JP2007173804A - 汚染を検出するためのモニタデバイスを有するリソグラフィ装置 - Google Patents

汚染を検出するためのモニタデバイスを有するリソグラフィ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】投影システムの汚染を防止する。
【解決手段】基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムPSと、内部空間の汚染を検出するための少なくとも1つのモニタデバイス10,110,210,310,410,510とを備えている。モニタデバイス10,110,210,310,410,510は、少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメントを備えている。基板のターゲット部分への放射ビームの転送に関与しない少なくとも1つのダミーエレメントが提供され、ダミーエレメントの汚染受け表面が汚染されたかどうかがモニタされる。
【選択図】図1

Description

[0001] 本発明は、汚染を検出するためのモニタデバイスを備えたリソグラフィ装置に関する。また、本発明は、汚染を検出するための装置および方法、ならびにデバイスを製造するための方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを与えるマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路(IC)の製造に使用することができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用して、ICの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンが、基板(たとえばシリコンウェーハ)上のターゲット部分(たとえば部分的に1つまたは複数のダイが含まれている)に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料(レジスト)の層への結像を介して実施される。通常、1枚の基板には、順次パターン化されるターゲット部分に隣接するネットワークが含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を1回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向(「スキャン」方向)にスキャンし、かつ、基板をこの方向に平行または非平行に同期スキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。パターンを基板に転写することによってパターニングデバイスから基板へパターンを転送することも可能である。
[0003] 装置の内部空間、たとえば真空空間の場合、通常、内部空間の汚染をモニタすることが望ましい。たとえば、リソグラフィプロセスに内部空間が使用される場合がそうであり、たとえばリソグラフィ装置が空間を備えている場合がそうである。その場合、リソグラフィプロセスを直ちに停止し、汚染に敏感な光学系が汚染によって役に立たなくなることを防止することができるよう、速やかに、好ましくは1秒の数分の1以内に汚染が検出されることが望ましい。たとえば、リソグラフィプロセスは、露光を停止することによって、放射源を停止することによって、および/または放射ビームの光路のシャッタを閉じることによって停止することができる。しかしながら、内部空間は、異なる分野、たとえば半導体産業全般、真空技術産業全般、宇宙技術などの分野に適用することも可能である。したがって本発明は、リソグラフィの分野以外の分野にも明確に適用することができる。
[0004] 米国特許出願公告第2002/0083409 A1は、EUVリソグラフィデバイスおよびプロセスに関しており、水晶マイクロ波が測定デバイスとして使用されている。
[0005] 欧州特許出願公告第EP 1 452 851 A1は、リソグラフィ装置のコンポーネントの表面の汚染を測定するための方法およびデバイスに関している。この測定デバイスは、前記表面の少なくとも一部に放射を投影するための放射トランスミッタデバイス、およびコンポーネントからの放射を受け取るための放射レシーバデバイスを有している。
[0006] 汚染の発生を比較的単純で、かつ、安価なモニタデバイスを使用して速やかに検出することができる、汚染をモニタするための改良型装置および方法が提供されることが望ましい。
[0007] 本発明の一態様によれば、基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムを備えたリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、さらに、装置の内部空間に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するための少なくとも1つのモニタデバイスを備えている。モニタデバイスは、前記内部空間と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメントを備えている。少なくとも1つのモニタデバイスは、前記ダミーエレメントの汚染受け表面の少なくとも一部に投影される第2の放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つのエミッタを備えている。また、モニタデバイスは、ダミーエレメントの少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構築されたディテクタを備えている。
[0008] 本発明の一態様では、基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムを備えたリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、さらに、装置の内部空間に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するための少なくとも1つのモニタデバイスを備えている。モニタデバイスは、前記内部空間と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメントを備えている。少なくとも1つのモニタデバイスは、前記ダミーエレメントの汚染受け表面の少なくとも一部に投影される第2の放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つのエミッタを備えている。前記ダミーエレメントは、前記少なくとも第2の放射ビームの放射に対して少なくとも部分的に透明である。モニタデバイスは、前記ダミーエレメントにより透過しおよび/または反射する前記第2の放射ビームの一部を受け取るようになされた第1のディテクタを備えることができる。
[0009] 本発明の一態様では、基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムを備えたリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、さらに、装置の内部空間に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するための少なくとも1つのモニタデバイスを備えている。モニタデバイスは、前記内部空間と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つの水晶モニタまたは表面弾性波ディテクタを備えている。少なくとも1つのモニタデバイスは、汚染受け表面の少なくとも一部に投影される第2の放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つのエミッタを備えている。水晶モニタまたは表面弾性波ディテクタは、少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構成されている。
[0010] 本発明の一態様では、基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムを備えたリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、さらに、装置の内部空間に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するための少なくとも1つのモニタデバイスを備えている。モニタデバイスは、前記内部空間と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメントを備えている。少なくとも1つのモニタデバイスは、前記ダミーエレメントの汚染受け表面の少なくとも一部に投影される電子ビームまたはイオン化ビームを放出するように構成された少なくとも1つのエミッタを備えている。モニタデバイスは、ダミーエレメントの少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構築されたディテクタを備えることができる。
[0011] 本発明の一態様では、パターンをパターニングデバイスから基板へ転送するようになされた、少なくとも1つの内部空間、たとえば真空を利用したリソグラフィ装置が提供される。装置は、前記基板への前記パターンの転送には関与していない、前記内部空間と接触する少なくとも1つのダミーエレメントを備えている。装置は、ダミーエレメントが前記内部空間から受け取る汚染を修正し、分解し、および/または検出するように作用する放射で前記ダミーエレメントを照射するための少なくとも1つの放射エミッタを備えている。
[0012] 本発明の一態様では、リソグラフィプロセスに使用される内部空間の汚染をモニタするための方法が提供される。この方法には、基板のターゲット部分への第1の放射ビームの転送には関与しない少なくとも1つのダミーエレメントを提供するステップが含まれている。ダミーエレメントの汚染受け表面が前記内部空間と接触し、何らかの汚染が存在している場合、前記内部空間から前記汚染を受け取る。汚染受け表面が前記汚染によって汚染されたかどうかがモニタされる。
[0013] また、本発明の一態様によれば、基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された多数の光学エレメントと、第2の放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つの放射源と、前記複数の光学エレメントのうちの少なくとも1つの光学エレメントの少なくとも1つの表面部分に第2の放射ビームを導くように構成された放射ビームコントローラと、前記光学エレメントの前記少なくとも1つの表面部分と前記第2の放射ビームが相互作用することによって該表面部分から出力される電流を検出するように構成された少なくとも1つのディテクタとを備えたリソグラフィ装置が提供される。
[0014] 本発明の一態様によれば、光学エレメントの汚染をモニタするための方法が提供される。この方法には、電気モニタ電流をエレメント内に生成するために、前記光学エレメントの少なくとも1つの表面部分に放射のビームを投影するステップと、前記電気モニタ電流を測定するステップとが含まれている。
[0015] 本発明の一態様によれば、少なくとも1つの光学エレメントを備えた、基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影する投影システムを提供するステップと、電気モニタ電流をエレメント内に生成するために、前記光学エレメントの少なくとも1つの表面部分に放射の第2のビームを投影するステップと、前記電気モニタ電流を測定するステップとを含むリソグラフィデバイス製造方法が提供される。
[0016] 本発明の一態様では、少なくとも1つの光学エレメントの汚染をモニタするための方法が提供される。この方法には、光電効果によって電気モニタ電流をエレメント内に生成するために、前記光学エレメントの表面を放射のビームでスキャンするステップと、前記電気モニタ電流を測定するステップとが含まれている。
[0017] さらに、本発明の一態様によれば、パターン化された放射のビームを多数の光学エレメントを利用して基板に投影するステップを含むデバイス製造方法が提供される。このデバイス製造方法には、電気モニタ電流をエレメント内に生成するために、前記光学エレメントの表面を放射の第2のビームでスキャンするステップと、前記電気モニタ電流を測定するステップとが含まれている。
[0018] 本発明の一態様によれば、光学ミラーエレメントの汚染をモニタするためのシステムは、放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つの放射源と、前記複数の光学エレメントのうちの少なくとも1つの光学エレメントの表面の異なる位置に向けて放射ビームを導くように構成された放射ビームコントローラと、前記光学エレメントと前記第2の放射ビームが相互作用することによって前記光学エレメントから出力される電流を検出するように構成された少なくとも1つのディテクタとを備えている。
[0019] 本発明の一態様によれば、光学ミラーエレメントの汚染をモニタするためのシステムのプロセッサ上で走るように構成され、前記少なくとも1つのディテクタによって測定される電流の偏差または変化を検出するように構成され、および/または測定結果を処理および/または記憶するように構成されたコンピュータコード部分を備えたコンピュータプログラム製品が提供される。測定結果には、前記第2の放射ビームが前記光学エレメントに投射されている間に前記ディテクタによって測定される電流、および放射ビームを受け取る前記光学エレメントの前記表面部分の個々の位置が含まれている。
[0020] 以下、本発明の実施形態について、単なる例として、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。
[0030] 以下の説明においては、同じまたは同様の機能は、同じまたは同様の参照符号で参照されている。
[0031] 図1は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、放射(たとえばUV放射または他の放射)のビームを条件付けるように構成された照明システム(イルミネータ)IL、パターニングデバイス(たとえばマスク)MAを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第1のポジショナPMに接続された支持構造(たとえばマスクテーブル)MT、基板(たとえばレジストコートウェーハ)Wを保持するように構築された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするように構成された第2のポジショナPWに接続された基板テーブル(たとえばウェーハテーブル)WT、およびパターニングデバイスMAによって第1の条件付け済み放射ビームPBに付与されたパターンを基板Wのターゲット部分C(たとえば1つまたは複数のダイが含まれている)に投影するように構成された投影システム(たとえば屈折型投影レンズシステム)PSを備えている。
[0032] 照明システムは、放射を誘導し、成形し、あるいは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。
[0033] 支持構造はパターニングデバイスを支持している。つまり、支持構造はパターニングデバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、たとえばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。支持構造には、パターニングデバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。支持構造は、パターニングデバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。
[0034] 本明細書に使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴が含まれている場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、ターゲット部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。
[0035] パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルLCDパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、Alternating位相シフトおよび減衰型位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプが含まれる。プログラマブルミラーアレイの例には、マトリックスに配列された、各々が入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。
[0036] 本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、カタディオプトリック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。投影システムは、たとえば、いわゆる投影光学ボックスPOBの中に配置することができる。
[0037] 図に示すように、この装置は、反射型(たとえば反射型マスクを使用した)タイプの装置である。別法としては、この装置は、透過型(たとえば透過型マスクを使用した)タイプの装置であってもよい。
[0038] リソグラフィ装置は、2つ(デュアルステージ)以上の基板テーブル(および/または複数のマスクテーブル)を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、あるいは1つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用している間、1つまたは複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。
[0039] また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板との間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムとの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板との間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。
[0040] 図1を参照すると、イルミネータILは、条件付けされていない放射のビームを放射源SOから受け取っている。放射源がたとえばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射のビームは、たとえば適切な誘導ミラーおよび/またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムを使用して放射源SOからイルミネータILへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源SOおよびイルミネータILは、必要に応じてビームデリバリシステムと共に放射システムと呼ぶことができる。
[0041] イルミネータを使用して、放射源SOによって放出される放射のビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。イルミネータILは、放射のビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタを備えることができる。通常、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外側および/または内側半径範囲(一般に、それぞれσ−outerおよびσ−innerと呼ばれている)は調整が可能である。また、イルミネータILは、インテグレータおよびコンデンサなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。
[0042] 支持構造(たとえばマスクテーブルMT)の上に保持されているパターニングデバイス(たとえばマスクMA)に、条件付けされた第1の放射ビームPBが入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクMAを透過した第1の放射ビームPBは、第1のビームを基板Wのターゲット部分Cに集束させる投影システムPSを通過する。基板テーブルWTは、第2のポジショナPWおよび位置センサIF2(たとえば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ)を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なるターゲット部分Cをパターン化された第1の放射ビームPBの光路内に配置することができる。同様に、第1のポジショナPMおよびもう1つの位置センサIF1を使用して、たとえばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、マスクMAを第1の放射ビームPBの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスクテーブルMTの移動は、第1のポジショナPMの一部を形成しているロングストロークモジュール(粗動位置決め)およびショートストロークモジュール(微動位置決め)を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルWTの移動は、第2のポジショナPWの一部を形成しているロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合(スキャナではなく)、マスクテーブルMTは、ショートストロークアクチュエータのみに接続することができ、あるいは固定することも可能である。マスクMAおよび基板Wは、マスクアライメントマークM1、M2および基板アライメントマークP1、P2を使用して整列させることができる。図には専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分との間の空間に配置することも可能である(このような基板アライメントマークは、スクライブレーンアライメントマークとして知られている)。同様に、複数のダイがマスクMA上に提供される場合、ダイとダイとの間にマスクアライメントマークを配置することができる。
[0043] 図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも1つのモードで使用することができる。
[0044] 1.ステップモード:マスクテーブルMTおよび基板テーブルWTが基本的に静止状態に維持され、第1の放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Cに1回で投影される(すなわち単一静止露光)。次に、基板テーブルWTがX方向および/またはY方向にシフトされ、異なるターゲット部分Cが露光される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光で結像されるターゲット部分Cのサイズが制限される。
[0045] 2.スキャンモード:第1の放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Cに投影されている間、マスクテーブルMTおよび基板テーブルWTが同期スキャンされる(すなわち単一動的露光)。マスクテーブルMTに対する基板テーブルWTの速度および方向は、投影システムPSの倍率(縮小率)および画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅(非スキャン方向の幅)が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ(スキャン方向の高さ)が決まる。
[0046] 3.その他のモード:プログラマブルパターニングデバイスを保持するべくマスクテーブルMTが基本的に静止状態に維持され、第1の放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Cに投影されている間、基板テーブルWTが移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルWTが移動する毎に、あるいは連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0047] 上で説明した使用モードの組合せおよび/またはその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
[0048] 図1に略図で示すように、装置の内部空間11は、汚染をモニタするための少なくとも1つのモニタデバイス10、110、210、310、410、510を備えることができる。モニタデバイス10、110、210、310、410、510は、様々なデバイス位置に配置することができ、たとえば投影システムの中またはその近傍、投影光学ボックスPOBの中、レチクルゾーンの中、基板ゾーンの中、イルミネータILまたは装置の他の位置に配置することができる。
[0049] 内部空間11は、たとえば真空チャンバの中に配置することができる。内部空間11は、たとえば真空空間であってもよい。真空空間の真空は、たとえばリソグラフィ装置に使用される第1の放射ビームPBの放射のタイプに応じてその真空圧力を変化させることができる。別法としては、内部空間は、使用中、液浸流体が充填される液浸液空間であってもよい。また、少なくとも1つのモニタデバイス10を備えた内部空間は、たとえば、同じくパターニング手段を備えた空間であっても、同じく基板サポートを備えた空間であっても、あるいは装置の他の空間であってもよい。また、内部空間の圧力は、大気圧であってもあるいは異なる圧力であってもよい。
[0050] 図2は、上で言及した汚染モニタデバイス10の第1の実施形態を略図で示したものである。この実施形態は、汚染をモニタするための内部空間に配置することができ、たとえばリソグラフィ装置の内部、たとえば図1に示す装置の中または他の装置の中に配置することができる。
[0051] モニタデバイス10は、装置の内部空間11に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するように配置することができる。図2に示す実施形態では、モニタデバイスは、前記内部空間11を備えたリソグラフィ投影光学ボックスPOBの中に設置されている。この光学ボックスPOBは、前記投影システムPSの少なくとも一部を含むことができる。また、この投影システムPSは、使用中、内部空間11に接触させることができる。
[0052] モニタデバイス10は、少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメント1を備えることができる。ダミーエレメント1は、リソグラフィプロセスの間、基板のターゲット部分への放射ビームの転送には直接関与していない。たとえば、上で言及した第1の放射ビームPBは、使用中、ダミーエレメント1に投影されないことが好ましい。モニタデバイスは、たとえば複数のダミーエレメント1を備えることができ(図2に示すように)、たとえば少なくとも20個のダミーエレメント1またはそれ以外の数のダミーエレメント1を備えることができる。
[0053] 図2に示す実施形態では、ダミーエレメント1の各々は、実質的に装置の内部空間11内を展開している。したがって、各々のダミーエレメント1の汚染受け表面は、使用中、前記内部空間11と接触する。したがって、内部空間11に汚染が存在している場合、使用中、各々のダミーエレメント1は、投影システムPSの汚染と同じ汚染によって汚染されることになる。
[0054] モニタデバイス10は、さらに、第2の放射ビーム9を放出するように構成された少なくとも1つのエミッタ2を備えることができる。この第2の放射ビーム9は、使用中、前記ダミーエレメント1の汚染受け表面の少なくとも一部に投影される。たとえば、この第2の放射ビーム9は、使用中、投影システムPSに投影されないことが好ましい(図2参照)。
[0055] 前記少なくとも第2の放射ビーム9の放射は、たとえば、可視光、赤外光、紫外光、深紫外光、極端紫外光およびマイクロ波放射の放射タイプからなるグループから選択することができる。放射は、たとえば、少なくとも1つの汚染種を第2の放射ビーム9に対する吸収性が改善された1つまたは複数の化合物に修正または分解するように選択することができる。第2の放射ビーム9の放射タイプは、たとえば装置の内部空間11に炭化水素汚染が含まれている場合、前記ダミーエレメント1が炭化されるように選択することができる。たとえば、第2の放射ビーム9には、ダミーエレメント1を炭化させるより良好な検出可能物質に特定の炭化水素汚染を分解することができる紫外(UV)線を使用することができる。良好な炭化は、マイクロ波放射または電子ビーム放射の第2の放射ビーム9を使用することによっても達成することができる。
[0056] また、少なくとも1つの汚染種の分解は、たとえば分解が照明中に投影ビームPB内で生じる場合、同様のプロセスにすることができる。また、分解には継続的な効果を持たせることも可能であり、たとえば吸着を停止させ、かつ、汚染を継続させることができる。
[0057] また、放射ビームは、可視光または赤外光のビームであってもよい。可視光または赤外光は、生成が比較的容易であり、かつ、安価な手段である。
[0058] また、2つのビームを同時に使用することも可能であり、たとえば第1のビームを使用して汚染に反応させ、および/または汚染を修正し、第2のビームを使用して、反応し、および/または修正された汚染の効果を測定することができる。
[0059] 放射エミッタ2は、様々な方法で設計することができる。たとえば、放射エミッタは、レーザであっても、電子ビームエミッタであっても、あるいは異なるタイプの放射エミッタであってもよい。
[0060] 図2に示す実施形態では、各々のダミーエレメント1は、前記少なくとも第2の放射ビーム9の放射に対して少なくとも部分的に透明である。たとえば、各々のダミーエレメント1は、その放射に対して実質的に透明にすることができる。たとえば、IRの場合、少なくとも1つのダミーエレメント1を、ガラス、透明プラスチック、水晶またはフッ化カルシウムなどで構築することができる。別法としては、使用中、前記ダミーエレメント1の前記汚染受け表面に、前記第2の放射ビームの実質的にすべての放射を反射させることも可能である。これについては、図3を参照して以下で説明する。
[0061] 各々のダミーエレメント1は、様々な形状にすることができる。たとえば各々のダミーエレメントは、ロッドのようなエレメントであっても、プレートのようなエレメントであっても、あるいは異なる形状のエレメントであってもよい。たとえば、図2の実施形態で示すように、前記ダミーエレメント1の各々の実質的に互いに反対方向に向かい合っている2つの表面は、使用中、汚染受け表面として作用することができる。
[0062] 本発明の一態様では、前記投影システムPSの放射受け表面の材料と同じ材料、つまり外側の材料が、各々のダミーエレメント1の前記モニタ表面に含まれている。その場合、各々のダミーエレメント1の各々の汚染受け表面は、特定の汚染タイプに対して、投影システムPSの表面の感度とほぼ同じ感度を有することができる。
[0063] 少なくとも1つのダミーエレメント1は、複数の汚染受け表面のアレイを提供するように構築することができ、使用中に少なくとも一度は前記少なくとも第2の放射ビームの少なくとも一部が前記アレイのすべての汚染受け表面を通過する。また、モニタデバイスは、互いに間隔を隔てた複数の汚染受け表面を提供している複数の前記ダミーエレメント1を備えることができる。隣接するダミーエレメントの汚染受け表面は、互いに反対側に配置することができる。
[0064] 図2に示す実施形態では、汚染モニタ10は、上で言及したダミーエレメント1のアレイを備えている。このアレイは、複数の汚染受け表面のアレイを提供しており、複数の汚染受け表面の各々は、装置の前記内部空間11と接触している。前記少なくとも第2の放射ビーム9の少なくとも部分9bは、使用中に少なくとも一度は前記アレイのすべての汚染受け表面を通過する。図2に示す実施形態では、汚染受け表面は、互いに実質的に平行に展開しているダミーエレメント1の外部表面によって形成されている。別法としては、たとえば、少なくとも多数の汚染受け表面を互いに非平行に展開させることも可能である。
[0065] 図2に示す実施形態を使用している間、第2の放射ビームの部分9bは、放射受け表面の各々を実質的に直角に通過し、個々のダミーエレメント1を通過する放射に短い光路長を提供している。したがって、ダミーエレメント1を通過する放射に透過率比の大きい透過率を提供することができる。別法としては、第2の放射ビームの部分9bは、1つまたは複数の放射受け表面を非直角に通過することも可能である。放射受け表面を非直角に通過することにより、汚染層に対するより高い感度を得ることができる。
[0066] 連続する複数の汚染受け表面を提供することにより(図2または3参照)、汚染モニタの汚染感度を著しく改善することができる。
[0067] 前記少なくとも第2の放射ビーム9の放射を前記ダミーエレメント1の前記汚染受け表面の少なくとも一部に向けて反射するようになされた少なくとも1つの放射反射器を提供することができる。単なる例にすぎないが、前記ダミーエレメント1は、少なくとも2つの放射反射器と放射反射器との間に配置することができ、反射器は、前記ダミーエレメント1を介して前記第2の放射ビームの放射を互いに向けて反射するようになされている。この場合、汚染感度を改善するために放射ビームの少なくとも一部を複数回にわたって汚染受け表面または前記少なくとも1つのダミーエレメントの表面に向けて通過させることができる。図2に示す実施形態では、2つの放射反射器3と5との間に複数のダミーエレメント1のアレイが配置されている。反射器3および5は、前記第2の放射ビームの放射を前記ダミーエレメント1を介して互いに向けて反射するようになされている。放射反射器3および5は、当業者には明らかなように、様々な方法で構成することができ、また、適切な様々な材料を使用して構築することができる。
[0068] たとえば、ダミーエレメント1の一方の側と放射エミッタ2との間に配置されている第1の反射器3は、ダミーエレメント1から受け取る入射放射のほとんどを反射してダミーエレメント1に向けて戻すように構成することができる。ダミーエレメント1の反対側と第2のディテクタ6との間に配置されている第2の反射器5は、入射放射のごく一部を反射してダミーエレメント1に向けて戻し、残りのビーム部分9cを第2のディテクタ6に向けて透過させるように構成することができる。この場合、第2の反射器5は部分反射器である。
[0069] モニタデバイスは、さらに、ダミーエレメントの少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構築されたディテクタを備えることができる。
[0070] 図2に示す実施形態は、第1の放射ディテクタ4および第2の放射ディテクタ6を備えている。第1の放射ディテクタ4は、前記第2の放射ビーム9の部分9aが前記ダミーエレメント1を透過することなく、および/または前記ダミーエレメント1で反射することなく、直接前記第2の放射ビーム9の部分9aを受け取るようになされている。第2のディテクタ6は、使用中、前記第2の放射ビームが前記ダミーエレメント1を透過した後の前記第2の放射ビームの一部を受け取るようになされている。たとえば、第2のディテクタ6は、複数のダミーエレメントのアレイに対して下流側に配置されており、第2の放射ビームが前記ダミーエレメント1の汚染受け表面を一度または複数回にわたって透過した後の前記第2の放射ビーム9cを受け取っている。使用中、第2のディテクタ6によって提供される放射検出の結果から、ダミーエレメント1を通過している間の第2の放射ビーム9の放射9bの吸収に関する吸収量を決定することができる。本明細書においては、たとえば、放射9bの吸収を決定することができ、その決定から汚染の量を決定することができる。別法としては、第2のディテクタ6の放射検出の結果から、放射の吸収がダミーエレメント1を通過している間に変化したかどうかを決定することも可能である。
[0071] 第1のディテクタ4および第2のディテクタ6の検出結果を互いに比較し、ダミーエレメント1を通過している間に吸収された第2の放射ビーム9の放射9bの量を決定することができ、あるいは入射する放射が変化したかどうかを決定することができる。第1のディテクタ6の結果は、たとえば第2のディテクタ4の検出結果に対する基準として使用することができる。また、たとえば装置の内部空間11に汚染が未だ存在していない場合、第1のディテクタ4を使用して第2のディテクタ6を較正することができる。
[0072] 第1および第2のディテクタは、検出すべき放射のタイプに応じて様々な方法で構成することができる。たとえば、いずれか一方または両方のディテクタに少なくとも1つのフォトダイオードを持たせることができる。また、電子を検出するようにいずれか一方または両方のディテクタを構築することができる。また、上で言及した放射タイプのうちの1つまたは複数を検出するようにいずれか一方または両方のディテクタを設計することができる。
[0073] また、装置は、第2の放射ビーム9を第1のビーム部分9aおよび第2のビーム部分9bに分割するようになされたビームスプリッタ3を備えることができる。この実施形態では、ビームスプリッタ3および第1の放射反射器は互いに統合されている。たとえば、ビームスプリッタは、入射する第1のビーム部分9aを第1の放射ディテクタ4に向けて導き、かつ、場合によっては第2のビーム部分9bをダミーエレメント1に最も近い汚染した放射受け表面に向けて導くことができる(図2参照)。
[0074] また、モニタデバイス10は、使用中、1つまたは複数のダミーエレメント1の温度を制御する熱コントローラ13を備えることができる。熱コントローラ13は、1つまたは複数のダミーエレメント1の温度を複数のモニタ温度間で循環させるように構成することができる。様々な方法で熱コントローラ13を構築することができることは当業者には明らかであろう。熱コントローラは、たとえば1つまたは複数の電気加熱器、熱交換流体、熱パイプおよび/または他のタイプの温度制御デバイスを備えることができる。また、たとえば熱コントローラを使用して、異なるダミーエレメントを異なる一定温度に保持することができる。
[0075] 本発明の一態様では、リソグラフィプロセスの汚染をモニタするための方法には、基板のターゲット部分への放射ビームの転送には関与しない少なくとも1つのダミーエレメントを提供するステップが含まれている。
[0076] 以下、本発明の一実施例として、この方法について、図2に示す実施形態を参照して説明する。
[0077] 図2に示す実施形態を使用している間、ダミーエレメント1の汚染受け表面と内部空間11が接触し、内部空間11に汚染が存在している場合、内部空間11から汚染を受け取る。次に、汚染受け表面が1つまたは複数の汚染種によって汚染されたかどうかがモニタされる。そのために、少なくとも1つの第2の放射ビーム9が放射エミッタ2によって放出される。第2の放射ビーム9は、短い放射パルスおよび/または他の任意の方法で連続的に放出される。放出された放射ビーム9は、エミッタ2の下流側でビームスプリッタ3によって、第1のディテクタ4に投影される第1のビーム部分9aと、複数のダミーエレメント1のアレイに投影される第2のビーム部分9bとに分割される。第1のビーム部分9aは、第1のディテクタ4によって検出される。
[0078] 第2のビーム部分9bは、第2の反射器デバイス5に向かって複数のダミーエレメント1のアレイを透過する。第2の反射器5は、入射する放射の一部を反射して第1の反射器3に向けて戻し、残りの放射部分9cを、放射を検出する第2の放射ディテクタ6へ透過させる。後者のビーム部分9cには、ダミーエレメント1を一度だけ通過した放射、また対向する2つの反射器3と5との間で反射し、したがってダミーエレメント1を複数回にわたって通過した放射が含まれている。したがって、第2の放射ビーム9の一部を複数回にわたってダミーエレメント1の汚染受け表面に投影することができ、その後でそのビーム部分が第2のディテクタ6によって検出される。
[0079] 使用中、ダミーエレメント1の汚染受け表面が実質的に汚染されない限り、第2の放射ディテクタ6は、一定の第1の量の放射を検出することになる。ダミーエレメントの多くの表面が汚染されると、第2の放射ディテクタ6によって放射の変化が検出され、それにより警報または他のアクションがトリガされる。また、たとえば第1のディテクタ4の信号と第2のディテクタ6の信号との間の一定の比率を使用して警報をトリガし、および/または他のアクションをトリガすることも可能である。
[0080] 複数のダミーエレメント1を使用して第2の放射ビームを透過させる場合、ダミーエレメント1の放射受け表面の放射吸収に対する蓄積効果のため、汚染を速やかに検出することができる。その場合、たとえば汚染が投影システムPSに重大な害を及ぼす前の早い段階で汚染を検出することができる。汚染モニタ10は、汚染の存在を検出すると、警報、リソグラフィプロセスの自動停止および/または第1の放射ビームPBの自動放出停止をトリガすることができる。したがって、第1の放射ビームPBが投影システムPSの汚染された部品を照射することによる投影システムの損傷を防止することができる。
[0081] たとえば、少なくとも20個のダミーエレメント1が提供されている場合、少なくともその2倍、つまり少なくとも40個の汚染受け表面を利用することができ、汚染受け表面を1つしか使用しない場合と比較すると、蓄積感度が40倍に改善される。
[0082] 複数のダミーエレメント1のアレイを介した放射透過率の変化の検出は、第1の放射ディテクタ4の検出結果を使用して達成することができ、あるいは第1の放射ディテクタ4の検出結果を使用しなくても達成することができる。第1の放射ディテクタ4の結果を使用することにより、信頼性の高い汚染モニタリングが提供される。
[0083] 炭化水素汚染は、投影システムPSの光学系にとっては比較的有害である。したがって、炭化水素汚染が投影システムPSの部品を炭化して(たとえば第1の放射ビームPBの影響下で)システムに害を及ぼす前に、このような炭化水素汚染を速やかに検出することが望ましい。
[0084] 本発明の一態様では、前記汚染受け表面またはその近傍に存在している汚染が前記第2の放射ビーム9によって修正および/または分解される。たとえば、適切な分解放射タイプが使用されることを条件として、放射ビーム9によって炭化水素を分解することができる。また、各々のダミーエレメント1の前記モニタ表面は、前記投影システムPSの放射受け表面の材料と同じ材料を含むことができる。この場合、1つまたは複数のダミーエレメント1の複数の汚染受け表面を提供することにより、装置の内部空間11に存在する炭化水素によってこれらの表面が炭化される。複数の汚染受け表面の炭化の蓄積効果は、比較的早い段階で検出することができ、たとえば投影システムPSの表面が過度に炭化され、投影システムの洗浄または修理が余儀なくされる前に検出することができる。本発明の一実施形態では、投影システムPSの放射源SOをスイッチオンする前に、第2の放射ビームをターンオンすることができる。したがって、ダミーエレメント1を介した放射透過率の変化が検出されない場合にのみ、投影システムPSの放射源SOを安全にスイッチオンすることができる。
[0085] また、汚染モニタ10を使用して他の汚染タイプを検出することも可能であり、たとえば水を検出することができる。
[0086] たとえば、前記ダミーエレメント1の温度は、特定の温度に制御することができる。前記ダミーエレメント1の温度は、複数のモニタ温度間で循環させることができ、たとえば特定の汚染が1つまたは複数の汚染受け表面に凝縮するモニタ温度で少なくとも制御することができる。本発明の一態様では、パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に転送する投影システムの使用がリソグラフィプロセスに含まれており、前記ダミーエレメントの前記モニタ表面には、前記投影システムの放射受け表面の材料と同じ材料が含まれている。この場合、投影システムに対する汚染の望ましくない影響は、すべて、ダミーエレメントを介して検出することができる汚染の影響と実質的に同じである。これは、ダミーエレメントを、リソグラフィプロセスの間、装置に存在する望ましくない種をモニタするための有用なインディケータにしている。
[0087] 図3は、本発明の一実施形態を示したものであるが、少なくとも1つのダミーエレメント101が実質的に第2の放射ビーム109のすべての放射を反射するようになされている点で図2に示す実施形態とは異なっている。また、前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面は、使用中、実質的に第2の放射ビーム109のすべての放射を反射している。ディテクタ106は、第2の放射ビーム109が前記ダミーエレメントの汚染受け表面で少なくとも一度反射した後の前記第2の放射ビーム109を受け取るようになされている。
[0088] 図3に示す実施形態では、ダミーエレメント101は、それぞれ汚染受け表面を提供する、対向する2つのダミー反射表面を備えている。これらの汚染受け表面は、使用中、装置の内部空間11と接触する。使用中、第2の放射ビーム109は、図3に示すように、2つのダミー反射表面の間で複数回にわたって反射する。たとえば、第2の放射ビーム109は、第2の放射ビーム109が放射ディテクタ106によって検出される前に、2つの反射表面の各々で少なくとも20回反射させることができる。この方法によれば、放射ビーム109は、汚染受け表面で少なくとも40回反射するため、これらの表面が受け取った汚染によって第2の放射ビームが蓄積的に影響される。したがって、望ましいことには、汚染モニタ110の感度が改善される。
[0089] 本発明の一態様では、装置は、第3の放射ビームを放出するように構成された少なくとも第2のエミッタを備えている。第3の放射ビームの波長は、第2の放射ビームの波長とは異なっていてもよい。また、第3の放射ビームは、使用中、前記ダミーエレメントの汚染受け表面の少なくとも一部に投影され、とりわけ前記汚染種が前記第2の放射ビームの放射の吸収性が改善された1つまたは複数の化合物に修正または分解される。
[0090] たとえば、第2の放射ビームを汚染受け表面に投影して汚染を検出することができる。第2の放射ビームの放射タイプは、とりわけ汚染受け表面を比較的単純にモニタリングすることができるように選択することができる。たとえば、第2の放射ビームは、可視光の光ビーム、レーザビームまたは適切な他の放射ビームであってもよい。
[0091] 図4は、一実施形態を示したもので、上で言及した第3の放射ビーム219を放出するための放射エミッタ212がさらに提供されている。第3の放射ビーム219は、少なくとも1つのダミーエレメント201の汚染受け表面に投影される(図4にはこのようなエレメントが1つだけ示されている)。第3のビーム219の放射のタイプは、とりわけ少なくとも1つの種を前記第2の放射ビームの放射の吸収性が改善された1つまたは複数の化合物に修正または分解するように選択することができる。たとえば、第3の放射ビームは、炭化水素を分解することができる放射タイプのビームであってもよい。
[0092] 使用中、第2の放射ビーム209は、それぞれの放射エミッタ202によって放出され、ダミーエレメント201の汚染受け表面にも投影される。この実施形態では、第2の放射ビームは、適切な放射ディテクタ306に向かってダミーエレメント201を透過する。別法としては、適切な放射ディテクタ(図示せず)に向けてダミーエレメントで第2の放射ビームを反射させることも可能である。第2の放射ビームを検出することによって、たとえば第2の放射ビームの影響下でダミーエレメント201の放射受け表面に固定された化合物によって、その表面が汚染されているかどうかを評価することができる。
[0093] 本発明の一態様では、前記ダミーエレメントは、水晶モニタまたは表面弾性波ディテクタである。このような水晶モニタまたは波ディテクタは、その汚染受け表面が汚染されたかどうかをモニタすることもできる。
[0094] 図5は、水晶モニタ301を備えた汚染モニタデバイス310の一実施形態を略図で示したものである。別法としては、デバイスは、水晶モニタの代わりに表面弾性波ディテクタを備えることも可能である。
[0095] 図5に示す実施形態の水晶モニタ301は、使用中、装置のモニタすべき内部空間11と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有している。モニタデバイス310は、第2の放射ビーム309を放出するように構成された少なくとも1つのエミッタ302を備えている。第2の放射ビーム309は、使用中、水晶モニタ301の汚染受け表面の少なくとも一部に投影される。水晶モニタ301は、少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出することができる。図5に示す実施形態では、前記ダミーエレメントは水晶モニタであり、ダミーエレメント/水晶モニタは、使用中、前記ディテクタとしても作用している。第2の放射ビーム309は、たとえば、とりわけ少なくとも1つの種を1つまたは複数の化合物に修正または分解するように選択することができる。たとえば、第2の放射ビーム309は、炭化水素を分解し、たとえば汚染を水晶モニタ301上に炭化させることができる放射タイプのビームであってもよい。本発明の一実施形態では、水晶モニタ301を使用して正確に測定するために、一定の測定周期で第2の放射ビーム309をスイッチオフすることができる。
[0096] 図6は、汚染モニタデバイスの第5の実施形態を略図で示したものである。図6に示す実施形態では、リソグラフィ装置は、少なくとも1つの汚染種を検出するように構成された少なくとも1つのモニタデバイス410を備えている。モニタデバイスは、少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメント401を備えている。汚染受け表面は、使用中、前記装置の内部空間11と接触する。少なくとも1つのモニタデバイスは、使用中、前記ダミーエレメント401の汚染受け表面の少なくとも一部に投影される電子ビーム409を放出するように構成された少なくとも1つのエミッタ402を備えている。電子ビーム409は、たとえば炭化水素汚染をダミーエレメント401の表面に分解することができる。
[0097] モニタデバイスは、さらに、ダミーエレメントの少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構築された電子ディテクタ406を備えている。ディテクタ406は、たとえば、前記汚染受け表面への前記電子ビームの投影の結果として前記汚染受け表面から放出され、かつ/または前記汚染受け表面で反射する二次電子420を検出するように構築することができる。電子ディテクタ406によって検出される二次電子420の量は、ダミーエレメント401上に存在する汚染の指示として使用することができる。
[0098] 別法としては、たとえば電子ビームエミッタ402および電子ディテクタ406の代わりに、イオン化ビームを放出するようにエミッタを構成し、かつ、ディテクタにイオンディテクタを使用することも可能である。たとえば、エミッタはEUVビームエミッタであってもよい。また、ディテクタは、前記汚染受け表面への前記イオン化ビームの投影の結果として前記汚染受け表面から放出され、かつ/または前記汚染受け表面で反射するイオンを検出することができるイオンディテクタであってもよい。
[0099] また、装置は、第4の放射ビーム419を放出するように構成された少なくとも第2のエミッタ412を備えることができる。第4の放射ビームの波長は、第2の放射ビームの波長とは異なっている。第4の放射ビームも、使用中、前記ダミーエレメントの汚染受け表面の少なくとも一部に投影される。もう1つのディテクタ416は、使用中、前記ダミーエレメント401を透過し、および/または前記ダミーエレメント401で反射する前記第4の放射ビーム419の一部を受け取るようになされている。前記少なくとも第4の放射ビーム419の放射は、可視光、赤外光、紫外光、深紫外光、極端紫外光およびマイクロ波放射の放射タイプからなるグループから選択することができ、あるいは他の放射タイプから選択することができる。もう1つのディテクタ416は、第4の放射ビーム419を検出し、放射吸収の変化を測定することができる。もう1つのディテクタ416によって検出される第4の放射ビームの放射の量も、ダミーエレメント401上に存在する汚染の指示として使用することができる。
[00100] また、本発明の一態様によれば、汚染変換、たとえば吸収したC分子のたとえば炭化をもたらす全く異なるデューティサイクルの前記第2、第3および/または第4の放射ビームを使用して、モニタデバイス10、110、210、310、410の感度を改善することができる。たとえば、第2、第3または第4の放射ビームとして連続放射源を使用する場合、パルス化された第1の放射ビームと比較すると、いくつかの汚染種(揮発種)の反応および/または修正プロセスが改善される。
[00101] 本発明の他の態様では、リソグラフィ装置は、図1および7に略図で示すように、汚染をモニタするための少なくとも1つのモニタシステム510を備えることができる。モニタシステム510は、投影システムPSの少なくとも1つの光学エレメントPSMの汚染をモニタするように構成することができる。光学エレメントPSMは、リソグラフィ装置の内部空間11の中またはその近傍に配置されている。光学エレメントPSMは、たとえば、リソグラフィプロセスの間、前記第1の放射ビームPBを受け取るミラーであってもよい。たとえば、前記ミラーPSMは、前記第1の放射ビームPBを反射するための少なくとも1つのミラー表面を備えている。このモニタシステム510の部品は、装置の様々な位置に配置することができ、たとえば投影システムの中またはその近傍、投影光学ボックスPOBの中、イルミネータILの中または装置の他の位置に配置することができる。
[00102] 図7に示すように、本発明の一態様では、汚染モニタシステム510は、第2の放射ビーム543を放出するように構成された少なくとも1つの第2の放射源540、第2の放射ビーム543を前記光学エレメントPSMの表面の異なる表面部分545に向けて導くように構成された放射ビームコントローラ542、および表面部分545が前記第2の放射ビーム543を受け取ると、前記光学エレメントPSMの前記表面部分545から出力される電流を検出するように構成された少なくとも1つの電流ディテクタ547を備えることができる。たとえば、電流は、光電効果によって光学エレメントPSMに生じさせることができる。
[00103] 第2の放射源540は、様々な方法で設計することができる。たとえば、第2の放射源540は、光子ビーム、電磁ビームまたは電子ビームを放出するように構成することができる。本発明の一態様では、前記第2の放射源540は、少なくとも2eV以上の放射エネルギーを有する第2の放射ビームを放出するように構成されている。この放射エネルギーは、それぞれ個々の光子または電子のエネルギーである。たとえば、前記放射源は、約2eV〜30eVの範囲の放射エネルギーを有する第2の放射ビームを放出するように構成することができる。
[00104] また、たとえば第2の放射ビームは、第2の放射ビームが光学エレメントPSMからの材料の除去(たとえばスパッタリングのような)の原因にならないエネルギーの放射ビームにすることができる。したがって、比較的安価で、生成が容易で、かつ、容易に制御することができる放射源540を使用して、比較的エネルギーが小さい放射を生成することができる。たとえば第2の放射源540は、レーザ、1つまたは複数のランプ、あるいは適切な他のタイプの放射源であってもよい。上で言及した約2eVのエネルギーは、約600nmの光子波長に対応している。したがって、図7に示す第6の実施形態では、約600nmの波長またはそれより短い波長の第2の放射ビームを使用することができる。たとえば第2の放射ビーム543は、EUV光より長い波長を有している。この第2の放射ビーム543は、たとえば、1つまたは複数の光ファイバ541、544などの比較的単純なビームステアリングデバイスおよび/またはビームトランスポーティングデバイスおよび他のデバイスを使用して制御することができる。
[00105] 図7に示す本発明の実施形態では、第1の放射誘導デバイス541は、第2の放射ビームを第2の放射源540から放射ビームコントローラ542へ導くために提供されている。この第1の放射誘導デバイス541は、様々な方法で設計することができる。たとえば放射誘導デバイス541は、導くべき放射のタイプに応じて、単純な光ファイバであっても、あるいは適切な他のデバイスであってもよい。別法としては、放射ビームコントローラ542および放射源540が互いに統合され、第1の放射誘導デバイスが提供されない場合もある。
[00106] 放射ビームコントローラ542は、前記第2の放射ビームを少なくとも前記光学エレメントの表面領域に導くように構成することができる。この表面領域は、使用中、前記第1の放射ビームPBを受け取っている。したがって、モニタシステム510を使用している間、リソグラフィプロセスの間に第1の放射ビームPBを受け取る表面領域の汚染をモニタすることができる。たとえば、前記放射ビームコントローラ542は、第2の放射ビーム543を光学エレメントPSMのミラー表面に導くように構成することができる。
[00107] 放射ビームコントローラ542は、前記第2の放射ビームで前記光学エレメントPSMの複数の表面部分をスキャンするように構成されたスキャンデバイス548を備えることができる。図7には、二重矢印xでスキャン方向が概略的に示されている。たとえば、当業者には明らかなように、複数の表面部分が二次元スキャンパターン内に位置するよう、直交する2つの軸に沿って第2のビーム543で光学エレメントPSMの表面をスキャンすることにより、様々なスキャン方向を提供することができる。
[00108] スキャンデバイスは、様々な方法で構成することができる。スキャンデバイスは、たとえば1つまたは複数の制御可能ミラー、可動ビーム誘導器または適切な他のデバイスを備えることができる。図7に示す実施形態では、スキャンデバイスは、第2の放射ビーム543で光学エレメントPSMの所望の表面部分をスキャンするために移動させることができる、たとえば光ファイバである第2の放射誘導デバイス541を備えている。たとえば、リソグラフィの間、第1の放射ビームPBが前記光学エレメントの第1の表面領域を照射する場合、前記放射ビームコントローラ542は、第2の放射ビーム543で少なくとも光学エレメントPSMの前記第1の表面領域をスキャンするように構成することができる。
[00109] 少なくとも1つのディテクタ547は、様々な方法で構成することができる。たとえばディテクタ547は、電流を受け取るために前記光学エレメントPSMに電気接続することができる。たとえば、電流ディテクタ547と光学エレメントPSMとの間の電気接続は、適切な配線、電流掛算器および/または適切な他の電気接続手段を備えることができる。別法としては、電流ディテクタ549は、前記光学エレメントの前記複数の表面部分545が前記第2の放射ビームを受け取ると、前記光学エレメントの前記複数の表面部分545の各々から放出される二次電子を前記光学エレメントPSMから受け取るように構成することができる。また、本発明の一実施形態では、測定プロセスで生成される電界に対する測定の感度を鈍くし、かつ、二次電子の放出をより有効にするために、光学エレメントPSMの上方に電界を生成することができる。
[00110] モニタシステム510は、前記少なくとも1つのディテクタによって測定される電流の偏差または変化を検出するように構成された少なくとも1つのプロセッサ546を備えることができる。また、プロセッサ546は、測定結果を処理および/または記憶するように構成することも可能である。測定結果には、前記第2の放射ビームが前記光学エレメントの前記少なくとも1つの表面部分に導かれている間に前記ディテクタによって測定される電流、および前記光学エレメントの前記表面部分の個々の位置が含まれている。
[00111] 図7に示す実施形態の場合、前記様々な機能を単一のプロセッサ546に組み込むことができる。複数のプロセッサを備えることによって異なる操作を実行し、かつ/または異なる機能を提供することができることは、当業者には明らかであろう。このようなプロセッサ456の各々は、様々な方法で構成することができる。特定の操作および/または機能を提供するためのプロセッサ546上で走るように構成されたコンピュータコード部分を備えたコンピュータプログラム製品を提供することができる。さらに、一実施例として、前記電流ディテクタ547およびプロセッサ546を互いに統合することも可能である。
[00112] 光学エレメントPSMの汚染をモニタするための方法によれば、使用中、前記光学エレメントPSMの複数の表面部分545に第2の放射ビーム543を連続的に投影し、電気モニタ電流をエレメントPSMに生成することができる。
[00113] 第2の放射ビーム543を使用して、前記ビームコントローラ542によって前記光学エレメントの少なくとも一部をスキャンし、複数の表面部分の汚染をモニタすることができる。また、この実施形態では、第2のビーム543は、前記基板Wに投影されない。
[00114] たとえば、汚染をモニタするための方法は、基板のターゲット部分に第1の放射ビームPBを投影する、少なくとも1つの光学エレメントPSMを備えた投影システムを提供するステップを含むリソグラフィデバイス製造方法の一部であってもよい。
[00115] たとえば、前記第1の放射ビームPBは、リソグラフィプロセスの間、前記光学エレメントPSMの第1の表面領域を照明することができる。前記光学エレメントPSMの第2の表面領域は、汚染モニタリングの間、前記第2の放射ビーム543によって照明される。一実施形態では、前記第2の表面領域は、たとえば表面汚染の位置をピンポイントで突き止めるために、前記第1の表面領域の微小セクションであってもよい。
[00116] また、前記第2の放射ビーム543は、前記リソグラフィプロセスの間、前記第1の放射ビームPBを受け取る表面領域と同じ光学エレメントPSMの表面領域を少なくともスキャンすることができる。
[00117] 第2の放射ビームによる光学エレメントPSMのスキャンは、様々な時点で実行することができ、たとえば光学エレメントPSMを使用してリソグラフィ投影プロセスを実行する前および/または実行した後に実行することができる。たとえば放射源SOが、パルス化された第1の放射ビームを放出するパルス放射源である場合、第2の放射ビームによる光学エレメントPSMのスキャンは、第1の放射ビームのパルスが光学エレメントPSMに投影される期間と期間との間に実行することができる。第1および第2の放射ビームのパルスは、たとえば、使用中、互いに同期が外れていてもよい。また、第2の放射ビーム543による光学エレメントPSMのスキャンは、光学エレメントPSMを洗浄するための洗浄プロセス、たとえば光学エレメントPSMから炭素汚染を除去するための洗浄プロセスの前、洗浄プロセスの間、および/または洗浄プロセスの後に実行することも可能である。
[00118] 汚染をモニタする方法を実行している間、光電効果を使用して単純に光学エレメントPSMに電流を生成することができる。本発明には、物質に光子を照明すると電子が放出されることが利用されている。これは、量子収量、物質の吸光度および物質の近傍の電界によって決まることは当業者には明らかであろう。たとえば、光学エレメントPSMを照射すると、光学エレメントPSMの表面部分545の最上部の数ナノメートルの部分から電子が放出される。生成される電子の数は、光子を吸収する量で決まり、光子を吸収する量は、光学エレメントPSMの表面に存在する物質のタイプで決まる。光学エレメントの表面は、たとえばルテニウム、イリジウム、ケイ素、モリブデン、ロジウム、パラジウム、金、ジルコニウム、ニオブまたは適切な他の物質を含むことができる。
[00119] 図7に示す実施形態を使用している間、電流ディテクタ547によって前記電気モニタ電流が測定される。モニタ電流は、光学エレメントPSMに流れる総電流であってもよい。モニタ電流には、前記光学エレメントの前記複数の表面部分545が前記第2の放射ビームを受け取ると、前記光学エレメントの前記複数の表面部分545の各々から放出される二次電子流が含まれている。次に、前記プロセッサ546によって、少なくとも、前記第2の放射ビーム543が前記光学エレメントの前記表面に導かれている間に測定されるモニタ電流の測定結果、および前記光学エレメントの個々の表面部分の測定結果が処理および/または記憶される。
[00120] また、前記プロセッサ546を使用して、モニタ電流の偏差または変化を検出することができる。図8Aおよび8Bは、このような偏差を示したものである。図8Aおよび8Bには、第2の放射ビーム543と光学エレメントPSMの表面が交差するスキャン位置xを関数とした検出モニタ電流Iが示されている。
[00121] 一例として、使用中、第2の放射ビーム543は、エネルギーが約30eVの光子ビームであり、光学エレメントPSMの表面の材料は、実質的にルテニウムからなっている。図9は、物質Si、C、Ru、RuO2およびSiO2に対するエネルギーを関数とした光子吸収の依存性を示したものである。図9から、光学エレメントPSMの表面が実質的にRuを含有し、かつ、光子エネルギーが約30eVである場合、光学エレメントPSMの表面の炭素汚染によって光子の吸収が減少し、したがって電子の放出が減少することが分かる。Ru表面が少しでも(RuO2に)酸化すると光子の吸収が増加し、したがって電子の放出が増加する(同じ光子エネルギーで)。
[00122] 図8Aに示す検出結果によれば、モニタ電流Iは、光学エレメントPSMの特定の表面位置q1で増加している。以上の説明および図9から、この電流の増加は、光学エレメントPSMの表面の局部酸化によるものであることが分かる。
[00123] 図8Bに示す結果によれば、モニタ電流Iは、光学エレメントPSMの特定の表面位置q2で減少している。以上の説明および図9から、この電流の減少は、光学エレメントPSMの表面の局部炭化によるものであることが分かる。
[00124] 本発明の一態様では、光学エレメントPSMの特定のタイプの劣化/汚染、たとえば光学系表面の炭化または酸化のいずれかによる劣化が検出されると、適切なアクションを取ることができる。たとえば、局部的に検出された汚染を局部洗浄処理することができ、かつ/または汚染された光学エレメントPSMを除去または交換することができる。したがって、投影システム全体の望ましくない透過率の損失または反射率の損失を防止することができ、あるいは早い段階で検出することができる。
[00125] たとえば、投影システムの各個々の光学エレメントの劣化をモニタし、たとえば交換または洗浄する必要のある光学エレメントを決定することができる。そのために、リソグラフィ装置は、1つまたは複数の汚染モニタ装置を備えることができる。
[00126] 本発明の一態様では、光学エレメントの微小部分を照明し、それによって生じる電流を測定することによって局部情報を得ることができる。たとえば、以上の説明から分かるように、表面をスキャンし、電流を測定することにより、表面の劣化が炭化によるものであるか、あるいは酸化によるものであるかの情報が提供される。一実施形態では、光子のエネルギーが、仕事関数に打ち勝ち、延いては表面を離れるだけの十分なエネルギーを有する電子を提供するだけの大きさのエネルギーであることを条件として、任意の波長の光を使用して光学エレメントの表面をスキャンすることができる。一例として、ミラーが局部的に汚染されたと仮定し、かつ、30eVの光で汚染領域をスキャンすると仮定する。表面のきれいな領域から汚染された領域までスキャンすることにより、得られる電流が変化する。電流が減少すると、それは表面が炭化していることを意味している。電流が増加すると、それは酸化を表している。この方法は、炭素を洗浄している間も適用することができる。
[00127] 本明細書においては、とりわけICの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及しているかもしれないが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック(通常、基板にレジストの層を付け、かつ、露光済みのレジストを現像するツール)、メトロロジーツールおよび/またはインスペクション中で、露光前または露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ICを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
[00128] また、本発明による実施形態の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で具体的に言及しているかもしれないが、本発明は、他のアプリケーション、たとえばインプリントリソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。インプリントリソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって画定される。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニングデバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。
[00129] 本明細書に使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外(UV)放射(たとえば365nm、355nm、248nm、193nm、157nmまたは126nmの波長あるいはその近辺の波長の放射)および極端紫外(EUV)放射(たとえば20nm未満の波長の放射)、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。
[00130] コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の1つまたは組合せを意味している。
[00131] 以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で開示した方法を記述した1つまたは複数の機械読取可能命令シーケンスを含んだコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体(たとえば半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク)の形態を取ることができる。
[00132] 以上の説明は例示を意図したものであり、本発明を制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変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。
[00133] また、上で説明し、図に示し、かつ/または特許請求の範囲に示されている異なる実施形態の様々な組合せが可能である。たとえば、図2〜6のいずれかによる、あるいは図2〜6のいずれかに類似した1つまたは複数の実施形態は、図7による、あるいは図7に類似した実施形態と組み合わせて使用することも可能である。
[0021]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0022]汚染モニタデバイスの第1の実施形態を示す略図である。 [0023]汚染モニタデバイスの第2の実施形態を示す略図である。 [0024]汚染モニタデバイスの第3の実施形態を示す略図である。 [0025]汚染モニタデバイスの第4の実施形態を示す略図である。 [0026]汚染モニタデバイスの第5の実施形態を示す略図である。 [0027]本発明の第6の実施形態を示す図である。 [0028]測定結果を示す略図である。 [0028]測定結果を示す略図である。 [0029]異なる材料の光子エネルギーを関数とした光子吸収断面積を示すグラフである。

Claims (37)

  1. リソグラフィ装置であって、
    基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
    前記装置の内部空間に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するための少なくとも1つのモニタデバイスとを備え、
    モニタデバイスは、
    前記内部空間と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメントと、
    前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面の少なくとも一部に投影される第2の放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つのエミッタと、 前記ダミーエレメントの前記少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構築されかつ配置されたディテクタとを備えている、
    リソグラフィ装置。
  2. 前記少なくとも第2の放射ビームの放射が、可視光、赤外光、紫外光、深紫外光、極端紫外光およびマイクロ波放射の放射タイプからなるグループから選択される、請求項1に記載の装置。
  3. 前記エミッタがレーザである、請求項1に記載の装置。
  4. 前記エミッタが電子ビームエミッタである、請求項1に記載の装置。
  5. 前記ダミーエレメントが、前記ディテクタとしても作用する水晶モニタまたは表面弾性波ディテクタである、請求項1に記載の装置。
  6. 前記ダミーエレメントが、前記少なくとも第2の放射ビームの放射に対して少なくとも部分的に透明である、請求項1に記載の装置。
  7. 前記少なくとも1つのダミーエレメントが、汚染受け表面のアレイを提供するように構築され、前記少なくとも第2の放射ビームの少なくとも一部が前記アレイのすべての前記汚染受け表面を少なくとも一度通過する、請求項6に記載の装置。
  8. 互いに間隔を隔てた複数の汚染受け表面を提供するための複数の前記ダミーエレメントを備え、隣接するダミーエレメントの汚染受け表面が互いに向かい合って配置された、請求項6に記載の装置。
  9. 前記少なくとも第2の放射ビームの放射を前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面の少なくとも一部に向けて反射するようになされた少なくとも1つの放射反射器を備えた、請求項1に記載の装置。
  10. 前記ダミーエレメントが少なくとも2つの放射反射器の間に配置され、該反射器が、前記第2の放射ビームの放射を前記ダミーエレメントを介して互いに向けて反射するようになされた、請求項1に記載の装置。
  11. 前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面が、前記第2の放射ビームの実質的にすべての放射を反射するように構成された、請求項1に記載の装置。
  12. 前記ディテクタが、前記第2の放射ビームが前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面により少なくとも一度透過した後および/または反射した後、前記第2の放射ビームを受けるようになされた、請求項1に記載の装置。
  13. 前記ディテクタが少なくとも1つのフォトダイオードを備えた、請求項1に記載の装置。
  14. 前記ディテクタが電子を検出するように構築された、請求項1に記載の装置。
  15. 前記モニタデバイスが、前記ダミーエレメントの温度を制御するための熱コントローラを備えた、請求項1に記載の装置。
  16. 前記熱コントローラが、前記ダミーエレメントの温度を複数のモニタ温度間で循環させるようになされた、請求項15に記載の装置。
  17. 前記汚染種が炭化水素汚染を含む、請求項1に記載の装置。
  18. 前記汚染種が水を含む、請求項1に記載の装置。
  19. 前記ダミーエレメントが、前記投影システムの少なくとも一部を含む光学ボックスの内部に配置された、請求項1に記載の装置。
  20. 前記ダミーエレメントの前記モニタ表面が、前記投影システムの放射受け表面の材料と同じ材料を含む、請求項1に記載の装置。
  21. リソグラフィ装置であって、
    基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
    前記装置の内部空間に存在する少なくとも1つの汚染種を検出するための少なくとも1つのモニタデバイスとを備え、
    モニタデバイスは、
    前記内部空間と接触する少なくとも1つの汚染受け表面を有する少なくとも1つのダミーエレメントと、
    前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面の少なくとも一部に投影される電子ビームまたはイオン化ビームを放出するように構成された少なくとも1つのエミッタと、
    前記ダミーエレメントの前記少なくとも1つの汚染受け表面が汚染されたかどうかを検出するように構築されかつ配置されたディテクタとを備えている、
    リソグラフィ装置。
  22. 前記ディテクタが、前記汚染受け表面への前記電子ビームまたはイオン化ビームの投影の結果として前記汚染受け表面により放出されおよび/または反射される二次電子またはイオンを検出するように構築された、請求項21に記載の装置。
  23. 少なくとも第4の放射ビームを放出するように構成された少なくとも第2のエミッタをさらに備え、前記第4の放射ビームの波長と前記第2の放射ビームの波長が異なり、前記第4の放射ビームが同じく前記ダミーエレメントの前記汚染受け表面の少なくとも一部に投影され、ディテクタが、前記ダミーエレメントにより透過したおよび/または反射した前記第4の放射ビームの一部を受けるようになされ、前記少なくとも第4の放射ビームの放射が、可視光、赤外光、紫外光、深紫外光、極端紫外光およびマイクロ波放射の放射タイプからなるグループから選択される、請求項21に記載の装置。
  24. リソグラフィ装置であって、
    基板のターゲット部分に第1の放射ビームを投影するように構成された複数の光学エレメントと、
    第2の放射ビームを放出するように構成された少なくとも1つの放射源と、
    前記複数の光学エレメントのうちの少なくとも1つの光学エレメントの少なくとも1つの表面部分に前記第2の放射ビームを導くように構成された放射ビームコントローラと、
    前記光学エレメントの前記少なくとも1つの表面部分と前記第2の放射ビームが相互作用することによって該表面部分から出力される電流を検出するように構成された少なくとも1つのディテクタとを備えた、リソグラフィ装置。
  25. 前記放射ビームコントローラが、前記光学エレメントの少なくとも表面領域に前記第2の放射ビームを導くように構成され、該表面領域が、前記第1の放射ビームを受けるように構成された、請求項24に記載の装置。
  26. 前記少なくとも1つのディテクタによって測定される電流の偏差または変化を検出するように構成された少なくとも1つのプロセッサを備えた、請求項25に記載の装置。
  27. 前記放射ビームコントローラが、前記第2の放射ビームで前記光学エレメントの複数の表面部分をスキャンするように構成されたスキャンデバイスを備えた、請求項24に記載の装置。
  28. 前記少なくとも1つのディテクタによって測定される電流の偏差または変化を検出するように構成された少なくとも1つのプロセッサを備えた、請求項27に記載の装置。
  29. 測定結果を処理および/または記憶するように構成された少なくとも1つのプロセッサを備え、該測定結果は、前記第2の放射ビームが前記光学エレメントの前記少なくとも1つの表面部分に導かれているときに前記ディテクタによって測定される電流、および前記光学エレメントの前記表面部分の個々の位置を含む、請求項24に記載の装置。
  30. 前記放射源が、少なくとも2eVの放射エネルギーを有する第2の放射ビームを放出するように構成された、請求項24に記載の装置。
  31. 前記放射源が、前記第2の放射ビームとして光子ビームを放出するように構成された、請求項30に記載の装置。
  32. 前記放射源が、前記第2の放射ビームとして電子ビームを放出するように構成された、請求項30に記載の装置。
  33. 前記放射源が、約2eV〜30eVの範囲の放射エネルギーを有する第2の放射ビームを放出するように構成された、請求項24に記載の装置。
  34. 前記光学エレメントが、前記第1の放射ビームを反射する少なくとも1つのミラー表面を含むミラーであり、前記放射ビームコントローラが、前記光学エレメントの前記ミラー表面に前記第2の放射ビームを導くように構成された、請求項24に記載の装置。
  35. 前記第1の放射ビームが前記光学エレメントの第1の表面領域を照射し、前記放射ビームコントローラが、前記第2の放射ビームで前記光学エレメントの前記第1の表面領域を少なくともスキャンするように構成された、請求項24に記載の装置。
  36. 前記ディテクタが、前記光学エレメントからの前記電流を受けるべく前記光学エレメントに電気接続された、請求項24に記載の装置。
  37. 前記ディテクタが、前記光学エレメントの前記複数の表面部分の各々と前記第2の放射ビームが相互作用することによって該表面部分の各々から放出される二次電子を、前記光学エレメントから受けるように構成された、請求項24に記載の装置。
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