(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明系であって、  ａ）面（７１）と、
ｂ）反射性又は透過性のビーム偏向要素（４８）のアレイ（４６；１２０）であって、各ビーム偏向要素（４８）が、該ビーム偏向要素（４８）によって生成される偏向角を変更することによって可変である位置で前記面上に投影光点（７３ａ，７３ｂ）を生成するように構成される前記アレイ（４６；１２０）と、
ｃ）スポット形状測定ユニット（１０６）上に前記ビーム偏向要素（４８）によって生成されるスポットの形状を測定するように構成され、前記アレイ（４６；１２０）とマスク（１６）との間で投影光が辿ることが許される可能な全ての経路の外側に配置されるスポット形状測定ユニット（１０６）と、
ｄ）前記ビーム偏向要素（４８）を制御するように構成される制御ユニット（５０）と、
を含み、
前記制御ユニット（５０）は、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の露光作動中の所定の瞬間に、少なくとも１つのビーム偏向要素（４８）が、投影光を専ら前記スポット形状測定ユニット（１０６）上に誘導し、かつ少なくとも一部のビーム偏向要素（４８）が、投影光を専ら前記面（７１）上に誘導するように構成される、
ことを特徴とする照明系。
【請求項２】
前記面（７１）は、前記スポット形状測定ユニット（１０６）と交わる平面に延びることを特徴とする請求項１に記載の系。
【請求項３】
前記面（７１）は、前記マスク（１６）の照明に専ら寄与する最大使用可能区域を有し、
前記スポット形状測定ユニット（１０６）は、前記区域の最大直径の１／５よりも小さい距離だけ該区域から離間している、
ことを特徴とする請求項２に記載の系。
【請求項４】
前記制御ユニット（５０）は、前記少なくとも１つのビーム偏向要素（４８）によって生成された前記スポット（７３ｍ）が、スポット形状測定中に前記スポット形状測定ユニット（１０６）の検出器面（１０８）の上を移動するように該少なくとも１つのビーム偏向要素（４８）を制御するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の系。
【請求項５】
前記検出器面は、各々が光入射窓を有するセンサ要素（１１０）のアレイを含み、
前記センサ要素は、ある一定の方向に沿って該方向に沿った前記光入射窓の長さよりも大きい距離だけ離間している、
ことを特徴とする請求項４に記載の系。
【請求項６】
前記制御ユニット（５０）は、前記スポット（７３ｍ）が前記検出器面（１０８）の上で蛇行するように前記少なくとも１つのビーム偏向要素（４８）を制御するように構成されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の系。
【請求項７】
前記投影光は、２５ｎｍよりも小さい波長、好ましくは、約１３．６ｎｍの波長を有し、
前記スポット形状測定ユニット（１０６）は、シンチレータ（１２４）と電子光センサ（１２６）とを含むシンチレーション検出器である、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の系。
【請求項８】
照明系（１２）が、前記スポット形状測定ユニット（１０６）によって生成された測定値に基づいて、測定スポット（７３ｍ）の形状を表す１組のパラメータを計算するように構成された評価ユニット（１１２）を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の系。
【請求項９】
前記スポットは、近似的に楕円の形状を有し、
前記パラメータは、前記楕円の中心、並びに該楕円の主軸の長さ及び向きを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の系。
【請求項１０】
評価系が、ｘ及びｙを前記スポット形状測定ユニットによって放射照度ｆ（ｘ，ｙ）が測定される座標とする場合に、
0005525608.tif 000017
によって与えられる数学的モーメントＭijに基づいて前記パラメータを判断するように構成されることを特徴とする請求項９に記載の系。
【請求項１１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）においてマスクを照明するための照明系を作動させる方法であって、
ａ）複数の投影光ビーム（５４ａ’，５４ｂ’，５４ｍ）を生成する段階と、
ｂ）アレイ（４６；１２０）とマスク（１６）との間で投影光が辿ることが許される可能な全ての経路の外側に配置されたスポット形状測定ユニット（１０６）上に少なくとも１つの投影光ビーム（５４ｍ）を誘導する段階と、
ｃ）前記少なくとも１つの投影光ビーム（５４ｍ）によって前記スポット形状測定ユニット（１０６）上に生成されたスポット（７３ｍ）の形状を測定する段階と、
ｄ）他方の投影光ビーム（５４ａ’，５４ｂ’）を面（７１）上に誘導し、該面（７１）上の該光の少なくとも一部分が前記マスク（１６）の照明に寄与する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの投影光ビーム（５４ｍ）は、スポット形状測定中に前記スポット形状測定ユニット（１０６）の検出器面（１０８）の上を移動することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
スポット（７３ａ，７３ｂ）を前記面（７１）上に配置し、それによって段階ｃ）において測定された前記スポットの前記形状を考慮する段階を含むことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｅ）前記少なくとも１つの投影光ビームによって前記スポット形状測定ユニット上に生成されたスポットの形状を測定する段階と、
ｆ）前記面上に前記スポットを配置し、それによって段階ｅ）において測定されたスポットの形状を考慮する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１又は請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明系に関する。より具体的には、本発明は、系瞳平面又は別の面内の可変位置に光点を生成することができる傾斜可能なマイクロミラー又は他のビーム偏向要素から構成されるアレイを含む照明系に関する。更に、本発明は、照明系を作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は単純にリソグラフィとも呼ばれる）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの製作のための技術である。マイクロリソグラフィ処理は、エッチング処理と併せて基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜積層体内に特徴部をパターン形成するのに使用される。製作の各層では、ウェーハは、最初に、深紫外（ＤＵＶ）光、真空紫外（ＶＵＶ）光、又は極紫外（ＥＵＶ）光のような放射線に敏感な材料であるフォトレジストで被覆される。次に、フォトレジストを上に有するウェーハは、投影露光装置において投影光に露光される。この装置は、パターンを含むマスクをフォトレジスト上にフォトレジストがマスクパターンによって判断されるある一定の位置においてのみ露光されるように投影する。露光の後にフォトレジストは現像され、マスクパターンに対応する像が生成される。次に、エッチング処理が、このパターンをウェーハ上の薄膜積層体内に転写する。最後にフォトレジストが除去される。異なるマスクを使用するこの工程の繰返しにより、多層微細構造化構成要素がもたらされる。
【０００３】
一般的に、投影露光装置は、マスクを照明するための照明系と、マスクを整列させるためのマスク台と、投影対物系と、フォトレジストで被覆されたウェーハを整列させるためのウェーハ整列台とを含む。照明系は、マスク上で例えば矩形スリット又は湾曲スリットの形状を有することができる視野を照明する。
【０００４】
理想的には、照明系は、マスク上の照明視野の各点を明確に定められた放射照度及び角度分布を有する投影光で照明する。角度分布という用語は、マスク平面内の特定の点に向けて収束する光束の全光エネルギが、光束を構成する光線の様々な方向の間で如何に配分されるかを表す。
【０００５】
マスク上に入射する投影光の角度分布は、通常はフォトレジスト上に投影されるパターンの種類に適合される。例えば、比較的大きいサイズの特徴部は、小さいサイズの特徴部とは異なる角度分布を必要とする可能性がある。最も一般的に使用される投影光角度分布は、従来照明設定、環状照明設定、二重極照明設定、及び四重極照明設定と呼ばれる。これらの用語は、照明設定の系瞳面内の放射照度分布を意味する。例えば、環状照明設定では、系瞳面内で環状領域のみが照明される。この場合、投影光の角度分布において小さい角度範囲しか存在せず、従って、全ての光線は、マスク上に類似の角度で斜めに入射する。
【０００６】
望ましい照明設定を得るために、マスク平面内の投影光の角度分布を修正するための異なる手段が公知である。マスク平面に異なる角度分布を生成するのに最大の柔軟性を得るために、瞳面を照明するミラーアレイを使用することが提案されている。
【０００７】
ＥＰ  １  ２６２  ８３６  Ａ１では、ミラーアレイは、１０００個を超える微小ミラーを含むマイクロ電気機械系（ＭＥＭＳ）として達成されている。ミラーの各々は、２つの直交傾斜軸の回りに傾斜させることができる。従って、そのようなミラーデバイス上に入射する放射線は、ほぼいずれかの望ましい半球方向に反射することができる。ミラーアレイと瞳面の間に配置されたコンデンサーレンズは、ミラーによって生成された反射角を瞳面内の位置に変換する。この公知の照明系は、瞳面を複数のスポットで照明することを可能にし、各スポットは、１つの特定の微小ミラーに関連付けられ、かつこのミラーを傾斜させることによって瞳面にわたって自由に移動可能である。
【０００８】
類似の照明系は、ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１、ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２、ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２、及びＷＯ  ２００８／０９５６９５  Ａ２から公知である。傾斜可能ミラーアレイは、ＥＵＶ照明系においても提案されている。
【０００９】
系瞳面内の全放射照度分布が複数のスポットから組み立てられることになる場合には、利用可能なスポットの数だけではなく、スポットの形状を把握することが必要である。スポット形状を判断するために、本出願人に譲渡された非公開国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０１０６２２は、いくつかの異なる手法を提案している。
【００１０】
第１の手法により、スポット形状は、シミュレーションによって判断される。
【００１１】
第２の手法により、スポット形状は測定される。この目的のために、１つを除く全てのミラーは、これらのミラーが系瞳面上にいかなる光も導かない「オフ」位置にくるように傾斜される。次に、瞳測定センサがマスク平面に挿入され、このセンサは、特定の視野点上に入射する光の角度分布を測定する。測定された角度分布は、系瞳面内の放射照度分布に計算上で変換される。
【００１２】
同じく第３の手法により、１つを除く全てのミラーは、それらが「オフ」位置にくるように傾斜される。単一のミラーによって生成される放射照度は、位置分解センサ、例えば、ＣＣＤセンサを用いて系瞳面内で直接測定される。
【００１３】
第４の手法により、単一のミラーによって生成される放射照度は、系瞳面と光学的に共役な面に配置された位置分解センサによって測定される。この目的のために、投影光路に配置されたビームスプリッタは、投影光の僅かな部分を位置分解センサに向けて反射する。
【００１４】
スポット形状の測定に基づく全ての手法は、１つを除く全てのミラーが、スポット形状測定中に「オフ」状態になければならないという欠点を有する。その結果、そのような測定は、装置の露光作動中には実施することができない。
【００１５】
ＷＯ  ２００８／０６１６８１  Ａ２は、同じくビームスプリッタと、系瞳面と光学的に共役な位置に配置された位置分解センサとを含む測定ユニットを開示している。しかし、この手法により、単一のミラーによって反射される１つの光ビームだけではない光ビームが、ビームスプリッタによってセンサ上にもたらされる。代替的に、測定は、装置の露光作動中に実施される。この場合、センサ上の放射照度分布は、系瞳面内の放射照度分布と同一である（少なくともほぼ同一）。１つのミラーが傾斜される場合、系瞳面内の全放射照度分布へのこのミラーの寄与は、ミラーが傾斜される前の放射照度分布と傾斜された後の放射照度分布との間の差を計算することによって判断することができる。
【００１６】
しかし、装置の露光作動中に単一のミラーを傾斜させることは許容することができず、従って、ミラーによって生成される個々のスポットの形状を測定するというこの手法も露光作動中に実施することができない。それとは別に、この手法は、全てのミラーによって生成される投影光の一部分がセンサ上にもたらされ、従って、マスクの照明に寄与することができない（例え小さいといえども）という欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】ＥＰ  １  ２６２  ８３６  Ａ１
【特許文献２】ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２
【特許文献４】ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２
【特許文献５】ＷＯ  ２００８／０９５６９５  Ａ２
【特許文献６】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０１０６２２
【特許文献７】ＷＯ  ２００８／０６１６８１  Ａ２
【特許文献８】ＷＯ  ２００５／０７８５２２  Ａ
【特許文献９】ＵＳ  ２００４／００３６９７７  Ａ１
【特許文献１０】ＵＳ  ２００５／００１８２９４  Ａ１
【特許文献１１】ＷＯ  ２００８／０９５６９５  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、マイクロリソグラフィ投影露光装置の露光作動中にスポット形状を測定することを可能にし、この装置においてマスクを照明するための照明系を提供し、更に、そのような照明系を作動させる方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
照明系に関して、この目的は、面と反射性又は透過性のビーム偏向要素のアレイとを含む系によって達成される。各ビーム偏向要素は、面上で、ビーム偏向要素によって生成される偏向角を変更することによって可変である位置に投影光点を生成するように構成される。更に、系は、スポット形状測定ユニット上にビーム偏向要素によって生成されるスポットの形状を測定するように構成されたスポット形状測定ユニットを含む。スポット形状測定ユニットは、アレイとマスクとの間で投影光が辿ることが許される可能な全ての経路の外側に配置される。ビーム偏向要素を制御するように構成された制御ユニットが設けられる。制御ユニットは、装置の露光作動中の所定の瞬間に、少なくとも１つのビーム偏向要素が、投影光をスポット形状測定ユニット上にのみ誘導し、少なくとも一部のビーム偏向要素が、投影光を面上にのみ誘導するように更に構成される。
【００２０】
スポット形状測定ユニットは、アレイとマスクとの間で投影光が辿ることが許される可能なあらゆる経路の外側に配置されるので、マスクの照明を妨害する可能性はない。従って、装置の露光作動中に測定を実施することができる。スポット形状測定ユニットは、投影光のうちのある一定の部分を分割するビームスプリッタ又は類似の光学構成要素を必要としない。代替的に、少数のミラーによって生成される投影光ビームがスポット形状測定ユニットに向けてもたらされるように、これらのミラーが傾斜される。例えば、アレイが４０００個のビーム偏向要素を含み、１つの要素が投影光ビームをスポット形状測定ユニットに誘導し、一方、３９９９個全ての残りのビーム偏向要素が投影光ビームを系瞳面に向けて誘導し、従って、マスクの照明に寄与する場合には、測定目的では投影光のうちの１／４０００しか損失しない。この損失光は、ビームスプリッタが投影光の経路に配置される構成と比較して有意に少ない光である。
【００２１】
制御ユニットは、２つの露光の間の間隔において又は更に連続する光パルスの間の間隔中に、１つのビーム偏向要素がその光ビームをスポット形状測定ユニット上に誘導し、かつ（同時に）以前にスポット形状測定ユニットにもたらされていた光ビームが、それがスポット形状測定ユニットに移動された面上のスポットを置換するように向け直されるように構成することができる。スポットを面とスポット形状測定ユニットとの間で行き来させるように連続して切り換えることにより、アレイの全てのビーム偏向要素に対してスポット形状を非常に迅速に測定することができる。
【００２２】
スポットが生成される面は、照明系の系瞳面、又はそれに光学的に共役な面とすることができる。従って、この面を「架空のもの」とすることができ、すなわち、この面を定めるいかなる固体又は液体の材料も存在しない。しかし、この面は、光学構成要素、例えば、光学インテグレーターの面と一致させることができる。そのような光学インテグレーターは、ロッド又は光学ラスタ要素、例えば、フライアイレンズ又は回折光学要素によって形成することができる。
【００２３】
一実施形態では、この面は、スポット形状測定ユニットと交わる平面に延びている。言い換えれば、スポット形状測定ユニットは、面のうちでマスクの照明だけに寄与する通常の区域の外側に配置されるが、依然としてこの使用可能区域に非常に近く位置決めされる。例えば、スポット形状測定ユニットは、この区域からこの区域の最大直径の１／５よりも小さい距離だけ離間させることができる。スポット形状測定ユニットを面の近くに配置することにより、スポット形状測定ユニット上に特定のビーム偏向要素によって生成されるスポットが、面の使用可能区域上に生成されるスポットと非常に類似することが保証される。単一のビーム偏向要素によって異なる偏向角で生成されるスポットの形状の間のあらゆるずれを例えば較正によって考慮することができる。
【００２４】
別の実施形態により、制御ユニットは、スポット形状測定中に少なくとも１つのビーム偏向要素によって生成されるスポットが、スポット形状測定ユニットの検出器面上で移動するように少なくとも１つのビーム偏向要素を制御するように構成される。
【００２５】
この構成は、少数の検出器ピクセル又は類似のセンサ要素のみを有する検出器を使用することを可能にし、それによって検出器のレイアウトが簡素化され、更に、センサ要素によって生成される測定値の処理も簡素化される。この手法は、系瞳面内に望ましい放射照度分布を正確に得るためにスポット位置を非常に正確に制御することができることがいずれにせよ必要であるということを利用する。この精度は、放射照度分布が１回で検出されず、スポットの異なる位置において複数回の単一測定から集められるような種類の走査移動においてスポットが検出器面上で移動される場合にも利用可能である。
【００２６】
一実施形態では、センサ要素は、有意な距離で離間する。例えば、検出器は、各々が光入射窓を有するセンサ要素のアレイを含む検出器面を有することができる。センサ要素は、ある方向（任意の）に沿った光入射窓の長さよりも大きい距離だけこの方向に沿って離間する。この距離は、例えば、光入射窓の最大寸法の少なくとも３倍とすることができる。離間センサ要素のそのような構成は、他の方法では容易に密に詰め込むことができないセンサ要素を使用することを可能にする。例えば、個別ＰＩＮフォトダイオードを検出器面が疑似連続であるように詰め込むのは困難である。しかし、少数、例えば、４個又は１６個のそのようなＰＩＮフォトダイオードを有意な距離で離間するように集めるのは容易である。極端な場合には、スポット形状測定ユニットは、単一の検出器ピクセルのみを有する。
【００２７】
スポット形状測定ユニットが、放射照度を非常に迅速に検出するように遮断機能を有する場合には、スポットを検出器面上で連続的に移動することができる。
【００２８】
そうでなければ、スポットが検出器面上で断続的に移動するように少なくとも１つのビーム偏向要素を制御するように制御ユニットを構成すべきである。距離及び従ってスポット移動の速度を小さく保つために、制御ユニットは、スポットが検出器面の上で蛇行するように少なくとも１つのビーム偏向要素を制御するように構成することができる。
【００２９】
この概念は、傾斜可能ミラーのアレイを含むことができるＥＵＶ照明系にも適用可能であることに注意されたい。そのようなＥＵＶ投影露光装置では、投影光は、２５ｎｍよりも小さい、好ましくは、約１３．６ｎｍの波長を有する。この場合、スポット形状測定ユニットは、シンチレータと電子光センサとを含むシンチレーション検出器によって形成することができる。シンチレータは、波長を電子光センサが検出することができるより長い波長に変換する。
【００３０】
コンピュータが、系瞳面内で望ましい放射照度分布を得るために異なる形状を有する数千個のスポットを計算上集めることができなければならない場合には、原データ、例えば、１００×１００個の１組の放射照度値を用いてスポット形状を表すのは、少なくとも実時間条件の下では実現可能ではない。
【００３１】
一実施形態では、この問題は、スポット形状測定ユニットによって生成された測定値に基づいて、測定スポットの形状を表す１組のパラメータを計算するように構成された評価ユニットによって解決される。この手法は、スポット形状が通常は類似することになり、幾何学形状、例えば、多角形又は楕円によって近似することができるということを利用する。この場合、各スポットの形状を少数のパラメータを用いて表すことができ、系瞳面内のスポットを計算上集めるコンピュータには、このパラメータ設定しか供給されない。
【００３２】
多くの場合に、スポットは、近似的に楕円形状を有する。この場合、これらのパラメータは、楕円の中心、並びに楕円の主軸の長さ及び向きを含むことができる。これらのパラメータは、ｘ及びｙが、放射照度ｆ（ｘ，ｙ）がスポット形状測定ユニットによって測定される座標である場合に、次式によって与えられる数学的モーメントＭijに基づいて判断することができる。
0005525608.tif 000002
異なる座標において１組の測定された放射照度が評価ユニットに供給される場合には、楕円の主軸の長さ及び向きを非常に効率的に計算することができ、すなわち、単純な計算手段しか必要とされないことが見出されている。
【００３３】
ビーム偏向要素は、これらの要素上に入射する光線を様々な方向に誘導することができ、各要素において方向を個別に変更することができる。
【００３４】
一部の実施形態では、ビーム偏向要素は、少なくとも１つの傾斜軸の回りに傾斜させることができるミラーによって形成される。アレイは、数百又は数千のそのような傾斜可能ミラーを含むことができる。
【００３５】
他の実施形態では、ビーム偏向要素は、電気光学要素又は音響光学要素によって形成される。そのような要素では、適切な材料を超音波又は電界に露出することによって屈折率を変更することができる。これらの効果は、入射光を様々な方向に誘導する屈折率回折格子を製造するのに利用することができる。
【００３６】
その方法に関しては、上述の目的は、マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明系を作動させる方法によって達成され、本方法は、ａ）複数の投影光ビームを生成する段階と、ｂ）少なくとも１つの投影光ビームをアレイとマスクとの間で投影光が辿ることが許される可能な全ての経路の外側に配置されたスポット形状測定ユニット上に誘導する段階と、ｃ）少なくとも１つの投影光ビームによってスポット形状測定ユニット上に生成されるスポットの形状を測定する段階と、ｄ）他の投影光ビームを面上に誘導し、面上の光の少なくとも一部分がマスクの照明に寄与する段階とを含む。
【００３７】
一実施形態により、少なくとも１つの投影光ビームは、スポット形状測定中にスポット形状測定ユニットの検出面上で移動する。
【００３８】
別の実施形態により、測定スポットの形状を表す１組のパラメータが、スポット形状測定ユニットによって生成された測定値に基づいて計算される。スポットが近似的に楕円の形状を有する場合には、パラメータは、楕円の中心、並びに楕円の主軸の長さ及び向きを含むことができる。
【００３９】
一実施形態では、本方法は、ｅ）少なくとも１つの投影光ビームによってスポット形状測定ユニット上に生成されたスポットの形状を測定する更に別の段階と、ｆ）面上にスポットを配置し、それによって段階ｄ）において測定されたスポットの形状を考慮する更に別の段階とを含む。
【００４０】
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面に関連して以下の詳細説明を参照することによってより容易に理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による投影露光装置の大きく簡略化した斜視図である。
【図２】図１に示している投影露光装置に収容される照明系を通る子午断面図である。
【図３】図２の照明系内に含まれるミラーアレイの斜視図である。
【図４】傾斜角測定ユニットを示す図２の拡大抜粋図である。
【図５】ＣＣＤセンサを含む第１の実施形態によるスポット形状測定ユニット上の上面図である。
【図６】１０×１０のＰＩＮフォトダイオードアレイを含む第２の実施形態によるスポット形状測定ユニット上の上面図である。
【図７】４つのＰＩＮフォトダイオードを含む第３の実施形態によるスポット形状測定ユニット上の上面図である。
【図８】図７に示すスポット形状測定ユニットの上のスポットの蛇行移動の概略図である。
【図９】単一のＰＩＮフォトダイオードのみを含む第４の実施形態によるスポット形状測定ユニット上の上面図である。
【図１０】図９に示すスポット形状測定ユニットの上のスポットの蛇行移動の概略図である。
【図１１】スポットの楕円形状を表す上で使用されるパラメータを示すグラフである。
【図１２】本発明が組み込まれたＥＵＶ投影露光装置を通る概略的な略子午断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
Ｉ．投影露光装置の一般的な構造
図１は、投影光ビームを生成するための照明系１２を含む投影露光装置１０の非常に簡略化した斜視図である。投影光ビームは、微細構造１８を含むマスク１６上の視野１４を照明する。この実施形態では、照明視野１４は、ほぼリングセグメントの形状を有する。しかし、照明視野１４の他の形状、例えば、矩形形状も考えられている。
【００４３】
投影対物系２０は、照明視野１４内の構造１８を基板２４上に堆積させた感光層２２、例えば、フォトレジスト上に結像する。シリコンウェーハによって形成することができる基板２４は、感光層２２の上面が投影対物系２０の像平面に厳密に位置するようにウェーハ台（図示せず）上に配置される。マスク１６は、マスク台（図示せず）を用いて投影対物系２０の物体平面に位置決めされる。投影対物系２０は、｜β｜＜１である拡大率β、例えば、β＝１：４を有するので、照明視野１４内の構造１８の縮小像１４が、感光層２２上に投影される。
【００４４】
投影中に、マスク１６と基板２４は、Ｙ方向と一致する走査方向に沿って移動する。従って、照明視野１４は、照明視野１４よりも大きい構造化区域を連続的に投影することができるようにマスク１６上を走査する。そのような種類の投影露光装置は、多くの場合に「ステップアンドスキャン装置」又は単純に「スキャナ」と呼ばれる。基板２４の速度とマスク１６の速度の間の比は、投影対物系２０の拡大率に等しい。投影対物系２０が像を反転させる場合には、図１に矢印Ａ１及びＡ２によって示しているように、マスク１６と基板２４とは反対方向に移動する。一方、本発明は、マスク１６及び基板２４がマスクの投影中に移動しないステッパツールに対しても使用することができる。
【００４５】
図示の実施形態では、照明視野１４は、投影対物系２０の光軸２６に中心が位置しない。そのような軸外照明視野１４は、ある一定の種類の投影対物系２０において必要な場合がある。他の実施形態では、照明視野１４は、光軸２６に中心が位置する。
【００４６】
ＥＵＶ投影露光装置は、同じ基本構造を有する。しかし、ＥＵＶ放射線に対して透過性を有するいかなる光学材料も存在しないので、光学要素としてミラーだけが使用され、同様にマスクも反射型のものである。更なる詳細を第ＶＩＩ節において以下に説明する。
【００４７】
ＩＩ．照明系の一般的な構造
図２は、図１に示している照明系１２を通るより詳細な子午断面図である。明瞭化の目的で、図２の図はかなり簡略化したものであり、正確な縮尺のものではない。これは、特に、異なる光学ユニットを非常に少数の光学要素のみで表すことを意味する。実際には、これらのユニットは、有意により多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
【００４８】
照明系１２は、ハウジング２８、及び図示の実施形態ではエキシマレーザ３０として達成される光源を含む。エキシマレーザ３０は、約１９３ｎｍの波長を有する投影光を放出する。他の種類の光源及び他の波長、例えば、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍも考えられている。
【００４９】
図示の実施形態では、エキシマレーザ３０によって放出された投影光は、ビーム拡大ユニット３２に入射し、光ビームは、ビーム拡大ユニット３２内で幾何学的光学流束を変化させることなく拡大される。ビーム拡大ユニット３２は、図２に示しているようにいくつかのレンズを含むことができ、又は例えばミラー配列として達成することができる。投影光は、ビーム拡大ユニット３２から実質的に平行なビーム３４として射出する。他の実施形態では、このビームは、有意な発散を有することができる。平行なビーム３４は、照明系１２の全体寸法を縮小するために設けられた平面折り返しミラー３６上に入射する。
【００５０】
折り返しミラー３６からの反射の後に、ビーム３４は、マイクロレンズ４０から構成されるアレイ３８上に入射する。マイクロレンズ４０の後焦点面内又はその近くには、ミラーアレイ４６が配置される。以下により詳細に説明するが、ミラーアレイ４６は、互いに垂直に整列した２つの傾斜軸によって互いに独立して傾斜させることができる複数の小さい個々のミラー４８を含む。ミラー４８の全数は、１００個又は更に数千個を超えるとすることができる。ミラー４８の反射面は平面とすることができるが、付加的な反射力が望ましい場合は、曲面とすることができる。それとは別に、ミラー面は、回折構造を支持することができる。この実施形態では、ミラー４８の数は、マイクロレンズアレイ３８内に含まれるマイクロレンズ４０の数に等しい。従って、各マイクロレンズ４０は、収束光ビーム５４ａ、５４ｂをミラーアレイ４６の１つのミラー４８上に誘導する。
【００５１】
個々のミラー４８の傾斜移動は、ミラー制御ユニット５０によって制御される。ミラー４８の望ましい傾斜角を設定するのに使用されるアクチュエータは、ミラー制御ユニット５０から制御信号を受信し、各個々のミラー４８は、この制御信号に応じて可変な反射角で入射光線を反射することを可能にする。図示の実施形態では、個々のミラー４８を配置することができる連続的な傾斜角度範囲が存在する。他の実施形態では、アクチュエータは、限られた数の個別の傾斜角のみを設定することができるように構成される。
【００５２】
図３は、簡略化の目的で８・８＝６４個のミラーのみを含むミラーアレイ４６の斜視図である。アレイ４６のミラー４８ａ及び４８ｂそれぞれに入射する光ビーム５４ａ、５４ｂは、ミラー４８ａ、４８ｂの傾斜角に依存して異なる方向に反射される。ミラー４８ｂでは、傾斜軸を図３の５６ｘ、５６ｙで表す。ミラー４８ａ、４８ｂの異なる傾斜角の結果として、これらの２つのミラー４８ａ、４８ｂから反射された光ビーム５４ａ、５４ｂは異なる方向を有する。
【００５３】
再度図２を参照すると、ミラー４８ａ、４８ｂから反射された光ビーム５４ａ、５４ｂは、第１のコンデンサー５８上に入射する。第１のコンデンサー５８は、若干発散する光ビーム５４ａ、５４ｂが、光学インテグレーター７２の入射面７１上にこの時点で少なくとも実質的に平行な光ビームとして入射することを保証する。各反射光ビーム５４ａ、５４ｂは、図２の右手側に示している面７１上の上面図内に例示しているように、入射面７１上の小さいスポット７３ａ及び７３ｂそれぞれを照明する。
【００５４】
光学インテグレーター７２は、複数の２次光源を生成し、光線と照明系１２の光軸２６の間に形成される角度範囲を拡大する。他の実施形態では、光学インテグレーター７２上に入射する反射光ビーム５４ａ、５４ｂがより大きい発散を有するように第１のコンデンサー５８は省かれる。
【００５５】
光学インテグレーター７２は、図示の実施形態では、平行な円柱マイクロレンズから構成される２つの直交アレイを各々が支持する２つの基板７４、７６を含むフライアイレンズとして達成される。光学インテグレーターの他の構成、例えば、回転対称な面を有するが、矩形の境界を有するマイクロレンズから構成されるアレイを含むインテグレーターも考えられている。照明系１２に適する様々な種類の光学インテグレーターが説明されているＷＯ  ２００５／０７８５２２  Ａ、ＵＳ  ２００４／００３６９７７  Ａ１、及びＵＳ  ２００５／００１８２９４  Ａ１を参照されたい。
【００５６】
参照番号７０は、照明系１２の系瞳面を表す。系瞳面７０内の放射照度分布は、マスク１４上に入射する光の角度分布を実質的に定める。系瞳面７０は、通常は平面又はいくらかの曲面であり、光学インテグレーター７２内又はその直近に位置決めされる。系瞳面７０内の角度光分布は、その後の視野平面内の放射照度分布に直接変換されるので、光学インテグレーター７２は、マスク１６上の照明視野１４の基本的幾何学形状を実質的に決める。光学インテグレーター７２は、走査方向ＹよりもＸ方向に有意に大きく角度範囲を拡大するので、照明視野１４は、走査方向ＹよりもＸ方向に沿って大きい寸法を有する。
【００５７】
光学インテグレーター７２によって生成される２次光源から射出した投影光は、図２では簡略化の目的で単一のレンズのみで表す第２のコンデンサー７８に入射する。第２のコンデンサー７８は、系瞳面７０と、視野絞り８２が配置されたその後の中間視野平面８０の間のフーリエ関係を保証する。第２のコンデンサー７８は、第２の光源によって生成された光束を中間視野平面８０内で重なり、それによって中間視野平面８０の非常に均一な照明を提供する。視野絞り８２は、複数の可動ブレードを含むことができ、マスク１６上の照明視野１４の鮮明な縁部を保証する。
【００５８】
視野絞り対物系８４は、中間視野平面８０と、マスク１６が配置されたマスク平面８６との間に光学的共役性を与える。従って、視野絞り８２は、視野絞り対物系８４によってマスク１６上に鮮明に結像される。
【００５９】
ＩＩＩ．傾斜角測定ユニット
ミラーの向き、すなわち、傾斜軸５６ｘ、５６ｙ（図３を参照されたい）に関する傾斜角は、非常に正確に制御すべきである。この正確な制御の必要性は、感光面２２上に生成されるパターンが、ミラー４８の向きに依存する系瞳平面７０内の放射照度分布の変化に非常に影響され易いことによる。
【００６０】
ミラー４８の向きは、ミラー４８の向きを個別に測定することができる場合にのみ正確に制御することができる。この目的のために、照明系１２は、測定光ビームを各ミラー４８上に誘導し、そこから反射される測定光ビームの方向を測定するように構成された傾斜角測定ユニット９０を含む。
【００６１】
傾斜角測定ユニット９０は、各ミラー４８に対して、測定されるミラー４８の向きを表すのに適するパラメータ（例えば、表面法線）を測定する。傾斜角測定ユニット９０は、測定されたパラメータを制御ユニット５０に供給する。次に、制御ユニット５０は、測定されたミラーの向きとターゲットの向きの間のずれが所定の閾値を超えた場合に、一部又は全てのミラー４８を再調節することができる。
【００６２】
次に、傾斜角測定ユニット９０の一般的な構造を図２及び同じく図２のより詳細な拡大抜粋図である図４を参照して以下に説明する。
【００６３】
傾斜角測定ユニット９０は、個別測定光ビーム９４を各ミラー４８に誘導する照明ユニット９２を含む。ミラー４８からの反射の後に、測定光ビーム９４は、検出器光学系９８と位置分解センサ１００とを含む検出器ユニット９６に入射する。検出器光学系９８は、反射測定光ビーム９４の方向を位置分解センサ１００上の位置に転換するコンデンサーを含むことができる。センサ１００によって得られた位置データは、検出器ユニット９６によって測定された反射測定光ビーム９４の方向に基づいてミラー４８の向きを判断するように構成された処理ユニット１０２に供給される。次に、これらのデータは、上述のように制御ユニット５０に供給される。検出器ユニット９６に関するより詳細な内容は、冒頭に示したＷＯ  ２００８／０９５６９５  Ａ１に説明されている。
【００６４】
各ミラー４８の向きを個別に測定することができるためには、測定デバイス９２は、検出された測定光ビーム９４がどのミラー４８から反射されたかを識別することができなければならない。この点に関しての１つの手法は、複数の個別照明構成要素１０３を含む照明ユニット９２を使用することである。各構成要素１０３は、ミラー４８のうちの１つにもたらされる測定光ビーム９４を生成する。照明構成要素１０３は個別に制御することができるので、センサ１００によって検出される測定光ビーム９４を区別するのに、例えば、時間領域又は周波数領域における光学的多重化を使用することができる。
【００６５】
ＩＶ．スポット形状測定ユニット
上述のように、系瞳面７０内の放射照度分布は、マスク１６上に入射する投影光の角度分布を実質的に定める。光学インテグレーター７２は、付加的な発散を導入するが、その入射面７１上に入射する投影光の放射照度分布を実質的に修正することはない。その結果、光学インテグレーター７２の入射面７１上の放射照度分布は、系瞳面７０内の放射照度分布に少なくとも近似的に同一である。この理由から、マスク平面８６内の角度分布は、光学インテグレーター７２の入射面７１上の放射照度分布によって等しく表すことができる。
【００６６】
制御ユニット５０は、入射面７１上で望ましい放射照度分布が得られるようにミラー４８を制御すべきである。この目的のために、制御ユニット５０は、反射投影光ビーム５４ａ、５４ｂによって生成される個別スポット７３ａ、７３ｂを適切な方式で集めるべきである。この結集は、スポット７３ａ、７３ｂが、全ての反射投影光ビーム５４ａ、５４ｂに対して個別に把握される場合にのみ達成することができる。
【００６７】
本出願では、一般的に「スポット形状」という用語をスポットの完全な放射照度分布を表す上で使用する。しかし、スポット内の放射照度分布が十分に均一な場合には、スポット形状をスポットの外周だけによって十分に表すことができる。この場合、スポット形状測定は、スポットの外周を表すデータしか提供しない。例えば、外周が一般的な種類の幾何学形状（例えば、多角形又は楕円）に近い場合には、スポット形状を完全に表すのに少数のパラメータで十分とすることができる。楕円の場合には、これらのパラメータは、楕円の中心、並びにその主軸の長さ及び向きを含むことができる。
【００６８】
スポット７３ａ、７３ｂの形状は、装置１０の作動中に大きく変化する可能性がある。そのような変化は、係わる光学要素の光学特性を変化させる傾向を有する熱作用によってもたらされる可能性がある。例えば、マイクロレンズアレイ３８のマイクロレンズ４０は、装置１０の作動中に消散される熱の影響下で変形する可能性がある。この変形は、ミラー４８が、光の一部分（僅かな）を吸収し、ミラー４８が小さい熱容量のみを有することから温度変化が有意な可能性があることによる。
【００６９】
この理由から、照明系１２は、ユニット上の検出器面１０８上に入射する投影光ビーム５４ａ、５４ｂによって生成されるスポットの形状を測定することができるスポット形状測定ユニット１０６を含む。
【００７０】
スポット形状測定ユニット１０６の検出器面１０８は、光学インテグレーター７２の入射面７１（この実施形態では波形の）にわたって延びる平面に配置される。横に、すなわち、照明系の光軸２６に対して垂直な方向に、検出器面１０８は、光学インテグレーター７２の入射面７１に非常に近く配置される。この近接配列により、検出器面１０８上で測定されるスポット形状が、ミラー４８によって光学インテグレーター７２の入射面７１上に生成されることになるスポット形状と非常に類似することを保証する。あらゆる残留するずれを計算上考慮することができる。
【００７１】
図示の実施形態では、光学インテグレーター７２の入射面７１は、最大使用可能区域、すなわち、マスク１６の照明だけに寄与する区域を有する。検出器面１０８上で測定されるスポット形状と入射面７１の間のずれを可能な限り小さく保つために、検出器面１０８は、この区域の最大直径の１／５よりも小さい距離、好ましくは、この最大直径の１／１０よりも小さい距離しか入射面７１上の使用可能区域から離間してはならない。
【００７２】
図５は、スポット形状測定ユニット１０６上の上面図である。検出器面１０８は、図示の実施形態では、２５６×２５６個のセンサ要素１１０のアレイを含むＣＣＤセンサによって形成される。検出器面１０８は、ミラー４８のうちのいずれかに関連付けられたスポット７３ｍが、常に、すなわち、全ての想定可能な作動条件の下で検出器面１０８よりも小さくなるように十分に大きい。従って、スポット７３ｍが検出器面１０８上に適切に位置決めされる場合には、スポット７３ｍを１回で検出することができる。
【００７３】
制御ユニット５０に対して、スポット形状測定ユニット１０６がセンサ要素１１０の各々に対して放射照度を表す原データを供給する場合に、光学インテグレーター７２の入射面７１上のスポット７３ａ、７３ｂを実時間で集めるのは計算上困難になることになる。従って、照明系１２は、スポット形状測定ユニット１０６によって生成される測定値に基づいて、測定スポットの形状をより効率的に表す量を計算するように構成された評価ユニット１１２を含む。これは、これらの量が、センサ要素１１０によって供給される原データよりも小さいデータ容量に関連付けられることを意味する。
【００７４】
好ましい実施形態では、これらの量は、測定スポットの予想一般形状から判断して適切に選択される１組のパラメータである。例えば、図示の実施形態では、測定スポット７３ｍが、近似的に楕円形状を有すると仮定している。この場合、パラメータは、楕円の中心を含むことができ、更に、楕円の主軸の長さ及び向きを含むことができる。この場合、スポット形状は、５つの数値だけで表すことができる。原データに基づくこれらのパラメータの非常に効率的な計算を以下に第ＶＩ節でより詳細に説明する。スポットにおける放射照度分布の不均一性を考慮すべきである場合には、一部の付加的なパラメータ、例えば、ある一定の方向に沿った放物線放射照度分布を表すパラメータをこの目的のために評価ユニット１１２によって計算することができる。
【００７５】
以下では、スポット形状測定ユニット１０６の機能をより詳細に説明する。
【００７６】
一実施形態では、制御ユニット５０は、装置の露光サイクル中に少数、例えば、１２個のミラー４８のみを含むミラー４８の小さい部分集合が光学インテグレーター７２の面７１上に投影光ビームを導かないようにミラー４８を制御する。露光サイクルは、走査処理又は一段階のいずれかにおいて感光層２２上の限られてはいるが連続する部分が投影光によって露光される期間として定められる。そのような制御は、光学インテグレーター７２の入射面７１上に生成される放射照度分布が、残りのミラー４８に関連付けられた投影光ビーム５４ａ、５４ｂによってのみ生成されることを意味する。ミラーアレイ４６が、例えば、４０９６個のミラー４８を含む場合には、１２個のミラー４８から構成される部分集合によって反射される投影光の不在は、入射面７１上の全放射照度に対して有意な効果を有することにはならない（０．０３％よりも少ない光損失）。
【００７７】
露光サイクル中に、ミラー４８の部分集合に関連付けられたスポットの形状が逐次測定される。この目的のために、部分集合の１つを除く全てのミラー４８がオフ状態にもたらされ、反射投影光ビームが吸光剤面（図示せず）上にもたらされるようにする。部分集合の残りの１つのミラー４８は、この特定のミラー４８に関連付けられた反射投影光ビーム５４ｍがスポット形状測定ユニット１０６の検出器面１０８上に入射するように制御ユニット５０によって制御される。このようにして生成されたスポット７３ｍの放射照度分布が測定され、評価ユニット１１２は、スポット形状測定ユニット１０６によって生成された原データから１組のパラメータを計算する。測定スポット７３ｍの形状を表すこれらのパラメータは、制御ユニット５０に供給される。上述のように、この測定は、露光サイクル、すなわち、マスク１６が照明される間に実施される。
【００７８】
次に、依然として同じ露光サイクル中に、ミラー部分集合の別のミラー４８に関連付けられたスポット７３ｍが同じ方式で測定される。これは、検出器面１０８上に生成されていたスポット７３ｍが、吸光剤面に視準され、吸光剤面上に生成されていたスポットが、検出器面１０８に視準されることを意味する。従って、制御ユニット５０は、部分集合の交互のミラー４８が反射光ビームを検出器面１０８上に誘導し、同時に部分集合の全ての他のミラー４８がオフ状態にあるように部分集合の交互のミラー４８が制御されることを確実にすべきである。個別スポットのこれらの測定は、ミラーの部分集合によって生成される全てのスポットが測定されるまで繰り返される。
【００７９】
露光サイクルが終了すると、ミラー４８の部分集合は、光学インテグレーター７２の入射面７１内の放射照度分布に寄与するミラーの組に再度組み込まれる。その後に、続く露光サイクル中に次の測定の対象になるミラー４８の別の部分集合が選択される。このようにして、アレイ４６の全てのミラー４８に関連付けられたスポット形状を単一のスポット形状測定ユニット１０６だけで逐次測定することができる。
【００８０】
以上により、１つよりも多いスポット形状測定ユニット１０６が設けられた場合には、測定時間を短縮することができることが明らかになる。そのような付加的なスポット形状測定ユニット１０６は、光学インテグレーター７２の入射面７１の外周の回りに均等に配分されるように配置することができる。１つだけではなく複数のスポット７３ｍをスポット形状測定ユニット１０６によって１回で検出することができるように、より大きい検出器面１０８を有するスポット形状測定ユニット１０６を使用することも考えられている。
【００８１】
Ｖ．代替的な実施形態
以下では、スポット形状測定ユニット１０６の別の実施形態を図６から図１０を参照して説明する。
【００８２】
検出器面１０８がＣＣＤセンサによって形成される場合には、スポット７３ｍのそのような測定は、評価ユニット１１２によって処理すべきである莫大な量の原データを生成する。これは、市販のＣＣＤセンサが、非常に小さく、密に詰め込まれたセンサ要素１１０を有するからである。その結果、スポット７３ｍの放射照度分布は、非常に高い空間分解能で測定される。しかし、多くの場合に、制御ユニット５０は、スポット７３ｍの形状を大まかに表す一部のパラメータ又は他の量しか必要としない。そのようなパラメータ又は量を計算するために、非常に高い空間分解能を有する検出器を使用する必要はない。
【００８３】
現時点では、必要な全検出器面積を有するが、より小さい空間分解能を有するいかなるＣＣＤセンサも入手することができない。この問題に取り込む１つの手法をスポット形状測定ユニット１０６の別の実施形態上の上面図である図６に例示している。ここでは、検出器面１０８のセンサ要素１１０は、ＣＣＤセンサ要素よりも大きい光入射窓を有するＰＩＮフォトダイオードによって形成される。センサ要素１１０は、１０×１０のアレイとして配置され、センサ要素１１０の隣接する光入射窓の合間には幅ｄｘ、ｄｙの間隙が残る。これらの間隙は、フォトダイオード１１４をこれらのフォトダイオードの光入射窓が疑似連続区域を形成するようには容易に装着することができないことから発生する。この実施形態では、間隙は、これらの幅ｄｘ、ｄｙ及びセンサ要素１１０の辺長が全て等しくなると判断される。
【００８４】
大きいサイズの光入射窓及びセンサ要素１１０の合間の間隙に起因して、空間分解能はスポット７３ｍを測定するには過度に小さい可能性がある。この過小性を補償するために、制御ユニット５０は、スポット形状測定中にスポット７３が検出器面１０８上で移動するように、測定されるスポット７３ｍに関連付けられたミラー４８を制御するように構成される。より具体的には、図６により黒に近い塗り潰しに示している位置でのスポット７３ｍの第１の測定の後に、スポット７３ｍは、＋ｘ方向に沿って１つの間隙幅ｄｘだけ移動する。図６ではこの移動の後のスポット位置を点線７３ｍに示している。次に、この変位したスポット位置７３ｍにおいて測定が実施される。次の段階では、スポットは、ｙ方向に沿って１つの間隙幅ｄｙだけ移動する。図６ではこの第２の移動の後の位置を点線７３ｍに示している。別の測定が実施された後に、スポットは再度移動するが、今度は−ｘ方向にスポットが７３ｍによって示している位置に達するまで距離ｄｘだけ移動する。次に、このスポットに関する最後の測定が実施される。
【００８５】
単一のスポットのこの連続測定は、フォトダイオード１１４が距離ｄｘ、ｄｙだけ離間しているにも関わらず、完全なスポット区域に関する測定値を取得することを可能にする。この逐次測定は、制御ユニット５０及び傾斜角測定ユニット９０を用いてミラー４８を非常に正確に制御することができるということを利用する。この場合、検出器面１０８上でスポットを正確に移動し、完全なスポット区域の測定を一連のｎ回の測定に分割することを可能にし、ここでｎは、検出器面１０８上のセンサ要素１１０の充填率の逆数である。逐次測定の合間のスポットの移動、従って、ミラー４８の傾斜角変化が非常に小さいので、望ましくないミラー振動の危険性は小さい。
【００８６】
図６の右手側には、スポット７３ｍの移動の合間に実施される測定の順序を示す移動パターン１１６（黒点）を示している。
【００８７】
図７は、更に別の実施形態によるスポット形状測定ユニット１０６上の上面図である。この実施形態では、スポット形状測定ユニット１０６は、ここでもまた、ＰＩＮフォトダイオードによって形成された４つのセンサ要素１１０のみを備える。センサ要素１１０は、正方形のコーナに規則的に配置される。この実施形態では、各センサ要素１１０は、図６に図示の実施形態に使用されるセンサ要素の光入射窓の４倍大きい光入射窓を有する。それとは別に、間隙幅ｄｘ、ｄｙは、ｘ方向及びｙ方向それぞれに沿ったセンサ要素１１０の光入射窓の長さの４倍である。
【００８８】
スポット７３ｍが、検出器面１０８上で図８に示している蛇行移動パターンに従って移動した場合には、完全な測定サイクル中にスポット７３ｍ上の各位置は、４つのセンサ要素１１０のうちの１つによって検出されることになる。測定サイクルは、４つのフォトダイオード１１４による５×５＝２５回の単一測定を含む。それによってスポット７３ｍに対して１００個の測定値がもたらされる。この測定値数は、空間分解能が、センサ要素１１０のより大きい検出器面積の結果として同様に４倍だけ低減しているので、図６に示しているスポット形状測定ユニット１０６を用いて得られるものよりも４倍少ない。
【００８９】
図７及び図８に示しているスポット形状測定ユニット１０６の利点は、検出器面１０８のレイアウトが特に単純であることである。更に、測定原データは、より多いが、より小さいバーストで生成され、それによってこれらのデータの処理が簡素化される。
【００９０】
図９は、更に別の実施形態によるスポット形状測定ユニット１０６上の上面図である。この実施形態では、検出器面１０８は、ここでもまた、ＰＩＮフォトダイオード１１０によって形成された１つのセンサ要素のみを含む。図１０に示している移動パターン１１６から明らかなように、完全な測定サイクルは、合計で１００回の単一測定を含む。それによってスポット形状測定ユニット１０６及び評価ユニット１１２のレイアウトが更に簡素化されるが、完全なスポット形状測定にはより多くの時間が必要である。
【００９１】
ＶＩ．パラメータスポット形状表現
上述のように、評価ユニット１１２は、制御ユニット５０が、ミラー４８によって生成されたスポットを光学インテグレーター７２の入射面７１上の望ましい放射照度分布に迅速に集めることができるように原データの量を低減する。以下では、評価ユニットが、スポット形状測定ユニット１０６によって生成された原データに基づいて測定スポット７３ｍの形状を表す１組のパラメータを如何にして計算するかという手法を説明する。
【００９２】
この手法をスポット７３ｍが近似的に楕円形状を有するという仮定の下に以下に説明する。この場合、パラメータは、楕円の主軸の長さ及び向き、並びにその中心を含む。しかし、パラメータ表現は、他の形状に対しても可能である。例えば、アレイ３８のマイクロレンズ４０が正方形の外周を有する場合には、スポット７３ｍは、近似的に矩形（傾斜した）の形状を有する可能性がある。この場合、パラメータは、矩形の２つの隣接する辺の位置、長さ、及び向きを表すベクトルの成分とすることができる。
【００９３】
課題は、測定誤差及びノイズを受ける測定値を表す原データから最小の計算電力で少数のパラメータを導出することである。特に、各段階において処理すべきであるデータの量は小さくなければならない。この理由から、パラメータ曲線が測定値に当て嵌められる場合に通常発生する複雑な反復法を回避すべきである。
【００９４】
以下では、検出器面１０８上の放射照度が、あらゆる任意の点において高精度で把握されると仮定する。この放射照度分布は、関数ｆ（ｘ，ｙ）によって与えられる。図１１に示している直交座標系では、数学的モーメントＭijを次式（１）で定めることができる。
0005525608.tif 000003
【００９５】
この場合、放射照度分布の重心は、次式（２）で与えられる。
0005525608.tif 000004
【００９６】
ここで、図１１に示しているように、同じ測定基準を有するが、変位した原点を有し、角度αだけ回転された軸ｘ及びｙを有する第２の直交座標系を導入する。この第２の座標系の原点は、分布ｆ（ｘ，ｙ）の重心に位置決めされる。従って、式（１）によって与えられるものと同じモーメントの定義を使用すると、回転された第２の座標系内の重心座標は次式（３）の通りにゼロである。
0005525608.tif 000005
【００９７】
楕円形スポット７３ｍの主軸の長さは、ｘにおける標準偏差として次式（４）の通りに定めることができる。
0005525608.tif 000006
【００９８】
式（４）における分母は、次式（５）の通りに座標系には依存しない。
0005525608.tif 000007
【００９９】
式（４）における分子は、次式（６）で定められる。
0005525608.tif 000008
ここで、次式（７）が成り立つ。
0005525608.tif 000009
分子は、第１の座標系において表された数学的モーメントに基づいて次式（８）の通りに書くことができる。
0005525608.tif 000010
【０１００】
次式（９）によって与えられる定数Ａ、Ｃ、及びＣを使用すると、
0005525608.tif 000011
ｘ’における分散（すなわち、標準偏差の二乗）を式（１０）のように書くことができる。
0005525608.tif 000012
【０１０１】
αをα＋π／２によって置換することにより、ｙ’における分散が次式（１１）として得られる。
0005525608.tif 000013
【０１０２】
主軸の向きを判断するためには、標準偏差Ｗの極値を求めなければならない。これらの極値は、Ｗ2の極値と一致するので、次式（１２）を解くだけで十分である。
0005525608.tif 000014
【０１０３】
これから次式（１３）が成り立つ。
0005525608.tif 000015
ここで、解は次式（１４）になる。
0005525608.tif 000016
【０１０４】
式（１４）から２つの角度αが得られ、一方の角度は、長い方の主軸の向きを示し、他方の角度は、短い方の主軸の向きを示している。この割り当ては、これらの角度の一方が式（１４）を用いて計算され、次に、標準偏差Ｗ及びＺが判断される場合に簡単に得ることができる。この場合、値のうちの大きい方が長い方の主軸に割り当てられ、小さい方の値が短い方の主軸に割り当てられる。
【０１０５】
実際には連続的な放射照度分布ｆ（ｘ，ｙ）を測定することはできず、１組の個別の測定値のみを測定することができる。この場合、上式における積分を全ての測定点にわたる和で置換しなければならない。測定誤差を小さく保つためには、第ＩＶ節及び第Ｖ節で上述した実施形態において保証されたように、測定点をスポット７３ｍにわたって一様に分布させなければならない。
【０１０６】
放射照度の絶対値は、パラメータα、Ｗ、及びＺに対していかなる影響も持たないので、測定値を測定点の数及びサイズに関して正規化する必要はない。
【０１０７】
式（１４）を解くには、三角関数の逆計算が必要である。そのような計算が過度の計算能力を必要とする場合には、代わりにルックアップテーブルを使用することができる。代替的に、計算は、αが段階的に逐次変更される反復法を用いて実施することができる。
【０１０８】
上述の手法は、各処理段階において処理すべきであるデータの量が非常に少ないという利点を有する。より具体的には、以下のデータを単一の段階で処理すべきである。
（ａ）スポット形状測定１０６によって供給される原データに基づいて、式（９）において発生する６つの異なるモーメントを計算すべきである。
（ｂ）これらの数学的モーメントのうちの３つに基づいて、分布の重心が判断される。
（ｃ）６つ全てのモーメントに基づいて、定数Ａ、Ｂ、及びＣが判断される。
（ｄ）３つの定数Ａ、Ｂ、及びＣに基づいて、パラメータα、Ｗ、及びＺが判断される。この計算が最も複雑な計算であり、従って、この計算を２つの異なる計算ユニット、例えば、より複雑な計算のためのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と、より単純な計算のための単純計算ユニット（例えば、ＦＰＤＡ又はＣＰＬＤ）との間で配分することができる。
【０１０９】
ＶＩＩ．ＥＵＶ照明系
本発明は、ＥＵＶ投影露光装置においても適用可能である。図１２は、ＥＵＶ放射線源３０を有する照明系１２と、反射マスク１６と、投影対物系２０とを含むＥＵＶ投影露光装置１０の概略図である。放射線源は、２５ｎｍよりも小さく、好ましくは、約１３．６ｎｍの波長を有する光を生成する。対物系２０は、支持体２４上に付加された感光面２２上にマスク１６の縮小像を形成する６つのミラーＭ１からＭ６を含む。
【０１１０】
照明系１２は、時に視野ファセットミラー及び瞳ファセットミラーとも呼ばれる第１のファセットミラー１２０と第２のファセットミラー１２２とを含む。スポット形状測定ユニット１０６は、第１のファセットミラー１２０のファセットによって生成されるスポットの形状を測定することができるように第２のファセットミラー１２２に隣接して配置される。スポット形状測定ユニット１０６は、ＥＵＶ放射線をより長い波長を有する光に変換するシンチレータ１２４と電子光センサ１２６とを含むシンチレーション検出器である。電子光センサ１２６は、図５から図１０を参照して上述したように検出器面を有することができる。原理的には、図１から図１１を参照して上述したものと同じ考察が、このＥＵＶ照明系１２にも適用される。
【０１１１】
好ましい実施形態の以上の説明は例示的に提供したものである。提供した開示内容から、当業者は、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示した構造及び方法に対する様々な明らかな変形及び修正も見出すであろう。従って、本出願人は、全てのそのような変形及び修正を特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に収まるものとして網羅するように求めるものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１２  照明系
１６  マスク
４６  アレイ
４８  ビーム偏向要素
５０  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７−８】
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【図９−１０】
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【図１１】
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【図１２】
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