JP4558586B2

JP4558586B2 - 放射システム、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法

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Publication number: JP4558586B2
Application number: JP2005166720A
Authority: JP
Inventors: マシーズテオドアマリーディーリヒスマルセル; フランシスクスアントニウスユーリングスマルクス; − ヤンフォールマハーム; ヴァルデマーヴラジーミルフリユンズオラフ
Original assignee: エーエスエムエルネザーランズビー．ブイ．
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2010-10-06
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Description

本発明は、放射システム、放射システムを含むリソグラフィ装置、およびデバイス製造方法に関するものである。

リソグラフィ装置は、基板の標的部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような状況では、マスクなどのパターン化機器を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、そのパターンの像を、放射感受性材料（レジスト）層を有する基板（例えばシリコン・ウェハー）上の標的部分（例えば１つ又は複数のダイの一部を含む）に形成することができる。一般に１枚の基板は、順次露光される隣接する複数の標的部分がネットワーク状に構成されたものを含有する。公知のリソグラフィ装置は、パターン全体を１回で標的部分に露光させることによって各標的部分を照射するステッパと、所与の方向（「走査」方向）に投射ビームを用いてそのパターンを走査すると同時にこの方向と平行又は反平行に基板を走査することによって各標的部分を照射するスキャナとを含む。

リソグラフィ装置は、放射ビームを提供するよう配置された放射発生器を含んでもよい。放射発生器は、ビームを処理し投射ビームを提供するよう配置された照明システムに対して位置決めされる。放射発生器が正しく位置決めされていない場合、放射ビームは誤った経路で照明システムに入ることになる。６自由度（ＤｏＦ）の放射発生器の相対位置を測定するよう配置されたゼロ・センサを使用することができる。ゼロ・センサは、レーザと、レーザ・ビームを検出器に反射させるコーナ・キューブとを含む。このタイプの測定システムは、レーザとコーナ・キューブとを共に近くに位置決めすることができ、また狭い測定範囲が必要である場合に、正確な位置調整を行う。しかし、照明システムに対して放射発生器の位置調整を行うには、そのようなゼロ・センサの測定範囲又は測定精度は、要件を満たさない。

現行のＤＵＶ（遠紫外線）及びＶＵＶ（超紫外線）システムでは、照明システムに対する放射発生器の位置調整は、照明システムを基準として放射発生器から来るビームの位置及び／又は傾きを測定することによってなされる。そのような放射システムでは、放射ビームの一部が、例えば反射係数４％及び透過係数９５％のミラーを介してビーム測定システムに向けられ、その残留強度は吸収によって失われる。反射された部分は、レンズを含む光学システムにより処理されて、本明細書で「位置センサ」と呼ばれるＣＣＤセンサやＣＭｏｓ、クオード・セル（ＱｕａｄＣｅｌｌ）、ＰＳＤなどの位置センサ上に、焦点スポット又は縮小像を投射する。各位置センサは、２自由度のビームの近視野又は遠視野が測定されるように配置される。いくつかの位置センサを使用することにより、放射ビームの位置及び傾きを４自由度で決定することができる。一部反射ミラーを使用することにより、照明システムの残りの部分の方向で放射（すなわちエネルギー）が失われることになる。さらに、そのような一部反射ミラーは、ＥＵＶリソグラフィ・システムで使用される高い放射強度と非常に短い波長とを組み合わせたものに適していない。

本発明の観点は、放射発生器及び照明システムを含む放射システムであって、照明システムに対する放射発生器の相対位置を、エネルギーの損失を最小限に抑えた状態で測定することのできる放射システムを提供することである。

本発明の一観点によれば、放射システムは、放射ビームを発生させるように構成され且つ放射源を含む放射発生器と、放射ビームを受け取るように且つ放射の投射ビームを提供するように構成された照明システムとを含み、この照明システムは、照明システムに対する放射ビームの位置及び／又は傾きを測定するように構成されたビーム測定システムと、放射ビームの一部をビーム測定システムに向けるように構成された投射装置とを含み、その放射ビームの一部が放射ビームの断面の一部となっている。

断面の一部は、放射ビームの断面全体に比べて比較的小さく選択することができる。断面の小さい部分であっても、測定システムによって測定することが可能な、放射ビームの位置に関する情報が含まれる。放射ビームの断面の一部のみ使用することによって、ごく少量のエネルギーを測定用に再方向付けする。本発明によれば、投射装置は、光学レンズ又は光学ミラーを含むことができる。

具体例によれば、測定システムは第１の位置センサを含み、投射装置は、第１の位置センサ上に放射源の像を形成するよう構成された第１の光学要素を含む。位置センサ上に放射源の像を形成することにより、２自由度の放射ビームの位置は、位置センサの示す情報を使用して決定することができる。

別の具体例では、ビーム測定システムは第２の位置センサを含み、投射装置は、第２の位置センサ上に放射源の像を形成するよう構成された第２の光学要素を含む。この実施例により、３自由度の照明システムに対して放射ビームの相対位置を決定することが可能になる。これは、照明システムに対する放射発生器の相対位置を決定できることを意味する。この情報を使用して、それらの相対位置を補正することができる。

さらに別の具体例では、放射発生器は、放射ビーム断面の第１の周辺部分からの放射を通すように構成された第１のダイアフラム（絞り）を含み、ビーム測定システムは第１の位置センサを含み、投射装置は、第１のダイアフラムを通過する放射を受け取るように構成され且つ第１の位置センサ上に中間焦点の遠視野像を生成するようにも構成された第１の光学要素を含む。

第１の位置センサの示す情報は、照明システムに対する放射発生器の傾きを示す。１つのダイアフラムと１つの位置センサにより、２つの方向で傾斜を測定することが可能である。２つのダイアフラムと２つの位置センサを使用する場合、放射ビームのＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ（すなわち３自由度での傾き）とＺシフトの両方を測定することが可能である。

本発明の別の具体例によれば、リソグラフィ装置は、前記の放射システムと、投射ビームの断面にパターンを与えるよう構成されたパターニング装置を支持するよう構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターンを付与されたビームを基板の標的部分に投射するよう構成された投射システムとを含む。

本発明の他の具体例によれば、前記の放射システムを使用して放射の投射ビームを提供する段階と、パターニング装置を使用して、投射ビームの断面にパターンを与える段階と、パターンを付与された放射ビームを基板の標的部分に投射する段階とを含む、デバイス製造方法が提供される。

この文面では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に言及されるが、本明細書で述べるリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の案内及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造のような、その他の適用分野があってもよいことを理解されたい。そのような代替の適用分野では、本明細書における「ウェハー」又は「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれより一般的な「基板」又は「標的部分」という用語と同義であると見なすことができることを理解されたい。本明細書で言及される基板は、例えばトラック（典型的な場合、基板にレジスト層を付着させ、露光したレジストを現像する工具）或いは計測学的工具又は検査用工具で、露光の前又は後に処理することができる。適用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及びその他の基板処理用工具に適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを作製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される基板という用語は、多数回処理した層を既に含んでいる基板を指すこともできる。

本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）を含めた全てのタイプの電磁放射、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを包含する。

本明細書で使用される「パターニング装置」という用語は、基板の標的部分にパターンを生成することができるように、あるパターンを投射ビームの断面に与えるために使用することのできる機器を指すものと広く解釈されるべきである。投射ビームに与えられたパターンは、基板の標的部分の所望のパターンに正確に対応できないことに留意されたい。一般に投射ビームに与えられたパターンは、集積回路などの、標的部分に作製されたデバイスの特定の機能層に対応する。

パターニング装置は、透過型でも、又は反射型でもよい。パターニング装置の例には、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ（配列）、及びプログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリー、交流位相シフト、及び減衰位相シフトのタイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプのようなマスク・タイプが含まれる。プログラム可能なミラー・アレイの一例は、小さいミラーをマトリックス状に配置したものを用いるが、各ミラーは、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けることができる。このように、反射したビームをパターングすることができる。

支持体は、例えばパターニング装置の重量に耐え、パターニング装置を支持する。支持体は、パターニング装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及びその他の条件、例えばパターニング装置が真空環境で保持されるか否かという条件に応じた方法で、パターニング装置を保持する。支持体は、機械的な締付け、真空、又はその他の締付け技法、例えば真空条件下での静電的締付けなどを使用することができる。支持体は、例えば必要に応じて固定し又は移動することができ、且つパターニング装置を例えば投射システムに対して所望の位置に確実に存在させることのできる、フレーム又はテーブルでよい。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語のどのような使用も、より一般的な「パターニング装置」という用語と同義であると見なすことができる。

本発明で使用される「投射システム」という用語は、例えば使用される露光放射に適するような、或いは浸漬流体の使用や真空の使用などその他の要素に適するような、屈折型光学システム、反射型光学システム、及び反射屈折型システムを含めた様々なタイプの投射システムを包含するものと広く解釈すべきである。本明細書における「レンズ」という用語のどのような使用も、より一般的な「投射システム」という用語と同義と見なすことができる。

照明システムは、放射ビームを方向付け、成形し、又は制御するための屈折型、反射型、及び反射屈折型の光学構成要素を含めた様々なタイプの光学構成要素を包含することもでき、そのような構成要素は、以下でまとめて又は単独で「レンズ」と呼ぶこともできる。

リソグラフィ装置は、２つ（２段）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものでよい。そのような「多段」式機械では、追加のテーブルを並行して使用することができ、或いは予備段階を１つ又は複数のテーブル上で実施する一方で１つ又は複数のその他のテーブルを露光用に使用することができる。

リソグラフィ装置は、投射システムの最終要素と基板との間の空間が満たされるように、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に、基板を浸漬するタイプのものでもよい。浸漬流体は、リソグラフィ装置内のその他の空間、例えばマスクと投射システムの最終要素との間に適用することもできる。浸漬技法は、投射システムの開口数を増加させる技術分野で周知である。

次に本発明の実施例について、対応する参照符号が対応する部分を示している添付の概略図面を参照しつつ、単なる例示として述べる。

図１を参照すると、従来技術によるビーム測定システムは、照明システム（図示せず）に固定されており、放射発生器（図示せず）から来る放射５１のビーム内に位置決めされた一部透過性／一部反射性のミラー４０を含んでいる。図１において、３つの矢印は、ミラー４０を通過する放射を示す。放射ビーム５１の一部は、レンズ４１により反射される。レンズ４１は、中間焦点４２を形成するように構成される。レンズ４３は、中間焦点４２から来る放射を受け取るように構成される。レンズ４３は、位置センサ４４上にビーム５１の縮小像を形成するように構成される。位置センサ４４は、位置センサ４４上のビーム５１の位置を検出するように構成される。放射発生器が照明器（すなわち測定システム）に対して不正確に位置決めされる場合、放射ビーム５１’がミラー４０に当たる。ビーム５１’からの放射を破線で示す。ビーム５１’からの放射は、図１に示すように、ビーム５１とは異なった状態でレンズ４１を通過する。ビーム５１’からの放射は中間焦点４２を通過するが、ビーム５１からの放射とは異なる角度でレンズ４３に当たる。図１に見られるように、ビーム５１’からの放射は、ビーム５１からの放射によって形成されたスポットよりも下の位置で、位置センサ４４上にスポットを形成する。これは、位置センサ４４が、検出された放射に関して異なるＸ、Ｙ値を記録することを意味する。この異なる値は、ビーム５１に対するビーム５１’の位置の変化を決定するために使用することができる。この変化は、照明システムに対する放射発生器の位置決め誤差に対応する。このように、ビーム測定システムを使用して、照明装置に対する放射発生器の位置調整を行うことができる。

図２は、傾き測定の一例を示す。図１に示すように、ミラー４１は、ビーム５１からの放射が集中して中間焦点４５を形成するように構成される。中間焦点４５から来る放射は、レンズ４６に入射する。レンズ４６は、位置センサ４７上に焦点４５の像を形成するよう構成される。図２に示すように、傾いたビーム５１”はミラー４０に入射する。傾いたビーム５１”からの放射を破線で示す。傾いたビーム５１”からの放射は、中間焦点４５とは異なる中間焦点４５”を形成する。中間焦点４５”を通過した後、傾いたビーム５１”からの放射はレンズ４６に入射する。レンズ４６は、傾いたビーム５１”からの放射を位置センサ４７上に投射する。位置センサ４７は、この像を、ビーム５１から得られた像とは異なる別のＸ、Ｙ位置で検出する。位置の変化は、ビーム５１に対して傾いたビーム５１”の傾きの量に関する尺度である。

従来技術によるビーム測定システムでは、２自由度の位置の変化を測定することができる。さらに、２自由度のビーム５１の傾きの変化を測定することが可能である。ミラー４０は、例えば９５％の透過係数を有してよい。したがって、放射発生器から来る放射の５％は、位置及び／又は傾き測定が原因で失われることになる。

図３は、本発明の実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、放射（例えばＵＶ又はＥＵＶ放射）の投射ビームＰＢを提供するように構成された放射システムを含む。第１の支持体（例えばマスク・テーブル）ＭＴは、パターニング装置（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、投射システム（「レンズ」）ＰＬに対してパターニング装置を正確に位置決めする第１の位置決め装置ＰＭに接続される。基板テーブル（例えばウェハー・テーブル）ＷＴは、基板（例えばレジスト被覆ウェハー）Ｗを保持するように構成され、投射システムＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２の位置決め装置ＰＷに接続される。投射システム（例えば反射型投射レンズ）ＰＬは、基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に、パターニング装置ＭＡによって投射ビームＰＢに与えられたパターンを像形成するように構成される。

ここに示すように、装置は反射型のものである（例えば、上述のような反射型マスク又はプログラム可能なミラー・アレイを用いる）。或いは、この装置は（例えば透過型マスクを用いる）透過型のものでよい。

放射システムは、放射発生器ＳＯＣＯＭＯ（ソース・コレクタ・モジュール）と、放射発生器ＳＯＣＯＭＯからの放射ビームを受け取る照明システム（「照明器」）ＩＬとを含む。放射発生器ＳＯＣＯＭＯはコレクタＣＯを含んでよいが、いくつかの実施例ではソース（放射源）ＳＯのみを含む。

照明器ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置を含んでよい。一般に、照明器のひとみ平面における強度分布の少なくとも外及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ外σ及び内σと呼ぶ）は、調節することができる。照明器は、所望の均一性及び強度分布をその断面に有する投射ビームＰＢと呼ばれる調整された放射ビームを提供する。

投射ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡに入射する。このマスクＭＡで反射されると、投射ビームＰＢは投射システムＰＬを通過し、そのビームが基板Ｗの標的部分Ｃに集光する。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば干渉装置）によって、例えば種々の標的部分ＣがビームＰＢの経路内に位置決めされるように、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の位置決め装置ＰＭ及び位置センサＩＦ１（例えば干渉装置）を使用して、例えばマスク・ライブラリからの機械検索後に又は走査中に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、目標テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭ及びＰＷの一部を形成する長行程モジュール（粗い位置決め）及び短行程モジュール（高精度の位置決め）によって実現される。しかしステッパの場合、スキャナとは対照的に、マスク・テーブルＭＴを短行程アクチュエータだけに接続することができ、又は固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク位置調整用マークＭ１、Ｍ２および基板位置調整用マークＰ１、Ｐ２を使用して位置調整することができる。

図示される装置は、以下の好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを本質的に静止状態に保つが、そのとき、投射ビームに与えられたパターン全体を１回で標的部分Ｃ上に投射する（すなわち１回の静止露光）。次いで基板テーブルＷＴを、種々の標的部分Ｃを露光することができるように、Ｘ及び／又はＹ方向に移動トする。ステップ・モードでは、露光領域のサイズが最大であると、１回の静止露光で像形成される標的部分Ｃのサイズが限定される。
２．走査モードでは、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとを同調させて走査するが、そのとき、投射ビームに与えられたパターンを標的部分Ｃに投射する（すなわち１回の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投射システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光領域のサイズが最大であると、１回の動的露光における標的部分の幅（非走査方向）が限定されるのに対し、走査動作の長さが標的部分の高さ（走査方向）を決定する。
３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴを、プログラム可能なパターニング装置を保持する状態で本質的に静止させて維持し、基板テーブルＷＴは、投射ビームに与えられたパターンを標的部分Ｃに投射しながら移動させ又は走査させる。このモードでは、一般にパルス放射源を用い、基板テーブルＷＴを移動後、又は走査中に連続して生ずるパルス放射の間に、プログラム可能なパターニング装置を必要に応じて更新する。この操作モードは、前記タイプのプログラム可能なミラー・アレイなどプログラム可能なパターニング装置を利用する、マスクの無いリソグラフィに容易に適用することができる。前記使用モードの組合せ及び／又は変形例、或いは全く異なる使用モードを用いてもよい。

図４ａを参照すると、放射源ＳＯ及びコレクタ（集光器）ＣＯ及び照明システムＩＬが示されている。放射源ＳＯ及びコレクタＣＯは、放射ビーム５を発生させるため、放射発生器ＳＯＣＯＭＯ内に配置されている。放射発生器ＳＯＣＯＭＯは、位置決め装置６、７により、照明システムＩＬに対して位置決めされている。照明システムＩＬは、放射ビーム５を正確に受け取るように、放射発生器ＳＯＣＯＭＯに対して位置決めされている。放射ビーム５は、照明システムＩＬ内で処理され、放射の投射ビームとしてリソグラフィ装置の残りの部分へと伝達される。図４ａに示すように、コレクタＣＯは、放射発生器ＳＯＣＯＭＯと照明システムＩＬとの間に中間焦点ＩＦを生成するよう配置される。照明システムＩＬでは、放射ビーム５を視野小型レンズ（フィールド・レンズレット）１２に投射し、この放射をさらにひとみ小型レンズ（レンズレット）（図示せず）に伝達する。図４ａに示すように、コレクタＣＯ及びフィールド・レンズレットはレンズである。しかし実際には、これらは同じ光学的機能を発揮するミラーでよい。次いでフィールド・レンズレット１２の代わりにフィールド・フェーセットを用いる。次いで同様に、ひとみレンズレット（図示せず）の代わりにひとみフェーセットを用いる。

照明システムＩＬは、照明システムＩＬに対する放射ビーム５の位置及び／又は傾きを測定するように構成されたビーム測定システムを含む。実施例では、この測定システムは、４個の位置センサを含む。２個の位置センサ２６、２７だけが図４ａに示されている。図４ｂは、この実施例の一部の斜視図である。図４ｂを参照すると、第３の位置センサ２８及び第４の位置センサ２９が示されている。位置センサ２６、２７、２８、２９は、それらの表面への放射ビームの入射位置が検出されるように配置されている。図４ｂで、センサ２６、２７、２８、２９は、Ｚ’軸に垂直な平面内で円形になるよう位置決めされている。その他の配置構成が可能であることを理解されたい。この実施例では、図４ｂに示すように、フィールド・レンズレット１２の隣に４個のレンズ１６、１７、１８、１９が配置され、その結果、放射ビーム５の数カ所が位置センサ２６、２７、２８、２９に再方向付けされる。放射ビーム５の周辺の小さい部分が再方向付けされることが好ましい。

位置センサ２６、２７、２８、２９の機能について、より詳細に論じる。中間焦点ＩＦから来る放射を、レンズ１６、１８によってそれぞれ位置センサ２６、２８に投射する。レンズ１７、１９は、中間焦点ＩＦから来る放射を位置センサ２７、２９にそれぞれ集光するように配置されている。レンズ１６、１８は、これらが中間焦点ＩＦの遠視野像又はダイアフラム８及び１０の像を位置センサ２６、２８上に生成するよう配置されている。位置センサ２６、２７、２８、２９からの信号を受信するよう配置されたプロセッサ（図示せず）を使用して、照明システムＩＬに対する放射ビーム５の正確な位置調整及び不正確な位置調整を検出することができる。プロセッサが放射ビーム５の不正確な位置調整を検出する場合は、放射発生器ＳＯＣＯＭＯが照明システムＩＬに対して不正確に位置決めされていることを意味する。位置センサ２６、２８からの出力を使用することにより、プロセッサは放射ビーム５の傾きを検出することができる。

放射発生器ＳＯＣＯＭＯは、放射ビーム５の断面の周辺部分からの放射を通すように配置された、ダイアフラム８及び１０を含む。図４ｂにはダイアフラム８、１０が共に示されている。レンズ１６は、ダイアフラム８から放射を受け取るように構成され、レンズ１８は、ダイアフラム１０から放射を受け取るように構成されている。ダイアフラム８、１０は、これらが放射発生器ＳＯＣＯＭＯに対して固定されるように構成される。ダイアフラムを使用することによって、仮想放射源が生成される。ダイアフラム８からの光は、レンズ１６によって位置センサ２６に投射される。

放射ビーム５が照明システムＩＬに対して偏移（シフト）する場合、レンズ１６、１７、１８、１９に到達する放射は変化する。その結果、位置センサ２６、２７、２８、２９に到達するビームが変化する。これらの変化は、センサ２６、２７、２８、２９で生成された信号に反映され、照明システムＩＬに対する放射発生器ＳＯＣＯＭＯのシフト及び／又は傾きの誤差を補正するためにプロセッサを使用することができる。

図５ａ〜図５ｇには、位置センサ２６、２７、２８、２９の示す読出し情報のいくつかの例が示されている。図５ａ及び図５ｂは、焦点スポットのビームが表面に入射する位置センサ２７の、前面を表す四角形を示している。この四角形の中央の十字は、位置センサ２７に衝突するビームの位置を示す原点を表し、そこでは放射ビーム５（したがって放射発生器ＳＯＣＯＭＯ）が、所望の構成の場合に比較して照明システムＩＬに対してシフトしていない。図５ａでは、検出されたスポットが、位置センサ２７上でＸ方向にシフトしている。位置センサ２７上でのＸシフトは、図４ａに示されるような、照明システムＩＬに対する放射発生器ＳＯＣＯＭＯのＸ’シフトに対応させることができる。図５ｂは、位置センサ２７上での純粋なＹシフトを示し、図４に示されるように、放射発生器ＳＯＣＯＭＯのＹ’シフトに対応する。ここで、Ｙ’はＸ’に垂直なものである。図４ａで、Ｚ’方向は、照明システムＩＬに向かう放射の伝搬方向と定義される。

ＸシフトおよびＹシフトの両方が位置センサ２７上で検出される場合、放射発生器ＳＯＣＯＭＯは、照明システムＩＬに対してＸ’及びＹ’方向の両方で不正確に位置調整されている。

図５ｃは、２つの読出し情報を示す。第１の読出し情報は位置センサ２７によって示され、第２の読出し情報は位置センサ２９からのものである。実施例では、プロセッサが、２個の位置センサ２７、２９からの信号を使用してＸ’、Ｙ’、及びＺ’の両方におけるシフトを検出するよう配置される。

図５ｄ〜図５ｇには、位置センサ２６、２８の示す読出し情報のいくつかの例が示されている。図５ｄで、原点よりも下にＹシフト・スポットがあることを示すセンサ２６（又はセンサ２８）の情報は、放射ビーム５が照明システムＩＬに対して一方向に傾いていることを示す。これは、ダイアフラム８（又はダイアフラム１０）、したがって放射発生器ＳＯＣＯＭＯが、例えばＸ’方向に、照明システムＩＬに対して傾いていることを意味する。Ｘ’軸を中心とした傾きをＲｘで示す。図５ｅは、像スポットが原点の右側に位置しているセンサ２６（又はセンサ２８）の示す読出し情報を示す。これは、Ｙ’軸を中心とした傾きがあることを意味し、これをＲｙで示す。センサ２６、２８はダイアフラム８、１０から来る放射を受け取り、またこれらのダイアフラム８、１０は放射発生器ＳＯＣＯＭＯに取り付けられるので、位置センサ２６、２８は「傾きセンサ」として機能する。

図５ｆは、第１の位置センサ２６が第４象限内のスポットを検出し、第２の位置センサ２８が第１象限内のスポットを検出する２つの読出し情報を示す。どちらの位置センサ２６、２８でも、Ｘシフト及びＹシフトは等しい。そのような状況は、放射ビーム５のＺ’シフトを示している。ここでＺ’方向は、放射発生器ＳＯＣＯＭＯと照明システムＩＬとの間での放射ビーム５の伝搬方向である。そのような放射ビーム５のＺ’シフトは、従来技術のビーム測定システムによって測定することはできない。そのようなＺ’シフトの測定は、放射発生器ＳＯＣＯＭＯと照明システムＩＬとの間に中間焦点を有する放射システムを使用する場合に特に重要である。

図５ｇは、第１の位置センサが負のＹシフトを検出し、第２の位置センサが正のＹシフトを検出する２つの読出し情報を示す。この読出し情報は、Ｚ’軸を中心とした放射ビーム５の傾きを示す。Ｚ’軸を中心とした傾きの検出は、放射ビーム５が線対称ではない場合に有用である。Ｚ’軸を中心とした傾きは、照明システムＩＬによる放射５の誤った処理を引き起こす。

センサの示す読出し情報は、光学的構成、すなわちビームに対するミラー及びセンサの位置に依存することに留意されたい。したがって、異なる光学スキームでは、センサの読出し情報も異なることになる。

図６は、例えばＥＵＶ放射のように波長の小さい放射用として構成された放射システムでの位置測定システムの側面図を示す。放射ビーム５は、中間焦点７２を有し、開口（アパーチャ）７１を通過する。伝搬方向に沿った放射ビーム５の断面を、灰色領域で示す。放射ビーム５は、フィールド・フェーセット・ミラー・フレーム７３に入射する。反射型光学要素７４、例えばミラーが、フィールド・フェーセット・ミラー・フレーム７３上にある。要素７４は、図６に示す実線で表されるように、放射ビーム５の一部を受け取る。要素７４は、その一部を、中間焦点７２のＸ、Ｙ位置の変化を検出するよう構成された位置センサ２０に投射する。放射ビーム５が負のＹ’方向にシフトすると、図６に示すように、このシフトした放射ビームのシフトした中間焦点７２’が、中間焦点７２の直下に位置付けられるようになる。要素７４は、破線で示されるシフトした放射ビームの一部を受け取る（図６参照）。シフトした中間焦点７２’は、シフトしていない中間焦点７２の像の位置の上方にある位置センサ２０上に、要素７４によって像を形成する。このように、放射ビーム５の位置変化ΔＹ’は、図６に示すように位置センサ上のΔＹシフトとして検出される。

図７は、放射ビーム５の傾きの測定を示す。放射ビーム５の一部１１０がダイアフラム８に入射する。ダイアフラム８は、実線１２０で示される放射の一部のみを通す。この部分１２０は、フィールド・フェーセット・ミラー・フレーム７３に取り付けられた反射型光学要素７６、例えばミラーに投射される。要素７６は、位置センサ２２上に中間焦点７２の遠視野像を形成するよう構成される。放射発生器ＳＯＣＯＭＯが、照明システムＩＬに対して、したがって測定システムに対して例えばＹ’方向に傾いている場合、図７に示すように、放射ビーム５も照明システムＩＬに対して、したがって要素７６に対してＹ’方向に傾く。シフトした状況では、図７に示すように、要素７６が、破線１２０’で示す放射を受け取り、投射する。位置センサ２２は、位置センサ２２上でＹ方向にシフトしたスポットを検出する。このように、ダイアフラム８を使用し且つ中間焦点１２の遠視野をセンサ２２に投射することにより、シフトの検出が可能になる。図５ｄ、図５ｅ、及び図５ｇに関連して述べたように、照明システムＩＬに対する放射ビーム５のＸ’、Ｙ’、及びＺ’傾斜を導き出すには、２個の位置センサ２６、２８が必要である。要素７４、７６は、多数の層を含むミラーでよい。多層ミラーは、帯域外の放射、すなわちＥＵＶから赤外放射に及ぶ所定の帯域幅以内に含まれない放射の全てを低減させるのに適している。

ダイアフラム８、１０は、円錐入射ミラーでよい。ダイアフラム８、１０に衝突する放射は、その一部が円錐ミラーの表面で反射する。このように放射は、ダイアフラム８、１０を過度に加熱することはない。図８ａは、本発明によるダイアフラムの可能な実施例を示す。図８ａには、ダイアフラム８’の縦断面が示されている。ダイアフラム８’は、ダイアフラム８’の出口方向に断面が小さくなる円錐ミラーである、内壁によって形成される。図８ａでは、ダイアフラム８’を通過する放射１２０を矢印で示す。円錐面で反射する光は、ＳＯＣＯＭＯの傾きを検出するために使用することが可能な種類の点光源を生成する。図８ｂは、円錐ミラーである外壁を持つチューブによって形成されたダイアフラム８”の、別の実施例を示す。外壁、すなわちミラーに衝突する放射は、矢印１３０で示される方向に向けられる。反射した光は、コレクタのその他の部分に吸収される。

実施例によれば、照明システムＩＬは、例えば参照により本明細書に援用する米国特許第６４３８１９９号に記載されるように、放射ビーム５の特定の部分を集光するよう配置された複数のフィールド・フェーセット・ミラーを含む。投射装置は、これらのフィールド・フェーセット・ミラーに隣接して位置付けられ且つこれら特定の部分以外の放射ビーム５の一部を再方向付けするよう構成された、追加の反射型要素である光学要素７４、７６、例えばミラーを含む。図９ａは、中間焦点ＩＦから離れた照明システムＩＬ内、例えばこれらフィールド・フェーセット・ミラーが位置付けられている表面、すなわちフィールド・フェーセット・ミラー・フレーム７３でのＥＵＶ分布を示す。図９ｂには、照明システムＩＬ内のフィールド・フェーセット・ミラー１５の正面が示されている。図９ａと図９ｂとを組み合わせることによって、図９ｃに示されるフィールド・フェーセット・ミラー１５上のＥＵＶ放射の分布が得られる。図９ｃには、要素７４、７６の可能な位置も、円で示されている。フィールド・フェーセット・ミラー１５の構成のために、放射ビーム５の特定の部分はフィールド・フェーセット・ミラー１５に入射しない。これは、放射の一部が実際には使用されないことを意味する。本発明によれば、これら特定の部分は、光学要素７４、７６によって再方向付けされる。これは、無駄な放射を使用して、照明システムＩＬに対する放射発生器ＳＯＣＯＭＯの位置及び／又は傾きを測定することを意味する。

本発明の特定の実施例についてこれまで述べてきたが、本発明は、記述した以外の方法で実施できることを理解されたい。例えば、位置センサに放射を直接投射する代わりに蛍光プレート及び予備レンズを挿入し、それによって例えばＥＵＶ放射を可視光に変換し、次いでこれを安価な位置センサで検出することができる。記述した内容は本発明を限定しようとするものではない。

従来技術による、ビームの位置の変化を測定するビーム測定システムの一部を示す図。従来技術による、ビームの傾きの変化を測定するビーム測定システムの一部を示す図。本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図。本発明の実施例による放射システムの一部の断面を示す図。図４ａのビーム測定システムの斜視図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明によるセンサ読出し情報の例を示す図。本発明の実施例による位置測定の側面図。本発明の実施例による傾き測定の側面図。本発明によるダイアフラムの一実施例を示す図。本発明によるダイアフラムの一実施例を示す図。本発明によるフィールド・フェーセットでのＥＵＶ放射ビームの断面を示す図。本発明によるＥＵＶリソグラフィ装置でのフィールド・フェーセットの正面図。本発明による光学ミラーの可能な位置を示す図。

符号の説明

５放射ビーム
６、７位置決め装置
８、１０ダイアフラム
１２フィールド・レンズレット
１６、１７、１８、１９レンズ
２６、２７、２８、２９位置センサ

Claims

放射ビームを発生させるように構成された、放射源を含む放射発生器と、
放射ビームを受け取るように、且つ放射の投射ビームを提供するように構成された照明システムとを含む放射システムにおいて、前記照明システムが、
前記照明システムに対する放射ビームの位置及び傾きのうちの少なくとも一方を測定するように構成されたビーム測定システムと、
放射ビームの一部を前記ビーム測定システムに向けるように配置された投射装置であって、放射ビームの一部が放射ビームの断面の一部である投射装置とを含み、
前記放射発生器が、前記放射源からの放射を集めるように、且つ放射発生器と照明システムとの間で放射ビーム内に中間焦点を形成するように構成されたコレクタをさらに含み、
前記放射発生器が、放射ビームの断面の第１の周辺部分からの放射を通すように構成された第１のダイアフラムを含み、前記ビーム測定システムが第１の位置センサを含み、前記投射装置が、前記第１のダイアフラムを通過する放射を受け取るように、且つ前記第１の位置センサ上に中間焦点の遠視野像を生成するように構成された第１の光学要素を含み、
前記放射発生器が、放射ビームの断面の第２の周辺部分からの放射を通すように構成された第２のダイアフラムを含み、前記ビーム測定システムが第２の位置センサを含み、前記投射装置が、前記第２のダイアフラムを通過する放射を受け取るように、且つ前記第２の位置センサ上に前記中間焦点の遠視野像を生成するように構成された第２の光学要素を含む、放射システム。
前記第１のダイアフラムが円錐入射ミラーである請求項１に記載された放射システム。
前記投射装置が、ＥＵＶ放射を反射するように構成されたミラーを含む請求項１に記載された放射システム。
前記ミラーが多数の層を含む請求項３に記載された放射システム。
前記照明システムが、放射ビームの特定部分を集光させるように構成されたフェーセット・ミラーを含み、前記投射装置が、前記特定部分以外の放射ビームの部分を再方向付けするように構成された請求項１に記載された放射システム。
（ａ）放射ビームを発生させるように構成された、放射源を含む放射発生器と、
放射ビームを受け取るように、且つ放射の投射ビームを提供するように構成された照明システムとを含む放射システムであって、前記照明システムが、
前記照明システムに対する放射ビームの位置及び傾きのうちの少なくとも一方を測定するように構成されたビーム測定システムと、
放射ビームの一部を前記ビーム測定システムに向けるように配置された投射装置であって、放射ビームの一部が放射ビームの断面の一部である投射装置とを含む、放射システムと、
（ｂ）投射ビームの断面にパターンを与えるように構成されたパターニング装置を支持するように構成された支持体と、
（ｃ）基板を保持するように構成された基板テーブルと、
（ｄ）パターンを付与されたビームを前記基板の標的部分に投射するよう構成された投射システムとを含み、
前記放射発生器が、前記放射源からの放射を集めるように、且つ放射発生器と照明システムとの間で放射ビーム内に中間焦点を形成するように構成されたコレクタをさらに含み、
前記放射発生器が、放射ビームの断面の第１の周辺部分からの放射を通すように構成された第１のダイアフラムを含み、前記ビーム測定システムが第１の位置センサを含み、前記投射装置が、前記第１のダイアフラムを通過する放射を受け取るように、且つ前記第１の位置センサ上に中間焦点の遠視野像を生成するように構成された第１の光学要素を含み、
前記放射発生器が、放射ビームの断面の第２の周辺部分からの放射を通すように構成された第２のダイアフラムを含み、前記ビーム測定システムが第２の位置センサを含み、前記投射装置が、前記第２のダイアフラムを通過する放射を受け取るように、且つ前記第２の位置センサ上に前記中間焦点の遠視野像を生成するように構成された第２の光学要素を含む、リソグラフィ装置。
放射源により放射ビームを発生させる段階と、
照明システムを使用して放射ビームを受け取り、且つ放射の投射ビームを提供する段階と、
前記照明システムを使用して、放射ビームの断面の一部を方向付けする段階と、
第１の位置センサ及び第２の位置センサを使用して、前記放射ビームの断面の再方向付けされた部分を測定して前記照明システムに対する放射ビームの位置及び傾きのうちの少なくとも一方を決定する段階と、
前記放射の投射ビームの断面にパターンを与える段階と、
パターンを付与された放射ビームを基板の標的部分に投射する段階とを含み、
前記放射ビームを発生させる段階が、前記放射源からの放射を集め、且つ放射源と照明システムとの間で放射ビーム内に中間焦点を形成する段階を含み、
前記放射ビームの断面の一部を方向付けする段階が、放射ビームの断面の第１の周辺部分からの放射を通すように構成された第１のダイアフラムを通過する放射を受け取り、且つ前記第１の位置センサ上に中間焦点の遠視野像を生成する段階と、放射ビームの断面の第２の周辺部分からの放射を通すように構成された第２のダイアフラムを通過する放射を受け取り、且つ前記第２の位置センサ上に前記中間焦点の遠視野像を生成する生成する段階と含む、デバイス製造方法。