JP6124881B2 - 測定システム - Google Patents

Description

本発明は投影露光装置の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する（characterizing）測定システムに関する。本発明はさらに、投影露光装置の対物系、この種の対物系を備えた投影光学ユニット、及びこの種の投影光学ユニットを備えた投影露光装置に関する。さらに、本発明は、投影露光装置の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する方法、微細構造コンポーネントを製造する方法、及びこの方法に従って製造したコンポーネントに関する。

独国特許出願第１０ ２０１１ ０７７ ２２３．５号及び米国仮特許出願第６１／４９４，６７８号の内容を、参照により援用する。

測定デバイスを備えた投影露光装置が、例えば特許文献１から知られている。

米国出願公開第２０１１／００１３１７１号明細書

本発明は、投影露光装置の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する測定システムを改良するという目的に基づく。

この目的は、請求項１の特徴により達成される。本発明の本質は、少なくとも１つの測定デバイスを位置決めする位置決めデバイスを投影露光装置の対物系に変位可能に接続することにある。位置決めデバイスは、特にいわゆる「計測ステージ」である。これは特に、例えば光信号を電気信号に変換する電気光学検出器を備えた複数の測定デバイスの配置に役立つ。測定デバイスは、空間分解放射線検出器、特に２次元空分解放射線検出器、例えば１つ又は複数のＣＣＤカメラを備えることができる。これは特に、横方向像オフセットを測定する手段及び／又は瞳透過測定用の手段及び／又は波面測定用の手段及び／又は分光測定用の手段を備えることができる。

対物系に位置決めデバイスを配置すると、対物系に対する少なくとも１つの測定デバイスの特に安定した、したがって再現可能な配置が可能となる。さらに、この種の配置は、投影露光装置の他の構成要素の変位とは無関係な、特にウェーハマウントの変位とは無関係な、少なくとも１つの測定デバイスの位置決め、特にシフトを可能にする。本発明による配置のさらに別の利点は、対物系における位置決めデバイスの配置が、ウェーハ平面で、すなわち投影光学ユニットの像面で利用可能な空間の利用の改善を可能にすることである。

位置決めデバイスは、少なくとも１変位自由度を有する。これは特に、対物系の光軸に対して横方向に変位可能である。位置決めデバイスを用いて、少なくとも１つの測定デバイスは、特に、対物系のビーム経路内の少なくとも１つの測定位置と、対物系の完全にビーム経路外に配置されることが好ましい留置位置（parking position）との間で変位可能である。この場合、少なくとも１つの測定位置及び留置位置は、１ｍｍよりも大きく、特に１ｃｍよりも大きく、特に５ｃｍよりも大きく相互に離間させることができる。

光軸に対して横方向の変位性の代替として、又はそれに加えて、少なくとも１つの測定デバイスは、位置決めデバイスにより対物系の光軸と平行な方向に変位させることができる。特に有利な一実施形態では、位置決めデバイスは回転自由度も有することができる。これは特に、対物系の光軸と平行な軸を中心とした少なくとも１つの測定デバイスの回転を可能にすることができる。

好ましくは、測定システムは、測定放射線を発生させる少なくとも１つの放射源を備える。放射源はＥＵＶ放射源であり得る。特に、物体視野内の構造を像視野に配置したウェーハに結像するのに用いるのと同じ放射源が関与し得る。その代替として、測定システムは、測定放射線を発生させる別個の放射線を備えることもできる。測定放射線は、特に、物体視野に配置した構造を像視野に配置したウェーハに結像するのに用いる波長域と重ならない波長域にあり得る。測定システムの放射源が発生させた放射線の波長は、特に、ウェーハのパターニングに用いる感光性コーティングに影響しない波長域にある。この場合、ウェーハの露光が測定放射線の散乱に影響されないので、これは特に有利である。測定システムの放射源は、特に１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得る。発光ダイオードは、同じ又は異なる波長を有する光を発生させることができる。放射源からの放射線は、結像光学ユニットにより結合することができる。この場合、結像光学ユニットは、１つ又は複数の光導波路を備え得る。

好ましくは、少なくとも１つの測定デバイスは、瞳付近又は視野付近に配置される。これは特に、対物系の瞳面の領域又は中間像面の領域に配置することができる。この種の配置は、行う測定のタイプによっては有利である。特に有利な一実施形態では、位置決めデバイスは、対物系の光軸と平行な方向の測定デバイスの変位を可能にする。

測定システムは、特定の測定レチクルをさらに備えることができる。測定レチクルは、レチクルホルダに配置することができる。これは、ウェーハに結像される構造を有するレチクルを取り付けるために設けられるのと同じレチクルホルダであってもよい。この代替として、別個の測定レチクルホルダを設けることもできる。測定レチクルホルダ及びレチクルホルダは、特に相互に独立して変位可能であり得る。結果として、測定システムの柔軟性がさらに高まる。ホルダは「ステージ」とも呼ぶ。

本発明のさらに別の目的は、投影露光装置の対物系を改良することである。

この目的は、請求項２の特徴により達成される。本発明の本質は、計測ステージを対物系のフレームに取り付けることである。計測ステージは、特に対物系フレームに直接接続される。計測ステージは、計測ステージに配置した少なくとも１つの測定デバイスを変位させるために少なくとも１変位自由度を有する。変位自由度は、直線自由度（linear degree of freedom）及び／又は回転自由度であり得る。計測ステージは、特に、対物系の光軸に対して横方向に、特に垂直に及び／又は対物系の光軸と平行な方向に変位可能であり、且つ／又は対物系の光軸と平行な軸を中心に回転可能である。これらの利点は、上述の測定システムの利点に対応する。

好ましくは、複数の測定デバイスを計測ステージに配置することができる。

位置決めデバイス、特に計測ステージ、及び／又は測定デバイスは、対物系の要素と考えることができる。これらは、対物系のフレームに接続されているが対物系の外部に位置する別個の要素と考えることもできる。

位置決めデバイスは、少なくとも１つの測定デバイスが対物系の光学コンポーネントの配置範囲外に位置するように構成されることが好ましい。測定デバイスは、対物系のビーム経路の方向で対物系の最終光学コンポーネントの後に配置され得ることが好ましい。

好ましくは、少なくとも１つの測定デバイスは、対物系のビーム経路内に配置される少なくとも１つの測定位置と、対物系の完全にビーム経路外に配置される留置位置との間で変位可能である。

好ましくは、対物系を較正するためのアクチュエータを設ける。アクチュエータは、計測ステージに配置した少なくとも１つの測定デバイスに特にデータ伝送可能に接続することができる。この場合、計測ステージは、特に対物系を較正するための対物系マニピュレータの構成要素を形成する。換言すれば、対物系は、計測ステージに配置した少なくとも１つの測定デバイスの形態の較正デバイスと、アクチュエータとを有し得る。

好ましくは、位置決めデバイスは磁場と相互作用しない。これは特に、そのドライブが外部磁場変化に反応しないよう具現される。この種の変化は、例えばウェーハマウントの駆動により引き起こされ得る。逆に、位置決めデバイス、特にそのドライブは、磁場を生成しないよう、特に外部磁場に影響を及ぼさないよう具現される。これは特に、位置決めデバイスがピエゾアクチュエータ又はピエゾドライブをドライブとして有することにより達成され得る。この種のピエゾドライブにより、非常に大きな駆動力を発生させることができる。これらはさらに、非常に精密に駆動することができる。最後に、この種のドライブは真空に適している。結果として、真空適合ドライブが含まれる。請求項７に記載の計測ステージを有する対物系が真空室に配置されるので、これは特に有利である。真空室内のこの種の配置は、対物系をＥＵＶ投影露光装置で用いることができるための必要条件である。

好ましくは、対物系は、位置決めデバイス及び／又は対物系に作用する可変力を補償するための少なくとも１つの変位可能なカウンタウェイトを有する。したがって、カウンタウェイトは補償ウェイトとも呼ぶ。カウンタウェイトは、位置決めデバイスの変位及び／又は位置決めデバイス上の１つ又は複数の測定デバイスの配置の変更に起因して可変であり得る対物系フレームに対する力を少なくとも部分的に補償することを可能にする。これは、特に回転自由度を有する位置決めデバイスの場合に有利である。補償ウェイトは、計測ステージの安定性を高める。さらに、それにより、計測ステージの変位に起因した対物系フレームの変形、ひいては計測ステージによる対物系の光学的品質の低下の危険を低減、特に防止することが可能である。

本発明のさらに別の目的は、物体視野を像視野に投影する投影光学ユニットと、投影露光装置とを改良することである。

これらの目的は、請求項９及び１０の特徴により達成される。これらの利点は、対物系に関して説明した利点に対応する。

好ましくは、測定デバイスは、対物系のビーム経路に対して対物系の最終光学コンポーネントと像視野、特にウェーハステージとの間に配置される。測定デバイスを対物系から独立しているコンポーネントと考える場合、これを対物系と像視野、特にウェーハステージとの間に配置することが好ましい。

好ましくは、投影露光装置は、変位可能なウェーハホルダを備え、１つ又は複数の測定デバイスを有する計測ステージは、ウェーハホルダとは無関係に変位可能である。それにより、投影露光装置の柔軟性が高まる。ウェーハホルダとは無関係に変位可能な計測ステージは、特に、投影露光装置の少なくとも１つのパラメータの並行測定と、投影露光装置によるウェーハの露光とを可能にする。特に、それにより、投影露光装置のスループットが向上する。

本発明のさらに別の目的は、投影露光装置の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する方法を改良することである。

この目的は、請求項１２の特徴により達成される。これらの利点は、上述の利点に対応する。

好ましくは、投影露光装置を特性評価するパラメータは、ウェーハの露光と同時に測定される。パラメータの測定は、特に最大限の像視野の縁部領域で行うことができる。特に、ウェーハの露光のために露出した視野外の領域を、投影露光装置を特性評価するのに用いることができる。

本発明のさらに他の目的は、投影露光装置を用いてコンポーネントを製造する方法、及び当該方法により製造したコンポーネントを特定することである。これらの目的は、請求項１４に記載の方法及び請求項１５に記載のコンポーネントにより本発明に従って達成される。

これらの主題の利点は、すでに上述した利点に対応する。

本発明のさらなる詳細及び利点は、図面を参照した複数の例示的な実施形態の説明から明らかとなるであろう。

ＥＵＶ投影リソグラフィ用の投影露光装置の子午断面の概略図である。 例示的な第１実施形態による測定デバイスを有する対物系の個々の細部を明確化するための、図１に示す投影露光装置からの一部の概略図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 さらに別の例示的な実施形態の図２に示す図を示す。 投影露光装置の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価するための本発明による方法を明確化するための、投影光学ユニットにおけるビーム経路の概略図を示す。 投影露光装置の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価するための本発明による方法を明確化するための、投影光学ユニットにおけるビーム経路の概略図を示す。 散乱範囲に対する迷光強度の依存を例として示す図を示す。 レチクルホルダの概略図を示す。 例示的な測定レチクルの図を示す。 例示的な測定レチクルの図を示す。 測定デバイスを有する計測ステージの概略図を示す。 測定格子の例示的な実施形態の図を示す。 測定絞りの例示的な実施形態の図を示す。 測定デバイスの細部の例示的な図を示す。

最初に、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置１のコンポーネントを図１を参照して例として説明する。この場合、図１に示す投影露光装置１は、単なる例として理解すべきである。個々のコンポーネント、特にその数及び／又は配置は、図１に示す実施形態から逸脱することもできる。投影露光装置１は照明系２を備え、照明系２は、照明源３と物体面６内の物体視野５の露光用の照明光学ユニット４とを有する。この場合、物体視野５に配置したレチクル７が露光され、当該レチクルは、ごく一部として図示するレチクルホルダ８により保持される。

投影露光装置１は、物体視野５を像面１１内の像視野１０に結像する投影光学ユニット９をさらに備える。レチクル７の構造は、像面１１内の像視野１０の領域に配置したウェーハ１２の感光層に結像され、上記ウェーハは、同じく概略的に示すウェーハホルダ１３により保持される。投影露光装置１は、像面１１にウェーハ１２を変位可能に配置するために１つ又は複数のウェーハホルダ１３を有し得る。ウェーハホルダ１３は、特にいわゆるツインステージとして具現することができる。この種のツインステージは、ウェーハ１２を収容する２つ以上のウェーハレセプタクルを有し得る。この種のツインステージの詳細に関しては、例えば欧州特許第１ １９７ ８０１号明細書を参照されたい。

レチクルホルダ８はレチクルステージとも呼ぶ。ウェーハホルダ１３はウェーハステージとも呼ぶ。この場合、ステージは、例えばレチクル７、ウェーハ１２、又は詳細に後述する測定デバイス１６等の要素を取り付ける、すなわち位置決めする、特に変位可能なデバイスを示す。

投影露光装置１、特に放射源３、照明系２、投影光学ユニット９、及びウェーハホルダ１３は、真空排気可能なチャンバ２９内に配置される。

放射源３は、特に、ＥＵＶ放射線１４を放出するＥＵＶ放射源である。ＥＵＶ放射源３の放出使用放射線の波長は、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲、特に１３．５ｎｍである。リソグラフィで用いられ、適当な光源、例えば３００ｎｍ未満の波長を有するＤＵＶ放射源又は２００ｎｍ未満、特に１９３ｎｍの波長を有するＶＵＶ放射源を利用可能な、他の波長も可能である。放射源３は、プラズマ源、例えばＧＤＰＰ源又はＬＰＰ源であり得る。シンクロトロンベースの放射源を放射源３として用いることもできる。この種の放射源に関する情報は、例えば米国特許第６，８５９，５１５号明細書において当業者が発見することができる。

ＥＵＶ放射線１４は照明光又は結像光とも呼ぶ。

コレクタ１５が、ＥＵＶ放射源３からのＥＵＶ放射線１４を集光するために設けられる。

照明光学ユニットは、複数の視野ファセット２３を有する視野ファセットミラー１７を備える。視野ファセットミラー１７は、物体面６に対して光学的に共役な照明光学ユニット４の平面に配置される。照明光１４は、視野ファセットミラー１７から照明光学ユニット４の瞳ファセットミラー１８へ反射される。瞳ファセットミラー１８は、複数の瞳ファセット２４を有する。瞳ファセットミラー１８を用いて、視野ファセットミラー１７の視野ファセット２３を物体視野５に結像させる。視野ファセットミラー１７の視野ファセット２３毎に、瞳ファセットミラー１８の瞳ファセット２４が１つずつ関連付けられる。結果として、それぞれ１つの視野ファセット２３と１つの瞳ファセット２４との間に光チャネルが形成される。ファセットミラー１７、１８の少なくとも一方のファセット２３、２４は、切り替え可能に具現することができる。これらは、ファセットミラー１７、１８に特に傾斜可能に配置することができる。この場合、ファセット２３、２４の一部のみ、例えば３０％以下、５０％以下、又は７０％以下を傾斜可能に具現することが可能である。ファセット２３、２４の全部を傾斜可能に具現するようにすることもできる。切り替え可能なファセット２３、２４は、特に視野ファセット２３である。視野ファセット２３の傾斜により、各瞳ファセット２４へのその割り当て、したがって光チャネルの形成を変えることができる。傾斜可能なファセット２３、２４を有するファセットミラー１７、１８のさらなる詳細に関しては、独国特許第１０ ２００８ ００９ ６００号明細書を参照されたい。

さらに、照明光学ユニット４は、ミラー２０、２１、及び２２を有するいわゆる伝達光学ユニット１９を備える。伝達光学ユニット１９の最終ミラー２３は、斜入射用のミラー（「斜入射ミラー」）である。瞳ファセットミラー１８及び伝達光学ユニット１９は、照明光１４を物体視野５へ伝達するための後続光学ユニットを形成する。特に瞳ファセットミラー１８を投影光学ユニット９の入射瞳に配置する場合、伝達光学ユニット１９を省くことができる。

位置関係をより単純に説明するために、デカルトｘｙｚ座標系を図示する。この場合、ｚ軸は投影光学ユニット９の光軸２５の方向に延びる。明確化を理由として、光軸２５は図の１つ１つに示さない。物体面６及び像面１１はそれぞれ、光軸２５に対して垂直に、したがってｘｙ平面と平行に延びる。

レチクルホルダ８は、投影露光中にレチクル７を物体面６においてｙ方向と平行な変位方向に変位させることができるよう制御下で変位可能である。ウェーハホルダ１３は、これに対応して、ウェーハ１２が像面１１においてｙ方向と平行な方向に変位可能であるよう制御下で変位可能である。結果として、レチクル７及びウェーハ１２は、第１に物体視野５に対して、第２に像視野１０に対して走査され得る。変位方向は走査方向とも呼ぶ。レチクル７及びウェーハ１２の走査方向のシフトは、相互に同期して行われ得ることが好ましい。

視野ファセットミラー１７の構成の詳細に関しては、例えば独国特許第１０ １００７ ０４１ ００４号明細書の特に図３を参照されたい。

投影光学ユニット９は、図１に具体的に示さない複数の投影ミラー２６を備える。投影光学ユニット９は、少なくとも３つ、特に少なくとも４つ、特に少なくとも５つの投影ミラー２６を備える。これは、特に少なくとも６つ、７つ、又は８つの投影ミラー２６を有してもよい。４つのミラー２６_１〜２６_４を有する投影光学ユニット９を、図２〜図５及び図８〜図１１に例として示す。この場合、光路における最終ミラーは、結像光１４用の通過開口を有する。投影ミラー２６は、投影露光装置１の対物系２７の一部である。投影ミラー２６は、特に対物系２７の光学コンポーネントを形成する。対物系２７は、さらに他の光学コンポーネント、例えばフィルタ及び／又は絞りを有し得るが、これらは図示しない。光学コンポーネントは、対物系フレーム２８により保持される。対物系フレーム２８は、対物系２７の光学コンポーネントを取り付けるための対物系マウントを概して形成する。

本発明によれば、測定デバイス１６を保持するための、概して位置決めデバイスと呼ぶ計測ステージ３０が対物系フレーム２８に配置される。特に、複数の測定デバイス１６を計測ステージ３０に配置することができる。計測ステージ３０は、対物系フレーム２８に接続される。これは、特に対物系フレーム２８に直接接続される。計測ステージ３０は、対物系フレーム２８に特に少なくとも３点で接続される。接続のタイプは、対物系フレーム２８及び計測ステージ３０に用いる材料に応じて変わる。例として、接着結合、ねじ接続、はんだ付け、レーザ溶接、又は電子ビーム溶接が、対物系フレーム２８への計測ステージ３０の接続に可能である。非磁性接続が好ましい。

計測ステージ３０は、対物系フレーム２８に対して変位可能である。これは、測定デバイス１６を変位させるために少なくとも１変位自由度を有する。これは、光軸２５に対して特に横方向に、特に垂直に変位可能である。したがって、これは、対物系２７における結像光１４のビーム経路内の測定位置に移動させることができる。これは、結像光１４のビーム経路から出すこともできる。これは特に、対物系２７における結像光１４の完全にビーム経路外に位置する留置位置に変位させることができる。これは、ビーム経路の特定の縁部領域に目標通りに特に配置することができる。これは、ウェーハ１２の露光に用いない縁部領域に特に配置することができる。この場合、対物系２７が像面１１のレベルで露光すべき像視野１０よりも光軸２５に対して垂直な方向に突出した最大視野サイズを有することを利用することが可能である。像視野１０よりも突出した縁部領域は、ウェーハ１２の露光に用いられない。

光軸２５に対して横方向の計測ステージ３０の変位性は、特に少なくとも１ｍｍ、特に少なくとも１ｃｍ、特に少なくとも５ｃｍであり得る。

計測ステージ３０は、測定デバイス１６を光軸２５に対して横方向に、特に垂直に変位させるｘｙアジャスタ３４を備える。さらに、計測ステージ３０は、測定デバイス１６を光軸２５の方向に変位させるｚアジャスタ３１を有し得る。したがって、測定デバイス１６は、計測ステージ３０により投影光学ユニット９の光軸２５の方向に変位可能である。結果として、測定デバイス１６を瞳付近に、特に瞳面の領域に、又は視野付近に、特に像面１１又は中間像面の領域に配置することが可能である。この場合、瞳付近の測定デバイス１６の配置は、以下の条件を満たす配置を意味すると理解されたい。
Ｐ（１６）＝Ｄ（ＳＡ）／（Ｄ（ＳＡ）＋Ｄ（ＣＲ））＞０．５、特にＰ（１６）＞０．７

この場合、Ｄ（ＳＡ）は、測定デバイス１６の場所で物体視野から出射するビームのサブ開口直径であり、Ｄ（ＣＲ）は、測定デバイス１６の領域における光学系の基準面で測定した有効物体視野の主光線の最大距離である。基準面は、光学系の対称面又は子午面であり得る。パラメータＰ（１６）の定義は、国際公開第２００９／０２４１６４号明細書に示すものに対応する。視野面では、Ｐ（１６）＝０が当てはまる。瞳面では、Ｐ（１６）＝１が当てはまる。視野付近の測定デバイス１６の配置は、Ｐ（１６）＜０．５、特にＰ（１６）＜０．３となる配置を意味すると理解されたい。

計測ステージ３０は、測定デバイス１６を対物系２７のビーム経路の方向で投影ミラー２６が配置される範囲外に配置するよう構成することができる。特に、計測ステージ３０は、測定デバイス１６を対物系２７のビーム経路の方向で最後の投影ミラー２６の後、すなわち最終投影ミラー２６とウェーハステージ１３との間に配置するよう構成することができる。したがって、測定デバイス１６は、ビーム経路の方向で対物系２７の外部に配置されると考えることができる。

計測ステージ３０は回転軸受３２も有し得る。回転軸受３２を用いて、測定デバイス１６は、回転軸３３を中心に回転可能である。回転軸３３は、特に光軸２５と平行である。測定デバイス１６の回転を可能にする回転軸受３２は、シフト較正に加えて回転較正も可能にする。これにより、ゼルニケフィールドオフセット（Zernike field offsets）を求めることが可能となる。さらに、較正法のよりよい調整、すなわちより高い精度がそれにより達成される。

ｘｙアジャスタ３４、ｚアジャスタ３１、及び回転軸受３２は、計測ステージ３０、特に測定デバイス１６を変位させる駆動デバイス３５の一部である。駆動デバイス３５は特に真空適合ドライブである。さらに、駆動デバイス３５は、磁場と相互作用しないことが好ましい。結果として、駆動デバイス３５は特に、外部磁場又はその変化に反応しない。逆に、駆動デバイス３５は磁場を生成しない。結果として、駆動デバイスは特に、ウェーハホルダ１３の部品と、特にそのドライブと相互作用しない。

駆動デバイス３５は、特に１つ又は複数のピエゾドライブ５８を備える。駆動デバイス３５、特にピエゾドライブ５８は、非常に高い分解能を特徴とする。最大３０ｐｍの分解能を達成することができる。さらに、最大６００Ｎの保持力を駆動デバイス３５により発生させることができる。駆動デバイス３５は、特に、無限長の作動距離を提供する。

図１７に例として示すように、ｚアジャスタ３１は３つのピエゾドライブ５８を有することができる。ｚアジャスタ３１の３つのピエゾドライブ５８により、測定デバイス１６を配置する平面を明確に画定することができる。原理上、単一のピエゾドライブ５８を有するｚアジャスタ３１を形成することも可能である。ｘｙアジャスタ３４は、２つのピエゾドライブ５８を備えることが好ましい。この場合、特に、ピエゾドライブ５８の一方は、ｘ方向に計測ステージ３０を調整する役割を果たすことができる。他方のピエゾドライブ５８は、特に、ｙ方向に計測ステージ３０を調整する役割を果たす。

回転軸受３２もピエゾドライブ５８を有することができる。測定デバイス１６を配置する回転軸受３２、特に回転テーブル５９のピエゾドライブ５８を用いて、測定デバイス１６は回転軸３３を中心に回転可能である。

対物系２７に計測ステージ３０を配置する結果として、当該ステージを使用目的に合わせて最適化することができる。ウェーハホルダ１３からの計測ステージ３０の分離が、特に、測定デバイス１６の変位中の高い走査速度を回避することを可能にする。さらに、較正のための回転自由度を実現することが可能である。さらに、測定デバイス１６の非常に高い剛性、したがってその配置の特に高い安定性を達成することが可能である。これは、特にいわゆる「視線」（ＬＯＳ）測定に有利である。最後に、対物系２７への計測ステージ３０の配置は、対物系２７の測定中の故障の影響を低減する。

対物系２７は、それを較正するためのアクチュエータ３６をさらに有することができる。アクチュエータ３６は、測定デバイス１６の少なくとも１つに特にデータ伝送可能に接続される。したがって、対物系２７はフィードバックを得る。

測定デバイス１６の詳細に関しては、例えば米国出願公開第２０１１／００１３１７１号明細書を参照されたい。

測定デバイス１６を有する計測ステージ３０は、投影露光装置１の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する測定システム３７の一部である。測定システム３７は、測定放射線を発生させる少なくとも１つの測定放射源３８をさらに備える。図２、図３、図６、及び図７に示す実施形態では、測定放射源３８は、投影露光装置１の照明系２の放射源３と同一である。これらの例示的な実施形態では、ＥＵＶ放射線１４は、レチクル７をウェーハ１２に、すなわち物体視野５を像視野１０に投影する役割を果たすと共に、測定放射線３９としての役割を果たす。したがって、これらの例示的な実施形態では、測定放射線３９は照明光と同じ波長を有する。

測定システム３７は、特別な測定レチクル４０をさらに備える。図２に示すように、測定レチクル４０は、測定レチクルステージとも呼ぶ別個の測定レチクルマウント４１に配置することができる。測定レチクル４０は、特に物体面６に配置される。測定レチクルマウント４１は、レチクルホルダ８とは無関係に変位可能であることが好ましい。これは光軸２５に対して横方向に、特に垂直に変位可能である。これは、光軸２５と平行な軸を中心に回転可能でもあり得る。原理上、これは光軸２５の方向に変位可能であり得る。

測定レチクル４０の種々の実施形態を図１５ａ及び図１５ｂに例として示す。測定レチクル４０は、特にクロムマスクとして具現することができる。これは、格子構造６０及び／又はリング構造５６を有することができる。詳細に関しては、例えば米国特許第７，３３３，２１６号明細書を参照されたい。測定レチクル４０は、測定レチクルマウント４１により変位可能である。これは、特に物体面６において、特に光軸２５に対して垂直な方向に変位可能である。これは特に、光軸２５と平行な軸を中心に回転可能でもあり得る。

測定レチクル４０は、レチクル７と交互に投影露光装置１のビーム経路に導入することができる。その代替として、測定レチクル４０を、レチクル７と並行して、すなわち同時に、測定放射線３９で照明することができる。

測定レチクル４０及び／又は計測ステージ３０の回転性は、特に、波面（Ｚ２、Ｚ３）の歪み成分を求めるために提供される測定技術の、例えば波面測定技術及び／又は迷光測定技術の較正に有利である。この場合、測定レチクル４０は、較正中に異なる較正位置で測定される。これらの位置は、物体面６における測定レチクル４０及び／又は像面１１における測定デバイス１６の並進及び／又は回転に関して異なる。例として、相互に対して９０°それぞれ回転させた測定レチクル４０の４つの位置が測定のために可能である。特に、測定デバイス１６に対する測定レチクル４０の相対配置を、較正のために変更する。測定レチクル４０及び測定デバイス１６を、続いて特に相互に対して回転させる。

図２に示すものに実質的に対応する図３に示す実施形態では、測定レチクル４０がレチクルホルダ８上にレチクル７と同様に配置される。別個の測定レチクルマウント４１を省くことができる。この場合、測定レチクル４０は、レチクル７と共に変位可能であり得る。これは、特にレチクル７に対して固定的に配置することもできる。

図４に示す例示的な実施形態では、放射源３とは異なる別個の測定放射源３８を設ける。この場合、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が測定放射源３８としての役割を果たす。測定放射源３８は、複数のＬＥＤを有することもできる。この場合、ＬＥＤは、特に１つ又は複数の行及び／又は列で配置される。これら全てが、同じ波長を有する測定放射線３９を放出することができる。これらは、異なる波長を有する測定放射線３９を放出することもできる。

測定放射源３８からの測定放射線３９は、結像光学ユニット４２により測定レチクル４０へ指向させる。結像光学ユニット４２は、特に拡散デバイス４３、例えば拡散スクリーン又は拡散ロッドを備えることができる。この例示的な実施形態では、測定放射源３８を真空排気可能なチャンバ２９外に配置することができる。これは、特に真空気密窓４４を通して放射線を真空排気可能なチャンバ２９へ送り込むことができる。原理上、測定放射源３８は、結像光学ユニット４２と共に真空排気可能なチャンバ２９内に配置することもできる。

結像光学ユニット４２は、測定放射源３８、特に１つ又は複数のＬＥＤからの測定放射線３９を測定レチクル４０に伝達するための、特にファイバ、例えば光ファイバの形態の光導波路も有することができる。別個の結像光学ユニット４２を用いて、特に光ファイバユニットを用いて、測定放射線を特定の所望の開口数で測定レチクル４０へ単純な方法で案内することが可能である。

測定放射線３９の波長域は、照明放射線１４の波長域とは異なり得る。測定放射線３９の波長は、特に可視域にあり得る。測定放射線３９は、特に、ウェーハ１２のコーティングに影響しない波長域にある。それにより、測定放射線３９、特にその散乱がウェーハ１２の露光に望ましくない影響を及ぼさないことを確実にすることができる。

測定放射源３８は、測定レチクルマウント４１に一体化されることも特に有利であり得る。測定放射線３９を発生させる測定放射源３８及びその配置の詳細に関しては、例えば独国特許第１０ ２０１０ ０３８ ６９７．９号明細書を参照されたい。

別個の測定放射源３８を備えた実施形態では、測定放射線３９を照明光１４とは無関係に遮断することができる。逆に、当然ながら、照明光１４を測定放射線３９とは無関係に遮断することも可能である。それにより、放射源３を保護することができる。

図４に示すものに実質的に対応し、説明に関してはこれを参照する図５に示す実施形態では、測定レチクル４０をレチクルホルダ８とは別個の測定レチクルマウント４１に配置する。この例示的な実施形態では、測定レチクルマウント４１は、対物系２７に、特に対物系フレーム２８に配置され、特にそれに接続される。計測ステージ３０に従って、この場合、測定レチクルマウント４１は、ｘｙアジャスタ４５も備え、有利にはｚアジャスタ４６及び／又は回転軸受４７も備える。ｘｙアジャスタ４５、ｚアジャスタ４６、及び回転軸受４７は、この場合もドライブ４８の一部である。これに関する詳細に関しては、計測ステージ３０のドライブ３５の説明を参照されたい。

この例示的な実施形態では、測定システム３７は偏向ミラー４９を備える。偏向ミラー４９は、計測ステージ３０に固定的又は調整可能に接続される。これは、対物系２７に、特に対物系フレーム２８に直接配置することもできる。

図６及び図７に示すように、対物系２７への計測ステージ３０の配置は、いわゆる浸漬スキャナの場合にも行うことができる。浸漬スキャナは特に、ＶＵＶ領域の、特に１９３ｎｍの波長の照明光１４を発生させる放射源３を備える。異なる波長域からの照明光１４も同様に可能である。浸液５０を、投影光学ユニット９の対物系２７と露光対象のウェーハ１２との間に配置する。例えば水が浸液としての役割を果たす。

計測ステージ３０は、少なくとも部分的に浸液５０外に配置することができる。測定デバイス１６は、浸液５０内又は浸液５０との境界面に配置した検出器５１を備える。特に、量子変換器がこの場合に含まれ得る。

これらの実施形態は、真空排気可能なチャンバ２９を有しない。図６に示すように、測定レチクル４０は、レチクル７と共にレチクルホルダ８に配置することができる。その代替として、図７に示すように、測定レチクル４０を別個の測定レチクルマウント４１によりビーム経路に導入することも同様に可能である。測定レチクルマウント４１は、さらに対物系２７に、特に対物系フレーム２８に配置することができる。

図８〜図１１に示す実施形態によれば、位置決めデバイス、特に計測ステージ３０は、補償ウェイト５２を備える。補償ウェイト５２は、計測ステージ３０に、及び／又は対物系２７、特に対物系フレーム２８に作用する可変力を補償する役割を果たす。計測ステージ３０及び対物系２７、特に対物系フレーム２８に作用するてこ作用は、特に、計測ステージ３０の変位及び計測ステージ３０上の測定デバイス１６の配置に応じて変わる。

補償ウェイト５２は、特に、測定デバイス１６のそれぞれに対する変位可能なカウンタウェイトとして具現される。これは特に、回転軸３３に関する測定デバイス１６を有する計測ステージ３０の重量配分の釣り合いをとる役割を果たす。補償ウェイト５２により、特に、測定デバイス１６を有する計測ステージ３０の重心の位置が、回転軸３３がこの重心を通って延びるように精密に調整されることが確実になり得る。

図８に示す実施形態では、補償ウェイト５２を計測ステージ３０に一体化する。図９及び図１０に示す実施形態では、補償ウェイト５２を計測ステージ３０に別個に配置する。これは、回転軸３３に対する計測ステージ３０の変位に関して特に等しく且つ逆に変位可能である。これは、測定デバイス１６に対して計測ステージ３０の反対側に、又は計測ステージ３０に隣接して測定デバイス１６の同じ側に配置することができる。

補償ウェイト５２の変位性を明確化するために、図９〜図１１は、計測ステージ３０及び補償ウェイト５２の２つの異なる位置をそれぞれ実線及び点線を用いて示す。

図１１に示す実施形態では、補償ウェイト５２を光軸２５の方向で対物系２７のうち計測ステージ３０とは反対側に配置する。これは特に、光軸２５に対して横方向に対物系２７に作用する力の補償に有利である。

測定デバイス１６は、いずれの場合も１つ又は複数の格子５３及び／又は絞り５４を有することができる。１つ又は複数の格子５３及び／又は１つ又は複数の絞り５４は、特に測定レチクル４０の構造に適合させる。

さらに、測定デバイス１６は、いずれの場合も電磁放射線の空間分解検出用のセンサデバイス５５、特にＣＣＤカメラを備える。センサデバイス５５は、光軸２５の方向に格子５３及び／又は絞り５４から離れて配置される。

好ましくは、センサデバイス５５と格子５３との間の距離を必要に応じて変えることができる。例として、図１２に示すように、格子５３とセンサデバイス５５との間の大きな距離が、単一測定チャネルでの連続測定に有利であり得る一方で、図１３に例として示すように、格子５３とセンサデバイス５５との間の小さな距離が、並べて配置した複数の測定チャネルでの並行測定に有利である。格子５３とセンサデバイス５５との間の距離の選択は、特に、対物系２７の開口数及び／又は測定レチクル４０の構造の詳細に応じて変わる。この距離は、特に１００マイクロメートル〜１０センチメートルの範囲にある。この場合、格子５３とセンサデバイス５５との間の距離は、特に、格子５３が生成した回折パターンの少なくとも第１極大がセンサデバイス５５の領域で重ならないよう選択される。特に収差Ｚ５〜Ｚ８１の測定の場合、連続測定を行う。特に収差Ｚ２〜Ｚ３６の測定の場合、並行測定を行う。

１つの測定チャネルを備え格子とカメラとの間の距離が大きな実施形態は、瞳の拡大結像を、したがってより高次のゼルニケ次数、特にＺ５〜Ｚ８１を正確に求めることも可能にするが、図１３に示すように並べて配置した複数の測定チャネルの並行測定は、像視野１０全体にわたる波面を測定すること、したがって歪み及び像面（image shell）を求めることを可能にする。原理上、格子とカメラとの間の間隔が異なる測定デバイス１６を単一の計測ステージ３０に配置することが可能である。図１２及び図１３に例として示す測定システム３７は、特に本発明による計測ステージ３０により単一の測定システム３７に統合することができる。

投影露光装置１の、特に対物系２７の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価するために、計測ステージ３０を測定放射線３９のビーム経路に、特に照明視野に移動させる。これは特に、ウェーハホルダ１３とは無関係に移動させる。これは特に、ウェーハホルダ１３よりも大幅に遅く移動させることができる。それにより、測定デバイス１６の障害を回避することができる。

瞳透過測定のために、測定デバイス１６は、計測ステージ３０により瞳付近に配置され得る。計測ステージ３０による測定データの記録のために、続いて瞳を横切る、すなわち走査することができる。

照明光１４でのウェーハ１２の露光のために、測定デバイス１６を、光軸２５に対して側方に、すなわち横方向に、投影光学ユニット９のビーム経路外に移動させることができる。その代替として、測定デバイス１６は、特にウェーハ１２へのレチクル７の結像に用いられない露光視野の縁部領域に配置することができる。この場合、対物系２７の特性評価は、ウェーハ１２の露光と並行して、すなわち同時に行うことができる。この場合、ウェーハ１２のコーティングに影響しない波長を有する測定放射線３９を発生させる別個の測定放射源３８を設けることが有利であり得る。対物系２７の特性評価及びウェーハ１２の照明を並行して行うために、計測ステージ３０を用いて、特に、対物系２７の像視野がウェーハ１２に結像した像視野１０よりも構成に応じて多少大きいことを利用することが可能である。この縁部領域の放射線１４は、ウェーハ１２へのレチクル７の結像を損なわせることなく対物系２７の特性評価に用いることができる。

対物系２７の特性評価をウェーハ１２の露光と並行して、すなわち同時に行うことができるので、ウェーハ１２の露光を対物系２７の特性評価のために中断する必要がない。異なるウェーハ１２の露光間に、内側視野領域の、特に像視野１１の測定を行うことも可能である。

対物系２７に計測ステージ３０を配置する結果として、安全裕度の形態の調整パラメータをほとんど考慮にいれる必要がないので、視野縁部におけるより大きな領域を対物系２７の特性評価に用いることが可能である。使用可能な領域が大きくなることにより、より多くの異なる測定技術を、例えばより大きな構造での波面測定も実現することが可能である。

迷光計測に関する用途では、計測ステージ３０の及び／又は測定レチクルマウント４１による測定レチクル４０の回転性が特に有利である。計測ステージ３０による測定デバイス１６の回転及び／又は測定レチクルマウント４１での測定レチクル４０の回転の結果として、測定不可能な、いわゆる「禁止」空間周波数を回避することが可能である。

散乱範囲Δｘに対する迷光強度Ｉの依存を、図１４に例として示す。約１０μｍの範囲より下では、いわゆる短距離フレア（short-range flare）を測定する波面測定技術を利用する。約１０μｍの範囲より上では、いわゆる中距離フレア（mid-range flare）を測定するために迷光強度を測定する技術を利用する。

計測ステージ３０は、いわゆる短距離フレア及び中距離フレアの領域で迷光測定を同時に行うことを可能にする。特に、迷光範囲での遷移が途切れない波面測定技術及び迷光技術が可能である。この目的で、波面測定技術用の構造及び迷光測定技術用の構造が、測定レチクル４０に設けられ、対応の構造が測定デバイス１６にも設けられる。さらに、測定デバイス１６は、この目的で、測定対象の迷光範囲と対物系２７の開口数で割った測定波長との比の大きさの少なくとも２倍である分解能を有する。

投影露光装置１の少なくとも１つのコンポーネントの特性評価の例示的な例として、本発明による測定システム３７を用いた瞳分解迷光測定を以下で説明する。この場合、迷光は、理想的な完全対物系２７のビーム経路から逸脱した照明光１４及び／又は測定放射線３９の部分を意味すると理解されたい。この場合、迷光範囲は、光軸２５に対して垂直な方向のこの逸脱の尺度である。

本願では、測定レチクル４０は、図１５ｂに示すリング構造を有する。これは、特に、測定放射線３９の出力領域を形成する複数のリング構造５６を有する。リング構造５６は、この場合は異なる直径を有する。

迷光を検出するために、図１６ｂに例として示し１つ又は複数のピンホール５７を有する絞り５４を瞳付近に設ける。絞り５４のピンホール５７の数は、測定レチクル４０のリング構造５６の数に正確に対応することが好ましい。ピンホール５７は、それらの実施形態に関して、特にそれらのサイズに関して、特に測定レチクルのリング構造５６のサイズに適合させる。絞り５４は、特に視野面の領域に配置される。測定放射線３９は、ＣＣＤカメラ又は他の何らかの空間分解検出器により検出される。この場合、検出はほぼ瞳分解的に行われる。瞳における迷光範囲が小さく、したがって散乱がほぼ瞳維持的（pupil-maintaining）であるので、この測定法は、瞳を照明に対応した形状にする必要なく、瞳面の場所の関数として迷光を求めることを可能にする。結果として、完全に充填された瞳で、任意の所望の照明設定における迷光を十分な近似で測定し求めることが可能である。

本発明による測定システム２７により、例えば、投影ミラー２６の汚染及び／又は変形に起因した、特に熱的効果に起因した投影露光装置１の、特に投影光学ユニット９の結像品質の低下を検出し認識することが可能である。

種々の図に示す実施形態の詳細、特に測定レチクル４０の配置、測定放射源３８の実施形態、及び補償ウェイト５２の配置は、当然ながら、任意の所望の様式で相互に組み合わせることができる。
（３４条補正、下線は補正箇所）

Claims (14)

1. ＥＵＶ投影リソグラフィ用の投影露光装置（１）の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する測定システム（３７）であって、
   ａ．光学パラメータを測定する少なくとも１つの測定デバイス（１６）と、
   ｂ．該少なくとも１つの測定デバイス（１６）を位置決めする位置決めデバイス（３０）と
   を備え、
   ｃ．該位置決めデバイス（３０）は、前記投影露光装置（１）の対物系（２７）に変位可能に接続され、
   前記位置決めデバイスは、前記対物系の光軸に対して横方向に変位可能である測定システム。
2. ＥＵＶ投影リソグラフィ用の投影露光装置（１）の対物系（２７）であって、
   ａ．少なくとも１つの光学コンポーネント（２６）と、
   ｂ．該少なくとも１つの光学コンポーネント（２６）を取り付ける対物系マウント（２８）と、
   ｃ．少なくとも１つの測定デバイス（１６）を保持する位置決めデバイス（３０）と
   を備え、
   ｄ．該位置決めデバイス（３０）は前記対物系マウント（２８）に接続され、
   ｃ．前記位置決めデバイス（３０）は、前記測定デバイス（１６）を変位させるために少なくとも１変位自由度を有し、
   前記位置決めデバイスは、前記対物系の光軸に対して横方向に変位可能である対物系。
3. 請求項２に記載の対物系（２７）において、前記少なくとも１つの測定デバイス（１６）は、前記対物系（２７）のビーム経路の方向で最終光学コンポーネント（２６）の後に配置されることを特徴とする対物系。
4. 請求項２又は３に記載の対物系（１７）において、前記位置決めデバイス（３０）は、前記少なくとも１つの測定デバイス（１６）が前記対物系（２７）のビーム経路内の少なくとも１つの測定位置と、完全に前記対物系（２７）のビーム経路外に配置される留置位置との間で変位可能であるよう構成されることを特徴とする対物系。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の対物系（２７）において、前記対物系（２７）を較正するアクチュエータ（３６）を特徴とし、該アクチュエータ（３６）は、前記少なくとも１つの測定デバイス（１６）にデータ伝送可能に接続することができる対物系。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の対物系（２７）において、前記位置決めデバイス（３０）は、磁場と相互作用しないことを特徴とする対物系。
7. 請求項２〜６のいずれか１項に記載の対物系（２７）において、真空チャンバ（２９）内に配置されることを特徴とする対物系。
8. 請求項２〜７のいずれか１項に記載の対物系（２７）において、前記位置決めデバイス（３９）及び／又は前記対物系（２７）に作用する可変力を補償する少なくとも１つの変位可能なカウンタウェイト（５２）を特徴とする対物系。
9. 物体視野（５）を像視野（１０）に投影する投影光学ユニット（９）であって、
   ａ．請求項２〜８のいずれか１項に記載の対物系（２７）
   を備える投影光学ユニット。
10. ＥＵＶ投影リソグラフィ用の投影露光装置（１）であって、
    ａ．照明系（２）と、
    ｂ．請求項９に記載の投影光学ユニット（９）と
    を備える投影露光装置。
11. 変位可能なウェーハホルダ（１３）を備える請求項１０に記載の投影露光装置（１）において、少なくとも１つの測定デバイス（１６）を位置決めする位置決めデバイス（３０）が、前記ウェーハホルダ（１３）とは無関係に変位可能であることを特徴とする投影露
    光装置。
12. ＥＵＶ投影リソグラフィ用の投影露光装置（１）の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する方法であって、
    請求項１０又は１１に記載の投影露光装置（１）を設けるステップと、
    位置決めデバイス（３０）により対物系（２７）に対して位置決めされる少なくとも１つの測定デバイス（１６）を設けるステップと、
    該少なくとも１つの測定デバイス（１６）により、前記投影露光装置（１）の少なくとも１つのコンポーネントを特性評価する少なくとも１つのパラメータを測定するステップと
    を含む方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、前記少なくとも１つのパラメータを測定するステップをウェーハ（１２）の露光と同時に行うことを特徴とする方法。
14. 微細構造コンポーネントを製造する方法であって、
    請求項１０又は１１に記載の投影露光装置（１）を設けるステップと、
    レチクル（７）を設けるステップと、
    照明光（１４）に対して感光性のコーティングを有するウェーハ（１２）を設けるステップと、
    前記投影露光装置（１）を用いて前記レチクル（７）の少なくとも一部を前記ウェーハ（１２）に投影するステップと、
    前記ウェーハ（１２）上の露光されたコーティングを現像するステップと
    を含む方法。
    

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