JP7241017B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１６年１２月１４日に出願された欧州特許出願第１６２０３９５４．９号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。

本発明は、平面内で光ビームの少なくとも２つの像を投影するための光学デバイス、アライメントシステムおよび関連する方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に与えるよう構成される機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えばマスク）からのパターンを基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影させうる。

リソグラフィ装置により用いられるパターンを基板上に投影するための放射の波長は、その基板に形成されることのできるフィーチャの最小サイズを決定する。極端紫外線（ＥＵＶ）放射（４－２０ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である）を用いるリソグラフィ装置は、従来のリソグラフィ装置（例えば波長１９３ｎｍの電磁放射を用いるかもしれない）より小さなフィーチャを基板上に形成するために用いられうる。

リソグラフィシステムは、マスク上のパターンを感光層で覆われた基板上に結像するために使用される適切な波長の電磁放射を生成するための１つまたは複数の放射源を備えることがある。そのような放射線源は、結像に使用される電磁放射を最終的に生成するための高出力レーザシステムの使用を含み得る。例えば、ＥＵＶ範囲の電磁放射を生成するために、高出力ＣＯ_２レーザを使用して、イオンとして取り残されているスズ原子から電子を除去することによってスズの小滴をプラズマに変えることができる。イオンと電子が再結合すると、プラズマはＥＵＶ範囲の電磁放射を放出する。

レーザビームをレーザから関心点に到達させるために、リソグラフィシステムは、ビームスプリッタ、レンズまたはミラーなどの光学部品を含むビームデリバリシステムを含む。特にレーザビームが高強度である場合には、ビームデリバリシステムまたはそれを超えたハードウェアの損傷を防ぐために、そしてスズの小滴などの関心点でレーザビームを効率的に使用するために、レーザビームを正確に位置合わせすることが重要である。本明細書では口語的に光ビームとも呼ばれる、レーザビーム、または一般的に電磁放射のビームのアライメントを制御するために、ビームデリバリシステムの１つまたは複数の光学部品を操作することができる。光ビームの操作は、光ビームのビームポインティングの線形成分および／または角度成分のアライメント（またはビームポインティングの安定性または精度）を含み得る。ビームポインティングの線形成分は、光ビームの伝搬軸に対して垂直方向（または実質的に垂直方向）への光ビームの変位から生じ得る。「線形成分」という用語は、ビームと交差する基準面内のビームの位置を示す。ビームポインティングの角度成分は、ある基準軸に対する光ビームの先端または傾斜から生じ得る、すなわち、ビームの角度成分は、基準軸の方向とは異なる伝搬方向を有する電磁放射から生じ得る。「角度成分」という用語は、ビームポインティングを包含するかまたはそれを指すことがあり、基準軸の基準方向に対する光ビームの伝搬方向を示す。

光ビームのアライメントを決定する方法は、カメラなどの検出器にビームの像を形成するために、例えば１つ以上のビームスプリッタ、ミラーおよび／またはレンズを含むアライメントシステムを使用することを含み得る。カメラによってキャプチャされた画像は、その後、人間のオペレータによる検査のためにディスプレイモニタ上にレンダリングされ得る。しかしながら、そのようなアライメントシステムの使用は、アライメントシステムが運用上の使用のために設置されるべきである追加のスペースを必要とするかもしれない。これにより、これらの方法は、スペースが制限される可能性があるリソグラフィシステムでの使用には不向きとなる可能性がある。

そのようなアライメントシステムを使用することは、検出器によって検出されるように、ビームの線形成分および角度成分のうちの一方のみに関する情報をもたらし得る。ユーザは、光ビームの線形成分または角度成分のいずれかに関する情報を受け取るために、光ビームの経路内でビームスプリッタ、ミラー、および／またはレンズをシフトまたは再配向する必要があり得る。これは、リソグラフィシステムにおける光ビームのアライメントに必要な時間の増加を招く可能性がある。

本発明の目的は、従来技術の技術の少なくとも１つの問題を未然に防ぐまたは軽減することである。

本発明は、アライメントシステムを備える放射源システムに関する。アライメントシステムは、基準面内の基準位置に対する電磁放射のビームの位置を決定し、基準面内の基準方向に対するビームの方向を決定するように構成される。アライメントシステムは、基準面と交差するビームを表す像を検出面上に投影するように構成される。アライメントシステムは、回折光学システムを含む。回折光学システムは、電磁放射を異なる回折次数に回折するように動作する。回折光学システムは、第１レンズおよび第２レンズを有する。第１レンズは、異なる回折次数のうちの第１の特定の１つの第１の投影を、検出面内の第１の位置に生成するように動作する。第２レンズは、異なる回折次数のうちの第２の特定の１つの第２の投影を、第１の位置と異なる検出面内の第２の位置に生成するよう動作する。
検出面での回折次数の投影の位置は、基準面でのビームの位置および／または方向の変化に対して異なる応答をする。したがって、検出面内の投影の位置を分析することにより、ビームが基準面内で望ましい位置と望ましい方向を有しているかどうかについての情報を得ることができる。検出面内の投影の位置から、基準面内でビームを所望の位置および所望の方向に移動させるために、放射源システムのどの光学デバイス（レンズ、ミラー、またはビームスプリッタなど）を調整する必要があるかを推測できる。
例えば、０次回折次数と１次回折次数について考察する。検出面内でのこれらの異なる回折次数の像の位置は、電磁放射の伝播方向に垂直な方向のビームの変位（つまり、線形成分の変化）に対して異なる応答をし、電磁放射の伝播方向の変化（つまり、角度成分の変化）に対して異なる応答をする。要するに、検出面内の異なる回折次数の像または投影の位置は、使用されるレンズの焦点距離によって決定される基準面と交差するビームの角度成分だけでなく、線形成分に関する情報を含んでいる。
したがって、検出面内の基準マークに対する像の実際の位置を決定することにより、オペレータは、所望の位置で像を取得するために、回折光学素子の上流の１つまたは複数のミラー、レンズ、またはビームスプリッタを調整することができる。あるいは、データ処理システムは、検出面内の所望の位置で像を取得し、その結果ビームを適切に位置合わせするために、検出面内の像の相対位置の分析を実行し、レンズ、ミラー、またはビームスプリッタの関連するものに関連付けられたアクチュエータに指示して、それらの位置および／または向きを調整する。

「光ビーム」という用語は、回折光学システムに入射する光ビームの一部、または回折光学システムに入射する光ビームのすべてを包含すると見なされる。

好ましくは、第１の投影および第２の投影は、検出面において実質的に重ならない。検出面の投影の位置には、ビームのアライメントに関する情報が含まれるため、位置を正確に決定できる必要がある。特定の投影が２次元強度分布（０次回折次数など）から生じる２次元像である場合、たとえば２次元像の中心を決定する必要がある。仮に像が重なった場合、どの部分がどの像に属しているかが不明確になる可能性があるため、中心を決定するのはより困難となる。したがって、回折光学システムのレンズの焦点距離は、検出面内の特定の位置を像の特定の１つに割り当てることを容易にするために、検出面に異なる次数の非重複像を作成するように選択されることが好ましい。例えば、ビームのアライメントにゼロ次回折次数が使用されている場合、回折光学素子の上流の基準面でのビームの断面を検出面に結像するためにレンズを使用することを選択できる。１次回折次数が使用されている場合、１次回折次数の放射を検出面の小領域（「点」）にフォーカスさせるレンズを使用してもよい。

ある実施形態では、異なる回折次数のうちの第１の特定の１つは、０次回折次数である。第１レンズは、基準面との断面におけるビームの強度分布の第１の像を検出面上に投影するように動作可能である。第１レンズは、基準面と第１レンズとの間の距離に等しい焦点距離を有してよい。したがって、第１レンズは、基準面と交差するビームの断面の２次元像を形成する。異なる回折次数のうちの第２の特定の１つは、１次回折次数である。第２レンズは、第２レンズと検出面との間の距離に実質的に等しい焦点距離を有する。１次回折次数は、検出面に存在する第２レンズの焦点に投影されるであろう。理論的には、１次回折次数の投影は検出面に点を形成する。

さらなる実施形態では、回折光学システムは第３レンズを有する。第３レンズは、異なる回折次数のうちの第３の特定の１つの第３の投影を、第１の位置と異なり且つ第２の位置と異なる検出面内の第３の位置に生成するよう動作する。例えば、１次元の周期性を有する格子において異なる回折次数の第２の特定の１つは、１次回折次数（＋１）であり、異なる回折次数の第３の特定の１つは別の１次回折次数（－１）である。追加の回折次数により、検出されたビームアライメントの異常が検出面と回折光学システムの相対的な向きの変化に起因するのか、または異常が基準面内に所望の位置および方向を持たないビームに起因するのかを判断することができる。基準面内でのビームポインティングのシフトは、１次回折次数の投影をすべて同じ方向に移動させるが、検出面と回折光学システムの相対的な向きの変化は、投影を反対方向に移動させる。さらに、異なる回折次数（＋１および－１）に作用する第２レンズと第３レンズが軸外イメージングで使用されるため、検出面での異なる回折次数の検出面への投影に収差が生じる可能性がある。「＋１」回折次数や「－１」回折次数などの複数の回折次数がある場合、収差は検出面上において投影の異なる側で発生する。したがって、投影を組み合わせて収差を打ち消すように投影を表すデータを処理することにより、投影の位置を決定する際の収差の影響を減らすことができる。さらなる実施形態では、回折光学システムは、第３レンズ、第４レンズ、および第５レンズを有する。第３レンズは、異なる回折次数のうちの第３の特定の１つの第３の投影を、第１の位置と異なり且つ第２の位置と異なる検出面内の第３の位置に生成するよう動作する。第４レンズは、異なる回折次数のうちの第４の特定の１つの第４の投影を、第１の位置と異なり且つ第２の位置と異なり且つ第３の位置と異なる検出面内の第４の位置に生成するよう動作する。第５レンズは、異なる回折次数のうちの第５の特定の１つの第５の投影を、第１の位置と異なり且つ第２の位置と異なり且つ第３の位置と異なり且つ第４の位置と異なる検出面内の第５の位置に生成するよう動作する。例えば、回折光学システムは、４つの異なる１次回折次数（０，１）、（１，０）、（－１，０）および（０、－１）を生成するように動作する二次元格子を含む。異なる回折次数のうちの第２の特定の１つは、４つの異なる１次回折次数のうちの第１の１つである。異なる回折次数のうちの第３の特定の１つは、４つの異なる１次回折次数のうちの第２の１つである。異なる回折次数のうちの第４の特定の１つは、４つの異なる１次回折次数のうちの第３の１つである。異なる回折次数のうちの第５の特定の１つは、４つの異なる１次回折次数のうちの第４の１つである。第２レンズ、第３レンズ、第４レンズおよび第５レンズの各々は、それぞれのレンズと検出面との間の距離に実質的に等しいそれぞれの焦点距離を有する、

さらなる実施形態では、回折光学システムはホログラムを含む。ホログラムは、格子として、また上記のレンズとして機能するように構成されている。レンズはフレネルレンズとして構成されてもよい。この実施形態は、アライメントハードウェアを設置するために放射源で利用可能なスペースが制限される場合に有利である。

さらなる実施形態では、アライメントシステムは、検出面内での第１の投影および第２の投影を検出するように構成された検出システムを備える。検出システムは、例えばカメラまたは別の画像センサを備え、その出力信号はディスプレイモニタに表示されるため、人間のオペレータはビームのアライメント中に視覚的なフィードバックを得ることができる。例えば、放射源は、電磁放射のビームを関心領域に案内するためのビームデリバリシステムを含むことができ、ビームデリバリシステムは、ミラー、レンズまたはビームスプリッタを含む。ディスプレイモニタに表示された画像を検査することにより、人間のオペレータは、１つ以上の関連するミラー、レンズ、またはビームスプリッタを調整して、電磁放射のビームを適切に調整することができる。

さらなる実施形態では、前記アライメントシステムは、前記基準位置に対する前記ビームの位置および前記基準方向に対する前記ビームの方向のうちの少なくとも１つを制御するように構成された、レンズ、ミラーまたはビームスプリッタなどの光学デバイスを備える。アライメントシステムはさらに、光学デバイスの位置および向きのうちの少なくとも１つを調整するように構成されたアクチュエータを有する。アライメントシステムは、また、前記検出システムから出力信号を受け取り、受け取った出力信号に応じて前記アクチュエータを制御するように構成されたコントローラを含む。このようにして、アライメントを自動化できる。

本発明は、上記で詳述した放射源システムで使用するように構成されたアライメントシステム、およびそのような放射源システムで使用するように構成されたホログラムにも関する。

コンピュータプログラムプロダクトは、キャリア媒体で提供されてもよい。キャリア媒体は、フラッシュドライブ、メモリスティック、光ディスクまたはキャリア、磁気ディスクまたはキャリア、メモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの有形の非一時的キャリア媒体であってよい。キャリア媒体は、電磁波、電子または磁気信号、デジタルデータなどのような無形のキャリア媒体であるか、それらを含むか、またはその中に含まれてもよい。
本発明の任意の態様に従って上記で定義された特徴、または本発明の任意の特定の実施形態に関して以下で定義される特徴は、単独で、または他の定義された特徴と組み合わせて、本発明の他の態様または実施形態で利用できることを理解されたい。

本発明の実施の形態は、例示のみを目的として、以下の模式的な添付図面を参照しながら説明される。
リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムを示す図である。 図１のリソグラフィシステムで使用するための実施形態に係る回折光学システムを含むアライメントシステムを示す図である。 さらなる実施形態に係る図２のアライメントシステムの回折光学システムを概略的に示す図である。 図３の光学デバイスとビーム経路に挿入された基準要素を概略的に示す図である。 基準面でのレーザビームの強度マップを示す図である。 図２の光学デバイスに保存された位相情報の像を示す図である。 検出面における図５（ａ）のレーザビームの像の強度マップを示す図である。 基準面における図５（ａ）のレーザビームのプロファイルの断面のプロット、および検出面における図５（ｃ）のレーザビームの像のプロファイルのプロットを示す図である。 基準点に対する図５（ｃ）のレーザビームの像の強度マップを示す図である。 基準点に対する図５（ｃ）のレーザビームの像の強度マップを示す図である。 基準点に対する図５（ｃ）のレーザビームの像の強度マップを示す図である。 基準点に対する図５（ｃ）のレーザビームの像の強度マップを示す図である。 レーザビームのアライメントの変化に依存するレーザビームの像の変位のプロットを示す図である。 レーザビームのアライメントの変化に依存するレーザビームの像の変位のプロットを示す図である。 レーザビームのアライメントの変化に依存するレーザビームの像の変位のプロットを示す図である。 レーザビームのアライメントの変化に依存するレーザビームの像の変位のプロットを示す図である。 アライメント方法のフローチャートを示す図である。

図１は、放射源ＳＯおよびリソグラフィ装置ＬＡを備えるリソグラフィシステムを示す。放射源ＳＯは、極短紫外（ＥＵＶ）放射ビームＢを生成するよう構成される。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬ、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持するよう構成されるサポート構造ＭＴ、投影システムＰＳ及び基板を支持するよう構成される基板テーブルＷＴを備える。投影システムは、（マスクＭＡによりパターン化される）放射ビームＢを基板Ｗに投影するよう構成される。基板Ｗは、あらかじめ形成されたパターンを含んでもよい。この場合、リソグラフィ装置は、基板Ｗ上にあらかじめ形成されたパターンにパターン放射ビームＢを位置合わせする。

放射源ＳＯ、照明システムＩＬ及び投影システムＰＳのすべては、外部環境から分離されることができるように構築および構成されてもよい。大気圧より低い圧力のガス（例えば水素）が放射源ＳＯ内に設けられてよい。照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳに真空が設けられてもよい。大気圧よりも十分に低い圧力の少量のガス（例えば水素）が照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳに設けられてもよい。

図１に示す放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源とも称される種類のものである。例えばＣＯ_２レーザでありうるレーザ１は、燃料放出器３から供給されるスズ（Ｓｎ）などの燃料にエネルギーをレーザビーム２を介して蓄積させるよう構成される。 スズが以下の記載にて言及されるが、任意の適切な燃料が用いられてよい。燃料は、例えば液状であってもよく、例えば金属または合金であってもよい。燃料放出器３は、例えば液滴の形態でスズをプラズマ形成領域４に向かう軌道に沿って案内するノズルを備えてもよい。レーザビーム２はプラズマ形成領域４にてスズに入射する。スズへのレーザエネルギーの蓄積は、プラズマ形成領域４にプラズマ７を形成する。ＥＵＶ放射を含む放射は、プラズマのイオンの脱励起および再結合の間、プラズマ７から放出される。

ＥＵＶ放射は、近法線入射放射コレクタ６（法線入射放射コレクタと称されることもある）により収集および集光される。コレクタ５は、ＥＵＶ放射（例えば１３．５ｎｍなどの所望の波長を有するＥＵＶ放射）を反射させるよう構成される多層構造を有してもよい。コレクタ５は、二つの焦点を有する楕円体の構造を有してもよい。以下に説明されるように、第１焦点はプラズマ形成領域４に位置してもよく、第２焦点は中間焦点６に位置してもよい。

レーザ１は、放射源ＳＯから離れて分離されてもよい。この場合、レーザビーム２は、例えば適切な方向付けミラーおよび／またはビームエキスパンダおよび／または他の光学系を備えるビーム搬送システム（不図示）の助けにより、レーザ１から放射源ＳＯに向けて通過してもよい。レーザ１および放射源ＳＯは、ともに放射システムであるとみなされてもよい。

図１の実施形態では、水素の供給もまた、概してレーザビームと同じ軸に沿って開口部８を通して行われる。水素はまた、コレクタ５の周囲の周りに、および／または任意に供給口を通して供給されてもよい。水素は、コレクタ５の汚染（および任意選択で計測モジュールの汚染（図示せず））の抑制を最大限にすること、汚染除去のための水素ラジカルの供給源としての機能を果たすこと、およびプラズマを調整して、高温のイオン化ガスをコレクタＣＯおよび計測モジュールから遠ざけること、を含む多くの目的を果たす。

放射源ＳＯによって生成された放射を考慮すると、コレクタ５により反射される放射は、放射ビームＢを形成する。放射ビームＢは、点６に集光してプラズマ形成領域４の像を形成し、照明システムＩＬのための仮想放射源として機能する。放射ビームＢが集光する点６は、中間焦点と称されてもよい。放射源ＳＯは、中間焦点６が放射源の包囲構造９の開口８またはその近傍に位置するように構成される。

放射ビームＢは放射源ＳＯから照明システムＩＬに入射し、照明システムＩＬは放射ビームを調整するように構成されている。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１を含み得る。ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１は一緒になって、放射ビームＢの断面において所望の断面形状および所望の強度分布を有する放射ビームＢを提供する。放射ビームＢは、照明システムＩＬを通過し、支持構造ＭＴによって保持されているパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡは放射ビームＢを反射してパターニングする。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１に加えてまたは代わりに他のミラーまたはデバイスを含むことができる。

パターニングデバイスＭＡからの反射に続いて、今パターニングされた放射ビームＢは投影システムＰＳに入る。投影システムは、パターン付き放射ビームＢを基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に投影するように構成された複数のミラーを備える。投影システムＰＳは、パターニングされた放射ビームに縮小率を適用して、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有する像を形成することができる。例えば４の縮小率が適用されてもよい。図１では投影システムＰＳは２つのミラーを有するが、投影システムは任意の数のミラー（例えば６つのミラー）を含み得る。

図１に示される放射源ＳＯは、図示されていない構成要素を含み得る。例えば、スペクトルフィルタを放射源に設けることができる。スペクトルフィルタは、ＥＵＶ放射に対しては実質的に透過性であり得るが、赤外線放射などの他の波長の放射に対しては実質的に遮断し得る。

図２は、アライメントシステム１５の一実施形態を示す。アライメントシステム１５は、図１に示すリソグラフィシステムの一部とすることができる。図２の実施形態では、アライメントシステム１５はビームデリバリシステム１ａを含む。ビームデリバリシステム１ａは、レーザビーム２をレーザ１から放射源ＳＯに通過させるように構成することができる。アライメントシステム１５は、ビームデリバリシステム１ａの一部であるか、またはその中に配置可能であり得る。ビームデリバリシステム１ａは、ビーム２を適切に位置合わせするように構成された、ミラー、レンズまたはビームスプリッタなどの１つまたは複数の光学装置を含むことができる。

アライメントシステム１５は検出システム１６を含み、検出システム１６はカメラ、ＣＣＤアレイまたはＣＭＯＳイメージセンサなどのような光学検出器を含むことができる。オペレータによる目視検査のために出力信号をレンダリングするために、検出システム１６がディスプレイモニタに出力信号を提供してもよいことが理解されるであろう。アライメントシステム１５は、光ビームの少なくとも２つの像を投影するための回折光学システム１７を含み、これはこの実施形態ではレーザビーム２の形態で平面内に提供される。この実施形態では、平面は、検出システム１６によって画定された検出面ＤＰの形態であり得る。検出素子１６は、２つの像をユーザに表示するためのディスプレイモニタを含み得るコントローラ１６ａに接続され得る。

回折光学システム１７は、回折格子（図示せず）と２つ以上のレンズ（図示せず）とを備えている。回折格子は、ビーム２の電磁放射を複数の異なる回折次数に回折するように動作する。異なる回折次数が格子に対して異なる方向に伝搬するので、２つ以上のレンズのうちの異なるものを使用して、回折次数のうち異なるものを検出面ＤＰの異なる位置に投影することができる。

高い回折次数が低い回折次数よりも大きい角度で回折されるので、例えば、０次回折次数および１つ以上の１次回折次数が検出素子１７上に結像されると考えることができる。知られているように、０次回折次数は、典型的には格子に入射する途切れない電磁放射の方向と関連しているが、非ゼロ回折次数は、０次回折次数の方向から実質的に外れた方向と関連している。

図２を参照して、ビーム２と基準面ＲＰ（基準面ＲＰはｚ＝ｚ_０に位置している）との交点においてビーム２が有する線形成分および角度成分を決定したく、検出システム１６がｚ＝ｚ_２に位置する検出面ＤＰを有する、と仮定する。さらに、０次回折次数と、１回折次数のうちの１つとを使用すると仮定する。

基準面ＲＰで生じる０次回折を検出面ＤＰ上に結像するために、回折光学システム１７は、所定の焦点距離を有するレンズを使用する。図示の例では、０次回折次数を結像するためのレンズの焦点距離は、基準面ＲＰと回折光学システム１７との間の距離に等しくなるように選択され、それは面ｚ＝ｚ_１内に光学的に配置されている。したがって、基準面ＲＰの位置におけるビーム２の断面は、検出面ＤＰ上に焦点を合わせて結像される。この例における１次回折次数は、この例においては回折光学素子１７と検出面ＤＰとの間の距離に等しい所定の焦点距離を有する別のレンズを用いて回折光学システム１７によって結像される。従って、この他のレンズの焦点に１次回折次数が結像される。

ここで注目すべきは、他の既知の焦点距離を有するレンズを上記のものよりも使用できることである。しかしながら、検出面ＤＰ内のそれらの各像または投影が重ならないように、検出面ＤＰ上に選択された回折次数を結像することが好ましい。その理由は、以下に説明するように、検出面ＤＰ内のこれらの各像の各中心のそれぞれの位置が、線形成分および角度成分を示すからである。これらの像のうちの２つ以上が検出面ＤＰにおいて重なりを有する場合、それらの各中心の位置を正確に決定することはより困難であろう。

ビーム２が回折光学システム１７に垂直に入射する、すなわち、いわゆる「法線入射」の状況であると仮定する。ビーム２をビームの電磁放射の伝播方向に垂直な方向、すなわち図２の図のｚ方向に垂直な方向にシフトすると、それに応じて０次回折次数の像が検出面ＤＰ内でシフトする。しかしながら、より高い回折次数の像の位置はシフトしないであろう。したがって、理想的な場合にビームの０次回折次数の像の中心がどこに来るべきかを示す基準マークを検出面ＤＰに有する場合、検出面ＤＰの基準マークと検出面ＤＰの中心の実際の位置との間の距離および相対配向を決定でき、そして、中心を基準マークに持ってくるように基準面ＲＰの上流のビームデリバリシステム１ａの１つ以上の光学部品を制御できる。これは、人間のオペレータが検出システム１６に接続されたディスプレイモニタ上の画像を見ることによって行うことができる。あるいは、適切な画像処理ソフトウェアを備えたコントローラ１６ａは、基準面ＲＰの上流にあるビームデリバリシステム１ａの１つまたは複数の光学部品を操作する１つまたは複数のアクチュエータを使用して、中心を基準マークに戻す自動化を行うよう用いることができる。

ビーム２が、ゼロではない小さい角度で、すなわち、いわゆる斜入射の状況下で基準面ＲＰと交差すると仮定する。ここで、ビーム２は、基準面ＲＰにおいて所望の線形成分を有する。そして、０次回折次数の像とそれより高次の回折次数の像の両方が、検出面ＤＰ内でそれらの所望の位置からシフトされる。０次回折次数の像は、基準軸ＲＡに対するビーム２の実際の向きを示す方向に、かつゼロでない角度および基準面ＲＰと回折光学システム１７との間の距離を示す距離にわたって、検出面ＤＰ内でシフトされる。高次の回折次数も同様に、格子ピッチを示すのに加えて、非ゼロ角度および基準面と回折光学素子１７との間の距離を示すより大きな距離にわたってシフトされる。すなわち、より高次の回折次数の像のシフトは、格子ピッチを表す係数によって乗算される。「格子ピッチ」という表現は、本発明の概念を明確にするためにここでは使用されている。ｙ方向のピッチとは異なるｘ方向のピッチを有する二次元格子を使用することができ、そのような二次元格子の回折パターンは、これらの異なるピッチをパラメータとして使用して表現されることは明らかである。

ここで、ビーム２の線形成分および角度成分を決定するために、検出面ＤＰ上に結像させるために０次回折次数および１次回折次数以外の回折次数を選択することができることに留意されたい。異なる回折次数は、基準面ＲＰ内のビーム２の位置の変化および方向の変化に対して異なる応答をするからである。

図２の実施形態では、レーザビーム２は、１つまたは複数の指向ミラー、ビームエキスパンダおよび／または他の光学系などのビームデリバリシステム１ａの１つまたは複数の光学部品（図示せず）によって回折光学システム１７に向けられる。他の実施形態では、レーザビーム２は、例えばレーザによって直接、回折光学システム１７に（直接）向けられるかまたは投影されてもよいことが理解されるであろう。

図３は、光学デバイス１７のさらなる実施形態を示す。

さらなる実施形態では、回折光学システム１７は、検出面ＤＰ上に０次回折次数を結像して第１の像ＺＯを生成する。回折光学システム１７はまた、より高い回折次数、例えば、１次回折次数（「＋１」次）を結像して、検出面ＤＰ内に第２の像ＨＯを生成する。回折光学システム１７はさらに、他のより高い回折次数、例えば他の１次回折次数（「－１」次）を結像して検出面ＤＰ上に第３の像ＯＨＯを生成する。ここで留意すべきは、第１の像ＺＯ、第２の像ＨＯおよび第３の像ＯＨＯは重ならないことである。

回折光学システム１７を２つ以上のより高い回折次数、ここでは「＋１」回折次数および「－１」回折次数を結像するように構成することによって、ビームポインティングの角度成分の変化の検出を容易にすることができる。これは、回折光学システム１７と検出システム１６との間の相対的な向き（オリエンテーション）および／または位置が変更または調整されている場合に有益であり得る。例えば、レーザビーム２のビームポインティングの角度成分の変化により、第２の像ＨＯと第３の像ＯＨＯの位置が同じ方向にシフトする可能性があり、一方、回折光学システム１７と検出システム１６との間の向きの変化により、第２の像ＨＯと第３の像ＯＨＯの位置が反対方向にシフトする可能性がある。

図３に見られるように、回折光学システム１７は、検出面ＤＰ内に第２の像ＨＯおよび第３の像ＯＨＯを生成するように構成されている。これらは、互いに切り離されており、そして第１の像ＺＯから切り離されている。

いくつかの実施形態では、回折光学システム１７は、ホログラフィック光学素子、例えばホログラムを含むことができる。ホログラフィック光学素子を使用することによって、単体を使用して、レーザビーム２のビームポインティングの線形成分と角度成分の両方の情報（例えば、ビームポインティングの精度または安定性）を決定することができる。これにより、スペースが制限されたシステムまたは装置において回折光学システム１７を用いることが可能となる、例えば、一時的または恒久的に設置することが可能となる。

いくつかの実施形態では、回折光学システム１７と検出システム１６とは固定関係に配置されてもよく、すなわち回折光学システム１７と検出システム１６との間の距離は固定されてもよい。例えば、光学デバイス１７および検出システム１６は、リソグラフィシステムの診断または補助ビームライン（図示せず）に配置することができる。検出システム１６は、第１および第２基準点を含み得る。例えば、第１および第２基準点は、検出システム１６のそれぞれの第１および第２の基準画素（またはそれぞれの第１および第２の画素領域）に対応し得る。

いくつかの実施形態では、光学デバイス１７と検出システム１６は別々に設けられてもよい。このような実施形態では、図４に示すように、十字線またはアパーチャなどの形態であり得る基準要素１８をレーザビーム２の経路に挿入することができる。基準要素１８は、回折光学システム１７によって検出面ＤＰに投影される。基準要素１８の像１８’は、検出面ＤＰ上に第１基準点を提供することができる。第１基準点の位置、互いに対する回折光学システム１７のレンズ（図示せず）の配置および／またはレンズの光軸間の所定の又は予め選択された距離Ｄに基づいて、検出面ＤＰ上の第２の基準を決定することができる。図４に示す回折光学システム１７は２つ以上のレンズを含むが、３つ以上のレンズを有する回折光学システム１７に対する第２基準点の決定は、上述のものと同じまたは類似であり得ることが理解されよう。

他の実施形態では、第１基準点は、基準要素の使用の代わりに、またはそれに加えて、コントローラ１６ａによって提供されてもよいことが理解されるであろう。例えば、コントローラに提供または格納され得るコンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに第１基準点を表示および／または提供させるように構成することができる。そのような実施形態では、第２基準点は、第１基準点の位置、互いに対する第１レンズおよび第２レンズの配置、および／または第１レンズの光軸に対する第２レンズの各光軸間の所定の距離または予め選択された距離に基づいて決定され得る。例えば、コンピュータプログラムは、第１基準点の位置、第１レンズと第２レンズの互いに対する配置、および／または第１レンズの光軸に対する第２レンズの各光軸間の所定の距離または予め選択された距離に基づいて、コントローラ１６ａに第２基準点、例えばその位置を決定させるように構成されてもよい。

使用時に、検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントは、第１および第２基準点に対する近視野ＮＦ像および遠視野ＦＦ像の位置に基づいて決定することができる。検出器１６に対するレーザビーム２の位置ずれが検出されたときに、レーザビーム２は、レーザ２の位置または向き、および／またはビームデリバリシステム１ａの１つまたは複数の光学部品の位置または向きを調整することによって、位置合わせされてもよい。

図５（ａ）および図５（ｃ）は、それぞれ、基準面ＲＰおよび検出面ＤＰにおけるレーザビーム２の強度マップを示している。図５（ａ）は、基準面ＲＰにおいて、レーザビーム２が実質的にガウス分布を有することを示している。図５（ｂ）は、回折光学システム１７の像を示している。上述のように、回折光学システム１７はホログラムを含んでいてもよい。図５（ｂ）は、ホログラムに格納された位相情報の像を示す。ホログラムは、レーザビーム２の関連する回折次数をフォーカスするために、レーザビーム２の光に対して１つまたは複数の位相シフトを実行する。この実施形態では、ホログラムは、１０．６μｍの波長を有するレーザビーム２に作用するように構成される。例えば、レーザ１は、波長１０．６μｍのレーザビーム２を放射するＣＯ_２レーザであってよい。他の実施形態では、ホログラムは、異なる波長を有する電磁放射のビームに作用するように構成されてもよいことが理解されよう。異なる波長を有する電磁放射のビームのためのホログラムの形成は、ホログラムのための適切な材料の入手可能性および／または製造精度に依存し得る。ホログラム（または任意のＤＯＥ（回折光学素子））を介して複数のレンズを埋め込む方法は、任意のＤＯＥを製造することに類似している。その波長を透過する材料（例えば、典型的にはその波長に対してレンズを透明にするために使用されているのと同じ材料）を使用することができる。この特定の波長１０．６μｍの場合、この材料は、例えばＺｎＳｅまたはダイヤモンドである。

図５（ｂ）に示す回折光学システム１７の実施形態は、図２および図３に示すものと同様である。図５（ｂ）の実施形態では、回折光学システム１７は５つのレンズ１７１、１７２、１７３、１７４および１７５を含む。レンズのうちの第１レンズであるレンズ１７１は、回折光学システム１７の実質的に中央に配置され、レーザビーム２が基準面ＲＰと交差する基準面ＲＦ内の領域において、検出面ＤＰにレーザビーム２の０次回折の像１８１を生成するように構成されている。４つの他のレンズ１７２、１７３、１７４、および１７５は、第１レンズ１７１の周りに均等に配置され、検出面ＤＰ上に４つの１次回折次数のそれぞれを結像するように構成され、その結果、それぞれ像１８２、１８３、１８４、および１８５が得られる。他の４つのレンズ１７２、１７３、１７４および１７５は、第１レンズ１７１から所定の距離だけ離間している。例えば、所定の距離は、レーザビーム２の実質的にガウス強度分布の６σのような標準偏差σの倍数に対応してもよい。上記のように、０次回折次数の像１８１と４つの１次回折次数の像１８２、１８３、１８４および１８５を同じ検出面ＤＰに投影することにより、ビームスプリッタ、またはミラー、またはレンズなどの追加の光学デバイスの使用を必要とせずに、レーザビーム２のビームポインティングの線形および角度成分の同時のアライメントが可能となる。

図５（ｄ）は、基準面ＲＰにおけるレーザビーム２の強度プロファイルおよび検出面ＤＰにおけるレーザビーム２の像１８１の０次回折次数の強度の断面を示す。図５（ｄ）に見られるように、レーザビーム２の０次回折次数の断面－像１８１は、実質的にガウス形状を維持する。０次回折次数の像１８１の位置は、図５（ａ）に示すように、レーザビーム２と基準面ＲＰとの交点の位置と実質的に一致する。検出面ＤＰにおけるレーザビーム２の０次回折次数（または像１８１の断面におけるリンギング）の像１８１の断面における段部１９１および１９２は、例えばホログラムの回折光学システム１７の結像誤差（例えば干渉効果）によるものであり得る。これらの結像誤差は、回折光学システム１７によって実行される多面的機能によるものであり得る。回折光学システム１７の結像誤差は、補正可能または補償可能であり得る。例えば、結像誤差は、０次回折次数の像１８１と１次回折次数の像１８２、２８３、１８４、１８５とをデコンボリュートすることにより、および、回折光学システム１７の構成、例えば０次回折次数の像１８１を復元する前のレンズ１７１、１７２、１７３、１７４および１７５の相対的な空間配置、に基づいて、リンギングまたは干渉効果を補償することにより、補正することができる。

図６（ａ）～（ｄ）は、回折光学システム１７によって検出面ＤＰに投影されたレーザビーム２の強度マップを示している。回折光学システム１７は、上述したように５つのレンズを含む。この実施形態では、検出面ＤＰは、第１基準点６０１と４つの第２基準点６０２、６０３、６０４および６０５とを含む。第１基準点６０１の位置は、例えばコンピュータプログラムを使用してコントローラ１６ａによって提供され得る。コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに第１基準点６０１の位置を表示モニタに提供および／または表示させるように構成され得る。上述のように、第２基準点６０２、６０３、６０４および６０５の位置は、第１基準点６０１の位置、レンズ１７１、１７２、１７３、１７４および１７５の互いに対する配置、および／またはレンズ１７１、１７２、１７３、１７４および１７５の光軸間の距離から導出されている。

図６（ａ）において、０次回折次数の像１８１と１次回折次数の像１８２、１８３、１８４、１８５の位置は、それぞれ検出面ＤＰにおける基準点６０１、６０２、６０３、６０４および６０５の位置に対応している。したがって、レーザビーム２は検出システム１６に対して位置合わせされていると考えることができる。

図６（ｂ）では、１次回折次数の像１８２、１８３、１８４および１８５の位置は、第２基準点６０１、６０２、６０３、６０４および６０５に対してシフトしている。一方、０次回折次数の像１８１の位置は、第１基準点６０１の像に一致している。第２基準点６０２、６０３、６０４および６０５に対する像１８２、１８３、１８４および１８５のシフトは、レーザビーム２のビームポインティングの角度成分のずれ（ミスアライメント）を示している。第２基準点６０２、６０３、６０４および６０５に対する像１８２、１８３、１８４および１８５のシフトは、例えば、ここでは基準軸または基準方向に対する、ここでは右側への、レーザビーム２の２ｍｒａｄのチルトまたは傾斜に対応する。

図６（ｃ）では、像１８１の位置は、第１基準点６０１に対してシフトされており、一方、像１８２、１８３、１８４および１８５の位置は、第２基準点６０２、６０３、６０４および６０５の位置に一致している。第１基準点６０１に対する像１８１のこのシフトは、レーザビーム２のビームポインティングの線形成分のずれ（ミスアライメント）を示す。第１基準点６０１に対する像１８１のシフト６０１は、基準面ＲＰ内のレーザビーム２の、例えば基準軸に実質的に垂直な方向への、ここでは左側への１ｍｍの変位に対応する。

図６（ｄ）では、像１８１および像１８２、１８３、１８４および１８５の位置は、第１および第２基準点６０１、６０２、６０３、６０４および６０５に対してシフトしている。第１および第２基準点６０１、６０２、６０３、６０４および６０５に対する、０次回折次数の像１８１と４つの１次回折次数の像１８２、１８３、１８４および１８５の両方は、レーザビーム２のビームポインティングの線形および角度成分のずれ（ミスアライメント）を示す。第１基準点６０１に対する像１８１のシフトは、基準面ＲＰ内でのレーザビーム２の、レーザビーム２の伝播軸に対して実質的に垂直な方向への１ｍｍの変位に対応する。一方、第２基準点６０２、６０３、６０４および６０５に対する像１８２、１８３、１８４および１８５のシフトは、基準方向に対する、レーザビーム２の２ｍｒａｄのチルトまたは傾斜に対応する。

図７（ａ）～図７（ｄ）は、基準面ＲＰ内でのレーザビーム２のビームポインティングの線形成分および角度成分の変化に関する、検出面ＤＰにおける０次回折次数の像１８１の位置と１次回折次数の像１８２、１８３、１８４および１８５の位置との依存性のグラフを示す。回折光学システム１７のホログラフィック素子は、レーザビーム２の光学収差を引き起こす可能性があり、それは、例えば基準面ＲＰ内でのレーザビーム２のビームポインティングの線形成分および／または角度成分の変化に応じて、０次回折次数の像１８１および／または１次回折次数の像１８２、１８３、１８４および１８５のシフト間の干渉（またはクロストーク）をもたらす可能性がある。この干渉（またはクロストーク）は、以下に説明するように、小さいか無視できる程度であると考えることができる。いくつかの実施形態では、干渉（またはクロストーク）は、回折光学システムの構成、例えばレンズ１７１、１７２、１７３、１７４および１７５の相対配置、に基づいて除去可能または除去されてよい。

図７（ａ）は、レーザビーム２のビームポインティングの線形成分の変化に対する像１８１の位置の依存性を示す。この図は、レーザビーム２の伝播軸に対して実質的に垂直な方向に距離ｘだけレーザビーム２がシフトしているときに、０次回折次数の像１８１は検出面ＤＰ内で－０．９６ｘだけシフトする（上述したように、負の符号は第１レンズの負の倍率によるものである）。

図７（ｂ）は、レーザビーム２のビームポインティングの線形成分の変化に対する、１次回折次数の像、例えば像１８２の位置の依存性を示す。レーザビーム２がレーザビーム２の伝播軸に対して実質的に垂直な方向に距離ｘだけシフトされるとき、像１８２は検出面ＤＰ内で０．０３９ｘだけシフトされる。

図７（ｃ）は、レーザビーム２のビームポインティングの角度成分の変化に対する１次回折次数の像１８２の位置の依存性を示す。この図は、レーザビーム２がレーザビーム２の元の伝播軸に対してｘだけ傾斜したときに、像１８２が検出面内で０．９３ｘｆだけシフトする（ここでｆは第２レンズの焦点距離に対応する）ことを示している。

図７（ｄ）は、レーザビーム２のビームポインティングの角度成分の変化に対する０次回折次数の像１８１の位置の依存性を示している。この図は、レーザビーム２がレーザビーム２の元の伝播軸に対してｘだけ傾斜したときに、像１８１が検出面内で０．００１ｘｆだけシフトすることを示している。

図８は、検出システム１６に対してレーザビーム２を位置合わせする方法のフローチャートを示す。図８に示す方法のステップは、図３に示す実施形態を参照して説明される。この方法は、図３（ｂ）および図５（ｂ）～図５（ｄ）に示す実施形態にも同様に適用可能である。

上述のように、アライメントシステム１５は、リソグラフィシステムのビームデリバリシステム１ａ内に配置することができる。第１のステップ１０１０として、この方法は、レーザビーム２を回折光学システム１７上に投影するステップを含む。例えば、ビームデリバリシステム１ａの１つ以上の光学デイバスは、レーザビーム２を回折光学システム１７上に投影することができる。異なる回折次数のそれぞれの少なくとも２つの像が、回折光学システム１７によって検出面ＤＰ上に投影される。これらの像は、検出面ＤＰを画定する検出システム１６によって検出される（ステップ１０１５）。簡単な例として、第１の像は０次回折次数の像１８１であり、第２の像は１次回折次数の像１８２であるとする。２つの像を検出するステップ（１０１５）は、第１基準点６０１に対する第１の像の位置、および第２基準点６０２に対する第２の像の別の位置を検出することを含むことができる（ステップ１０２０）。第１基準点６０１および第２基準点６０２は、検出システム１６によって画定されてもよく、第１および第２の基準画素に対応する。代替的に又は追加的に、十字線またはアパーチャの形態であり得る基準要素１８がレーザビーム２に挿入されてもよく、基準要素１８の像１８’が検出面ＤＰに投影されてもよい。この方法は、検出面ＤＰ内の基準要素１８の像１８’の位置に基づいて、第１基準点６０１および第２基準点６０２のうちの一方を決定することを含むことができる。第１基準点６０１および第２基準点６０２のうちの他方は、回折光学装置１７における第１および第２のレンズの相対的な配置および／または検出面ＤＰ内の第１基準点６０１および第２基準点６０２のうちの一方の位置に基づいて決定され得る。例えば、第１基準点６０１と第２基準点６０２のうちの他方は、第１レンズの光軸ＯＡ１と第２光学素子レンズの光軸ＯＡ２との間の距離Ｄ、および／または検出面ＤＰにおける第１基準点６０１および第２基準点６０２のうちの一方の位置に基づいて決定され得る。この方法は、第１基準点６０１および第２基準点６０２の少なくとも一方に対する第１の像１８１および第２の像１８２の少なくとも一方の位置に基づいて、検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントを決定することを含むことができる。

物理的な基準要素が提供される必要はないことが理解されるであろう。例えば、図４の実施形態では、Ｘでマークされた基準要素１８は物理的な要素である必要はなく、検出面ＤＰ内の像を表すものとして取っていてもよい。

他の実施形態では、第１基準点６０１および第２基準点６０２のうちの少なくとも１つが、例えばコンピュータプログラムの一部として、コントローラ１６ａによって提供されてもよいことが理解されるであろう。コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに第１および第２基準点６０１および６０２の少なくとも一方を提供させるように構成されてよく、第１および第２基準点６０１および６０２の少なくとも他方は、回折光学デバイス１７内の第１および第２レンズの相対的な配置および／または第１および第２基準点６０１および６０２のうちの少なくとも一方の位置に基づいて決定されてよい。例えば、第１および第２基準点の少なくとも他方は、第１レンズの光軸と第２レンズの光軸との間の距離および／または第１および第２基準点６０１および６０２の少なくとも１つの位置に基づいて決定されてよい。

検出面ＤＰにおいてレーザビーム２のプロファイルを測定することができる。本方法のステップ１０２５において、第１および第２基準点６０１および６０２それぞれに対する第１および第２の像１８１および１８２の位置に基づいて、検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントが決定される。第１および第２基準点６０１および６０２それぞれに対する第１および第２の像１８１および１８２の位置は、例えばコンピュータプログラムを使用して、レーザビーム２のずれ、例えばレーザビーム２のビームポインティングの角度および／または線形成分のずれの決定を可能とする（ステップ１０２５）。例えば、コンピュータプログラムは、第１および第２基準点６０１および６０２それぞれに対する第１および第２の像１８１および１８２の位置に基づいて、コントローラ１６ａにレーザビーム２のずれ、レーザビーム２のビームポインティングの角度成分および／または線形成分のずれを決定させるように構成されてもよい。このステップは、第１および第２基準点６０１および６０２の一方に対する第１および第２の像１８１および１８２の一方の位置に基づいて、第１および第２の位置合わせパラメータを決定することを含む（図示せず）。検出面ＤＰ内の第１基準点６０１に対するレーザビーム２の第１の像１８１の位置は、第１のビームアライメントパラメータを示してもよい。検出面ＤＰにおける第２基準点６０２に対するレーザビーム２の第２の像１８２の位置は、第２のビームアライメントパラメータを示してもよい。第１のビームアライメントパラメータは、レーザビーム２のビームポインティングの線形成分（またはビームポインティングの安定性または精度）に対応し得る。第２のビームアライメントパラメータは、レーザビーム２のビームポインティングの角度成分（またはビーム指向の安定性または精度）に対応し得る。回折光学システム１７の構成、すなわち第１および第２のレンズの相対配置、レンズの数、および／または第１および第２基準点６０１および６０２それぞれに対する第１および第２の像１８１および１８２の位置に基づいて、コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに第１および／または第２のビームアライメントパラメータを導出させるように構成されてもよい。コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａが検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントに必要となる可能性があるビームポインティングの線形成分および角度成分に関する情報をユーザに提供するように構成することができる。

検出システム１６に接続することができるコントローラ１６ａは、第１および第２基準点６０１、６０２それぞれに対する第１および第２の像１８１および１８２の位置を表示するように構成することができる。これは、ユーザに対する視覚的フィードバックを提供する（ステップ１０３０）。ずれが検出されると、この方法は、第１および第２の像１８１、１８２の位置が検出面ＤＰ内の第１および第２基準点６０１、６０２の位置に対応するように、検出システム１６に対してレーザビーム２を位置合わせすることを含む（ステップ１０３５）。このステップは、ビームデリバリシステム１ａの１つ以上の光学デバイスおよび／または検出システム１６に対するレーザ１の位置を調整することを含んでよい。レーザビーム２のビームポインティングの角度成分および／または直線成分の決定により、検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントを容易にすることができる。

いくつかの実施形態では、コントローラ１６ａは、処理システムまたは制御ユニットの一部であるか、その中に含まれることが可能であることが理解されよう。コントローラ１６ａによって実行されるコンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントを決定させる。例えば、コンピュータプログラムは、検出面ＤＰ内の第１および第２の像１８１、１８２の位置に基づいて、コントローラ１６ａに検出システム１６に対するレーザビームのアライメントを決定させるように構成されてもよい。

コンピュータプログラムは、検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントに関する情報をコントローラ１６ａに提供および／または表示させるように構成することができる。情報は、検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントを示してもよい。情報は、例えば、第１および第２基準点の少なくとも１つ、および／または第１および第２のアライメントパラメータの少なくとも１つに対する、検出平面ＤＰにおける少なくとも２つの像の位置の少なくとも１つを含み得る。コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａにディスプレイ上に情報を表示させて、視覚的なフィードバックをユーザに提供するように構成されてもよい。ディスプレイは、例えば図８に符号１６ｂで示されている。これにより、ユーザは、例えばコントローラ１６ａがディスプレイ１６ｂを介して視覚的フィードバックを提供する間に、ビームデリバリシステム１ａの１つまたは複数の光学デバイスまたはレーザ１の位置または向きを調整することによって、検出システム１６に対してレーザビーム２を位置合わせすることができる。明確にするために、図の「ｄｘ」と「ｄｙ」の表示は、それぞれｘ軸に平行な増分シフトとｙ方向の増分シフトを示している。図の「ｄｒｘ」と「ｄｒｙ」の表示は、それぞれｘ軸周りとｙ軸周りの増分回転を示している。

コンピュータプログラムは、調整を必要とするビームデリバリシステム１ａの光学デバイス、および／または検出システム１６に対するレーザビーム２の位置合わせを必要とする光学デバイスの調整の程度またはレベルをコントローラ１６ａに識別させるように構成されてもよい。コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに、調整を必要とする光学デバイスおよび／または検出システム１６に対するレーザビーム２の位置合わせを必要とする光学デバイスの調整の程度またはレベルを示す情報をユーザに提供させるように構成されてもよい。コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに、ビームデリバリシステム１ａの１つまたは複数の特性、例えば相対的な配置や向き、例えばビームデリバリシステム１ａの１つ以上の光学デバイスの光学的レイアウト、および／またはビームデリバリシステム１ａ内の１つ以上の光学デバイスの各々の位置、に基づいて調整を必要とする光学デバイスを識別させるように構成されてもよい。調整を必要とするビームデリバリシステム１ａの光学デバイスをコントローラ１６ａに識別させるようにコンピュータプログラムを構成することによって、検出システム１６に対してレーザビーム２を位置合わせするプロセスは、容易にされる、および／または促進される。コントローラ１６ａは、サービスエンジニアまたはアライメントを調整するための他の作業員へのフィードバックとして使用することができる情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１６ａは、どのマニピュレータをどの程度動かすべきかに関して作業者に指示することができる。

コンピュータプログラムは、コントローラ１６ａに、レーザビーム２を検出システム１６に対して位置合わせするように調整を必要とするビームデリバリシステム１ａの光学デバイスを作動させるように構成されてもよい。マニピュレータ、モータなどの形態で提供され得るアクチュエータは、調整を必要とするビームデリバリシステム１ａの光学デバイスに結合または接続されてよい。代替的に又は追加的に、アクチュエータをビームデリバリシステム１ａの各光学デバイスに結合又は接続してもよい。各アクチュエータは、コントローラ１６ａと通信し、結合し、または接続されてもよい。各アクチュエータは、例えばコントローラ１６ａから各アクチュエータに送信される信号に応答して、検出システム１６に対してレーザビーム２を位置合わせするために必要とされる調整の程度またはレベルでビームデリバリシステム１ａの各光学デバイスを移動または調整するように構成されてもよい。これは、例えば位置ずれが検出されたときに、コンピュータプログラムがコントローラ１６ａに検出システム１６に対するレーザビーム２のアライメントを検出させ、各光学デバイスを作動させてレーザビームをアライメントシステム１５に対してアライメントさせるコンパクトなアライメントシステム１５を可能にする。追加的または代替的に、各アクチュエータを設けることにより、アライメントシステム１５を自動化することが可能になる。いくつかの実施形態では、アライメントシステムがビームドリフトを検出し、ドリフトを能動的に補償してアライメントを安定に保つビーム安定化が提供されてもよい。

当然のことながら、いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムはキャリア媒体上で提供されてもよい。キャリア媒体は、フラッシュドライブ、メモリスティック、光ディスクまたはキャリア、磁気ディスクまたはキャリア、メモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの有形の非一時的キャリア媒体であってよい。キャリア媒体は、電磁波、電子または磁気信号、デジタルデータなどのような無形のキャリア媒体であるか、それらを含むか、またはその中に含まれてもよい。

アライメントシステムはリソグラフィシステムのビームデリバリシステムで使用されるように記載されているが、アライメントシステムはこの用途に限定されず、追加的または代替的にリソグラフィ装置の照明システム内、放射源とリソグラフィ装置との間、またはリソグラフィ装置またはリソグラフィシステムの別の部分に配置されてもよいことを理解されたい。さらに、本明細書に記載のアライメントシステムはリソグラフィシステムでの使用に限定されず、例えばミラー、レンズまたは他の光学系のような検出器または光学的な１つ以上の光学部品に対して、光ビームのアライメントを必要とする可能性がある他の光学システムでの用途を見出すことができることを理解されたい。

第１の像は、０次回折次数の像であることに限定されず、第２の像は、１次回折次数の像であることに限定されないことが理解されるべきである。例えば、他の実施形態では、回折光学システムの２つの焦点距離は、レーザビームのアライメントの変化、例えばビームポインティングの安定性または精度の線形および角度成分が、検出面において可視／検出可能であり、および／または決定されるように、選択されてもよい。コンピュータプログラムは、コントローラにレーザビームのアライメントの変化を検出および／または決定させてよい。上述のように、レーザビームの方向の変化、またはレーザビームの伝播軸に対して垂直なレーザビームのシフトは、検出面においてレーザビームの第１および／または第２の像の位置の変化を引き起こす可能性がある。コンピュータプログラムは、検出面における第１および第２の像の位置および／または光学デバイスの配置、例えば光学デバイスにおける第１および第２素子の相対配置、に基づいて、コントローラにレーザビームのアライメント、例えばビームポインティングの安定性または精度の線形および角度成分、を決定させるように構成されてもよい。

図４は、基準面ＲＰ内に配置されているものとして基準要素１８を示しているが、他の実施形態では、基準要素を放射ビーム２の経路内の別の位置に配置することができることが理解されよう。例えば、基準要素１８を検出面ＤＰに配置し、リレーレンズを使用して基準要素の像を検出器（この実施形態では検出面の外側／遠位に配置することができる）に投影することができる。いくつかの実施形態では、物理的な基準要素を設けることができず、任意の物理的基準要素を基準面に設けることなく、任意の選択された横断面を基準面として選択することができる。

本発明の特定の実施の形態を上述してきたが、本発明は記載と異なる態様で実施されてもよいことが理解されよう。例えば、電磁放射のビームのアライメントは、リソグラフィシステムの文脈の中で上述した。また、本発明のアライメントシステムは、金属切削または光学的測定などの他の使用分野にも適用できることを理解されたい。

上述の記載は例示を意図しており、限定を意図していない。したがって、当業者であれば、以下に記述される請求項の範囲を逸脱しない範囲で、上述した発明に対する変形がなされてもよいことが理解されよう。

Claims (10)

1. レーザと、前記レーザからのレーザビームを使用して放射ビームを生成するよう構成された放射源とを備えるリソグラフィ装置のための放射源システムであって、
   前記放射源システムは、基準面内の基準位置に対する前記レーザビームの位置を決定し、前記基準面内の基準方向に対する前記レーザビームの方向を決定するように構成されたアライメントシステムを備え、
   前記アライメントシステムは、前記基準面と交差する前記レーザビームを表す像を検出面上に投影するように構成され、
   前記アライメントシステムは、回折光学システムを含み、
   前記回折光学システムは、前記レーザビームを異なる回折次数に回折するように動作し、
   前記回折光学システムは、第１レンズと、前記第１レンズとは別の第２レンズとを有し、
   前記第１レンズは、前記異なる回折次数のうちの第１の特定の１つの第１の投影を、前記検出面内の第１の位置に生成するように動作し、
   前記第２レンズは、前記異なる回折次数のうちの第２の特定の１つの第２の投影を、前記第１の位置と異なる前記検出面内の第２の位置に生成するよう動作する、
   放射源システムと、
   前記放射源システムからの放射ビームにパターンを付与するパターニングデバイスと、
   前記パターンが付与された放射ビームを基板に投影する投影システムと、
   を備えるリソグラフィ装置。
2. 前記第１の投影および前記第２の投影は実質的に重ならない、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記異なる回折次数のうちの前記第１の特定の１つは、０次回折次数であり、
   前記第１レンズは、前記基準面との断面における前記レーザビームの強度分布の第１の像を前記検出面上に投影するように動作可能であり、
   前記異なる回折次数のうちの前記第２の特定の１つは、１次回折次数であり、
   前記第２レンズは、前記第２レンズと前記検出面との間の距離に実質的に等しい焦点距離を有する、
   請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記回折光学システムは、前記第１レンズおよび前記第２レンズとは別の第３レンズを有し、
   前記第３レンズは、前記異なる回折次数のうちの第３の特定の１つの第３の投影を、前記第１の位置と異なり且つ前記第２の位置と異なる前記検出面内の第３の位置に生成するよう動作する、
   請求項１、２または３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記異なる回折次数のうちの前記第２の特定の１つは１次回折次数であり、
   前記異なる回折次数のうちの前記第３の特定の１つは別の１次回折次数である、
   請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記回折光学システムは、前記第１レンズおよび前記第２レンズとは別の第３レンズと、第４レンズと、第５レンズとを有し、
   前記第３レンズは、前記異なる回折次数のうちの第３の特定の１つの第３の投影を、前記第１の位置と異なり且つ前記第２の位置と異なる前記検出面内の第３の位置に生成するよう動作し、
   前記第４レンズは、前記異なる回折次数のうちの第４の特定の１つの第４の投影を、前記第１の位置と異なり且つ前記第２の位置と異なり且つ前記第３の位置と異なる前記検出面内の第４の位置に生成するよう動作し、
   前記第５レンズは、前記異なる回折次数のうちの第５の特定の１つの第５の投影を、前記第１の位置と異なり且つ前記第２の位置と異なり且つ前記第３の位置と異なり且つ前記第４の位置と異なる前記検出面内の第５の位置に生成するよう動作する、
   請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記回折光学システムは二次元格子を実現し、
   前記二次元格子は、４つの異なる１次回折次数（０，１）、（１，０）、（－１，０）および（０、－１）を生成するように動作し、
   前記異なる回折次数のうちの前記第１の特定の１つは、０次回折次数であり、
   前記異なる回折次数のうちの前記第２の特定の１つは、前記４つの異なる１次回折次数のうちの第１の１つであり、
   前記異なる回折次数のうちの前記第３の特定の１つは、前記４つの異なる１次回折次数のうちの第２の１つであり、
   前記異なる回折次数のうちの前記第４の特定の１つは、前記４つの異なる１次回折次数のうちの第３の１つであり、
   前記異なる回折次数のうちの前記第５の特定の１つは、前記４つの異なる１次回折次数のうちの第４の１つであり、
   前記第１レンズは、前記基準面との断面における前記レーザビームの強度分布の第１の像を前記検出面上に投影するように動作可能であり、
   前記第２レンズ、前記第３レンズ、前記第４レンズおよび前記第５レンズの各々は、それぞれのレンズと前記検出面との間の距離に実質的に等しいそれぞれの焦点距離を有する、
   請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記回折光学システムがホログラムを含む、請求項１、２、３、４、５、６または７に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記アライメントシステムは、前記第１の投影と前記第２の投影とを検出するように構成された検出システムを含む、請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記アライメントシステムは、
    前記基準位置に対する前記レーザビームの位置、
    前記基準方向に対する前記レーザビームの方向、
    のうちの少なくとも１つを制御するように構成された光学デバイスと、
    前記光学デバイスの位置および向きのうちの少なくとも１つを調整するように構成されたアクチュエータと、
    前記検出システムから出力信号を受け取り、受け取った出力信号に応じて前記アクチュエータを制御するように構成されたコントローラと、
    を備える、請求項９に記載のリソグラフィ装置。

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