JP4414327B2 - 回折格子パッチ構造、リソグラフィ装置及び試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ投影装置及び方法に関する。

本明細書に使用している「パターン化構造」という用語は、入射する放射ビームの断面に、基板の目標部分に生成すべきパターンに対応するパターンを付与するべく使用することができる任意の構造すなわち電界を意味するものとして広義に解釈されたい。また、この文脈においては、「光バルブ」という用語を使用することも可能である。パターン化構造上に「表示される」パターンは、たとえば基板若しくは基板の層（たとえば、フィーチャの予備バイアス化、光学近似補正フィーチャ、位相及び／又は偏光変分技法、及び／又は多重露光技法が使用される）に最終的に転写するパターンとは実質的に異なっていても良いことを理解されたい。一般的には、このようなパターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路若しくは他のデバイス（以下を参照されたい）中の特定の機能層に対応している。パターン化構造は、反射型及び／又は透過型にすることができる。パターン化構造の例としては、以下を挙げることができる。

マスク：
マスクの概念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、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。このようなマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスクに衝突する放射をマスク上のパターンに従って選択的に透過させ（透過型マスクの場合）、或いは選択的に反射させている（反射型マスクの場合）。マスクの場合、支持構造は、通常、入射する放射ビーム中の所望の位置に確実にマスクを保持することができ、且つ、必要に応じてマスクをビームに対して確実に移動させることができるマスク・テーブルである。

プログラム可能ミラー・アレイ：
粘弾性制御層及び反射型表面を有するマトリックス処理可能表面は、このようなデバイスの例の１つである。このような装置の基礎をなしている基本原理は、（たとえば）反射型表面の処理領域が入射光を回折光として反射し、一方、未処理領域が入射光を非回折光として反射することである。適切なフィルタを使用することにより、非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、回折光のみを残すことができるため、この方法により、マトリックス処理可能表面の処理パターンに従ってビームがパターン化される。この方法に対応する方法で回折格子光バルブ（ＧＬＶ）のアレイを使用することも可能であり、ＧＬＶの各々は、入射光を回折光として反射する回折格子を形成するべく、互いに対して変形可能な（たとえば電位を印加することによって）複数の反射型リボンを備えることができる。プログラム可能ミラー・アレイの他の代替実施例には、マトリックスに配列された極めて微小な（場合によっては微視的な）ミラーが使用されている。これらの微小ミラーの各々は、適切な局部電界を印加することによって、或いは圧電駆動手段を使用することによって、１つの軸の周りに個々に傾斜させることができる。たとえば、入射する放射ビームを反射する方向が、処理済みミラーと未処理ミラーとでそれぞれ異なるように微小ミラーをマトリックス処理することが可能であり、この方法により、マトリックス処理可能ミラーの処理パターンに従って反射ビームがパターン化される。必要なマトリックス処理は、適切な電子手段を使用して実行される。上で説明したいずれの状況においても、パターン化構造は、１つ又は複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。上で参照したミラー・アレイに関する詳細な情報については、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号及び第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。これらの文書は、いずれも参照により本明細書に援用する。プログラム可能ミラー・アレイの場合、支持構造は、たとえば、必要に応じて固定若しくは移動させることができるフレーム若しくはテーブルとして具体化することができる。

プログラム可能ＬＣＤパネル：
参照により本明細書に援用する米国特許第５，２２９，８７２号に、このような構造の例の１つが記載されている。この場合の支持構造も、プログラム可能ミラー・アレイの場合と同様、たとえば、必要に応じて固定若しくは移動させることができるフレーム若しくはテーブルとして具体化することができる。

分かり易くするために、本明細書の以下の特定の部分、とりわけ例の部分にはマスク（すなわち「レチクル」）及びマスク・テーブル（すなわち「レチクル・テーブル」）が包含されているが、このような例の中で考察されている一般原理は、上で説明したパターン化構造のより広義の文脈の中で理解されたい。

リソグラフィ装置を使用して、表面（たとえば基板の目標部分）に所望のパターンを適用することができる。リソグラフィ投影装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターン化構造を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、このパターンが、放射線感応材料（レジスト）の層で被覆された基板（たとえばシリコン・ウェハ若しくは他の半導体材料）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイ及び／又は１つ又は複数のダイ部分からなる）に画像化される。通常、１枚のウェハには、投影システムによって順次照射される目標部分（たとえば１回の照射で１つの目標部分が照射される）に隣接するマトリックスすなわち回路網全体が含まれている。

現在、マスク・テーブル上のマスクによるパターン化を使用しているリソグラフィ投影装置には２種類の装置がある。そのうちの１つは、マスク・パターン全体を目標部分に１回で露光することによって目標部分の各々を照射する装置で、一般にウェハ・ステッパと呼ばれている。もう１つは、マスク・パターンを投影ビームで所与の基準方向（「走査」方向）に連続的に走査し、且つ、基板テーブルをこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々を照射する装置で、一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれている。通常、投影システムは、倍率係数Ｍ（通常＜１）を有しているため、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度を係数Ｍ倍した速度になる。走査型の装置の場合、投影ビームは、走査方向にスリット幅を有するスリットの形態にすることができる。上で説明したリソグラフィック・デバイスに関する詳細な情報については、たとえば、参照により本明細書に援用する米国特許第６，０４６，７９２号を参照されたい。

リソグラフィ投影装置を使用した製造プロセスでは、パターン（たとえばマスクのパターン）が、少なくとも一部が放射線感応材料（たとえばレジスト）の層で被覆された基板上に画像化される。この画像化処理手順に先立って、プライミング、レジスト・コーティング及び／又はソフト・ベークなどの様々な他の処理手順が基板に加えられる。放射線への露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び／又は画像化されたフィーチャの測定／検査などの他の処理手順が基板に加えられる。この一連の処理手順は、デバイス（たとえばＩＣ）の個々の層をパターン化するための基本として使用されている。たとえば、これらの転写処理手順によって基板上のレジスト層をパターン化することができる。この一連の処理手順に続いて、蒸着、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、化学機械研磨等、１つ又は複数のパターン化プロセスを継続することができる。これらはすべて、個々の層の生成、修正若しくは仕上げを意図したものである。複数の層を必要とする場合、すべての処理手順又はそれらの変形手順が新しい層の各々に対して繰り返されるが、最終的にはデバイスのアレイが基板（ウェハ）上に出現する。これらのデバイスは、次に、ダイシング又はソーイングなどの技法を使用して互いに分離され、分離された個々のデバイスがキャリアに実装され、或いはピンに接続される。このようなプロセスに関する詳細な情報については、たとえば、書籍「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４）を参照されたい。

本明細書において参照している基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）或いは度量衡学ツール若しくは検査ツール中で、露光前若しく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及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、複数回に渡って処理することができるため（たとえば多層ＩＣを生成するめに）、本明細書に使用し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。

「投影システム」という用語には、たとえば屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック系を始めとする様々な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。使用される露光放射のタイプ、露光経路内における１つ又は複数の液浸液或いはガス充填領域の有無、露光経路のすべてに渡って、或いは露光経路の一部に真空が使用されているかどうかなどの要因に基づいて特定の投影システムを選択することができる。分かり易くするために、以下、投影システムを「レンズ」と呼ぶ。また、放射システムには、投影放射ビームを導き、整形し、縮小し、拡大し、パターン化し、且つ／又は制御するための任意の設計タイプに従って動作するコンポーネントが含まれており、以下、このようなコンポーネントについても、集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。

また、リソグラフィ装置は、場合によっては複数の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」装置の場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又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つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。たとえば米国特許第５，９６９，４４１号及びＰＣＴ出願第ＷＯ９８／４０７９１号に、二重ステージ・リソグラフィ装置が記載されている。これらの文書は、参照により本明細書に援用する。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体中（たとえば水中）に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。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の最初のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法の使用は、当分野においては、投影システムの有効開口数を大きくすることで良く知られている。

本明細書における「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍの放射）、ＥＵＶ（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの極紫外放射）及び粒子線（イオン・ビーム或いは電子ビームなど）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含するべく使用されている。

本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけＩＣの製造における使用が参照されているが、このような装置は、他の多くの可能アプリケーションを有していることを明確に理解されたい。たとえば、リソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド、ＤＮＡ分析装置等の製造に使用することができる。このような代替適用の文脈においては、本明細書における「ウェハ」或いは「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」及び「目標部分」という用語に置換されているものと見なすべきであることは、当分野の技術者には理解されよう。

リソグラフィ投影装置の照明システム及び／又は投影レンズの光学特性を評価することが望ましく、また、ハードウェアの交換に頼ることなくこのような評価を取得し、且つ／又はレンズの較正を実施することが望ましい。

本発明の一実施例による構造は、レンズの第１の側に配置された、第１の回折格子パッチ及び第２の回折格子パッチを備えた第１のセット（組）の回折格子パッチを備えている。この構造は、さらに、レンズの第１の側に対して光学的に実質的に反対側の第２の側に配置された、第３の回折格子パッチ及び第４の回折格子パッチを備えた第２のセットの回折格子パッチを備えている。第１及び第２のセットのうちの少なくとも一方のセットは、もう一方のセットに対して移動させることができる。この構造の第１の構成では、第１と第３の回折格子パッチが整列し、また、この構造の第２の構成では、第２と第４の回折格子パッチが整列する。第１の構成と第２の構成が同時に存在することはない。

また、このような構造を備えたリソグラフィ装置及び試験方法を開示する。本発明の他の実施例には、レンズ較正方法、較正済みレンズを備えたリソグラフィ装置、デバイス製造方法及び該製造方法によって製造したデバイスが含まれている。

以下、本発明の実施例について、単なる例に過ぎないが、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。

本発明の実施例には、たとえば光学系の光学特性を速やかに、高い信頼性で、完全且つ正確に測定するべく使用することができる方法、装置及び測定器具が含まれている。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を略図で示したものである。この装置は、以下に列記する品目を備えている。

投影放射ビーム（たとえばＵＶ放射若しくはＥＵＶ放射）を供給（たとえば供給することができる構造を有する）するべく構成された放射システム。この特定の例では、放射システムＲＳは、放射源ＳＯ、ビーム引渡しシステムＢＤ及び照明システムＩＬをさらに備えている。照明システムＩＬには、照明モードを設定するための調整構造ＡＭ、インテグレータＩＮ及び集光光学系ＣＯが含まれている。

投影ビームをパターン化することができるパターン化構造を支持するべく構成された支持構造。この例では、第１の対物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴは、マスクＭＡ（たとえばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えており、マスクをアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第１の位置決め構造に接続されている。

基板を保持するべく構成された第２の対物テーブル（基板テーブル）。この例では、基板テーブルＷＴは、基板Ｗ（たとえばレジスト被覆半導体ウェハ）を保持するための基板ホルダを備えており、基板をアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第２の位置決め構造、及びレンズＰＬに対する基板及び／又は基板テーブルの位置を正確に指示するべく構成された（たとえば干渉）測定構造ＩＦに接続されている。

パターン化されたビームを投射するべく構成された投影システム（「レンズ」）。この例では、投影システムＰＬ（たとえば屈折レンズ群、カタディオプトリック系若しくはカトプトリック系及び／又はミラー系）は、マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイ及び／又は１つ又は複数のダイ部分からなる）に結像させるべく構成されている。これに代えて、投影システムに二次ソースの画像を投影させることも可能であり、その場合、プログラム可能パターン化構造のエレメントをシャッタとして作用させることができる。また、投影システムは、たとえば二次ソースを形成し、且つ、基板に微小スポットを投影するべく微小レンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることができる。

図に示すように、この装置は透過型の装置である（たとえば透過型マスクを有している）が、一般的にはたとえば反射型（反射型マスクを備えた）装置であっても良い。別法としては、この装置は、たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどの他の種類のパターン化構造を使用することも可能である。

放射源ＳＯ（たとえば水銀灯、エキシマ・レーザ、電子銃、レーザ生成プラズマ源すなわち放電プラズマ源、或いはストレイジ・リング若しくはシンクロトロン内の電子ビームの経路の周りに設けられたアンジュレータ）は放射ビームを生成している。この放射ビームは、照明システム（イルミネータ）ＩＬに直接供給され、或いは調節構造すなわち電界を介して供給される。たとえば、ビーム引渡しシステムＢＤは、適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡大器を備えることができる。イルミネータＩＬは、ビーム内の強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）を設定するための調整構造すなわち電界ＡＭを備えており、投影ビームによってたとえば基板に引き渡される放射エネルギーの角分布に影響を及ぼすことができる。また、この装置は、通常、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えている。この方法により、マスクＭＡに衝突するビームＰＢの断面に、所望する一様な強度分布を持たせることができる。

図１に関して、放射源ＳＯをリソグラフィ投影装置のハウジング内に配置し（放射源ＳＯがたとえば水銀灯の場合にしばしば見られるように）、且つ、リソグラフィ投影装置から離して配置することにより、放射源ＳＯが生成する放射ビームをリソグラフィ投影装置に供給することができる（たとえば適切な誘導ミラーを使用して）ことに留意されたい。この後者のシナリオは、放射源ＳＯがエキシマ・レーザの場合にしばしば見られるシナリオである。本発明及び特許請求の範囲には、これらのシナリオの両方が包含されている。

次に、ビームＰＢが、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡによって遮断される。マスクＭＡを通過した（或いはマスクＭＡで選択的に反射した）ビームＰＢは、ビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決め構造（及び干渉測定構造ＩＦ）を使用することにより、たとえば異なる目標部分ＣをビームＰＢの光路中に配置するべく、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め構造を使用して、たとえばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後、或いは走査中に、マスクＭＡをビームＰＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、対物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、図１には明確に示されていないが、長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されているが、ウェハ・ステッパ（ステップ・アンド・スキャン装置ではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータに接続するだけで良く、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。

図に示す装置は、以下に示す複数の異なるモードで使用することができる。

１．ステップ・モード
マスク・テーブルＭＴは、基本的に静止状態に維持され、マスク画像全体が目標部分Ｃに１回の照射（すなわち単一「フラッシュ」）で投影される。次に、基板テーブルＷＴがｘ及び／又はｙ方向に動かされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢによって照射される。

２．走査モード
所与の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」に露光されない点を除き、基本的にステップ・モードと同じシナリオが適用される。走査モードでは、マスク・テーブルＭＴを所与の方向（いわゆる「走査方向」、たとえばｙ方向）に速度ｖで移動させることができるため、投影ビームＰＢでマスク画像を走査することができ、同時に基板テーブルＷＴが同じ方向又は逆方向に、速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ＭはレンズＰＬの倍率である（通常、Ｍ＝１／４若しくはＭ＝１／５）。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きい目標部分Ｃを露光することができる。

３．他のモード
プログラム可能パターン化構造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、投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動若しくは走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化構造が更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン化構造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。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態若しくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

リソグラフィ投影装置の照明システム及び／又は投影レンズの光学特性を評価するためには、いくつかのタイプの測定を実施することが望ましい。国際特許公告ＷＯ０１／６３２３３Ａ２に、レチクル・レベルに配置されたソース・モジュール及び基板レベルに配置されたセンサ・モジュールを備えた測定器具が記述されている。測定している間、投影レンズは、ソース・モジュールとセンサ・モジュールの間に配置される。

以下、「回折格子パッチ」という用語は、１つ又は複数の回折格子を備えた領域を表している。本出願の文脈においては、「回折格子パッチ」という用語は、たとえば直線パターン（たとえばラスタ・パターン）若しくは二次元パターン（たとえばチェス盤の形のパターン）を表している。現在知られているＷＯ０１／６３２３３Ａ２の実施態様には、１つのタイプの回折格子パッチしか包含されていない。

投影レンズの異なる光学特性をより正確に測定するためには、特定の適用例用に設計され、且つ、最適化された構造を個々に有する、タイプが異なる回折格子パッチを使用することが有利である。たとえば極めて高速の測定に使用することができるよう、回折格子パッチ・タイプＡの回折格子のピッチを小さくし、また、たとえば極めて解像度の高い波面測定或いは拡大測定レンジに使用することができるよう、回折格子パッチ・タイプＢの回折格子のピッチを大きくし、さらに、たとえばひとみの測定に使用することができるよう、回折格子パッチ・タイプＣにピンホールを持たせ、また、回折格子パッチ・タイプＤを、たとえば拡大捕捉レンジに使用することができる。特に、ピンホールを使用することにより、照明システムの測定データを得ることができる。

レチクル・レベルに配置されるすべてのタイプの回折格子パッチＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに対して、対応する等価回折格子パッチＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを基板レベルに配置することができる。測定ビームは、レチクル・レベルの回折格子パッチに供給され、対応する基板レベルの回折格子パッチに到達するまで、レチクル・レベルの回折格子パッチ及び投影レンズを通って移動する。基板レベルの回折格子パッチの下流側に別のセンサ（たとえばカメラ若しくは他のイメージ・センサ）を配置し、透過した測定ビームの強度を正確に測定することも可能である。ＵＳ特許出願２００３−０００１１０７Ａ１に開示されている、複数の光学特性を同時に測定する方法を使用することができる。

ここでは、基板テーブル上に取り付けられたイメージ・センサ・モジュールを備えたアセンブリ（組立体）を開示する。このイメージ・センサ・モジュールは、特定のピッチ及び線幅を有する回折格子を備えたイメージ・センサ・マーク・パターンを有している。一連のセンサ・マーク・パターンと協同するマスク・マーク・パターンは、マスクに配置されている。マスク・レベルのマスク・マーク・パターンと協同するこのウェハ・レベルのイメージ・センサ・マーク・パターンのアセンブリにより、レンズ収差、レンズの倍率及びひずみ、及びレンズの焦点面を正確に測定することができ、且つ、基板テーブルとマスク・パターン（マスク・テーブル）を整列させることができる。

回折格子パッチは、互いに極端に接近していないこと、つまり回折格子パッチと回折格子パッチの間の相互の距離が短いことが望ましい。異なる回折格子を通過する測定ビームは、異なる方向に回折し、且つ、散乱することになるが、この散乱が、測定ビームによって供給される光が、回折格子の背面のウェハ・レベルに配置された検出器（たとえばカメラ）でオーバラップする原因になっている。

これまでのところ、１つのパッチを除く他のすべてのパッチからの測定ビームによって供給される光のカメラへの透過を防止する方法は知られていない。また、これまでは、これらの回折格子パッチを極端に接近して配置した場合に、マスク・レベルの回折格子パッチを１つだけ照射することは困難であるか、或いは不可能であった。回折格子パッチが極端に接近していると、異なる回折格子パッチからの光がカメラに当たり、異なる回折格子からの光が検出器上で干渉することになる。個々の回折格子パッチを通過する（或いは個々の回折格子パッチからの）ビームを分離することは不可能であり、したがって同一のセンサを使用して投影レンズの複数の異なる光学特性を正確に測定することは不可能ではないにしても困難であった。

図２を参照して、レンズ及び／又は照明システムの光学特性を正確に測定するための装置２１について、その概要（本特許出願に使用されているレンズの概念は、上で説明した通りである）を説明する。図２では、モジュール２３及びモジュール２７は、それぞれレンズ３１の上方及び下方に配置されている。たとえばモジュール２３及びモジュール２７は、それぞれレンズ３１の焦点面内若しくは焦点面の近くに配置することができる。回折格子パッチ４３及び４５は、それぞれモジュール２３及び２７の上に配置されている。参照数表示４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ及び４３Ｄは、それぞれモジュール２３の上に配置されている異なる回折格子パッチを表している。また、モジュール２３の回折格子パッチ４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ及び４３Ｄに対応するモジュール２７上の回折格子パッチは、それぞれ４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ及び４５Ｄで示されている。

モジュール２３及び２７の形状は全く任意であり、回折格子パッチ４３及び４５をモジュール２３及び２７の上に取り付けるためにのみ機能させることができる。現在入手可能なリソグラフィ投影装置では、回折格子パッチ４３及び４５は、それぞれレチクル（すなわちマスク）上、ソース・モジュール上（たとえばパターンの外側）若しくはレチクル（すなわちマスク）ステージ内に取り付けられた基準モジュール上、及びセンサ・モジュール上に取り付けられていることがしばしばである。ソース・モジュールは交換可能であり（たとえばレチクルのように）、或いはレチクル・ステージに統合することができる。

モジュール２３は、測定及び調整ユニット３３に接続することができ、また、モジュール２７は、測定及び調整ユニット３５に接続することができる。測定及び調整ユニット３３及び３５は、相互に通信することができ（たとえばリンク３７を介して）、いずれか一方若しくは両方をプロセッサ・ユニット３８（たとえばマイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ若しくは他のプログラム可能論理素子アレイ、プログラム済み論理素子アレイ或いは専用論理素子アレイ）に接続することができる。

モジュール２３は、回折格子パッチ４３（４３Ａ〜４３Ｄ）で回折して、回折次数からなる二次ビーム２６を提供する光ビーム２５で照射することができる。モジュール２７の下方には、カメラなどのセンサ２９が配置されている。このセンサ２９もプロセッサ・ユニット３８に接続されている。二次ビーム２６の回折次数が、レンズ３１によって、受け取った二次ビーム２６を再度回折させる異なる回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄ上に画像化される。この回折により、他の回折次数が検出器２９に衝突することになるが、異なる回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄのこれらの他の回折次数が検出器２９の表面でオーバラップ（重なり合い）することになる。

しかしながら、回折だけが、カメラが配置されている位置でオーバラップする最も重要な理由ではなく、たとえば、オーバラップは、検出器２９（たとえばカメラ）の表面がモジュール２７から実質的に距離を隔てて配置されていることにも原因している。参照数表示４１は、このオーバラップを示したものである。

光は、モジュール２７の法線に対して大きな角度をなしてモジュール２７から出現する。回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄは、互いにｄ１の距離を隔てており、また、回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄは、互いにｄ２の距離を隔てている。便宜上、図２には縮小率が１、したがってｄ１とｄ２が等しいレンズ３１が示されているが、レンズ３１には寸法に対する影響があるため、一般的にはｄ１とｄ２は同じではない。ｄ１とｄ２は「整合している」ことが望ましく、或いは重要である。リソグラフィ装置の一般的な縮小率（縮小係数）は４若しくは５であるが、他の縮小係数を持たせることも可能である。

モジュール２３及び２７は、回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄの間及び４５Ａ〜４５Ｄの間に、数表示３９で示す、光ビーム２６を遮断する物質部分を備えている。この物質は、たとえばクロムである。図２には、ｄ１及びｄ２でこれらの物質部分の寸法が図式的に示されている。これらの物質部分ｄ１及びｄ２は、それぞれモジュール２３及び２７の連続する回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄ及び４５Ａ〜４５Ｄの間で整合している。測定及び調整ユニット３３、３５及び検出器２９は、いずれもマイクロプロセッサ・ユニット３８と通信することができる。

この装置２１は、次のように動作している。リソグラフィック装置の照明システムがモジュール２３の回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄを照射し、回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄが、レンズ３１を通過する、明確に定義された高次数光ビームを生成する。回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄは、いくつかの明確に定義された次数の光ビーム２５のみを二次ビーム２６として、回折パターンとしての回折格子パッチ４３を通して移動させ、続いてレンズ３１を通して移動させる。ビーム２６に対するレンズ３１の効果に応じて、レンズ３１の光学特性に関する情報を得ることができる。

２つのモジュール２３及び２７の互いに対する相対相互位置は、それぞれ測定及び調整ユニット３３及び３５を使用して測定することができる。この相対位置は、マイクロプロセッサ・ユニット３８によって制御される測定及び調整ユニット３３及び３５を使用して調整することができる。レンズ３１を通って移動した二次ビーム２６は、モジュール２７の回折格子パッチ４５に衝突する。得られた回折パターンがセンサ２９によって検出される。プロセッサ・ユニット３８は、センサ２９が検出した回折パターンを使用して、レンズ３１の１つ又は複数の光学特性を正確に測定することができる。

目下のところ、回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄによって生成される回折パターンが互いに極端に近接している場合、それらによってオーバラップ部分４１が生成され、そのために、センサ２９によって検出される、回折格子パッチ４５Ａによって生成されるパターンが、回折格子パッチ４５Ｂによって生成されるパターンによって妨害されている。検出器２９上でオーバラップしないよう、このような問題を回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄ（及び４３Ａ〜４３Ｄ）をもっと大きな距離を隔てて配置する（たとえばｄ１を大きくする）ことによって解決することは、他のタイプの回折格子を追加することができるモジュール２７（及び２３）上の貴重な空間の損失を招くことになり、したがってハードウェアの交換（たとえば、レンズ３１の異なる特性を測定するべく、モジュール２３及び２７をたとえば異なる回折格子を備えた異なるモジュール２３、２７に交換する）に頼ることなく複数の光学特性を正確に測定することは困難である。

図３は、この問題の解決法を示したものである。図２に使用されている参照数表示と同じ参照数表示は、同じ部品を表している。モジュール２３は、タイプが異なる回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄを備えている。モジュール２７は、対応するタイプの回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄを備えている。図３では、レンズ３１の異なる特性を正確に測定するべく、タイプの異なる回折格子のセットが使用されている。たとえば、極めて高速の測定ができるよう、回折格子パッチ４３Ａ及び４５Ａの回折格子のピッチを小さくし、また、極めて解像度の高い波面測定或いは拡大測定レンジに使用することができるよう、回折格子パッチ４３Ｂ及び４５Ｂの回折格子のピッチを大きくし、さらに、ひとみの測定ができるよう、回折格子パッチ４３Ｃ及び４５Ｃにピンホール回折格子を持たせることができる。モジュール２３に配置されている回折格子パッチ４３Ａと４３Ｂの間はｄ２で分離され、モジュール２７に配置されている対応する回折格子パッチ４５Ａと４５Ｂの間はｄ３で分離されている。

以下の説明は、回折格子パッチ４３Ａ、４５Ａ、４３Ｂ及び４５Ｂを対象にしたものであるが、他のタイプの回折格子にも十分に等しく適用することができる。タイプが異なる回折格子パッチからの光がセンサ２９に到達しないようにするためには、タイプの異なる２つの回折格子が同時に整列しないように個々の回折格子の間を分離することが望ましい。このような分離は、たとえば距離ｄ２と距離ｄ３が異なるように選択することによって達成することができる。本発明の一実施例による構造では、モジュール２３上に存在する単位長さＬ当たりの回折格子の数が、モジュール２７上に存在する単位長さＬ当たりの回折格子の数の倍数にならないようにこれらの距離が選択されている。図３は、回折格子パッチ４３Ｂを通過する光が、光を遮断するべく回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄの間を分離している、たとえばクロムからなる物質部分３９の１つによって遮断され、センサ２９に到達しない一例を示したものである。

本発明の一実施例による構造では、回折格子パッチ４３Ａ〜４３Ｄは、対応する回折格子パッチ４５Ａ〜４５Ｄとのみ同時に整列するように配列されている。このような配列は、当分野の技術者には理解されるように、個々の回折格子パッチ間の距離を適宜に選択することによって保証される。一例として、モジュール２３上の回折格子パッチのパッチ間距離を一定の等しい距離に維持し、且つ、レンズ３１による縮小後の回折格子パッチの数が、モジュール２７上の回折格子パッチの数の倍数にならないように、その数を選択することができる。モジュール２７上の回折格子パッチが、同じく一定の等しいパッチ間距離で間隔を隔てている場合、モジュール２３上の回折格子パッチは、モジュール２７に対して、少なくとも一定の範囲内で２つの回折格子パッチが同時に整列しないように分散させることができる。

パッチ間距離が上で説明したように決定されている場合、当然のことではあるが、「余分の回折格子パッチ」、つまりモジュール２７（或いはモジュール２３）上の回折格子パッチであって、対応する回折格子パッチがモジュール２３（或いはモジュール２７）上に存在しない回折格子パッチで占有されることになる空白位置を残すことが可能である。この場合、モジュール２３上の回折格子パッチの数とモジュール２７上の回折格子パッチの数を同じ数にすることができ、且つ、パッチ間距離を、２つの回折格子パッチが同時に整列しない距離にすることができる。もう１つの可能性は、ウェハ・レベルの回折格子パッチ及びウェハに投影される投影レンズによる縮小後のマスク・レベルのパッチ間距離に対する、隣接する回折格子パッチの対の各々の間の平均距離（「パッチ間距離」）を決定することである。この平均値は同じ値でなくても良い。

次に、極めて簡単な略図である図４ａ及び４ｂを参照して、本発明についてさらに明確に説明する。この場合も、図２及び図３に使用している参照数表示と同じ参照数表示は、同じ部品を表している。図４ａは第１の位置を示したもので、回折格子パッチ４３Ｂと４５Ｂが整列するようにモジュール２３及び２７が配置されている。二次ビーム２６は、遮断されることなく回折格子パッチ４５Ｂを通過している。一方、モジュール２３に配置された回折格子パッチ４３Ａによって生成された二次ビーム２６は、モジュール２７のクロム層３９によって遮断されている。

図４ｂでは、モジュール２３及び２７が、測定及び調整ユニット３３及び／又は３５（のうちの少なくとも一方）によって移動している。今度は回折格子パッチ４３Ａと４５Ａが整列し、モジュール２３の回折格子パッチ４３Ｂを通過した光が遮断されている。これは、個々の回折格子間の距離ｄ２とｄ３が異なるように選択することによって可能である。いくつかの構成が可能であることは、当分野の技術者には容易に理解されよう。また、本発明の実施例は、一次元のセットアップ（設定）、つまり図２、３、４ａ及び４ｂで示したセットアップに何ら限定されない。

図５は、二次元セットアップを示したものである。モジュール２３及び２７は、図の上の方向（たとえば図４に示すビーム２５の方向に沿った方向）から見ることができる。図５に示すように、回折格子パッチの数は、第１の方向ｐ１に対しては、単位長さＬ１当たり３／２個の回折格子パッチがモジュール２３上に存在し、且つ、単位長さＬ１当たり１個の回折格子パッチがモジュール２７上に存在するように選択されている。第２の方向ｐ２（図５の場合、第１の方向ｐ１に対して直角をなす方向）に対しては、モジュール２３上の回折格子パッチの数は、単位長さＬ２当たり５個であり、モジュール２７上の回折格子パッチの数は、単位長さＬ２当たり４個である。ｐ１とｐ２の間の角度は、９０度以外の角度であっても良い。

図５では、モジュール２３及び２７は、回折格子パッチ４３Ａと４５Ａが整列するように配置されている。他の回折格子パッチは、上側のモジュール２３を通過した光がモジュール２７のクロム層によって遮断されるように配置されている。図５の陰影が施されたモジュール２７及びモジュール２３のクロム層３９は、この他の回折格子パッチの配置を示したものである。当分野の技術者には他の代替形態、たとえば第１の方向ｐ１と第２の方向ｐ２の互いの角度が９０度以外の代替形態が自ずから容易に思い描かれよう。

次に、図６を参照して本発明の他の実施例について説明する。図６は、第１のモジュールを備えた装置７０を示したもので、第１のモジュールの上に回折格子パッチ７７Ａ及び回折格子パッチ７７Ｂが配置されている。図６には２つの回折格子パッチが示されているが、本発明は、もっと多くの回折格子パッチにも等しく適用することができる。回折格子モジュール６１は、「ソース・モジュール」とも呼ばれている。

図６に示すように、モジュール６１の下方にレンズ６５が配置されている。また、レンズ６５の下方には、回折格子パッチを備えた第２のモジュール６７（すなわち「センサ・モジュール」）が配置されている。この第２のモジュールは、回折格子パッチ７５Ａ、回折格子パッチ７５Ｂ、回折格子パッチ７５Ａ^＊及び回折格子パッチ７５Ｂ^＊を備えているが、この場合も、もっと多くの数の回折格子パッチを備えることも当然可能である。回折格子モジュール６７の下方には検出器６９（たとえばカメラ）が配置されている。検出器６９及びモジュール６７は、適切な調整装置７１を使用して、一体として移動させることができる（つまり相互には移動しない）ことが望ましい。

測定ビーム７３は、放射源６３によって提供される。分かり易くするために、放射源６３からの測定ビームは、図６には単純な略図で示されているが、実際には、放射源は、レンズ６５の開口数に対応する角度の円錐光を回折格子パッチ７７Ａ及び７７Ｂに確実に導いていることが望ましい。

装置７０の使用法は次の通りである。放射源６３からモジュール６１へ光７３が移動し、２つの回折格子パッチ７７Ａ及び７７Ｂを照射する。回折格子パッチ７７Ａ及び７７Ｂでビーム７３が回折する。参照数表示７３２及び７３１は、それぞれ回折格子パッチ７７Ａ及び７７Ｂを通って移動する回折次数をビームで示したものである。これらのビーム７３２及び７３１は、レンズ６５を通って移動し、第２のモジュール６７に当たる。モジュール６１及び６７は、レンズ６５の対向する焦点面に配置されていることが望ましい。

ビーム７３２及び７３１が回折格子パッチ７５Ａ^＊及び７５Ｂ^＊に衝突し、回折格子パッチ７５Ａ^＊及び７５Ｂ^＊で再度回折し、それにより検出器６９（たとえば、カメラ或いは他の光センサ若しくはイメージ・センサ）上に回折パターンが生成される。ビーム７３２の回折パターンには７３４のラベルが振られ、ビーム７３１の回折パターンには７３３のラベルが振られている。

回折格子パッチ７７Ａと７５Ａ^＊は同じ格子定数を有しており、また、回折格子パッチ７７Ｂと７５Ｂ^＊も同じ格子定数を有しているが、７７Ａ／７５Ａ^＊の格子定数と７７Ｂ／７５Ｂ^＊の格子定数は同じであっても、或いは異なっていても良い。回折格子パッチ７５Ａと７５Ａ^＊は、そのサイズが異なっていても良く、同様に回折格子パッチ７５Ｂと７５Ｂ^＊もそのサイズが異なっていても良い。たとえば回折格子パッチ７５Ａ及び７５Ｂは、それぞれ回折格子パッチ７５Ａ^＊及び７５Ｂ^＊より小さくすることができる。

放射源６３の出力はその量が変動し、カメラ上で信号がオーバフロー（若しくはアンダフロー）する原因になっている。回折格子パッチを交換する（たとえば回折格子パッチ７５Ａ^＊の代わりに７５Ａを使用する）ことにより、オーバフローを回避することができる。また、レンズ６５の収差を、極めて小さい格子定数では検出することができないような収差にすることも可能であり、その場合、格子定数がより大きい回折格子パッチを備えたモジュール６１及び６７を使用することができる。

縞パターン７３４及び７３３が検出器６９上でオーバラップしないことが望ましく、或いは重要である。実際に使用される回折格子パッチには、たとえば値が１／１０と１／５０の間の範囲のせん断比率に対応する回折格子定数、及び値が（２５μｍ^＊２５μｍ）と（２５０μｍ^＊２５０μｍ）の間の範囲のサイズに対応する格子定数を持たせることができる。モジュール６７上に存在する回折格子パッチ間の個々の相互距離、及びモジュール６７と検出器６９の間の距離は、縞パターン７３４及び７３３が間隔を隔てる（つまりオーバラップしない）ように選択することが望ましい。

次に、図７及び８を使用して、（たとえば中にレンズが取り付けられたリソグラフィ装置のための）レンズの光学特性を正確に測定するための較正済み器具を獲得し、且つ、できる限り同時にレンズを較正する原理について説明する。このような動作を「オンツール較正」と呼ぶことも可能である。

図７は、ガラス片などのモジュール９２を上から見た図を示したものである。モジュール９２上の一部９１は、測定装置のために確保されている部分である。この部分９１は一定の輪郭を備えており、図７には長方形１０７の輪郭が示されているが、その形状は任意である。輪郭１０７の内側には複数の回折格子パッチが生成されている。これらの回折格子パッチは、参照数表示９３、９５、９７及び９９で参照されている。回折格子パッチ９３、９５、９７及び９９を使用してレンズの光学特性を正確に測定することができる。矢印９８、１０３、１０５及び１０１は、それぞれ回折格子パッチ９３、９５、９７及び９９の配向を記号で示したものである。図７に示されている回折格子パッチは、ウェハ・レベルの回折格子パッチである。対応する回折格子パッチ（図示せず）は、マスク・レベルに存在している。

図８は、図７に示すモジュール９２の部分９１を三次元で見た図を示したもので、図７に使用されている参照数表示と同じ参照数表示が使用されている。また、図８には、カメラ（同じくモジュールと呼ばれている）などの感光装置の平面１０９が示されている。「縞平面」とも呼ばれるこの平面１０９に、回折格子９３、９５、９７及び９９によって生成された測定ビーム１１１の回折パターンが投影されている。

図８に示すアセンブリは、次のように使用することができる。一実施例では、部分９１は、１つの回折格子、たとえば図７に示す回折格子９３しか備えていない。この回折格子９３は、矢印９８に従って配向することができる。測定ビーム１１１は、この回折格子９３によって生成され、検出器（たとえばカメラ）の表面１０９に当たる。これによって得られる縞パターンが占有するのは、大まかにモジュール１０９すなわちカメラ上の利用可能空間のせいぜい１／４程度に過ぎない。一例として、表面１０９がたとえば平面１０９上で利用可能な１０２４^＊１０２４個のピクセル・アレイに対応している場合、個々の回折格子からの回折パターンが５１２^＊５１２個のピクセル領域を占有すると仮定すると、同じ回折格子９３すなわち同じ配向で４倍のピクセルに適応することができる。

また、たとえば異なる矢印１０３、１０５及び１０１で示すように、それぞれ異なる配向を有する複数の追加回折格子９５、９７及び９９に適応することも可能である。このような構造の潜在的な利点の１つは、回折格子９３をそれぞれ任意の回折格子１０３、１０５若しくは１０１の配向に対応する他の配向へ回転させるために部分９１（及びモジュール９２）を回転させる必要がないことである。一般的に、レンズ及び検出器はいずれも収差を有しているため、同時に複数の方向で測定することにより、異なるレンズ収差及び検出器収差に対して、より正確な測定値を得ることができる。

測定ビーム１１１の回折パターン間のあらゆるオーバラップを回避することが望ましい。図６に示す実施例に関連して上で説明したように、たとえばこのようなオーバラップを回避するためには、回折格子パッチ９３、９５、９７及び９９の間の距離及び／又は平面１０９と部分１０７の間の距離を選択することが望ましい。

本出願に記載されている測定技法には、当分野の技術者に知られているように、１つ又は複数の干渉パターンの検出が包含されている。本明細書において説明したモジュールは、（たとえばレンズ若しくは投影システムを測定し、或いは較正するために）それらと共に使用される器具若しくは装置に関連して交換できるものもあれば、交換できないものもある。

本発明のいくつかの実施例は、レンズの第１の光学特性を正確に測定するべく設計された少なくとも第１の回折格子パッチを備えた、レンズの第１の側に配置するべく設計された第１の回折格子パッチ・セットと、第１の回折格子パッチに対応する少なくとも第２の回折格子パッチを備えた、レンズの第２の側に配置するべく設計された第２の回折格子パッチ・セットに関している。

第１の回折格子パッチ・セットは、さらに、レンズの第２の光学特性を正確に測定するべく設計されたもう１つの第１の回折格子パッチを備えており、第１の回折格子パッチ・セットの第１の回折格子パッチ及びもう１つの第１の回折格子パッチは、互いに第１の相互距離を隔てて配置されている。また、第２の回折格子パッチ・セットは、さらに、もう１つの第１の回折格子パッチに対応するもう１つの第２の回折格子パッチを備えており、第２の回折格子パッチ・セットの第２の回折格子パッチ及びもう１つの第２の回折格子パッチは、互いに第２の相互距離を隔てて配置されている。第１の回折格子パッチ・セットは、第２の回折格子パッチ・セットに対して移動可能であり、第２の相互距離に対する第１の相互距離は、第１と第２の回折格子パッチ、或いはもう１つの第１の回折格子パッチともう１つの第２の回折格子パッチのいずれか一方のみが同時に完全に整列することができるようになっている。

この方法によれば、マスク・レベルの回折格子パッチと、対応するウェハ・レベルの回折格子パッチが同時に整列することができるのは、１つの回折格子パッチのみである。これは、マスク・レベルの他の回折格子パッチを通過した測定ビームが遮断され、したがって測定が妨害されないことを意味している。マスク・レベルの他の１つ又は複数の回折格子パッチ（つまり、対応する回折格子パッチと整列していない回折格子パッチ）を通過した測定ビームからの光は、ウェハ・レベルの回折格子パッチ・セットを通過することができない。

本発明の他の実施例による構造では、第１及び第２の光学特性が互いに異なっており、レンズ及び照明システムの異なる光学特性の迅速且つ正確な測定を可能にし、且つ／又はハードウェアの交換に消費される時間を不要にしている。

本発明のさらに他の実施例による構造では、第１の回折格子パッチ・セットは、複数の第１の回折格子パッチを備えており、それらが第１の平均回折格子パッチ間距離を画定している。第１の回折格子パッチは、第１のサイズを有している。また、第２の回折格子パッチ・セットも複数の第２の回折格子パッチを備えており、それらが第２の平均回折格子パッチ間距離を画定している。第２の回折格子パッチは、第２のサイズを有している。レンズは、ある縮小係数を有しており、この縮小係数で除した第１のサイズと第２のサイズは同じであり、縮小係数で除した第１の平均と第２の平均は異なっている。

これらの条件を満たすことにより、回折格子の分布を一定の範囲内で自動的に「修正」することができる。つまり、２つのタイプの回折格子パッチが同時に整列しないよう、自動的に修正することができる。

本発明のさらに他の実施例による装置は、ビームが第２のセットを通過した後のレンズの光学特性を測定することができるように構成されたセンサを備えている。（電子）センサを使用して測定を処理する利点については、言うまでもないことであろう。

この分野におけるもう１つの問題は、現在、広範囲に渡る状態の測定に使用することができる回折格子を利用することができないことである。光学（レンズ）系に対する測定の実施中に発生し得る状態には、光学系における大きな収差及び／又は測定ビームの突然の強度変化などがある。

現時点におけるもう１つの問題は、リソグラフィ投影装置に取り付けた後のレンズの光学特性を正確に測定するための較正済みレンズ及び較正済みセンサの両方を得ることである。

本発明のさらに他の実施例による装置は、第１のピッチ及び第１のサイズを有する少なくとも第１の回折格子パッチを備えた、レンズの第１の側に配置するべく設計された第１の回折格子パッチ・セットと、第１の回折格子パッチに対応する少なくとも第２の回折格子パッチを備えた、レンズの第２の側に配置するべく設計された第２の回折格子パッチ・セットとを備えており、第２の回折格子パッチ・セットの後ろ側に一定の距離を隔てて検出器が配置されている。この装置を使用している間、この検出器の上に、第２のセットの回折格子パッチを通って投射する測定ビームによって少なくとも１つの測定スポットが生成される。この装置は、第２の回折格子パッチ・セットが、さらに、第２のピッチ及び第２のサイズを有する少なくとももう１つの第２の回折格子パッチを備え、第２のピッチ及び第２のサイズのうちの少なくとも一方が、第１のピッチ及び第１のサイズのうちの少なくとも一方と異なることを特徴としている。

本発明のさらに他の実施例による装置は、第１の配向を有する少なくとも第１の回折格子パッチを備えた、レンズの第１の側に配置するべく設計された第１の回折格子パッチ・セットと、第１の回折格子に対応する少なくとも第２の回折格子パッチを備えた、レンズの第２の側に配置するべく設計された第２の回折格子パッチ・セットとを備えており、第２の回折格子パッチ・セットの後ろ側に第１の距離を隔てて検出器が配置されている。この装置を使用している間、この検出器の上に、第２のセットの回折格子パッチを通って投射する測定ビームによって少なくとも１つの測定スポットが生成される。この装置は、第１のセットが、さらに、第１の配向とは異なる第２の配向を有する少なくとももう１つの第１の回折格子パッチを備え、第１の回折格子パッチがもう１つの第１の回折格子パッチから第１の距離を隔てて配置され、第２のセットが、さらに、第２の配向と同じ配向を有する少なくとももう１つの第２の回折格子パッチを備え、第２の回折格子パッチがもう１つの第２の回折格子パッチから第２の距離を隔てて配置され、第１の距離及び第２の距離のうちの少なくとも一方が、この装置を使用している間、個別の測定スポットのみが前記検出器上に生成される距離であることを特徴としている。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置は、投影放射ビームを提供するための照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するべく機能するパターン化手段を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するための投影システムと、本明細書において説明した装置とを備えている。

また、本発明の実施例には、本明細書において説明した装置を使用してレンズを試験する方法、このような試験済みレンズを有するリソグラフィ装置、このようなリソグラフィ装置を使用して製造されたすべてのデバイスを含んでいる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で特許請求する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、適切である場合、上で説明した異なる実施例のすべての特徴を組み合わせることができ、たとえば図３〜５に示す原理は、図６〜８に示す構造に適用することができる。また、上記方法の他の実施例には、装置を制御し、それにより本明細書において説明した方法を実行するべく構成された１つ又は複数のコンピュータ、プロセッサ及び／又は処理装置（たとえば論理素子アレイ）が包含されており、或いはこのような方法を記述した命令（たとえば論理素子アレイによる実行が可能な命令）を記憶するべく構成されたデータ記憶媒体（たとえば磁気ディスク或いは光ディスク、若しくはＲＯＭ、ＲＡＭ或いはフラッシュＲＡＭなどの半導体メモリ）が包含されている。これらの実施例についての説明が、特許請求する本発明の制限を意図したものではないことに明確に留意されたい。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 現況技術による、レンズの光学特性を正確に測定するための装置を示す略図である。 本発明による提案装置を示す図である。 本発明の基礎をなす原理をより詳細に（極めて図式的に）示す図である。 本発明の基礎をなす原理をより詳細に（極めて図式的に）示す他の図である。 回折格子の可能分布を示す略図である。 本発明の他の実施例を示す図である。 リソグラフィの目的には使用されないウェハ（若しくはマスク）の一部に存在する空間のより経済的な使用法を示す図である。 複数の回折格子パッチから投射する光が検出器上に個別の測定スポットを形成する様子を示す図である。

符号の説明

２１、７０ レンズ及び／又は照明システムの光学特性を正確に測定するための装置
２３、２７、６１、６７、９２ モジュール（回折格子モジュール）
２５ 光ビーム
２６ 二次ビーム
２９、６９ センサ（検出器）
３１、６５ レンズ
３３、３５ 測定及び調整ユニット
３７ リンク
３８ プロセッサ・ユニット
３９ 光ビーム（二次ビーム）を遮断する物質部分（クロム層）
４１ オーバラップ部分
４３、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄ、４５、４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ、４５Ｄ、７５Ａ、７５Ａ^＊、７５Ｂ、７５Ｂ^＊、７７Ａ、７７Ｂ、９３、９５、９７、９９ 回折格子パッチ
６３、ＳＯ 放射源
７１ 調整装置
７３、１１１ 測定ビーム
９１ モジュール上の一部
９８、１０３、１０５、１０１ 回折格子パッチの配向
１０７ モジュール上の一部の輪郭
１０９ 感光装置の平面（検出器の表面）
７３１、７３２ 回折格子パッチを通って移動する回折次数（ビーム）
７３３ ビーム７３１の回折パターン（縞パターン）
７３４ ビーム７３２の回折パターン（縞パターン）
ＡＭ 調整構造
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 目標部分
ＣＯ 集光光学系（コンデンサ）
ＩＦ 測定構造
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＩＮ インテグレータ
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合せマーク
ＭＡ マスク
ＭＴ 第１の対物テーブル（マスク・テーブル）
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合せマーク
ＰＢ ビーム
ＰＬ 投影システム（レンズ）
ＲＳ 放射システム
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (28)

1. レンズの第１の側に配置された、第１の回折格子パッチ及び第２の回折格子パッチを備えた第１のセットの回折格子パッチと、
   前記レンズの前記第１の側に対して光学的に実質的に反対側の第２の側に配置された、第３の回折格子パッチ及び第４の回折格子パッチを備えた第２のセットの回折格子パッチとを備えた構造であって、
   前記第１及び第２の回折格子パッチが第１の距離を隔てて配置され、また、前記第３及び第４の回折格子パッチが第２の距離を隔てて配置され、
   前記第１及び第２のセットのうちの少なくとも一方のセットをもう一方のセットに対して移動させることができ、
   前記構造の第１の構成では、前記第１と第３の回折格子パッチが、前記第１の回折格子パッチから放射された光が前記第３の回折格子パッチを通過するように光学的に整列し、
   前記構造の第２の構成では、前記第２と第４の回折格子パッチが、前記第２の回折格子パッチから放射された光が前記第４の回折格子パッチを通過するように光学的に整列し、
   前記第１の距離と前記第２の距離が、前記第１の構成と第２の構成が同時に発生することを防ぐように選択される構造。
2. 前記構造の第１の構成のセットに、前記第１と第３の回折格子パッチが光学的に整列するすべての構成が包含され、
   前記構造の第２の構成のセットに、前記第２と第４の回折格子パッチが光学的に整列するすべての構成が包含され、
   前記第１の構成のセットと第２の構成のセットが同時に存在しない、請求項１に記載の構造。
3. 前記構造の前記第１の構成及び第２の構成において、前記第１のセットが少なくとも実質的に前記レンズの前記第１の側の焦点面内に位置し、前記第２のセットが少なくとも実質的に前記レンズの前記第２の側の焦点面内に位置する、請求項１に記載の構造。
4. 前記第１の回折格子パッチが、衝突する放射ビームに応答して、所定の回折パターンからなる光を放出するべく構成され、
   前記第２の回折格子パッチが、前記衝突する放射ビームに応答して、他の回折パターンからなる光を放出するべく構成された、請求項１に記載の構造。
5. 前記構造が、（１）前記第１の回折格子パッチによって放出され、前記第３の回折格子パッチを通過する光、及び（２）前記第２の回折格子パッチによって放出され、前記第４の回折格子パッチを通過する光のうちの少なくともいずれかに基づいて前記レンズの光学特性を測定するべく構成されたセンサをさらに備えた、請求項４に記載の構造。
6. 前記第１のセットの回折格子パッチが、前記第１と第２の回折格子パッチとの対の各々の間の第１の平均パッチ間距離を特徴とする第１の複数の回折格子パッチを備え、
   前記第２のセットの回折格子パッチが、前記第３と第４の回折格子パッチとの対の各々の間の第２の平均パッチ間距離を特徴とする第２の複数の回折格子パッチを備え、
   前記第１と第２の平均パッチ間距離の比率が前記レンズの縮小係数とは実質的に異なる、請求項１に記載の構造。
7. 複数の前記第１の回折格子パッチの各々が第１のサイズを有し、
   複数の前記第２の回折格子パッチの各々が第２のサイズを有し、
   前記第１のサイズと前記第２のサイズの比率が前記レンズの縮小係数と実質的に同じである、請求項６に記載の構造。
8. 前記第１の回折格子パッチのサイズと前記第３の回折格子パッチのサイズの比率が前記レンズの縮小係数と実質的に同じであり、
   （１）前記第１の回折格子パッチから前記第２の回折格子パッチまでの距離と、（２）前記第３の回折格子パッチから前記第４の回折格子パッチまでの距離の比率が前記レンズの縮小係数とは実質的に異なる、請求項１に記載の構造。
9. 前記第１と第３の回折格子パッチが光学的に整列すると、前記第１の回折格子パッチの影響を受けた光が前記第３の回折格子に衝突する、請求項１に記載の構造。
10. 前記第１と第３の回折格子パッチが光学的に整列すると、前記第１の回折格子パッチの影響を受けた光が前記レンズによって導かれ、前記第３の回折格子に衝突する、請求項１に記載の構造。
11. 前記第１と第２の回折格子パッチが、最も狭い前記第１及び第２の回折格子パッチの幅以上の距離で分離された、請求項１に記載の構造。
12. レンズの第１の側に配置された、少なくとも第１の回折格子パッチを備えた第１のセットの回折格子パッチと、
    前記レンズの前記第１の側に対して光学的に実質的に反対側の第２の側に配置された第２のセットの回折格子パッチであって、前記第１の回折格子パッチに対応する第２の回折格子パッチと、第３の回折格子パッチとを備えた第２のセットの回折格子パッチと、
    前記第２のセットの回折格子パッチの前記レンズとは反対側に配置された、前記第２のセットを通過する測定ビームを検出するべく構成された検出器とを備えた構造であって、
    前記第１の回折格子パッチが第１のサイズ及び第１のピッチを有し、
    前記第３の回折格子パッチが第２のサイズ及び第２のピッチを有し、前記第２のサイズ及び前記第２のピッチのうちの少なくともいずれか一方が、それぞれ前記第１のサイズ及び前記第１のピッチとは異なっており、
    前記検出器が、第２の回折格子パッチを通過する第１の測定ビームを検出し、前記第３の回折格子パッチを通過する第２の測定ビームを検出し、
    前記第２と第３の回折格子パッチが、前記第１の測定ビームによって前記検出器に生成される測定スポットと、前記第２の測定ビームによって前記検出器に生成される測定スポットとがオーバラップしないように配置されている構造。
13. 前記第１及び前記第２の回折格子パッチのうちの少なくとも一方が、値が１／１０と１／５０の間の範囲のせん断比率に対応する回折格子ピッチ、及び値が（２５ミクロン＊２５ミクロン）と（２５０ミクロン＊２５０ミクロン）の間の範囲のサイズに対応する回折格子ピッチのうちの少なくともいずれかを有する、請求項１２に記載の構造。
14. レンズの第１の側に配置された、第１の配向を有する第１の回折格子パッチ及び第２の配向を有する第２の回折格子パッチを備えた第１のセットの回折格子パッチと、
    前記レンズの前記第１の側に対して光学的に実質的に反対側の第２の側に配置された、前記第１の回折格子パッチに対応する第３の回折格子パッチ及び前記第２の配向を有する第４の回折格子パッチを備えた第２のセットの回折格子パッチと、
    前記第２のセットの回折格子パッチの前記レンズとは反対側に配置された、前記第３の回折格子パッチを通過する第１の測定ビーム及び前記第４の回折格子パッチを通過する第２の測定ビームを検出するべく構成された検出器とを備えた構造であって、
    前記第１及び第２の回折格子パッチが第１の距離を隔てて配置され、また、前記第３及び第４の回折格子パッチが第２の距離を隔てて配置され、
    前記第１及び第２のセットの回折格子パッチのうちの少なくとも一方がもう一方に対して移動させることができ、
    前記構造の第１の構成では、前記第１と第３の回折格子パッチが、前記第１の回折格子パッチから放射された光が前記第３の回折格子パッチを通過するように光学的に整列し、
    前記構造の第２の構成では、前記第２と第４の回折格子パッチが、前記第２の回折格子パッチから放射された光が前記第４の回折格子パッチを通過するように光学的に整列し、
    前記第１の距離と前記第２の距離が、前記第１の構成と第２の構成が同時に発生することを防ぐように選択される構造。
15. 放射ビームを提供するべく構成された放射システムと、
    第１の回折格子パッチ及び第２の回折格子パッチを備えた、前記放射ビームに影響を及ぼすべく構成された第１のセットの回折格子パッチと、
    第３の回折格子パッチ及び第４の回折格子パッチを備えた第２のセットの回折格子パッチと、
    影響を受けたビームを前記第２のセットの少なくとも一部に投射するべく構成された投影システムとを備えたリソグラフィ装置であって、
    前記第１及び第２の回折格子パッチが第１の距離を隔てて配置され、また、前記第３及び第４の回折格子パッチが第２の距離を隔てて配置され、
    前記装置が、前記第１及び第２のセットのうちの少なくとも一方を他方に対して移動させるべく構成され、
    前記装置の第１の構成では、前記第１と第３の回折格子パッチが、前記第１の回折格子パッチから放射された光が前記第３の回折格子パッチを通過するように光学的に前記放射ビームに対して整列し、
    前記装置の第２の構成では、前記第２と第４の回折格子パッチが、前記第２の回折格子パッチから放射された光が前記第４の回折格子パッチを通過するように光学的に前記放射ビームに対して整列し、
    前記第１の距離と前記第２の距離が、前記第１の構成と第２の構成が同時に発生することを防ぐように選択されるリソグラフィ装置。
16. 前記装置の第１の構成のセットに、前記第１と第３の回折格子パッチが光学的に整列するすべての構成が包含され、
    前記装置の第２の構成のセットに、前記第２と第４の回折格子パッチが光学的に整列するすべての構成が包含され、
    前記第１の構成のセットと第２の構成のセットが同時に存在しない、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記装置の前記第１の構成及び第２の構成において、前記第１のセットが少なくとも実質的に前記投影システムの第１の側の焦点面内に位置し、前記第２のセットが少なくとも実質的に前記投影システムの第２の側の焦点面内に位置する、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
18. 前記第１の回折格子パッチが、前記投影システムによって所定の回折パターンからなる光を放出するべく構成され、
    前記第２の回折格子パッチが、前記投影システムによって他の回折パターンからなる光を放出するべく構成された、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
19. 前記装置が、（１）前記第１の回折格子パッチによって放出され、前記第３の回折格子パッチを通過する光、及び（２）前記第２の回折格子パッチによって放出され、前記第４の回折格子パッチを通過する光のうちの少なくともいずれかに基づいて前記投影システムの光学特性を測定するべく構成されたセンサをさらに備えた、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
20. 前記第１のセットの回折格子パッチが、前記第１と第２の回折格子パッチとの対の各々の間の第１の平均パッチ間距離を特徴とする第１の複数の回折格子パッチを備え、
    前記第２のセットの回折格子パッチが、前記第３と第４の回折格子パッチとの対の各々の間の第２の平均パッチ間距離を特徴とする第２の複数の回折格子パッチを備え、
    前記第１と第２の平均パッチ間距離の比率が前記投影システムの縮小係数とは実質的に異なる、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
21. 前記第１のセットの前記回折格子パッチの各々が第１のサイズを有し、
    前記第２のセットの前記回折格子パッチの各々が第２のサイズを有し、
    前記第１のサイズと前記第２のサイズの比率が前記投影システムの縮小係数と実質的に同じである、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
22. 前記第１の回折格子パッチのサイズと前記第３の回折格子パッチのサイズの比率が前記投影システムの縮小係数と実質的に同じであり、
    （１）前記第１の回折格子パッチから前記第２の回折格子パッチまでの距離と、（２）前記第３の回折格子パッチから前記第４の回折格子パッチまでの距離の比率が前記投影システムの縮小係数とは実質的に異なる、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
23. 前記第１と第３の回折格子パッチが光学的に整列すると、前記第１の回折格子パッチの影響を受けた光が前記第３の回折格子に衝突する、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
24. 前記第１と第３の回折格子パッチが光学的に整列すると、前記第１の回折格子パッチの影響を受けた光が前記投影システムによって導かれ、前記第３の回折格子に衝突する、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
25. 試験方法であって、
    レンズの第１の側に、第１の距離を隔てて配置される第１の回折格子パッチ及び第２の回折格子パッチを備えた第１のセットの回折格子パッチを配置する段階と、
    前記レンズの前記第１の側に対して光学的に実質的に反対側の第２の側に、第２の距離を隔てて配置される第３の回折格子パッチ及び第４の回折格子パッチを備えた第２のセットの回折格子パッチを配置する段階と、
    前記第１と第３の回折格子パッチが、前記第１の回折格子パッチから放射された光が前記第３の回折格子パッチを通過するように光学的に整列された第１の構成にするべく、前記第１及び第２のセットのうちの少なくとも一方のセットをもう一方のセットに対して移動させる段階と、
    前記第１のセットと第２のセットが前記第１の構成にある間、前記レンズの第１の光学特性に関連する情報を得る段階と、
    前記第２と第４の回折格子パッチが、前記第２の回折格子パッチから放射された光が前記第４の回折格子パッチを通過するように光学的に整列された第２の構成にするべく、前記第１及び第２のセットのうちの少なくとも一方のセットをもう一方のセットに対して移動させる段階と、
    前記第１のセットと第２のセットが前記第２の構成にある間、前記レンズの前記第１の光学特性とは異なる第２の光学特性に関連する情報を得る段階とを含み、
    前記第１の距離と前記第２の距離が、前記第１の構成と第２の構成が同時に発生することを防ぐように選択される方法。
26. 前記レンズの第１の光学特性に関連する前記情報が、前記第３の回折格子パッチを通過するある回折次数の光に基づき、
    前記レンズの第２の光学特性に関連する前記情報が、前記第４の回折格子パッチを通過する他の回折次数の光に基づく、請求項２５に記載の試験方法。
27. 前記方法が、パターン化された放射ビームを、基板の、少なくとも一部が放射線感応材料の層で被覆された目標部分に投射するべく、前記レンズを使用する段階をさらに含む、請求項２５に記載の試験方法。
28. 前記レンズがリソグラフィ装置の投影システムのエレメントである、請求項２５に記載の試験方法。

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