JP4554556B2 - センサーで結像システムを較正するリソグラフィ装置及びデバイス製造方法並びにそれによって製造されたデバイス - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置、デバイス製造方法、及びそれによって製造されたデバイスに関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分の上に所望のパターンを適用する装置である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイ、及び微細構造を含む他のデバイスの製造に使用することでできる。従来のリソグラフィ装置では、マスク又はレチクルと二者択一的に称されるパターニング手段が、ＩＣ（又は、他のデバイス）の個別の層に対応する回路パターンを生成するのに使用され、且つ、このパターンは、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェハ、又はガラス板）上の目標部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）の上に結像されてよい。マスクの代わりに、パターニング手段が、回路パターンを生成する働きをする個別制御可能な要素の配列を含むこともできる。これは、一般にマスクレス・リソグラフィと称される。

一般に単一の基板は、引き続いて露光される網目状の隣接する目標部分を含むことになる。既知のリソグラフィ装置には、目標部分の上の全パターンを一挙に露光することによって、各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、ビームを介して所与の方向（「スキャニング」方向に）にパターンを走査することによって各目標部分が照射され、一方これと同期的に基板をこの方向と平行に、又は逆平行に走査する、いわゆるスキャナが含まれる。

マスクレス・リソグラフィでは、放射ビームは、個別制御可能な要素の配列を照射する。各要素が多くの状態の１つであるのを想定できるように、各要素は別々の制御信号によって制御可能である。したがって所望のパターンが、ビームの断面に付与されてよく、そのパターンは配列内の各要素の状態によって決められる。目標面内の断面には、投影パターンが、配列内の一個別要素又は一組の要素に対応し且つそれに制御された各スポットを有する、サブ・ビームの配列によって形成された放射スポットの配列を含むものと見なされてよい。したがって、各スポットのエネルギーは、対応する個別制御可能な要素又は複数の要素の状態によって決まる。

リソグラフィ装置は、目標面の上にパターン・ビームを投影するように配置された投影システムを含むことができる。リソグラフィ装置の通常動作（即ち、基板の目標部分の上にパターンを投影するのに使用される場合）では、目標部分を含むウェハの目標表面が、その目標面にほぼ一致し、且つパターン・ビームの経路内にあるように配置される。その結果、スポットのある配列が基板の目標部分の上に投影され、各スポットは個別のサブ・ビームに対応する。各スポットに対して受け取られた放射エネルギーの測定が、対応するサブ・ビームに対する放射エネルギーの指標を提供する。各スポットのエネルギーは、結局、配列内の対応する個別の要素（又は対応する個別要素の組）によって制御される。したがって、あるスポットのエネルギー測定は、対応する個別制御可能な要素（又は複数の要素）の状態の指標を提供する。スポットのエネルギー測定が個別制御可能な要素の配列を較正するのに使用されてよい。

配列内の各要素は、それが、完全にオンか、完全にオフか、又は幾つもの中間状態の１つにあるように制御されてよく、したがって、その要素上への、ほぼ全てか、ほとんど無いか、又は中間の量の放射入射が、目標部分に向かって反射され、又は透過される。その結果、目標面の所での各スポットのエネルギーは、対応する要素又は複数の要素の状態に従って変えることができる。

時間と共にリソグラフィ装置、特に個別制御可能な要素の配列の性能が、低下する恐れがある。例を挙げると、この劣化はコンタミネーションによって引き起こされることがある。コンタミネーションは、他の要素以上に幾つかの要素の性能に影響を及ぼすことがある。さらに、配列内の個別要素が誤動作することがある。各要素が、その状態を正確に変える能力は時間と共に変化することがある。その結果、各サブ・ビーム内の放射出力が、個別制御可能な要素に供給された制御信号を正確に反映しないことがある。どんな誤動作や劣化に対しても検出し、補償するように個別制御可能な要素の配列を較正できることが望まれる。

個別制御可能な要素の配列の性能を較正する１つの配置は、ドーズ・センサを備えることで可能である。ドーズ・センサは、フォト・ダイオードを照射する単一スポット内の放射エネルギーを測定するように配置されたフォト・ダイオードを含むことができる。制御信号が完全にオフ状態であるよう指示する場合、ある種類の要素の誤動作は、その要素が完全にオンの位置（又は中間状態）に貼り付いている結果であることがある。したがって、適切な制御信号を提供することによって１つの要素を除いて全てがオフになるとは仮定できない。ドーズ・センサによって受け取られた放射だけが、残りの要素からであることがある。単一のドーズ・センサは、測定されている要素から受け取られた放射と、他の要素から受け取られた迷光の放射を区別できないことがある。したがって、他の要素からの放射を排除するために、フォト・ダイオードを覆うスクリーン内にピンホールが提供されてよい。そのピンホールは、単一の要素からの放射だけを通過させることができるような寸法である。

あらゆるスポットのエネルギーを測定するために、ドーズ・センサは、順に各スポットと位置合わせされてよい。これは、各スポットを正確にピンホールと位置合わせすることにかなりの困難を生じる。さらに、センサは、そのエネルギーを正確に測定するために最小の時間で各スポットを測定しなければならない。その結果、個別制御可能な要素の全配列の較正は極めて時間を費やす可能性がある。

したがって、上述したように、ドーズ・センサと共に、各要素の能力を較正するためにその要素の状態の範囲で各スポットのエネルギーが別々に幾度も測定されなければならない。これは、さらに配列を較正するのに要する時間の量を増加させる。

したがって、必要とされるのは、結像スポットの誤動作又は劣化をより効果的に決定することを可能にするシステム及び方法である。

本発明の実施例に従って、照明システム、個別制御可能な要素の配列、投影システム、基板テーブル、及びセンサ・システムを含むリソグラフィ装置が提供されている。照明システムは、放射ビームを供給する。個別制御可能な要素の配列は、ビームをパターン化する。投影システムは、目標面の上にパターン化ビームを投影し、パターン・ビームは放射スポットの配列を含む。基板テーブルは、基板の目標表面が、ほぼ目標面とほぼ一致するように基板を支持する。センサ・システムは、少なくとも１つのスポットを受け取るように配置された検出素子の配列を含む。センサ・システムは、前記又は各受け取られたスポットのエネルギーを測定し、前記又は各受け取られたスポットのエネルギーを表す出力信号を提供する。

一実施例では、センサ・システムは検出素子の配列を含むので、各スポットとセンサ・システムを正確に位置合わせする必要はない。これは、かなりセンサ・システムの複雑さを低減し、各スポットのエネルギー測定に要する時間を低減する。

他の実施例では、検出素子の配列は、多数のスポットを受け取るように配置され、センサ・システムは、受け取られた多数のスポットのそれぞれのエネルギーを測定するよう配置されていて、その出力信号は、受け取られた多数のスポットのそれぞれのエネルギーを表している。これは、多数のスポットのエネルギーを同時に測定することを可能とし、配列内の全てのスポットの測定に要する時間の低減を可能にする。

さらなる実施例では、少なくとも１つの個別制御可能な要素の状態は可変であってよいし、前記又は各対応する受け取られたスポットのエネルギーが、その個別制御可能な要素の状態によって決められてよく、したがってその出力信号は、少なくとも１つの個別制御可能な要素の２つ以上の状態に対して前記又は各受け取られたスポットのエネルギーを表わす。その結果、各スポットが、単一の測定動作の間に対応する個別制御可能な要素の幾つもの異なる状態に対して測定されてよい。

他の実施例では、投影システム及びセンサ・システムは、各スポットがそれぞれ単一の検出素子を照射するように配置されてよい。代替的に、投影システム又はセンサ・システムは、多数のスポットのそれぞれが多数の検出素子のそれぞれ１つを照射するように配置されてもよい。

他の実施例では、投影システム及びセンサ・システムの少なくとも１つが、前記又は各スポットによって照射される検出素子の配列の面積を調節するように動作可能であり、したがって前記又は各スポットが多数の検出素子を照射し、且つ信号出力は、前記又は各スポットの平均エネルギーを表わしている。これは、各スポットのエネルギー測定の精度を各スポットによって照射される検出素子の面積を増すことによって向上可能にする。

さらなる実施例では、投影システム及びセンサ・システムの少なくとも１つが、前記又は各受け取られたスポットの寸法を調節するように動作可能であってよい。代替的に、投影システム及びセンサ・システムの少なくとも１つが、移動可能であって、したがって、前記又は各スポットが、前記又は各スポットの多数の個別結像を照射するように検出素子の配列の上に投影されてよい。前記又は各スポットは、連続的に照射されたストライプを形成するように検出素子の配列の上に投影されてよい。第１のスポットに関連して連続的に照射されたストライプは、第２スポットに関連して連続的に照射されたストライプと部分的に重なることがある。投影システムとセンサ・システムの間の相対的移動の方向は、スポットの投影された配列の軸に対してある角度をなしてよい。

さらなる実施例では、センサ・システムは、入射放射を検出可能な検出素子の配列の表面積の割合に相当する補正係数で、出力信号を調整するように配置されている。

他の実施例では、センサ・システムは、さらに、第１サンプリング位置から少なくとも第２サンプリング位置へ検出素子の配列を動かすように配置されたセンサ・スキャニング・システムを含むことができる。第１多数スポットは、第１サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られ、第２の異なる多数スポットは、第２サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られてよい。代替的に、第１サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られた、少なくとも幾つかの第１多数スポットは、第２サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られた第２多数スポットの一部を形成することができる。第１多数スポットと第２多数スポットの重なりの程度は、スポットの受け取られたサンプル配列内の単一の列又は行であってよい。代替的に、重なりの程度は、スポットの全サンプル配列のほぼ半分又はほとんど全てであってよい。

他の実施例では、センサ・システムは、さらに、ビームのエネルギーの表示信号を提供するように配置されているビーム測定手段を含み、センサ・システムは、さらに、出力信号を調節するためにビームのエネルギーの表示信号を使用するように配置されている。ビーム測定手段は、出力信号の調整用にビームの断面にわたるエネルギーの変動の表示信号を生成するために、ビームの断面にわたるエネルギーの空間分布を測定するように配置されてよい。

さらなる実施例では、リソグラフィ装置は、多数の個別制御可能な要素の配列を含むことができる。

他の実施例では、検出素子の配列は電荷結合デバイスを含む。

本発明のさらなる実施例によれば、以下の工程を含むデバイス製造方法が提供されている。即ちパターンを有する放射ビームを与えるために個別制御可能な要素の配列を使用する工程。基板の目標部分の上に放射のパターン・ビームを投影する工程であって、投影パターンが放射スポットの配列を含む工程。検出素子の配列を使用して少なくとも１つのスポットを受け取る工程。前記又は各受け取られたスポットのエネルギーを測定する工程、及び前記又は各受け取られたスポットのエネルギーを表わす出力信号を提供する工程である。

一実施例によれば、その方法は、さらに、同時に多数のスポットを受け取る工程を含むことができる。

一実施例によれば、その方法は、さらに、センサ・システムが、受け取られたスポットのエネルギーの多数の指標を提供するように投影パターンと検出素子の配列の間の相対的移動を引き起こす工程と、出力信号が前記又は各受け取られたスポットの平均エネルギーを表わすように多数の指標を処理する工程とを含むことができる。

一実施例では、その方法は、さらに、少なくとも１つの個別制御可能な要素の状態を変化させ、一方、出力信号を提供する工程であって、前記又は各対応する個別制御可能な要素の２つ以上の状態に対して、出力信号が、前記又は各受け取られたスポットのエネルギーを表わす工程とを含むことができる。

本発明の他の実施例によれば、前述の方法に従って製造されたデバイスが提供されている。他の実施例は、前述の装置を使用して製造されたデバイスを提供する。例えば、そのデバイスはフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）であってよい。

次に、本発明の様々な実施例の構成及び動作と共に本発明のさらなる実施例、特徴、及び利点が、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。

本明細書に組み込まれ本明細書の一部分を構成する添付の図面は、本発明の１つ又は複数の実施例を図示しており、説明と合わせて、さらに本発明の原理を明らかにするのに役立ち、且つ当業者には本発明を作製し使用することを可能にさせる。

次に、本発明が、添付の図面を参照して説明されるであろう。図面において、同様の参照番号は同じか機能的に類似の要素を指すことができる。さらに、参照番号の左端の桁は参照番号が最初に出ている図面を特定することができる。

概要及び用語
本明細書で用いる用語「個別制御可能な要素の配列」は、基板の目標部分に所望のパターンを生成可能であるような入射放射ビームにパターン断面を与えるのに使用されてよいどんな手段も指すものと広く解釈されるべきであり、用語「ライト・バルブ」及び「空間光変調器（ＳＬＭ）」もこのような文脈において用いられてよい。そのようなパターニング手段の例は、以下のものを含む。

プログラマブル・ミラー・アレイは、粘弾性の制御層及び反射表面を有するアドレス可能なマトリクス表面を含むことができる。このような装置の背後の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域が回折光として入射光を反射するのに対し、アドレス指定されない領域は非回折光として入射光を反射するというものである。適切な空間フィルタを用いることにより、非回折光は、反射ビームから遮られ、回折光だけを残して基板に到達させることができる。このようにして、ビームがアドレス指定可能なマトリクス表面のアドレス指定パターンによってパターン化される。代替として、フィルタで回折光を遮り、非回折光だけを残して基板に到達させてもよいことを理解されるであろう。やはり、光回折ＭＥＭＳデバイス（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）の配列が対応する方法で使用されてよい。各光回折ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するために互いに相対的に変形させることができる多数の反射リボンからなる。さらに代替の実施例のプログラマブル・ミラー・アレイは、適切な局在化された電界を加えるか、又は圧電作動手段を使用することによってそれぞれが個別に軸の回りに傾斜可能な小さなミラーの行列配列を使用している。この場合も、これらのミラーは、行列アドレス指定可能であり、アドレス指定されたミラーがアドレス指定されていないミラーとは異なる方向に入射放射ビームを反射することになり、このようにして、反射されたビームが、行列アドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンによってパターン化される。必要な行列アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実行されてよい。上で説明した状況では共に、個別制御可能な要素の配列は、１つ又は複数のプログラマブル・ミラー・アレーを含むことができる。ここで参照されるミラー・アレイの追加情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号、及び第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ国際出願ＷＯ９８／３８５９７号、及びＷＯ９８／３３０９６号から収集可能であり、参照によりこれら全体を本明細書に援用する。

そのような構成の一例のプログラマブルＬＣＤアレイは、米国特許第５，２２９，８７２号に載っており、参照により全体を本明細書に援用する。

例えば、プリ・バイアス・フィーチャの事前バイアス（ｐｒｅ−ｂｉａｓｉｎｇ）、光学近接効果補正フィーチャ、位相変化法、及び多重露光法が用いられ、個別制御可能な要素の配列上に「表示される」パターンが、最終的に基板の又は基板上の層に転写されたパターンと実質的に異なることがあることを理解されたい。同様に、最終的に基板上に生成されるパターンが、どの時点においても個別制御可能な要素の配列上に形成されるパターンに一致しないことがある。これは、個別制御可能な要素の配列及び／又は基板上の相対的位置の上のパターンが変化する所与の期間、或いは所与の数の露光を通して、基板の各部分上に形成されるパターンが、結果として積み上げられる構成の場合にあり得る。

本明細書では、ＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用に対し特定の参照を行うが、本明細書で説明したリソグラフィ装置は、他の用途、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリ用のガイダンス及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロ及び非流体デバイス、プリント・ヘッド、などの製造なども有することができることを理解されたい。そのような代替の適用分野の文脈においては、本明細書で用語「ウェハ」又は「ダイ」の使用はいずれもより一般的な「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義と見なされてよいことを、当業者であれば理解するであろう。ここで言う「基板」は、露光前に又はその後に、例えばトラック（ｔｒａｃｋ）（通常、基板にレジスト層を適用し露光したレジストを現像する装置（ｔｏｏｌ））、或いは測定、又は検査装置内で処理されてよい。適用可能である場合には、本発明の開示はそのような及び他の基板処理装置に適用されてよい。さらに、基板は２回以上、例えば多層ＩＣを生成するために処理されてよい、したがって本明細書で使用する用語、基板は、既に複数の処理された層を含む基板を指すこともできる。

本明細書で使用する用語「放射」及び「ビーム」は、イオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームと同様に紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含する。

本明細書で使用する用語「投影システム」は、例えば、使用される露光放射に適した、又は液浸液を使用するのか、真空を使用するのかなど他の要因に適した、屈折式光学システム、反射式光学システム、及び反射屈折式光学システムを含めた、様々な種類の投影システムも包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書で用語「レンズ」の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてよい。

照明システムは、放射ビームを誘導し、成形し、又は制御するための屈折式、反射式、及び反射屈折式の光学的構成要素を含めて様々な種類の光学的構成要素をも包含することができ、またそのような構成要素は、やはり以下に、集合的又は単独に「レンズ」と称されてよい。

リソグラフィ装置は、２個（２ステージ）、或いは複数個の基板テーブル（及び／又は２個以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであってよい。そのような「複数ステージ」の装置では、追加のテーブルは、並行に使用することができ、或いは１つ又は複数のテーブル上では予備的工程が実施され、一方、１つ又は複数の他のテーブルは露光のために使用されてよい。

リソグラフィ装置は、投影システムの終端要素と基板の間の空間を満たすように、基板が、相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水に浸漬される種類のものでもよい。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの第１要素の間にも適用できる。投影システムの開口数増大用の液浸技術は、当技術分野で良く知られている。

リソグラフィ装置は、インプリント・リソグラフィ装置であってよい。

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概略的に示す。装置は、照明システム（照明装置）ＩＬ、個別制御可能な要素の配列ＰＰＭ（例えば、プログラマブル・ミラー・アレー）、基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴ及び投影システム（「レンズ」）ＰＬを含む。

照明システム（照明装置）ＩＬは、放射（例えば、ＵＶ放射）のビームＰＢを提供する。

個別制御可能な要素の配列ＰＰＭ（例えば、プログラマブル・ミラー・アレイ）は、ビームにパターンを適用する。一般に、個別制御可能な要素の配列の位置は、品目ＰＬに対して固定されることになる。しかし、その代わりに品目ＰＬに関してそれを正確に位置決めする位置決め手段に接続されることがある。

基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴは、基板（例えば、レジスト・コート・ウェハ）Ｗを支持する。接続された位置決め手段ＰＷが、品目ＰＬに関して正確に基板を位置決めする。

投影システム（「レンズ」）ＰＬは、目標面４の上に個別制御可能な要素の配列ＰＰＭによってビームＰＢに与えられたパターンを結像する。基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）は、目標面４にほぼ一致して配置される。投影システムは、基板の上に個別制御可能な要素の配列を結像できる。代替的に、投影システムは、個別制御可能な要素の配列のその要素がシャッターとして働く第２線源を結像できる。投影システムは、例えば、第２線源を形成し、且つ基板の上にマイクロ・スポットを結像するために（ＭＬＡとして既知の）マイクロ・レンズ・アレイを含むこともできる。

ここに図示しているように、装置は、反射型の（即ち、個別制御可能な要素の反射型配列を有する）ものである。しかし、一般に、その装置は、例えば、透過型の（即ち、個別制御可能な要素の透過型配列を有する）ものでもよい。

照明装置ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。線源及びリソグラフィ装置は、例えば、線源がエキシマ・レーザである場合は、別々の要素でよい。そのような場合には、線源は、リソグラフィ装置の一部分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・エキスパンダーを含むビーム・デリバリ・システムＢＤを使って放射源ＳＯから照明装置ＩＬへ送達される。他の場合では、線源は、例えば線源が水銀ランプである場合、一体型装置の部分でよい。線源ＳＯ及び照射装置ＩＬは、必要に応じてビーム・デリバリ・システムＢＤと一緒にして、放射システムと称されてよい。

照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調整する調整手段ＡＭを含むことができる。一般に、照明装置のひとみ面内での強度分布の少なくともアウター及び／又はインナー動径方向広がり（ｒａｄｉａｌ ｅｘｔｅｎｔ）（一般に、それぞれσアウター、及びσインナーと呼ばれる）が調整されてよい。さらに、照明装置ＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの様々な他の構成要素を含む。照明装置は、ビームＰＢと呼ばれる、その断面内に所望の均一性及び強度分布を有する調整（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ）された放射ビームを提供する。

その後、ビームＰＢは、個別制御可能な要素の配列ＰＰＭに遮られる。個別制御可能な要素の配列ＰＰＭに反射されて、ビームＰＢは、目標面４の上にビームＰＢを焦点合せする投影システムＰＬを通過する。リソグラフィ装置の一動作例は、ビームＰＢが、目標部分Ｃの上に投影されるように基板Ｗの目標部分Ｃが、Ｘ−Ｙ面内で位置合わせされる。位置決め手段ＰＷ（及び干渉測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの経路内に別の目標部分Ｃを位置合わせするように、正確に動かすことができる。個別制御可能な要素の配列に対し位置決め手段（図示されていない）が使用される場合、例えば走査の間にビームＰＢの経路に関して個別制御可能な要素の配列ＰＰＭの位置を正確に正すのに使用されてよい。一般に、対象物テーブルＷＴの移動は、ロング・ストローク・モジュール（粗い位置決め）とショート・ストローク・モジュール（精密位置決め）を用いて実現されるが、図１には明示していない。同様のシステムは、個別制御可能な要素の配列を位置決めするのにも使用できる。ビームが、代わりに／追加的に移動させられ、一方対象物テーブル及び／又は個別制御可能な要素の配列は必要とされる相対的移動を提供するために固定された位置を有してよいことも理解されるであろう。さらに代替的に、特にフラット・パネル・ディスプレイの製造に適用されてよい、基板テーブル及び投影システムの位置は固定されて、基板が、基板テーブルに対して動くように配置されることもできる。例えば、基板テーブルは、基板が、ほぼ一定の速度でそこを横切って走査されるシステムを備えることができる。

本発明によるリソグラフィ装置は、本明細書では、基板上のレジストに露光するためのものとして説明されているが、本発明は、この使用に限定されず、装置は、レジストレス・リソグラフィに使用するためにパターン・ビームを投影するのに使用するこができることも理解されるであろう。

図示された装置は、幾つかのモードで使用することができる。

１．ステップ・モード：個別制御可能な要素の配列が、ビームに対し全パターンを与え、それが、目標部分Ｃの上に一気（即ち単一静的露光）に投影される。次いで、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向に位置を変え、したがって異なる目標部分Ｃが露光されてよい。ステップ・モードでは、照射野の最大寸法が、単一静的露光で結像される目標部分Ｃの寸法を制限する。

２．スキャン・モード：個別制御可能な要素の配列は、所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばＹ方向）に速度ｖで動くことができて、その結果、ビームＰＢが、個別制御可能な要素の配列上でスキャンさせられる。これと並行して、基板テーブルＷＴは、同じ方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同時に動かされ、ここで、Ｍは、レンズＰＬの倍率である。スキャン・モードでは、照射野の最大寸法が、単一動的露光での目標部分の幅（非スキャン方向での）を制限し、スキャン運動の長さは、目標部分の高さ（スキャン方向での）を決定する。

３．パルス・モード：個別制御可能な要素の配列は、基本的には静止状態に保たれ、全パターンが、パルス化放射源を使用して基板の目標部分Ｃの上に投影される。基板テーブルＷＴは、基本的に一定スピードで動かされ、したがってビームＰＢは、基板Ｗを横切って直線を走査させられる。個別制御可能な要素の配列上のパターンは、放射システムのパルスの間に必要に応じて更新され、パルスは、連続した目標部分Ｃが基板上の必要な位置に露光されるように時間が決められる。したがって、ビームは、基板Ｗを横切って走査させられ、基板の帯に対して全体パターンを露光することが可能である。このプロセスが基板全体が線ごとに露光されるまで反復される。

４．連続スキャン・モード：ほぼ一定の放射源が使用され、且つ個別制御可能な要素の配列上のパターンが、ビームが基板を横切って走査し基板を露光するときに更新されることを除けば、パルス・モードと本質的に同じである。

前述の使用モードについての組合せ及び／又は変形形態、或いは全く異なる使用モードも、使用してよい。

図１は、さらにセンサ・システム２０を示す。一動作例、即ちリソグラフィ装置が、ウェハＷの目標部分Ｃの上にパターンを投影するように配置されている場合、センサ・システム２０は、投影システムＰＬからのビームの経路の外にある。しかし、個別制御可能な要素の配列を較正するために、ウェハＷは、ビームＰＢの経路の外に動かされ較正動作の実施を可能にする。較正動作の間、センサ・システム２０は、センサ・システム２０の上面が、ほぼ目標面４に一致し、且つ投影システムＰＬからのビームの経路内のＸ−Ｙ面内に位置合わせされるように、位置決めされる。したがって、ビームＰＢに与えられたパターンの少なくとも一部が、センサ・システム２０の上面に照射する。センサ・システム２０は、センサ・システムの上に入射するパターンのその部分のエネルギーを測定するように配置されている。

図２は、本発明の一実施例による、単一スポットの放射エネルギー測定用のドーズ・センサを含むセンサ・システムを組み込む、図１の投影システムＰＬの一部分の概略側面図の図示である。パターン・ビームが、焦点合わせされて、それが平行なパターン・ビーム１を形成する。平行パターン・ビーム１が、マイクロ・レンズ・アレイ（ＭＬＡ）に照射する。ＭＬＡは、個別制御可能な要素の配列ＰＰＭに対応するマイクロ・レンズ２の配列を含む。図２には、説明を容易にするために、単一のマイクロ・レンズ２だけが示されている。ＭＬＡが使用される応用例に基づき任意の数のマイクロ・レンズが使用されてもよいことを理解されたい。それぞれのマイクロ・レンズ２は、目標部分４内に、スポット３の配列を投影するサブ・ビームの配列を形成するために配列ＰＰＭ内の個別要素に対応するパターン・ビームの一部を焦点合わせする。図２には、単一のマイクロ・レンズ２に対応する単一スポット３が示されている。目標面内にスポットの配列を投影するサブ・ビームの配列を生成する他の手段は、当業者にはただちに明らかであろう。本発明は、マイクロ・レンズ・アレイの使用に限定されない。

測定動作の間に、ドーズ・センサ５は、位置合わせされて単一放射スポット３を受け取る。ドーズ・センサ５は、放射防止スクリーン７によって囲まれているフォト・ダイオード６を含む。スクリーン７内に、単一のピンホール８がある。ピンホール８は、実質的に、単一サブ・ビーム内の放射だけが、ピンホール８を通過できるような大きさになっていて、フォト・ダイオード６に照射する単一スポットを投影する。フォト・ダイオード６は、スポット３内から受け取られたエネルギーを測定し、スポットのエネルギーを表わす出力信号を出力９に提供する。スポットのエネルギー測定は、対応する個別制御可能な要素の性能を較正するための仕組みを提供する。

図３は、本発明の一実施例によるマイクロ・レンズ・アレイ（図３には示されていない）によって投影されたスポット３の配列を概略平面図で示す。各スポット３のエネルギーを測定するためには、ドーズ・センサ５が、順に各スポットと位置合わせされなければならない。これは、次の列に移動する（矢印１１によって示されている）前に、スポットの各列に沿って（矢印１０によって示されている）ドーズ・センサを走査することによって達成される。

しかし、図２及び３と一緒に説明されたドーズ・センサ５は、導入部で前述したように幾つもの問題で悩まされることがある。これらの問題が、個別制御可能な要素の全配列を較正するのにそのようなドーズ・センサの使用を非現実的なものにしてしまう恐れがある。特に、各スポットのエネルギーを１つずつ測定することは極めて時間がかかる。

図４は、本発明の一実施例に従って、目標面内のスポットの配列のエネルギーを測定し、したがって対応する個別制御可能な要素を較正する装置を示す。図２及び３のドーズ・センサの代わりに、センサ・システム２０が、リソグラフィ・システム内に配置される。センサ・システム２０は、目標面４内のＸ及びＹ方向に動かすことができる検出素子２２の配列２１を含む。検出素子２２の配列２１は、スポット３の投影された配列内のスポットのサンプル配列を遮る。一般的には、検出素子の配列は二次元である。

一実施例では、配列２１は、ＣＣＤの画素を含む各検出素子２２を有する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を含むことができる。本明細書で使用する用語ＣＣＤは、より広範な語句「検出素子の配列」を含むような、そのようなものとして解釈されるべきである。１２個のスポット、１０個の内６個だけ外したスポット配列が、ＣＣＤ上に入射しているとして示されている。しかし、実際には投射されるスポット３の全配列は、数１００万スポットにも及ぶことがあると理解されたい。ＣＣＤ上に入射するスポットのサンプル配列は、単一スポットから、スポット３の全配列にまで変えることができる。例えば、スポットのサンプル配列は、２４×１６スポット、又は３０×３０スポットである。センサ・システムは、一測定動作の間に、ほぼ同時に、スポットの全サンプル配列のエネルギーを測定するように配置されている。このほぼ同時の測定が、処理能力の著しい増加をもたらす。

一実施例では、較正動作は、少なくとも一測定動作を含む。検出素子の配列２１の位置は、測定動作の間に変えることができ、その結果、スポットの新しいサンプル配列が、検出素子の配列上に入射する。検出素子の配列２１の位置は、さらに以下に説明するように、やはり測定動作の間に動かすことができる。センサ・システムは、出力２３上に出力信号を提供する。出力信号は、各スポットに対して受け取られたネルギーの指標を与える。

一実施例では、検出素子の二次元の配列が、多数のスポットのエネルギーを測定するのに使用され、したがって、他のスポットからの放射を排除する必要がないことがある。これは、他のスポットからの迷光の放射が、ＣＣＤ上に入射した場合、空間的に測定されたスポットからきり離せることになるからである。したがって迷光の放射は、離れた検出素子によって検出されることになる。したがって、迷光の放射は、取り除くことができて、結果に影響しないことになる。検出素子の配列から迷光の放射を排除する必要が無くなり、したがってピンホールも無いので、センサ・システムをスポットの配列と位置合わせする際に要求される精度が低減される。

図４は、本発明の一実施例によるＣＣＤ２１上に入射する各スポット３が、単一検出素子（ＣＣＤ画素）２２内に完全に収容されていることを示している。例えば、ＣＣＤカメラは４×４μｍと８．４×９．８μｍの間又はそれ以上に計量される検出素子を有することができる。検出素子の配列は、７６８行と４９４列の検出素子を有することができる。これは、約６．４×４．８ｍｍの典型的な全使用面積を与える。

一実施例では、各スポットは、約１．５〜２μｍの焦点面４上の直径を有することができる。一実施例では、各スポットは、最も近いものと約２００〜２５０μｍ、例えば２２５μｍ離れていてよい。図４では、各ＣＣＤ検出素子２２の寸法に対する各スポットの直径とスポットの間の間隔は、分かり易くするために誇張されている。スポット３によって照射されている検出素子の間に多くの照射されていない検出素子２２が有ってよいことが直ぐに分かるであろう。

実施例では、各測定動作の後に、検出素子の配列は、センサ・スキャニング・システム（図４には示されていない）によって次の測定動作のために動かされて、幾つかの列に沿って（矢印２４によって示された）走査する。各組の列の走査の後、検出素子の配列は、新しい一組の列のスタート（矢印２５によって示された）に動かされる。測定動作の合間に、検出素子の配列はスポット３の配列を横切って任意の方向に走査されてもよいことを理解されるであろう。代替的に、検出素子の配列が、次の測定動作のために、前の測定動作の間にその位置から間隔を残したまま新しい位置に動かされてよい。さらに各較正動作が、任意の数の測定動作も含むことができることも理解されるであろう。較正動作は、スポットの全配列のエネルギーが測定されるようなものであるか、又は代替的にスポットの部分配列だけが測定されてもよい。

図５は、本発明の一実施例によるセンサ・システム２０を組み込みフラット・パネル・ディスプレイの製造に使用するのに適したリソグラフィ装置を部分平面図で示す。ウェハ・テーブルＷＴは、ウェハＷを支持する。ウェハＷは、矢印２６で示されたようにＸ方向にブリッジ２７の下を通るように配置されている。ブリッジ２７は、Ｙ方向にウェハＷの幅を完全に露光するように配置された多数の個別制御可能な要素の配列ＰＰＭ（例として４個図示されている）を支持する。リソグラフィ装置の通常動作では、ブリッジ２７の下をウェハＷが通過するときに各配列ＰＰＭが、ウェハＷの目標表面の上にスポットの配列を投影する。ウェハＷの目標表面は、ほぼ投影システムＰＬに対する目標面と一致する。リソグラフィ装置は、１つの個別制御可能な要素の配列ＰＰＭだけを有することができることも理解されるであろう。

センサ・スキャニング・システム２８は、検出素子の配列（ＣＣＤ）（図５には明示されていない）を組み込みセンサ・システム２０を焦点面４内のＸ及びＹ方向に動かすように配置されていて、したがってスポット３のサンプル配列がＣＣＤの上に焦点合わせされる。ＣＣＤは、スポットのサンプル配列内の各スポットに対して受け取られたエネルギー測定する。センサ・システム２０からの出力信号は、各スポットに対して受け取られたエネルギーの指標を提供する。出力信号が、出力２３に供給される。出力信号は、さらに外部計算装置（示されていない）で処理されてよい。出力信号は、例えば、ビームＰＢ、個別制御可能な要素の配列ＰＰＭ、及び個別制御可能な要素の配列ＰＰＭに送達されたパターンを制御するのに使用することができる。この実施例では、フィードバック機序により、リソグラフィ装置を、個別制御可能な要素の配列ＰＰＭ、又は投影システムＰＬの動作中での誤動作や劣化に対して補償することを可能にする。これは、通常動作の中で、リソグラフィ装置が正確にウェハＷの目標部分上に所望のパターンを再現するようにするのに役立つ。

一実施例では、較正動作は、リソグラフィ装置の通常動作が中断されている間にスポットの全配列を定期的に較正できる。代替的に、較正動作は、持続的プロセスで行われ、リソグラフィ装置の通常動作中の空き時間の間に、測定動作が実施されてよい。一般に後者の測定動作の配置は、妨げられない較正動作より時間がかかる。

図２に図示されたドーズ・センサ５のように、単一スポットの受け取られたエネルギーを測定し、したがって単一の個別制御可能な要素を較正するために、スポットの各サンプル配列は、最小の時間で検出素子の配列２１の上に投影されなければならない。例えば、ドーズ・センサ５を使用すると一般的な個別制御可能な要素の配列を較正するのに約３．５時間かかることがある。一実施例では、検出素子の配列は、各測定動作の間に約２４×１６スポットのサンプル配列のエネルギーを測定できる。したがって、同じ一般的な個別制御可能な要素の配列を較正するのに要する時間は、約３．５時間／２４／１６＝３２．８秒であることになる。明らかに、この時間の低減は、リソグラフィ装置の通常動作が妨げられる時間の期間を縮めるので有利である。

一実施例では、出力信号は、値、即ち各検出素子に対して受け取られたエネルギーに相当する各値の行列を含む。出力信号は、各測定動作の間に各検出素子に対して受け取られた全エネルギーであってよい。一実施例では、各検出素子によって受け取られた平均出力が、受け取られたエネルギーを測定動作の期間で割ることによって計算できる。代替的に、出力信号は、測定動作の間にエネルギーの各部分が受け取られた時間を表わす、時間に関連した信号を有することができる。スポットの第１サンプル配列に対するエネルギーが測定された後に（即ち、第１測定動作の最後に）、検出素子の配列２１が、新しい位置に動かされ（それは前の位置と重なってよい）、スポットの新しいサンプル配列に対してエネルギーが測定される。

図６は、本発明の一実施例による検出素子の配列２１の拡大された一部分を概略的に示す。各検出素子２２は、光活性部分３０と光不感部分３１とを含む。光活性部分３０が、各検出素子２２の入射放射を検出可能である部分である。光不感部分３１の上に入射するどんな光も検出されないことになる。これは、各スポット３に対して受け取られた放射エネルギーを測定する際に、スポットの投影された配列と検出素子の配列の間の正確なアライメントによって決まる不正確さの原因であってよいようなものである。検出素子の配列２１は、各検出素子の表面積の光活性である割合として定義される充填率を有する。例えば、充填率は、約８０％である。

図７は、受け取られた放射エネルギー測定での不正確さが光不感部分により最小化された本発明の一実施例を図示したものである。各スポットが、検出素子の配列２１の上に入射する前に焦点をぼかされ、したがって投影された放射スポットが多数の検出素子２２を覆う。例えば、各スポット３は、約１０μｍの直径に焦点がぼかされてよい。

一実施例では、各スポット３によって覆われた全ての検出素子に対して測定された、受け取られたエネルギーが、一緒に加算される。次いで、光不感領域の上に入射した放射を計算するために全体の受け取られたエネルギーが充填率で割られる。かなり多くの検出素子が各スポットによって露光されることから、これは、光不感部分によるロスが平均化されることによって測定精度を改善させる。スポットが焦点をぼかされるので、拡大されたスポットにわたって受け取られた全エネルギーは、その通常の寸法に焦点合わせされた同じスポット内に包含されるエネルギーと同じになることになる。各スポットの焦点をぼかすことによって、スポットの配列を位置合わせする必要がなくなり、各スポットは、正確にある単一の検出素子２２内にあたるようになる。これは、センサ・スキャニング・システムの複雑さと必要とされる精度を低減させる。

一実施例では、ＣＣＤは、一般的に透明な石英層によって覆われていて、それは検出素子が損傷するのを保護する働きをする。石英層４０の厚さはおよそ１ｍｍである。図８に示されているように、これは、各マイクロ・レンズ２からのビームの焦点距離４１と同程度である。この実施例では、検出素子の配列２１の上に各スポットを焦点合わせするために、リソグラフィ装置はＭＬＡを組み込み、さらにセンサ・システム２０は、ＭＬＡからのサブ・ビームの焦点距離を延長するように配置された少なくとも１つのレンズを含む。

図９及び１０は、本発明の一実施例による図１のリソグラフィ装置によって投影されるビームの焦点距離を延長するためにセンサ・システムの第１及び第２二者択一部分を概略的に図示したものである。

図９は、本発明の一実施例による各サブ・ビームの焦点距離を延長するための第１の配置を図示する。マイクロ・レンズ２から出る集束ビーム４２は、焦点４３を越えて進行可能にされ、したがって発散ビーム４４になる。マイクロ・レンズ２の焦点距離４１より長い焦点距離４６を有する凸レンズ４５が、ビーム４７を、石英層４０を通過して、ＣＣＤ２１の上面４８の上に焦点合せさせる。

図１０は、本発明の一実施例による焦点距離を延長するための第２の配置を図示する。マイクロ・レンズ２から出る集束ビーム４２、凹レンズ４９を通過する。これは、ビーム４２の集束の程度を減少させ、したがって、出てくるビーム５１は、マイクロ・レンズ２の焦点距離４１より長い焦点距離５０を有する。ビーム５１は、石英層４０を通過して、ＣＣＤ２１の上面４８の上に焦点合わせされる。

マイクロ・レンズからのビームの焦点距離を延ばすために使用されるレンズは、図７に関連して前述したように、スポット３の焦点をぼかすのに必要な光学特性を組み合わせることができる。例えば、これはＣＣＤ２１の位置を変えることによって達成可能であり、したがって上面４８は、例えば位置５２の所（即ち、もはや焦点の所でない）にある。各サブ・ビームに対して別個のレンズがあってよい。代替的に、単一レンズが、サブ・ビームの全配列の焦点距離をはずし、且つ延ばすように配置されてもよい。

スポットの焦点をぼかし、且つサブ・ビームの焦点距離を延ばす代替の方法は、本明細書の教示から当業者には直ぐに分かるであろう。

一実施例では、各スポットに対するエネルギー測定の精度を改善するために、各スポットによって照射される検出素子の配列２１の面積を増やすことが望ましい。これは、ＣＣＤの感度が、配列の場所によって変わることがあるからである。さらに、これは、検出素子内の不感スペース３１によるどんな不正確も低減させる。

この、各スポットによって照射される検出素子の配列の面積の増加は、図７に関連して前述したように、各スポットの焦点をぼかすことによって部分的に達成できる。代替的に、又はさらに、スポットの幾つもの結像が、単一の測定動作の間にＣＣＤ２１の表面上に投影できる。図１１は、本発明の一実施例によるこの技法を図示する。

図１１〜１４は、本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギー測定の精度を改善するための４つの配置を概略的に図示する。

図１１は、本発明の一実施例に従って、９つのスポットのサンプル配列が、第１スポット結像６０（黒丸で示された）を生成するＣＣＤ上に投影されている、第１の位置に移動したＣＣＤ２１を示す。次いで、ビームＰＢが消され、センサ・スキャニング・システムがＣＣＤを新しい位置に移動させ、したがって同じ９つのスポットのサンプル配列は、依然としてそのＣＣＤ上に、しかし第１の位置から少しオフセット（偏り）されて投影される。ビームＰＢが再びオンに切り換えられ、スポットの同じサンプル配列のリピート・スポット結像６１がＣＣＤ上に投影される。このプロセスは、スポットの同じサンプル配列内の各スポットに対し、多数のリピート・スポット結像６１を生成するために多数回繰り返されてよい。各スポット結像の受け取られた放射エネルギーが、ＣＣＤ２１によって測定される。ＣＣＤは、各測定動作を通して取り込み続ける。各スポットに対する結像の全てが記録されていると、出力２３上の出力信号は、各スポットのスポット結像の全てに対する配列にわたり受け取られた平均エネルギーを表わしている。

スポットのサンプル配列のある結像から次へのＣＣＤの位置の移動は、各スポット結像が前の結像に隣接しているような具合でよい。代替的に、図１１に示されたように結像の間に間隔（ｇａｐ）が残されてよい。例えば、スポットの直径が約１．５μｍで、スポットの間の間隔が約２２５μｍであるスポットのサンプル配列に対して、ＣＣＤが、スポットの配列の各結像の間のＸ方向に約３０μｍだけのオフセットであることがある。各スポットの７つの結像が、各測定動作の間にそのＣＣＤより前に測定されてよい。上述のスキャニング・パターンは、単に例示であり、検出素子の配列２１は任意の方向に、任意の間隔でオフセットされてもよいし、同じスポットの任意の数の結像が各測定動作の間に測定されてもよいことを理解されるであろう。

各検出素子に対するエネルギーを表わす出力信号は、連続的にそのＣＣＤから出力されてよい。代替的に、ＣＣＤが、各測定動作を通して各検出素子によって受け取られた全エネルギー又は平均エネルギーを記録し、この情報又は各測定動作の最後にバッチ内の計算された平均出力信号を出力することができる。この出力信号のバッチ出力は、較正動作内の次の測定動作のために新しい開始位置に移動するＣＣＤと同時になされるように時間合せされる。前述したようにセンサ・システムの実施に対して、ＣＣＤからのバッチ出力信号の出力には約４０ｍｓを要することがある。しかし、ＣＣＤが、次の測定動作のために新しいＸ及びＹ位置へＣＣＤを移動するのに約５０ｍｓ要する。したがって、出力信号は、常に較正動作の間、維持し続けることが可能である。

図１２に示されているように、各スポットによって露光されるＣＣＤの面積が増えた代替として、ＣＣＤが移動でき、一方ビームＰＢは連続的に個別制御可能な要素の配列を照射することができる。その結果として、マイクロ・レンズ・アレイから各スポットが、ＣＣＤの表面に沿って放射の連続的に照射されたストライプを投影する。各スポットの初期位置は、黒丸６５によって示されている。ＣＣＤ２１は、Ｘ方向に平行に走査され、したがって各スポットに対応してストライプ６６が、ＣＣＤ２１の表面上に投影される。

図１１のように、出力信号は、各スポットに対して受け取られた全エネルギーの指標を提供する。各ストライプは、約１００〜１５０μｍの長さであり、相当するスポットの直径で決まる各ストライプの幅を有することになる。

一実施例では、ＣＣＤを照射する放射の連続的に照射されたストライプ６６が、重ならない。これは、実施を簡単にするのに、各検出素子に対して受け取られたエネルギーが全測定動作の間の時間にわたって積分され、各測定動作の最後に出力信号を形成するからである。しかし、誤差を最小化するために各ストライプの長さを延ばすことによって各スポットによって露光されるＣＣＤの全面積を増加することが望ましい。

図１３に見られるように、各検出素子が各スポットから放射エネルギー受け取る時間に関する情報を記録することによって、各スポットに対する平均エネルギーを計算するときに、重複するストライプは区別できる。それぞれのストライプ６６は、Ｘ方向の直ぐ右側にストライプのスタート部を重ね合わせている。しかし、重なりの領域６７は、それぞれのスポットによって測定動作の間の異なる時間に、照射される（それぞれ開始の近くと終了の近く）。したがって、各検出素子が放射エネルギーを受け取っている時間を記録することによって受け取られたエネルギーの各部分は適切なサブ・ビームに振り分けることができる。

ストライプの重なり無しにストライプの長さを最大化するための１つの配置が、図１４に示されている。図１４には、ＣＣＤ２１が、Ｘ又はＹ方向に平行に走査されずに、むしろ矢印６８に平行にＸ軸と浅い角度で走査される。したがってストライプ６６は、スポットの間の間隔より長いが、斜めに移動し、重ならない。この配置では、それぞれの非重複ストライプ６７の最大長さは、スポットの直径と目標面でのスポット間の間隔の寸法とで決まることを理解されるであろう。

前述したように、個別制御可能な要素の配列ＰＰＭ内の各要素は、その要素に加えられる制御信号によって制御される。制御信号は、その要素がどんな状態にあるかを決める。要素の状態は、その要素がどれだけ多くの放射を目標面に向かって反射するか、又は透過するかを決定する。したがって、各要素の状態により、目標面の上に投影される対応するスポット内のエネルギーを制御する。一実施例では、制御信号は、デジタル信号であり、したがって各要素は、完全にオンと完全にオフの間の幾つもの離散状態の１つに設定されてよい。例えば、８ビット制御信号を用いて、各要素が、反射され、又は透過されるエネルギーが各状態で異なるような２５６の異なる状態のいずれか１つに設定されてよい。

一実施例では、制御信号の変化に正確に応答するよう個別制御可能な要素の能力を較正することができることが望ましい。これは、前述した各スポット又はスポットのサンプル配列に対して、異なる値に設定された制御信号を用いるたび毎に何回も測定動作を実行することによって測定することができる。しかし、図１１〜１４に関連して、さらに前述したように、各スポットに対する平均エネルギーの測定精度を改善するために、各測定動作の間に各スポットによって照射されるＣＣＤの面積が増やされてよい。これは、各測定動作の間に状態を変えることによって多数の要素状態に対するエネルギー測定と組み合わせることができる。各測定動作の間に、スポットのサンプル配列に対して可能な状態のサブ・セット（小集団）だけが測定されることであってよい。スポットの各サンプル配列に対する残りの状態は、追加の測定動作の間に測定することができる。較正動作の間に、必要とされる結果によって、対応する個別制御可能な要素の可能な全ての状態に対して、スポット配列のサブ・セットが測定されてよい。代替的に、可能な状態のサブ・セットが全てのスポットに対して、又はこれら両極端の少し中間に対して測定されてよい。これらの配置全てが、全てのスポットの可能な全ての状態の測定と比較して、得られるデータの量と要する時間とを低減する。

図１５〜１７は、本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置の部分の状態の範囲を較正する３つの配置を概略的に図示している。

図１５は、単一のスポットについてＣＣＤのＸ軸に沿う位置に対して受け取られた放射エネルギーＥをグラフ化した図である。Ｘ軸は、ＣＣＤがセンサ・スキャニング・システムによってスポットのサンプルの繰り返される測定の間にＸ軸に沿い動かされる、ある例の状態として選ばれる。ＣＣＤが任意の方向に走査されてもよいことが前記説明から直ぐに分かるであろう。

各スポットの単一結像がＣＣＤの上に投影される。次いで、ビームはオフに切り換えられ、ＣＣＤはビームが再びオンに切り換えられる前にＸ軸に沿い新しい位置に動かされ、第２のパルスが供給されている。スポットの各結像は、図１１の場合のように投影される。しかし、図１５の場合には、ビームＰＢからの各パルス間に対応する個別制御可能な要素の状態が変わり、その結果、一連のスポット７０〜７４は、異なるエネルギー水準でＸ軸に沿って間隔を空けて並ぶ。

各スポット７０〜７４は、各スポットの中心におけるピーク・エネルギーに関して、ほぼ正常なエネルギー分布であるとしてグラフ化されている（ｐｌｏｔｔｅｄ）。しかし、実際にはエネルギー分布は異なることがある。図１５では、各スポットは、Ｘ方向の最後のピークより大きなピーク・エネルギーを有するとして図示されている。しかし、各スポットの大きさの順序は異なってよい、即ち、対応する要素はビームのパルスの間にどんな状態にも変わり得る。それぞれの状態に対する平均エネルギーは、各スポットに対して検出素子によって受け取られたエネルギーを測定し、且つ各スポットが露光された時間で割算することによって計算することができる。

図１６は、個別制御可能な要素の幾つもの異なる状態に対するスポットに対して受け取られた平均エネルギーを較正する代替的配置を図示する。図１６では、対応する要素の各状態に対してＣＣＤの上に分離した放射のストライプ８０〜８４が投影される。ＣＣＤは、Ｘ方向に走査するように配置されている。それぞれのストライプの間にビームが、オフに切り換えられ、要素の状態が変えられる。それぞれのストライプ８０〜８４に対する受け取られた平均エネルギーが、図１２に関連して説明したように計算される。

図１７は、対応する個別制御可能な要素の幾つもの異なる状態に対して受け取られたエネルギーを較正する第３の代替的配置を図示する。図１６のように、ＣＣＤは、Ｘ方向に連続的に走査する。しかし、図１７に対するビームは、対応する要素の状態が変わるポイント９０〜９３で、オフに切り換えない。これは、ＣＣＤの表面上に投影された放射の連続的なストライプをもたらす。それぞれの状態の平均エネルギーは、状態が一定である期間の、幾つかの区分９４〜９８にストライプを分割し、且つストライプのその面積にわたって受け取られた平均エネルギーを計算することによって計算されてよい。

前述したように、検出素子（ＣＣＤ）の配列は、一般的に、それぞれの測定動作の間にスポットの全配列からスポットのサンプル配列を測定するように配置されている。サンプル配列が測定された後、ＣＣＤは、目標面内の新しい位置に動かされ、次の測定動作内のスポットの新しいサンプル配列に対する平均エネルギーを測定する。この新しいＣＣＤの位置は、第１の位置から十分なオフセットが可能で、スポットの２つのサンプル配列の間の重なりはない。しかし、ＣＣＤの精度は、時間にわたり必ずしも均一でない。したがって、本発明の一実施例では、ある測定動作から次への移行にＣＣＤ位置にある程度の重なりがあり、その結果、少なくとも幾つかのスポットのエネルギーが２度測定される。これは、ある測定動作から次への移行に同じスポットの複数の測定の直接比較を可能するので望ましい。

図１８〜２０は、本発明の様々な実施例に従って、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギー測定の精度を改善する３つの配置を概略的に図示する。

図１８は、ＣＣＤが第１位置１００から第２位置１０１に動かされる第１配置を概略的に図示する。スポットの１列１０２（黒丸で示されている）を除く全てが、第１及び第２測定動作で測定される。残っているスポットに対しては、第１及び第２測定のエネルギー測定の間の相違がどれも計算でき、平均エネルギーの測定を提供するのに用いることも、又は、代替的にＣＣＤの誤動作を検出するのに用いることもできる。ＣＣＤの追加された移動の全てが、前のＣＣＤ位置との相違がただ１つの列／行のスポットであるように配置されている。

同じスポットの繰り返し測定は、多量のデータの増加を引き起こす。それぞれのスポットの繰り返し測定と共にスポット配列内の全スポットを妥当な時間内に測定するために、ＣＣＤからより高速の出力が必要である。例えば、新しいＣＣＤ位置のそれぞれが前の位置からはずれる場合、生ずるデータ量により、ＣＣＤ出力は２５Ｈｚで動作させることが必要となってよい。新しいＣＣＤ位置のそれぞれが１列／行を除いて全て前のＣＣＤと重なる場合には、約５００Ｈｚの出力速度が望ましい。

図１９は、第１ＣＣＤ位置１０３と第２ＣＣＤ位置１０４の位置の差がスポットのサンプル配列の半分に等しい第２配置を図示する。この場合には、各スポットは２度測定されるが、生ずるデータの全量は低減される。

図２０は、第１ＣＣＤ位置１０６と第２ＣＣＤ位置１０７の差が、スポットのただ１列１０８（黒丸で示されている）が２度測定されるようなものである第３配置を図示する。重なる列内のスポットに対して測定されたエネルギーの差の平均が、２組の側定の間の補正係数を計算するのに使用されてよい。この補正係数は、残りのエネルギー測定を補正するのに用いられて２つの測定動作の間の結果の一貫性を確保することができる。

個別制御可能な要素の性能を較正するためにスポット内に受け取られたエネルギーを測定する場合、ビームのエネルギーは一定に保たれていることが望ましい。これは、エネルギー・センサを使用して、個別制御可能な要素の配列を照射する前にビームのエネルギーを測定することで達成することができ、次いで、フィード・バック・パラメータとしてこの測定された値を用いて、照明システムＩＬによって生成されるビームのエネルギーを制御する。

一実施例では、センサ・システムは、検出素子の配列を含むので、各スポットとセンサ・システムを正確に位置合わせする必要はない。これは、かなりセンサ・システムの複雑さを低減し、各スポットのエネルギー測定に要する時間を縮める。

一実施例では、多数のスポットのエネルギーが、同時に測定され、配列内の全スポット測定に要する時間を縮小できる。

一実施例では、各スポットのエネルギー測定の精度が、各スポットによって照射される検出素子の配列の面積を増加することによって改善できる。本発明の一実施例に従って、各スポットが、単一測定動作の間に対応する個別制御可能な要素の幾つもの異なる状態に対して測定されてよい。

結論
本発明の様々な実施例を上述したが、例としてのみ提示したものであり、限定ではないと理解されたい。本発明の趣旨と範囲を逸脱せずに形状及び細部にわたる様々な変更例が為されてよいことが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲はいかなる前述の例示的実施例によっても限定されず、添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ定義されるべできである。

本明細書の詳細説明の部分並びに概要及び要約でない部分が、特許請求の範囲の解釈に用いられると意図されることは理解されるであろう。本明細書の概要及び要約は、発明者（達）によって熟慮された本発明の例示的実施例の１つ又は複数を説明できるが、全てではない、したがって、多少なりとも本発明や添付の特許請求範囲の範囲を限定することを意図したものでない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す概略図である。 本発明の一実施例によるドーズ・センサを組み込むリソグラフィ装置の部分の概略断面図である。 本発明の一実施例に従って、目標面の上に投影されたスポットの配列を横切る図２のドーズ・センサのスキャニング・パターンの概略図である。 本発明の一実施例に従って、目標面の上に投影されたスポットの配列を受け取るように配置されたセンサ・システムの概略図である。 本発明の一実施例による、図１のリソグラフィ装置の概略の部分平面断面図である。 本発明の一実施例によるセンサ・システム部分の概略部分拡大図である。 本発明の一実施例によるセンサ・システムの一部分の上に投影した概略拡大スポット図である。 本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の部分の相対的寸法を示す概略図である。 本発明の一実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームの焦点距離を延長するための第１及び第２のセンサ・システムの二者択一的部分の概略図である。 本発明の一実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームの焦点距離を延長するための第１及び第２のセンサ・システムの二者択一的部分の概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギー測定の精度を増す１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギー測定の精度を増す１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギー測定の精度を増す１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギー測定の精度を増す１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置の部分の状態の範囲を較正する１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置の部分の状態の範囲を較正する１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置の部分の状態の範囲を較正する１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギーの測定精度を増す１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギーの測定精度を増す１つの配置を示す概略図である。 本発明の様々な実施例による、図１のリソグラフィ装置によって投影されたビームのエネルギーの測定精度を増す１つの配置を示す概略図である。

符号の説明

４ 目標面
２０ センサーシステム
ＩＬ 照明システム（照明装置）
ＰＰＭ 個別制御可能な要素の配列
ＷＴ 基板テーブル
ＰＬ 投影システム（「レンズ」）

Claims (18)

1. 個別制御可能な要素の配列からのパターン付与されたビームを目標面の上に投影する投影システムであって、前記パターン付与されたビームが放射スポットの配列を含む投影システムと、
   基板の目標表面が、前記目標面にほぼ一致するように、前記基板を支持する基板テーブルと、
   少なくとも１つの前記スポットを受け取るように配置された検出素子の配列を含むセンサ・システムであって、前記センサ・システムが前記少なくとも１つのスポットのエネルギーを測定し、且つ前記又は各受け取られた前記スポットの前記エネルギーの表示となる出力信号を提供するセンサ・システムと、を備え、
   前記少なくとも１つのスポットが多数の検出素子を照射し前記出力信号が前記少なくとも１つのスポットの平均エネルギーを表示するように、前記投影システム及び前記センサ・システムの少なくとも１つが前記少なくとも１つのスポットによって照射される検出素子の配列の面積を調整するように構成され、
   前記投影システムが前記個別制御可能な要素の配列からのパターン付与されたビームを前記目標面の上に連続的に投影する間に、前記投影システム及び前記センサ・システムの少なくとも１つを前記目標表面と平行な方向に移動させて、前記少なくとも１つのスポットで前記検出素子の配列上に連続的に照射されたストライプを形成させることを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 検出素子の前記配列が、多数の前記スポットを受け取り、
   前記センサ・システムが、前記多数の受け取られたスポットのそれぞれのエネルギーを測定し、
   前記出力信号が、前記多数の受け取られたスポットのそれぞれのエネルギーの表示である、請求項１に記載の装置。
3. 前記投影システム及び前記センサ・システムが、前記多数のスポットのそれぞれが多数の検出素子のそれぞれ１つを照射するように配置されている、請求項２に記載の装置。
4. 少なくとも１つの個別制御可能な要素の状態が可変であり、且つ前記少なくとも１つのスポットのそれぞれ１つのエネルギーが前記状態によって決まり、したがって、前記出力信号が、前記少なくとも１つの個別制御可能な要素の２つ以上の状態に対する前記少なくとも１つのスポットのエネルギーの表示である、請求項１に記載の装置。
5. 前記投影システム及び前記センサ・システムが、各スポットが単一のそれぞれの検出素子を照射するように配置されている、請求項１に記載の装置。
6. 前記投影システム及び前記センサ・システムの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのスポットの寸法を調整する、請求項１に記載の装置。
7. 前記検出素子の配列上に投影される前記少なくとも１つのスポットが、該少なくとも１つのスポットの多数の離散的結像を照射するように、前記投影システム及び前記センサ・システムの少なくとも１つが移動するようにさらに構成されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記投影システムと前記センサ・システムの間の相対的移動の方向が、前記投影されたスポット配列の軸に対して平行であるかまたはある角度をなす、請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. 前記センサ・システムが、入射放射を検出可能な検出素子の配列の表面積の割合に対応する補正係数を用いて前記出力信号を調整する、請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
10. 前記センサ・システムが、さらに、検出素子の前記配列を第１サンプリング位置から少なくとも第２サンプリング位置へ移動するよう配置させるセンサ・スキャニング・システムを含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
11. 第１多数の前記スポットが前記第１サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られ、第２異なる多数の前記スポットが前記第２サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記第１サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られた少なくともいくつかの第１多数の前記スポットが、前記第２サンプリング位置内の検出素子の配列によって受け取られた第２多数の前記スポットの部分を形成する、請求項１０に記載の装置。
13. 前記センサ・システムが、さらに、前記ビームのエネルギーの表示信号を提供するビーム測定デバイスを含み、前記センサ・システムが、前記出力信号を調整するのに前記ビームのエネルギーの表示信号を使用する、請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記リソグラフィ装置が、個別制御可能な要素の多数の配列を含む、請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
15. 検出素子の前記配列が電荷結合デバイスを含む、請求項１ないし１４のいずれかに記載の装置。
16. 投影システムの個別制御可能な要素の配列からのパターン付与されたビームを基板の目標部分の上に投影する工程であって、前記投影されたパターンが放射スポットの配列を有する工程と、
    検出素子の配列を含むセンサ・システムを使用して少なくとも１つの前記スポットを受け取る工程と、
    前記センサ・システムが前記少なくとも１つのスポットのエネルギーを測定する工程と、
    前記センサ・システムが前記少なくとも１つの受け取られたスポットのエネルギーの表示となる出力信号を提供する工程と、
    前記少なくとも１つのスポットが多数の検出素子を照射し前記出力信号が前記少なくとも１つのスポットの平均エネルギーを表示するように、前記少なくとも１つのスポットによって照射される検出素子の配列の面積を調整する工程と、
    前記投影システムが前記個別制御可能な要素の配列からのパターン付与されたビームを前記目標部分の上に連続的に投影する間に、前記投影システム及び前記センサ・システムの少なくとも１つを基板の目標表面と平行な方向に移動させて、前記少なくとも１つのスポットで前記検出素子の配列上に連続的に照射されたストライプを形成させる工程と、を含む、デバイス製造方法。
17. ほぼ同時に多数のスポットを受け取る工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 少なくとも１つの個別制御可能な要素の前記状態を変え、一方前記出力信号を提供する工程であって、前記出力信号が、前記又は各対応する前記個別制御可能な要素の２つ以上の状態に対する前記又は各受け取られたスポットのエネルギーの表示である、工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。

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