JP2011109083A - リソグラフィ装置及びパターニングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置の投影精度を高める。
【解決手段】リソグラフィ装置は、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構築された支持体と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムとを備える。リソグラフィ装置は、投影システムの光投影転写情報を測定する投影転写測定構成をさらに備える。投影転写測定構成は、スキャン移動中に測定ビームを投影システム内に誘導する光デバイスと、スキャン移動中に投影システムを通過した測定ビームを検出する検出器と、検出された測定ビームから光投影転写情報を決定する測定処理デバイスとを備える。光デバイス及び検出器は、投影システムの上流端に配置される。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置のパターニングデバイスに関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

基板上に投影されるパターンが基板表面に正確に位置決めされるように、マスク及び／又はマスクテーブルの位置並びに基板及び／又は基板テーブルの位置を測定する位置測定システムが提供される。それぞれの位置を測定するために、干渉計及び／又はエンコーダ測定システム、又はそれらの組合せを提供してもよい。マスクの位置を基板の位置に関連付けることにより、基板上へのパターンの正確な結像が提供される。

リソグラフィ装置の投影精度を高めることが望ましい。

本発明のある実施形態によれば、
放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構築された支持体と、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
上記リソグラフィ装置が、投影システムの光投影転写情報を測定する投影転写測定構成をさらに備え、
上記投影転写測定構成が、
測定ビームを投影システム内に誘導する光デバイスと、
投影システムを通過した測定ビームを検出する検出器と、
検出された測定ビームから光投影転写情報を決定する測定処理デバイスと、
を備え、光デバイス及び検出器が投影システムの上流端に配置されるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の別の実施形態では、くさびと、格子／検出器の組合せとを備えるリソグラフィ装置のパターニングデバイスが提供される。

対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
本発明のある実施形態を内部に提供することができるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置の測定システムの概略図である。 本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置の測定システムの概略図である。 本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置の測定システムの概略図である。 本発明の別の実施形態によるリソグラフィ装置の測定構成の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態によるリソグラフィ装置の測定構成の概略図である。 本発明のさらに別の実施形態によるリソグラフィ装置の測定構成の概略図である。 本発明のある好ましい実施形態によるレンズ視野の概略上面図である。 本発明のある好ましい実施形態によるレンズ視野の概略上面図である。 本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置位置決め制御の概略制御ブロック図である。

図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又は任意の他の適切な放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴとを含む。この装置は、また基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴを含む。この装置は、さらにパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。

照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

マスク支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちその重量を支えている。マスク支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法でパターニングデバイスを保持する。このマスク支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。マスク支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。マスク支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。

本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、又は反射マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル又は「基板支持体」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスク支持体」）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブル又は支持体を並行して使用するか、又は１つ又は複数の他のテーブル又は支持体を露光に使用している間に１つ又は複数のテーブル又は支持体で予備工程を実行することができる。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを含むビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含んでいてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを含んでいてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

放射ビームＢは、マスク支持体構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」は、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えられたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」がＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的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。
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」は同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴ又は「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。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（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴ又は「マスク支持体」はプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」を移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」を移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。

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

上記のリソグラフィ装置では、露光及びスキャン中に好適な測定システムによってマスク支持位置が測定され（また、幾つかの実施形態では、マスク自体の位置を測定することができる）、さらに、露光及びスキャン中にウェーハテーブルの位置が測定される。露光中に、パターニングデバイスから基板上にパターンが投影される。これによって、パターニングデバイス（及びそのパターン）の位置が、投影システムによって基板上のパターンの位置に「転写」される。したがって、投影システムの転写機能の精度は、言い換えると基板上のパターン位置の位置精度である。発生する可能性がある問題は、基板テーブルの移動、マスクテーブルの移動及び／又はリソグラフィ装置の１つ又は複数のその他の要素の移動（例えば、スキャン、露光移動中の）が投影システムの１つ又は複数の光学要素（レンズ、ミラー）の位置精度に影響する場合があるということである。このような位置決めの不正確性は、言い換えれば基板上へのパターンの投影の不正確性である。マスク支持体、基板テーブル及び投影システムの両方の位置決めの不正確性（投影システム内の１つ又は複数の光学要素の精度によって引き起こされる）は、基板上に投影された像の位置の精度に影響する。マスク支持体及び基板テーブルの位置の不正確性は、それぞれの位置測定システムによって測定される。コントローラは、マスク支持体及び基板テーブルに接続されたアクチュエータに誤差をフィードバックすることでこれらの誤差を最小限にしようとする。投影システム内の光学要素の不正確性によって引き起こされた像位置の不正確性は測定されない。

この問題を解決するため、本発明の一態様によるリソグラフィ装置は、基板テーブルと支持体の１つ以上のスキャン移動などの移動中の投影システムの光投影転写情報を測定する投影転写測定構成を備える。そのため、当該構成は、測定ビームを投影システムへ誘導する光デバイスと、投影システムを通過した測定ビームを検出する検出器と、検出された測定ビームから光投影転写情報を決定する測定処理デバイスとを備える。光投影転写情報は、面内像位置の変化、焦点深度、像平面の傾斜などの任意の好適な投影パラメータを含むことができ、ディジタル信号、アナログ信号などの任意の形態であってよい。スキャン移動中、測定ビームは、投影システムを通して誘導され、検出器によって検出される。投影システムの光学要素（例えば、レンズ、ミラーなど）の変位の結果、投影システムを通過した測定ビームの特性（例えば、位置、角度）が変化する場合があり、この特性は検出器によって検出される。こうして光投影転写情報が、検出された信号から引き出され、スキャン移動中の投影システムの動的挙動に関する情報が提供される。光投影転写情報は、投影システムの光転写機能の（例えば、動的な、瞬間的な）偏差に合わせて支持体及び基板テーブルの位置を補正するために、支持体及び基板テーブルの少なくとも一方の位置決め制御に対する補正信号として提供することができる。実施形態によっては、測定構成が測定する投影システムのパラメータは、面内像位置（の変化）、焦点深度、像平面の傾斜、倍率などを含んでいてもよい。測定は、別の測定に対する差分を測定するように、例えば、既存のリソグラフィ装置の透過イメージセンサ（ＴＩＳ）などのアライメント測定システムによって相対的に実行してもよい。測定は、格子板の較正中又は基板へのパターンの「正常な」露光中に実行される基板テーブルの移動などの任意のスキャン移動中に実行してもよい。

基板へのマスクパターンの露光は、普通、照明スリットを通してマスクと基板とを同期して移動させることで実行される。このスキャン中に、マスク及び基板は一定の速度で移動する。レンズの倍率は、名目運動速度率を決定する。通常、レンズは倍率が１／４で、マスクは基板の４倍の速度で移動させなければならない。スキャン運動中に、マスク像が基板上に投影される位置精度が露光品質を決定する。所望の移動プロファイルに対するマスクの位置偏差及び所望のプロファイルに対する基板の位置偏差は、スキャン運動中にそれぞれの位置測定値を所望の値と比較することにより決定される。しかし、例えば、レンズの振動によって誘発された像位置の誤差は直接的には測定されない。この投影システムによって誘発される像位置誤差の瞬間的な測定が大いに望まれる。第１に、このような測定を用いてレンズによって誘発される像位置誤差が一定の最大しきい値を確実に下回るようにすることで、システムの正常動作を適格とすることができる。第２に、このような測定を用いて、レンズによって誘発される像位置誤差が補償されるようにマスク支持体及び／又は基板テーブルを制御することができる。

実施形態に示し図２〜図５に関連して説明するように、光デバイス及び検出器を投影システムの上流端（すなわち、放射ビームが入射する側の投影システムの端部）に配置することができ、これによって、基板テーブルを相対的に無制限に、例えば、スキャン移動の実行中に移動させることができる。この結果、光投影転写情報を基板テーブルの移動中に決定することができ、測定中にこのような移動の投影システムの光学部品への影響を考慮することができる。図に関連してさらに詳細内容と実施形態を説明する。

図２Ａは、基板Ｗ及びパターニングデバイスＭＡを示す。実際の構成では、投影システムはこれらの間に介在する。しかし、図を見やすくするために、投影システムは図示していない。パターニングデバイスＭＡは、この実施形態では、くさびを備え、この例では２つのくさびＷＧ１、ＷＧ２が提供されている。くさび（上記光デバイスの一実施形態を形成してもよい）は、放射ビームの（例えば、小さい）部分を偏向させて測定ビームを形成する。この実施形態では、２つのくさびは２つの測定ビームに備える。ビームの各々は（投影システムを通過した後の、すなわち、投影システムによって投影された後の）、基板Ｗ上に提供されたそれぞれの第１の格子ＧＴ１１、ＧＴ１２に到達する。測定ビームの一部は、それぞれの第１の格子から投影システム内へ誘導され（例えば、反射され）、投影システム内を通過した後に、パターニングデバイス上に又はパターニングデバイス内に提供されたそれぞれの第２の格子ＧＴ２１，ＧＴ２２に達する。これによって、測定ビームの各々は、投影システムを２回、すなわち、下流方向と上流方向に通過したことになる。第２の格子ＧＴ２１、ＧＴ２２と相互作用した後にそれぞれの測定ビームを検出する検出器ＰＤ１、ＰＤ２が受信する強度は、第１及び第２の格子それぞれと測定ビームとの相互作用によって、それぞれの第２の格子に達する測定ビームの位置又は角度によって変化し、これらの位置又は角度は投影システムの光の投影によって変化する。格子ＧＴ１１、ＧＴ２２は、図２Ａの図面の平面に垂直の方向に延在する基板Ｗ上の線のパターンとして形成することができる。したがって、基板Ｗは、図面の平面に垂直の方向にスキャン移動を実行することができ、測定ビームは、それぞれの光検出器ＰＤ１、ＰＤ２によって検出される。基本的に、１つのくさび、１つの第１の格子、１つの第２の格子、及び１つの光検出器だけが必要である。しかし、この実施形態では、２重の、例えば、投影システムの光軸に平行な線に対して実質的に対称であり、これによって水平情報だけでなく垂直情報も得られる測定システムが提供される。これを図２Ｂ及び図２Ｃに関連して以下に詳述する。図２Ｂでは、基板Ｗが上向きに変位し（垂直の矢印で示すように）、これによって（測定ビームが投影システムの光軸に対して斜め方向であるために）、第２の格子上の測定ビームの入射点が変位する。この効果の概略を図２Ｂに示す。しかし、図を見やすくするために、図２Ｂでは、ウェーハと測定ビームの変位をかなり強調していることを理解されたい。第２の格子に対して測定ビームが変位し、それぞれの第２の格子での測定ビームは互いに向かって移動するため、検出器の出力信号が変化する。図２Ｃは、基板が水平方向に移動し、その結果、図２Ｃに概略を示すように、第２の格子への測定ビームの入射も同様に変位する状況を示す。したがって、第１及び第２の検出器出力信号を追加及び減算することで、垂直及び水平方向の変位を検出することができる。同様に、測定ビームが投影システム内を通過する際、垂直及び水平方向の投影システムの光結像転写機能の変化を検出することができる。パターニングデバイス及び基板上に第１及び第２の格子、検出器及びくさびを提供することにより、既存のリソグラフィ装置内に本明細書に記載した技術を比較的容易に実施することができる。さらに、光デバイスの一部としてのくさびを適用することで別の光源は必要なく、投影システムの光学特性を露光ビームと同じ波長と同時に且つそれを用いて検出することができる。これに従ってマスク及び基板を準備することにより、像位置誤差への投影システムの寄与をリソグラフィツールの通常のスキャナ動作で決定することができる。このために、位置差分信号に変換された光検出器出力をマスク支持体及び基板テーブルの位置測定値と比較する必要がある。上記処理のために検出器出力信号が測定処理デバイス（図示せず）に提供される。また、測定処理デバイスは、基板ステージ及び／又は支持体の位置決めに提供するフィードフォワード信号又は設定値補正などの好適な補正信号を導出することができる。測定処理デバイスは、別の処理デバイス及び／又は別のハードウェアによって形成することができるが、基板ステージ及び／又は支持体位置決めハードウェア及び／又はソフトウェア内に（例えば、好適なソフトウェアルーチンとして）構成してもよい。

図３〜図５は、各々、光デバイス、格子及び検出器がマスク及び基板内又は上に提供されずに投影システムに接続された本発明のある実施形態を示す。これによって、特殊なパターニングデバイス及び基板の使用を省略することができ、その結果、リソグラフィ装置の通常の動作中に測定を実行することができる。

図３は、投影システムＰＳ、パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗを示す。パターニングデバイスによってパターン形成された放射ビームは、投影システムによって基板上に投影される。ＬＥＤ又はレーザダイオードなどの光源ＬＤ（光デバイスとしての）、第２の格子ＧＲ２及び光検出器ＰＤが投影システムの上流端、すなわち、パターン付放射ビームが投影システムに入射する投影システムの側に提供される。第１の格子ＧＲ１が、投影システムの下流端、すなわち、パターン付放射ビームが投影システムを離れて基板上に投影される側に提供される。図３の右側に、光源ＬＤ、第２の格子ＧＲ２及び光検出器ＰＤ並びに第１の格子ＧＲ１の詳細な（機能）図を示す。この機能図で、投影システムＰＳは単一のレンズとして示されているが、レンズ、ミラーなどの複数の光学要素を適用してもよいことを理解されたい。光源ＬＤから測定ビームが放出され、投影システムの１つ又は複数の光学要素を介して第１の格子ＧＲ１上に投影される。第１の格子から、測定ビームは、再び投影システム内を移動して、この実施形態では、光源ＬＤに隣接する第２の格子ＧＲ２上に入射する。測定ビームを第２の格子ＧＲ２の方へ誘導するために、第１の格子ＧＲ１を投影システムの焦点面に対してわずかに傾斜させてもよい。また、光源を投影システムの光軸に対してわずかに傾斜させて測定ビームを投影システム内に斜めに投影してもよい。光投影転写機能の変化（例えば、レンズのわずかな変位、レンズ又は投影システムのその他の部品の加熱によるわずかな変形など）の結果、第２の格子ＧＲ２上の測定ビームの入射位置が変化する場合がある。第１及び第２の格子の光学相互作用によって、このような入射位置の変化の結果として光検出器が受信する光信号強度が変化する場合がある。検出器、光源及び／又は格子が焦点はずれになると思われる場合に、１つ又は複数の補正レンズ（図示せず）が必要な場合があることに留意されたい。ＬＤ、ＧＲ１／２及びＰＤは、投影システムの頂部及び底部に接続される。投影システムの傾斜（又はその他の任意の別の方向の頻度が低い運動）によって、レンズ要素がレンズ鏡筒に接続される剛性の制限（いわゆる準静的効果）のために、投影された像の相対位置が変化する場合がある。

別の実施形態を図４に示す。図４は、図３と同様、投影システムＰＳ、パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗを示す。パターニングデバイスによってパターン形成された放射ビームは、投影システムによって基板上に投影される。ＬＥＤ又はレーザダイオードなどの光源ＬＤ、第２の格子ＧＲ２及び光検出器ＰＤが投影システムの上流端、すなわち、パターン付放射ビームが投影システムに入射する投影システムの側に提供される。第１の格子ＧＲ１が投影システムの下流端、すなわち、パターン付放射ビームが投影システムを離れて基板上に投影される側に提供される。図４の右側に、光源ＬＤ、第２の格子ＧＲ２及び光検出器ＰＤ並びに第１の格子ＧＲ１の詳細な（機能）図を示す。図３と同様、この機能図で、投影システムＰＳは単一のレンズとして示されているが、レンズ、ミラーなどの複数の光学要素を適用してもよいことを理解されたい。光源ＬＤから測定ビームが放出され、投影システムの１つ又は複数の光学要素を介して第１の格子ＧＲ１上に投影される。第１の格子から、測定ビームは再び投影システム内を移動して、この実施形態では光源ＬＤに隣接する第２の格子ＧＲ２上に入射する。測定ビームを投影システムの光軸に対して投影システム内を斜めに投影するために、光源ＬＤはくさびＷＧを備えていてもよい。光投影転写機能の変化（例えば、レンズのわずかな変位、レンズ又は投影システムのその他の部品の加熱によるわずかな変形など）の結果、第２の格子ＧＲ２上の測定ビームの入射位置が変化する場合がある。第１及び第２の格子の光学相互作用によって、このような入射位置の変化の結果として光検出器が受信する光信号強度が変化する場合がある。検出器、光源及び／又は格子が焦点はずれになると思われる場合に１つ又は複数の補正レンズ（図示せず）が必要なことがあることに留意されたい。

さらに別の実施形態を図５に示す。ここに示す実施形態は、光源ＬＤ、第２の格子ＧＲ２、及び光検出器ＰＤがミラーＭＲによって投影システムの光学部品内にミラーリングされる図４の実施形態の変形形態と考えられる。追加的に又は代替的に、第１の格子は好適なミラー（図示せず）によって投影システムの光学部品内にミラーリングできる。ミラーは２つの利点を提供することができる。第１に、光源、検出器及び格子などの要素の位置決めで得られる自由度が増す。第２に、光源、第１の格子及び第２の格子の１つ以上を投影システムの光学焦点面に対応する距離に配置することができるため、第１及び第２の格子上への測定ビームの結像を改良することができる。

図３〜図５に示す実施形態の各々で、図示の１つの構成を使用することができるが、複数の同様の構成を適用することも可能である。それによって、例えば、水平Ｘ及びＹ方向並びに垂直Ｚ方向の光投影の変位、焦点面の傾斜、倍率などの光投影転写に関するより多くのパラメータを得ることができる。図６Ａ及び図６Ｂに関連して一例を説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、各々、投影フィールド（「レンズフィールドＬＦＤ」）の上面図である。レンズフィールドは、パターニングデバイスのパターンのスリット状の部分が基板上に投影されるスリット投影領域ＰＳＬを備える。スリット投影領域ＰＳＬは、レンズフィールドの一部を空いた状態に保ち、この部分を光投影の測定に使用することができる。この例では、各々がスリット投影領域ＰＳＬの両側の第１の格子ＧＲ１１、ＧＲ１２上に投影される２つの測定構成が提供される。投影のｘ及びｙ方向の変位に関する情報を得るために、第１の格子ＧＲ１１、ＧＲ１２は互いに垂直に延在する線を有していてもよい。図６Ｂに示す別の例では、４つの測定構成が適用され、そのうち２つはスリット投影領域の片側に第１の格子ＧＲ１１、ＧＲ１２を有し、残りの２つがスリット投影領域の反対側に第１の格子ＧＲ１３、ＧＲ１４を有する。したがって、測定構成は、スリット投影領域ＰＳＬの周囲に投影されるような位置にある（投影システムの光軸に平行な方向から見て）。２つの構成の第１の格子は、残りの２つの第１の格子の線に垂直に延在する線を有する。この構成によって、投影の変位、高さ及び傾斜を導出することができる。

ある実施形態では、本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置は、図７に示すコントローラＣを備える。このコントローラを用いてパターニングデバイスＭＡ、基板Ｗ又はその両方を位置決めすることができる。コントローラＣは、ＰＩＤコントローラなどの周知のタイプの位置決めコントローラであってもよい。

コントローラＣは、プラントＰの所望の軌跡を含む設定値ＳｐとプラントＰの実際の位置との間の差分を備える。コントローラＣの出力は、プラントＰの位置を制御する制御信号である。プラントＰは、基板Ｗと、基板テーブルＷＴ及び第２の位置決めデバイスＰＷなどの基板Ｗを位置決めする他のコンポーネント（可能であれば）とを含んでいてもよい。あるいは、プラントＰは、パターニングデバイスＭＡと、パターニングデバイス支持体及び第１の位置決めデバイスＰＭなどのパターニングデバイスＭＡを位置決めする他のコンポーネント（可能であれば）とを備える。制御信号に応答して、プラントＰは、基板Ｗ又はパターニングデバイスＭAの実際の位置に対応する出力ｘを出力する。帰還ループで、出力ｘは、プラントＰの所望の位置から減算される。

振動レンズ要素などの光転写機能の変化によって、パターニングデバイスの像は、望ましくないオフセットと共に基板Ｗ上に投影されることがある。このオフセットは、基板Ｗのターゲット部分の表面の平面内にある場合があり、このために基板上の像が誤った位置に置かれることがある。オフセットは、ターゲット部分の表面に垂直の方向にある場合もあり、このために焦点誤差が引き起こされることがある。

オフセットの影響は、基板Ｗ、パターニングデバイスＭａ又はその両方の位置を補正することにより低減することができる。例えば、像が一定の方向のオフセットを有する時には、像が基板Ｗの所望の場所に投影されるように、基板Ｗをその方向に同じ量だけ移動させてもよい。

レンズ要素は、コントローラＣの帯域幅より上の周波数で振動してもよい。レンズ要素が振動する通常の周波数は、３００Ｈｚ前後であってもよい。この高い周波数のために、オフセットを補正するためにプラントＰの位置を十分に制御することが場合によって困難である。光検出器ＰＤの出力信号を用いて、好ましくは、例えば測定処理デバイスＭＰＤによる処理の後に出力信号をコントローラＣの出力に加算して好適な信号、好適な形態の光投影転写情報などを提供することで、この位置について上記及び／又はその他の影響を補正することができる。光検出器ＰＤの信号が位置に関連する場合、信号を補正してからコントローラＣの出力に加算することが必要であろう。例えば、ブロックＭｓ２で示すように、光検出器の信号を時間に関して２回微分し、プラントの質量を乗算してもよい。

コントローラＣの出力に光検出器ＰＤの出力を加算する利点は、光検出器ＰＤの出力の高い周波数成分がコントローラＣを介さずにプラントＰに直接提供されるという点である。こうして、プラントＰのオフセットをコントローラＣの帯域幅よりも高い周波数で補正することができる。こうして、制御ループの安定性を低減することなく高周波数レンズの振動を補正することができる。

第１の格子を投影システム内にミラーリングでき、その場合に、格子の方向は投影システム内にミラーリングした時に上記向きを有すると理解すべきであることが分かる。

上記実施形態のすべてで、格子は、検出器によって提供された信号の周期性に対応してもよいことに留意されたい。最適化された感度を得るために、応答曲線の零交差位置を適用してもよい。

さらに、第１及び第２の格子は、任意の好適な方法で測定ビームを反射してよく、したがって、反射という用語は、純粋な反射に限定されず、屈折又は測定ビームと格子とのその他の任意の好適な相互作用も含む。

本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィにも使用することができ、文脈によっては、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されるパターンを形成する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層内に押圧し、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組合せを印加することによりレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学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いずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、添付の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。

Claims (12)

1. 放射ビームを調節するよう照明システムと、
   前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成するパターニングデバイスを支持する支持体と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記パターン付放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
   を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記リソグラフィ装置が、前記投影システムの光投影転写情報を測定する投影転写測定構成をさらに備え、前記投影転写測定構成が、
   測定ビームを前記投影システム内に誘導する光デバイスと、
   前記投影システムを通過した前記測定ビームを検出する検出器と、
   前記検出された測定ビームから前記光投影転写情報を決定する測定処理デバイスと、を備え、前記光デバイス及び前記検出器が前記投影システムの上流端に配置されるリソグラフィ装置。
2. 前記投影転写測定構成が、
   前記投影システムを通過した後の前記測定ビームの少なくとも一部を前記投影システム内に反射する第１の格子と、
   前記第１の格子によって反射された前記測定ビームを受光する前記検出器の前に配置された第２の格子と、
   をさらに備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記光デバイスが、前記放射ビームの一部を偏向させるくさびを備える、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記くさび及び前記第２の格子が、前記パターニングデバイス上に提供され、前記第１の格子が、前記基板上に提供される、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. ２つの測定構成が提供され、使用時にそれらが前記投影システムの光軸に実質的に平行な線に対して実質的に対称に配置され、前記測定構成の出力信号から垂直及び水平の位置決め情報が計算される、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記光デバイス、前記第１の格子及び前記第２の格子が、前記投影システムに接続され、前記光デバイス及び前記第２の格子が、前記投影システムの上流側光学要素の位置に提供され、前記第１の格子が、前記投影システムの下流側光学要素の位置に提供される、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
7. ２つの測定構成が提供され、その前記第１の格子が、互いに実質的に垂直に延在する線を有する、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. ４つ以上の測定構成が提供され、前記測定構成のうち２つの測定構成の前記第１の格子が、前記他方の２つの測定構成の前記第１の格子に実質的に垂直に延在する線を有し、前記測定構成の前記第１の格子が、前記投影システムの前記光軸に実質的に平行な方向から見て、前記投影システムのパターニングデバイスのスリット投影領域周辺に投影されるように配置される、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記測定構成が、前記第１の格子、又は前記第２の格子と前記検出器の組合せを前記投影システム内にミラーリングする傾斜ミラーを備える、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
10. ２つの測定構成が提供され、前記それぞれの傾斜ミラーによって前記投影システム内にミラーリングされた時にその前記第１の格子が互いに実質的に垂直に延在する線を有する、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. ４つの測定構成が提供され、前記それぞれの傾斜ミラーによって前記投影システム内にミラーリングされた時に前記測定構成のうち２つの測定構成の前記第１の格子が前記他方の２つの測定構成の前記第１の格子に実質的に垂直に延在する線を有し、前記測定構成の前記第１の格子が、前記投影システムの前記光軸に実質的に平行な方向から見て、前記投影システムのパターニングデバイスのスリット投影領域周辺に投影されるように配置される、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
12. くさびと、第２の格子及び検出器の組合せとを備えるリソグラフィ装置のパターニングデバイス。