JP4777312B2 - 粒子検出システムおよびこのような粒子検出システムを備えたリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、粒子検出システムおよびこのような粒子検出システムを備えたリソグラフィ装置に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを付与するマシンである。リソグラフィ装置は、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、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンが、基板（たとえばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（たとえば１つまたは複数のダイの一部が含まれている）に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングを介して実施される。通常、１枚の基板には、順次パターン化される隣接するターゲット部分の回路網が含まれている。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンし、かつ、基板をこの方向に平行または非平行に同期スキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。パターンを基板に転写することによってパターニングデバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

[0003] 微小構造を備えたパターンのイメージングは、場合によってはペリクルで保護されたパターニングデバイスおよび基板の埃および他の汚染に極めて敏感である。したがって、イメージングに先立って、パターニングデバイス（および／またはパターニングデバイスの微小構造を保護しているペリクル）および基板の汚染、詳細には粒子が試験される。パターニングデバイス上または基板上に粒子が検出された場合、その粒子を受容する（つまり基板上の障害領域を受容する）か、または粒子が除去され、あるいはパターニングデバイスまたは基板が除外される。

[0004] 従来のリソグラフィ装置の場合、粒子検出システムは、放射のビーム、詳細には（必ずしもそうである必要はないが）単色放射、つまり実質的に１つの波長を有する放射を対象の表面、たとえば、それらに限定されないが、パターニングデバイスまたは基板の表面へ導いている。対象の表面をスキャンするために、対象および／またはビームが移動する。放射のビームと対象の表面が係合すると、反射の物理法則（射出角は、表面に直角の仮想線（法線）に対して入射角と全く同じである）に従って放射の一部が反射する。入射する放射の他の部分は、パターニングデバイスまたは基板などの対象の中に入って屈折する（スネルの法則に従って）。いずれの場合においても、ビームは、特定の方向に向きを変える。放射のビームと汚染粒子が係合すると、放射は散乱する。つまりあらゆる方向に反射する。

[0005] 放射ディテクタは、表面および放射のビームに対して、表面で反射した放射がディテクタに入射するのではなく、粒子または他の汚染によって散乱した、つまり実質的にあらゆる方向に反射した放射の一部がディテクタに入射するように配置されている。したがって、ディテクタは、放射のビームが粒子または他の汚染によって散乱した場合にのみ放射を受け取る。表面に向かう放射のビーム（以下、照明ビームと呼ぶ）および放射ディテクタが受け取る放射のビーム（以下、検出ビームと呼ぶ）は、それぞれ放射検出デバイス内を個々の経路に沿って進み、これらの２つの経路の間にクロストークが生じることはない。照明ビームの強度は、通常、検出ビームの強度よりはるかに大きいため、このクロストークの防止は必要である。

[0006] 利用可能な空間が限られているため、従来技術による粒子検出システムは、利用可能な空間に粒子検出システムを適合させるために折りたたまれた光学系を有している。対象が表面の平面に平行に、スキャンラインに対して本質的に直角の方向に移動している間に、対象の表面をスキャンラインに沿ってスキャンするために、回転ファセットポリゴンが使用されている。照明ビームの経路には、対象の表面のほぼテレセントリックの照明を生成するために、１つまたは複数のミラーなどの光学コンポーネント、およびスキャンレンズなどの１つまたは複数のレンズが使用されている。検出ビームの経路には、照明ビーム中の対象の表面に粒子が存在している場合に、ディテクタ上に光を生成するために、１つまたは複数のミラーなどの光学コンポーネント、および検出ビームをポリゴンまたはポリゴンの近傍に集束させ、ビームサイズを縮小するための円筒レンズ、およびディテクタの近傍の、検出ビームを無収差にするためのもう１つの円筒レンズなどの１つまたは複数のレンズが使用されている。照明ビームおよび検出ビームは、場所は異なっていているが、ポリゴンの同じファセットを使用することができる。したがって、照明ビームがスキャンラインに沿って移動する対象の表面にスポットを生成しても、検出ビームは、反射した後もポリゴンファセット上に静止している。よって、微小なディテクタを使用してスキャンライン上の粒子を検出することができる。ディテクタによって、粒子で散乱する光の量が検出され、較正済みの検出回路によってこの量が処理され、粒子の存在の有無を表す信号が生成され、かつ、粒子のサイズを表す信号が得られる。ディテクタは光を集光するだけであるため、粒子検出システムの性能は、ディテクタ上のスポットのサイズには無関係である。

[0007] 上で言及したように、対象の表面に入射する放射の一部は、対象の中に入って屈折する。対象の内部では、パターンによってビームを屈折および／または回折させることができ、かつ／または１回または複数回にわたって反射させることができる。対象に入射した放射の一部は、材料、サイズ、幾何構造などの多くのパラメータに応じて、再度ディテクタの方向に向かって対象から射出する。その場合、ディテクタによって、粒子で散乱しない放射が検出される。その結果、ディテクタから信号を受け取っている検出回路は、粒子が実際に存在していないにもかかわらず、粒子が存在していることを決定する。以下、このようにして検出される、実際には存在しない粒子をゴースト粒子と呼ぶ。

[0008] 半導体コンポーネント製造産業で使用されているレチクルなどの対象上のパターンの密度は、増加の一途をたどっているため、ゴースト粒子が生じる可能性がますます高くなっており、今後さらに深刻になる新たな問題を提起している。したがって、物理的に存在している粒子とゴースト粒子を正確に区別することができる粒子検出デバイスが必要である。

[0009] 粒子検出システムに使用される光学コンポーネントは、費用有効性が高いコンポーネントでなければならない。つまり、所望の機能を実行しなければならず、かつ、システムの機能に支障のない程度まで光収差を受容しなければならない。これらの収差は、特定の検出スポットサイズをディテクタにもたらしている。また、これらの収差は、粒子検出システムをコンパクトにするためには望ましい光学レイアウトの非対称性と相俟って、スキャンプロセスにおいて、検出スポットがディテクタ上を若干移動する原因になっている。この検出スポットの移動は、ディテクタ上のスポットサイズ、つまりディテクタの使用面積に追加されるため、望ましくないことには、粒子検出システムをゴースト粒子に対してますます敏感にしている（ゴーストの区別は、微小スポットサイズを必要とする空間フィルタリングに基づいているため）。

[0010] ゴースト粒子に対する感度が鈍感な粒子検出システムが提供されることが望ましい。

[0011] 本発明の一実施形態によれば、対象の表面の粒子を検出するように構成された粒子検出システムが提供される。粒子検出システムは、第１の光路に沿って対象の表面の検出領域へ導かれる放射の照明ビームを生成するように構成された放射源を備えている。粒子検出システムは、さらに、検出領域からの第２の光路に沿った放射の検出ビームを受け取るように構成された放射ディテクタを備えている。第１の光路の長さは、第２の光路の長さに実質的に等しい。

[0012] 本発明の他の実施形態によれば、放射のビームを条件付けるように構成された照明システムと、パターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングサポートとを備えたリソグラフィ装置が提供される。パターニングデバイスは、放射のビームの断面にパターンを付与するように機能している。リソグラフィ装置は、さらに、基板を保持するように構成された基板サポートと、パターン化された放射のビームを基板のターゲット部分に投射するように構成された投影システムと、対象の表面の粒子を検出するように構成された粒子検出システムとを備えている。粒子検出システムは、第１の光路に沿って対象の表面の検出領域へ導かれる放射の照明ビームを生成するように構成された放射源を備えている。粒子検出システムは、さらに、検出領域からの第２の光路に沿った放射の検出ビームを受け取るように構成された放射ディテクタを備えている。第１の光路の長さは、第２の光路の長さに実質的に等しい。

[0013] 本発明の一実施形態によれば、照明経路の長さと検出経路の長さが本質的に整合しており、好ましくない検出スポットの移動が本質的に除去される。それは、照明経路の長さと検出経路の長さが整合している場合、個々の経路の光収差の影響が互いに高度に相殺されることによるものである。より詳細には、個々のビームがその光路内のレンズの表面に当たる位置および角度を光学的に全く同じにすることができ、延いてはレンズとの相互作用を同じにすることができる。そのため、スキャンレンズによって生成されるビームの偏向と、照明ビームおよび検出ビームの偏向が実質的に同じになる。ポリゴンの近傍では、照明ビームおよび検出ビームを互いに平行にすることができる。したがって、照明ビームおよび検出ビームの偏向角が、ポリゴンファセットの移動の関数として正確に補償される。

[0014] 検出スポットの移動が除去されるため、検出面積が小さいディテクタを使用することができる。検出面積が小さいこのようなディテクタを使用した粒子検出システムは、ゴースト粒子を検出する傾向が小さい。

[0015] 照明経路の長さと検出経路の長さを整合させるために、実施形態の一等級では、経路長の差を光学的な意味で補償することができる。実施形態の他の等級では、経路長の差を機械的な意味で補償することができる。

[0016] 一実施形態では、（ａ）放射のビームを条件付けるステップと、（ｂ）パターン化された放射のビームを形成するために、パターニングデバイスを使用して放射のビームをパターニングするステップと、（ｃ）パターン化された放射のビームを基板に投射するステップと、（ｄ）対象の表面の粒子を検出するステップであって、（ｉ）対象の表面の検出領域を、第１の光路に沿って検出領域へ導かれる照明ビームで照射するステップと、（ｉｉ）粒子を検出するために、照射された領域から第２の光路に沿ってディテクタへ照明ビームの少なくとも一部を導くステップとを含む検出ステップとを含み、第１の光路の長さと第２の光路の長さが実質的に同じであるデバイス製造方法が提供される。

[0017] 以下、本発明の実施形態について、単なる例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照数表示は、対応する部品または類似した機能を有する部品を表している。

[0029] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射または他の適切な任意の放射）を条件付けるように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬ、およびパターニングデバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたマスク支持構造（たとえばマスクテーブル）ＭＴを備えている。また、この装置は、基板（たとえばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェーハテーブル）ＷＴすなわち「基板サポート」を備えている。この装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば１つまたは複数のダイが含まれている）に投影するように構成された投影システム（たとえば屈折型投影レンズシステム）ＰＳを備えている。

[0030] 照明システムは、放射を導き、整形し、あるいは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

[0031] マスク支持構造はパターニングデバイスを支持している。つまり、マスク支持構造はパターニングデバイスの重量を支えている。マスク支持構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、たとえばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。マスク支持構造には、パターニングデバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法を使用することができる。マスク支持構造は、たとえば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。マスク支持構造は、パターニングデバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

[0032] 本明細書に使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに移相フィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャが含まれている場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、ターゲット部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

[0033] パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスク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、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプが知られている。プログラマブルミラーアレイの例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

[0034] 本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、たとえば使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、カタディオプトリック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを始めとする任意の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。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

[0035] 図に示すように、この装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用した、あるいは反射型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。

[0036] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルすなわち「基板サポート」（および／または複数のマスクテーブルすなわち「マスクサポート」）を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルすなわちサポートを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルすなわちサポートを露光のために使用している間、１つまたは複数のテーブルすなわちサポートに対して予備ステップを実行することができる。

[0037] また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システム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よい。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間の空間に液浸液を付与することも可能である。液浸技法を使用することにより、投影システムの開口数を大きくすることができる。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸さなければならないことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。

[0038] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一体部分にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

[0039] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータの瞳面の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

[0040] マスク支持構造（たとえばマスクテーブルＭＴ）の上に保持されているパターニングデバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭおよびもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの一部を形成している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）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」の移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成しているロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、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のみに接続することができ、あるいは固定することも可能である。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を使用して整列させることができる。図には専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメントマークは、スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスクアライメントマークを配置することができる。

[0041] 図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
[0042] １．ステップモード：マスクテーブルＭＴすなわち「マスクサポート」および基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」がＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光で画像化されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0043] ２．スキャンモード：放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴすなわち「マスクサポート」および基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が同期スキャンされる（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴすなわち「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。
[0044] ３．その他のモード：プログラマブルパターニングデバイスを保持するべくマスクテーブルＭＴすなわち「マスクサポート」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」が移動する毎に、ある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マブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを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。

[0045] 上で説明した使用モードの組合せおよび／またはその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

[0046] 図２〜５は、入射する放射による粒子検出の原理およびアーチファクトが発生する様子を示すために、等方性、つまり粒子または他の汚染によって散乱した放射がディテクタシステムに入射し、また、たとえば非等方性回折放射または非等方性反射放射がディテクタシステムに入射する様子を示したものである。

[0047] 図２は、それらに限定されないが、リソグラフィマスクまたは基板などの対象２を示したものである。図２の左側を参照すると、対象２の表面にビーム４Ａが当たっている。ビーム４Ａが表面に当たる位置には、法線６、つまり表面に対して直角の線が示されている。反射ビーム８は、当業者に知られている物理法則（射出角は、法線６に対して入射角と同じ角度である）に従って反射する。入射ビーム４Ａの一部は、場合によっては屈折ビーム１０で示すように屈折する。屈折ビーム１０は、対象２の材料の屈折率に応じて、また、放射ビーム４Ａが通って移動する媒体の屈折率に応じて、法線６に向かって、あるいは法線６から離れる方向に曲がる（スネルの法則に従う）。屈折および／または反射する放射の量は、とりわけ対象２の材料、対象２の表面コーティングおよび／または入射角で決まる。

[0048] 概略的に示されているディテクタシステム１２は、検出円錐１４で示す、放射ビーム４Ａが入射する位置から入射する、ディテクタシステム１２に向かって導かれる放射を検出している。図２の左側から分かるように、入射ビーム４Ａは、反射ビーム８として特定の方向に反射し、かつ／または屈折ビーム１０として特定の方向に屈折する。したがって、この場合、ディテクタに入射する放射は存在していないため、ディテクタは、雑音および／またはバイアスレベルのみを有し、有意な粒子検出レベルを有さない信号を出力することになる。

[0049] 次に図２の右側を参照すると、対象２の表面に存在している粒子１６に放射のビーム４Ｂが入射している。入射する放射の一部は、場合によっては粒子１６によって吸収される。他の部分は、場合によっては反射する。入射する放射は、粒子１６の表面の表面形状によって散乱、つまり等方反射する。矢印１８で示す等方反射した放射は、実質的にあらゆる方向へ導かれる。したがって、反射した放射１８の一部は、ディテクタシステム１２の検出円錐１４内に存在している。したがって、ディテクタシステム１２は、放射を検出し、検出した放射に対応する、粒子検出レベルすなわち閾値レベルを超えるレベルを有する信号を出力する。

[0050] 図３には、対象２の表面に当たる放射の入射ビーム４が示されている。放射のビーム１９は、入射した位置からディテクタシステム１２の検出円錐１４内に存在し、ディテクタシステム１２に入射している。ビーム１９は、汚染粒子で散乱した放射であってもよく、したがって、ディテクタシステム１２から信号を受け取る検出回路は、適切に粒子を検出する。

[0051] しかしながら、以下で説明するように、回折、屈折および／または反射の結果として対象２の内部から入射するビーム２０は、場合によっては対象２から離れ、屈折してビーム１９になることがある。したがって、その屈折ビーム１９が検出円錐１４内に存在する法線に対してこのような角度を有するビーム２０が対象２の内部から入射すると、ディテクタシステム１２は、汚染粒子で散乱した放射ではない放射を検出することになる。しかしながら、ディテクタシステム１２から信号を受け取る検出回路は、その信号が所定の閾値レベルを超えていると判断し、粒子が存在しているものとして誤った指示を出すことになる。本明細書においては、このようにして検出される、実際には存在していない粒子をゴースト粒子と呼んでいる。

[0052] 図４および５に関連して以下で詳細に説明するように、ゴースト粒子を検出することになる重要な一因は回折パターンである。対象が、入射した放射ビームが内部回折するその表面に、パターン、たとえば反射型クロムパターンを備えている場合、回折パターンが生じることがある。回折パターンは、内部反射および内部屈折した後に対象から射出し、場合によっては回折パターンの少なくとも一部がディテクタに入射することがある。このような回折パターンは、ディテクタに入射する放射に対して特定の方向に寄与している。

[0053] 図４には、ビームが対象２の内部からディテクタに入射する様子が示されている。図に示す対象２はマスクである。マスク２の一方の表面は、たとえばクロム製のマスクパターン２２を備えている。マスク２の反対側の表面の粒子がスキャンされる。図４に示す事例では、粒子は実際には存在していない。

[0054] ビーム４は、スキャンすべき表面へ導かれ、入射する。入射した放射の一部は、場合によっては反射し（図示せず）、また、他の部分は、場合によっては吸収され、かつ、屈折する。吸収され、かつ、屈折したビーム１０は、マスク２を通って移動する。屈折したビーム１０は、反対側の表面でマスクパターン２２に当たる。マスクパターン２２は周期パターンである。マスクパターン２２のその周期性によって放射が回折する。回折したビーム２４は、マスク２を通って移動し、入射した表面で反射する。反射ビーム２６で示すように、場合によっては引き続いて他の表面で内部反射する。内部反射したビーム２６は、場合によっては、最終的に、ビーム４が入射する位置に接近し、ビーム１９で示すように、マスク２から射出してディテクタシステム１２に向かって屈折する。したがって、ゴースト粒子が検出されることになる。

[0055] 図５では、同じくマスク２の内部からの屈折ビーム１９がディテクタシステム１２に入射しているが、その理由は、図４に示す事例と比較すると、他の一連の反射、屈折および／または回折によるものである。図５に示す事例では、入射ビーム４がマスク２に入射し、屈折ビーム１０として屈折する。屈折したビーム１０は、入射角および表面の状態に応じて、反対側の表面で回折または屈折し、回折ビーム２８としてマスク２から射出する。回折したビーム２８が、ペリクルなどの他の対象の表面３２で反射すると、場合によっては反射したビーム２６が再度マスク２の表面に当たる。

[0056] 反射したビーム２６は、周期マスクパターン２２によって回折し、回折ビーム３０としてマスク２に入射する。入射した回折ビーム３０がマスク２から射出し、ディテクタシステム１２に向かって屈折して検出される。図４の場合と同様、粒子が存在していないにもかかわらず、検出回路によってゴースト粒子が検出される。

[0057] 図３、４および５に関連した上記の説明では、反射、屈折および回折が異方性であることに留意されたい。実質的にあらゆる方向に変化する散乱等方性放射の場合とは異なり、結果として生じる、方向が変化した放射が１つまたは複数のビームに含まれている。多重回折した複数のビームは、（回折）次数として知られている。

[0058] 回折パターンにおけるビームの断面は、入射する放射のビームの断面の形状によって決まる。たとえば、入射するビームが、単一の円形の放射のビームである場合、回折パターンは、一連の単一の円形ビームになる。最後に、他の多くの光軌道が可能であるため、図２〜５は、単に説明を目的としたものにすぎないことに留意されたい。

[0059] 図６および７は、本発明の一実施形態による、パターニングデバイス５０の表面の粒子を検出するために使用される粒子検出システムの一部を示したものである。しかしながら、他の対象の表面をスキャンすることも可能である。図に示す実施形態は、実際には機能的に類似した２つの粒子検出システムを備えている。第１の粒子検出システムは、パターニングデバイス５０の頂部表面の粒子を検出するように構成されており、また、第２の粒子検出システムは、パターニングデバイス５０の底部表面の粒子を検出するように構成されている。この底部表面は、ペリクル５２によって形成することができる。以下の説明および図６、７では、第１の粒子検出システムの部品は、添え字ａが付いた参照数表示で示されており、また、第２の粒子検出システムの同様の部品は、添え字ｂが付いた同じ参照数表示で示されている。図７およびその他の図では、参照数表示のない矢印は、放射ビームの方向を表している。

[0060] パワーレーザ５４（図７）は、放射のビーム（以下、照明ビーム）６６をコリメータレンズ５６に向けて放出している。照明ビーム６６は、コリメータレンズ５６から、ウェッジ５８および集束レンズ６０を通過し、第１の折りたたみミラー６２で反射した後、軸６５の周りに、矢印６７で示す方向またはその逆の方向に回転するポリゴン６４のファセットで反射する。照明ビーム６６ａ、６６ｂ（図６）は、第２の折りたたみミラー６８ａ、６８ｂで反射した後、第３の折りたたみミラー７０ａ、７０ｂで反射する。次に、照明ビーム６６ａ、６６ｂは、絞り７２ａ、７２ｂを通過し、かつ、絞り７２ａ、７２ｂによって支持されたスキャンレンズ７４ａ、７４ｂおよび７６ａ、７６ｂを通過する。照明ビーム６６ａ、６６ｂは、次に、補償プレート７８ａ、７８ｂを通過した後、第４の折りたたみミラー７９ａ、７９ｂで反射し、パターニングデバイス５０の頂部／底部表面へ導かれる。ポリゴン６４が回転することにより、照明ビームがパターニングデバイス５０の表面に衝突する入射スポットが、一方の面から反対側の面へ、表面上をスイープする。衝突する照明ビーム６６ａ、６６ｂの領域の表面に粒子が存在していない場合で、かつ、パターニングデバイスの頂部／底部表面が照明ビームを反射する場合、反射したビームは、経路８０ａ、８０ｂに沿って、光トラッププレート８２ａ、８２ｂへ導かれることになる。

[0061] 粒子で散乱し、あるいは他の方法で生成される、放射のビーム（以下、検出ビーム）８４ａ、８４ｂ（図６）へ導かれるあらゆる放射は、検出ビーム８４ａ、８４ｂの経路内の以下の光学コンポーネントを介してディテクタ８５へ導かれる。検出ビーム８４ａ、８４ｂは、検出円筒レンズ８６ａ、８６ｂを通過し、かつ、スキャンレンズ８８ａ、８８ｂおよび９０ａ、９０ｂを通過し、さらに絞り７２ａ、７２ｂの開口を通過して、第３の折りたたみミラー７０ａ、７０ｂで反射した後、第２の折りたたみミラー６８ａ、６８ｂおよびポリゴン６４のファセットで連続的に反射する。検出ビーム８４は、次に、第５の折りたたみミラー９２（図７）で反射する。検出ビーム８４は、第５の折りたたみミラー９２で反射した後、ディテクタ絞り９４、９４ａ、９４ｂ、ディテクタダブレット９６、９６ａ、９６ｂ、ディテクタシングレット９８、９８ａ、９８ｂ、およびディテクタ修正円筒レンズ１００を通過してディテクタ８５へ導かれる。ディテクタ８５は、検出ビーム８４が検出スポットを形成することができる検出領域を有している。

[0062] 上で言及した、照明ビーム６６ａ、６６ｂの経路内および検出ビーム８４ａ、８４ｂの経路内のレンズおよびミラーなどの光学コンポーネントの数および性質は、変更が可能であり、単に一例として示し、かつ、説明したものにすぎないことに留意されたい。スキャンレンズの対７４ａ、７６ａおよび７４ｂ、７６ｂは、スキャンレンズの対８８ａ、９０ａおよび８８ｂ、９０ｂと光学的に全く同じであってもよい。

[0063] とりわけ図６から分かるように、それぞれ第１および第２の粒子検出システムの照明ビームおよび検出ビームは、ポリゴン６４の同じファセットで反射し、互いに垂直方向に間隔を隔てている。図６に示すポリゴン６４のファセットには、上から順に、第１の粒子検出システムの検出ビーム８４ａ、第１の粒子システムの照明ビーム６６ａ、第２の粒子検出システムの照明ビーム６６ｂ、および第２の粒子検出システムの検出ビーム８４ｂが示されている。

[0064] 補償プレート７８ａ、７８ｂは、照明ビーム６６ａ、６６ｂの光路長を短くするように機能しており、それにより照明ビーム６６ａ、６６ｂの光路長と検出ビーム８４ａ、８４ｂの光路長を本質的に同じ長さまたはほぼ同じ長さにしている。したがって、対象の表面をスキャンしている間、事実上、ディテクタ８５の検出領域には検出スポットの移動が生じないため、検出領域の寸法を小さくすることができ、延いてはゴースト粒子のあらゆる検出を抑制することができる。補償プレート７８ａ、７８ｂは、１つまたは複数の部品から構築することができるため、コストを節約することができる。スネルの法則によれば、補償プレートを通過するビームの光路長の短縮は、プレート中の経路の長さおよびプレート材料の屈折率に比例している。通常のガラスの場合、光路長の短縮は、プレート中の経路の長さの約０．３倍である。また、補償プレートは、スキャンレンズなどの他の光学コンポーネントに統合することも可能であることが分かっている。

[0065] 図８ａおよび８ｂは、補償プレート７８ａ、７８ｂがない場合に、照明ビーム６６ａ、６６ｂの光路長を検出ビーム８４ａ、８４ｂの光路長に整合させるように構成されたポリゴン１１０の一実施形態を示したものである。ポリゴン１１０は、軸１１２の周りに、矢印１１４で示す方向またはその逆の方向に回転させることができる。ポリゴン１１０は、ポリゴン１１０の第１の軸方向の位置に１組の第１のファセット１１６を備えており、ポリゴン１１０の第２の軸方向の位置にポリゴン１１０の１組の第２のファセット１１８を備えている。また、ポリゴン１１０の第３の軸方向の位置にポリゴン１１０の１組の第３のファセット１２０を備えている。第１のファセット１１６の数は、第２のファセット１１８の数と同じであり、また、同じく第３のファセット１２０の数と同じである。１組の第１のファセット１１６のうちの１つは、１組の第２のファセット１１８のうちの１つと平行であり、また、同じく１組の第３のファセット１２０のうちの１つと平行である。第１のファセット１１６の中心と軸１１２の間の距離は、第２のファセット１１８の中心と軸１１２の間の距離とは異なっており、また、第３のファセット１２０の中心と軸１１２の間の距離は、第１のファセット１１６の中心と軸１１２の間の距離と同じである。

[0066] 使用中、照明ビーム６６ａ、６６ｂは、ポリゴン１１０の１組の第２のファセット１１８で反射し、検出ビーム８４ａ、８４ｂは、それぞれ１組の第１のファセット１１６および１組の第３のファセット１２０でそれぞれ反射し、それにより照明ビーム６６ａ、６６ｂの光路長と検出ビーム８４ａ、８４ｂの光路長が実質的に等しくなる。

[0067] 図９は、補償プレート７８ａ、７８ｂがない場合に、照明ビーム６６ａ、６６ｂの光路長を検出ビーム８４ａ、８４ｂの光路長に整合させるように構成されたポリゴンアセンブリを示したものである。ポリゴンアセンブリは、１組のファセット１３２を有する第１のポリゴン１３０、および１組のファセット１３６を有する第２のポリゴン１３４を備えている。ファセット１３２の数とファセット１３６の数は同じである。第１のポリゴン１３０および第２のポリゴン１３４は、それぞれ軸１３８および１４０の周りに同じ回転方向に回転させることができ、第１のポリゴン１３０の回転と第２のポリゴン１３４の回転は同期している。軸１３８と軸１４０は平行であり、同軸ではない。しかしながら、代替実施形態では、軸１３８と軸１４０を同軸にすることも可能である。軸１３８、１４０が同軸ではない場合、ファセット１３２の中心と軸１３８の間の距離は、ファセット１３６の中心と軸１４０の間の距離と同じであっても、あるいは異なっていてもよい。軸１３８、１４０が同軸である場合、ファセット１３２の中心と軸１３８の間の距離は、ファセット１３６の中心と軸１４０の間の距離とは異なっていてもよい。第１のポリゴン１３０のファセット１３２と第２のポリゴン１３４のファセット１３６は平行である。

[0068] 使用中、照明ビーム６６ａ、６６ｂは、ポリゴン１３４の１組のファセット１３６で反射し、検出ビーム８４ａ、８４ｂは、ポリゴン１３０の１組のファセット１３２で反射し、それにより照明ビーム６６ａ、６６ｂの光路長と検出ビーム８４ａ、８４ｂの光路長が実質的に等しくなる。

[0069] 図６〜９に示す実施形態では、ポリゴンは、ポリゴンの円周に沿って均等に分布している、１組８個のファセットを複数組有している。１組のファセットの数が８個以外の複数の組を使用することも可能であることは理解されよう。

[0070] 図１０は、補償プレート７８ａ、７８ｂがない場合に、照明ビーム６６の光路長を検出ビーム８４の光路長に整合させるように構成された構造を示したものである。図１０には、照明ビーム６６の光路の一部および検出ビーム８４の光路の一部が示されている。検出ビーム８４の光路には、折りたたみミラー１５０が配置されており、それにより検出ビーム８４の光路長を延長し、照明ビーム６６の光路長と検出ビーム８４の光路長を実質的に同じ長さにしている。

[0071] 図７〜１０に示すように、検出ビーム８４の光路長を長くし、かつ／または照明ビーム６６の光路長を短くすることによって、照明ビーム６６の光路長と検出ビーム８４の光路長を整合させる代わりに、他の光学構造では、照明ビーム６６および検出ビーム８４の光路長を互いに整合させる必要がある場合、検出ビーム８４の光路長を短くし、かつ／または照明ビーム６６の光路長を長くすることも可能であることは理解されよう。上で説明し、かつ、図６〜１０に示した本発明の実施形態による手段は、任意の組合せで使用することができる。

[0072] 本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有してもよいことを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェーハ」または「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」または「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、かつ、露光済みのレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール中で、露光前また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およ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、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用され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。

[0073] また、本発明による実施形態の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえば転写リソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。転写リソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって画定される。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニングデバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。

[0074] 本明細書に使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長あるいはその近辺の波長の放射）、および極端紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

[0075] コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。

[0076] 本明細書においては、必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が開示されている。しかしながら、開示されている実施形態は、様々な形態で具体化することができる本発明の単なる例示的なものにすぎないことを理解されたい。したがって、本明細書において開示されている特定の構造および機能の詳細は、本発明を制限するものとしてではなく、単に、特許請求の範囲の基礎として、また、本発明が事実上あらゆる適切な詳細構造に様々な方法で使用されるよう、当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されたい。また、本明細書に使用されている用語および語句には、本発明を制限することではなく、本発明の理解可能な説明を提供することが意図されている。

[0077] 本明細書に使用されている「単数形」の表現は、１つまたは２つ以上として定義されている。本明細書に使用されている複数のという表現は、２つまたは３つ以上として定義されている。本明細書に使用されている他のという表現は、少なくとも第２またはそれ以上のとして定義されている。本明細書に使用されている、備えたという表現および／または有するという表現は、含まれているとして定義されている（つまりオープンランゲージ）。本明細書に使用されている、結合されたという表現は、必ずしも直接的である必要はなく、また、必ずしも機械的である必要はないが、接続されたとして定義されている。

[0018]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0019]対象または粒子に入射する放射のビームの方向変化を示す略図である。 [0020]対象から離れ、ディテクタシステムによって検出される放射のビームを示す略図である。 [0021]粒子検出システムの方向に向かって対象から離れる前に、放射のビームが対象内で屈折、回折および／または内部反射する様子を示す略図である。 [0022]粒子ディテクタの方向に向かって対象から離れる前に、放射のビームが対象内または対象の外部で屈折、回折および／または内部反射する様子を示す略図である。 [0023]図７の矢印ＶＩの方向から見た、本発明の一実施形態による粒子検出システムの一部の断面側面図である。 [0024]図６の矢印ＶＩＩの方向から見た、本発明の一実施形態による粒子検出システムの一部の断面上面図である。 [0025]本発明による粒子検出システムの一実施形態に使用される回転可能ポリゴンの一実施形態の上面図である。 [0026]図８ａに示す回転可能ポリゴンの実施形態の側面図である。 [0027]本発明による粒子検出システムの一実施形態に使用される回転可能ポリゴンのアセンブリの一実施形態の側面図である。 [0028]本発明による粒子検出システムの一実施形態に使用される折りたたみミラー構造を示す図である。

Claims (5)

1. 対象の表面の粒子を検出するように構成された粒子検出システムであって、
   放射の照明ビームを生成する放射源と、
   前記照明ビームを反射するファセットを備え、回転可能なポリゴンと、
   前記ポリゴンの前記ファセットにより反射された前記照明ビームを第１の光路に沿って前記対象の表面の検出領域へ導く第１光学系と、
   前記検出領域から放出された検出ビームを第２の光路に沿って前記ファセットへ導く、第１光学系と光学的に同一な第２光学系と、
   前記ファセットにより反射された前記検出ビームを受け取る放射ディテクタと、
   を有し、
   前記第１の光路における前記第１光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光学レイアウトと、前記第２の光路における前記第２光学系と前記対称の表面の検出領域の間の光学レイアウトは異なっており、
   前記第１の光路における前記第１光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光路、又は、前記第２の光路における前記第２光学系と前記対称の表面の検出領域の間の光路に少なくとも１つの光透明プレートが配置されており、前記光透明プレートにより、前記第１の光路の長さと前記第２の光路の長さが実質的に等しくなっている、
   粒子検出システム。
2. 前記第１の光路における前記第１光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光路に、前記第１光学系により導かれた前記照明ビームを前記対象の検出領域に向けて反射するミラーが配置され、
   前記第２の光路における前記第２光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光路に、円筒レンズが配置されており、
   前記光透明プレートは、前記第１の光路における前記第１光学系と前記ミラーの間の光路に配置されている、
   請求項１に記載の粒子検出システム。
3. （ａ）放射のビームを条件付けるように構成された照明システムと、
   （ｂ）前記放射のビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニングデバイスを支持するパターニングサポートと、
   （ｃ）基板を保持する基板サポートと、
   （ｄ）パターン化された放射のビームを前記基板のターゲット部分に投射する投影システムと、
   （ｅ）対象の表面の粒子を検出するように構成された粒子検出システムと、
   を備え、
   前記粒子検出システムは、
   放射の照明ビームを生成する放射源と、
   前記照明ビームを反射するファセットを備え、回転可能なポリゴンと、
   前記ポリゴンの前記ファセットにより反射された前記照明ビームを第１の光路に沿って前記対象の表面の検出領域へ導く第１光学系と、
   前記検出領域から放出された検出ビームを第２の光路に沿って前記ファセットへ導く、第１光学系と光学的に同一な第２光学系と、
   前記ファセットにより反射された前記検出ビームを受け取る放射ディテクタと、
   を有し、
   前記第１光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光学レイアウトと、前記第２光学系と前記対称の表面の検出領域の間の光学レイアウトは異なっており、
   前記第１光学系と前記対象の表面の検出領域の間における第１の光路、又は、前記第２光学系と前記対称の表面の検出領域の間における第２の光路に少なくとも１つの光透明プレートが配置されており、前記光透明プレートにより、前記第１の光路の長さと前記第２の光路の長さが実質的に等しくなっている、
   リソグラフィ装置。
4. 前記第１の光路における前記第１光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光路に、前記第１光学系により導かれた前記照明ビームを前記対象の検出領域に向けて反射するミラーが配置され、
   前記第２の光路における前記第２光学系と前記対象の表面の検出領域の間の光路に、円筒レンズが配置されており、
   前記光透明プレートは、前記第１の光路における前記第１光学系と前記ミラーの間の光路に配置されている、
   請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記対象が前記パターニングデバイスである、
   請求項３又は４に記載のリソグラフィ装置。

Images