JP5849137B2 - マイクロリソグラフィ用投影露光装置および方法 - Google Patents

マイクロリソグラフィ用投影露光装置および方法 Download PDF

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Description

本発明は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置に関する。このような投影露光装置は、通常、マスクまたはいわゆる「レチクル」を保持するためのマスクテーブルまたはいわゆる「レチクルステージ」の形態のマスク保持手段を備え、マスクテーブルにはマスク構造が配置されている。さらにこのような投影露光装置は、ウェーハの形態の基板を保持するためのいわゆる「ウェーハステージ」の形態の基板保持手段ならびに基板にマスク構造を結像するための投影光学系を一般に備えている。
従来の投影露光装置では、像の品質において不鮮明さが問題となっている。ウェーハにおける視野の露光中に像位置がドリフトする場合に潜在的な像はフォトレジストにおいて不鮮明となる。これは、プリントされた構造における重なりエラーまたはいわゆる「オーバレイ」エラーに影響を及ぼす。このような不鮮明さの問題は、特にEUV投影露光装置において生じる。EUV投影露光装置は、極紫外線波長領域の波長、例えば13.5nmの波長の光によって構造を露光する。半導体産業のロードマップでは、光学リソグラフィはEUVで重要な役割を果たす。この場合ミラーのみが光学構成部分として考慮される。ミラー光学系ではミラー位置および/またはミラー傾斜度は像の変位をもたらす。光学構成部分の機械的安定性に対する要求は、屈折光学系と比較してより厳しいものとなっている。
汎用の投影露光装置では、ウェーハの露光中に視野位置は適宜な調整センサまたはいわゆる「整列」センサによって複数回監視され、対応した補正措置が施される。このために、フォトレジストの本来の露光プロセスが中断される。監視測定間には投影システムの短時間の安定性が頼りとなる。汎用のシステムは、EUVシステムに比べて比較的高い短時間安定性を有している。像位置監視の汎用の概念を更新すれば、像位置の安定性に対する要求は、5分の時間にわたる汎用システムにおける1nmの像位置の機械的安定性に対する要求はEUVシステムでは0.2nmに高まる。ミラー位置の安定性におけるエラーの主な原因は、対物レンズの機械的基本構造の熱膨張である。像の安定性に課される高い要求を達成するために、現在では投影対物レンズの構造に対して極めて低い熱膨張係数を有する材料を使用するという方法がとられている。しかしながら、このような材料は極めて高価で、扱いにくく、加工が難しい。
本発明の課題は、上述のような問題を解決し、特にフォトレジストにおける潜在的な像の不鮮明さを広範囲に防止した投影露光装置を提案することである。
この課題は、本発明によれば、マスク構造を配置したマスクを保持するためのマスク保持手段と、基板を保持するための基板保持手段と、露光プロセス中に基板にマスク構造を結像するための投影光学系と、投影露光装置の基準素子に対してマスク保持手段の位置から機械的に分離された所定位置に配置した測定構造と、投影光学系による結像によって生成された測定構造の像を検出するように構成された検出器とを備え、投影露光装置の作動時に前記基板への前記マスク構造の結像および前記測定構造の結像がそれぞれ前記投影光学系によって同時に行われるように投影光学系が構成されていることにより解決される。投影露光装置は、露光プロセス中に前記検出器の領域で前記測定構造の像の側方位置を検出するように構成された評価装置をさらに備えている。
さらに本発明によれば、マイクロリソグラフィ用投影露光装置の側方における結像安定性を監視する方法が提案される。本発明による方法は、前記投影露光装置の基準素子に対して、前記マスク保持手段の位置とは機械的に分離した所定位置に測定構造を配置し、投影露光装置の基準素子に対して可動に支承されたマスク保持手段によってマスク構造を配置したマスクを保持するステップと、露光プロセスで基板にマスク構造を結像し、検出器の領域に測定構造を結像し、マスク構造の結像と測定構造の結像をそれぞれ投影露光装置の投影光学系によって同時に行うステップと、検出器によって測定構造の像を検出するステップと、露光中に検出器の領域で測定構造の像の側方位置を検出するステップとを備える。
本発明によれば、投影露光装置には測定手段が設けられており、測定手段は、有利には平坦な面である検出器の領域、特に検出面における測定構造の像の側方位置を検出するように設計されている。好ましくはこの測定手段は、測定構造、検出器および評価手段を備えている。したがって、測定手段は、露光プロセス中に投影露光装置の側方における結像安定性を監視するように設計されており、一実施形態では、投影光学系の側方における結像安定性を監視するように設計されている。
側方位置は、露光プロセス中に、すなわち、基板にマスク構造を結像する露光プロセスの実施と同時に、好ましくは露光プロセスの過程で数回検出される。一実施形態によれば、「露光プロセス」という用語はこのコンテクストでは、ステップ・アンド・スキャン式露光装置の場合にマスクおよび基板を連続的にスキャンする連続露光で実施するような基板の1つの視野のみの露光を意味する。別の実施形態では、「露光プロセス」という用語は、基板における幾つかの視野の露光、特に基板全体の露光を含む露光を意味する。
このために、マスク構造および測定構造の結像は、投影光学系によって同時に行われる。側方位置とは、検出器の領域で像を生成する光線の伝搬方向に対して側方の像の位置である。特に側方位置とは、検出器の検出面に対して平行な平面または同一の平面における像の位置である。測定構造を結像する光線が投影光学系を通過した直後に、すなわち、偏向されずに検出面に入射した場合、測定構造の像の側方位置は、投影光学系の光軸に対して側方の平面における像の位置である。
測定構造を配置した基準素子は、例えばマスクテーブルまたはいわゆる「レチクルステージ」の基準フレームであってもよい。さらに可能な基準素子を以下に説明する。マスク保持手段は、このような基準フレームに対して可動に支承されている。このことは、投影露光装置がいわゆる「ステッパー」として構成された場合、または投影露光装置がいわゆる「スキャナー」として構成された場合にもあてはまる。「ステッパー」としての実施形態では、露光中にマスクを最適に整列するために視野の露光の前にマスク保持手段を基準フレームに対して移動する。「スキャナー」の場合には、それぞれの視野の露光中に付加的に基準フレームに対して、ひいては投影光学系に対してマスク保持手段を移動させる。
基準素子に対して測定構造を配置する所定位置は、以下に詳細に説明するように、測定構造と基準素子との間の距離の連続的な測定によって、または測定構造を基準素子に堅固に固定することによって得られる。上述のように、所定位置はマスク保持手段の位置から機械的に分離される。すなわち、測定構造はマスク保持手段に連結されない。したがって、この位置はマスク保持主手段の位置と共に移動しない。特に測定構造は、マスク保持手段に取り付けられておらず、マスクに含まれてもいない。測定構造の位置は、むしろマスク保持手段から独立しており、特にマスク保持手段は測定構造に対して可動である。
上述のように、本発明によれば、投影光学系による結像によって検出器の領域に生成された測定構造の像を検出するための検出器が設けられている。有利には、この検出器は基板の種類とは無関係である。したがって、検出器は、例えばウェーハの形態の基板が基板保持手段に挿入されていない場合にも機能する。検出器は、特に電子光学的な検出器として構成されており、検出器の光学信号は電気信号に変換される。
検出器で生成した測定構造の像の光路は、有利には、基板に結像したマスク構造の光路に対する明確に生成可能な相関関係を有し、投影露光装置の構成部分の機械的な移動を表す。したがって、測定構造の像の側方位置から、基板に生成されたマスク構造の画像の側方位置を高精度で検出することができる。このために、場合によっては露光プロセス中の検出器に対する基板保持手段の移動を考慮すべきである。上述のように、本発明によれば、検出器は、投影露光装置の作動時に基板へのマスク構造の結像および検出器への測定構造の結像がそれぞれ投影光学系によって同時に行われるように配置されている。
有利には、基板へのマスク構造の結像は、検出器への測定構造の結像によって影響されない。マスク構造および測定構造のそれぞれの結像が同時に行われることにより、マスク構造の結像中に像の側方位置を補正することが可能である。有利には、投影露光装置は、評価手段によって検出した測定構造の像の側方位置によって露光プロセス中に像の側方位置を補正するように設定されている。
本発明による解決手段は、従来の投影露光装置において観察されたフォトレジストにおける側方の像の不鮮明さの大部分は、基板への視野の露光中における像位置のドリフトによって生じるという認識に基づいている。本発明により測定構造および対応した検出器を設け、投影露光装置の作動時にマスク構造および測定構造のそれぞれの結像、ならびに像の側方位置の検出を同時に行うように検出器を配置することにより、マスク構造の結像プロセス中に結像特性を補正することが可能となる。
上記課題は、さらに、露光プロセスで基板にマスクを結像するための投影光学系と、投影光学系に対して所定の位置に配置した測定構造と、投影光学系による結像によって生成した測定構造の像を検出するための検出器と、露光中に測定構造の像の側方位置を検出するように構成された評価装置とを備えるマイクロリソグラフィ用投影露光装置によって解決される。この関連では、投影光学系に対して所定位置に測定構造を配置することは、素子を相互に絶対的に堅固に位置決めすることを必ずしも意味するのではないが、測定構造が投影光学系に対して能動的に可動ではないということである。また測定構造は、いずれにしても免震によって投影光学系から分離することができる。
本発明の実施形態では、投影露光装置は、測定構造が投影光学系によって検出器に直接に結像されるように構成されている。すなわち、投影光学系以外の光学系は測定構造と検出器との間に配置されていない。
本発明の別の実施形態では、検出器に関連した基準素子に対して所定位置に検出器が配置されている。検出器に関連した基準素子に対して検出器構造を配置した所定位置は、測定構造と、検出器に関連した基準素子との間の距離を連続的に測定することによって、または検出器に関連した基準素子に測定構造を堅固に固定することによって得られる。
本発明の別の実施形態では、いま測定構造に関連した基準素子と呼ぶ第1基準素子および検出器に関連した基準素子は、共通の基準構造に固定されている。すなわち、基準そしは、それぞれ所定位置で共通の基準構造にそれぞれ取り付けられている。
本発明の別の実施形態では、いま測定構造に関連した基準素子と呼んだ第1基準素子および検出器に関連した基準素子は同一である、すなわち、同じ素子である。
本発明の別の実施形態では、マスク保持手段は、投影露光装置の測定構造に関連した基準素子に対して可動に支承されている。
本発明の別の実施形態では、基板保持手段は、検出器に関連した基準素子に対して可動に支承されている。
本発明の別の実施形態では、測定構造および/または検出器は、関連した基準素子に堅固に固定されている。すなわち、測定装置は、所定位置で第1基準素子に取り付けられており、かつ/または検出器構造は所定位置で検出器に関連した基準素子に取り付けられている。固定は、堅固な結合素子によって、またはそれぞれの基準素子における直接の固定によって行うことができる。このようにして、第1基準素子に対する測定構造の所定位置および/または検出器に関連した基準素子に対する検出器の所定位置が得られる。
本発明の別の実施形態では、投影露光装置は、関連基準素子からの距離を測定することによって測定構造および/または検出器のそれぞれの所定位置を検出するように構成された距離センサを備えている。すなわち、距離センサは測定構造と第1基準素子との間の距離を測定するために設けられており、これにより、測定構造の所定位置が得られる。場合によっては、別の距離センサが検出器と検出器に関連した基準素子との間の距離を測定し、これにより、検出器の所定位置が得られる。
本発明の別の実施形態では、測定構造および/または検出器は所定位置で投影対物レンズとも呼ぶ投影光学系に取り付けられており、距離センサは、投影光学系と少なくとも1つの基準素子、特に第1基準素子との間の距離を測定するために配置されている。このようにして、それぞれの基準素子に対して測定構造および/または検出器の所定位置が得られる。上述のように、測定構造に関連した基準素子および検出器に関連した基準素子を単一の基準素子として組み合わせることができる。この場合、投影光学系と単一の基準素子との間の距離が測定される。
本発明の別の実施形態では、測定構造および/または検出器は所定位置で投影光学系に取り付けられており、距離センサは2つのセンサモジュールを備え、第1のセンサモジュールは測定構造と測定構造に関連した基準素子との間の距離を測定するために配置されており、第2のセンサモジュールは検出器と検出器に関連した基準素子との間の距離を測定するために配置されている。
本発明の別の実施形態では、さらに投影露光装置は、マスク保持手段と測定構造に関連した基準素子との間の距離および基板保持手段と検出器に関連した基準素子との間の距離を監視するように構成されたステージセンサを有しており、評価手段は、測定構造の像の検出された側方位置およびステージセンサによって検出された距離を評価し、そこから、露光プロセス中の目標位置からの基板におけるそれぞれのマスク構造の結像位置のずれを検出するように構成されている。
本発明の別の実施形態では、基準素子は投影光学系であり、測定構造は所定位置で投影光学系に取り付けられており、さらに投影露光装置は、露光プロセス中に測定構造とマスク保持手段との間の距離を測定するように構成したセンサモジュールを備えている。センサモジュールは、例えば光学位置エンコーダであってもよい。
本発明の別の実施形態では、評価手段は、検出器の領域、特に検出器の検出面で生成された測定構造の像の側方位置を露光プロセス中にリアルタイムで検出するように構成されている。したがって、評価手段は測定構造が生成される時点で測定構造の像の側方位置を検出する。これにより、投影露光装置の結像特性を即座に補正することが可能であり、これにより、像の不鮮明さを特に効果的に防止することができる。本発明の別の実施形態では、さらに投影露光装置は、投影露光装置の動作をリアルタイムで操作し、投影露光装置の側方における結像不安定性を補正する制御手段を備えている。
本発明の別の実施形態では、評価手段は、測定構造の像の検出された側方位置を用いて露光プロセス中に投影露光装置の側方における結像安定性を検出するように構成されており、投影露光装置は、評価手段によって検出された投影露光装置の側方における結像不安定性が補正されるように露光プロセス中に投影露光装置の動作を操作する制御手段を備えている。これにより、露光プロセスで基板に生じた側方における像の移動を補正することができる。
本発明の別の実施形態では、投影光学系は、投影光学系の光学素子の位置を変更するように構成された位置決め手段を備えている。この位置決め手段は、アクチュエータと呼ぶこともできる。位置決め手段によって変更されるべき位置は、座標系における光学素子の位置であってもよいし、または投影光学系の光軸に対する光学素子の傾斜であってもよい。
本発明の別の実施形態では、位置決め手段は、光学素子と光学素子に対する対向質量体との間に配置されており、この対向質量体は、ばね素子によって投影光学系のフレーム素子に配置されている。このようにして、光学素子の移動は投影光学系の他の光学素子の安定性に影響を及ぼさないようになっている。
本発明の別の実施形態では、制御手段は、露光プロセス中にマスク保持手段の位置および/または基板保持手段の位置を変更し、これにより、側方における結像不安定性を補正するように構成されている。投影露光装置がスキャナーとも呼ばれるステップ・アンド・スキャンシステムとして構成されている場合には、制御手段は、側方における結像不安定性が補正されるようにマスク保持手段および/または基板保持手段のスキャン動作を変更する。
本発明の別の実施形態では、基板保持手段は、ベース部と、基板を保持するように構成された調整部と、側方における結像不安定性を補正するために露光プロセス中にベース部に対して調整部を移動するように構成されたアクチュエータとを備えている。有利には、調整部はベース部に比べて重量が軽い。このようにして、調整部に対する位置調節を極めて迅速に行うことができる。
本発明の別の実施形態では、さらに投影露光装置は、基板にマスク構造を結像するための照明光線を供給するパルス照射源を備え、制御手段は、側方における結像安定性に基づいて評価手段によって設定された時間にわたって照射源をトリガし、マスク構造の像の側方位置が目標位置に対して規定された許容差の範囲内に位置する時点で光線パルスが生成されるように構成されている。
本発明の別の実施形態では、評価手段は、リアルタイムで検出した検出器の領域、特に検出面における測定構造の像の側方位置から露光プロセスで経時的に生じた変化を検出し、さらに投影露光装置は、投影露光装置の少なくとも1つの素子、特にマスク保持手段、基板保持手段および/または投影光学系の光学素子の位置を変更し、検出器における測定構造の像の側方位置を補正するように構成された位置決め手段を備えている。位置決め手段は、投影光学系の複数の素子に共同して作用することができる。投影露光装置がいわゆる「スキャナー」として構成されている場合には、マスク保持手段または基板保持手段の位置の補正は、視野の結像中にマスク保持手段または基板保持手段によって実施される移動プロセスの補正を含む。測定構造の像の側方位置は、投影光学系の光学素子、例えば投影光学系における個々のミラーの位置を変更することによってまたは複数のミラーを調整して移動することによっても補正することができる。位置決め手段の補正措置の目的は、露光プロセス中に検出器における測定構造の像の側方位置を一定に保持し、これにより、基板におけるマスク構造の像の側方位置と露光プロセス中の側方における目標位置とのずれを防止することである。
本発明の別の実施形態では、さらに投影露光装置は制御手段を備え、この制御手段は、投影露光装置の少なくとも1つの素子の位置がリアルタイムで補正され、その結果、検出器における測定構造の像の側方位置が露光プロセス中に安定的に保持されるように位置決め手段を制御する。リアルタイムの補正とは、測定構造の像の側方位置のずれが検出されるのと同時に補正が実施されることを意味する。
本発明の別の実施形態では、投影露光素位置は、EUVおよび/またはより高い周波数の波長領域の光によって基板にマスク構造を結像するように構成されている。すなわち、投影露光装置は、極紫外線波長領域、例えば13.5nmの露光波長で作動するEUV露光装置として設計されている。冒頭で述べたように、EUV投影露光装置の投影光学系は、一般に反射性光学素子のみからなる。多くの場合、このような反射性光学素子の位置変更は基板における像の移動をもたらすので、特に本発明による露光プロセスにおける側方像位置の決定はこのようなEUV投影露光装置において有利である。
本発明の別の実施形態では、評価手段は、検出器によって検出された測定構造の像から、基板に生成されたマスク構造の像の側方位置を検出するように構成されている。マスク構造の像の側方位置とは、結像平面における像の位置である。一般に、例えばウェーハの形態の基板はこの結像平面に位置している。本発明による測定手段によって決定されたマスク構造の像の側方位置は、この場合、基板の表面における像の位置である。マスク構造の像の側方位置の検出により、露光中のより正確な補正措置が可能となり、これにより、基板に生成された像の質が向上する。
本発明の別の実施形態では、投影光学系に対して測定構造はマスク側に配置されており、検出器は基板側に配置されている。代替的には、配置は逆であってもよい。すなわちこの場合、測定構造を基板側に配置し、検出器をマスク側に配置してもよい。有利は、測定構造および検出器は、マスク平面および基板平面に対して共役の面に配置されている。代替的な実施形態では、2つの素子は、相互に共役の別の焦点面に配置してもよい。
測定構造をマスク側に配置し、検出器を基板側に配置した本発明の別の実施形態では、マスク保持手段はマスクテーブルの一部であり、基準素子はマスクテーブルの基準フレームである。したがって、基準素子に配置された測定構造は、いわゆる「スキャナー」の場合には露光時にマスクの移動に対して静的である。マスクテーブルの基準フレームは、投影光学系に対して実質的に定置である。この場合、基準フレームは投影光学系に堅固に結合されていてもよいし、または免震部を介して投影光学系に連結されていてもよい。測定構造を基板側に配置し、検出器をマスク側に配置した変化態様では、有利には基板保持手段は基板テーブルの一部であり、基準素子は基板テーブルの基準フレームである。
本発明の別の実施形態では、基板保持手段は検出器に対して可動に支承されている。特に投影露光装置は、基板保持手段を可動に支承した第2基準素子を有している。この第2基準素子は、基板保持手段を備える基板テーブルまたはいわゆる「ウェーハステージ」の基準フレームの実施形態であってもよい。
本発明の別の実施形態では、測定構造および検出器はいずれも投影光学系の一方側に配置されており、反射素子は投影光学系の他方側に配置されており、これにより、測定構造によって生成された光線は投影光学系の1回目の通過後に反射素子から投影光学系に反射して戻され、投影光学系の2回目の通過後に検出器に入射する。この構成では、基板側で測定手段のために必要な構成空間を小さく保持することができる。
本発明の別の実施形態では、測定手段は少なくとも1つの第2検出器を有し、これにより、投影光学系による結像によって第2検出器に生成された第2測定構造の像を検出し、投影露光装置は、第2測定構造の像を生成する電磁光線が第1測定構造の像を生成する電磁光線とは異なる光路で投影光学系を通過するように構成されている。特に光路は、第1測定構造の像と第2測定構造の像が、基板に結像される視野に関して異なった位置に配置されるように構成されている。したがって、投影光学系の結像特性を、側方移動に関しても結像された構造の回動に関しても検出することができる。本発明の実施形態では、第1検出器および第2検出器は双方ともx方向およびy方向の側方移動に関して投影光学系の結像特性を測定するように構成されている。
本発明の別の実施形態では、測定構造は2つのそれぞれ交互に配置された第1および第2構造素子を有し、検出器への結像時に第1構造素子は第2構造素子よりも高い光強度をもたらす。第1構造素子は、いわば「明るい」構造素子と呼ぶこともできる。第1構造素子は、対応した暗い領域を検出器にもたらす第2の「暗い」構造素子とは反対に検出器に明るい領域をもたらす。明るい構造素子は、暗い構造素子に比べて、例えば測定構造を透過マスクとして実施した場合により高い透過性を有し、測定構造を反射マスクとして実施した場合にはより高い反射性を有する。測定構造が上述のようなそれぞれ2つの交互に配置した第1および第2構造素子を有していることにより、測定構造は、点状の測定構造とは反対に「パターン」として構成されている。測定構造を「パターン」として構成することにより、測定構造の点状の形態に比べて高い精度で検出器における測定構造の像の位置を検出することができる。
本発明の別の実施形態では、測定構造は、周期的な構造、例えば格子構造を有している。したがって、測定構造は、交互に配置した第1構造素子および第2構造素子を備えている。測定構造を周期的な構造として実施することにより、特に検出器における測定構造の像の正確な位置決定が可能となる。本発明の別の実施形態では、測定構造は複合的な格子、点状パターン、チェス盤状パターン、異なった線太さおよび間隔コード化の非周期的ラインおよび/またはパターンを有している。さらに測定構造を格子構造として実施した場合、測定構造は、格子間隔の空間的変化、ライン幅の空間的変化および/またはライン方向の変化を有している。他の実施形態では、測定構造において独立したパターンがx位置測定およびy位置測定のために実施されており、測定パターンは、2つの座標方向に巧みに組み合わされている。
本発明の別の実施形態では、検出器は空間分解式2次元センサおよび2次元センサの前に配置した、特に検出器格子の形態の検出構造を有し、検出器は、投影光学系による結像によって検出器に生成された像を検出するように設定されており、測定構造の像と検出器構造とを重ねることによって生成されたパターンを検出する。有利には同様に格子として構成した測定構造と検出構造とを重ねることにより、特に正確な位置検出が可能である。測定構造および検出構造は、それぞれ上述の構造によって構成されていてもよいが、有利には対応して相互に調整されている。
本発明の別の実施形態では、測定構造は測定格子を有し、検出器は空間分解式の2次元センサおよび2次元センサの前に配置した検出器格子を有し、検出器格子は測定格子に適合されており、モアレ測定法によって格子相互の相対移動が測定可能である。専門家には基本的に既知のモアレ測定法は、格子定数が極わずかに相互に異なる2つの線形格子を重ねることによって長い周期の輝度変調を生成するモアレ効果を利用している。生成されたパターンの評価によって、2つの格子相互の相対移動を高精度に検出することができる。本発明による評価手段は、有利には空間分解式2次センサによって検出された2次元強度パターンに基づきモアレ評価を実施する。有利には、検出器格子は、測定格子の周期が検出格子への結像時に検出格子の周期とわずかに異なるように、測定格子に適合されている。
本発明の別の実施形態では、検出器格子はn個の部分格子を備え、nは少なくとも2、有利には少なくとも4であり、部分格子の周期はそれぞれ測定格子の周期と一致し、隣接する部分格子はそれぞれ測定格子の1/nだけ相互に周期をずらして配置されている。一定の周期の部分格子を使用することにより、異なった位相ずれを有する様々な測定点でそれぞれの信号を比較的大きい検出器測定面で信号ウォッシュアウトなしに検出することができる。測定および検出器格子が異なった格子定数を有し、ひいては個々の点においてのみ所定の位相ずれが生じる測定方法とは対照的に、部分格子を使用した場合にはそれぞれ部分格子全体について等しい位相ずれが生じる。したがって、それぞれの測定点について部分格子を使用することにより、拡大された検出器面にわたってモアレパターンを測定し、ひいては測定信号のコントラストを高めることができる。次いでモアレパターンの周期は、n個の測定点で測定された測定信号から検出することができる。把持領域に制限がある場合には検出器格子は部分格子を2つのみ備えていてもよい。少なくとも4つの部分格子の使用時にはこの制限は不可欠ではない。2つの空間方向を測定することが望ましい場合、有利には2つの検出格子が設けられている。
本発明による別の実施形態では、マスクは反射マスクとして構成され、投影露光装置は反射マスクを基板に結像するように構成されている。特に投影露光装置は反射マスクを備えている。反射マスクの使用により、マスクを照明する照射源の光路に同様に反射性に構成した測定格子を挿入することができ、マスクに測定構造を結像するために使用される光線の通過のための領域を空けておく必要なしにマスク照明光線を測定構造の結像のためにも使用することができる。マスクが透過性マスクとして構成されており、測定構造を結像するためにマスクの照明光線を使用することが望ましい場合にも、測定構造を結像するために使用する照明光線は、有利にはまずマスクを通過する。このために、光線を通過させるためにマスクの領域を空けておく必要があり、これにより、マスク構造を結像するために利用可能なマスク表面が減少する。これに対して、マスクを反射マスクとして構成することにより、利用可能なマスク表面を失うことなしに本発明による方法を実施することが可能である。
本発明の別実施形態では、投影光学系は反射性光学素子またはミラーのみを備えている。個々の反射性光学素子の位置の変更により測定構造および測定パターン双方の像の側方位置の移動が生じる。本発明による露光時の側方における像位置の測定により、このような投影光学系において像の質の著しい改善が可能となる。
本発明の別の実施形態では、投影露光装置はいわゆる「スキャナー」として構成されている。専門家には既知のように、「スキャナー」とは、視野の露光中にマスクおよび基板の双方を投影光学系に対して連続的に移動させる投影露光装置である。このような装置は、いわゆる「ステップ・アンド・スキャン」方式の露光装置として既知である。
本発明の別の実施形態では、さらに投影露光装置は照明光線によってマスクを照明するための照射源を備え、マスクおよび測定構造は同じ照明光線によって照明される。この照明光線は、特にEUVまたはより高い周波数の波長領域の波長を備えている。
本発明の別の実施形態では、投影露光装置は、特にEUV波長領域の第1波長の照明光線によってマスクを照明するための第1照射源と、第2波長の照明光線によって測定構造を照明するための第2照射源とを備え、第2波長は、120nm〜1100nmの波長範囲であり、特に365nmである。第1波長は第2波長とは異なる。第1波長の照明光線は第2波長を備えておらず、反対に第2波長の照明光線は第1波長を備えていない。UV波長領域の照明光線を使用した場合、UV領域のために開発した検出器によって測定構造を検出することができる。解像度改善は、k1係数の低減、例えば傾斜した照明によって空中画像周期を低減することにより得られる。
本発明の別の実施形態では、投影露光装置は真空チャンバを有し、真空チャンバではEUV波長領域の第1波長の照明光線によって基板へのマスク構造の結像が行われ、測定構造は真空チャンバの内部に配置されている。有利には、第2照射源によって生成された照明光線は、光ファイバーによって真空チャンバ内に案内され、そこで測定構造に当たる。
本発明の別の実施形態では、第2波長の照明光線はプリズムまたはミラーによって投影光学系の光路に向けられる。
本発明の別の実施形態では、マスク保持手段とマスクテーブル-基準フレームの形態の基準素子と測定構造とを備えるマスクテーブル、投影光学系、および基板保持手段と基板テーブル-基準フレームと検出器とを備える基板テーブルは、露光中に機械的に相互に自由に移動する。検出された検出器における測定構造の像の側方位置から位置決め手段のための制御信号が検出され、位置決め手段は露光プロセス中に制御信号に基づき投影露光装置の少なくとも1つの素子の位置を変更し、これにより、検出器における測定構造の像の側方位置への作用に関してマスクテーブル、投影光学系および基板テーブルの間の移動が補償される。
本発明の別の実施形態では、マスク構造を配置した反射マスクを保持するためのマスク保持手段と、基板にマスク構造を結像するための投影光学系と、反射マスクにおける照明光線の反射によって生成され、投影光学系に向けられた反射光線の伝搬方向が照明光線の反対の伝搬方向に対して傾斜して反射マスクに斜めに入射する照明光線を生成するように構成された照射源と、照明光線から測定光線を分岐させるための分岐手段とを備えるマイクロリソグラフィ用投影露光装置、特に上述の投影露光装置がさらに提供される。分岐手段は、連結/分離手段と、測定構造を有する測定ミラーとを備え、連結/分離手段および測定ミラーは、投影露光装置の作動時に照明光線の部分光線が連結/分離手段から測定ミラーの測定構造に向けられるように、照明光線の光路に配置されており、そこから連結/分離手段に反射して戻され、反射マスクによって反射された光線の光路に測定光線として連結される。有利には、連結された部分光線は、反射された光線と同じ伝搬方向を有している。連結/分離手段は、単にミラーの形態で実施してもよいし、または2つの別個のミラー、すなわち、照明光線から部分光線を分離するためのミラーおよび反射された光線の光路に測定光線を連結するためのミラーを備えていてもよい。
さらに本発明によれば、特に投影露光装置によって基板に生成される像の側方位置を決定する方法の上述の実施形態にしたがって、基板に生成される像の特性を決定する方法が提供される。本発明による方法は、マスク構造を配置した反射マスクを保持するステップと、照射源によって照明光線を生成し、反射マスクに照明光線を斜めに入射させ、これにより、反射マスクにおける照明光線の反射により、照明光線の反対の伝搬方向に対して傾斜した反射光線を生成するステップと、連結/分離手段ならびに測定ミラーを照明光線の光路に配置することにより照明光線から測定光線を分岐させ、これにより、照明光線の部分光線を連結/分離手段によって射して戻し、連結/分離手段によって、反射マスクによって反射された光線の光路に測定光線として連結するステップとを含む。有利には、連結/分離手段の部分光線は、連結された部分光線が反射光線と同じ伝搬方向を有するように、反射マスクによって反射された光線の光路に連結される。
本発明による分岐手段により、基板にマスク構造を結像する場合と同じ光線によって測定構造を検出器に結像することが可能となる。同じ光線の使用により、測定構造の結像とマスク構造の結像との間に特に正確な相関関係を生成することができる。本発明による分岐手段により、さらに測定構造の結像を損なうことなしに、特にマスク構造を結像するために領域をマスクで保持する必要性なしに、測定構造の分岐が可能となる。マスク構造を結像するために使用した照明光線を、測定構造を結像するためにも使用することにより、検出器における測定構造の像の位置ずれを、基板にマスク構造をプリントするのと比較可能な精度で決定することが可能となる。したがって、本発明による分岐手段によれば、基板に生成されたマスク構造の像の側方位置を特に正確に検出することが可能となり、これにより、フォトレジストにおけるマスク構造の側方における像の不鮮明さが防止される。
本発明による投影露光装置および方法の別の実施形態では、照明光線の波長は、EUVおよび/またはより高い周波数の波長領域である。
本発明の別の実施形態では、分岐手段は、連結/分離手段によって照明光線から分岐した部分光線が反射光線の光路に測定光線として入射するまでの光路の長さは、最大で0.5mmだけ、連結/分離手段で分岐しなかった部分光線が測定光線として反射光路に入るまでの光路の長さとは異なる。特に両方の光学距離は同じである。したがって、検出器における測定構造の結像には、基板におけるマスク構造の結像と同じ結像エラーが伴う。これにより、検出器測定と検出器構造の像の側方における移動とを特に正確に相関させることが可能である。有利には、投影光学系は、結像エラー、特に球面収差の観点でマスク構造の結像に関して最適化されている。
本発明の別の実施形態では、投影露光装置は、投影光学系の結像特性を監視するための測定手段を有しており、測定手段は、分岐手段と、投影光学系を通過した後に測定光線によって検出器に生成された測定構造の像を検出するための検出器と、検出器によって検出された測定構造の像から投影光学系の結像特性を検出するように構成された評価手段とを備えている。測定手段によって決定された結像特性は、特に上述の側方における結像特性である。
本発明の別の実施形態では、測定構造および検出器は、投影露光装置の作動時に基板へのマスク構造の結像および検出器への測定構造の結像がそれぞれ投影光学系によって同時に行われるように配置されている。本発明の別の実施形態では、評価手段は、検出器によって検出した測定構造の像から照射強度を検出し、この検出した照射強度によって照射源によって供給される照射量を制御するように構成されている。これにより、基板にマスク構造を結像するために使用され、通常は投影露光装置の照射量を制御するために用いられる有効光線の領域に分岐手段を配置することが可能となる。したがって、基板にマスク構造を結像するために、従来の投影露光装置と同じ光線領域を使用することができる。
本発明の別の実施形態では、連結/分離手段は、連結/分離手段によって測定構造に向けられた部分光線が、照明光線および照明光線に対して傾斜した反射光線が広がる平面に対して旋回されているように配置されており、測定ミラーは、反射マスクによって反射された光線の光路の外部に配置されている。特に連結/分離手段は、分離された部分光線の光路が連結/分離手段と測定ミラーとの間で投影光学系の光軸に対して旋回されるように配置されている。本発明の別の実施形態では、測定ミラーは、上記平面に沿った投影図で反射マスクによって反射された光線の光路の外部に配置されている。
本発明の別の実施形態では、測定ミラーは反射マスクによって反射された光線の光路の外部に配置されている。これにより、マスク構造の結像を損なうことなしに、結像された測定構造の側方位置の検出を行うことが可能となる。
本発明の別の実施形態では、投影露光装置は基準素子を有し、基準素子に対してマスク保持手段が可動に支承されており、基準素子には分岐手段が配置されている。この基準素子は、特にマスクテーブルの基準素子であってもよい。
分岐手段を有する投影露光装置の別の実施形態では、評価手段は、検出器の検出面で生成された測定構造の像の側方位置を露光プロセス中にリアルタイムで検出するように構成されている。本発明による別の実施形態では、評価手段は、リアルタイムで検出した検出器における測定構造の像の側方位置から経時的に生じた像の側方位置の変化を検出するように構成されており、さらに投影露光装置は、投影露光装置の素子、特にマスク保持手段、検出器における測定構造の像の側方位置を補正するために基板保持手段および/または投影光学系の光学素子の位置を変更するように構成された位置決め手段を有している。
本発明の別の実施形態では、分岐手段を有する投影露光装置は、EUVおよび/またはより高い周波数の波長領域の光によって基板にマスク構造を結像するように構成されている。本発明の別の実施形態では、評価手段は、検出器によって検出された測定構造の像から、検出器に生成されたマスク構造の像の側方位置を検出するように構成されている。分岐手段を有する投影露光装置の本発明の別の実施形態では、マスク保持手段はマスクテーブルの一部であり、基準素子はマスクテーブルの基準フレームである。さらに基板保持手段は検出器に対して可能に支承されている場合、有利である。分岐手段を有する投影露光装置の本発明の別の実施形態では、測定手段は、投影光学系による結像によって第2検出器に生成された第2測定構造の像を検出するための少なくとも1つの第2検出器を有し、投影露光装置は、第2測定構造の像を生成する電磁光線が、第1測定構造の像を生成する電磁光線とは別の光路を通過するように構成されている。
分岐手段を有する投影露光装置の本発明の別の実施形態では、測定構造はそれぞれ2つの交互に配置された第1および第2構造素子を有し、第1構造素子は、検出器への結像時に第2構造素子よりも高い光強度をもたらす。本発明の別の実施形態では、測定構造は、周期的な構造、例えば格子構造を有している。本発明の別の実施形態では、検出器は、空間分解式2次元センサおよび2次元センサの前に配置した検出構造を有し、検出器は、投影光学系による結像によって検出器に生成された像を検出するように設定されており、測定構造の像と検出器構造とを重ねることによって生成されたパターンを検出する。分岐手段を有する投影露光装置の本発明よる別の実施形態では、測定構造は測定格子を備え、検出器は空間分解式2次元センサおよび2次元センサの前に配置した検出構造を有し、検出器格子は測定格子に適合されており、モアレ測定法によって格子相互の相対移動が測定可能である。本発明の別の実施形態では、検出器格子はn個の部分格子を備え、nは少なくとも2、有利には少なくとも4であり、部分格子の周期はそれぞれ測定格子の周期と一致し、隣接する部分格子はそれぞれ測定格子の1/nだけ相互に周期をずらして配置されている。本発明による別の実施形態では、マスクは反射マスクとして構成され、投影露光装置は基板に反射マスクを結像するように構成されている。
分岐手段を有する投影露光装置の本発明の別の実施形態では、投影光学系は反射性光学素子またはミラーのみを備えている。本発明の別の実施形態では、投影露光装置はいわゆる「スキャナー」として構成されている。本発明の別の実施形態では、さらに投影露光装置は照明光線によってマスクを照明するための照射源を備え、マスクおよび測定構造は同じ照明光線によって照明される。本発明の別の実施形態では、投影露光装置は、特にEUV波長領域の第1波長の照明光線によってマスクを照明するための第1照射源と、第2波長の照明光線によって測定構造を照明するための第2照射源とを備え、第2波長は、120nm〜1100nmの波長範囲であり、特に365nmである。本発明の別の実施形態では、投影露光装置は真空チャンバを有し、真空チャンバではEUV波長領域の第1波長の照明光線によって基板へのマスク構造の結像が行われ、マスク構造は真空チャンバの内部に配置されている。本発明の別の実施形態では、第2波長の照明光線はプリズムまたはミラーによって投影露光装置の光路に向けられる。
本発明による方法の実施形態では、マスク構造は、EUVおよび/またはより高い周波数の波長領域の光によって基板に結像される。本発明の別の実施形態では、検出器で生成された測定構造の像の側方位置が露光プロセス中にリアルタイムで検出される。本発明の別の実施形態では、投影光学系による結像によって第2測定構造の像が第2検出器に生成され、第2測定構造の像を生成する電磁光線が、第1の像を生成する電磁光線とは別の光路を通過する。本発明の別の実施形態では、検出器は、空間分解式2次元センサおよび2次元センサの前に配置した検出構造を有し、検出器は、投影光学系による結像によって検出器に生成された像を検出するように設定されており、測定構造の像と検出器構造とを重ねることによって生成されたパターンを検出する。本発明の別の実施形態では、測定構造における検出器に生成された像の位置を検出する場合に、測定構造の像と検出器との間の相対移動がモアレ測定法を用いて検出される。別の実施形態では、基板へのマスク構造の結像中にマスクが投影光学系に対して移動される。
本発明によれば、さらにマイクロリソグラフィ用投影露光装置が設けられている。投影露光装置は、マスク構造を配置したマスクを保持し、投影露光装置の基準素子に対して可動に支承されたマスク保持手段と、基板を保持するための基板保持手段と、露光プロセス中に基板にマスク構造を結像するための投影光学系と、露光プロセス中に投影光学系の側方の結像安定性を監視するための測定手段とを備え、測定手段は、基準素子に定常配置された測定構造と、投影光学系による結像により検出器に生成された測定構造の像を検出するための検出面を有する検出器とを備え、測定構造および検出器は、投影露光装置の作動中に基板へのマスク構造の結像および検出器への測定構造の結像がそれぞれ投影光学系によって同時に行われるように配置されており、さらに測定手段は露光プロセスで検出器の検出面で測定構造の像の側方位置を検出するように構成された評価手段を備えている。
さらに、本発明によれば、マイクロリソグラフィ用投影露光装置の投影光学系の側方の結像安定性を監視する方法が提案される。本発明による方法は、投影露光装置における測定構造を定常配置した基準素子に対して可動に支承されたマスク保持手段によって、マスク構造を配置したマスクを保持するステップと、露光プロセスでマスク構造の結像と測定構造の結像をそれぞれ投影露光装置の投影光学系によって同時に行うステップと、検出器により測定構造の像を検出するステップと、露光中に検出器の検出面における測定構造の像の側方位置を検出するステップとを備える。
本発明による投影露光装置の上記実施形態に関して述べた特徴は、本発明による方法にも適用される。本発明による方法から得られた実施形態は、本発明の開示内容に明示的に含まれる。さらに投影露光装置の実施形態に関して上述した利点は、本発明による方法の対応した実施形態にも関連している。
基板に生成されたマスク構造の像の側方位置を決定するための測定手段を有する本発明による投影露光装置の第1実施形態を示す概略断面図である。 図1に示した投影露光装置の個々の素子を著しく概略的に示す図である。 図1に示した測定手段の作動モードを示す図である。 図1に示した投影露光装置の本発明による別の実施形態を示すマスク側の部分図である。 図4に示した投影露光装置を示す基板側の部分図である。 測定手段の検出器に結像された測定構造の評価手段の第1実施形態を示す図である。 測定手段の検出器に結像された測定構造の評価手段の第2実施形態を示す図である。 本発明による投影露光装置の別の実施形態を示すマスク側の第1部分図である。 図8に示した投影露光装置のマスク側の第1部分図を90°だけ回転して示す別の部分図である。 図8に示した投影露光装置の基板側の部分図である。 基板平面の露光ストリップを示す上面図である。 本発明による投影露光装置の別の実施形態を示す概略断面図である。 本発明による投影露光装置の別の実施形態を示す概略断面図である。 本発明による投影露光装置の別の実施形態を示す概略断面図である。 本発明による投影露光装置の別の実施形態を示す概略断面図である。 投影光学系のフレームに可動に支承された光学素子を備える本発明による投影光学系を示す部分図である。 像ずれを補正するように構成された本発明による基板保持手段を示す図である。 側方における像ずれを検出する測定信号をトリガするように構成した本発明による投影露光装置の別の実施形態を示す概略断面図である。
以下に説明する実施例では、機能的または構造的に相互に類似した素子には可能な限り同じまたは類似の符号を付す。したがって、特定の実施例の個々の素子の特徴に関しては、他の実施例の説明または本発明の全般的な説明を参照されたい。
図1は、いわゆる「スキャナー」として実施したEUV投影露光装置の形態の本発明による投影露光装置10の第1実施形態を示す。図2は、個々の素子の機械的結合を説明するために図1に示した投影露光装置10の個々の素子を概略的に示す。図2には個々の素子の間の機械的に堅固な中実体は二重実線19によって示されている。相互に可動の個々の素子の支承部が両端に矢印を有する実線17で示されている。投影露光装置10は、いわゆる「レチクルステージ」とも呼ばれるマスクテーブル12を備える。マスクテーブル12は、反射性のマスクまたは反射マスクの形態のマスク18を保持するためのマスク保持手段14を備える。マスク保持手段14は、図1に示したx/y面で可動にマスクテーブル12の基準フレーム16に配置されているが、全体として6つの自由度で可動である。参照フレーム16に対するマスク保持手段14の可動な支承が図2にライン17により示されている。
マスク18は、フォトレジスト32を被覆したウェーハの形態に基板30に結像させるためのマスク構造20を底面に有している。投影露光装置10は、13.5nmの波長の極紫外線を生成するためのEUV照射源の形態の第1照射源23を有する第1照明システム22を備えている。さらに、第1照明システム22は、反射素子の形態の照明光学系24を有し、この照明光学系24によって照明光線25がマスク18に向けられる。さらに投影露光装置10は、マスク18に対して垂直に配向された光軸28を有する投影光学系26を備えている。投影光学系26は、一連の反射性光学素子28を備えている。4つのこのような光学素子28が例示的に図1に示されている。
さらに図1には、マスク構造20の結像時に投影光学系26を通過する電磁光線の光路29が示されている。基板30は、いわゆる「ウェーハステージ」の形態の基板テーブル34に配置されている。基板テーブル34は、基板30を保持するための基板保持手段36および基準フレーム38の形態の基準素子を備え、基板保持手段36は基準フレーム38に対して可動に配置されている。
基板30の露光時に、マスク保持手段14および基板保持手段36は、基板30に視野を生成するために移動または「スキャン」される。移動は、概して視野の短い方向、すなわち、図1ではy方向に行う。さらに視野を露光する前に、視野における所定の距離だけx/y面で基板30をずらす。
さらに投影露光装置10は、マスク構造20の結像によって基板30に生成されるマスク構造20の像の側方位置を決定するための測定手段40を備えている。測定手段40は、測定構造48および測定構造48を露光するための第2照明システム42を備えている。第2照明システム42は第2照射源44を備え、この第2照射源44は、可視的な、または紫外線波長領域、例えば193nm、248nmまたは365nmの波長の電磁光線を放出する。さらに照明システム42は照射源44により生成された測定照明光線47としての光線を2つの測定構造48に向けるための透過性光学系の形態の照明光線47としての光線46を備えている。以下に説明するように、投影露光装置10は、別の実施形態では単一の照射源のみを有しており、これにより、マスク構造20および測定構造48の双方を照明する。
図1に示す測定構造48は、反射格子の形態で構成されており、それぞれマスク18の対向する縁部領域の近傍に位置し、マスクテーブル12の基準フレーム16の形態の基準素子に定常配置されている。この定常配置は、図2に二重線19で示されている。しがたって測定構造48は、スキャン工程における視野の露光の間にマスク18と共に移動しない。マスク構造48は投影光学系26に対して実質的に定置されており、投影光学系26に対して基準フレームは免震手段に連結されている。それぞれ基板側に配置した検出器52に測定構造48を結像するために投影光学系26を通過する光線のそれぞれの光路50は、図1では部分的に破線によって示されている。検出器52は、図2に二重線19で示すように、基板30の対向する2つの縁部領域の近傍に位置し、基板テーブル34の基準フレーム38に定常配置されている。したがって、検出器52は、測定構造48と同様にスキャン工程で視野の露光中に移動しない。検出器52は投影光学系26および測定構造48に対して実質的に定置されているが、これらの素子と堅固に結合されていなくてもよい。基板テーブル34の基準フレーム38は、免震手段を介して投影光学系26に連結されていてもよい。基準フレーム38は、基板保持手段36と共に投影光学系26に対してゆっくりと移動してもよい。測定手段40は、このような移動を補償する。図2に示すように、マスクテーブル12の基準フレーム16は、基板テーブル34の基準フレーム38に堅固に結合されている必要はない。また基準フレーム16および基準フレーム38は、いずれも必ずしも投影光学系26に結合されていなくてもよい。図示の実施形態では、むしろ基準フレーム16および38は、互いに対して、および投影光学系2に対して移動してもよい。測定手段40の機能はこれにより損なわれることはない。
両方の測定構造48の第1測定構造の像を生成する電磁光線は、投影光学系26を介して、第2測定構造48の像を生成する電磁光線とは別の光路50を通過する。第1測定構造48の像は、第1の検出器52の検出面51で結像され、第2測定構造48の像は第2の検出器52の検出面51で検出される。以下に詳細に説明するように、第1および第2の検出器52によって、x方向およびy方向の像の側方位置がそれぞれ決定される。
投影露光装置10はさらに評価手段54を有し、この評価手段54は、検出器52によって検出されたそれぞれの測定構造48の像から、露光工程の間に検出器52の検出面51における測定構造48の像の側方位置を検出する。図3に示すように、2つの検出器52によって、基板30の像視野56の2つの縁部位置で生成されたそれぞれの測定構造48の像における目標位置に対するそれぞれのx/y変位53を決定する。評価手段の演算ユニット58によってこの変位53の値を評価し、像位置および像回転によって規定される側方像位置60を決定する。すなわち、演算ユニット58は、光軸27に対して垂直方向の像視野の移動と、光軸27を中心とした像視野の回転の双方を決定する。
測定装置40は全体としていわゆる「視線検出センサ」と呼ぶこともできる。評価手段54の位置信号生成ユニット62は、投影光学系の感度を考慮し、露光工程のスキャンの間に像視野56の相違から位置信号64を検出し、この位置信号64を投影露光装置10の素子に伝達する。図3には、位置信号64を受信するこのような投影露光装置10の素子のために例示的にスキャン手段66が示されている。スキャン手段66は、マスクテーブル12および基板テーブル34の動きを制御する。代替的または付加的に、図1に示すように、位置信号64は投影光学系26の反射光学素子28の位置を変更するために使用することもできる。
位置信号64は、検出器52によって測定した基板30における測定構造48のそれぞれの側方における像位置、ひいてはマスク構造20の側方における像位置を良好な近似で全露光工程の間に一定に保つ役割を果たす。基板30の露光中に位置信号64によってもたらされたマスクテーブル12および/または基板テーブル34の移動プロセスの変化または1つ以上の光学素子28の位置変化は、投影光学系26による結像に関して、検出器52によって測定される視野56における像位置にフィードバックをもたらす。
図1に示す投影露光装置の作動時に、基板30へのマスク構造20の結像および対応した検出器52への測定構造48の結像を同時に行う。すなわち、側方の像位置は、基板30の露光中にリアルタイムで検出される。したがって補正は位置信号64によって同様にリアルタイムで、すなわち、上述のマスク18および基板30のスキャンを行う視野の露光中に行う。
換言すれば、投影光学系26によって生成された像視野の実際の位置に関する測定は、フォトレジスト32の露光中に極めて高精度に著しく高い繰返し周波数で行われ、基板30における対応した制御により安定的に保持される。図1に示す測定構造48および検出器52は、マスク平面および基板平面に対して共役の面に位置する。代替的に、これら2つの素子は互いに共役の他の斜面に配置することもできる。
図4および図5は、本発明による投影露光装置10の別の実施形態におけるマスク側または基板側の部分を示す。これらの部分は、図1に示す投影露光装置10とは、図4および図5に異なって示した後述の素子によってのみ異なる。図4に示す第2照明システム42は、第2照射源44の他に光ファイバー68を備えており、この光ファイバー68は真空遮断器70を有する。可視領域またはほぼUV領域の波長を有する照射源44の光線は、光ファイバー68によって真空チャンバに導入される。この真空チャンバには、マスク構造20を結像するために使用するEUV光線のための全ての光路29が配置される。
光ファイバー68によって準備した光線は、照明光学系46によって格子の形態の測定構造48に向けられる。測定構造48を通過した測定光線は、例えばプリズムまたはミラーの形態の光線偏向手段71によって光路50に偏向される。照明光学系46、測定構造48および光線偏向手段71は、真空チャンバの内部に位置する。基板側における測定光線の検出は、図5の光路29の右側に示した検出器52aまたは図5の光路29の左側に示した検出器52bによって行うことができる。
検出器52aでは、測定光線50はプリズム78によって検出器格子74に向けられる。測定構造48の格子構造の像と、以下に詳述する検出器格子74との重なりは、顕微鏡レンズ80および偏向ミラー82によって、CCDカメラの形態の空間分解式2次元センサ76aに向けられる。図5で光路29に対して左側に示した検出器52bでは、測定光線50は多層ミラーの形態のミラー72によってセンサ76bの検出面に配置した検出器格子74を有するマルチ素子強度センサの形態の同様に空間分解式2次元センサ76bに向けられる。
以下では測定格子48とも呼ぶ測定構造48の格子および検出器格子74は、格子の相対移動がモアレ測定法によって1次元で測定可能となるように相互に調整されている。x方向およびy方向の側方移動を測定するために、相互に直交して配置したそれぞれ2つの測定格子48および検出器格子74が設けられている。図6はモアレ測定法の第1実施形態を示している。この場合、測定格子48の周期は、測定格子48の空中画像84が検出器格子74の局所で検出器格子74の周期とわずかに異なるように選択される。投影光学系26によって縮小して結像された、物体格子と呼ぶこともできる測定格子48は、基板側に周期Pを有する空中画像構造を生成する。基板平面と共役の平面には、上述の様々な実施形態において説明したように、画像格子とも呼ぶ検出器格子74が位置し、この検出器格子74の周期Pは、空中画像の周期とはわずかに異なる。空中画像84と検出器格子74との重なりは、図6に示すように周期Pを有するモアレパターン86の空間的に周期的な強度変調をもたらす。空間画像-周期Pと検出器格子-周期Pとの間の関係
Figure 0005849137
は、モアレ-周期Pが検出器格子-周期Pよりも増幅係数Sだけ大きくなることを確実にする。
Figure 0005849137
2次元センサ76aまたは76bは、検出器格子74の後方における空間的な強度経過を測定する。強度経過I(x)は、図6のモアレパターン86の下方にグラフで示されている。空間画像84の周期を解像する必要はない。モアレ周期を解像すれば十分である。モアレ強度の空間的経過、特にモアレパターン86の強度最小値の空間的位置により、空間画像84と検出器格子74との間の移動を推定することができる。強度最小値の移動は空間画像84の移動よりも係数Sだけ大きい。
したがって、空間画像の移動は、強度の空間的重心または他の基準、例えば結像された構造の最大勾配またはエッジ位置などを移動の測定に使用する直接結像センサによってよりも簡単に測定可能である。空間分解式2次元センサ76aまたは76bによって決定したモアレパターンの強度経過から、モアレの位相位置が数値的に決定される。このために、様々なアルゴリズム、例えば、いわゆる「シフト法」、高速フーリエ変換法(FFT)または位相差法などを用いることができる。これら全ての当業者に既知の評価法は、まず2次元センサ76aまたは76bに対する位相位置のみを決定する。カメラ画像とセンサ76aおよび76bとの間の実量器に特に注目されたい。このために、検出器格子76に、センサ76aまたは76bの関連システムに結合され、カメラ画像に表示されるマークを設けてもよい。これらのマークはモアレパターンと同時に評価され、常に実量器を形成する。
図7は、モアレ測定法によって、検出器格子74に対して測定格子48の相対移動を評価する別の実施形態を示す。この実施形態では、検出器格子74は4つの部分格子88を有しており、検出格子74への結像時に部分格子88の周期はそれぞれ測定格子48と同じ周期を有している。隣接する部分格子88は、検出格子74への結像時に検出格子48の周期の1/4だけ相互に周期をずらして配置されている。検出器格子74は、5つ以上の部分格子88を備えていてもよい。しかしながら、モアレ位相を再構成するためには4画素あれば十分なので、4つの部分格子88があれば十分である。
図7に示すモアレ測定法を実施する場合には、図5に示すセンサ76aまたは76bは個別のフォトダイオードまたはフォトダイオード列であってよい。強度に関連して、比較的面積の大きいセンサが好ましい。既に述べたように、検出器格子74は4つの部分格子88またはゾーンに分割されている。個々の部分格子88はそれぞれ1/4周期だけそれぞれずらされている。それぞれの部分格子88のゾーンでは総合的な強度が測定される。位相位置φにより、検出器格子74に対して空間画像84の移動xが生じる。
Figure 0005849137
制御ループは、露光工程の間には実際の移動値xをできるだけ一定に保持することが望ましい。
図8および図9は、本発明による投影露光装置10の別の実施例のマスク側の部分を示す。この投影露光装置10は、マスク構造20と測定構造48とが1つのみの照射源、すなわちEUV光線を生成する第1照射源23によって結像される点で図1に示した投影露光装置10とは異なる。照明システム22によって生成される照明光線25は、反射マスクとして構成されたマスク18に斜めに入射する。
マスク18によって反射され、以下で投影光学系26を通過する光線95の伝搬方向は、照明光線25の反対の伝搬方向に対して傾斜している。この傾斜は、例えば12°であり、すなわち、照明光線25は、マスク18の表面垂線に対して6°だけ傾斜している。図8および図9に示す投影露光装置10は、照明光線25から測定光線96を分岐させるための分岐手段89を有している。分岐手段89は、多層ミラーの形態の連結/分離手段90、ならびに吸収器-格子構造の形態の測定構造48に取り付けた測定ミラー92を有している。連結/分離手段90は、図示の実施例では、以下に説明するように連結機能および分離機能を果たすミラーとして構成されている。代替的には、連結/分離手段90は、2つの別個のミラー、すなわち、連結機能のためのミラーおよび分離機能のためのミラーを有していてもよい。
図8は、照明光線25の伝搬ベクトル25aと、これに対して傾斜した反射光線95の伝搬ベクトル95aとによって形成された平面における平面図で分岐手段89を示し、図9は、90°だけマスク18の平面垂線を中心として回動させた図で分岐手段89を示す。図9では、反射光線95は、反射光線の後方に位置する照明光線25を覆っている。
連結/分離手段90は、照明光線25の部分光線94が連結/分離手段90から測定ミラー92の測定構造48に向けられるように照明光線25の光路に配置されている。測定ミラー92は、部分光線94が、測定ミラー92によって測定光線96として連結/分離手段90に反射して戻され、連結/分離手段90によって、マスク18によって反射された光線95の光路に連結されるように配置されている。連結された測定光線96は、反射された光線95と同じ伝搬方向を有している。分岐手段89は、連結/分離手段90によって照明光線25から分岐した部分光線94が測定光線96として反射光線95の光路に入るまでの光路の長さは、連結/分離手段90で分岐しなかった部分光線93が測定光線96として反射光線95に入るまでの光路の長さに等しくなるように構成されている。
図9では、連結/分離手段90は、ミラーによって測定構造48に向けられた部分光線94が、照明光線25および照明光線25に対して傾斜した反射光線95が広がる平面、すなわち、図8の図平面に対して旋回されているように配置されている。図9に示すように、旋回は、上記平面に沿った投影図でミラー92が反射された光線95の光路の外部に配置されている程度の大きさである。
連結/分離手段90は、照明光線25、または通常は照射量を制御するために用いる反射光線95の領域に配置されている。図11は、反射された光線95の横断面を示している。光線95は、マスク構造20を結像するために使用する領域100および従来のシステムにおいて照射量を測定するために使用する領域102を有している。分岐手段89は、側方の像位置を測定するために領域102を使用するように配置されている。図1に示す評価手段54は、検出器52によって検出された測定構造48の像から照射強度を検出し、この検出された照射強度によって照射源23によって供給される照射量を制御するように構成されている。すなわち、照射量制御の機能は、このために従来のシステム設けられた光線領域102によってさらに果たされる。結像のために使用される領域100がさらに損なわれることはない。
図10は、図8および図9に示した投影露光装置10の基板側の部分を示す。この部分図は、測定光線96の波長がEUV領域に位置するので、測定光線を分離するためにいずれの場合にもミラー72を用いる点で図5に示した部分図とは本質的に異なる。検出格子74は、例えばSi−SiまたはジルコニアからなるEUV透過性薄膜上に吸収構造を有する透過格子として構成することができる。検出器格子74は、センサ76aに直接に書き込まれた吸収格子または量子コンバータ98として構成してもよい。空間分解式2次元センサは、EUV-CCDカメラ76aまたはシンチレータ-蛍光ガラスの形態の量子コンバータ98と、これに続くマイクロ対物レンズ80およびCCDカメラ99からなる装置76cであってもよい。シンチレータまたは蛍光材料は、CCDカメラが接続したイメージガイドに配置してもよい。この場合、カメラは真空チャンバの外部に配置してもよい。検出器52は、図6に示したモアレ測定法を実施するために画像を生成するように構成してもよいし、または図7に示したモアレ測定法を実施するために複数通路で構成してもよい。EUVフォトダイオードまたはダイオード列を使用し、センサ格子をリソグラフィにより直接にダイオードに書き込むことも可能である。代替的に、吸収格子を有する片持ち式の薄膜をフォトダイオードの前に配置することもできる。
図12は、本発明による投影露光装置の別の実施形態110を示す。この実施形態は、測定格子48が図1に示すようにマスク側ではなく基板側に配置されている点で図1の投影露光装置とは異なっている。検出器52は、図12に示す実施形態では、図1に示すように基板側ではなく、マスク側に配置されている。図12に示した実施形態では、測定格子48は、それぞれミラー149に配置されている。これにより、照明システム42が基板テーブル34の領域に配置されることを防止している。照明システム42の代替的な実施形態では、第2照射源44はLEDとして構成されており、照明光学系46は適宜なマイクロレンズを有している。したがって、照明システム42は、符号149を付したフレームの内部の構成空間にスペースを得るために十分に小型化されている。この場合、測定構造48は対応したミラーなしに透過構造として構成することができる。この照明システムの実施形態は、図1に示した投影露光装置で使用することもできる。
図13は、本発明による投影露光装置の別の実施形態210を示す。この実施形態は、測定構造48および検出器52がいずれもマスク側に配置されている点で図1に示す投影露光装置とは異なっている。照明システム42によって生成された光線は、ミラー249に配置した測定構造48における反射後に、入射光路250aの投影光学系26を通過し、像平面255の下方に配置したキャッツアイ反射器257によって投影光学系26に戻される。キャッツアイ反射器257は、入射波を反射し、これを実質的に自身に戻すように反射する。このために、キャッツアイ反射器257は、例えば球面状に構成されている。測定構造48の視野点に共役の基板側の視野点は、球面中心の近傍に位置している。キャッツアイ反射器257は検出器52と同じ精度に設定されており、基板テーブル34の基準フレーム38に定置に固定されている。
キャッツアイ反射器257によって反射した光線は投影光学系26を通過し、入射方向の光路250aとはわずかにだけ異なる射出方向の光路250bに再び入り、同様にミラー249に配置された検出器格子274で反射され、例えばCCDカメラの形態の空間分解式2次元センサ76aによって検出される。キャッツアイ反射器257は、測定構造48の像が検出器格子274に位置し、上述のモアレ測定法を使用することができるように調整される。図13に示す実施形態は、マスク側で一般に基板側に比べて大きく寸法決めした構成空間を使用している。検出器格子274の線幅は、投影光学系26の結像基準、一般に4または5だけ検出器52の基板側の装置に比べて大きい。これにより、検出器格子274の作製が容易になる。
図14は、本発明による投影露光装置の実施形態410を示す。この実施形態は、測定構造48、および測定構造48の像の側方位置を決定するための測定手段40の検出器52が基準フレーム16および38にそれぞれ取り付けられていない点で図1および図2に示した投影露光装置10とは実質的に異なっている。その代わりに、投影露光装置410の測定構造48および検出器52は、投影光学系26のハウジング426に取り付けられている。投影光学系26は、投影対物レンズと呼んでもよい。図1に示した投影露光装置の場合のように測定構造48および検出器52が関連した基準フレーム16および38に堅固に取り付けられているのではなく、測定構造48および検出器52は関連した基準フレーム16および38に対して所定の位置にそれぞれ配置されている。
この所定の位置は、関連した基準フレーム16および38からの測定構造48および検出器52のそれぞれの距離をそれぞれ測定することにより得られる。このために、例えば干渉計の形態の距離センサ450aおよび450bがそれぞれの基準フレーム16および38に配置されている。投影露光装置410の露光動作中に、測定構造48および検出器52の位置は距離センサ450aおよび450bによって連続的に監視される。図14に示す基準フレーム16および38は、例えば投影露光装置410のフレームの形態の共通の基準構造417に取り付けられている。代替的に、距離センサ450aおよび450bは、単一の基準素子416、例えば投影露光装置410のフレームまたは他の素子に配置してもよい。
さらに距離センサ450aおよび450bを2つの基準素子に配置することもでき、これらの基準素子を他の幾つかの基準素子に接続し、基準素子相互の相対位置および配向はセンサを用いて監視される。一実施形態によれば、基準構造、例えば基準フレーム16および38、共通の基準構造417または単一の基準素子416の熱膨張または他の変動を監視するセンサが設けられている。
代替的な実施形態では、図14に破線で示すように1つのみの距離センサ450が、測定構造48および検出器52の所定位置を測定するために設けられている。距離センサ450は、単一の基準素子416または代替的に基準フレーム16および38に取り付けてもよい。距離センサ450は、投影光学系26のハウジング426までの距離を測定する。この距離から、それぞれの基準素子に対する測定構造48および検出器52の位置を決定することができる。
露光プロセスで検出された検出器52における測定構造48の像の側方位置は、評価手段54によって測定構造48および検出器52の決定位置を用いて基準フレーム16および38それぞれの位置または基準素子416の位置に対してそれぞれ参照される。検出された側方位置の参照により、投影露光装置410の像の不安定性が検出され、以下にさらに明示するように、これを正確に補正することが可能となる。
図14に示す投影露光装置は、ステップ・アンド・スキャンシステムとして構成されている。基板30に1つの視野を露光するプロセスにおけるマスクステージとも呼ばれるマスク保持手段14のスキャン方向412が矢印で示されている。図14の座標系では、スキャン方向412はx座標軸に沿っている。ウェーハステージとも呼ばれる基板保持手段36は、スキャンプロセス中に、矢印414によって示す反対方向に同時にスキャンされる。これにより、ステージは相互に移動され、マスク保持手段14における検査点(x,y)および基板保持手段36の検査点(x,y)は互いに次の座標関係:
=β・x+Δxおよび y=β・y+Δy(4)
を有し、この場合、βは投影光学系26の光学倍率である。ΔxおよびΔyは、スキャンプロセス中の目標位置からの基板保持手段36の位置のずれを記述しており、これをステージ位置決めエラーとも呼ぶ。これらのステージ位置決めエラーは、系統的なものであってもランダムなものであってもよい。系統的なステージ位置決めエラーは、基板30にプリントされた構造の歪みをもたらす。ランダムなステージ位置決めエラーは、プリントされた構造の不鮮明化、ひいては臨界寸法(CD)とも呼ばれるプリントされた構造の広幅化およびコントラストの低下をもたらす。
さらに図14は、マスク保持手段14に配置したマスク18における物点(x,y)および投影光学系26の像平面における対応した像点(x,y)を示す。露光プロセスにおける物点(x,y)と像点(x,y)との間の相互の座標関係は次の式:
=β・x+Δxおよび y=β・y+Δy(5)
で表され、この場合、ΔxおよびΔyは図14に示した目標位置からの像点の実際位置とのずれを記述している。換言すれば、ΔxおよびΔyは、物点および像点間の目標とする関係からのずれを記述している。これらのずれは、投影光学系26の像特性における不安定性により生じる。ΔxおよびΔyは、いわゆる「視線センサ」の形態の測定手段40によって測定された検出器52における目標位置からの測定構造48の像の側方位置のずれに対応する。
ずれΔxおよびΔyは、基板30、すなわち、基板30の座標系における目標位置からのマスク構造20またはプリントされた構造の像位置のずれを規定する。像点のずれΔxおよびΔyおよび基板保持手段36の位置ずれΔxおよびΔyは、プリントされた構造のずれΔxおよびΔyに次の式:
Δy=x−x=Δx−Δx および Δy=y-y=Δy-Δy (6)
で表すような一因となり、
この場合、x=x および y=yが成り立つ。
像点(x,y)および基板検査点(x,y)の位置の統計的に無関係の変数は、2次的に加算され、プリントされた像の臨界寸法(CD)を拡大する。臨界寸法を最適化するためには、両方の位置決めずれを調整する必要がある。これは、図14に示す発明による実施形態で図1に符号40で示したタイプの視線センサとステージセンサ418および420とを組み合わせることによって達成される。
干渉計の形態のステージセンサ418および420は、露光プロセス中のステージ移動、すなわち、マスク保持手段4および基板保持手段36の移動を監視する。特にマスクステージセンサ418は基準フレーム16に取り付けられており、基準フレーム16と、マスク保持手段14の基準面422との間の正確な距離を測定する。基板ステージセンサ420は基準フレーム38に取り付けられ、基準フレーム38と基板保持手段36の基準面423との間の正確な距離をスキャン動作中に連続的に測定する。したがって、ステージセンサ418および420により、目標とする動きからのマスク保持手段14および基板保持手段36の動きの側方変化を監視することが可能となる。
測定手段40の形態の視線センサが測定手段40のマスク側部分440aおよび基板側部分440bによって図14に概略的に示されており、上述のように、測定構造48および検出器52は投影光学系26とも呼ぶ投影対物レンズに取り付けられている。
方程式(4)〜(6)を参照して、測定結果として視線センサは(Δx,Δy)をもたたらし、ステージセンサ418および420は(Δx,Δy)をもたらす。これにより、図1に示した評価手段54によって方程式(6)を用いて露光プロセス中に基板30における目標位置からの像位置のずれ(Δx,Δy)を連続的に計算する。これにより、評価手段54は、距離センサ450aおよび450bまたは距離センサ450によって測定されたそれぞれ基準フレーム16および38または基準素子416に対する測定構造48および検出器52の移動を構成に応じて考慮する。このようにして、視線センサによってもたらされた測定結果(Δx,Δy)およびステージセンサ418および420によってもたらされた測定結果(Δx,Δy)が相互に参照され、これにより、ずれ(Δx,Δy)を高精度で計算することが可能となる。
図15に示した投影露光装置の実施形態510は、センサ418および450aの機能が単一のマスクステージ・センサモジュール518で組み合わされており、センサ420および450bの機能が単一の基板ステージ・センサモジュール520で組み合わされている点で図14に示す実施形態410とは異なっている。センサモジュール518および520は、例えばそれぞれ2つの干渉計を備えており、一方の干渉計は、マスク保持手段14および基板保持手段36までの距離を測定し、他方の干渉計は、測定構造48および検出器52までの距離をそれぞれ測定する。
図15に示した実施形態では、測定構造48は、図1に示した測定光線47を投影光学系26の光路に供給するための供給手段511の一部である。光線47は光ファイバー512によって供給され、光ファイバー512は供給手段511の連結素子513に接続されている。供給手段511は、さらに光線47を投影光学系26に偏向するための偏向プリズム514を備えている。供給手段511は、投影光学系26のハウジング426の上部に堅固に取り付けられており、検出器52は、別の偏向プリズム514と共にハウジング426の底部に堅固に取り付けられている。測定構造48および検出器52はハウジング426に堅固に取り付けられているので、センサモジュール518および520も同様に投影光学系26のハウジング426の上部および底部までの距離を測定するように構成することもできる。
本発明による別の実施形態では、センサモジュール518は、マスク保持手段14と投影光学系26のハウジング426の上部との間の相対位置を直接に測定するための光学位置エンコーダとして構成されている。このような光学位置エンコーダの実施形態は、2つの格子を備え、一方の格子はマスク保持手段14に配置されており、他方の格子は投影光学系26のハウジングに配置されている。照射源は測定光線を生成し、測定光線は、2つの格子を通過し、次いで幾つかの光検出器によって検出される。光検出器が受信した信号から、2つの格子相互の相対位置が決定される。エンコーダは、干渉計位置測定法に基づいている。センサモジュール520は、対応して基板保持手段16と投影光学系26のハウジング426の底部との間の相対位置を直接に測定するための光学エンコーダの形態で構成してもよい。
露光プロセス中に評価手段54によって計算した基板30における目標位置からの像位置のずれ情報(Δx,Δy)は、投影露光装置の動作をリアルタイムで操作し、ずれを即座に補正するために用いられる。この操作の実施形態では、図3について上述したように、投影光学系26の1つの反射光学素子28の位置が変更される。
図16は、本発明による一実施形態で光学素子28の位置を操作するための作動モジュールを含む投影光学系26の一部を示している。ここでは、アクチュエータとも呼ぶ少なくとも2つの位置決め手段光学素子28によって対向質量体616に対して移動および傾動させることができる。対向質量体616は、ばね素子614によって投影光学系26の保持フレーム612に結合されている。対向質量体616およびばね素子614は、作動中に位置決め手段618の素早い操作による反力の結果として保持フレーム612の不都合な振動を防止するように特別に構成されている。このようにして、移動させるべき光学素子28の位置の素早い操作が、投影光学系26の他の光学素子28の位置安定性にネガティブな作用を及ぼすことなしに可能である。
図17を参照して投影露光装置の動作を操作する別の可能性を説明する。図17には基板保持手段36の実施形態が示されている。この基板保持手段36は基板30を保持するためのベース部712および調整部714を有している。調整部714は、基板30に平行な平面でベース部712に対して移動できるように旋回部716によってベース部712に取り付けられている。この移動は、基板30における測定した像ずれ(Δx,Δy)を即座に補正するために、露光プロセス中にアクチュエータによって行われる。代替的な解決方法では、マスク保持手段14および/または全般的な基板保持手段36は、基板30における像ずれ(Δx,Δy)を補正するように対応して制御される。
図18を参照して投影露光装置の動作を操作する別の可能性を説明する。図17には基板保持手段36の別の実施形態が示されている。この図は、上述のいずれかのタイプの投影露光装置810を示している。投影露光装置810は、露光光線25を生成するためのパルス照射源822を備え、露光光線25は照明光学系824によってマスク18に向けられる。評価手段54は、図18にΔxのために例示的に示すように、ΔxおよびΔyの時間解析信号をトリガ手段825に供給する。トリガ手段825は、基板30に0おける像ずれ(Δx,Δy)が所定の許容差828内にある時点で光線のパルスが放出されるように照射源822を制御する。
10 投影露光装置
12 マスクテーブル
14 マスク保持手段
16 基準フレーム
17 可動支承部
18 マスク
19 機械的に堅固な実量器
20 マスク構造
23 第1照射源
24 照明光学系
25 照明光線
25a 照明光線の伝搬ベクトル
26 投影光学系
27 光軸
28 反射性光学素子
30 基板
32 フォトレジスト
34 基板テーブル
36 基板保持手段
38 基準フレーム
40 測定手段
42 第2照明システム
44 第2照射源
46 照明光学系
47 測定照明光線
48 測定構造
50 測定構造の光路
51 検出面
52,52a,52b 検出器
53 x/y移動
56 像視野
58 演算ユニット
60 側方の像位置
62 位置信号生成ユニット
64 位置信号
66 光ファイバー
70 真空遮断器
71 光線偏向手段
72 ミラー
74 検出器格子
76a 空間分解式2次元センサ
76b 空間分解式2次元センサ
76c 空間分解式2次元センサ
78 プリズム
80 顕微鏡レンズ
82 偏向ミラー
84 測定格子の空中画像
86 モアレパターン
88 部分格子
89 分岐手段
90 連結/分離手段
92 測定ミラー
93 分岐していない部分光線
94 分岐した部分光線
95 反射された光線
95a 反射された光線の伝搬ベクトル
96 測定光線
98 量子コンバータ
99 CCDカメラ
100 結像に使用される領域
102 照射量測定に使用される領域
110 投影露光装置
149 ミラー
210 投影露光装置
249 ミラー
250a 測定構造の入射光路
249b 測定構造の射出光路
255 像平面
257 キャッツアイ反射器
274 検出器格子
410 投影露光装置
412 マスクのスキャン方向
414 基板のスキャン方向
416 基準素子
417 共通の基準構造
418 マスクステージセンサ
420 基板ステージセンサ
422,423 基準面
425 露光光線
426 ハウジング
440a 測定装置のマスク側部分
440b 測定装置の基板側部分
450,450a,450b 距離センサ
511 供給手段
512 光ファイバー
513 連結素子
514 偏向プリズム
518 マスクステージセンサ
520 基板ステージセンサ
612 保持フレーム
614 ばね素子
616 対向質量体
618 位置決め手段
712 ベース部
714 調整部
716 旋回部
810 投影露光装置
822 パルス照射源
824 照明光学系
825 トリガ手段
826 トリガパルス
828 許容差

Claims (5)

  1. マイクロリソグラフィ用投影露光装置であって、
    マスク構造を配置した反射マスクを保持するためのマスク保持手段と、
    基板に前記マスク構造を結像するための投影光学系と、
    前記反射マスクにおける照明光線の反射によって生成され、投影光学系に向けられた反射光線の伝搬方向が照明光線の反対の伝搬方向に対して傾斜して前記反射マスクに斜めに入射する照明光線を生成するように構成された光線源と、
    前記照明光線から測定光線を分岐させるための分岐手段とを備え、
    該分岐手段が、連結/分離手段と、測定構造を有する測定ミラーとを備え、
    前記連結/分離手段および前記測定ミラーが、前記投影露光装置の作動時に前記照明光線の部分光線が連結/分離手段によって測定ミラーの測定構造に向けられるように、前記照明光線の光路に配置されており、そこから前記連結/分離手段に反射して戻され、前記反射マスクによって反射された光線の光路に測定光線として連結されることを特徴とするマイクロリソグラフィ用投影露光装置。
  2. 請求項1に記載の投影露光装置において、
    前記投影露光装置が、前記投影光学系の結像特性を監視するための測定手段を有し、該測定手段が、分岐手段と、検出器であって、前記投影光学系を通過した後に前記測定光線によって前記検出器に生成された前記測定構造の像を検出するための検出器と、該検出器によって検出された前記測定構造の像から前記投影光学系の結像特性を検出するように構成された評価手段とを備えている投影露光装置。
  3. 請求項2に記載の投影露光装置において、
    前記測定構造および前記検出器が、前記投影露光装置の作動時に前記基板への前記マスク構造の結像および前記検出器への前記測定構造の結像がそれぞれ投影光学系によって同時に行われるように配置されている投影露光装置。
  4. 請求項1から3までのいずれか一項に記載の投影露光装置において、
    前記連結/分離手段が、該連結/分離手段によって前記測定構造に向けられた前記部分光線が、前記照明光線の伝搬ベクトルと傾斜した反射光線の伝搬ベクトルとによってなる平面に対して傾斜されているように配置されており、測定ミラーが、前記反射マスクによって反射された光線の光路の外部に配置されている投影露光装置。
  5. 基板で生成された像の特性を決定する方法において、
    マスク構造を配置した反射マスクを保持するステップと、
    光線源によって照明光線を生成し、前記反射マスクに前記照明光線を斜めに照射し、これにより、前記反射マスクにおける前記照明光線の反射により、前記照明光線の反対の伝搬方向に対して傾斜した反射光線を生成するステップと、
    連結/分離手段ならびに測定ミラーを前記照明光線の光路に配置することにより前記照明光線から測定光線を分岐させ、これにより、前記照明光線の部分光線を前記連結/分離手段によって反射して戻し、前記連結/分離手段によって、前記反射マスクによって反射された光線の光路に前記測定光線として連結するステップとを含む方法。
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