JP3910180B2 - リソグラフィ装置のレベルセンサ - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置のレベルセンサに関する。リソグラフィ装置は従来技術において公知であり、一般的に、
− 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
− 所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造と、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムとにより構成されている。

本明細書において使用する「パターニング手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターン化断面を与えるために使用し得る手段に当たるものとして広義に解釈されるべきである。また、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況において使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス（以下を参照）であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、
− マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を可能にする。マスクの場合、その支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、必要な場合、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレイのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、それによりアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子手段を用いて実行される。前述の両方の状況において、パターニング手段は１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関するより多くの情報の詳細は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６参照されたい。プログラマブルミラーアレイの場合、上記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。
− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の詳細は米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号を参照されたい。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して導くものとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成する。そして、放射線感光原料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）にこのパターンを像形成することが出来る。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを用いる現在の装置は、異なる２つのタイプのマシンに区分される。リソグラフィ投影装置の一タイプでは、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパあるいはステップアンドリピート装置と称されている。ステップアンドスキャン装置と称される別の装置では、所定の基準方向（「スキャニング」方向）にマスクパターンを投影ビーム下で徐々にスキャニングし、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行にスキャニングすることにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影装置は倍率係数Ｍ（一般的に、＜１）を有することから、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度の係数Ｍ倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号を参照されたい。

リソグラフィ投影装置を使用する製造工程において、パターン（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材（レジスト）の層で覆われた基板（ウェハとも称される）上に像形成される。この像形成ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種の工程を経る。露光後、基板は、ポストベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および像形成フューチャの測定／検査といったような他の工程を通る。この一連の工程例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターン化するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。複数の層が必要とされる場合には、全体工程、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうした工程に関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４を参照されたい。

簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまな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。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も備えることが出来る。こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および、あるいは２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。例えば、参考までに記載を行うと、デュアルステージリソグラフィ装置についての詳細は、米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号を参照されたい。

投影レンズの開口数は大きく、従い焦点面は狭い。パターンを基板に結像する際に、基板の最上面（すなわちパターンが結像される表面）が確実に投影レンズの焦点面内にある必要がある。基板最上面の位置を判断するためにレベルセンサが用いられる。基板最上面が投影レンズの焦点面にないことをレベルセンサが示す場合、基板を支える基板テーブルの高さがそれに応じて調整される。

レベルセンサは、基板表面上の傾斜を計測するためにも使用される。その結果に応じて基板テーブルが傾けられる。

レベルセンサはリソグラフィ投影装置の重要な部分である。リソグラフィ装置により使用される波長が短くなるにつれて投影レンズの焦点深度は浅くなり、レベルセンサの精度はますます重要なものとなる。

リソグラフィ投影装置に使用されるレベルセンサはプロセス依存関係の影響を受ける。プロセス依存関係は、計測される基板がその前にどのように処理されたかで異なる結果を生じる、エラーの一形態である。例えば、レベルセンサは、単一レジスト層で被覆されたシリコン基板からなるウェハにおいてはその高さにおいて特定の計測結果をもたらし、複数のレジスト層で被覆されたシリコン基板からなるウェハにおいては、たとえこれら両方のウェハが実際は同一の高さであったとしても、異なる計測結果をもたらす。この誤差は、プロセス依存見掛け表面くぼみであり、グーズ−ハンヒェン（Ｇｏｏｓ−Ｈａｅｎｃｈｅｎ）シフトとして周知の光効果によって生じることが分かっている。［参照：Ｆ． ＧｏｏｓとＨ． ＨａｅｎｃｈｅｎによるＡｎｎ．Ｐｈｙｓ．１（６），３３３（１９４７）］グーズ−ハンヒェンシフトは、反射中の反射表面（この場合レジスト）に沿った光の横移動である。このシフトは基板材料および層構造の影響を受け、さらに波長依存および偏光依存である。見掛け表面くぼみにより、基板が投影レンズの焦点面に正確に配置されない場合がある。従って、見掛け表面くぼみが生じる場合には、基板に結像されるパターン解像度を妥協することになる。

プロセス依存見掛け表面くぼみは、その特性からモニターすることが非常に困難である。プロセス依存に対する較正がいくらか実行されるが、残りのプロセス依存見掛け表面くぼみはそのままである。異なる処理が見掛け表面くぼみを多様に変化させる原因となることから、プロセスごとに異なる較正が必要とされる。加えて、異なるリソグラフィ装置実績が、同一処理に対して見掛け表面くぼみを多様に変化させる。（すなわち、ある所定の処理により、１つのリソグラフィ装置においてある特定の見掛け表面くぼみを生じ、異なるリソグラフィ装置においては全く異なる見掛け表面くぼみを生じることがある。）これは、１つのリソグラフィ装置に対し実行された較正が他のリソグラフィ装置には使用出来ないことを意味する。

本発明は、上記の問題の少なくとも１つを実質的に克服する、もしくは軽減することを目的とする。

本発明の第一の態様に基づき、光源、第一リフレクタ、第二リフレクタ、およびデテクタから構成されるレベルセンサをリソグラフィ投影装置に配備する。該第一リフレクタは光源からの光をウェハ表面に導くように配置され、該第二リフレクタはウェハ表面より反射された光をデテクタに導くように配置される。第一リフレクタおよび第二リフレクタはプロセス依存見掛け表面くぼみを最小化するように選択される。

「光」（ｌｉｇｈｔ）なる言葉は、可視スペクトルの電磁放射線に限定されず、あらゆる適合する波長の電磁放射線を網羅することを意図する。

「形状」（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）なる言葉は、ミラーに特有の物理的特性に限定されるものではなく、ミラーの位置および方向をも含む。

「最小」（ｍｉｎｉｍａｌ）なる言葉は、本発明を、プロセス依存見掛け表面くぼみが実質的にゼロであるケースに限定する意図ではない。むしろ、生じうる範囲の見掛け表面くぼみをもたらす所定リフレクタタイプにおいて、見掛け表面くぼみがその範囲の低い部分にあるようにリフレクタ形状がとられてことを意味する。

本発明は、見掛け表面くぼみのプロセス依存は単に基板表面だけから生じるものではなく、レベルセンサのミラーによっても生じることを本発明者が認識したことによってもたらされたものである。（ミラーはウェハ処理によって何ら修正されないため、こうした認識は直観で得られるものではない。）

最小の見掛け表面くぼみは、第一ミラーと第二ミラーとの組み合わせにおける見掛け表面くぼみの正味の最小である。

あるいは、最小の見掛け表面くぼみは、ウェハ表面と共に第一ミラーと第二ミラーとの組み合わせにおける見掛け表面くぼみの正味の最小である。

本発明の第二態様に従って、
− 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
− 所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造と、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムとからなる複数のリソグラフィ投影装置が提供される。ここで、各リソグラフィ投影装置はさらに、光源、第一リフレクタ、第二リフレクタ、およびデテクタとにより構成されるレベルセンサを備えている。該第一リフレクタは光源からの光をウェハ表面に導くように配置されており、該第二リフレクタはウェハ表面から反射された光をデテクタに導くように配置されている。各レベルセンサの第一リフレクタと第二リフレクタは実質的に同一であり、それにより各リソグラフィ装置間のプロセス依存見掛け表面くぼみの相対的変動を実質的に解消する。

第一リフレクタおよび第二リフレクタにはミラーでも良い。

ミラーは金属製であり、透過材料にてコーティングされている。「透過」なる言葉は、レベルセンサを正確に機能させるよう、光ソースより生成された１波長あるいは波長帯が十分に透過であることを意味するものとする。

該材料は酸化物、フッ化物、あるいは他の適当な材料である。例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２といったような材料が考えられる。

該材料は、２７５＋／−４０ｎｍの厚さを有するＡｌ_２Ｏ_３であるか、同等の光学的厚さを有する他の材料であってもよい。

該材料は、第一ミラーで２２０＋／−４０ｎｍの厚さを有し、かつ第二ミラーで９０＋／−４０ｎｍの厚さを有するＡｌ_２Ｏ_３であってもよい。これらミラー間で同一の差を有する他の厚さも使用され得る。

同等の光学的厚さを有する他の材料も使用され得る。

ミラーにはＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、あるいは他の適した金属材料が考えられる。

ミラーは自然酸化膜の層で被覆されたＡｌでも良い。「コーティングされた」なる言葉は、自然酸化膜の層が活性的に塗布されているものも自然酸化膜の層が不活性に塗布されているものも含んでいる。

ペアのリフレクタはプリズムあるいはペンタプリズムの２つの表面からなる。

ミラーは誘電体ミラーである。

本発明のさらなる態様に従い、光源、第一リフレクタ、第二リフレクタ、およびデテクタから構成されるレベルセンサをリソグラフィ投影装置に配備する。該第一リフレクタは光源からの光をウェハ表面に導くように配置され、該第二リフレクタはウェハ表面より反射された光をデテクタに導くように配置される。該リフレクタはペアにて配置され、各ペアにおいて見掛け表面くぼみが実質的にゼロとなるような構成を有する。

本発明によるリソグラフィ装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、こうした装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、本発明による装置は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当該技術分野の専門家にとって明らかである。

本明細書において使用した「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）（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線を網羅するものである。

本発明の１つ以上の実施例についての詳細説明を、添付の図面を参照に、例示の方法においてのみ行うものとする。図面において、一致する参照符合はその対応一致する部分を示すものとする。

図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置を示したものである。この装置は、
− 特別な本実施形態において放射線システムに放射線源ＬＡも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えばＵＶ放射線）を供給する放射線システムＥｘ、ＩＬと、
− マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダーを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確にマスクの位置決めを行う第一位置決め手段（図示せず）に連結を行った第一オブジェクト・テーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
− 基板Ｗ（例えば、レジスト塗布シリコンウェハ）を保持する基板ホルダを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め手段（図示せず）に連結を行った第二オブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
− マスクＭＡの照射部分を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に像形成する投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば水晶および／またはＣａＦ_２レンズシステム、もしくはそのような材料により作られたレンズ素子からなる反射屈折光学システム、あるいはミラーシステム）とにより構成されている。ここで示しているように、この装置は透過タイプ（すなわち透過マスクを有する）である。しかし、一般的には、例えば反射マスクを有する反射タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用可能である。

ソースＬＡ（例えばＡｒＦレーザー）は放射線のビームを（例えば１９３ｎｍにて）作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダーＥｘといったようなコンディショニング手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部かつ／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒに相当する）を設定する調整手段ＡＭから成る。さらに、照明装置ＩＬは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢは、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ装置のハウジング内にある（これは例えばソースが水銀ランプである場合に多い）が、しかし、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースＬＡが作り出す放射線ビームは（適した誘導ミラーにより）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザーである場合が多い。本発明および請求項はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め手段（および干渉計測手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め手段は、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクト・テーブルＭＴおよびオブジェクト・テーブルＷＴの運動は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）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（ステップアンドスキャン装置とは対照的に）、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に連結されるだけであるか、あるいは固定される。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を用いて位置が合わせられる。

ここに表した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
１． ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。
２． スキャンモードにおいて、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

一般的に図１のLSにて示されるようなレベルセンサが用いられて、基板Wの最上面の高さおよび傾斜の計測がなされる。基板Wの最上面が確実に投影レンズPLの焦点面にくるようにウェハテーブルＷＴを上下させたり、傾斜させる。

図２は、本発明が適用されるレベルセンサを示したものである。適したソースSにより生成される光ビーム１が折り返しミラー２により基板３に導かれる。光ビーム１は基板表面より反射され、第二折り返しミラー４にてデテクタ５に導かれる。

基板３の表面の高さの変化は、光ビーム１がデテクタ５に入射する位置のずれから分かる。例えば、基板の表面がフラットである場合、光ビーム１はデテクタ５のセンターに入射する。しかし基板の表面に点線３ａで示すようなくぼみがある場合、点線１ａで示すように光ビームの反射ポイントがずれる。関連並進光ビーム１ａがデテクタ５に発生し、基板表面の高さが変わったことが示される。基板３の表面の高さはこのようにレベルセンサによって厳密にモニターされている。

一般に光ビーム１は基板３の上面より完全にまっすぐには反射されないため、見掛け上の表面くぼみが生じる。実際に、光ビーム１の一部は、反射前に基板３の表面に沿って短い距離並進する。（これはグーズ−ハンヒェンシフトとして周知である。）一般的に、並進距離は光ビームの一波長のオーダのものである。

並進距離に一貫性があれば、レベルセンサを較正して見掛け表面くぼみを解消することが可能であろう。しかし、見掛け上の表面くぼみは基板表面の構造に強い依存性があることが分かっている。例えば、ある特定の厚さおよび屈折率を有するフォトレジストを塗布したシリコンウェハではある見掛け上の表面くぼみを生じ、その一方で、他の厚さかつ／または屈折率を有するフォトレジストを塗布したシリコンウェハからなる基板では全く異なる見掛け上の表面くぼみを生じる場合がある。複数のレジスト層にて被覆されたウェハからなる基板では、また完全に異なる見掛け表面くぼみを生じる可能性がある。

見掛け上の表面くぼみのプロセス依存は、光ビーム１が確実に広帯域の波長を有し、かつ多様な偏光を有するようにすることで減じられる。本発明は見掛け上の表面くぼみのプロセス依存をさらに低減することを可能にする。これは、以下に記載を行うように、折り返しミラー２、４の選択により達成される。

本発明者は、レベルセンサの折り返しミラー２、４がプロセス依存の主な原因であることに気付いた。処理が基板になされる際、折り返しミラー２、４は何も変化しないどころか、常に同じままであるため、一見ミラーが原因になるとはおもえない。実際に、基板は処理が施される唯一の対象物であることから、プロセス依存は完全に基板から生じるケースであるかのようにみえる。しかし、本発明者は、ミラーが、波長依存および偏光依存の見掛け上の表面くぼみを生じさせることが分かった。基板に施される処理はフィルタとして作用する。リフレクタ／ミラーにより生じる波長依存および偏光依存誤差が、基板表面より生じる見掛け上の表面くぼみに加わり、合成された見掛け上の表面くぼみをもたらす。この合成された見掛け上の表面くぼみはリソグラフィ装置によって異なり、かつ、プロセスによって異なる。本発明者はさらに、ミラーの適切な選択によってこの変動を減じることが分かった。

ミラーと基板表面の合わさった効果を簡潔化した例を図３に示している。図３ａを参照に説明すると、レベルセンサの光源は、ｐ偏光とｓ偏光を含むビーム１を供給する。折り返しミラー２は、ｐ偏光を並進させる（ｓ偏光は並進されない）偏光依存グース−ハンヒェンシフトを有する。折り返しミラー２の反射により、ビームは、破線１ｃで示すような並進されたｐ偏光ビームと、点線１ｄにて示すような並進されないｓ偏光ビームの２つに分けられる。基板３の表面は、追加の微小の並進をしてｐ偏光ビームを反射する。（ｓ偏光ビームは並進されない。）デテクタ５は、センターポイント６にて１つのビームとして、（ｐ偏光ビームとｓ偏光ビームの強度は等しいものと仮定して）ｐ偏光ビームとｓ偏光ビームを検出する。検出された高さは、ミラー２によって一部、かつ基板３によって一部生じた見掛け上の表面くぼみを含む。

図３ｂは、異なる表面を有した基板３を検出するのに、同一のレベルセンサを使用する影響を示したものである。ミラー２は同様の波長依存グーズ−ハンヒェンシフトを有するが、基板はより大きいシフトを生じ、検出されたビームのセンターポイント６が左にシフトするという結果となっている。図３ａと図３ｂの基板の計測に２つのレベルセンサが用いられる場合、各レベルセンサは、レベルセンサミラー間における差により、異なる見掛け上の表面くぼみエラーを呈するであろう。

上記例は図説目的にかなり単純化したものである。見掛け上の表面くぼみの複雑さを増すいくつかの異なる態様がある。基板３が「ウェハスタック」（すなわち、複数のプロセス層にて被覆されている）から成るとき、選択的にｓ偏光を反射する偏光フィルタとして作用する。これは、ｐ偏光ビーム１ｃとｓ偏光ビーム１ｄの強度がデテクタ５において等しくないことを意味し、検出されるセンターポイント６のシフトが生じる。さらに、ミラー４は偏光依存グーズ−ハンヒェンシフトを加える。

上記にて示したように、ビーム１は単一波長ではなく広帯域波長からなる。広帯域は見掛け上の表面くぼみを（波長依存グーズ−ハンヒェンシフトの平均化により）減じることがすでに判っているため、広帯域が使用される。波長依存グーズ−ハンヒェンシフトは、折り返しミラー２、４の各々で、かつ基板３の表面で生じる。加えて、折り返しミラー２、４、そして特に基板３は波長フィルタとして作用する。

折り返しミラー２、４および基板３によりもたらされる、偏光依存および波長依存フィルタリングと共に、偏光依存および波長依存グーズ−ハンヒェンシフトは、極端に複雑化したプロセス依存を有する見掛け上の表面くぼみの原因となる。

見掛け上の表面くぼみが処理によって（すなわち処理基板によって）、かつレベルセンサによって異なることが分かっていた。ミラーがプロセス依存の見掛け表面くぼみに重要な影響をもたらすことは、これまでは認識されていなかった。

ミラーがプロセス依存の見掛け上の表面くぼみに重要な影響をもたらすことが分かったことに加え、本発明者は、適切なミラーの選択によって、グーズ−ハンヒェンシフトを生じるミラーのそれらパラメータを調整することでこの影響を低減することを発見した。

適切なミラー選択は３倍の効果をもたらす。ミラーは（多様な処理基板に対して）レベルセンサが見掛け上の表面くぼみを減じるよう選択される。それにより所定のレベルセンサにおけるレベル検出を改善する。また、ミラーは、小さな処理変動（例えばレジストおよび酸化膜の厚さ変化）に変動しない見掛け上の表面くぼみを有するレベルセンサを提供するよう選択される。特に、見掛け上表面くぼみに対する補正値によりレベリングが補正される必要がある際に、これらの補正値が同一の製品にて他のフィールドおよびウェハに適用可能であるとき、これら補正値を決定するのにほとんど計測は必要とされない。

加えて、複数のリソグラフィ装置が使用される場合、リソグラフィ装置におけるレベルセンサのミラーが全て同一特性を有する（すなわち全てが同一グーズ−ハンヒェンシフトを有する）ようにすることで、プロセス依存の見掛け上の表面くぼみのマシンによる変動を実質的に解消する。

よって、本発明の一態様の実施例において、そのレベルセンサミラーの光学特性が実質的に同一であるレベルセンサがさまざまなリソグラフィ装置に提供される。ミラーは例えばＡｇのような金属であり、例えばＡｌ_２Ｏ_３（他のコーティング材料を用いることも可能である）といったようなコーティングが施されるであろう。本発明者はこのコーティングがグーズ−ハンヒェンシフトの原因となることを発見した。シフトの波長依存および偏光依存はコーティングの厚さに影響される。ゆえに、本発明のこの実施例においては、レベルセンサに使用されるミラーのコーティング厚を調整してグーズ−ハンヒェンシフトを最小にする（Ａｌ_２Ｏ_３の適切な厚さについてはさらに後述する。）。レベルセンサの「ファミリー」（およびこれらが取り付けされるリソグラフィ装置）は、レベルセンサミラーが実質的に同一であるよう限定される。例えば、ミラーを全て同一バッチの製造のものに特定しても良い。

メタリックミラーの他の例に、自然酸化膜で覆われたアルミニウムコーティングを施したミラーがある。この自然酸化膜は、アルミニウムコーティングが空気にさらされると、アルミニウムコーティングの蒸着の後、自然成長する。アルミニウム酸化膜の厚さは少ないままであり、一般に１０ｎｍ未満である。このオーダの厚さがグーズ−ハンヒェンシフトをもたらすことが分かった。とはいえ、コーティングの厚さがミラー全体においてかなり一貫していることから、実質的に同一の特性を有するミラーを提供することが可能である。Ａｇミラーに自然酸化膜のコーティングを施すのは、ミラー表面の黒化をまねくため望ましくない。

実質的に同一の光学特性を有するレベルセンサミラーを達成する他の方法はＡｕミラーを使用することである。Ａｕミラー表面にはコーティングを施す必要がなく、その結果、ミラーから生じるグーズ−ハンヒェンシフトはミラー全体にわたって同一である。

プロセス依存の見掛け上の表面くぼみのマシンによる変動をなくすことは特に有効である。現在、見掛け上の表面くぼみの較正は、特定の処理（処理Ａ）が施された基板ごとにリソグラフィ装置に対して実行されている。較正は、処理Ａがなされた基板が使用されるたびごとにそのリソグラフィ装置に対して用いられる。較正は時間を消費することとなり、コストもかかる。従来技術におけるレベルセンサの使用においては、第２リソグラフィ装置のレベルセンサは処理Ａに対して別々に較正される必要があり、これは第３、第４リソグラフィ装置等に対しても同様である。本発明の第一の態様が用いられる場合、すなわち、レベルセンサのミラーが実質的に同一の特性を有している場合、処理Ａに対し１つだけのレベルセンサが較正されるだけですむ。そして、結果の較正が全レベルセンサ（すなわちレベルセンサが取り付けされた全てのリソグラフィ装置）に用いられる。これにより時間およびコストをかなりセーブすることが出来る。同様に、異なる処理、処理Ｂが施された基板に対して、１つのレベルセンサが較正され、その結果の較正が全レベルセンサ（すなわちレベルセンサが取り付けられている全てのリソグラフィ装置）に用いられる。

異なるレベルセンサのミラーが実質的に同一特性を有するようにすることに加えて、生じる見掛け上の表面くぼみが最小となるミラーを提供することが有効である。多数のレベルセンサに用いられる較正が処理ごとに実行される場合、それは必要でないようにみえるかもしれない。しかし、較正によって見掛け上の表面くぼみがなくなることはない。例えば、半導体領域と銅領域を有する基板を想像してみる。これらの各々は異なる見掛け上の表面くぼみを生じる。よって、平均見掛け上の表面くぼみは較正されるが、基板の特定の領域により、レベルセンサは依然異なる見掛け上の表面くぼみを呈する。

本発明の第二態様の実施例は、プロセス依存見掛け上の表面くぼみを最小にするように選択された光学特性を有するミラーを備えたレベルセンサからなる。例えば、本発明の第二態様は、メタリックミラーを備えたレベルセンサにおいて具体化される。図２を参照に説明すると、レベルセンサは、ソースＳ、デテクタ５、および、Ａｌ_２Ｏ_３コーティング（他の適当なコーティングも使用可能である）が施されたＡｇ基板からなる折り返しミラー２、４により構成される。本発明者はコーティングがグーズ−ハンヒェンシフトを生じることを発見した。シフトの波長依存および偏光依存はコーティングの厚さに影響される。従い、本発明のこの実施例において、レベルセンサに使用されるミラーのＡｌ_２Ｏ_３コーティングの厚さはグーズ−ハンヒェンシフトが最小となるように選択される。適切な厚さは、基板３に施される処理にある程度左右される。しかし、一般に２７５ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３コーティングが有効な結果をもたらすことが分かった。有効な結果をもたらす他のコーティング厚については図７から図９に関連して以下に後述する。

本発明の第一態様および第二態様は、図２に示した形状のレベルセンサに適合可能であるばかりでなく、他の形状のレベルセンサにも適合することが出来る。例えば、図４は、本発明を適用可能とするまた別のレベルセンサを示したものである。

図４を参照に説明すると、レベルセンサは、ソースＳ、デテクタ５、および４つの折り返しミラー２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂから構成される。各折り返しミラー２、４がペアの折り返しミラー２ａ、２ｂ及び４ａ、４ｂに置き換わっていることを除いて、図４に示したレベルセンサは図２に示したレベルセンサと同様であることが理解される。

本発明はメタリックの折り返しミラーを使用するレベルセンサに限定されず、あらゆる形状のビームステアリング光学系が用いられる場合において適用され得る。ビームステアリング光学系は、例えば、ビームをプリズムに入らせ、ビームが異なる角度でプリズムを離れる前に、プリズムの面にて内部反射するように配列されたプリズムからなる。このプリズムは反射面の外側にコーティングが施されており、このコーティングはグーズ−ハンヒェンシフトが最小となるように本発明に従って調整される。追加的に、もしくは代替的に、プリズムへのビームの入射角は、プリズムにおいて生じるグーズ−ハンヒェンシフトを減じるように調整される。

本発明のまた別の実施例において、メタリックミラーは、全誘電体ミラー、すなわち非導電性の媒体からなるミラーに置き換えられる。誘電体ミラーはグーズ−ハンヒェン効果がゼロであり、よって見掛け上の表面くぼみの原因にはならない。見掛け上の表面くぼみは、入射角に左右される反射光の位相ジャンプを生じる反射表面においてのみ生じる。数学的な条件でいうと、見掛け上の表面くぼみは次の条件が満たされる場合においてのみ生じる。

ここで、φは位相ジャンプであり（複素反射係数の独立変数）、θ_ｉは光ビームの入射角である。空気と誘電性媒体（純粋実屈折率を有する）間の境界で、導関数はゼロである。誘電体ミラーを使用することの欠点は、誘電体ミラーはｓ偏光を選択的に反射するが、その結果としてウェハ表面により生じる見掛け上の表面くぼみが際立つ（全ての偏光を用いることでもたらされた平均化効果が失われる）ことである。誘電体ミラーを使用することの長所は、見掛け上の表面くぼみは全てウェハの表面によるものとなることから、見掛け上の表面くぼみのマシンによる変動は実質的に解消されることである。

本発明の実施例により使用される誘電体ミラーは、その裏面に反射防止コーティングが施されたシリコンスラブからなる。シリコンにより生じる反射ロスは許容され得る低レベルのものである。誘電体ミラーは適切な材料を用いて提供される。例えば、その実施例は図２に示したタイプかあるいは図４に示したタイプのものである。

本発明のさらなる別の実施例において、レベルセンサの各折り返しミラーはペアのメタリックミラーに置き換えられる。第二ミラーが、第一ミラーによってもたらされるグーズ−ハンヒェンシフトと反対のグーズ−ハンヒェンシフトもたらすように配置されているため、このメタリックミラーの各ペアにより、グーズ−ハンヒェンシフトを正味ゼロにする。好適なペアのミラーの例を図５ｂに示している。図５ｂを参照に説明すると、同一のメタリックミラー２１、２２のペアが対称配置されており、それにより光ビーム２３は同じ入射角で両ミラーに入射する。メタリックミラー２１、２２は、コーティング層の厚さが同じであることを含め同一であることから、各ミラーによって生じるグーズ−ハンヒェンシフトはキャンセルされ、正味の見掛け上の表面くぼみをゼロにする。ミラー配置が対称的となっていることから、これはどのような波長、偏光状態にも有効である。

図５ａに示したような単一ミラーとこれらとを比較してみることでミラー２１、２２の効果が理解できる。図５ａを参照に説明すると、ビーム２４はミラー２５に入射する。ビームのｐ偏光はミラー２５の反射により並進するが、ビームのｓ偏光は並進しない。これにより、空間的に分離されたｓ偏光ビーム２４ａとｐ偏光ビーム２４ｂとがもたらされる。図５ｂにおいて、ミラー２２におけるグーズ−ハンヒェンシフトによりｓ偏光ビーム２３ａとｐ偏光ビーム２３ｂとがもたらされる。しかし、ミラー形状の対称性により、等しくかつ逆方向のグーズ−ハンヒェンシフトがミラー２１で生じる。それによりビーム２３ａ、２３ｂは再合成され、単一ビーム２３を形成する。

グーズ−ハンヒェンシフトを実質的に解消すべく、２つの反射を用いることを可能にする他の形状の光学系があることは明らかである。例えば、適切な寸法となった反射プリズム内部での２つの内部反射を利用することが出来る。（プリズムは適切な側面数を有する。）

本発明のこの実施例における、かつ図５に示した実施例における欠点は、図２に示した本発明の実施例と比較して余分なスペースをとることである。

本発明のさらなる別の実施例において、第一ミラーで生じるグーズ−ハンヒェンシフトが第二ミラーで生じるグーズ−ハンヒェンシフトによって少なくとも部分的に補正されるように選択される２つの非同一のメタリックミラーを使用してレベルセンサが構成される。それによって見掛け上の表面くぼみを最小にする。これを図６に示している。レベルセンサの第一ミラー３２ではｐ偏光３１ｃの反射のシフトが生じているが、ｓ偏光３１ｂでは生じていない。一方、レベルセンサの第二ミラー３４はｓ偏光３１ｂの反射のシフトが生じているが、ｐ偏光３１ｃでは生じていない。（説明を容易にするため、基板３３ではシフトが生じないものと仮定する。）ミラー３２、３４により生じた正味の見掛け上表面くぼみはゼロである。

実際に、（異なるミラーもしくは同一ミラーを使用して）正味の見掛け上の表面くぼみを最小化するために２つのミラー選択を複雑化する変数が多々あることが理解できよう。ミラーと無関係である変数には、レベルセンサビームのミラーへの入射角、レベルセンサビームの波長範囲、そしてレベルセンサビームの偏光状態がある。ミラー自体の変数は、ミラー上のコーティング層の数、および各コーティング層の厚さである。

本発明者は、６００−１０５０ｎｍの波長範囲の非偏光ビーム（ハロゲンランプにより生成）を用いるレベルセンサにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３コーティングを施したＡｇ基板をベースにした２つの折り返しミラーからなるレベルセンサに対して被覆層の厚さの影響をモデル化した。折り返しミラーへの光の入射角は５５度であった。シリコン上のフォトレジストおよびアルミニウム上のフォトレジストからなる基板に関してレベルセンサのパフォーマンスをモデル化した。基板上への光の入射角は７０度であった。

所定のペアのミラーコーティング厚において、最初にシリコンとフォトレジスト基板に対して、次にアルミニウムとフォトレジスト基板に対して、ミラーにより生じる見掛け上の表面くぼみを、レジスト厚の範囲（２００−１０００ｎｍ）にて特定した。これにより２セットの見掛け上の表面くぼみ値が得られた。１セットの異なる値は、第１セットから第２セットを減じることで得られた。そしてセットの加重平均を得た。本モデルには基板によって生じる見掛け上の表面くぼみは含んでおらない。

図７に示したグラフは、ミラーのコーティング厚の関数として見掛け上の表面くぼみの最大と最小を示したものである。図７ｂにおいて、ピーク（図７ａにおける明るいグレーの部分）は大きい誤差を示しており、溝（図７ａにおける暗いグレーの部分）は小さい誤差を示している。最小の全ては、非同一のコーティング厚の組み合わせにおいて見られることが図７より分かる。図７に示したデータは複雑であるが、ミラーの１つがもう一方のミラーのコーティングよりも約１４０ｎｍ厚い、もしくは薄いコーティングが施された場合、一般的な条件において、かなり小さい誤差となることが分かる。例えば、第一ミラーは７０ｎｍの厚さのコーティングを有し、第二ミラーは２１０ｎｍの厚さのコーティングを有している。妥当な範囲内でのコーティング厚の変化は依然かなりよいパフォーマンスをもたらすことが図７において分かる。ここで＋／−４０ｎｍの許容差が可能である。近年の製造方法においてはコーティング厚を２０ｎｍ内に調整することが可能である。この改善されたコーティング厚調整により、ミラーコーティングが最小誤差にてエリアのセンターとなるようにする。適当とされる目標の厚さは２１０＋／−２０ｎｍおよび７０＋／−２０ｎｍである。

両方のミラーのコーティング厚がゼロである（すなわちコーティングされていない）とき、小さい誤差の生じることが図７から分かる。これは、ミラーの金属が小さいグーズ−ハンヒェンシフトを生じるためである。

このモデルは、基板による見掛け上の表面くぼみは生じないものと仮定して、見掛け上の表面くぼみが最小に生じるミラーコーティング厚を示したものである。実際に、基板は常にいくらかの見掛け上の表面くぼみを生じることが知られており、よってこのモデルの有用性は限られたものである。とはいえ、（基板によって生じる見掛け上の表面くぼみをモデル化することは可能とされないことから）広範囲の多様な処理基板に使用されるリソグラフィ装置に取り付けされるレベルセンサの最適なミラーコーティング厚を判断するために有益である。

場合によっては、リソグラフィ装置が特定の所定処理基板に使用されることが前もって分かっていることがある。そうした際に基板によって生じる見掛け上の表面くぼみを考慮に入れ、見掛け上の表面くぼみを最小にするミラーコーティング厚を判断するためにモデルを使用することができる。

上述の実施例と比較し、これは重要なステップであることが理解されよう。ミラーにより生じる見掛け上の表面くぼみを最小にするか、またはこれを解消するのではなく、ミラーにより生じる見掛け表面くぼみが、基板で生じる見掛け表面くぼみを無効にするために使用される。（すなわち、トータルの正味の見掛けの表面くぼみを最小にする。）

被膜の積層パラメータを最適にするための解決範囲は大きい。最適な選択は、ミラーへのレベルセンサビームの入射角、レベルセンサビームの波長範囲および偏光状態、ミラー上の被覆層の数、および各被覆層の厚さによって決定する。追加の変数には、基板へのレベルセンサビームの入射角、および基板上の材料の予期される組み合わせがある。

本発明者は、Ａｌ_２Ｏ_３コーティングを施したＡｇ基板をベースにした２つの折り返しミラーを備えたレベルセンサに対し、第二モデルを構築した。レベルセンサビームは波長範囲が６００−１０５０ｎｍの非偏光ビームからなり、基板はシリコン上のフォトレジストおよびアルミニウム上のフォトレジストからなる。折り返しミラーへの光の入射角は５５度であった。基板への光の入射角は７０度であった。

ミラーおよび基板の見掛け表面くぼみ効果は、レジスト厚の範囲２００−６００ｎｍで平均化されて計算された（本モデルに基板の見掛け上の表面くぼみ効果を含んだこと以外は、本モデルは上述のモデルと同様の方法にて計算された。）。図８ｂは、ミラーコーティング厚の変化の影響を示し、ピークは大きい誤差を示し、および溝は小さい誤差を示す（これは図８ａにおいて２次元にて示されている）。両ミラーのコーティング厚２７５ｎｍにほぼセンターをとったエリアにて最小誤差の生じていることが図８から分かる。図８は、最小誤差の生じるコーティング厚の範囲がほぼ１００ｎｍ程度でかなり大きく、許容され得る結果がこのエリアで期待できることを示している。本発明の好適な実施例において、コーティング厚は２７５ｎｍを中心に＋／−４０ｎｍの許容差がとられる。近年のコーティング方法では厚さを＋／−２０ｎｍの許容差にて調整可能である。これはコーティング厚を２７５ｎｍという好適値に近づけ続けることが可能であるため望ましいものである。

図８を考察すると、２７５ｎｍという適正値の選択は、それが最小誤差と正確に一致していないため誤りであるかのようにみえる。しかし、望ましい値を選択するときに、図８における大きな傾斜を有するエリアから離れることが有益である。なぜならば、大きな傾斜への近接は、例えば基板上にもうけられた酸化膜層の厚さの小さな変化といったような、システムにおける小さな変化の際に、大きな誤差を生じさせることがあるからである。２７５ｎｍという選択は、小さい誤差及び小さい傾斜の組み合わせに基づいての最適である。図８から、一方のミラーが約２７５ｎｍのコーティング厚を有し、もう一方のミラーが約５２０ｎｍのコーティング厚を有する場合の領域において誤差が小さくなっていることが分かる。５２０ｎｍにコーティング厚を調整することは難しいが（コーティングが厚いほど、その厚さをコントロールすることは難しい）、誤差を小さくするためにこのエリアも使用可能である。

特定の基板、すなわち２００ｎｍ−６００ｎｍの厚さ範囲のシリコン上フォトレジストに関して第二モデルを特定した。リソグラフィ装置（およびそれに取り付けされたレベルセンサ）がこの基板に対して使用されることが分かっている場合、このモデルは、例えば２７５ｎｍの厚さのコーティングを有する、最適なレベルセンサミラーを選択するために使用され得る。リソグラフィ装置（およびレベルセンサ）が異なる基板に対して使用されることが分かっている場合、最適なレベルセンサミラーを判断するためにこのモデルを修正することが可能である。このようにして、所定のリソグラフィ装置を使用することが意図されるこうした処理基板に対して最適となるようにミラーを調整することが可能である。

上記で述べた理由により、１つの「ファミリー」において、異なるリソグラフィ装置のレベルセンサ間の一貫性が重要である。リソグラフィマシン間の差、いわゆるマシンによる変動を最小限にすることが常に望ましい。本発明者は、レベルセンサのミラー上の酸化膜コーティングの厚さの関数として、２つのマシン間の見掛け表面くぼみ効果の変化を計測するために、このモデルを適合させた。図９はこのモデルにより生成された結果である。図９を参照に説明すると、マシンによる誤差が最小である領域は、両方のミラーが、酸化膜の厚さ７５ｎｍと２４０ｎｍにセンターをとるか、もしくは、一方のミラーが７５ｎｍ、そしてもう一方のミラーが２４０ｎｍといった組み合わせにてセンターをとることが分かる。図９に示した結果は、製造上の許容差に対して最適化される実質的なＡｌ_２Ｏ_３の厚さである。

図７から図９に示すように、モデルから得られた結果を考慮に入れて、同じコーティング厚を有する２つのミラーが使用される場合、コーティングのその最適な厚さは２７５ｎｍであると判断された。コーティング厚が適用され得る精度は＋／−４０ｎｍから＋／−２０ｎｍで変動する。

図７から図９に示すように、モデルから得られる結果を考慮し、コーティング厚が異なる２つのミラーが使用される場合、その厚さの差は約１３０ｎｍとなるべきことが判断された。例えば、第一ミラーは９０ｎｍの厚さのコーティングを有するなら、第二ミラーは２２０ｎｍの厚さのコーティングを有しうる。これら値は図７に関して得られた値とわずかに異なる。これはマシンによる変動を改善するためである。これらのコーティング厚が適用され得る精度は＋／−４０ｎｍから＋／−２０ｎｍで変動する。

マシンによる変動は、コーティング厚を調整する精度を増すことで改善される。このことが、厚さ調整が適切になされることが好ましいまたの理由である。

上記で述べたように、コーティング厚の好適値は、レベルセンサの折り返しミラーへの光の入射角、あるいは基板への光の入射角によって決まる。本発明者により作り出されたモデルを用いてこれら両方を精査した。折り返しミラーへの光の入射角（５５度）の＋／−５度までの変化はモデルの出力を大きくは修正しないことが分かった。同様に、基板への光の入射角（７０度）の＋／−５度までの変化はモデルの出力を大きくは修正しなかった。従い、ミラーコーティングの選択は、かなりの範囲の入射角にて適用可能であると判断できる。

コーティング厚の望ましい値をＡｇミラーを基にしたモデルを用いて判断した。本発明者はＡｇミラーをＡｌミラーに置き換えてみたが、コーティング厚の好適値は変わらず同一であることが分かった。

コーティング厚の好適値を、Ａｌ_２Ｏ_３を用いて判断した。コーティングには、例えばＳｉＯ_２やＭｇＦ_２といったような、異なる材料も使用され得ることは明らかである。材料の重要な特性は透過であることである。すなわち、レベルセンサを正確に機能させ得るよう、光源により生成された１波長または波長帯にて十分に透過であることが重要である。Ａｌ_２Ｏ_３以外の材料が使用される場合、コーティング厚の好適値は、使用される材料とＡｌ_２Ｏ_３間の屈折率の差を考慮して調整されるべきである。言い換えると、酸化膜層の光学的厚さはＡｌ_２Ｏ_３層の光学的厚さと等しくなるべきである。「光学的厚さ」なる言葉は、材料の厚さと材料の屈折率との積を意味することを意図する。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３の屈折率は８００ｎｍの波長（これは本発明の実施例におけるレベルセンサによって使用される光のセンター波長である）にて１．５７である。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の２７５ｎｍの層の光学的厚さは２７５ｘ１．５７、すなわち４３２ｎｍである。この例において、Ａｌ_２Ｏ_３以外の材料が使用される場合、材料の厚さは、その光学的厚さが４３２ｎｍとなるように選択されるべきである。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具体化できることは当業者にとって明らかである。本詳細説明は本発明を制限する意図ではない。

レベルセンサを備えたリソグラフィ投影装置を示したものである。 本発明が適用され得るレベルセンサを示したものである。 レベルセンサと、本発明者により確認され、本発明によって対応がなされた、その関連する問題とを示したものである。 本発明が適用され得るまた別のレベルセンサを示したものである。 本発明を具体化するレベルセンサの部分を示したものである。 本発明を具体化するレベルセンサを示したものである。 本発明の実施形態を構成するために使用されるモデルによって得られた結果を示すグラフである。 本発明の実施形態を構成するために使用されるモデルによって得られた結果を示すグラフである。 本発明の実施形態を構成するために使用されるモデルによって得られた結果を示すグラフである。

Claims (17)

1. リソグラフィ投影装置のレベルセンサにおいて、該レベルセンサは、光源、第一リフレクタ、第二リフレクタ、およびデテクタとにより構成され、該第一リフレクタは光源からの光をウェハ表面に導くように配置されており、該第二リフレクタはウェハ表面より反射された光をデテクタに導くように配置されており、ここで第一リフレクタおよび第二リフレクタは、鏡面反射の際にシフトされる光のｐ偏光成分と鏡面反射の際にシフトしない光のｓ偏光成分とによる見掛け上の表面くぼみを最小にするように選択されていることを特徴とするリソグラフィ投影装置のレベルセンサ。
2. − 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
   − 所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造と、
   − 基板を保持する基板テーブルと、
   − パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムとからなる複数のリソグラフィ投影装置において、各リソグラフィ投影装置はさらに、光源、第一リフレクタ、第二リフレクタ、およびデテクタとにより構成されるレベルセンサを備えており、該第一リフレクタは光源からの光をウェハ表面に導くように配置されており、該第二リフレクタはウェハ表面から反射された光をデテクタに導くように配置されており、ここで各レベルセンサの第一リフレクタと第二リフレクタの光学特性は実質的に同一であり、それにより各リソグラフィ装置間の鏡面反射の際にシフトされる光のｐ偏光成分と鏡面反射の際にシフトしない光のｓ偏光成分とによる見掛け上の表面くぼみの相対的変動を実質的に解消することを特徴とする複数のリソグラフィ投影装置。
3. 第一および第二リフレクタはミラーであることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. ミラーは金属製であり、透過材料にてコーティングされていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 上記材料はＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２のうちの１つであることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 各ミラーのコーティングは、２７５＋／−４０ｎｍの厚さのＡｌ_２Ｏ_３であるか、もしくは同等の光学的厚さを有する他の材料であることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
7. 各ミラーに異なる厚さのコーティングが施され、そのミラー上のコーティングはＡｌ_２Ｏ_３であり、その厚さの差は１３０＋／−４０ｎｍであることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
8. 一方のミラーは９０＋／−４０ｎｍの厚さのコーティングを有し、もう一方のミラーは２２０＋／−４０ｎｍの厚さのコーティングを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 各ミラーに異なる厚さのコーティングが施され、そのミラー上のコーティングはＡｌ_２Ｏ_３以外の材料であり、その厚さの差は、Ａｌ_２Ｏ_３の１３０＋／−４０ｎｍと光学的に同等であることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
10. 一方のミラーはＡｌ_２Ｏ_３の厚さ９０＋／−４０ｎｍと光学的に同等であるコーティングを有し、もう一方のミラーはＡｌ_２Ｏ_３の厚さ２２０＋／−４０ｎｍと光学的に同等であるコーティングを有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. メタリックミラーはＡｇであることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. メタリックミラーはＡｌであることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載の装置。
13. ミラーはＡｌであり、自然酸化膜の層にてコーティングされていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
14. ミラーはＡｕであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
15. ミラーは誘電体ミラーであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
16. リソグラフィ投影装置のレベルセンサにおいて、該レベルセンサは、光源、第一リフレクタ、第二リフレクタ、およびデテクタとにより構成され、該第一リフレクタは光源からの光をウェハ表面に導くように配置されており、該第二リフレクタはウェハ表面より反射された光をデテクタに導くように配置されており、ここで、該リフレクタはペアにて配置され、各ペアは、鏡面反射の際にシフトされる光のｐ偏光成分と鏡面反射の際にシフトしない光のｓ偏光成分とによる見掛け上の表面くぼみが実質的にゼロとなるような構成を有することを特徴とするリソグラフィ投影装置のレベルセンサ。
17. ペアのリフレクタはプリズムあるいはペンタプリズムの２つの表面からなることを特徴とする請求項１６に記載の装置。