５ａ’’～１５ｃ’’を照明しながら測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１をｕ方向にステップし、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第１の部分１５ａ’～１５ｃ’を照明しながら測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１をｖ方向にステップすることができる。すなわち、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、照明されている回折格子の位置合わせに対して垂直な方向にステップすればよい。

【0117】

[000114] 測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、回折格子の格子周期の分数（ｆｒａｃｔｉｏｎ）と一致する距離ずつステップすることができる。ステッピング方向の波面に関する情報を導出するため、異なるステッピング位置で行われた測定を解析することができる。例えば、測定信号（位相ステッピング信号と呼ぶことができる）の第１高調波の位相は、ステッピング方向の波面の導関数に関する情報を含み得る。従って、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１をｕ方向及びｖ方向（相互に垂直である）の双方にステップすると、２つの垂直な方向で波面に関する情報を導出することができ（特にこれは、２つの垂直な方向の各々で波面の導関数に関する情報を与える）、これにより完全な波面を再構成することが可能となる。

【0118】

[000115] （上述したように）照明されている回折格子の位置合わせに対して垂直な方向で測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のステップを行うことに加えて、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１を相互にスキャンしてもよい。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のスキャンは、照明されている回折格子の位置合わせに対して平行な方向に実行され得る。例えば、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第１の部分１５ａ’～１５ｃ’を照明しながら測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１をｕ方向にスキャンし、パターン付き領域１５ａ～１５ｃの第２の部分１５ａ’’～１５ｃ’’を照明しながら測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１をｖ方向にスキャンすることができる。照明されている回折格子の位置合わせに対して平行な方向に測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１をスキャンすると、回折格子全体で測定を平均化することができ、これにより、スキャン方向における回折格子の変動に対処する（ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ）。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のスキャンは、上述した測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１のステップとは異なる時点で実行され得る。

【0119】

[000116] 投影システムＰＳによって生じた収差を決定するため、多種多様な構成のパターン付き領域１５ａ～１５ｃ及び検出器領域２５ａ～２５ｃを使用できることは認められよう。パターン付き領域１５ａ～１５ｃ及び／又は検出器領域２５ａ～２５ｃは回折格子を含み得る。いくつかの実施形態において、パターン付き領域１５ａ～１５ｃ及び／又は検出器領域２５ａ～２５ｃは、回折格子以外のコンポーネントを含み得る。例えばいくつかの実施形態において、パターン付き領域１５ａ～１５ｃ及び／又は検出器領域２５ａ～２５ｃは、測定ビーム１７ａ～１７ｃの少なくとも一部が通過できる単一のスリット又はピンホール開口を含み得る。一般に、パターン付き領域及び／又は検出器領域は、測定ビームを変更するように機能する任意の構成を含み得る。

【0120】

[000117] コントローラＣＮは、センサ装置２１で行われた測定値を受信し、この測定値から、投影システムＰＳによって生じた収差を決定する。コントローラは、測定システム１０の１つ以上のコンポーネントを制御するように構成され得る。例えばコントローラＣＮは、センサ装置２１及び／又は測定パターニングデバイスＭＡ’を相互に対して移動させるように動作可能である位置決め装置ＰＷを制御できる。コントローラは、投影システムＰＳのコンポーネントを調整するための調整手段ＰＡを制御できる。例えば調整手段ＰＡは、投影システムＰＳによって生じ、コントローラＣＮによって決定された収差を補正するように、投影システムＰＳの光学要素を調整することができる。

【0121】

[000118] いくつかの実施形態において、コントローラＣＮは、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを調整するための調整手段ＰＡを制御するように動作可能であり得る。例えば調整手段ＰＡは、パターニングデバイスＭＡ及び／又は基板Ｗの配置誤差によって生じた（更に、コントローラＣＮによって決定された）収差を補正するように、支持構造ＭＴ及び／又は基板テーブルＷＴを調整することができる。

【0122】

[000119] 収差（投影システムＰＳによって、又はパターニングデバイスＭＡもしくは基板Ｗの配置誤差によって生じ得る）の決定は、ゼルニケ係数を得るため、センサ装置２１が実行した測定をゼルニケ多項式にフィッティングすることを含み得る。異なるゼルニケ係数は、投影システムＰＳによって生じた異なる形態の収差に関する情報を提供することができる。ゼルニケ係数は、ｘ方向及び／又はｙ方向における様々な位置で独立して決定され得る。例えば図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示されている実施形態では、各測定ビーム１７ａ～１７ｃについてゼルニケ係数を決定できる。

【0123】

[000120] いくつかの実施形態において、測定パターニングデバイスＭＡ’は４つ以上のパターン付き領域を含み、センサ装置２１は４つ以上の検出器領域を含み、４つ以上の測定ビームを形成することができる。このため、より多くの位置でゼルニケ係数を決定できる。いくつかの実施形態において、パターン付き領域及び検出器領域は、ｘ方向及びｙ方向の双方で様々な位置に分布させることができる。これにより、ｘ方向及びｙ方向の双方において複数の分離した位置でゼルニケ係数を決定できる。

【0124】

[000121] 図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示されている実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は３つのパターン付き領域１５ａ～１５ｃを含み、センサ装置２１は３つの検出器領域２５ａ～２５ｃを含むが、他の実施形態では、測定パターニングデバイスＭＡ’は３つよりも多いか又は少ないパターン付き領域１５ａ～１５ｃを含み、及び／又は、センサ装置２１は３つよりも多いか又は少ない検出器領域２５ａ～２５ｃを含み得る。

【0125】

[000122] 次に、図４を参照して、投影システムＰＳによって生じた収差を決定するための方法を説明する。

【0126】

[000123] 一般に、測定パターニングデバイスＭＡ’は少なくとも１つの第１のパターン付き領域１５ａ～１５ｃを含み、センサ装置２１は少なくとも１つの第２のパターン付き領域１９ａ～１９ｃを含む。

【0127】

[000124] 図４は、投影システムＰＳによって生じた収差を決定するために使用され得る測定システム３０の概略図である。測定システム３０は、図２に示されている測定システム１０と同一であり得るが、異なる数の第１のパターン付き領域（測定パターニングデバイスＭＡ’上）及び第２のパターン付き領域（センサ装置２１内）を有し得る。従って、図４に示されている測定システム３０は、上述した図２に示されている測定システム１０の任意の特徴を含むことができ、以下ではそれらの特徴について詳しく記載しない。

【0128】

[000125] 図４では、測定パターニングデバイスＭＡ’上に１つだけの第１のパターン付き領域３１が提供され、センサ装置２１内に１つだけの第２のパターン付き領域３２が提供されている。

【0129】

[000126] 測定パターニングデバイスＭＡ’は、照明システムＩＬからの放射３３で照射される。理解を容易にするため、図４では、単一のライン（例えば入射放射ビームの主光線のような単一の光線を表し得る）のみが示されている。しかしながら、放射３３は、測定パターニングデバイスＭＡ’の第１のパターン付き領域３１に入射する、ある角度範囲を含むことは認められよう。すなわち、測定パターニングデバイスＭＡ’の第１のパターン付き領域３１上の各ポイントは、円錐形の光によって照明され得る。一般に、各ポイントは実質的に同じ角度範囲によって照明され、これは、照明システムＩＬの瞳面（図示せず）内の放射の強度によって特徴付けられる。

【0130】

[000127] 第１のパターン付き領域３１は、放射３３を受光すると共に複数の第１の回折ビーム３４、３５、３６を形成するように配置されている。中央の第１の回折ビーム３５は第１のパターン付き領域３１の０次回折ビームに相当し、他の２つの第１の回折ビーム３４、３６は第１のパターン付き領域３１の±１次の回折ビームに相当する。また、一般に、もっと高次の回折ビームも存在することは認められよう。ここでも、理解を容易にするため、図４には３つのみの第１の回折ビーム３４、３５、３６が示されている。

【0131】

[000128] また、入来する放射３３は、第１のパターン付き領域３１上のポイントに集束する円錐形の放射を含むので、第１の回折ビーム３４、３５、３６の各々も、第１のパターン付き領域３１上のそのポイントから発散する円錐形の放射を含むことは認められよう。

【0132】

[000129] 第１の回折ビーム３４、３５、３６の生成を実現するため、第１のパターン付き領域３１は回折格子の形態とすることができる。例えば、第１のパターン付き領域３１は概ね、図３Ａに示されているパターン付き領域１５ａの形態とすればよい。具体的には、第１のパターン付き領域３１の少なくとも一部を、図３Ａに示されているパターン付き領域１５ａの第１の部分１５ａ’の形態、すなわち、ｕ方向に対して平行に位置合わせされた回折格子とすればよい（図４はｚ－ｖ面内で示されていることに留意するべきである）。従って、第１の回折ビーム３４～３６は、ｖ方向であるシヤリング方向で分離されている。

【0133】

[000130] 第１の回折ビーム３４～３６は、以下で説明するように、少なくとも部分的に投影システムＰＳで捕捉される。第１の回折ビーム３４～３６のうちどのくらいが投影システムＰＳで捕捉されるかは、照明システムＩＬからの入射放射３３の瞳充填、第１の回折ビーム３４～３６の角度分離（これは第１のパターン付き領域３１のピッチ及び放射３３の波長に依存する）、並びに、投影システムＰＳの開口数に依存する。

【0134】

[000131] 測定システム３０は、０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５が、投影システムＰＳの瞳面３７の円形領域によって表される投影システムＰＳの開口数を実質的に充填するように、かつ、±１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４、３６が、０次回折ビームに対応する第１の回折ビーム３５と著しく重なるように、配置することができる。このような配置により、０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５の実質的に全て、及び、±１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４、３６のほとんどが、投影システムＰＳによって捕捉されてセンサ装置２１上へ投影される。（更に、このような配置により、第１のパターン付き領域３１によって発生した複数の回折ビームの少なくとも一部がセンサ装置２１上へ投影される）。

【0135】

[000132] 第１のパターン付き領域３１の役割は、以下で述べるように、空間コヒーレンスを導入することである。

【0136】

[000133] 一般に、測定パターニングデバイスＭＡ’の同一ポイントに異なる入射角度で入射する照明システムＩＬからの放射３３の２つの光線は、コヒーレントでない。第１のパターン付き領域３１は、放射３３を受光し、複数の第１の回折ビーム３４、３５、３６を形成することにより、入射放射円錐３３の複数のコピーを形成すると考えることができる（これらのコピーは一般に、異なる位相と強度を有する）。これらのコピーすなわち第１の回折ビーム３４、３５、３６のいずれか１つ内で、測定パターニングデバイスＭＡ’上の同一ポイントから生じるが散乱角度が異なる２つの放射光線は、（照明システムＩＬの特性のため）コヒーレントでない。しかしながら、第１の回折ビーム３４、３５、３６のいずれか１つ内の所与の放射光線に対して、他の第１の回折ビーム３４、３５、３６の各々には、その所与の光線と空間的にコヒーレントである対応する放射光線が存在する。例えば、第１の回折ビーム３４、３５、３６の各々の主光線（入射放射３３の主光線に対応する）はコヒーレントであり、組み合わせた場合に振幅レベルで干渉し得る。

【0137】

[000134] このコヒーレンスは、測定システム３０によって、投影システムＰＳの収差マップを決定するために利用される。

【0138】

[000135] 投影システムＰＳは、（投影システムの開口数によって捕捉された）第１の回折ビーム３４、３５、３６の一部をセンサ装置２１上に投影する。

【0139】

[000136] 図４において、センサ装置２１は単一の第２のパターニング領域３２を含む。（図５Ａから図５Ｃを参照して）以下で詳述するように、第２のパターン付き領域３２は、投影システムＰＳからこれらの第１の回折ビーム３４～３６を受光すると共に、第１の回折ビームの各々から複数の第２の回折ビームを形成するように配置されている。これを達成するため、第２のパターニング領域３２は２次元透過性回折格子を含む。図４において、第２のパターニング領域３２で透過される全ての放射は単一の矢印３８で表されている。この放射３８は、放射検出器２３の検出器領域３９で受光され、収差マップを決定するために用いられる。

【0140】

[000137] パターニング領域３２に入射する第１の回折ビーム３４～３６の各々は、回折して複数の第２の回折ビームを形成する。第２のパターニング領域３２は２次元回折格子を含むので、入射する各第１の回折ビームから、第２の回折ビームの２次元アレイが生成される（これらの第２の回折ビームの主光線は、シヤリング方向（ｖ方向）及びこれに垂直な方向（ｕ方向）の双方で分離されている）。以下では、シヤリング方向（ｖ方向）のｎ次の回折次数と非シヤリング方向（ｕ方向）のｍ次の回折次数を、第２のパターン付き領域３２の（ｎ，ｍ）次の回折次数と呼ぶ。以下では、非シヤリング方向（ｕ方向）における第２の回折ビームの次数が重要でない場合、第２のパターン付き領域３２の（ｎ，ｍ）次の回折次数を、単にｎ次の第２の回折ビームと呼ぶことがある。

【0141】

[000138] 図５Ａから図５Ｃは、第１の回折ビーム３４～３６の各々によって生成された第２の回折ビームのセットを示す。図５Ａは、第１のパターン付き領域３１の０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５によって生成された第２の回折ビーム３５ａ～３５ｅのセットを示す。図５Ｂは、第１のパターン付き領域３１の－１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３６によって生成された第２の回折ビーム３６ａ～３６ｅのセットを示す。図５Ｃは、第１のパターン付き領域３１の＋１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４によって生成された第２の回折ビーム３４ａ～３４ｅのセットを示す。

【0142】

[000139] 図５Ａにおいて、第２の回折ビーム３５ａは、（第２のパターン付き領域３２のシヤリング方向の）０次回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３５ｂ、３５ｃは±１次の回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３５ｄ、３５ｅは±２次の回折ビームに相当する。図５Ａから図５Ｃはｖ－ｚ面内で示されており、図示されている第２の回折ビームは、例えば、非シヤリング方向（すなわちｕ方向）における第２のパターン付き領域３２の０次回折ビームに相当し得ることは認められよう。また、図５Ａから図５Ｃの紙面内へ又は紙面外へ進む非シヤリング方向の更に高次の回折ビームを表すこれらの第２の回折ビームの複数のコピーが存在し得ることは認められよう。

【0143】

[000140] 図５Ｂにおいて、第２の回折ビーム３６ａは、（第２のパターン付き領域３２のシヤリング方向の）０次回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３６ｂ、３６ｃは±１次の回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３６ｄ、３６ｅは±２次の回折ビームに相当する。

【0144】

[000141] 図５Ｃにおいて、第２の回折ビーム３４ａは、（第２のパターン付き領域３２のシヤリング方向の）０次回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３４ｂ、３４ｃは±１次の回折ビームに相当し、第２の回折ビーム３４ｄ、３４ｅは±２次の回折ビームに相当する。

【0145】

[000142] 図５Ａから図５Ｃから、第２の回折ビームのいくつかが相互に空間的に重なっていることが分かる。例えば、第１のパターン付き領域３１の０次回折ビーム３５から生じ、第２のパターン付き領域３２の－１次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３５ｂは、第１のパターン付き領域３１の－１次回折ビーム３６から生じ、第２のパターン付き領域３２の０次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３６ａと重なっている。図４及び図５Ａから図５Ｃにおける全てのラインは、照明システムＩＬからの単一の入力光線３３から生じた単一の放射光線を表すと考えられる。従って、上述したように、これらのラインは空間的にコヒーレントな光線を表し、これらの光線は、放射検出器２３で空間的に重なった場合に干渉パターンを生成する。更に、この干渉は、投影システムＰＳの瞳面３７の異なる部分を通過した（シヤリング方向に分離している）光線間のものである。従って、単一の入力光線３３から生じた放射の干渉は、瞳面の２つの異なる部分間の位相差に依存する。

【0146】

[000143] 放射検出器２３における第２の回折ビームのこの空間的重なり及び空間コヒーレンスを達成するには、所与の第１の回折ビームから生じた異なる第２の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離が、第２のパターン付き領域３２上に集束する際の異なる第１の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離と同じになるように、第１及び第２のパターン付き領域３１、３２を整合する。放射検出器２３における第２の回折ビームのこの空間的重なり及び空間コヒーレンスは、第１及び第２のパターン付き領域３１、３２のシヤリング方向のピッチを整合することによって達成される。第１及び第２のパターン付き領域３１、３２のシヤリング方向のピッチのこのような整合は、投影システムＰＳによって適用される縮小係数を考慮に入れることは認められよう。本明細書で用いられる場合、２次元回折格子の特定方向のピッチは、以下のように規定される。

【0147】

[000144] １次元回折格子は一連のラインを含み、これらのラインは、これらのラインに対して垂直な方向における（反射率又は透過率の）反復パターンから形成されることは認められよう。これらのラインに対して垂直な方向で、反復パターンが形成される最小の非反復部分を単位セルと呼び、この単位セルの長さを１次元回折格子のピッチと呼ぶ。一般に、このような１次元回折格子の回折パターンは、入射放射ビームを回折して、角度的に離隔した（が、空間的に重なり得る）回折ビームの１次元アレイを形成するようになっている。第１のパターン付き領域３１は、角度的に離隔した第１の回折ビーム３４～３６のそのような１次元アレイを形成する。これらのビームはシヤリング方向にずれている（角度的に離隔している）。

【0148】

[000145] ２次元回折格子は、反射率又は透過率の２次元反復パターンを含むことは認められよう。この反復パターンが形成される最小の非反復部分を単位セルと呼ぶことができる。単位セルは方形とすることができ、このような２次元回折格子の基本ピッチは、方形単位セルの長さとして規定できる。一般に、このような２次元回折格子の回折パターンは、入射放射ビームを回折して、角度的に離隔した（が、空間的に重なり得る）回折ビームの２次元アレイを形成するようになっている。回折ビームのこの２次元（方形）アレイの軸は、単位セルの辺に対して平行である。これら２つの方向における隣接する回折ビーム間の角度分離は、放射の波長と格子のピッチとの比によって与えられる。従って、ピッチが小さくなればなるほど、隣接する回折ビーム間の角度分離は大きくなる。

【0149】

[000146] いくつかの実施形態において、２次元の第２のパターン付き領域３２の単位セルの軸は、第１のパターン付き領域３１によって規定されるシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して非ゼロの角度に配置することができる。例えば、２次元の第２のパターン付き領域３２の単位セルの軸は、第１のパターン付き領域３１によって規定されるシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して４５度の角度に配置され得る。前述のように、波面の測定を可能とする放射検出器２３における第２の回折ビームの空間的重なり及び空間コヒーレンスを達成するには、所与の第１の回折ビームから生じた異なる第２の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離が、第２のパターン付き領域３２上に集束する際の異なる第１の回折ビーム間の（シヤリング方向の）角度分離と同じであることを保証する。２次元の第２のパターン付き領域３２の単位セルの軸がシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して非ゼロの角度（例えば４５度）に配置される構成では、以下のように擬似単位セル及び擬似ピッチを規定することが有用であり得る。擬似単位セルは、回折格子の反復パターンが形成される最小の非反復方形として規定され、このセルの辺が（第１のパターン付き領域３１によって規定されるシヤリング方向及び非シヤリング方向に対して平行であるような向きを有する。擬似ピッチは、方形擬似単位セルの長さとして規定され得る。これを、シヤリング方向の２次元回折格子のピッチと呼ぶことができる。第１のパターン付き領域３１のピッチに対して（このピッチの整数倍又は分数に）整合させなければならないのは、この擬似ピッチである。

【0150】

[000147] 回折格子の回折パターンは、角度的に離隔した（が、空間的に重なり得る）擬似回折ビームの２次元アレイを形成すると考えることができる。擬似回折ビームのこの２次元（方形）アレイの軸は、擬似単位セルの辺に対して平行である。この方形は、単位セル（回折格子の反復パターンが形成される任意の向きの最小の方形として規定される）でないので、擬似ピッチはピッチ（又は基本ピッチ）よりも大きい。従って、（単位セルの辺に対して平行な方向での）回折パターンの隣接する回折ビーム間よりも、（擬似単位セルの辺に対して平行な方向での）回折パターンの隣接する擬似回折ビーム間の分離の方が小さい。これは以下のように理解することができる。擬似回折ビームのいくつかは回折パターンの回折ビームに対応するが、他の擬似回折ビームは非物質的であり、回折格子によって生成された回折ビームを表さない（また、真の単位セルよりも大きい擬似単位セルの使用によってのみ生じる）。

【0151】

[000148] 投影システムＰＳによって適用される縮小（又は拡大）率を考慮に入れると、シヤリング方向の第２のパターン付き領域３２のピッチはシヤリング方向の第１のパターン付き領域３１のピッチの整数倍でなければならないか、又は、シヤリング方向の第１のパターン付き領域３１のピッチはシヤリング方向の第２のパターン付き領域３２のピッチの整数倍でなければならない。図５Ａから図５Ｃに示されている例では、（縮小率を考慮して）シヤリング方向の第１及び第２のパターン付き領域３１、３２のピッチは実質的に等しい。

【0152】

[000149] 図５Ａから図５Ｃから分かるように、放射検出器２３の検出器領域３９上の各ポイントは一般に、コヒーレントに加算されたいくつかの寄与分を受光する。例えば、第１のパターン付き領域３１の０次回折ビーム３５から生じる、第２のパターン付き領域３２の－１次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３５ｂを受光する検出器領域３９上のポイントは、（ａ）第１のパターン付き領域３１の－１次回折ビーム３６から生じる、第２のパターン付き領域３２の０次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３６ａ、及び、（ｂ）第１のパターン付き領域３１の＋１次回折ビーム３４から生じる、第２のパターン付き領域３２の－２次回折ビームに相当する第２の回折ビーム３４ｄの双方と重なる。第１のパターン付き領域３１の更に高次の回折ビームを考慮する場合は、検出器領域３９上の各ポイント（例えば、センシング要素の２次元アレイ内の対応する画素）で測定される放射の強度を決定するために、検出器領域３９のその部分で更に多くのビームを加算しなければならないことは認められよう。

【0153】

[000150] 一般に、検出器領域３９の各部分で受光される放射に対して、複数の異なる第２の回折ビームが寄与する。このようなコヒーレント和からの放射の強度は、以下によって与えられる。
Ｉ＝ＤＣ＋Σ_{ｐａｉｒｓ｛ｉ｝}γ_ｉｃｏｓ（ΔΦ_ｉ） （２）
ここで、ＤＣは定数項（異なる回折ビームのインコヒーレント和と同等である）であり、和は様々な第２の回折ビームの全てのペアに対するものであり、γ_ｉは第２の回折ビームのペアの干渉強度であり、ΔΦ_ｉは第２の回折ビームのペア間の位相差である。

【0154】

[000151] 第２の回折ビームのペア間の位相差ΔΦ_ｉは、２つの寄与分に依存する。（ａ）第１の寄与分は、それらのビームが生じる投影システムＰＳの瞳面３７の異なる部分に関連し、（ｂ）第２の寄与分は、それらのビームが生じる第１及び第２のパターン付き領域３１、３２の各々の単位セル内の位置に関連する。

【0155】

[000152] これらの寄与分のうち第１のものは、異なるコヒーレント放射ビームが投影システムＰＳの異なる部分を通過し、従って、決定することが望まれる収差に関連するという事実から生じると理解することができる（実際、それらは、シヤリング方向に分離した収差マップ内の２つのポイント間の差に関連する）。

【0156】

[000153] これらの寄与分のうち第２のものは、回折格子に入射する単一の光線から生じる複数の放射光線の相対位相が、その格子の単位セルのどの部分に光線が入射したかに依存するという事実から生じると理解することができる。従ってこれは、収差に関連する情報を含まない。上述のように、いくつかの実施形態において、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、シヤリング方向に順次スキャン及び／又はステップされる。これにより、放射検出器２３によって受光される干渉放射ビームの全てのペア間の位相差が変化する。測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１は、第１及び第２のパターン付き領域３１、３２の（シヤリング方向の）ピッチの分数と同等の量だけシヤリング方向に順次ステップされるので、一般に、第２の回折ビームのペア間の位相差は全て変化する。もしも、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１が、第１及び第２のパターン付き領域３１、３２の（シヤリング方向の）ピッチの整数倍と同等の量だけシヤリング方向にステップされたら、第２の回折ビームのペア間の位相差は同じままである。従って、測定パターニングデバイスＭＡ’及び／又はセンサ装置２１がシヤリング方向に順次スキャン及び／又はステップされると、放射検出器２３の各部分が受ける強度は振動する。放射検出器２３によって測定されるこの振動信号（位相ステッピング信号と呼ぶことができる）の第１の高調波は、隣接する第１の回折ビーム３４～３６、すなわち次数が±１異なる第１の回折ビームから生じる方程式（１）に対する寄与分に依存する。異なる量ずつ次数が異なる第１の回折ビームから生じる寄与分は、このような位相ステッピング技法のため、放射検出器２３によって決定される信号の更に高次の高調波に寄与する。

【0157】

[000154] 例えば、上記で検討した３つの重なる第２の回折ビーム（３５ｂ、３６ａ、及び３４ｄ）のうち、位相ステッピング信号の第１の高調波に寄与するのは、これらの回折ビームの３つの可能なペアのうち２つのみである。すなわち、（ａ）第２の回折ビーム３５ｂと３６ａ（第１のパターン付き領域３１の０次回折ビーム３５と－１次回折ビーム３６からそれぞれ生じる）、及び、（ｂ）第２の回折ビーム３５ａと３４ｄ（第１のパターン付き領域３１の０次回折ビーム３５及び＋１次回折ビーム３４からそれぞれ生じる）である。

【0158】

[000155] 第２の回折ビームの各ペアによって、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する、方程式（２）に示される形態の干渉項、すなわち以下の形態の干渉項が得られる。
γｃｏｓ（２π／ｐ・ｖ＋ΔＷ） （３）
ここで、γは干渉項の振幅であり、ｐは第１及び第２のパターン付き領域３１、３２の（シヤリング方向の）ピッチであり、ｖは第１及び第２のパターン付き領域３１、３２のシヤリング方向の相対位置をパラメータ化し、ΔＷは投影システムＰＳの瞳面内の２つの位置における収差マップの値間の差であり、これら２つの位置は、２つの第２の回折ビームが生じる位置に対応する。干渉項の振幅γは、以下で更に説明するように、２つの第２の回折ビームの複合散乱効率の積に比例する。位相ステッピング信号の第１高調波の周波数は、第１及び第２のパターン付き領域３１、３２のシヤリング方向のピッチｐの逆数によって与えられる。位相ステッピング信号の位相は、ΔＷ（投影システムＰＳの瞳面内の２つの位置における収差マップの値間の差であり、これら２つの位置は２つの第２の回折ビームが生じる位置に対応する）によって与えられる。

【0159】

[000156] 第２の回折ビームのペアの干渉強度γ_ｉは、以下で説明するように、それら２つの第２の回折ビームの複合散乱効率の積に比例する。

【0160】

[000157] 一般に、回折格子によって生成される回折ビームの散乱効率は、格子の幾何学的形状に依存する。これらの回折効率は、０次回折ビームの効率に規格化することができ、回折ビームの相対強度を記述する。本明細書で用いる場合、第２の回折ビームの複合散乱効率は、この第２の回折ビームを生じた第１の回折ビームの散乱効率と、この第２の回折ビームに対応する第２のパターン付き領域３２の回折次数に対する散乱効率との積によって与えられる。

【0161】

[000158] 図３Ａから図５Ｃに示されている実施形態の上記の記載では、図３Ａに示されているパターン付き領域１５ａの第１の部分１５ａ’が照明される場合、シヤリング方向はｖ方向に対応し、非シヤリング方向はｕ方向に対応する。図３Ａに示されているパターン付き領域１５ａの第２の部分１５ａ’’が照明される場合、シヤリング方向はｕ方向に対応し、非シヤリング方向はｖ方向に対応することは認められよう。これらの上述した実施形態では、ｕ方向とｖ方向（２つのシヤリング方向を規定する）は双方ともリソグラフィ装置ＬＡのｘ方向とｙ方向に対して約４５度に位置合わせされているが、代替的な実施形態では、２つのシヤリング方向が、リソグラフィ装置ＬＡのｘ方向とｙ方向（リソグラフィ装置ＬＡの非スキャン方向とスキャン方向に対応し得る）に対して任意の角度に配置され得ることは認められよう。一般に、２つのシヤリング方向は相互に垂直である。以下では、２つのシヤリング方向をｘ方向及びｙ方向と呼ぶ。しかしながら、これらのシヤリング方向は、リソグラフィ装置ＬＡのｘ方向とｙ方向の双方に対して任意の角度に配置され得ることは認められよう。

【0162】

[000159] 図６Ａは、５０％のデューティサイクルを有する、図３Ａに示されているパターン付き領域１５ａの第１の部分１５ａ’の形態である第１のパターン付き領域３１の散乱効率を示す。横軸はシヤリング方向の回折次数を表す。図６Ａに示されている回折効率は０次回折ビームの効率に規格化され、０次回折ビームの効率を１００％としている。この幾何学的形状（５０％デューティサイクル）では、偶数の回折次数（０次回折を除く）の効率はゼロである。±１次回折ビームの効率は６３．７％である。

【0163】

[000160] 図６Ｂは、図３Ｂに示されている回折格子１９ａの形態、すなわち５０％デューティサイクルのチェッカーボードの形態である、第２のパターン付き領域３２の散乱効率を示す。横軸はシヤリング方向の回折次数を表す。縦軸は非シヤリング方向の回折次数を表す。図６Ｂに示されている回折効率は（０，０）次回折ビームの効率に規格化され、（０，０）次回折ビームの効率を１００％としている。

【0164】

[000161] 上述のように、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、次数が±１異なる第１の回折ビームからの方程式（１）に対する寄与分にのみ依存する。図６Ａから分かるように、測定パターニングデバイスＭＡ’上の５０％デューティサイクルの格子では、次数が±１異なる第１の回折ビームのペアが２つだけあり、０次ビームと±１次ビームである。更に、第１のパターン付き領域３１のこの幾何学的形状では、散乱効率は対称的であり、±１次回折ビームの効率は双方とも同じ（６３．７％）である。従って、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全てのペアの干渉強度γ_ｉは、以下のように決定することができる。図６Ｂに示されている第２のパターン付き領域３２の散乱効率プロットの第２のコピーを、第１のパターン付き領域３１の±１次回折ビームの散乱効率で重み付けし、次いで図６Ｂに示されている第２のパターン付き領域３２の散乱効率プロットを重ねるが、（第１のパターン付き領域３１の）回折次数の１つのペアの分離だけシヤリング方向にシフトさせる。ここで、第１及び第２のパターン付き領域３１、３２のシヤリング方向のピッチは等しく（投影システムＰＳによって適用される縮小率を考慮して）、従ってこの例では、第２のパターン付き領域３２の散乱効率プロットの第２のコピーを、第２のパターン付き領域３１の１回折次数だけシヤリング方向にシフトさせる。次いで、これら２つの重ねた散乱効率プロットの散乱効率の積を求める。図６Ｃに、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームの全てのペアの干渉強度γ_ｉのそのようなプロットが示されている。

【0165】

[000162] 図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉの各々は、実際には第２の回折ビームの２つの異なるペアを表すことに留意するべきである。例えば、図６Ｃに示されている左側の画素は、（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３４ｂとの間の干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｂと３６ａとの間の干渉の双方を表す。同様に、図６Ｃに示されている右側の画素は、（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３６ｃとの間の干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｃと３４ａとの間の干渉の双方を表す。一般に、このようなマップの各画素は第２の回折ビームの２つのペアを表す。すなわち、（ａ）第１のパターニングデバイス３１の０次回折次数に対応する第１の回折ビーム３５から生じる１つの第２の回折ビームと、第１のパターン付き領域３１の＋１次回折次数に対応する第１の回折ビーム３４から生じる別の第２の回折ビームと、を含む第２の回折ビームの第１のペア、及び、（ｂ）第１のパターニングデバイス３１の０次回折次数に対応する第１の回折ビーム３５から生じる１つの第２の回折ビームと、第１のパターン付き領域３１の－１次回折次数に対応する第１の回折ビーム３６から生じる別の第２の回折ビームと、を含む第２の回折ビームの第２のペアである。

【0166】

[000163] 一般に、図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉの各々は、第２の回折ビームの２つの異なるペアを表す。すなわち、（ａ）（第１のパターン付き領域３１の０次回折ビームに相当する）第１の回折ビーム３５によって生成されるｎ次の第２の回折ビームを含む１つのペア、及び（ｂ）第１の回折ビーム３５によって生成される（ｎ＋１）次の第２の回折ビームを含む別のペアである。従って、各干渉強度γ_ｉは、寄与する第１の回折ビーム３５の２つの回折次（（ｎ，ｍ）次及び（ｎ＋１，ｍ）次）によって特徴付けることができ、γ_{ｎ，ｎ＋１：ｍ}と表記することができる。以下で、ｍ＝０であることが明白である場合、又はｍの値が重要でない場合、この干渉強度をγ_{ｎ，ｎ＋１}と表記することができる。

【0167】

[000164] 図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉ（又はγ_{ｎ，ｎ＋１：ｍ}）の各々は第２の回折ビームの２つの異なるペアを表すが、図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉの各々は、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与すると共に、放射検出器２３において投影システムＰＳの開口数を表す円と異なる重なりを有する第２の回折ビームを表す。次にこれについて説明する。

【0168】

[000165] 図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、それぞれ第１の回折ビーム３４、３５、３６によって充填される投影システムＰＳの開口数に対応する投影システムＰＳの瞳面３７の部分を示す。図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃの各々において、投影システムＰＳの開口数は円４０によって表され、第１の回折ビーム３４、３５、３６によって充填される投影システムＰＳの瞳面３７の部分は、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃのこの円４０の陰影領域によって示される。図７Ｂから分かるように、図示されている例では、０次回折ビームに相当する中央の第１の回折ビーム３５は、投影システムＰＳの開口数を実質的に充填する。図７Ａ及び図７Ｃから分かるように、第１のパターン付き領域３１の±１次回折ビームに相当する２つの第１の回折ビーム３４、３６の各々は、開口数の一部のみを充填するようにシフトしている。開口数に対する１次の第１の回折ビーム３４、３６のこのシフトは、実際は極めて小さく、ここでは理解を容易にするため誇張されていることは認められよう。

【0169】

[000166] 図８Ａから図１０Ｃは、様々な第２の回折ビームによって充填される放射検出器２３の部分を示す。図８Ａから図１０Ｃの各々において、投影システムＰＳの開口数は円４０によって表され、第２の回折ビームによって充填されるこの円の部分はこの円４０の陰影領域によって示される。図８Ａから図８Ｃは、第１のパターン付き領域３１の０次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３５から生じる（－１，０）次、（０，０）次、及び（１，０）次の回折ビーム３５ｂ、３５ａ、３５ｃによって充填される円４０の部分を示す。図９Ａから図９Ｃは、第１のパターン付き領域３１の１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３４から生じる（－１，０）次、（０，０）次、及び（１，０）次の回折ビーム３４ｂ、３４ａ、３４ｃによって充填される円４０の部分を示す。図１０Ａから図１０Ｃは、第１のパターン付き領域３１の－１次回折ビームに相当する第１の回折ビーム３６から生じる（－１，０）次、（０，０）次、及び（１，０）次の回折ビーム３６ｂ、３６ａ、３６ｃによって充填される円４０の部分を示す。

【0170】

[000167] 図８Ｂ、図９Ａ、図８Ａ、及び図１０Ｂから、（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３４ｂとの間の干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｂと３６ａとの間の干渉の双方からの寄与分を受ける放射検出器の領域は、図１１Ａに示されている領域４１であることが分かる。同様に、図８Ｂ、図１０Ｃ、図８Ｃ、及び図９Ｂから、（ａ）第２の回折ビーム３５ａと３６ｃとの間の干渉、及び（ｂ）第２の回折ビーム３５ｃと３４ａとの間の干渉の双方からの寄与分を受ける放射検出器の領域は、図１１Ｂに示されている領域４２であることが分かる。

【0171】

[000168] 一般に、図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉの各々は、複数の干渉する第２の干渉ビームによって形成された放射ビームを表すと考えることができ、複数の干渉する第２の干渉ビームによって形成されたそのような放射ビームの各々は異なる方向に伝搬するので、放射検出器２３におけるそのような各放射ビームと投影システムＰＳの開口数を表す円との重なりが異なるようになっている。

【0172】

[000169] 一般に、第２の回折ビームは複数の放射ビームを形成し、そのような放射ビームの各々は干渉する第２の回折ビームのセットによって形成されると考えることができる。そのような放射ビームの各々を、本明細書では干渉ビームと呼ぶことができる。複数の干渉する第２の回折ビームによって形成されたそのような干渉ビームの各々は異なる方向に伝搬するので、放射検出器２３における各干渉ビームと投影システムＰＳの開口数を表す円との重なりが異なるようになっている。それらは異なる方向に伝搬し、投影システムＰＳの開口数を表す円と異なる重なりを有すると考えることができるが、放射検出器２３では異なる干渉ビーム間に顕著な重なりが存在する。図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉの各々は、（複数の干渉する第２の干渉ビームによって形成された）異なる干渉ビームを表すと考えることができる。

【0173】

[000170] 前述のように、図６Ｃに示されている干渉強度γ_ｉ（又はγ_{ｎ，ｎ＋１：ｍ}）の各々は、第２の回折ビームの２つの異なるペアを表す。しかしながら、放射検出器上の所与の位置では、寄与する第２の回折ビームのこれらのペアの双方は、投影システムＰＳの瞳面３７内の２つの同じ位置から生じる２つの干渉する光線を含む。具体的には、放射検出器上の位置（ｘ，ｙ）では（これらの座標は投影システムＰＳの瞳面３７の座標に対応し、ｘ方向はシヤリング方向に対応する）、寄与すると共に干渉強度γ_{ｎ，ｎ＋１：ｍ}を有する干渉する第２の回折ビームの２つのペアの各々は、瞳面３７内の位置（ｘ－ｎｓ、ｙ－ｍｓ）から生じた第２の回折ビームの光線と、瞳面３７内の位置（ｘ－（ｎ＋１）ｓ、ｙ－ｍｓ）から生じた第２の回折ビームの光線とを含む。ここで、ｓはシヤリング距離である。シヤリング距離ｓは、隣接する第１の回折ビーム３４～３６の２つのコヒーレントな光線間の瞳面３７内の距離に対応する。従って、寄与する第２の回折ビームの双方のペアは、方程式（３）の形態の干渉項を発生させる。方程式（３）において、ΔＷは瞳面３７内のこれら２つの位置における収差マップの値間の差である。

【0174】

[000171] 図６Ｃを見ると、５０％デューティサイクルのチェッカーボードの形態である第２のパターン付き領域３２では、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する第２の回折ビームが２セットのみ存在することが分かる。これらのセットは双方とも２５．８％の干渉強度（γ_－１，０、γ_０，＋１）を有する。これはチェッカーボード幾何学的形状に起因し、図６Ａから分かるように、これによって生じる回折効率プロットでは、（－１，０）次、（０，０）次、及び（１，０）次回折ビームを除いて、シヤリング方向に移動すると、１つおきの回折ビームで回折効率が０％である。すなわち、ｎ±ｍが偶数である（ｎ，ｍ）回折次数の格子効率は、（０，０）回折次を除いて全てゼロである。これらの効率がゼロである結果として、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉強度は、γ_－１，０、γ_０，＋１を除いて全てゼロである。

【0175】

[000172] 投影システムＰＳの開口数に対応する放射検出器２３の部分（図７Ａから図１１Ｂに円４０で表されている）は、３つの部分を含むと考えることができる。３つの部分の各々は、これらの部分で振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームによって区別される。これら３つの部分は、干渉強度γ_－１，０の干渉ビームのみが寄与する第１の三日月形部分、干渉強度γ_０，＋１の干渉ビームのみが寄与する第２の三日月形部分、及び、これらの干渉ビームの双方が寄与する中央部であると考えられる。第１の三日月形部分は図１１Ｂに示されている白い部分であり、第２の三日月形部分は図１１Ａに示されている白い部分であり、中央部は２つの領域４１、４２間の重なりである。２つの領域４１、４２の重なりである中央部を、放射検出器２３の３ビーム領域と呼ぶことができる。

【0176】

[000173] 図１１Ａ及び図１１Ｂに示されている２つの領域４１、４２間の重なりでは（この重なり領域は、小さいシヤリング角度では円４０の大部分を形成する）、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、２つのコサインの和に比例する（方程式（２）及び式（３）を参照のこと）。
Ｉ＝ＤＣ＋γ_－１，０ｃｏｓ（Ｗ_－１－Ｗ_０）＋γ_０，＋１ｃｏｓ（Ｗ_０－Ｗ_＋１） （４）
ここで、第１のコサインは瞳面内の第１の２つのポイント間の収差マップの差であり、第２のコサインは瞳面内の第２の２つのポイント間の収差マップの差である（ここで、理解を明白にするため、位相ステッピング項は省略されている）。具体的には、放射検出器上の所与の位置（ｘ，ｙ）について（ｘはシヤリング方向を表す）、第１の２つのポイントは、瞳面内の対応するポイント（ｘ，ｙ）（方程式（４）においてＷ_０として表される）と、シヤリング方向に沿って第１の方向にシヤリング距離だけシフトした別のポイント（ｘ－ｓ，ｙ）（方程式（４）においてＷ_－１として表される）と、を含む。同様に、第２の２つのポイントは、瞳面内の対応するポイント（ｘ，ｙ）（方程式（４）においてＷ_０として表される）と、シヤリング方向に沿って第２の方向にシヤリング距離だけシフトした別のポイント（ｘ＋ｓ，ｙ）（方程式（４）においてＷ_＋１として表される）と、を含む。

【0177】

[000174] 既存の波面再構成技法では、方程式（４）における２つの干渉強度が等しいので、三角関数の公式を用いて、２つのコサインのこの和を、シヤリング距離の２倍だけシヤリング方向に分離した２つの位置間の収差マップの差の２分の１のコサイン、すなわちｃｏｓ（１／２（Ｗ_－１－Ｗ_＋１）に書き直すことができ、小さいシヤリング距離では約１である係数をこれに乗算することができるという事実を利用する。従って、このような既知の技法は、（２つの領域４１、４２間の重なり内の）位相ステッピング信号の第１高調波の位相を、シヤリング距離の２倍だけシヤリング方向に分離した瞳面内の２つの位置間の収差マップの差の２分の１に等しくすることによって、ゼルニケ係数のセットを決定することを含む。任意選択的に、第１及び第２の三日月形部分では、位相ステッピング信号の第１高調波の位相を、シヤリング距離だけシヤリング方向に分離した瞳面内の２つの位置間の収差マップの差に等しくすればよい。しかしながら、上述のように、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されている２つの領域４１、４２間の重なりは、小さいシヤリング角では円４０の大部分を形成するので、いくつかの既存の再構成アルゴリズムは、２つの領域４１、４２間の重なりのみを用いる（放射検出器２３の第１及び第２の三日月形部分は用いない）。収差マップはゼルニケ係数に依存し得ることを想起されたい（方程式（１）を参照のこと）。これは、放射センサ上の複数の位置で（例えば、複数の画素又はアレイ内の個々のセンシング要素で）、最初は第１のシヤリング方向に、次いで第２の直交する方向に行われる。２つのシヤリング直交方向に対するこれらの制約を同時に解いて、ゼルニケ係数セットを見出す。

【0178】

[000175] 上述のように、線形格子を含む第１のパターン付き領域３１と２次元チェッカーボードを含む第２のパターン付き領域３２との組み合わせは有利である（２つの干渉ビームのみが位相ステッピング信号の第１高調波に寄与するからである）。チェッカーボードの幾何学的形状のため、チェッカーボード格子は通常、光透過性キャリア又は支持層を含む。しかしながら、ＥＵＶ放射はほとんどの材料によって強く吸収されるので、ＥＵＶ放射にとって良好な透過性材料は存在しない。更に、そのような透過性キャリアはＥＵＶリソグラフィシステムのウェーハ生成環境で急速に汚染するので、このような環境に適していない。これにより、透過性キャリアはＥＵＶに対して非透過性となる。定期的な洗浄動作でしか対処できないこのような汚染の問題は、システム可用性に影響を及ぼし、従ってリソグラフィシステムのスループットに影響する。上述の理由から、チェッカーボード格子構成は、ＥＵＶ放射を使用するリソグラフィシステムでは実施することが難しい。

【0179】

[000176] この理由から、ＥＵＶ放射用の既存の収差測定システムは、第２のパターン付き領域３２として、円形ピンホールのアレイを用いる幾何学的形状を使用する。図１２は、（面積で）５０％デューティサイクルを有するそのような格子の単位セル５０を示す。単位セル５０は、ＥＵＶ吸収膜５２に設けられた円形アパーチャ５１を含む。円形アパーチャ５１は、ＥＵＶ吸収膜５２の空隙を表す貫通アパーチャであり、これをＥＵＶ放射が透過する。（面積で）５０％デューティサイクルを達成するため、アパーチャ５１の半径ｒと格子のピッチｐ（すなわち、隣接するアパーチャの中心間の距離）との比は、以下によって与えられる。
ｒ／ｐ＝√１／２π （５）
これは約０．４である。しかしながら、このようなピンホールアレイ幾何学的形状（図１２に示されている）は、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する望ましくない干渉ビームを発生させる。これについて、以下で図１３Ａから図１３Ｂを参照して説明する。

【0180】

[000177] 図１３Ａは、（図６Ａに示されているものと同じ幾何学的形状の）５０％デューティサイクルを有する図３Ａに示されているパターン付き領域１５ａの第１の部分１５ａ’の形態である第１のパターン付き領域３１の散乱効率を示す。この場合も、回折効率は０次回折ビームの効率に規格化され、０次回折ビームの効率を１００％としている。図１３Ｂは、図１２に示されている単位セル５０を有するピンホールアレイの形態である第２のパターン付き領域３２の散乱効率を示す。図１３Ｂに示されている回折効率は、（０，０）次回折ビームの効率に規格化され、（０，０）次回折ビームの効率を１００％としている。

【0181】

[000178] 図１３Ｃは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの干渉強度γ_{ｎ，ｎ＋１}のプロットである（これは、図６Ａ及び図６Ｂの散乱効率からの図６Ｃの構築と同様に、図１３Ａ及び図１３Ｂの散乱効率から構築される）。

【0182】

[000179] 図１３Ｃを見ると、図１２に示されている単位セル５０を有する第２のパターン付き領域３２では、２つの主な干渉ビーム（２５．２％の干渉強度γ_－１，０、γ_０，＋１）に加えて、小さいがゼロではない干渉強度γ_{ｎ，ｎ＋１}を有する追加の干渉ビームが複数存在することが分かる。更に、干渉ビームの各々は放射検出器２３において異なる重なりを有し、放射検出器２３の円形部分は投影システムＰＳの開口数に対応する。これについて、以下で図１４Ａ及び図１４Ｂを参照して説明する。

【0183】

[000180] 図１４Ａは、図１２に示されている単位セル５０を有する第２のパターン付き領域３２によって発生した２１の第２の回折ビームの図である。具体的には、これらは、このような第２のパターン付き領域３２によって発生し、０次の第１の回折ビーム３５から生じた第２の回折ビームと考えることができる。図１４Ａは、これらの第２の回折ビームの回折効率を示し、これらは、図１３Ｂに示されている点線内に含まれる回折効率に対応する。実際、図１３Ｂの点線は２５の第２の回折ビームに対応するが、これらのうち４つの回折効率は無視することができるので、図１４Ａには含まれていない。更に、図１４Ａでは、円形の破線は、投影システムＰＳの開口数に対応する放射検出器２３上の領域を示す。

【0184】

[000181] 図１４Ｂは、第２のパターン付き領域３２によって発生し、±１次の第１の回折ビーム３４、３６から生じた第２の回折ビームと、図１４Ａに示されている第２の回折ビームのペアとの干渉によってそれぞれ発生した、１６の干渉ビームの図である。図１４Ｂは、これらの干渉ビームの干渉強度を示し、これらは、図１３Ｃに示されている点線内に含まれる回折効率に対応する。実際、図１３Ｃの点線は２０の異なる第２の回折ビームに対応するが、これらのうち４つの干渉強度は無視することができるので、図１４Ｂには含まれていない。更に、図１４Ｂでは、円形の破線は、投影システムＰＳの開口数に対応する放射検出器２３上の領域を示す。

【0185】

[000182] 図１３Ｃ及び図１４Ｂを見ると、図１２に示されている単位セル５０を有する第２のパターン付き領域３２では、２つの主な干渉ビーム（２５．２％の干渉強度γ_－１，０、γ_０，＋１）に加えて、小さいがゼロではない干渉強度γ_{ｎ，ｎ＋１}を有する追加の干渉ビームが複数存在することが分かる。これらの追加の干渉ビームの干渉強度は同一でないので、複数の干渉ビームが重なる放射検出器２３の領域では、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、異なる重みを有する複数のコサインの重み付けされた和に比例する（方程式（４）を参照のこと）。この結果、これらは、三角関数の公式を用いて容易に結合することができない。しかしながら、追加の干渉ビームの干渉強度γ_{ｎ，ｎ＋１}は、（干渉強度γ_－１，０、γ_０，＋１に比べて）小さいので、通常、ＥＵＶ放射用の既知の既存の収差測定システムは、波面の再構成でこれらの項を無視して（すなわち、それらがゼロであると仮定して）、ゼルニケ係数のセットを見出す。

【0186】

[000183] この仮定は、波面測定の精度に影響を及ぼす。これは次いで、システム結像、オーバーレイ、及びフォーカス性能に悪影響を与える。本発明の実施形態は、ＥＵＶ放射用の収差測定システムの上述した問題に少なくとも部分的に対処するように考案された。

【0187】

[000184] 本発明の実施形態は、（干渉強度γ_－１，０、γ_０，＋１を有する２つの主な干渉ビームの他に）追加の干渉ビームが存在することによって生じる問題に対処するように提案された新規の代替的な解決策に関する。特に、本発明のいくつかの実施形態は、第２のパターン付き領域３２として用いるための新規の代替的な２次元回折格子に関する。

【0188】

[000185] （干渉強度γ_－１，０、γ_０，＋１を有する２つの主な干渉ビームの他に）追加の干渉ビームが存在することによって生じる問題に対処するように提案された１つの解決策は、固有の幾何学的形状を有する第２のパターン付き領域３２のための２次元回折格子を用いることである。

【0189】

[000186] 第１の例では、第２のパターン付き領域３２に、方形アパーチャのアレイを使用することが提案された（アレイ時の軸はシヤリング方向に対して４５度回転させている）。特に、方形アパーチャの各々の長さを隣接するアパーチャの中心間の距離の半分にすることが、以前に教示された。このような構成によって提供できる自己支持型格子は、位相ステッピング信号の第１高調波に対する寄与分が４つだけであり、これら４つ全てが等しい強度を有するので、特に有利であることが分かった。

【0190】

[000187] 代替案では、第２のパターン付き領域３２に、概ね図１２に示されている単位セル５０の形態である単位セルを有する格子を使用することが提案されたが、アパーチャ５１の半径ｒと格子のピッチｐ（すなわち、隣接するアパーチャの中心間の距離）との比を、方程式（５）によって与えられる約０．４の公称値から変動させる。具体的には、位相ステッピング信号の第１高調波に著しく（例えば、閾値よりも大きい干渉強度で）寄与する干渉ビームの合計数を減らすように、ピンホールアレイのアパーチャの直径と間隔を選択することが提案された。例えば、上記の問題に対する１つの既知の解決策では、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を約０．４に選択する（面積で５０％デューティサイクルを達成するため）のではなく、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を０．３又は０．４３に選択することが提案された。第１の例では、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が約０．３である格子を選択して、ピンホール格子の（±２，０）及び（０，±２）回折次数を抑制又は最小化した（これら双方は、完璧なチェッカーボード格子ではゼロである）。この比は、（約０．４の公称値に比べて）収差マップの再構成のために有利であることが分かった。第２の例では、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が約０．４３である格子を選択して、（±１，±１）回折次数を抑制又は最小化した（これらは、完璧なチェッカーボード格子ではゼロである）。この場合も、この比は、（約０．４の公称値に比べて）収差マップの再構成のために有利であることが分かった。

【0191】

[000188] 概ね図１２に示されている単位セル５０の形態である単位セルを有する格子を、ピンホールアレイと呼ぶことができる。

【0192】

[000189] これらの教示とは異なり、本発明の発明者らは、より良いピンホールアレイ幾何学的形状を選択できることを見出した。具体的に述べると、位相ステッピング信号の第１高調波に対する寄与分を減らすことは望ましいが、本発明者らは、以下で検討するように、再構成アルゴリズムの利得誤差及びクロストーク誤差に基づいてウェーハレベル格子（すなわち第２のパターン付き領域３２）の幾何学的形状を選択する方が良いことを見出した。

【0193】

[000190] 本発明者らは、収差マップ再構成における誤差を以下のようにより良く制御できることを認識した。波面収差マップは、投影システムの像面内のポイントに接近する光の波面の球状波面からのディストーションを表し、ゼルニケ多項式の線形結合として表現できる（方程式（１）を参照のこと）。純粋なゼルニケ波面収差マップ（例えばＺ_ｎ）を再構成アルゴリズムに入力し、これを再構成アルゴリズムがどのようにゼルニケ多項式の線形結合として再構成するかを査定することができる。理想的には、再構成アルゴリズムは、ｍ＝ｎに対してｃ_ｍ＝１であり、ｍ≠ｎに対してｃ_ｍ＝０であるように、ゼルニケ係数ｃ_ｍのセットを出力しなければならない。１からのｃ_ｎの変動を利得誤差と呼ぶことができる。更に、ｍ≠０である場合の０からのｃ_ｍの変動をクロストーク誤差と呼ぶことができる。

【0194】

[000191] 一般に、投影システムが、ゼルニケ係数ｃ_{ａｃｔｕａｌ}のベクトルによって記述できる収差マップを有する場合、再構成アルゴリズムによって再構成されたゼルニケ係数ｃ_{ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ}のベクトルは、以下によって与えることができる。
ｃ_{ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ}＝Ｍ・ｃ_{ａｃｔｕａｌ} （６）
ここで、Ｍは、再構成の利得誤差及びクロストーク誤差を含む行列である。具体的には、行列Ｍの対角要素は理想的には１であり、非対角要素はクロストーク誤差である（理想的にはゼロであるはずである）。従って、理想的には、行列Ｍは完璧な再構成を表す単位行列であるはずである。誤差行列Ｅは以下によって定義できる。
Ｅ＝Ｍ－Ｉ （７）
ここで、Ｉは単位行列である。行列Ｅの対角要素は利得誤差であり（理想的にはゼロであるはずである）、非対角要素はクロストーク誤差である（理想的にはゼロであるはずである）。従って行列Ｍは、収差マップ再構成における誤差を査定するための良好な性能指数を表す。これについて以下で説明する。

【0195】

[000192] ２次元シミュレーションから、５０％のデューティサイクルを有するレチクルレベルの１次元回折格子（すなわち第１のパターン付き領域３１）及びウェーハレベルのピンホールアレイ格子を用いる収差マップ測定システムでは、円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比に、（公称値の０．４に対して）約０．３６を用いることで、約２倍の利得誤差及びクロストーク誤差の全体的な減少が得られることが分かった。更に、この２次元シミュレーションから、以前に提案された０．３という最適化値に対しても、利得誤差及びクロストーク誤差の全体的な減少が達成されることが分かった。これについて、以下で図１５Ａから図２０Ｅを参照して説明する。

【0196】

[000193] 図１５Ａから図１５Ｄは、百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの要素のプロットを示す。図１５Ａから図１５Ｄでは、実際のゼルニケ係数ｃ_{ａｃｔｕａｌ}はＺ_ｉｎと表記された軸に対応し、再構成されたゼルニケ係数ｃ_{ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ}はＺ_ｏｕｔと表記された軸に対応する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、２５５ｎｍのピッチを有する格子の第１の２５のゼルニケ係数の誤差行列Ｅを示し、図１５Ｃ及び図１５Ｄは、１４１４ｎｍのピッチを有する格子の第１の２５のゼルニケ係数の誤差行列Ｅを示す。図１５Ａ及び図１５Ｃは、チェッカーボード格子の誤差行列Ｅを表し、図１５Ｂ及び図１５Ｄは、半径とピッチとの公称比約０．４を有する（方程式５を参照のこと）ピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。図１５Ａから図１５Ｄを見ると、チェッカーボード格子の誤差行列（図１５Ａ及び図１５Ｃを参照のこと）は無視できるほど小さいが、半径とピッチとの公称比を有するピンホールアレイの誤差行列（図１５Ｂ及び図１５Ｄを参照のこと）の少なくともいくつかの要素は著しく大きいことが分かる。

【0197】

[000194] 図１６Ａから図１６Ｄは、第１の２５のゼルニケ係数及び２５５ｎｍのピッチを有する格子について、百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの要素のプロットを示す。図１６Ａから図１６Ｄでは、実際のゼルニケ係数ｃ_{ａｃｔｕａｌ}はＺ_ｉｎと表記された軸に対応し、再構成されたゼルニケ係数ｃ_{ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ}はＺ_ｏｕｔと表記された軸に対応する。図１６Ａから図１６Ｄの各々は、半径とピッチとの比が異なるピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。具体的には、図１６Ａは、半径とピッチとの比が公称比の約０．４であるピンホール格子を表し（従って図１５Ｂと同一である）、図１６Ｂは、半径とピッチとの比が公称比の０．９５倍であるピンホール格子を表し、図１６Ｃは、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子を表し、図１６Ｄは、半径とピッチとの比が公称比の０．８倍であるピンホール格子を表す。図１６Ａから図１６Ｄを見ると、誤差行列Ｅの要素は概して、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子で最小であることが分かる。

【0198】

[000195] 図１７Ａから図１７Ｆは、第１の１００のゼルニケ係数及び１４１４ｎｍのピッチを有する格子について、百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの要素のプロットを示す。図１７Ａから図１７Ｆの各々は、半径とピッチとの比が異なるピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。具体的には、図１７Ａは、半径とピッチとの比が公称比の約０．４であるピンホール格子を表し（従って、図１５Ｄに示されている行列の拡大図である）、図１７Ｂは、半径とピッチとの比が公称比の０．９２倍であるピンホール格子を表し、図１７Ｃは、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子を表し、図１７Ｄは、半径とピッチとの比が公称比の０．８８倍であるピンホール格子を表し、図１７Ｅは、半径とピッチとの比が公称比の０．８６倍であるピンホール格子を表し、図１７Ｆは、半径とピッチとの比が公称比の０．８４倍であるピンホール格子を表す。図１７Ａから図１７Ｆを見ると、誤差行列Ｅの要素は概して、半径とピッチとの比が公称比の０．８８～０．９２倍であるピンホール格子で最小であり、また、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子は、半径とピッチとの比が公称比であるピンホール格子に比べて著しい改善を与えることが分かる。

【0199】

[000196] 図１８は、利得誤差、（すなわち、ある範囲の様々な半径とピッチとの比に対する、第１の１００のゼルニケ係数及び１４１４ｎｍのピッチを有する格子について百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの対角要素を示す。具体的には、図１８は、図１７Ａから図１７Ｆに示されている様々な半径とピッチとの比に対する利得誤差を示す（すなわち、図１８は図１７Ａから図１７Ｆに示されている誤差行列の全ての対角要素を表す）。図１８を見ると、利得誤差は概して、半径とピッチとの比が公称比の０．８８～０．９２倍であるピンホール格子で最小であり、また、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子は、半径とピッチとの比が公称比であるピンホール格子に比べて著しい改善を与えることが分かる。

【0200】

[000197] 再構成された収差マップにおける実際の誤差は、再構成誤差（すなわち利得誤差とクロストーク誤差）、及び、解析されている投影システムＰＳが経験する収差の双方に依存する。従って、誤差行列Ｅの他の要素がわずかに大きくなることを犠牲にして、誤差行列Ｅの特定の要素を最小化することが望ましい場合がある。例えば、比較的大きいＺ_ｉ収差及び比較的小さいＺ_ｊ収差を生じやすい投影システムは、実際のところ、Ｚ_ｊ収差に対して利得誤差及びクロストーク誤差が増大する場合であっても、Ｚ_ｉ収差に対して利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を用いて、より良く機能し得る。第１のｎ個のゼルニケ次数に特に注意しながらピンホールアレイの半径とピッチとの比の値を最適化することが、特に望ましい場合がある。例えば、第１の２５のゼルニケ次数に特に注意しながらピンホールアレイの半径とピッチとの比の値を最適化することが、特に望ましい場合がある。

【0201】

[000198] 図１９Ａ及び図１９Ｂは、第１の２５のゼルニケ係数及び１４１４ｎｍのピッチを有する格子について、百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの要素のプロットを示す。図１９Ａは、半径とピッチとの比が公称比の約０．４であるピンホール格子の誤差行列Ｅを表し（従って、図１７Ａの拡大図である）、図１９Ｂは、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子の誤差行列Ｅを表す（従って、図１７Ｃの拡大図である）。図１９Ａ及び図１９Ｂを見ると、第１の２５のゼルニケ次数では、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍であるピンホール格子（図１９Ｂを参照のこと）は、半径とピッチとの比が公称比であるピンホール格子に比べ、利得誤差及びクロストーク誤差が著しく低減することが分かる。

【0202】

[000199] いくつかの実施形態において、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近い。例えば、この最適化は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）と組み合わせて投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイス（すなわち第２のパターン付き領域３２）として回折格子を用いる状況のためであり得る。位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であると想定し得る。

【0203】

[000200] いくつかの実施形態において、ピンホールアレイは、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が０．３６～０．３８である。いくつかの実施形態において、ピンホールアレイは、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が０．３５～０．３７である。いくつかの実施形態において、ピンホールアレイは、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が０．３６である。

【0204】

[000201] 円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比が公称値０．４から小さくなると、利得誤差及びクロストーク誤差は、あるポイントまで低減し、その後、この比が以前に提案した０．３という値に向かうにつれて、利得誤差及びクロストーク誤差は再び増大し始めると考えられる。

【0205】

[000202] 従って、０．３及び０．４という２つの以前に開示された値に対して、０．３４～０．３８の範囲内で利得誤差及びクロストーク誤差の低減が達成されると考えられる。

【0206】

[000203] ２つの理由から、円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比の値の最適化は難しい。

【0207】

[000204] 第１に、再構成された収差マップにおける実際の誤差は、再構成誤差（すなわち利得誤差とクロストーク誤差）、及び、解析されている投影システムＰＳが経験する収差の双方に依存する。例えば、比較的大きいＺ_ｉ収差及び比較的小さいＺ_ｊ収差を生じやすい投影システムは、実際のところ、Ｚ_ｊ収差に対して利得誤差及びクロストーク誤差が増大する場合であっても、Ｚ_ｉ収差に対して利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を用いて、良好に機能し得る。

【0208】

[000205] 第２に、シミュレーションは、回折格子が３次元であるということを考慮しなければならないが、これは、格子が完璧なバイナリ格子でないことを意味する。例えば、格子の厚さが有限の非ゼロであることに起因して、基板のアパーチャ間に入射する放射は概して、完璧には吸収されない。更に、使用時、放射はある角度範囲で格子に入射し得る。この結果、膜に（例えば大きい入射角度で、貫通アパーチャのうち１つの近くに）入射する放射の少なくとも一部は、膜の厚さのごく一部である距離だけ膜内を伝搬するので、充分には減衰されない。更に、概して、基板と（貫通アパーチャ内の）周囲の媒質との間で屈折率に差が存在し得る。この結果、膜を伝搬する放射とそうでない放射との間に位相差が誘発される（光路長が異なるため）。

【0209】

[000206] このような３次元効果を考慮すると、円形ピンホールアパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との最適な比に小さいシフトが生じ得ると考えられ、このシフトは、格子が形成される材料の光学特性と膜の厚さとに依存し得る。しかしながら、この最適な比は０．３４～０．３８の範囲内にあると考えられる。

【0210】

[000207] 次に、図２０Ａから図２０Ｅを参照して、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との適切な比を選択するために考慮され得る別のタイプの最適化について検討する。図２０Ａから図２０Ｅの各々は、第２のパターン付き領域３２の回折格子の異なる幾何学的形状の干渉ビームマップを示す。

【0211】

[000208] ここで、干渉ビームマップの定義及びどのようにこれを決定できるかを説明する。

【0212】

[000209] 干渉ビームマップは測定面内で規定される。測定面は、位相ステッピング測定システムの放射検出器２３の面に対応し得る。具体的には、これは、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）からの０次回折ビーム３５から生じる第１及び第２の回折ビーム間のこの測定面内の重なりに対して規定される。第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0213】

[000210] 中央の第１の回折ビーム３５（第１のパターン付き領域３１の０次回折ビームに対応する）が、第２のパターン付き領域３２を概ねテレセントリックに（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃａｌｌｙ）照明することは認められよう。ここで用いる場合、物体のテレセントリック照明は、物体に入射する放射のエネルギ重心が物体の面に対して概ね垂直であることを意味することが意図されることは認められよう。例えば、入射放射は概ね集束する円錐の放射の形態であり、その円錐の軸は概ね物体の面に対して垂直であり得る。これとは対照的に、第１の回折ビーム３４、３６（第１のパターン付き領域３１の±１次回折ビームに対応する）は、第２のパターン付き領域３２を非テレセントリック（ｎｏｎ－ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃａｌｌｙ）に照明する。

【0214】

[000211] 中央の第１の回折ビーム３５は第２のパターン付き領域３２を概ねテレセントリックに照明するので、２つの第２の回折ビーム３５ｂ、３５ｃ（±１次回折ビームに対応する）は、テレセントリック照明によって形成される第１及び第２の回折ビームであると考えられる。第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0215】

[000212] これらの第１及び第２の回折ビーム間のこの測定面内の重なりは、干渉強度γ_－１，０の干渉ビームと干渉強度γ_０，＋１の干渉ビームの双方が寄与する放射検出器２３の中心部に対応する。すなわち、これらの第１及び第２の回折ビーム間のこの測定面内の重なりは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されている２つの領域４１、４２間の重なりに対応する。

【0216】

[000213] 測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与すると共に測定面内のその位置と重なる干渉ビームの全てからの寄与分の和の大きさによって与えられる。これについて以下で説明する。具体的には、干渉ビームマップは、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）と組み合わせて投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイス（すなわち第２のパターン付き領域３２）として回折格子を用いる場合に、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する干渉ビームの全てからの寄与分の和の大きさによって与えられる。

【0217】

[000214] 一般に、放射検出器２３の所与の領域では、複数の干渉ビームが重なるので、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、異なる重みを有する複数のコサインの重み付けされた和に比例する（方程式（４）を参照のこと）。これらのコサインの各々は、シヤリング方向の第１及び第２のパターン付き領域３１、３２の相対位置に対して同じ依存度を有し（方程式（３）を参照のこと。この式では、ｖはシヤリング方向の第１及び第２のパターン付き領域３１、３２の相対位置をパラメータ化する）、従って、複数のフェーザ（ｐｈａｓｏｒ）の加算として組み合わせることができる。これについて以下で説明する。

【0218】

[000215] 具体的には、放射検出器２３上の所与の位置（例えば所与のセンシング要素又は画素）における位相ステッピング信号の第１高調波は、以下のように書くことができる。

【数2】

【0219】

ここで、Ｍ及びΔＷは、それぞれ位相ステッピング信号の第１高調波の振幅及び位相であり、和は、放射検出器２３上のこの位置と重なると共に振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する全ての干渉ビームに対するものであり、γ_ｉは、ｉ番目の干渉ビームの干渉強度であり、ΔＷ_ｉは、投影システムＰＳの瞳面内の２つの位置における収差マップの値の差であり、これら２つの位置は、ｉ番目の干渉ビームに寄与する２つの第２の回折ビームが生じる位置に対応する。Ｍは位相ステッピング信号の第１高調波の振幅であるが、これは代替的に変調と呼ばれることがある。

【0220】

[000216] 干渉マップは、ゼロ収差の完璧なシステムから得られる位相ステッピング信号の第１高調波の振幅Ｍのマップである。一般に、方程式（８）において、測定面内の所与の位置における位相ステッピング信号の第１高調波の振幅Ｍは、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与すると共に測定面内のその位置と重なる干渉ビームの全ての干渉強度セット｛γ_ｉ｝及び差のセット｛ΔＷ_ｉ｝に依存することは認められよう。

【0221】

[000217] 収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとしてチェッカーボード格子を用いる場合、測定面における第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応する領域内の干渉ビームマップは均一である。その理由は、測定面のこの領域全体にわたって、２つの回折ビームが振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与し、それらの干渉強度は等しいからである（干渉強度γ_－１，０の干渉ビームと干渉強度γ_０．＋１の干渉ビーム）。図２０Ａは、第２のパターン付き領域３２として用いられるチェッカーボード格子の干渉ビームマップを示す。

【0222】

[000218] しかしながら、ウェーハレベルパターニングデバイスにピンホールアレイ幾何学的形状を用いる場合、これによって、位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する望ましくない干渉ビームが発生する。特に、チェッカーボード格子で存在する２つの寄与分に加えて、放射検出器２３では、小さいがゼロでない強度を有する追加の干渉ビームが多数存在する。干渉ビームマップは、例えば、収差が存在しない場合に生じる放射検出器２３上の各ポイントにおける位相ステッピング信号の第１高調波の大きさを見出すことによって形成され得る。これは、方程式（８）を参照して上述したように、図１４Ｂに示されている寄与分の全てを組み合わせることによって見出せることは認められよう。これらの寄与分の各々は測定面内の位置が異なるので、一般に、干渉ビームマップには多少の変動が存在する（異なる位置は、概して、振動位相ステッピング信号の第１高調波に対して異なる寄与分を有するからである）。更に、一般に、追加の望ましくない干渉ビームは、位相ステッピング信号の第１高調波の大きさを増大又は低減させる可能性がある。

【0223】

[000219] 図２０Ｂは、第２のパターン付き領域３２として用いられるピンホールアレイの干渉ビームマップを示す。この格子は２５５ｎｍのピッチを有し、半径とピッチとの比は公称比０．４である。図２０Ｃは、第２のパターン付き領域３２として用いられるピンホールアレイの干渉ビームマップを示す。この格子は２５５ｎｍのピッチを有し、半径とピッチとの比は公称比の０．９倍である（すなわち、半径とピッチとの比は約０．３６である）。図２０Ｄは、第２のパターン付き領域３２として用いられるピンホールアレイの干渉ビームマップを示す。この格子は２５５ｎｍのピッチを有し、半径とピッチとの比は公称比の１．０８倍である（すなわち、半径とピッチとの比は約０．４３である）。図２０Ｅは、第２のパターン付き領域３２として用いられるピンホールアレイの干渉ビームマップを示す。この格子は２５５ｎｍのピッチを有し、半径とピッチとの比は公称比の０．７５倍である（すなわち、半径とピッチとの比は約０．３である）。

【0224】

[000220] 上述のように、一般に、振動位相ステッピング信号の第１高調波は、次数が±１異なる第１の回折ビーム（すなわち、レチクルレベルパターニングデバイスすなわち第１のパターン付き領域３１によって形成された回折ビーム）からの寄与分にのみ依存する。５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）では、次数が±１異なる第１の回折ビームのペアが２つだけあり、０次ビームと±１次ビームである。

【0225】

[000221] 振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与するこのような干渉ビームの干渉強度は、図６Ｃから図１３Ｃを参照して上述したように決定することができる。

【0226】

[000222] いくつかの実施形態において、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）からの０次回折ビーム３５から生じる第１及び第２の回折ビーム間の測定面内の重なりに対応する領域における干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近いように選択される。第１の回折ビームは、シヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームは、シヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。

【0227】

[000223] 図２０Ｂから図２０Ｅを見ると、２５５ｎｍのピッチを有するピンホールアレイでは、半径とピッチとの比が公称比の０．９倍である（すなわち、半径とピッチとの比が約０．３６である。図２０Ｃを参照のこと）干渉ビームマップは、半径とピッチとの比が公称比であるもの（すなわち、半径とピッチとの比が約０．４である。図２０Ｂを参照のこと）、半径とピッチとの比が公称比の１．０８倍であるもの（すなわち、半径とピッチとの比が約０．４３である。図２０Ｄを参照のこと）、及び、半径とピッチとの比が公称比の０．７５倍であるもの（すなわち、半径とピッチとの比が約０．３である。図２０Ｅを参照のこと）に比べて、干渉ビームマップの変動を低減することが分かる。

【0228】

[000224] 本発明のいくつかの実施形態は、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法に関する。回折格子はピンホールアレイである。方法は、収差マップの再構成における誤差を実質的に最小化する、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比の値を選択することを含む。

【0229】

[000225] いくつかの実施形態において、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイス（すなわち第２のパターン付き領域３２）として回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を実質的に最小化するように選択され得る。例えば、この最小化は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）と組み合わせて使用される場合に得られる。例えば、位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定し得る。

【0230】

[000226] いくつかの実施形態において、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイス（すなわち第１のパターン付き領域３１）からの０次回折ビーム３５によって生じる第１及び第２の回折ビーム間の測定面内の重なりに対応する領域で干渉ビームマップの変動を実質的に最小化するように選択される。第１の回折ビームは、シヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームは、シヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである。測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むと共に測定面内のその位置と重なるレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に、振動位相ステッピング信号の第１高調波に寄与すると共に測定面内で異なる重なりを有する干渉ビームの全ての干渉強度の和によって与えられる。

【0231】

[000227] 本発明のいくつかの実施形態は、概ね図１２に示されている単位セル５０の形態の単位セルを有する回折格子に関するが、円形貫通アパーチャ５１は、隣接するアパーチャの中心間の距離が回折格子全体にわたって不均一であり変動するように分布している。

【0232】

[000228] 図２１Ａに示されているように、典型的に、回折格子は複数のアパーチャ５１を含み、これらのアパーチャ５１は、隣接するアパーチャ５１の中心間の距離が回折格子全体にわたって均一であるように分布している。これは、円形貫通アパーチャ５１の各々の中心が方形アレイの複数の位置６２のうち１つと一致するようにアパーチャ５１を配置することによって達成される。これに対して、図２１Ｂで示されているように、いくつかの実施形態に従った回折格子は、円形貫通アパーチャ５１の各々の中心６４が方形アレイの複数の位置６２のうち１つに近接しているがずれており、このずれの量が回折格子全体にわたって変動するようにアパーチャ５１を配置することによって、形成される。

【0233】

[000229] 隣接するアパーチャの中心間の距離を、回折格子のローカルピッチと呼ぶことができる。本発明者らは、ローカルピッチの変動を導入することによって、回折格子が回折パターンを変更することを認識した。特に、本発明者らは、このようなローカルピッチ変動が、低次回折ビームよりも高次回折ビームを抑制することを認識した。次いで、有利には、これによって、２次元チェッカーボード格子が用いられる場合には存在しない位相ステッピング信号の第１高調波に寄与する追加の干渉ビーム（例えば図１４Ｂ及びこれに伴う記載を参照のこと）の影響の効果が低減する。

【0234】

[000230] シミュレーションによって、５０％のデューティサイクルを有するレチクルレベルの１次元回折格子（すなわち第１のパターン付き領域３１）及びウェーハレベルのピンホールアレイ格子を用いる収差マップ測定システムでは、格子全体にわたるランダムなピッチ変動を用いて、約２倍の利得誤差及びクロストーク誤差の全体的な減少が得られることが分かった。

【0235】

[000231] 回折格子全体にわたる隣接するアパーチャ５１の中心６４間の距離は、ランダム又は擬似ランダムとすることができる。

【0236】

[000232] 高次回折ビームの抑制を増大するようにローカルピッチの変動を増大させることが望ましい場合がある。しかしながら、回折格子が破裂せず、使用中に破裂させることなく格子のたるみを軽減するよう充分にピンと張れるように、最大のローカルピッチ変動を与えてもよい。例えば、隣接するアパーチャ間には少なくとも最小距離が存在することを保証するのが望ましい場合がある。最大のローカルピッチ変動は、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比に依存し得ることは認められよう。例えば、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しいピンホールアレイでは（方程式（５）を参照のこと）、ピッチ変動なしの２つの隣接するアパーチャ間の最小距離はピッチの約０．２倍である。公称ピッチの±１０％の回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間６４間の距離の変動が導入された場合、２つの隣接するアパーチャ間の最小距離は約０～約０．４の範囲内であり得る。

【0237】

[000233] いくつかの実施形態において、回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心６４間の距離の変動は、公称距離±１０％未満とすることができる。いくつかの実施形態において、回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動は、公称距離±５％とすることができる。すなわち、ローカルピッチは公称ピッチの９５％～１０５％の間で変動し得る。

【0238】

[000234] いくつかの実施形態において、回折格子全体にわたる隣接するアパーチャ５１の中心６４間の距離の分布は、低い値から高い値まで概ね均一である。例えば、回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離のランダムな変動は公称距離±５％であるので、低い値は公称ピッチの９５％であり、高い値は公称ピッチの１０５％であり得る。図２２に、回折格子全体にわたる隣接するアパーチャ５１の中心６４間の距離の分布７０の一例が示されている。

【0239】

[000235] いくつかの実施形態において、公称位置６２からの各アパーチャ５１のずれの分布は、低い値から高い値まで概ね均一である。

【0240】

[000236] いくつかの実施形態において、回折格子の軸方向における公称位置６２からの各アパーチャ５１のずれの分布は、低い値から高い値まで第１において概ね均一である。

【0241】

[000237] 例えば、アパーチャ５１は、円形貫通アパーチャ５１の各々の中心が方形アレイの複数の位置６２のうち１つに近接すると共にこの１つの位置からずれており、このずれの量が回折格子全体にわたって変動するように、配置され得る。回折格子の軸は、方形アレイの複数の位置の軸とすることができる。回折格子の軸をｘ方向及びｙ方向と呼ぶことができる。

【0242】

[000238] 例えば、ｘ方向における公称位置からのずれΔｘの分布は均一とすることができ、ｙ方向における公称位置からのずれΔｙの分布は均一とすることができる。

【0243】

[000239] 本発明のいくつかの実施形態は、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法に関する。回折格子は、図２１Ｂに示され、上述したタイプのピンホールアレイである。

【0244】

[000240] 方法は、膜上で方形アレイの複数の位置６２を選択することを含み得る。方形アレイ内の隣接する位置は、方形アレイの軸に対して平行な２つの方向で公称ピッチｐ_ｎだけ分離され得る。方法は更に、方形アレイの位置６２の各々に近接しているがずれているアパーチャ５１の位置を以下のように選択することを含み得る。具体的には、方形アレイの位置６２の各々について、±｜ｘ_ｍａｘ｜間の第１の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｘ、及び、±｜ｙ_ｍａｘ｜間の第２の乱数又は擬似乱数数Ｎ_ｙ。例えば、ｘ_ｍａｘ及びｙ_ｍａｘは双方とも、公称ピッチの設定された分数、例えば０．１ｐ_ｎに等しくすることができる。各アパーチャ５１の位置は、方形アレイの位置６２の１つに近接しており、アパーチャの中心が方形アレイ内のその位置からずれていて、このずれが、方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｘ及び方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｙであるように選択される。

【0245】

[000241] 図２３Ａから図２３Ｄは、第１の２５のゼルニケ係数及び２５５ｎｍの公称ピッチを有する格子について、百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの要素のプロットを示す。図２３Ａから図２３Ｄでは、実際のゼルニケ係数ｃ_{ａｃｔｕａｌ}はＺ_ｉｎと表記された軸に対応し、再構成されたゼルニケ係数ｃ_{ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ}はＺ_ｏｕｔと表記された軸に対応する。図２３Ａから図２３Ｃの各々は、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しく、ローカルピッチ変動がそれぞれ異なるピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。具体的には、図２３Ａは、公称ピッチの０．１倍のローカルピッチ変動を有するピンホール格子を表し、図２３Ｂは、公称ピッチの０．２倍のローカルピッチ変動を有するピンホール格子を表し、図２３Ｃは、公称ピッチの０．３倍のローカルピッチ変動を有するピンホール格子を表す。図２３Ｄは、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９に等しく（すなわち約０．３６）、公称ピッチの０．１倍のローカルピッチ変動を有するピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。図２３Ａから図２３Ｄから、ローカルピッチ変動が増大するにつれて誤差行列Ｅの要素が低減することが分かる。更に、図２３Ｄから、このようなローカルピッチ変動を、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との最適化した比（例えば約０．３６）と組み合わせて、誤差行列Ｅの要素を更に低減できることが分かる（例えば図１６Ａ、図１６Ｃ、及び図２３Ｄとの比較によって）。

【0246】

[000242] （ａ）ピンホールアレイの公称ピッチと（ｂ）ローカルピッチ変動を共に最適化することによって達成できるこの追加の利点は、図２４Ａから図２４Ｄを検討することから理解できる。

【0247】

[000243] 図２４Ａから図２４Ｄは、第１の２５のゼルニケ係数及び１４１４ｎｍの公称ピッチを有する格子について、百分率誤差として方程式（７）によって規定された誤差行列Ｅの要素のプロットを示す。図２４Ａから図２４Ｄでは、実際のゼルニケ係数ｃ_{ａｃｔｕａｌ}はＺ_ｉｎと表記された軸に対応し、再構成されたゼルニケ係数ｃ_{ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ}はＺ_ｏｕｔと表記された軸に対応する。図２４Ａは、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の約０．４に等しく、ローカルピッチ変動が存在しない（従って図１９Ａと同一である）ピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。図２４Ｂは、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９倍に等しく（すなわち約０．３６の比）、ローカルピッチ変動が存在しない（従って図１９Ｂと同一である）ピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。

【0248】

[000244] 図２４Ｃ及び図２４Ｄの各々は、アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の公称距離との比が公称値の０．９倍に等しく（すなわち約０．３６の比）、ローカルピッチ変動がそれぞれ異なるピンホール格子の誤差行列Ｅを表す。具体的には、図２４Ｃは、公称ピッチの０．１倍のローカルピッチ変動を有するピンホール格子を表し、図２４Ｄは、公称ピッチの０．２倍のローカルピッチ変動を有するピンホール格子を表す。

【0249】

[000245] いくつかの実施形態において、上述した回折格子は自己支持型とすることができる。使用時、回折格子に吸収層のためのサポートを設けることができる。サポートは、吸収層の周辺部にのみ接触し得る。すなわちサポートは、フレームの形態とすることができ、吸収層の中央部に隣接しない。このような機構では、吸収層の中央部において、吸収層は自己支持型と考えることができる。これを達成するため、吸収層をサポート上でピンと張ることができる（例えば概ね平面形状を維持するように）。

【0250】

[000246] 有利には、吸収層の中央部が自己支持型である実施形態において、格子は、例えば透過性支持層を必要としない。このような機構は、ＥＵＶ放射を用いる投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムで使用するには特に有益である。このような透過性支持層を用いると、回折格子を透過したＥＵＶ放射の量が著しく低減するからである。

【0251】

[000247] いくつかの実施形態では、上述した回折格子において、（アパーチャが形成される）基板は放射吸収層を含む。放射吸収層は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属から形成され得る。

【0252】

[000248] いくつかの実施形態において、吸収層はセラミックを含み得る。セラミックは、ＥＵＶ放射に対して比較的高い消光係数を有する金属又は半金属コンポーネントと、非金属コンポーネントと、を含み得る。双方のコンポーネントは、ＥＵＶに対して比較的１に近い屈折率を有し得る。セラミックは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み得る。いくつかの実施形態において、吸収層は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含み得る。

【0253】

[000249] いくつかの実施形態では、上述した回折格子において、（アパーチャが形成される）基板は更に支持層を含む。貫通アパーチャは、支持層と放射吸収層の双方を貫通し得る。支持層は、例えばＳｉＮから形成され得る。

【0254】

[000250] 上述した実施形態は位相ステッピング信号の第１高調波を用いるが、代替的な実施形態では、位相ステッピング信号の更に高次の高調波を代わりに使用してもよいことは認められよう。

【0255】

[000251] 上述した実施形態は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子３１を含む第１のパターン付き領域３１を用いるが、代替的な実施形態では、他の第１のパターン付き領域３１が異なる幾何学的形状を使用してもよいことは認められよう。例えば、いくつかの実施形態において、第１のパターン付き領域３１は、５０％のデューティサイクルを有する２次元チェッカーボード回折格子を含み得る。

【0256】

[000252] 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。考えられる他の用途は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の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、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。

【0257】

[000253] 以上、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明は以上の説明以外にも実施できることが理解されるであろう。上記の説明は例示を意図したものであって制限的なものではない。したがって、上記の発明に以下に記載の特許請求の範囲から逸脱することなく変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。特に、本発明の一態様について開示された特徴は、本発明の任意の他の態様と組み合わせることができる。

【0258】

[000254] 文脈上許される場合、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、又はそれらの任意の組み合わせにおいて実装することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読み取られて実行され得る、機械可読媒体に記憶された命令として実装することも可能である。機械可読媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）により読み取り可能な形態で情報を記憶又は伝送するための任意の機構を含むことができる。例えば機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、及び他のものを含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定のアクションを実行するものとして本明細書で説明されることがある。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行するコンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又は他のデバイスから生じ、実行する際、アクチュエータ又は他のデバイスが物質世界と相互作用し得ることを理解すべきである。

【0259】

[000255] 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は理解されよう。上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、下記に示す特許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。

【0260】

[000256] 条項
１．投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は０．３４～０．３８である、回折格子。
２．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は約０．３５～０．３７である、条項１に記載の回折格子。
３．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は約０．３６である、条項１又は２に記載の回折格子。
４．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、条項１から３のいずれかに記載の回折格子。
５．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、測定面内の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、条項１から４のいずれかに記載の回折格子。
６．投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、回折格子。
７．投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、測定面内の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、回折格子。
８．投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、円形貫通アパーチャは、隣接するアパーチャの中心間の距離が回折格子全体にわたって不均一であり変動するように分布している、回折格子。
９．回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動はランダム又は擬似ランダムである、条項８に記載の回折格子。
１０．回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動は公称距離±１０％未満である、条項９の条項８に記載の回折格子。
１１．回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の変動は公称距離±５％である、条項１０に記載の回折格子。
１２．回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの中心間の距離の分布は、低い値から高い値まで概ね均一である、条項８から１１のいずれか一項に記載の回折格子。
１３．アパーチャの各々の公称位置からのずれの分布は、低い値から高い値まで概ね均一である、条項８から１２のいずれか一項に記載の回折格子。
１４．回折格子の軸の方向におけるアパーチャの各々の公称位置からのずれの分布は、低い値から高い値まで概ね均一である、条項１３に記載の回折格子。
１５．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は０．３４～０．３８である、条項８から１３のいずれか一項に記載の回折格子。
１６．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は約０．３５～０．３７である、条項１５に記載の回折格子。
１７．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は約０．３６である、条項１５に記載の回折格子。
１８．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、条項８から１７のいずれか一項に記載の回折格子。
１９．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、測定面内の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、条項８から１８のいずれかに記載の回折格子。
２０．回折格子は自己支持型である、条項１から１９のいずれかに記載の回折格子。
２１．基板は放射吸収層を含む、条項１から２０のいずれかに記載の回折格子。
２２．基板は更に支持層を含み、貫通アパーチャは支持層及び放射吸収層の双方を貫通している、条項２１に記載の回折格子。
２３．投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法であって、回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、方法は、収差マップの再構成における誤差を実質的に最小化する、円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を選択することを含む、方法。
２４．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を実質的に最小化するように選択され、位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定し、任意選択的に、投影システムの収差マップを決定するための位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を実質的に最小化するように選択することは、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて回折格子を用いる場合のためである、条項２３に記載の方法。
２５．円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、測定面内の所与の位置における干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、測定面内の中央領域は、回折格子を照明するレチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、条項２３又は条項２４に記載の方法。
２６．投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法であって、回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、方法は、膜上で方形アレイの複数の位置を選択することと、方形アレイの複数の位置の各々に近接しているがずれているアパーチャの位置を選択することと、を含み、アパーチャの位置を選択することは、±｜ｘ_ｍａｘ｜間の第１の乱数又は擬似乱数数Ｎ_ｘと、±｜ｙ_ｍａｘ｜間の第２の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｙとを発生させることを含み、アパーチャの位置は、アパーチャの中心が方形アレイ内の近接した位置からずれていて、このずれが、方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｘ及び方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｙであるように選択される、方法。
２７．条項２３から２６のいずれか一項に記載の方法に従って設計された回折格子。
２８．投影システムの収差マップを決定する測定システムであって、パターニングデバイスと、パターニングデバイスを放射で照明するように配置された照明システムであって、パターニングデバイスは、放射ビームを受光すると共に複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン付き領域を含み、第１の回折ビームはシヤリング方向に分離している、照明システムと、条項１から２２のいずれか一項又は条項２７に記載の２次元回折格子を含む第２のパターン付き領域と放射検出器とを含むセンサ装置と、を備え、投影システムは、第１の回折ビームをセンサ装置上に投影するように構成され、第２のパターン付き領域は、投影システムから第１の回折ビームを受光すると共に第１の回折ビームの各々から複数の第２の回折ビームを形成するように配置され、測定システムは更に、パターニングデバイス及びセンサ装置のうち少なくとも１つをシヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、コントローラと、を備え、コントローラは、第１のパターニングデバイス及びセンサ装置のうち少なくとも１つをシヤリング方向に移動させるように位置決め装置を制御して、放射検出器の各部分によって受光される放射の強度がシヤリング方向の移動の関数として変動して振動信号を形成するようにし、放射検出器から、放射検出器上の複数の位置における振動信号の高調波の位相を決定し、放射検出器上の複数の位置における振動信号の高調波の位相から、投影システムの収差マップを特徴付ける係数のセットを決定する、ように構成されている、測定システム。
２９．条項２８の測定システムを備えるリソグラフィ装置。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図17F】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【図20D】

【図20E】

【図21A】

【図21B】

【図22】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図23D】

【図24A】

【図24B】

【図24C】

【図24D】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は０．３４～０．３８である、回折格子。

【請求項2】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との前記比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、前記位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、前記格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、請求項１に記載の回折格子。

【請求項3】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との前記比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、
前記測定面内の所与の位置における前記干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、
前記測定面内の前記中央領域は、前記回折格子を照明する前記レチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、前記第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、前記第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、請求項１から２のいずれかに記載の回折格子。

【請求項4】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、
前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、前記位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、前記格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、回折格子。

【請求項5】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、
前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、
前記測定面内の所与の位置における前記干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、
前記測定面内の前記中央領域は、前記回折格子を照明する前記レチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、前記第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、前記第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、回折格子。

【請求項6】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、
前記円形貫通アパーチャは、隣接するアパーチャの中心間の距離が前記回折格子全体にわたって不均一であり変動するように分布している、回折格子。

【請求項7】

前記回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離の前記変動はランダム又は擬似ランダムである、請求項６に記載の回折格子。

【請求項8】

前記回折格子全体にわたる隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離の前記変動は公称距離±１０％未満である、請求項６又は７に記載の回折格子。

【請求項9】

前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との比は０．３４～０．３８である、請求項６又は７に記載の回折格子。

【請求項10】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との前記比は、５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に利得誤差及びクロストーク誤差を最小化する最適値に近く、前記位相ステッピング測定システムの再構成アルゴリズムは、前記格子がチェッカーボード格子の形態であることを想定する、請求項６又は７に記載の回折格子。

【請求項11】

前記円形アパーチャの前記半径と隣接するアパーチャの前記中心間の前記距離との比は、測定面内の中央領域において干渉ビームマップの変動を最小化する最適値に近く、
前記測定面内の所与の位置における前記干渉ビームマップの値は、ゼロ収差に対して５０％のデューティサイクルを有する１次元回折格子を含むレチクルレベルパターニングデバイスと組み合わせて投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのウェーハレベルパターニングデバイスとして前記回折格子を用いる場合に生じる振動位相ステッピング信号の第１高調波の振幅によって与えられ、
前記測定面内の前記中央領域は、前記回折格子を照明する前記レチクルレベルパターニングデバイスからの０次回折ビームから生じる第１及び第２の回折ビーム間の重なりに対応し、前記第１の回折ビームはシヤリング方向の＋１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームであり、前記第２の回折ビームはシヤリング方向の－１次回折ビームであると共に非シヤリング方向の０次回折ビームである、請求項６又は７に記載の回折格子。

【請求項12】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、前記方法は、
前記収差マップの再構成における誤差を実質的に最小化する、前記円形アパーチャの半径と隣接するアパーチャの中心間の距離との比を選択することを含む、方法。

【請求項13】

投影システムの収差マップを決定する位相ステッピング測定システムのための回折格子を設計する方法であって、前記回折格子は円形貫通アパーチャの２次元アレイが設けられた基板を含み、前記方法は、
膜上で方形アレイの複数の位置を選択することと、
前記方形アレイの複数の位置の各々に近接しているがずれているアパーチャの位置を選
択することと、
を含み、アパーチャの前記位置を選択することは、±｜ｘ_ｍａｘ｜間の第１の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｘと、±｜ｙ_ｍａｘ｜間の第２の乱数又は擬似乱数Ｎ_ｙとを発生させることを含み、前記アパーチャの前記位置は、前記アパーチャの中心が前記方形アレイ内の前記近接した位置からずれていて、このずれが、前記方形アレイの軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｘ及び前記方形アレイの前記軸のうち第１のものに平行な距離Ｎ_ｙであるように選択される、方法。

【請求項14】

投影システムの収差マップを決定する測定システムであって、
パターニングデバイスと、
前記パターニングデバイスを放射で照明するように配置された照明システムであって、前記パターニングデバイスは、放射ビームを受光すると共に複数の第１の回折ビームを形成するように配置された第１のパターン付き領域を含み、前記第１の回折ビームはシヤリング方向に分離している、照明システムと、
請求項１、２、４から７のいずれか一項に記載の２次元回折格子を含む第２のパターン付き領域と放射検出器とを含むセンサ装置と、
を備え、前記投影システムは、前記第１の回折ビームを前記センサ装置上に投影するように構成され、前記第２のパターン付き領域は、前記投影システムから前記第１の回折ビームを受光すると共に前記第１の回折ビームの各々から複数の第２の回折ビームを形成するように配置され、
前記測定システムは更に、前記パターニングデバイス及び前記センサ装置のうち少なくとも１つを前記シヤリング方向に移動させるように構成された位置決め装置と、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記第１のパターニングデバイス及び前記センサ装置のうち少なくとも１つを前記シヤリング方向に移動させるように前記位置決め装置を制御して、前記放射検出器の各部分によって受光される放射の強度が前記シヤリング方向の前記移動の関数として変動して振動信号を形成するようにし、
前記放射検出器から、前記放射検出器上の複数の位置における前記振動信号の高調波の位相を決定し、
前記放射検出器上の前記複数の位置における前記振動信号の高調波の前記位相から、前記投影システムの前記収差マップを特徴付ける係数のセットを決定する、
ように構成されている、測定システム。

【請求項15】

請求項１４の測定システムを備えるリソグラフィ装置。

【国際調査報告】