JP6600749B2 - トポグラフィ測定システム、測定装置、放射ソース、およびリソグラフィ装置 - Google Patents

トポグラフィ測定システム、測定装置、放射ソース、およびリソグラフィ装置 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月２２日に出願された米国出願第６２／２７１，２１３号および２０１６年８月１６日に出願された米国出願第６２／３７５，７７４号の優先権を主張し、その全体が本明細書に援用される。
本説明は、基板のトポグラフィを決定するための測定システムに関する。本システムは、放射ビームであって当該放射を提供する発光ダイオードを備える放射ソースと、放射ビームにパターンを付与するように構成された第１のパターニングデバイスと、第１のパターニングデバイスの像を基板の目標位置に形成するように構成された光学系と、基板の目標位置から反射された放射を受けて第１の像の像をグレーティングに形成するように構成された検出光学系と、グレーティングを透過する放射を受けて出力信号を生成するように構成された検出器とを含む。測定システムは、リソグラフィ装置の一部を構成してもよい。
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に与えるように構築された機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。リソグラフィ装置は、基板（例えばシリコンウェーハ）に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層に第２のパターニングデバイス（例えばマスク）からパターンを例えば投影しうる。
パターンが第２のパターニングデバイスから基板に設けられた放射感応性材料の層に投影される前に、基板のトポグラフィが測定される。これを実現するために、こうしたリソグラフィ装置は、上述のトポグラフィ測定システムを備えてもよい。トポグラフィ測定システムは、基板の表面にわたって基板の高さを測定する。この高さ測定は、パターンの基板への正確な投影を支援する高さマップを形成するために使用されることができる。
例えば、本書またはその他において特定されているか否かにかかわらず先行技術の１つ又は複数の問題を防止しまたは緩和するトポグラフィ測定システムを提供することが望まれうる。
ある態様によると、基板のトポグラフィを決定するための測定システムであって、放射ビームを発生させるように構成された放射ソースであって、放射を提供する発光ダイオードを備える放射ソースと、放射ビームにパターンを与えるように構成された第１パターニングデバイスと、第１パターニングデバイスの像を基板上で目標位置に形成するように構成された光学系と、目標位置が基板に対して移動するように基板を第１パターニングデバイスの像に対して移動させるように動作可能な移動機構と、基板の目標位置から反射された放射を受け、第１の像の像をグレーティングに形成するように構成された検出光学系と、グレーティングを透過した放射を受け、出力信号を生成するように構成された検出器と、を備える測定システムが提供される。発光ダイオードによって提供される放射は、主として紫外放射から成ってもよい。発光ダイオードによって提供される放射は、主として可視放射から成ってもよい。発光ダイオードによって提供される放射は、紫外放射、可視放射、またはその両方を備えてもよい。
この態様に係る測定システムは、例えば、１つ又は複数の利点を有しうる。それとともに又はそれに代えて、紫外放射を使用することにより、測定システムは、可視放射及び／または赤外放射よりも良好な測定性能を提供しうる。また、紫外発光ダイオードなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ガス放電ランプ（例えばキセノンプラズマソース）などの他の公知のＵＶ放射ソースよりも１つ又は複数の利点を有する。とくに、ＬＥＤは、寿命に顕著に影響なくオンオフを高速かつ容易に切り替えられ、複雑なシャッタ構成の必要性を回避しうる。また、発光ダイオードは、より複雑なガス放電ソースよりも典型的に安価であり、より広く入手可能である。
放射ソースは、複数の発光ダイオードを備えてもよい。複数の発光ダイオードのうち少なくとも２つの発光ダイオードが異なる波長スペクトルを有してもよい。
こうした構成は、広帯域の紫外ソースを発光ダイオードから形成することを可能にする。有利には、こうした構成は、波長スペクトルを要件に適合させることができるように広帯域の紫外ソースを形成することを可能にする。また、複数の発光ダイオードの相対強度を変化させることによって、放射ソースのスペクトルを調整することもできる。
複数の発光ダイオードの各々は異なる波長スペクトルを有してもよいと理解されよう。あるいは、複数の発光ダイオードのうち少なくとも２つの発光ダイオードが同一または類似の波長スペクトルを有してもよい。実質的に同じスペクトルをもつ２つ以上の発光ダイオードの各々は、（ａ）放射ソースにいくらかの冗長性を可能とし、及び／または、（ｂ）各波長成分について出力強度またはパワーの動作範囲を広げることを可能とし、及び／または、（ｃ）実質的に同じ発光ダイオードの各々をより低い強度で動作させ、発光ダイオードの寿命を長くすることを可能としうる。一つの実施の形態においては、放射ソースは、例えば、それぞれ２６５ｎｍ、２８０ｎｍ、３００ｎｍ、３２０ｎｍ、３４０ｎｍの中心波長をもつ５個の発光ダイオードを備えてもよい。他の中心波長を有する発光ダイオードが第１放射ソースにおいて使用されてもよく、そうした中心波長は例えば、約４０５ｎｍ、約４７０ｎｍ、約５１５ｎｍ、約６１２ｎｍ、約７８２ｎｍ、及び／または約８８０ｎｍである。約４０５ｎｍの波長を有する放射はふつう、紫色として認識され、約４７０ｎｍの波長を有する放射はふつう、青色として認識される。そのため、約４０５ｎｍの中心波長を有する発光ダイオードは通例、紫色発光ダイオードと称される。あるいは、紫色発光ダイオードは、近紫外発光ダイオードとも称される。約４７０ｎｍの中心波長を有する発光ダイオードは通例、青色発光ダイオードと称される。これを更に進めると、５１５ｎｍの波長を有する放射はふつう青緑色として認識され、６１２ｎｍの波長を有する放射はふつう橙色として認識され、７８２ｎｍの波長を有する放射は赤外域にある。
放射ソースは、複数の発光ダイオードのうち１つまたは複数の発光ダイオードの相対強度を制御するように構成された調整機構をさらに備えてもよい。
測定システムは、各々が複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように構成され、各発光ダイオードの出力強度またはパワーがコントローラから受け取る制御信号に依存するコントローラをさらに備えてもよい。
したがって、制御信号は、発光ダイオードの駆動信号として働く。一つの実施の形態においては、制御信号は、対応する発光ダイオードを、例えばその発光ダイオードが放射ビームを発する「オン」状態と、例えばその発光ダイオードが放射ビームを生成しない「オフ」状態とに切り替えるように働きうる。それとともに又はそれに代えて、制御信号は、発光ダイオードの各々の出力強度またはパワーをある強度範囲において制御してもよい。
放射ソースは、複数の異なる動作モードを有してもよく、放射ビームのスペクトル強度分布は、放射ソースの選択された動作モードに依存する。こうした構成は、異なるスペクトル強度を有する放射ビームを一つの目的に用いるべく測定システムを複数の異なる目的で使用することを可能としうる。
コントローラは、複数の動作モードの各々について複数の制御信号の異なるセットを生成するように動作可能であってもよい。すなわち、異なる動作モードの各々において、コントローラは、各々が複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように動作可能であってもよい。各動作モードにおいて、複数の制御信号の異なるセットが生成されうる。すなわち、２つの動作モードからなる各組について、複数の発光ダイオードのうち１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号の少なくとも１つがそれら２つの動作モードにおいて異なっていてもよい。このようにして、放射ビームのスペクトル強度分布は、コントローラの選択された動作モードに依存する。
放射ソースは、第１動作モードおよび第２動作モードを有し、第１動作モードにおいては放射ビームが第１スペクトル範囲の放射を備え、第２動作モードにおいては放射ビームが第２スペクトル範囲の放射を備え、第２スペクトル範囲は第１スペクトル範囲の部分的な範囲であってもよい。こうした構成は、測定システムの性能を向上させうるより広いスペクトル範囲を有する第１動作モードと、レジストで被覆された基板の測定システムによる事前露光のリスクを低減しうるより小さいスペクトル範囲を有する第２動作モードの両方を提供する。
それとともに又はそれに代えて、放射ソースは、第１動作モードおよび第２動作モードを有し、第１動作モードにおいては放射ビームが第１スペクトル強度分布を有し、第２動作モードにおいては放射ビームが第２スペクトル強度分布を有し、第２スペクトル強度分布は第１スペクトル強度分布の低い波長部分において第１スペクトル強度分布に対して低減されていてもよい。こうした構成は、測定システムの性能を向上させうる第１スペクトル強度分布を有する第１動作モードと、レジストで被覆された基板の測定システムによる事前露光のリスクを低減しうる第２スペクトル強度分布を有する第２動作モードの両方を提供する。
第２動作モードにおいては、最も短い中心波長をもつ複数の発光ダイオードのうち１つ又は複数の発光ダイオードは、第１動作モードに対して低減された強度を有する。
測定システムは、放射ビームの波長スペクトルの１つ又は複数の特性を決定するように構成されたスペクトル検出器であって、少なくとも１つの検出素子を備えるスペクトル検出器をさらに備えてもよい。
少なくとも１つの検出素子は、フォトダイオードを備えてもよい。
少なくとも１つの検出素子は、検出器によって提供されてもよい。すなわち、測定システムの検出器は、放射ビームの波長スペクトルの１つ又は複数の特性を決定するように使用されてもよい。こうしたある実施の形態では、放射ビームの波長スペクトルの１つ又は複数の特性の測定は望ましくは、一定または既知の表面を有する参照基板を使用して行われる。放射ビームの波長スペクトルの１つ又は複数の特性の測定中、参照基板は静止状態とされてもよい。
それとともに又はそれに代えて、少なくとも１つの検出素子は、検出器から分離されていてもよい。こうしたある実施の形態では、スペクトル検出器は、放射ビームの一部分を少なくとも１つの検出素子へと方向変更するように配設されたビームスプリッタを備えてもよい。ここで、「ビームスプリッタ」との用語は、放射ビームの一部分を少なくとも１つの検出素子へと方向変更するように配設された任意の光学系を含むように意図されているものと理解されたい。放射ビームの他の一部分は、測定システムの主光路に沿って引き続き進む。この光路は、放射ソースから検出器へと延びていてもよい。よって、「ビームスプリッタ」との用語は、例えば、既存のビームスプリッタ、または回折格子を含みうる。ある実施の形態においては、「ビームスプリッタ」との用語は、そうでなければ光路から失われたであろう、例えば追加の光学系によって収集されるいくらかの迷放射を生成し、少なくとも１つの検出素子に向ける光学素子を含んでもよい。ビームスプリッタは、直接に、または１つ又は複数の追加の光学素子を介して間接に、放射ビームの一部分を少なくとも１つの検出素子へと方向付けうる。ビームスプリッタは、測定システムにおいて任意の適当な位置、例えば放射ソースと検出器との間の任意の位置に配置されうる。
スペクトル検出器は、受ける放射ビームの一部分を複数の構成スペクトル成分へと分離するように配設された分離光学系と、各々が複数の構成スペクトル成分のうち異なる１つの構成スペクトル成分のパワーまたは強度を決定するように動作可能な複数の検出素子と、を備えてもよい。
分離光学系は、プリズムなどの分散光学素子を備えてもよい。複数の構成スペクトル成分の各々は、異なる１つの発光ダイオードを起源とする放射ビームの成分に相当してもよい。
スペクトル検出器は、放射ビームの波長スペクトルの特性を表す１つ又は複数の信号を出力するように動作可能であってもよい。例えば、少なくとも１つの検出素子の各々は、分離光学系から受ける放射ビームの強度またはパワーを表す信号を出力するように動作可能であってもよい。少なくとも１つの検出素子によって受け取られる放射ビームの強度またはパワーは、放射ビームの波長スペクトルの特性に関連する情報を含む。
スペクトル検出器によって出力される１つ又は複数の信号またはその各々は、コントローラによって受信されてもよい。制御信号は、スペクトル検出器によって出力される１つ又は複数の信号に依存してコントローラによって生成されてもよい。
このようにして、測定システムは、例えば放射ビームの波長スペクトルを安定化させるために、使用されることのできるフィードバック制御ループを備える。
コントローラは、発光ダイオードの各々がパルス化されるように複数の発光ダイオードの出力を制御するように動作可能であってもよい。
発光ダイオードの各々は、発光ダイオードからのパルスが、異なる波長スペクトルを有する発光ダイオードのパルスとは位相を不一致とするように、パルス化されてもよい。このようにして、放射ソースの出力は、複数の異なる波長を循環する複数のパルスを生成してもよい。したがって、この波長切替は、放射ビームの波長変調を提供する。
検出器は、各パルスを時間的に分解可能であってもよい。これにより、各々が異なる波長（すなわち、異なる発光ダイオードからの）を使用して決定される複数の高さマップを、単一の測定シーケンスから（すなわち、測定システムの下方での基板の一回のスキャン中に）決定することができる。
放射ソースは、複数の発光ダイオードの各々から放射を受け、複数の発光ダイオードの各々からの放射が空間的に重なって放射ビームを形成するように結合するように配設された結合光学系をさらに備えてもよい。
結合光学系は、２つの入力放射ビームを受け、２つの入力放射ビームの各々の一部分を備える少なくとも１つの放射ビームを出力するように配設された１つまたは複数のダイクロイックミラーを備えてもよい。
結合光学系は、概ね一様な波長スペクトルの空間分布を第１パターニングデバイス上に提供する、結合された放射ビームを生成するように動作可能であってもよい。すなわち、第１パターニングデバイス上の異なる空間位置の各々は、実質的に同じ波長スペクトルをもつ放射を受ける。波長スペクトルは、任意の適切な形式を有しうる。
放射ビームは、第１パターニングデバイスを概ね一様に照明してもよい。
放射ビームは、第１パターニングデバイスを概ね一様な角度分布で照明してもよい。
測定システムは、放射ビームを第１パターニングデバイスへと透過させるように配設された透過光学系をさらに備えてもよい。透過光学系は、光ファイバのアレイを備えてもよい。透過光学系は、例えば１つ又は複数のミラー及び／または１つ又は複数のレンズなどの１つ又は複数の追加の光学素子を備えてもよいものと理解されたい。
放射ビームは、２００ｎｍ〜４２５ｎｍの範囲の紫外放射を備えてもよい。例えば、放射ビームは、２２５ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外放射を備えてもよい。例えば、放射ビームは、２２５ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲の紫外放射を備えてもよい。それに加えて又はそれに代えて、放射ビームは、可視放射及び／または３５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲内の放射を備えてもよい。
測定システムは、出力信号に依存して基板の高さを決定するように構成されたプロセッサをさらに備えてもよい。
更なる態様によると、複数の本書に説明される測定システムを備える測定装置が提供される。
複数の測定システムは、共通の放射ソースを共有してもよい。
更なる態様によると、本書に説明される測定システムにおける使用のための放射ソースであって、各々が異なる波長スペクトルを有する複数の発光ダイオードと、複数の発光ダイオードの各々から放射を受け、複数の発光ダイオードの各々からの放射が空間的に重なって放射ビームを形成するように結合するように配設された結合光学系と、各々が複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように構成されたコントローラであって、各発光ダイオードの出力強度またはパワーがコントローラから受け取る制御信号に依存するコントローラと、を備える放射ソースが提供される。
こうした構成は、広帯域の紫外ソースを発光ダイオードから形成することを可能にする。有利には、こうした構成は、コントローラによって生成される制御信号を適切に選択することによって波長スペクトルを要件に適合させることができるように広帯域の紫外ソースを形成することを可能にする。また、複数の発光ダイオードの相対強度を変化させることによって、放射ソースのスペクトルを調整することもできる。
放射ソースは、適切とされる場合、測定システムの任意の特徴を備えてもよい。
放射ソースは、放射ビームの波長スペクトルの１つ又は複数の特性を決定するように動作可能なスペクトル検出器をさらに備えてもよい。
スペクトル検出器は、少なくとも１つの検出素子を備えてもよい。
スペクトル検出器は、放射ビームの一部分を少なくとも１つの検出素子へと方向変更するビームスプリッタを備えてもよい。
スペクトル検出器は、受ける放射ビームの一部分を複数の構成スペクトル成分へと分離するように配設された分離光学系と、各々が複数の構成スペクトル成分のうち異なる１つの構成スペクトル成分のパワーまたは強度を決定するように動作可能な複数の検出素子と、を備えてもよい。
スペクトル検出器は、放射ビームの波長スペクトルの特性を表す１つ又は複数の信号を出力するように動作可能であってもよい。
スペクトル検出器によって出力される信号又はその各々は、コントローラによって受信され、それに依存してコントローラによって制御信号が生成されてもよい。
コントローラは、発光ダイオードの各々がパルス化されるように複数の発光ダイオードの出力を制御するように動作可能であってもよい。
発光ダイオードは、１つ又は複数の発光ダイオードの各々からのパルスが、１つ又は複数の他の発光ダイオードとは位相を不一致とするように、パルス化されてもよい。
放射ソースは、複数の異なる動作モードを有してもよく、放射ビームのスペクトル強度分布は、放射ソースの選択された動作モードに依存する。こうした構成は、異なるスペクトル強度を有する放射ビームを一つの目的に用いるべく測定システムを複数の異なる目的で使用することを可能としうる。
コントローラは、複数の動作モードの各々について複数の制御信号の異なるセットを生成するように動作可能であってもよい。すなわち、異なる動作モードの各々において、コントローラは、各々が複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように動作可能であってもよい。各動作モードにおいて、複数の制御信号の異なるセットが生成されうる。すなわち、２つの動作モードからなる各組について、複数の発光ダイオードのうち１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号の少なくとも１つがそれら２つの動作モードにおいて異なっている。このようにして、放射ビームのスペクトル強度分布は、コントローラの選択された動作モードに依存する。
放射ソースは、第１動作モードおよび第２動作モードを有し、第１動作モードにおいては放射ビームが第１スペクトル範囲の放射を備え、第２動作モードにおいては放射ビームが第２スペクトル範囲の放射を備え、第２スペクトル範囲は第１スペクトル範囲の部分的な範囲であってもよい。こうした構成は、測定システムの性能を向上させうるより広いスペクトル範囲を有する第１動作モードと、レジストで被覆された基板の測定システムによる事前露光のリスクを低減しうるより小さいスペクトル範囲を有する第２動作モードの両方を提供する。
放射ソースは、第１動作モードおよび第２動作モードを有し、第１動作モードにおいては放射ビームが第１スペクトル強度分布を有し、第２動作モードにおいては放射ビームが第２スペクトル強度分布を有し、第２スペクトル強度分布は第１スペクトル強度分布の低い波長部分において第１スペクトル強度分布に対して低減されていてもよい。こうした構成は、測定システムの性能を向上させうる第１スペクトル強度分布を有する第１動作モードと、レジストで被覆された基板の測定システムによる事前露光のリスクを低減しうる第２スペクトル強度分布を有する第２動作モードの両方を提供する。
第２動作モードにおいては、最も短い中心波長をもつ複数の発光ダイオードのうち１つ又は複数の発光ダイオードは、第１動作モードに対して低減された強度を有してもよい。
ある態様によると、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成可能なパターニングデバイスを支持するように構築された支持部と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、本書に説明される測定システム、または本書に説明される測定装置と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。
異なる態様および特徴が組み合わされてもよい。所与の態様の特徴が１つ又は複数の他の態様または特徴と組み合わされてもよい。
いくつかの実施の形態が例示のみを目的として以下の付属の概略図を参照して説明される。
ある実施の形態に係るトポグラフィ測定システムを備えるリソグラフィシステムを概略的に示す。
図１Ａの２つの基板のうちいずれかを表しうる基板Ｗの平面図を示す。
図１Ａのリソグラフィシステムにより使用されうるパターニングデバイスの平面図を示す。
より詳細なトポグラフィ測定システムの概略図である。
図２に示されるトポグラフィ測定システムの一部を構成しうるある実施の形態に係る放射ソースを概略的に示す。
図３に示される放射ソースの一部を構成しうるビーム結合光学系を概略的に示す。
図２に示されるトポグラフィ測定システムの一部を構成しうるある実施の形態に係る放射ソースを概略的に示す。
第１動作モードにおける図５の放射ソースのスペクトル強度分布（実線）および第１動作モードにおける放射ソースの８個の発光ダイオードの各々のスペクトル強度分布を示す。
第２動作モードにおける図５の放射ソースのスペクトル強度分布（実線）および第２動作モードにおける放射ソースの８個の発光ダイオードの各々のスペクトル強度分布を示す。
深紫外および極紫外のリソグラフィ装置に使用されるいくつかのレジストについて波長の関数として吸収係数を示す。
本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に具体的に言及しているが、本書に説明されたリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリ用案内パターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など他の用途を有してもよいものと理解されたい。当業者であればこうした他の用途の文脈において、本書における「ウェーハ」あるいは「ダイ」との用語の使用がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされうると認識されよう。本書に言及される基板は、露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、またはメトロロジツール、またはインスペクションツールにおいて処理されてもよい。適用可能であれば、本書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを生成するために複数回処理されてもよく、その場合には本書における基板という用語は処理済みの多数の層を既に含む基板をも意味しうる。
本書に使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）含むあらゆる種類の電磁放射、さらにはイオンビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを包含する。
本書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板の目標部分にパターンを生成すべく放射ビームの断面にパターンを付与するために使用可能なデバイスを指し示すよう広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンが基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよいことに留意すべきである。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成される集積回路などのデバイスにおける特定の機能層に対応する。
パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィの分野で周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッドマスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを種々の方向に反射するように個別に傾斜可能であり、それにより反射されたビームにパターンが付与されるというものがある。
支持構造は、パターニングデバイスを保持する。それは、パターニングデバイスの向きやリソグラフィ装置の設計、あるいは、例えばパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否か等その他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。支持部は、機械的固定、真空固定、または、真空条件下での静電固定など他の固定技術を用いうる。支持構造は例えばフレームまたはテーブルであってよく、固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよく、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置にあることを保証してもよい。本書では「レチクル」または「マスク」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「パターニングデバイス」に同義であるとみなされうる。
本書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に応じて、あるいは液浸液の使用または真空の使用等のその他の要因に応じて適切とされる、屈折光学系、反射光学系、および反射屈折光学系を含む各種の形式の投影システムを包含するよう広く解釈されるべきである。本書では「投影レンズ」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「投影システム」に同義であるとみなされうる。
本書で使用される「照明システム」という用語は、放射の方向や形状の調整、または放射の制御のために、屈折光学素子、反射光学素子、および反射屈折光学素子を含む各種の光学素子を包含しうるものであり、こうした構成要素は以下、総称または単独で「レンズ」と称されうる。
リソグラフィ装置は、基板が例えば水などの比較的高い屈折率を有する液体で投影システムの最終素子と基板との間の空間を満たすように浸される形式のものであってもよい。液浸技術は投影システムの開口数を増大させるために関連技術において周知である。
図１Ａは、ある特定の実施の形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す。本装置は、
− 放射ビームＰＢ（例えば、ＵＶ放射、またはＤＵＶ放射）を調整するよう構成されている照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− フレームＭＦと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持する支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 各々が基板（例えば、レジストで被覆されたウェーハ）Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ保持するための２つの基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴ１、ＷＴ２と、
− パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＰＢに付与されたパターンを２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２の一方により保持された基板Ｗの（例えば１つ以上のダイを含む）目標部分Ｃに結像するよう構成されている投影システム（例えば、屈折投影レンズ）ＰＬと、を備える。
フレームＭＦは、振動などの外部影響から実質的に絶縁された振動絶縁フレームである。例えば、フレームＭＦは、地面上のベースフレーム（図示せず）によって１つ又は複数の音響減衰マウント（図示せず）を介して支持されてもよく、それにより、ベースフレームの振動からフレームＭＦが絶縁される。１つ又は複数の音響減衰マウントは、ベースフレーム及び／または絶縁フレームＭＦそれ自体によって導入される振動を絶縁するように能動的に制御されてもよい。
図１Ａに示されるデュアルステージリソグラフィ装置においては、アライメントシステムＡＳおよびトポグラフィ測定システムＴＭＳが左側に設けられ、投影システムＰＬが右側に設けられている。投影システムＰＬ、アライメントシステムＡＳおよびトポグラフィ測定システムＴＭＳは、絶縁フレームＭＦに接続されている。
支持構造ＭＴは、第１位置決め装置ＰＭを介してフレームＭＦに移動可能に搭載されている。第１位置決め装置ＰＭは、パターニングデバイスＭＡを移動させ、これをフレームＭＦ（およびフレームＭＦに接続されている投影システムＰＬ）に対して正確に位置決めするために使用されてもよい。
基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２はそれぞれ、第１および第２基板位置決め装置ＰＷ１、ＰＷ２を介してフレームＭＦに移動可能に搭載されている。第１および第２基板位置決め装置ＰＷ１、ＰＷ２はそれぞれ、基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２により保持された基板Ｗ１、Ｗ２を移動させ、基板Ｗ１、Ｗ２をフレームＭＦ（およびフレームＭＦに接続されている投影システムＰＬ、アライメントシステムＡＳおよびトポグラフィ測定システムＴＭＳ）に対して正確に位置決めするために使用されてもよい。支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は物体テーブルと総称されてもよい。第１および第２基板位置決め装置ＰＷ１、ＰＷ２はそれぞれ、放射ビームが基板Ｗの目標部分Ｃを走査するように走査経路に沿って基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を放射ビームに対して移動させるように動作可能な走査機構とみなされうる。ある実施の形態においては、テーブルＷＴ１、ＷＴ２の一方は、基板を保持しなくてもよく、それに代えて、他方のテーブルＷＴ１、ＷＴ２上の基板の例えば露光またはアンローディングと並行して例えば測定、洗浄のために使用されてもよい。
よって、図１Ａに示されるリソグラフィ装置は、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を有する形式であり、デュアルステージ装置とも称されうる。こうした多重ステージ型の装置においては、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は並行して使用され、一方の基板テーブルが露光のために使用されている間に他方のテーブルで準備工程が実行される。
図１Ａにおいては、基板テーブルＷＴ１は左側に配置され、基板テーブルＷＴ２は右側に配置されている。この構成においては、基板テーブルＷＴ１は、そこに保持される基板Ｗ１の露光に先行してアライメントシステムＡＳおよびトポグラフィ測定システムＴＭＳ（詳細は後述される）を使用して基板Ｗ１に関して各種の準備工程を実行するために使用されることができる。同時に、基板テーブルＷＴ２は、基板テーブルＷＴ２により保持された他の基板Ｗ２の露光のために使用されることができる。基板テーブルＷＴ２により保持された基板Ｗ２が露光され、基板テーブルＷＴ１により保持された基板Ｗ１に関して準備工程が実行されると、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２の交換が行われる。続いて、基板テーブルＷＴ１により保持された基板Ｗ１が放射で露光され、基板テーブルＷＴ２により保持され先に放射で露光された基板Ｗ２が新たな基板と交換され、その新たな基板に関して各種の準備工程が実行される。
したがって、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２の各々は図１Ａの左側または右側のいずれかに配置されることができる。そうではないと述べない限り、以下では、基板テーブルＷＴ１とは概してその時点で左側に配置された基板テーブルを指し、基板テーブルＷＴ２とは概してその時点で右側に配置された基板テーブルを指すものとする。
図１Ｂは、図１Ａの２つの基板Ｗ１、Ｗ２のいずれかを表しうる基板Ｗの平面図を示す。そうではないと述べない限り、以下では、リソグラフィ装置の左側および右側にある両方の基板を、基板Ｗという。図１Ｃは、パターニングデバイスアライメントマーク（箱Ｍ１、Ｍ２として概略的に示す）が設けられたパターニングデバイスＭＡの平面図を示す。
図示されるように、本装置は、（例えば透過型マスクを用いる）透過型である。これに代えて、本装置は、（例えば、上述の形式のプログラマブルミラーアレイを用いる）反射型であってもよい。
イルミネータＩＬは放射ソースＳＯから放射ビームを受ける。例えばソースＳＯがエキシマレーザである場合には、ソースＳＯとリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、ソースＳＯはリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは、例えば適当な方向変更用のミラー及び／またはビームエキスパンダを備えるビーム搬送系ＢＤを介してソースＳＯからイルミネータＩＬへと受け渡される。ソースが例えば水銀ランプである他の場合においては、ソースは本装置に一体の部分であってもよい。イルミネータＩＬは放射システムと称されてもよい。あるいは、ソースＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと総称されてもよい。
イルミネータＩＬは、ビームの強度分布を変更しうる。イルミネータは、イルミネータＩＬの瞳面における環状領域内で強度分布が非ゼロとなるように放射ビームの径方向範囲を制限するように構成されていてもよい。それに加えてまたはそれに代えて、イルミネータＩＬは、瞳面において複数の等間隔に配置された扇形において強度分布が非ゼロとなるように瞳面におけるビームの分布を制限するように動作可能であってもよい。イルミネータＩＬの瞳面における放射ビームの強度分布は、照明モードとも称されうる。
イルミネータＩＬは、ビームの強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＭを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも径方向外側及び／又は内側の大きさ（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ-outer）」、「シグマ−インナ（σ-inner）」と呼ばれる）を調整することができる。イルミネータＩＬは、イルミネータの瞳面におけるビームの角度分布を変化させるように動作可能であってもよい。例えば、イルミネータＩＬは、強度分布が非ゼロである瞳面における扇形の数および角度範囲を変更するように動作可能であってもよい。イルミネータの瞳面におけるビームの強度分布を調整することによって、様々な照明モードが実現されうる。例えば、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の径方向範囲および角度範囲を制限することによって、強度分布は、例えば双極、四極または六極分布など公知の多極分布を有しうる。所望の照明モードは、その照明モードをイルミネータＩＬに提供する光学系を挿入することによって得られてもよい。
イルミネータＩＬは、ビームの偏光を変更するように動作可能であってもよく、調整手段ＡＭを使用して偏光を調整するように動作可能であってもよい。イルミネータＩＬの瞳面を横切る放射ビームの偏光状態は、偏光モードとも称されうる。様々な偏光モードを使用することによって、より大きいコントラストを基板Ｗに形成される像に実現することが許容されうる。放射ビームは、非偏光であってもよい。あるいは、イルミネータＩＬは、放射ビームを直線偏光とするように構成されていてもよい。放射ビームの偏光方向は、イルミネータＩＬの瞳面にわたって変化していてもよく、すなわち、イルミネータＩＬの瞳面において領域が異なれば放射の偏光方向が異なっていてもよい。放射の偏光状態は、照明モードに依存して選択されてもよい。
加えて、イルミネータＩＬは一般に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯ等その他の各種構成要素を備える。イルミネータＩＬは、ビーム断面における所望の均一性及び強度分布を有するように調整された放射ビームＰＢを提供する。
調整された放射ビームＰＢの形状および（空間的）強度分布は、イルミネータＩＬの光学系によって定められる。スキャンモードにおいては、調整された放射ビームＰＢは、パターニングデバイスＭＡ上に概ね矩形の放射の帯を形成するようになっていてもよい。放射の帯は、露光スリット（またはスリット）と称されてもよい。スリットは、より長い寸法（スリットの長さと称されうる）と、より短い寸法（スリットの幅と称されうる）とを有してもよい。スリットの幅は走査方向（図１におけるｙ方向）に相当し、スリットの長さは非走査方向（図１におけるｘ方向）に相当してもよい。スキャンモードにおいては、スリットの長さは、単一の動的露光において露光可能な目標部分Ｃの非走査方向の大きさを制限する。対照的に、単一の動的露光において露光可能な目標部分Ｃの走査方向の大きさは、スキャン動作の長さによって決定される。
「スリット」、「露光スリット」、または「放射の帯」との用語は、リソグラフィ装置の光軸に垂直な平面においてイルミネータＩＬによって生成される放射の帯を指すために交換可能に使用されてもよい。この平面は、パターニングデバイスＭＡまたは基板Ｗのいずれかに、またはその近傍にあってもよい。「スリットプロファイル」、「放射ビームのプロファイル」、「強度プロファイル」、および「プロファイル」との用語は、スリットの、とくに走査方向における（空間的）強度分布の形状を指すために交換可能に使用されてもよい。
ある実施の形態においては、イルミネータＩＬは、２つのマスキングブレード（図１ＡにおいてＢとして概略的に示される）を備える。２つのマスキングブレードの各々は、スリットの長さに概ね平行であり、２つのマスキングブレードは、スリットに対して反対側に配置されている。各マスキングブレードは、放射ビームＰＢの経路に配置されない後退位置と放射ビームＰＢを遮蔽する挿入位置との間で独立に移動可能である。マスキングブレードは、イルミネータＩＬのフィールド面に配置されている。したがって、マスキングブレードを放射ビームの経路へと移動させることによって、放射ビームＰＢのプロファイルは鮮明に切り取られることができ、走査方向における放射ビームＰＢのフィールドの大きさが制限される。マスキングブレードは、露光領域のうちどの部分が放射を受けるのかを制御するために使用されることができる。
パターニングデバイスＭＡもリソグラフィ装置のフィールド面に配置されている。一つの実施の形態においては、マスキングブレードは、マスキングブレードとパターニングデバイスＭＡが実質的に同じ平面に位置するようにパターニングデバイスＭＡに隣接して配置されていてもよい。あるいは、マスキングブレードは、リソグラフィ装置の異なるフィールド面に位置するようにパターニングデバイスＭＡから離れていてもよく、適当な集束光学系（図示せず）がマスキングブレードとパターニングデバイスＭＡとの間に設けられていてもよい。
イルミネータＩＬは、強度アジャスタＩＡ（図１Ａに概略的に示される）を備える。強度アジャスタＩＡは、以下に述べるように、放射ビームの向かい合う両側で放射ビームを弱めるように動作可能である。強度アジャスタＩＡは、組をなすように配設された複数の可動フィンガーを備え、各組がスリットの各側に一つのフィンガーを備える（すなわち、各組のフィンガーはｙ方向に離れている）。フィンガーの組は、スリットの長さに沿って配設されている（すなわちｘ方向に延在する）。各可動フィンガーは、走査方向（ｙ方向）に独立に移動可能である。すなわち、フィンガーは、スリットの長さに垂直な方向に移動可能である。使用において、各可動フィンガーは、走査方向に独立に移動可能である。例えば、各可動フィンガーは、少なくとも放射ビームの経路に配置されない後退位置と放射ビームを部分的に遮蔽する挿入位置との間で移動可能であってもよい。フィンガーを移動させることによって、スリットの形状及び／または強度分布を調整することができる。
フィールドは、フィンガーが放射ビームＰＢを鮮明に切り取らないように、フィンガーの半影にあってもよい。フィンガーの組は、放射ビームＰＢの異なる減衰レベルを与えるように使用されてもよい。フィンガーは、例えば、スリットの幅にわたって放射ビームＰＢの強度プロファイルの全体がスリットの長さに沿って実質的に一定であることを保証するために使用されてもよい。
イルミネータＩＬを出射した放射ビームＰＢは、支持構造ＭＴに保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡを横切って、ビームＰＢは、基板Ｗの目標部分Ｃにビームを合焦する投影システムＰＬを通過する。第２基板位置決め装置ＰＷ２と位置センサＩＦ（例えば、干渉計装置）により、例えばビームＰＢの経路に異なる目標部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴ２をフレームＭＦに対して正確に移動させることができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭと別の位置センサ（図１Ａには明示されていない）は、例えばマスクライブラリからの機械的な検索後または走査中に、パターニングデバイスＭＡをフレームＭＦに対して正確に位置決めするために使用することができる。一般に物体テーブルＭＴ、ＷＴ１、ＷＴ２の移動は、位置決め装置ＰＭ、ＰＷ１、ＰＷ２の一部を構成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現される。パターニングデバイスＭＡと基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせされてもよい。
投影システムＰＬは、ある縮小率を放射ビームＰＢに適用して、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャよりも小さいフィーチャをもつ像を形成しうる。例えば、４の縮小率が適用されてもよい。
スキャンモードにおいては、第１位置決め装置ＰＭは、イルミネータＩＬによって調整された放射ビームＰＢに対して走査経路に沿って支持構造ＭＴを移動させるように動作可能である。ある実施の形態においては、支持構造ＭＴは、走査方向に一定スキャン速度ｖＭＴで直線的に移動させられる。上述のように、スリットの配置方向は、その幅が走査方向（図１のｙ方向に一致する）に延びるようになっている。スリットによって照明されるパターニングデバイスＭＡ上の各点はどの時点でも、基板Ｗの平面における１つの共役点へと投影システムＰＬによって結像される。支持構造ＭＴが走査方向に移動すると、パターニングデバイスＭＡ上のパターンがスリットの幅にわたって支持構造ＭＴと同じ速さで移動する。とくに、パターニングデバイスＭＡ上の各点は、走査方向に速度ｖＭＴでスリットの幅にわたって移動する。この支持構造ＭＴの移動の結果、パターニングデバイスＭＡの各点に対応する基板Ｗの平面における共役点は、基板テーブルＷＴ２の平面においてスリットに対して移動する。
パターニングデバイスＭＡの像を基板Ｗに形成するために、基板テーブルＷＴ２は、パターニングデバイスＭＡの各点の基板Ｗの平面における共役点が基板Ｗに対して静止しているように、移動させられる。投影システムＰＬに対する基板テーブルＷＴ２の速さ（大きさと方向の両方）は、投影システムＰＬの（走査方向における）縮小率および像反転特性によって決定される。とくに、投影システムＰＬの特性は、基板Ｗの平面において形成されるパターニングデバイスＭＡの像が走査方向に反転されるようになっていて、基板テーブルＷＴ２は、支持構造ＭＴとは反対の方向に移動させられるべきである。すなわち、基板テーブルＷＴ２の移動は、支持構造ＭＴの移動とは逆平行となるべきである。また、投影システムＰＬが放射ビームＰＢに縮小率αを適用する場合には、所与の時間に各共役点が進む距離は、パターニングデバイス上の対応点が進む距離よりもα倍小さくなる。したがって、基板テーブルＷＴ２の速度の大きさ｜ｖＷＴ｜は、｜ｖＭＴ｜／αとなるべきである。
目標部分Ｃの露光中、イルミネータＩＬのマスキングブレードは、放射ビームＰＢのスリットの幅を制御するように使用されることができ、それによりパターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗそれぞれの平面における露光領域の大きさが制限される。すなわち、イルミネータのマスキングブレードは、リソグラフィ装置のためのフィールド絞りとして働く。
スキャンモードを使用すると、リソグラフィ装置は、基板Ｗの目標部分Ｃを放射に対し実質的に固定された領域として露光するように動作可能である。例えば、目標部分Ｃは、ダイの一部または１つ又はいくつかのダイを備えてもよい。単一の基板は複数のステップで放射に露光され、各ステップが基板Ｗの移動に続く目標部分Ｃの露光を含みうる。第１の目標部分Ｃの露光後に、リソグラフィ装置は、別の目標部分Ｃが放射に露光されることができるように投影システムＰＬに対して基板Ｗを移動させるように動作可能であってもよい。例えば、基板Ｗ上の２つの異なる目標部分Ｃの露光の間に、基板テーブルＷＴ２は、次の目標部分を直ちに露光領域で走査されるように位置決めするように基板Ｗを移動させるように動作可能であってもよい。
あるいは、図示される装置は、ビームＰＢに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、基板テーブルＷＴがプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴ２が移動または走査されるという別のモードで使用されてもよい。このモードにおいては、一般にパルス放射ソースが用いられ、第２のプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴ２の毎回の移動後、または走査中の連続する放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上述の形式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使用するマスクレスリソグラフィに直ちに適用されることができる。
上述の使用モードの組み合わせ及び／または変形例、または完全に異なる使用モードが使用されてもよい。
アライメントシステムＡＳは、左側の基板テーブルＷＴ１に保持された基板Ｗに設けられたアライメントマーク（図１Ｂにおいて箱Ｐ１、Ｐ２により概略的に図示される）の位置を測定する。加えて、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、後述するように、左側の基板テーブルＷＴ１に保持された基板Ｗの表面のトポグラフィを測定するために使用される。第１基板位置決め装置ＰＷ１および位置センサ（図１Ａにおいて明示せず）は、フレームＭＦ（およびこれに接続されたアライメントシステムＡＳおよびトポグラフィ測定システムＴＭＳ）に対して基板テーブルＷＴ１を正確に位置決めするために使用されることができる。それに加えて又はそれに代えて、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、右側において、投影システムＰＬの底部に隣接して設けられていてもよい。
各基板Ｗの表面のトポグラフィは、説明するように、トポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して決定されてもよい。
図２は、ある実施の形態に係るトポグラフィ測定システムＴＭＳの概略図である。放射ソース２は、放射ビーム４を発生させるように構成されている。光学系６は、放射ビーム４を方向付け、及び／または集束させるために設けられていてもよい。放射ビーム４は、第１パターニングデバイス２０に入射する。放射ビーム４は、第１パターニングデバイス２０を通過する際に第１パターニングデバイス２０の像によりパターン付けられる。パターン付けられた放射ビームは、測定ビーム２２と称されてもよい（または、単に放射ビームとも称されてもよい）。
測定ビーム２２は、第１パターニングデバイス２０の像を基板１２上で目標位置１９に形成するように構成された光学系１０を通過する。測定ビーム２２は、入射角θで基板１２に入射する。第１グレーティングの像が矢印３３によって示される場所に形成される。
測定ビーム２２は、基板１２から再び方向付けられ（例えば、反射、回折等）、検出光学系１４を通過する。検出光学系１４は、再び方向付けられた測定ビームを受け、第１グレーティングの像の像を形成するように構成されている。この第１グレーティングの像の像がグレーティング１６に形成される。検出器１８は、グレーティング１６を透過した放射を受けるように構成されている。
検出器１８は、２つの検出素子１８ａ、１８ｂを備える。グレーティング１６は、検出光学系１４から受ける放射を、その放射の一部分が検出素子１８ａ、１８ｂの各々に向けられるように分ける。検出素子１８ａ、１８ｂの各々は、入射する放射の強度を検出する。検出器１８は、２つの検出素子１８ａ、１８ｂに入射する放射の強度を表す出力信号ｓ１を生成する。とくに、出力信号ｓ１は、２つの検出素子１８ａ、１８ｂに入射する放射の強度の差を表してもよい。
第２グレーティング１６は、格子構造を備える。格子構造は、例えば、周期的に反復される単位セルを備える。すなわち、一次元の場合には格子構造は規則的な線の配列を備えてもよい。第２グレーティング１６は、透過型のグレーティングである。しかし、ある代替的な実施の形態においては第２グレーティング１６は反射型のグレーティングを備えてもよいものと理解されたい。
検出素子１８ａ、１８ｂはそれぞれ例えば、フォトダイオードであってもよい。フォトダイオードを使用する利点は、フォトダイオードが高速の応答時間を有し、比較的低コストであることにある。あるいは、検出器は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）、アクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）などのイメージングディテクタ、またはその他の適当なイメージングディテクタを備えてもよい。イメージングディテクタが使用されるこうした実施の形態では、イメージングディテクタからの出力は、入射する放射の強度を表す値に変換されてもよい。イメージングディテクタは、フォトダイオードよりも応答時間が遅くなりうるので、基板１２のトポグラフィを測定可能な速さが低減されうる。
基板１２のトポグラフィが決定される前に、１つ又は複数の予備測定がトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して行われてもよい。トポグラフィ測定システムＴＭＳは、詳細を後述するように、基板１２の高さマップを決定するために基板１２上の複数の点で基板１２の高さを測定するために使用されることができる。トポグラフィ測定システムＴＭＳは、例えば±２．５μｍ程度の制限された測定範囲を有しうる。基板１２のトポグラフィが決定される前に（すなわち、高さマップが決定される前に）、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、基板１２の上面がトポグラフィ測定システムＴＭＳの測定範囲内にあることを保証するであろう基板テーブルＷＴ１の（ｚ方向における）位置を決定するために使用されてもよい。これは、「ウェーハ捕捉」と称されてもよい。ウェーハ捕捉は、基板テーブルＷＴ１（および基板１２）をｚ方向に移動させながら、ｘｙ平面において基板１２上の固定された位置で実行されてもよい。ウェーハ捕捉の間、放射ソース２からの放射（測定ビーム２２）は基板１２に入射している。
それに加えて又はそれとともに、基板１２のトポグラフィが決定される前に（すなわち、高さマップが決定される前に）、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、基板１２の１つ又は複数の性質を決定するために使用されてもよい。例えば、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、例えば（一般に円形の）基板１２のエッジを決定することによって、ｘｙ平面における基板１２の位置を決定するために使用されてもよい。
こうした１つ又は複数の予備測定が完了すると、基板１２のトポグラフィを決定するために、第１基板位置決め装置ＰＷ１は、基板１２上で測定ビーム２２を受ける目標位置１９が変化するように基板１２を移動させるために使用される。第１基板位置決め装置ＰＷ１は、第２基板位置決め装置ＰＷ２によって実行される投影システムＰＬに対する基板の移動と同様にして、トポグラフィ測定システムＴＭＳに対して基板１２を移動させるように動作可能であってもよい。
基板１２が第１パターニングデバイス２０の像３３に対して直線的に移動されると、グレーティング１６にて検出された信号は、基板１２のトポグラフィと第１パターニングデバイス２０の像３３とのコンボリューションに直接比例するとみなされることができる。基板１２がパターニングデバイスの像３３の下方で走査されると、基板の高さの変化は、グレーティング１６での放射の位相分布に変化を生じさせる。グレーティング１６は、このような位相分布の変化を検出器１８での放射強度の変化へと変換する。基板１２の高さの変化は、（グレーティング１６に対して）移動するグレーティング１６での第１パターニングデバイス２０の像を生じさせる。こうしたグレーティング１６での像の動きは、２つの検出素子１８ａ、１８ｂによって検出される強度のアンバランスへとグレーティング１６によって変換される。その結果、検出器１８から出力される信号ｓ１は、基板１２の高さを表す。
出力信号ｓ１は、プロセッサＰＲによって受信される。検出器１８から出力される信号は、基板１２の高さを決定するためにプロセッサＰＲによって分析されてもよい。プロセッサＰＲは、基板１２のトポグラフィのマップを生成するために使用されてもよい。プロセッサＰＲは、メモリを備えてもよく、基板Ｗの全体のトポグラフィに関する情報を記憶するように動作可能であってもよい。基板Ｗの表面のトポグラフィは、高さマップと称されてもよい。
（図１Ａの右側の）基板Ｗの露光中には、基板Ｗを投影システムＰＬの焦点面に保持することが望ましい。これを実現するために、基板テーブルＷＴ２は、ｚ方向に移動されてもよく、基板テーブルＷＴ２の移動は基板Ｗの表面のトポグラフィ（前述のようにトポグラフィ測定システムＴＭＳによって決定される）に依存して定められる。
プロセッサＰＲは、デジタル信号処理システムとみなされてもよい。プロセッサＰＲは、例えば１つ又は複数のマイクロプロセッサまたは１つ又は複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を備えてもよい。プロセッサＰＲは、トポグラフィ測定システムＴＭＳに専用のシステムであってもよい。あるいは、プロセッサＰＲは、図１Ａのリソグラフィ装置における他の機能モジュールからのデジタル信号も処理するより一般のシステムであってもよい。例えば、図１Ａに示されるように、プロセッサＰＲは、アライメントシステムＡＳからの信号ｓ２も処理してもよい。
アライメントシステムＡＳおよびトポグラフィ測定システムＴＭＳからのデータに加えて、プロセッサＰＲは、第１基板位置決め装置ＰＷ１からの基板テーブルＷＴ１の位置情報（図１Ａにおける信号ｓ３を参照）も受信する。基板は（典型的にクランプを介して）基板テーブルＷＴ１に固定されているから、基板テーブルＷＴ１に関する位置情報は、基板Ｗに関する位置情報とみなされうる。
複数のトポグラフィ測定システムＴＭＳが設けられていてもよい。すなわち、複数の放射ビーム４が生成されてもよく、各々が異なる光学系６によって異なるパターニングデバイス２０へと向けられ及び／または集束されて複数の測定ビーム２２が生成される。すべての第１パターニングデバイス２０が単一のレチクルに設けられていてもよい。こうした測定ビーム２２の各々は、異なる光学系１０を通過して基板１２上の多数の目標位置を照明する。複数のトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用するこうした実施の形態では、複数の放射ソースが複数の放射ビーム４を生成するために使用されてもよく、各放射ソースは、異なるトポグラフィ測定システムＴＭＳのための放射ビーム４を生成するように動作可能である。あるいは、単一の放射ソースが、放射ソースによって生成される放射の一部分をトポグラフィ測定システムＴＭＳの各々へと分配するように配設された光学系と組み合わされて使用されてもよい。
このようにして、基板Ｗの複数の目標位置（または「スポット」）が放射ビームによって照明されてもよい。例えば、基板Ｗ上で１０から１００個程度のスポットが照明されてもよい。この複数のスポットは、基板Ｗの非走査方向に延在してもよく、例えば、基板の単一の目標部分Ｃ（図１参照）にわたっていてもよい。
多数の検出器１８および多数のグレーティング１６が測定放射ビームを検出し出力信号ｓ１を提供するために使用されてもよい。プロセッサＰＲは、出力信号ｓ１を受信し、これを基板高さ測定に変換してもよい。プロセッサＰＲは、この測定を使用して基板１２についての高さマップを生成してもよい。このように多数の測定放射ビームを使用することは、基板１２についてより高速に高さマップを生成することが可能となる（より少ないストロークで基板を走査すればよくなる）ので、有利である。複数のトポグラフィ測定システムＴＭＳは、トポグラフィ測定装置を称されてもよい。
一つの実施の形態においては、フレームＭＦから分離して設けられていてもよい単一の放射ソースが光ファイバのアレイを照明する。光ファイバの各々は、放射ソースによって出力される放射の一部分を１つ又は複数の光学系６へと伝える。一つの実施の形態においては、複数のこうした光ファイバが光学系６ごとに設けられている。望ましくは、光ファイバは、トポグラフィ測定に影響しないように照明光学系１０の焦点面の外に配置されている（すなわち、光ファイバは、第１グレーティング２０と同じ平面には配置されない）。
放射ビーム４は、概ね一様な角度分布を有して概ね一様にパターニングデバイス２０を照明してもよい。これを実現するために、フレームＭＦから分離して設けられてもよい放射ソース２は、概ね一様な角度分布を有して概ね一様に光ファイバのアレイを照明してもよい。
一般に、基板には、例えば多層ＩＣを生成するために、複数のパターン付けられた層が設けられる。各層は、基板上のレジストを露光し基板を処理すべくパターン付けられた層を投影することによって形成される。処理には、例えば、レジストをエッチングすること、エッチングによって形成された凹部に材料を堆積させること、および基板を研磨することが含まれてもよい。こうして基板上にパターン付けられた材料の層が形成される。層の厚さは行われる処理に依存し、層ごとに異なる。基板上のパターン付けられた層の一群は、スタックと称されてもよい。リソグラフィ装置は、広く変化する組成のスタックをもって基板にパターンを投影することを可能とすべきである。トポグラフィ測定システムＴＭＳは、予想されるスタック組成について基板トポグラフィを測定することを可能とする。明確化のために、基板トポグラフィ測定システムＴＭＳは、レベル検知システムまたはレベルセンサとも称されてもよい。知られているように、レベルセンサは、基板の高さマップを作るために使用される。
任意の適切な入射角θが選択されてもよい。測定ビーム２２の基板スタックへの侵入は、高さ測定に誤差を導入しうる干渉作用を生じさせうる。起こりうる侵入の程度は、測定ビームの波長、偏光、および入射角に依存する。一般に、測定ビーム２２の侵入深さは、波長が小さくなれば小さくなり、入射角θが大きくなれば小さくなる。
入射角を大きくすることによって、基板１２の部分構造への測定ビーム２２の侵入深さは小さくなる。これにより、より少ないスタックで反射が起こり、これに付随する、反射した測定ビームにおける干渉作用は回避され又は低減される。異なるスタック反射によって生じる干渉作用を回避または低減することによって、プロセスに依存するトポグラフィ測定の誤差は低減され、トポグラフィ測定システムの精度は向上される。しかしながら、入射角θを大きくすることは、第１グレーティングの像３３のサイズを大きくする原因ともなり、これはトポグラフィ測定システムＴＭＳの解像度を低下させうる。基板１２に形成される第１グレーティングの像３３のサイズは、例えば、入射角θの余弦に対する放射ビーム２２の直径ｄの比、すなわち、ｄ／ｃｏｓ（θ）によって与えられる。いくつかの実施の形態においては、トポグラフィ測定システムＴＭＳにおいて使用される入射角θは、７０°から８５°の範囲にあってもよい。図示の便宜のために、概略図にすぎない図２は、７０°から８５°の範囲にある入射角θを示すのではなく、より小さい角度を示していると理解されるべきである。
異なるスタック層からの反射に起因する干渉作用は放射の波長範囲にわたっておおよそ平均化されるから、トポグラフィ測定の精度を高めるために広帯域放射が使用されてもよい。また、紫外放射は、可視及び／または赤外放射を使用する場合に比べて、より良好な性能のトポグラフィ測定システムＴＭＳ（すなわち、測定された高さと基板１２の実際の高さとの間のオフセットがより小さくなる）を提供しうる。したがって、トポグラフィ測定システムＴＭＳには、例えば２００〜４２５ｎｍの範囲の広帯域紫外放射を提供する放射ソース２を設けることが望まれうる。
また、こうした放射ソースの強度は基板上のレジストを露光しないように十分に低いことが望ましい。これを実現するために、出力を容易に制御可能な放射ソース２を設けることが望まれうる。
いくつかの実施の形態は、放射ソース２が紫外放射を出力するように動作可能な発光ダイオードを備えるトポグラフィ測定システムＴＭＳに関する。なかでも、放射ソース２が複数の発光ダイオードを備え、複数の発光ダイオードのうち少なくとも２つの発光ダイオードが異なる波長スペクトルを有するトポグラフィ測定システムＴＭＳに関する。
こうした構成は、広帯域の紫外ソースを発光ダイオードから形成することを可能にする。有利には、こうした構成は、波長スペクトルが制御可能であって要件に適合させることができるように、広帯域の紫外ソースを形成することを可能にする。例えば、放射ソース２のスペクトルは、複数の発光ダイオードの相対強度を変化させることによって調整されてもよい。
紫外発光ダイオードは、比較的新しいソリッドステート技術であり、近年この分野では、とくにその出力パワー（すなわち発光ダイオードの外部効率）に関して、顕著な進展がなされている。紫外発光ダイオードは現在、カスタマイズされた波長を有し、即時にオンオフを切替可能で、衝撃耐性のあるものを入手できる。
図３は、ある実施の形態に係るトポグラフィ測定システムＴＭＳについての放射ソース１００の概略図である。例えば、放射ソース１００は、図２に示される放射ソース２に相当してもよい。
放射ソース１００は、複数の発光ダイオード１０１〜１０５を備える。発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、紫外放射を含む放射ビームＢ１〜Ｂ５を生成するように動作可能である。複数の発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、異なる波長スペクトルを有する。すなわち、放射ビームＢ１〜Ｂ５の各々の中心波長は異なっている。一つの具体的な実施の形態においては、放射ビームＢ１が２６５ｎｍの波長を有し、放射ビームＢ２が２８０ｎｍの波長を有し、放射ビームＢ３が３００ｎｍの波長を有し、放射ビームＢ４が３２０ｎｍの波長を有し、放射ビームＢ５が３４０ｎｍの波長を有する。図３に示される具体的な実施の形態は５個の発光ダイオードを備えるが、他の実施の形態は５個より少数または多数の発光ダイオードを備えてもよいものと理解されたい。任意的に、５１５ｎｍ、６１２ｎｍ、７８２ｎｍ、及び／または８８０ｎｍの波長を有する発光ダイオードが使用されてもよい。
また、図３に示される具体的な実施の形態においては複数の発光ダイオード１０１〜１０５の各々が異なる波長スペクトルを有するが、いくつかの代替的な実施の形態においては、少なくともいくつかの発光ダイオードが同一または類似の波長スペクトルを有してもよい。例えば、ある代替的な実施の形態においては、図３に示される発光ダイオード１０１〜１０５の各々が同一の発光ダイオードの組に置き換えられてもよい（すなわち、１０個の発光ダイオードがあることになる）。これは、放射ソース１００の強度を高めることを可能としうる。それに加えて又はそれに代えて、発光ダイオードの各々をより低い動作電流で動作させることを可能としうる。これは放射ソース１００における各発光ダイオードの寿命を長くしうる。
放射ソース１００は、コントローラ１１０をさらに備える。コントローラ１１０は、各々が複数の発光ダイオード１０１〜１０５のうち異なる１つの発光ダイオードによってそれぞれ受け取られる複数の制御信号１１１〜１１５を生成するように動作可能である。制御信号１１１〜１１５は、発光ダイオード１０１〜１０５のための駆動信号として働く。発光ダイオード１０１〜１０５によって出力される放射ビームＢ１〜Ｂ５の各々の強度またはパワーは、コントローラ１１０によって生成される対応する制御信号１１１〜１１５に依存する。
一つの実施の形態においては、制御信号１１１〜１１５は、対応する発光ダイオード１０１〜１０５を、例えば発光ダイオード１０１〜１０５が放射ビームＢ１〜Ｂ５を発する「オン」状態と、例えば発光ダイオード１０１〜１０５が放射ビームを生成しない「オフ」状態とに切り替えるように働いてもよい。
それに加えて又はそれに代えて、制御信号１１１〜１１５は、発光ダイオード１０１〜１０５の各々の出力強度またはパワーをある値の範囲において制御してもよい。例えば、制御信号１１１〜１１５の適切な選択によって、コントローラ１１０は、放射ビームＢ１〜Ｂ５の各々の出力強度またはパワーをある連続的な値の範囲において制御するように動作可能であってもよい。こうした発光ダイオード１０１〜１０５の出力強度またはパワーの連続的な制御は種々の方法により実現されうることは、当業者に理解されるであろう。
例えば、発光ダイオード１０１〜１０５の各々を流れる電流は、制御信号１１１〜１１５に依存して変化されてもよい。
あるいは、発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、その出力放射ビームＢ１〜Ｂ５が複数のパルスを備えるようにパルス化されてもよい。こうした実施の形態では、放射ビームＢ１〜Ｂ５の各々の（平均）出力強度またはパワーの制御は、パルス幅変調によって実現されてもよい。例えば、発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、基板１２上の各点が多数回のパルス（例えば、１００より大きく、または１０００より大きい）を受けるように十分に高い周波数でパルス化されてもよい。発光ダイオード１０１〜１０５の各々がパルス化されるデューティサイクルを変化させることによって、適当な時間で平均化または積分されたときの発光ダイオード１０１〜１０５の各々の強度（又はパワー）を制御することができる。
あるいは、発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、可変減衰器を備えてもよい。こうした実施の形態では、コントローラ１１０によって出力される制御信号１１１〜１１５は、発光ダイオード１０１〜１０５の各々の減衰レベルを決定してもよい。
あるいは、分離された波長成分の各々について複数の同一の発光ダイオードを備える実施の形態では、分離された波長成分の各々についての出力は、当該波長の発光ダイオードのうち動作する発光ダイオードの数を変化させることによって制御されてもよい。
コントローラ１１０は、例えば、１つ又は複数のマイクロプロセッサまたは１つ又は複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を備えてもよい。コントローラ１１０は、メモリを備えてもよい。コントローラ１１０は、コントローラ１１０に専用のシステムであってもよい。あるいは、コントローラ１１０は、図１Ａのリソグラフィ装置における他の機能モジュールとしても機能するより一般のシステムであってもよい。一つの実施の形態においては、コントローラ１１０およびプロセッサＰＲは、単一のプロセッサまたはコントローラによって提供される。
放射ソース１００は、結合光学系１２０をさらに備えてもよい。結合光学系１２０は、複数の発光ダイオード１０１〜１０５の各々によって出力される放射ビームＢ１〜Ｂ５を受けるように配設されている。結合光学系１２０は、複数の放射ビームＢ１〜Ｂ５の各々を結合し、単一の放射ビーム１２１を出力するように動作可能である。
結合光学系１２０は、２つの入力放射ビームを受け、それら２つの放射ビームの各々の一部分を含む少なくとも１つの放射ビームを出力するように各々が配設された１つ又は複数のダイクロイックミラーを備えてもよい。こうした構成は図４に示されている。
図４は、２つの入力放射ビーム２１０、２２０を受けるように配設されたダイクロイックミラー２００を示す。ダイクロイックミラー２００（ビームスプリッタとしても知られる）は、交差面２０３で接する２つの部分２０１、２０２を備える。入力放射ビーム２１０、２２０の各々は、交差面２０３に入射する。入力放射ビーム２１０、２２０の各々のうち第１部分２１１、２２１は、交差面２０３から反射され、ダイクロイックミラー２００を出射する。入力放射ビーム２１０、２２０の各々のうち第２部分２１２、２２２は、交差面２０３を通過し、ダイクロイックミラー２００を出射する。第１入力放射ビーム２１０の第１部分２１１と第２放射ビーム２２０の第２部分２２２が第１出力放射ビーム２３０を形成する。同様に、第１放射ビーム２１０の第２部分２１２と第２放射ビーム２２０の第１部分２２１が第１出力放射ビーム２４０を形成する。
図４に示されるこうしたダイクロイックミラー２００の特性は、出力放射ビーム２３０、２４０の一方を少なくとも部分的に抑制するように２つの入力放射ビーム２１０、２２０の波長に関して調節されてもよい。こうした構成は、２つの入力放射ビームの結合を備える１つの主出力放射ビームを生成しうる。例えば、コーティングが交差面２０３に設けられる。このコーティングの材料および厚さは、例えば、第１入力放射ビーム２１０の波長をもつ放射については高い透過率を有し、第２入力放射ビーム２２０の波長をもつ放射については高い反射率を有するように選択される。こうした構成により、第１および第２入力放射ビーム２１０、２２０からの放射の大部分が第２出力放射ビーム２４０に寄与し、第１出力放射ビーム２３０は抑制される。あるいは、交差面２０３のコーティングの性質は、第２出力放射ビーム２４０が抑制され、第１および第２入力放射ビーム２１０、２２０からの放射の大部分が第１出力放射ビーム２３０に寄与するように選択されてもよい。ある代替的な実施の形態においては、図４に示されるダイクロイックミラー２００についての立方体状の構成は、適切な光学的性質を有するプレートによって置き換えられてもよいものと理解されたい。
結合光学系１２０は、波長スペクトルの概ね一様な空間分布をパターニングデバイス２０上に提供する結合放射ビーム１２１を生成するように動作可能であってもよい。すなわち、パターニングデバイス２０（または、複数のトポグラフィ測定システムＴＭＳを備える実施の形態では、各第１グレーティング２０）上の異なる空間位置の各々が実質的に同じ波長スペクトルをもつ放射を受ける。
任意的に、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、スペクトル検出器をさらに備えてもよく、これを以下に述べる。一般に、スペクトル検出器は、トポグラフィ測定システムＴＭＳ内で放射ビームの波長スペクトルの特性を決定するように動作可能であってもよい。図３に示される実施の形態においては、放射ソース１００は、ビームスプリッタ１３０、分離光学系１４０、および複数のフォトダイオード１５１〜１５５をさらに備える。
ビームスプリッタ１３０は、放射ビーム１２１の一部分を分離光学系１４０へと方向変更するように配設されていてもよい。放射ビーム１２１の残部は、ビームスプリッタ１３０を透過して、放射ソース１００の出力放射ビームＢｏｕｔを形成してもよい。例えば、一つの実施の形態においては、放射ビーム１２１に含まれる放射の９９％が出力放射ビームＢｏｕｔとして出力され、放射ビーム１２１の１％がビームスプリッタ１３０によって分離光学系１４０へと方向変更されてもよい。
分離光学系１４０は、受ける放射ビーム１２１の一部分１２２を複数の構成スペクトル成分へと分離するように配設されていてもよい。例えば、分離光学系１４０は、プリズムなどの分散光学素子を備えてもよい。とくに、分離光学系１４０は、放射ビーム１２２において異なる発光ダイオード１０１〜１０５の各々を起源とする成分の各々を空間的に分離するように動作可能であってもよい。分離光学系１４０は、複数の出力放射ビーム１４１〜１４５を出力するように動作可能であり、放射ビーム１４１〜１４５の各々は、発光ダイオード１０１〜１０５のうち異なる１つの発光ダイオードを起源とする成分にそれぞれ対応する。
フォトダイオード１５１〜１５５の各々は、分離光学系１４０によって出力される放射ビーム１４１〜１４５のうち異なる１つの放射ビームを受けるように配設されている。フォトダイオード１５１〜１５５の各々は、分離光学系１４０によって出力される複数の放射ビーム１４１〜１４５のうち１つの放射ビームのパワーまたは強度を決定するように動作可能な検出素子とみなされてもよい。フォトダイオード１５１〜１５５の各々は、分離光学系１４０から受ける放射ビーム１４１〜１４５の強度を表す信号１６１〜１６５を出力するように動作可能である。出力信号１６１〜１６５の各々は、コントローラ１１０によって受信される。
ビームスプリッタ１３０、分離光学系１４０、フォトダイオード１５１〜１５５は、出力放射ビームＢｏｕｔの波長スペクトルの特性を決定するように動作可能なスペクトル検出器１７０を形成するとみなされてもよい。図３に示される例示的な実施の形態においては、スペクトル検出器１７０は、放射ソース１００の一部であるとみなされてもよい。代替的な実施の形態においては、スペクトル検出器のビームスプリッタは、例えば放射ソース２と検出器１８の間の任意の位置など、トポグラフィ測定システムＴＭＳにおける任意の適切な場所に配置されていてもよい。こうした代替的な実施の形態では、スペクトル検出器は、放射ソース１００から分離されているとみなされてもよい。例えば、一つの代替的な実施の形態においては、ビームスプリッタは、グレーティング１６と検出器１８との間に配置されていてもよい。
ある代替的な実施の形態においては、ビームスプリッタ及び／または分離光学系は、スペクトル検出器から省略されてもよく、これを以下に述べる。
スペクトル検出器が分離光学系を備えない実施の形態では、コントローラ１１０は、複数の発光ダイオード１０１〜１０５の出力を（適切な制御信号１１１〜１１５を使用して）、発光ダイオード１０１〜１０５の各々が順番にオンに切り替えられるように制御するように動作可能であってもよい。例えば、発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、発光ダイオード１０１〜１０５の各々が他の発光ダイオード１０１〜１０５とは位相を不一致とするようにパルス化されてもよい。こうした構成により、単一の検出素子が、異なる発光ダイオード１０１〜１０５の各々を起源とするスペクトル成分を順番に決定するように動作可能であってもよい。
また、一つの実施の形態においては、スペクトル検出器は、ビームスプリッタを備えない。そうではなく、スペクトル検出器は、トポグラフィ測定システムＴＭＳの検出器１８の１つ又は複数の検出素子１８ａ、１８ｂを使用する。こうした実施の形態においても、コントローラ１１０は、複数の発光ダイオード１０１〜１０５の出力を（適切な制御信号１１１〜１１５を使用して）、発光ダイオード１０１〜１０５の各々が順番にオンに切り替えられるように制御するように動作可能であってもよい。例えば、発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、発光ダイオード１０１〜１０５の各々が他の発光ダイオード１０１〜１０５とは位相を不一致とするようにパルス化されてもよい。こうした構成により、トポグラフィ測定システムＴＭＳの検出器１８の１つ又は複数の検出素子１８ａ、１８ｂは、異なる発光ダイオード１０１〜１０５の各々を起源とするスペクトル成分を順番に決定するように動作可能であってもよい。こうしたスペクトル検出器の実施の形態は、ビームスプリッタまたは分離光学系を要しないので、とくに簡単な設計となる点で有利でありうる。
トポグラフィ測定システムＴＭＳにおける波長の関数としての基板１２による放射の伝達は、基板１２の表面の形状に依存する。したがって、放射ビームの波長スペクトルの特性が基板１２の下流で決定される実施の形態では、こうした測定は望ましくは、実質的に一定または既知の表面を有する参照基板を使用して行われる。放射ビームの波長スペクトルの特性のこうした測定中には、参照基板は静止状態とされてもよい。例えば、一定または既知の参照基板は、スペクトル検出器がトポグラフィ測定システムＴＭＳの検出器１８の１つ又は複数の検出素子１８ａ、１８ｂを使用する実施の形態で、またはスペクトル検出器のビームスプリッタがグレーティング１６と検出器１８との間に配置される実施の形態で、使用されてもよい。
スペクトル検出器は、放射ソース１００によって出力される放射ビームＢｏｕｔ（または、トポグラフィ測定システムＴＭＳにおいて任意の位置での放射ビーム）の波長スペクトルを決定するように動作可能であってもよい。スペクトル検出器は、放射ソース１００によって出力される放射ビームＢｏｕｔの（または、代替的に、トポグラフィ測定システムＴＭＳにおける他の場所での）波長スペクトルを安定化するためのフィードバック制御ループの一部として使用されてもよい。
説明される放射ソース１００は、いくつもの利点を有し、これを以下に述べる。
放射ソース１００は、トポグラフィ測定システムＴＭＳにおいて使用される放射ソース２の波長スペクトルを調整することを可能にする。発光ダイオード１０１〜１０５に送信される制御信号１１１〜１１５を変化させることによって、コントローラ１１０は、放射ソース１００によって出力される放射ビームＢｏｕｔの波長スペクトルを制御するように動作可能である。とくに、これは、オンラインで、すなわちリソグラフィ装置の動作中にリアルタイムに実現することができる。
また、スペクトル検出器およびコントローラ１１０によって形成されるフィードバックループは、発光ダイオード１０１〜１０５のスペクトル出力における、及び／または、（ａ）発光ダイオード１０１〜１０５と（ｂ）スペクトル検出器のビームスプリッタ（例えばビームスプリッタ１３０）またはスペクトル検出器の検出器（例えば検出器１８）のいずれかとの間でのスペクトル伝達における、何らかの変化または差異を決定するために使用されてもよい。コントローラ１１０は、コントローラ１１０によって受信されるスペクトル検出器からの信号（例えば、フォトダイオード１５１〜１５５からの信号１６１〜１６５）に依存して発光ダイオード１０１〜１０５に送信される制御信号１１１〜１１５を制御するように動作可能であってもよい。例えば、コントローラ１１０は、放射ソース１００によって出力される放射ビームＢｏｕｔのスペクトルにおける何らかの決定された変化または差異を少なくとも部分的に補正するように発光ダイオード１０１〜１０５に送信される制御信号１１１〜１１５を制御するように動作可能であってもよい。このようにして、放射ソース１００によって出力される放射ビームＢｏｕｔの波長スペクトルが安定化されてもよい。それとともに又はそれに代えて、検出器１８がスペクトル検出器の一部を構成する実施の形態では、放射ソース２と検出器１８との間の光路におけるスペクトル変化が測定され及び／または補正されることができる。
上述のように、いくつかの実施の形態においては、コントローラ１１０は、発光ダイオード１０１〜１０５の各々がパルス化されるように（適切な制御信号１１１〜１１５を使用して）複数の発光ダイオード１０１〜１０５の出力を制御するように動作可能であってもよい。紫外発光ダイオードは瞬時にオンまたはオフに切替可能であるから、非常に高い周波数でパルス化されることができる。とくに、発光ダイオード１０１〜１０５の各々は、発光ダイオード１０１〜１０５の各々が他の発光ダイオード１０１〜１０５とは位相を不一致とするようにパルス化されてもよい。このようにして、放射ソース１００の出力は、複数の異なる波長を循環する複数のパルスを生成してもよい。したがって、この高周波数の波長切替は、出力放射ビームＢｏｕｔの波長変調を提供する。
この周波数波長切替は、上記に詳述したように、分離光学系の使用を避けるためにスペクトル検出器によって利用されることができる。紫外発光ダイオードを使用して実現可能な高周波数の波長切替は、トポグラフィ測定システムＴＭＳを使用する基板１２のトポグラフィの測定中にも有利となりうる。これを以下に述べる。
発光ダイオード１０１〜１０５の各々がパルス化される周波数は、トポグラフィ測定システムＴＭＳの動作中、パルス化された発光ダイオード１０１〜１０５の各々の時間において目標位置１９が無視できる大きさだけ移動するように十分に高いことが望ましい。検出器１８が各パルスを時間的に分解可能である場合には、プロセッサＰＲは、複数の高さマップを同時に（すなわち、トポグラフィ測定システムＴＭＳの下方での基板１２の一回の走査中に）決定するように動作可能であってもよく、複数の高さマップの各々は、異なる波長（すなわち異なる発光ダイオードからの）を使用して決定される。したがって、こうした構成により、トポグラフィ測定システムＴＭＳは、複数の基板高さマップを、多数の波長を使用して、リソグラフィ装置のスループットを損なうことなく取得することを可能とする。複数の高さマップは、測定の精度を高めるために結合されてもよい。あるいは、最適な（最も良好な性能の）波長を使用して決定された高さマップが選択されてもよい。
コントローラ１１０のメモリは、放射ビームＢｏｕｔについて既定の又は最適な波長スペクトルを提供する信号に関する情報を記憶するように動作可能であってもよい。
トポグラフィ測定システムＴＭＳは、１つ又は複数の利点を有することができる。紫外放射が使用されるので、可視または赤外放射よりもトポグラフィ測定システムＴＭＳの精度が良好となることがわかっている。また、紫外発光ダイオードは、ガス放電ランプ（例えばキセノンプラズマソース）などの他の公知の紫外放射ソースよりも１つ又は複数の利点を有する。とくに、紫外発光ダイオードは、熱の発生が少ないので、より効率的である。また、紫外発光ダイオードは、オゾンの生成がキセノンプラズマソース（例えば窒素を使用してパージされる必要がある）よりも顕著に少なくなりうる。例えば、少なくともある種の紫外発光ダイオードは、キセノンプラズマソースとは対照的に、オゾンをまったく生成しない。
また、紫外発光ダイオードは、寿命に顕著な影響を与えることなく容易にオンオフを切り替えることができ、複雑なシャッタ構成の必要性を回避しうる。加えて、紫外発光ダイオードは、放射ビームの波長を変調することができるように高周波数で切り替えることができる。さらに、発光ダイオード、なかでも紫外発光ダイオードは、より複雑なガス放電ソースよりも広く入手可能であり、安価である。
ある実施の形態においては、トポグラフィ測定システムＴＭＳが可視または赤外放射とは異なり例えばおよそ２２５ｎｍから４００ｎｍのスペクトル範囲をもつ紫外放射を使用するから、基板１２上のレジストの事前露光のリスクがありうる。これは、トポグラフィ測定システムＴＭＳのスペクトル強度分布が深紫外のリソグラフィ装置（例えばおよそ１９３ｎｍの露光波長で動作する）または極紫外のリソグラフィ装置（例えばおよそ１３．５ｎｍの露光波長で動作する）で使用される多くのレジストの感度に重なるからである。
上記に説明したように、レジストの事前露光のリスクを緩和するために、出力を比較的容易に制御することができる放射ソース１００を提供することが望まれうる。
ある実施の形態においては、放射ソース１００は、複数の異なる動作モードを有してもよく、放射ビームＢｏｕｔのスペクトル強度分布は選択された動作モードに依存する。コントローラ１１０は、複数の動作モードの各々について複数の制御信号１１１〜１１５の異なるセットを生成するように動作可能であってもよい。すなわち、異なる動作モードの各々において、制御信号１１１〜１１５の異なる１つのセットが生成される。すなわち、２つの動作モードの組の各々について、複数の発光ダイオード１０１〜１０５のうち１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号１１１〜１１５のうち少なくとも１つが異なっている。このようにして、放射ビームＢｏｕｔのスペクトル強度分布は、コントローラ１１０の選択された動作モードに依存する。
ある実施の形態においては、放射ソース１００は、２つの異なる動作モードとして、第１動作モードおよび第２動作モードを有してもよい。
第１動作モードにおいては、放射ソース１００は、例えば２００ｎｍ〜４２５ｎｍの範囲の広帯域紫外放射を提供してもよく、これは基板１２のトポグラフィ（例えば高さマップ）を決定するために使用されてもよい。上述のように、こうした広帯域の紫外スペクトル強度は、トポグラフィ測定システムＴＭＳの性能に改善をもたらすことができる（すなわち、基板１２のトポグラフィがより正確に決定される）。したがって、第１動作モードは、基板１２のトポグラフィを決定するとき（すなわち基板１２の高さマップを測定するとき）に使用されてもよい。
第２動作モードにおいては、放射ソース１００は、第１動作モードに対して縮小したスペクトル範囲をもつ紫外放射を提供してもよい。例えば、放射ソース１００が第２動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル範囲は、放射ソース１００が第２動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル範囲の部分範囲であってもよい。とくに、第２動作モードにおいては、放射ソース１００は、スペクトルのうちより短い波長の部分において発せられる放射の強度を低減した紫外放射を提供してもよい。例えば、第２動作モードにおいては、放射ソース１００は、３２５ｎｍ〜４２５ｎｍの範囲の紫外放射のみを提供してもよい。放射ソース１００が第２動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル強度分布は、放射ソース１００が第１動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル強度分布に対して、スペクトル強度分布のより低い波長の部分において低減されていてもよい。一般に、基板１２上に使用されるレジストは、より長い波長をもつ放射ソース１００の部分範囲よりも、より短い波長をもつ放射ソース１００の部分範囲において放射に高感度である。したがって、より短い波長のスペクトルの部分において発せられる放射の強度を低減することによって、レジストを事前露光するリスクは低減されうる。したがって、第２動作モードは、レジストを事前露光するリスクを緩和すべくトポグラフィ測定システムＴＭＳの全体的な性能を低下させることに耐えられる状況において使用されてもよい。例えば、第２動作モードは、１つ又は複数の事前測定が基板１２のトポグラフィの決定に先行してトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して行われる場合、例えばウェーハ捕捉中に使用されてもよい。
コントローラ１１０が２つの動作モードを有する例示的な実施の形態が、図５、図６Ａ、および図６Ｂを参照して説明される。
既に説明したように、図３に示される放射ソース１００の具体的な実施の形態は５個の発光ダイオードを備えるが、他の実施の形態は５個よりも少数または多数の発光ダイオードを備えてもよいものと理解されたい。図５は、トポグラフィ測定システムＴＭＳのための放射ソース１００の概略図であり、図３に示して上述した放射ソースの形式を概ね有する。図５に示される放射ソース１００と図３に示される放射ソース１００との違いは、図５に示される放射ソース１００が、８個の発光ダイオード１０１〜１０８を備えることと、コントローラ１１０が、各々が８個の発光ダイオード１０１〜１０８のうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる８つの制御信号１１１〜１１８を生成するように動作可能であることと、分離光学系１４０が、ビームスプリッタ１３０から受ける放射ビーム１２１の部分１２２を、各々が８個の発光ダイオード１０１〜１０８のうち異なる１つの発光ダイオードを起源とするスペクトル成分をもつ８つの出力放射ビーム１４１〜１４８へと分離するように配設されていることと、図５に示される放射ソース１００が８つのフォトダイオード１５１〜１５８を備え、各フォトダイオードが、分離光学系１４０によって出力される放射ビーム１４１〜１４８のうち異なる１つの放射ビームを受けるように配設され、分離光学系１４０から受ける放射ビーム１４１〜１４８の強度を表す信号１６１〜１６８をコントローラ１１０に出力するように動作可能であることにある。
コントローラ１１０は、２つの動作モードを有する。図６Ａは、第１動作モードにおける放射ソース１００のスペクトル強度分布３００（実線）を示す。また、図６Ａは、第１動作モードにおける放射ソース１００の８個の発光ダイオード１０１〜１０８の各々についてスペクトル強度分布３０１〜３０８を示す。図６Ｂは、第２動作モードにおける放射ソース１００のスペクトル強度分布３１０（実線）を示す。また、図６Ｂは、第２動作モードにおける放射ソース１００のスペクトル強度分布３１０に寄与する４個の発光ダイオード１０５〜１０８についてスペクトル強度分布３０５〜３０８を示す。
図６Ａおよび図６Ｂに示される実施の形態においては、発光ダイオード１０１〜１０８の各々のスペクトル強度分布は、ガウス状であり、放射ビームＢ１〜Ｂ８の中心波長はおよそそれぞれ２６５ｎｍ、２８０ｎｍ、３０５ｎｍ、３２０ｎｍ、３４０ｎｍ、３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、４０５ｎｍである。また、例えば約５１５ｎｍ、約６１２ｎｍ、約７８２ｎｍ、または約８８０ｎｍの中心波長を有する発光ダイオードも、ガウス状のスペクトル強度分布または異なる分布とともに使用されてもよい。他の中心波長を有する発光ダイオードも使用されうる。
第１動作モードにおいては、コントローラ１１０は、放射ビームＢｏｕｔが図６Ａに示されるスペクトル強度分布３００を有するように複数の制御信号１１１〜１１８の第１セットを生成するように動作可能である。これを実現するために、コントローラ１１０は、８個の発光ダイオード１０１〜１０８の各々が放射を発するように複数の制御信号１１１〜１１９の第１セットを生成するように動作可能である。図６Ａから理解されるように、発光ダイオード１０１〜１０８の各々によって発せられる放射の強度は同程度の大きさをもつが、発光ダイオード１０１〜１０８のピーク強度にはいくらかの変動がある。スペクトル強度分布３００は、広帯域紫外放射であり、例えばおよそ２２５ｎｍ〜４２５ｎｍの範囲にある。こうした広帯域紫外スペクトル強度分布は、トポグラフィ測定システムＴＭＳの性能の改善をもたらすことができる（すなわち、基板１２のトポグラフィがより正確に決定される）。とくに、スペクトル範囲のうちより低い波長の部分が、トポグラフィ測定システムＴＭＳの性能の改善をもたらす。
第２動作モードにおいては、コントローラ１１０は、放射ビームＢｏｕｔが図６Ｂに示されるスペクトル強度分布３１０を有するように複数の制御信号１１１〜１１８の第２セットを生成するように動作可能である。放射ソース１００が第２動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル強度分布３１０は、放射ソース１００が第１動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル強度分布３００に対して、スペクトル強度分布３００のうちより低い波長の部分において低減されている。これを実現するために、コントローラ１１０は、最低の中心波長をもつ４個の発光ダイオード１０１〜１０４が放射を放出せず、最高の中心波長をもつ４個の発光ダイオード１０５〜１０８が放射を放出するように複数の制御信号１１１〜１１８の第１セットを生成するように動作可能である。図６Ｂから理解されるように、これは、スペクトルのうちより低い部分が実質的にオフに切り替えられるようにして、第１動作モードのスペクトル強度分布３００に対して、切り取られたスペクトル強度分布３１０をもたらす。したがって、第２動作モードにおいては、放射ソース１００は、第１動作モードに対して縮小されたスペクトル範囲をもつ紫外放射を提供する。放射ソース１００が第２動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル範囲は、放射ソース１００が第２動作モードにあるとき発せられる放射のスペクトル範囲の部分範囲である。とくに、第２動作モードにおいては、放射ソース１００は、スペクトル範囲のうちより短い波長の部分において発せられる放射の強度が低減された紫外放射を提供する。上述のように、スペクトル範囲のうちより短い波長の部分において発せられる放射の強度を低減することによって、レジストを事前露光するリスクが低減されうる。
図７は、深紫外のリソグラフィ装置（例えばおよそ１９３ｎｍの露光波長で動作する）または極紫外のリソグラフィ装置（例えばおよそ１３．５ｎｍの露光波長で動作する）で使用されるいくつかのレジストの吸収係数を波長の関数として示す。図７から理解されるように、これらのレジストではいずれも、吸収係数は波長が増加するにつれて減少する。また、これらのレジストではいずれも、吸収係数は約２９０ｎｍを超える波長で無視できるレベルにまで落ちている。第２動作モードにおける放射ソース１００のスペクトル強度分布３１０（図６Ｂ参照）は、約３１０ｎｍの波長でゼロに落ちているから、放射ソース１００が第２モードで動作するときのレジストの事前露光のリスクは、放射ソース１００が第２動作モードで動作するとき顕著に低減される。
本文ではリソグラフィ装置の文脈においていくつかの実施の形態への具体的な言及がなされているが、実施の形態は他の装置に使用されてもよい。実施の形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、または、ウェーハ（または他の基板）またはマスク（または他のパターニングデバイス）などの物体を測定または処理する任意の装置の一部を構成してもよい。これらの装置は一般に、リソグラフィツールと称されうる。こうしたリソグラフィツールは、真空条件または周囲（非真空）条件を使用してもよい。
照明光学系、光学系、および検出光学系は、放射ビームの方向や形状の調整、または放射ビームの制御のために、屈折光学部品、反射光学部品、および反射屈折光学部品を含む各種の光学部品を包含してもよい。
「ＥＵＶ放射」との用語は、４〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射を含むものとみなされうる。ＥＵＶ放射は、１０ｎｍ未満の波長、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍといった４〜１０ｎｍの範囲内の波長を有してもよい。
本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本書に説明したリソグラフィ装置は、他の用途を有しうるものと理解されたい。ありうる他の用途には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等が含まれる。
実施の形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの任意の組合せとして具現化されてもよい。プロセッサＰＲは、実行されたとき検出器１８からの信号出力に復号シーケンスを適用するプロセッサ読取可能命令を記憶するメモリに接続されていてもよい。実施の形態は、１つまたは複数のプロセッサにより読取かつ実行されうるコンピュータ読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。コンピュータ読取可能媒体は、機械（例えば演算装置）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送するいかなる機構も含んでもよい。例えば、コンピュータ読取可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気的または光学的または音響的またはその他の信号伝送形式（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、またはその他を含んでもよい。また、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令は、ある動作を実行するものとして本書に記述されうる。しかしこれらの記述は単に便宜上のものであり、これらの動作は実際には、そのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令等を実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により得られるものと理解されたい。
以上ではいくつかの具体的な実施の形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実施しうることが理解される。上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、後述の特許請求の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。

Claims (23)

  1. 基板のトポグラフィを決定するための測定システムであって、
    放射ビームを発生させるように構成された放射ソースであって、前記放射を提供する複数の発光ダイオードを備え、前記複数の発光ダイオードのうち少なくとも２つの発光ダイオードが異なる波長スペクトルを有する放射ソースと、
    前記放射ビームにパターンを与えるように構成された第１パターニングデバイスと、
    前記第１パターニングデバイスの像を前記基板上で目標位置に形成するように構成された光学系と、
    前記目標位置が前記基板に対して移動するように前記基板を前記第１パターニングデバイスの像に対して移動させるように動作可能な移動機構と、
    前記基板の前記目標位置から反射された放射を受け、前記第１パターニングデバイスの像の像をグレーティングに形成するように構成された検出光学系と、
    前記グレーティングを透過した放射を受け、出力信号を生成するように構成された検出器と、
    各々が前記複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように構成されたコントローラと、を備え、各発光ダイオードの出力強度またはパワーが前記コントローラから受け取る前記制御信号に依存し、前記コントローラは、前記発光ダイオードの各々から発せられる放射が減衰または変化されるように前記複数の発光ダイオードの出力を制御するように動作可能であり、
    前記放射ソースは、第１動作モードおよび第２動作モードを有し、
    前記第１動作モードにおいては、前記放射ビームが前記第２動作モードに対して前記測定システムに向上された性能を提供する第１スペクトル強度分布を有し、前記第２動作モードにおいては、前記放射ビームが前記基板を被覆するレジストの事前露光のリスクの低減を提供する第２スペクトル強度分布を有する測定システム。
  2. 前記第２スペクトル強度分布は、前記第１スペクトル強度分布に対して、前記第１スペクトル強度分布のうちより低い波長の部分において低減されている請求項１に記載の測定システム。
  3. 前記第１スペクトル強度分布は、２００ｎｍから４２５ｎｍの範囲にあり、前記第２スペクトル強度分布は、３２５ｎｍから４２５ｎｍの範囲にある請求項１または２に記載の測定システム。
  4. 前記測定システムの動作中において、前記第１スペクトル強度分布は、前記基板のトポグラフィを決定するために使用され、前記第２スペクトル強度分布は、前記基板のトポグラフィの決定に先行して使用される請求項１から３のいずれかに記載の測定システム。
  5. 前記コントローラは、前記発光ダイオードの各々がパルス化されるように前記複数の発光ダイオードの出力を制御するように動作可能である請求項１から４のいずれかに記載の測定システム。
  6. 前記発光ダイオードの各々は、前記発光ダイオードの各々からのパルスが、異なる波長スペクトルを有する発光ダイオードのパルスとは位相を不一致とするように、パルス化される請求項５に記載の測定システム。
  7. 前記検出器は、各パルスを時間的に分解可能である請求項５または６に記載の測定システム。
  8. 前記放射ビームの波長スペクトルの特性を決定するように構成されたスペクトル検出器であって、少なくとも１つの検出素子を備えるスペクトル検出器をさらに備える請求項１から７のいずれかに記載の測定システム。
  9. 前記検出素子は、前記検出器によって提供される請求項８に記載の測定システム。
  10. 前記検出素子は、前記検出器から分離され、前記スペクトル検出器は、前記放射ビームの一部分を前記検出素子へと方向変更するように配設されたビームスプリッタを備える請求項８に記載の測定システム。
  11. 前記スペクトル検出器は、
    受ける放射ビームの少なくとも一部分を複数の構成スペクトル成分へと分離するように配設された分離光学系と、
    各々が前記複数の構成スペクトル成分のうち異なる１つの構成スペクトル成分のパワーまたは強度を決定するように動作可能な複数の検出素子と、を備える請求項８から１０のいずれかに記載の測定システム。
  12. 前記スペクトル検出器は、前記放射ビームの波長スペクトルの特性を表す１つ又は複数の信号を出力するように動作可能である請求項８から１１のいずれかに記載の測定システム。
  13. 前記スペクトル検出器によって出力される前記１つ又は複数の信号またはその各々は、前記コントローラによって受信され、それに依存して前記コントローラによって前記制御信号が生成される請求項５を直接または間接に引用する請求項１２に記載の測定システム。
  14. 前記放射ソースは、前記複数の発光ダイオードの各々から放射を受け、前記複数の発光ダイオードの各々からの放射が空間的に重なって放射ビームを形成するように結合するように配設された結合光学系をさらに備える請求項１から１３のいずれかに記載の測定システム。
  15. 前記結合光学系は、２つの入力放射ビームを受け、前記２つの入力放射ビームの各々の一部分を備える少なくとも１つの放射ビームを出力するように配設された１つまたは複数のダイクロイックミラーを備える請求項１４に記載の測定システム。
  16. 前記放射ビームは、２００ｎｍ〜４２５ｎｍの範囲の紫外放射を備える請求項１から１５のいずれかに記載の測定システム。
  17. 前記出力信号に依存して前記基板の高さを決定するように構成されたプロセッサをさらに備える請求項１から１６のいずれかに記載の測定システム。
  18. 前記コントローラは、連続的な値の範囲において前記発光ダイオードの各々から発せられる放射が減衰または変化されるように前記複数の発光ダイオードの出力を制御するように動作可能である請求項１から１７のいずれかに記載の測定システム。
  19. 基板のトポグラフィを決定するための測定システムであって、
    放射ビームを発生させるように構成された放射ソースであって、前記放射を提供する複数の発光ダイオードを備え、前記複数の発光ダイオードのうち少なくとも２つの発光ダイオードが異なる波長スペクトルを有する放射ソースと、
    前記放射ビームにパターンを与えるように構成された第１パターニングデバイスと、
    前記第１パターニングデバイスの像を前記基板上で目標位置に形成するように構成された光学系と、
    前記目標位置が前記基板に対して移動するように前記基板を前記第１パターニングデバイスの像に対して移動させるように動作可能な移動機構と、
    前記基板の前記目標位置から反射された放射を受け、前記第１パターニングデバイスの像の像をグレーティングに形成するように構成された検出光学系と、
    前記グレーティングを透過した放射を受け、出力信号を生成するように構成された検出器と、
    各々が前記複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように構成されたコントローラと、をさらに備え、各発光ダイオードの出力強度またはパワーが前記コントローラから受け取る前記制御信号に依存し、前記コントローラは、前記発光ダイオードの各々がパルス化されるように前記複数の発光ダイオードの出力を制御するように動作可能であり、
    前記放射ソースは、第１動作モードおよび第２動作モードを有し、
    前記第１動作モードにおいては、前記放射ビームが前記第２動作モードに対して前記測定システムに向上された性能を提供する第１スペクトル強度分布を有し、前記第２動作モードにおいては、前記放射ビームが前記基板を被覆するレジストの事前露光のリスクの低減を提供する第２スペクトル強度分布を有する測定システム。
  20. 請求項１から１９のいずれかに記載の測定システムを複数備える測定装置。
  21. 複数の測定システムは、共通の放射ソースを共有する請求項２０に記載の測定装置。
  22. 請求項１から１９のいずれかに記載の測定システムにおける使用のための放射ソースであって、
    各々が異なる波長スペクトルを有する複数の発光ダイオードと、
    前記複数の発光ダイオードの各々から放射を受け、前記複数の発光ダイオードの各々からの放射が空間的に重なって放射ビームを形成するように結合するように配設された結合光学系と、
    各々が前記複数の発光ダイオードのうち異なる１つの発光ダイオードによって受け取られる複数の制御信号を生成するように構成されたコントローラであって、各発光ダイオードの出力強度またはパワーがコントローラから受け取る前記制御信号に依存するコントローラと、を備える放射ソース。
  23. 放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成可能な第２パターニングデバイスを支持するように構築された支持部と、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
    請求項１から１９のいずれかに記載の測定システム、または請求項２０または２１に記載の測定装置と、を備えるリソグラフィ装置。
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