(57)【要約】  本発明は、主光源と画像をウエハ上に印刷する光学投影装置とを備える液浸リソグラフィ装置を監視する機器に関する。伝搬媒質は光学投影装置から、液体（３）からなるウエハに向かって延長する。この機器は、前記液体（３）の少なくとも一部を受けるチャンバ（５１）と、前記チャンバ内に浸された回折格子（５０）と、回折された光線を取得するように、前記格子に向かって第二の入射光線（２０）を放出する第二の光源（２７１）と、前記格子（５００）によって回折された光線の回折次数の最大強度に対応する少なくとも一つの回折角度を測定することが可能な角度測定手段（５７）と、液体の屈折率に関連する物理的な量の推定値を計算する計算手段（５０５）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光源（２０）と画像をチップ（４）上に印刷する光学投影装置（２５）とを備え、前記光学投影装置から前記チップに出射される伝搬媒質が液体（３）からなる、液浸リソグラフィ装置を監視する機器であって、
前記液体（３）の少なくともいくらかを受けるように構成されたチャンバ（５１）と、
前記チャンバ内に浸された回折格子（５０）と、
回折された光線を取得するように、前記格子に向かって第二の入射光線（２０２）を送出するように構成された第二の光源（２７１）と、
前記格子（５００）によって回折された光線の回折次数の強度ピークに対応する少なくとも一つの回折角度を測定することが可能な角度測定手段（５７）と、
液体の屈折率に関連する推定量を計算するように構成された計算手段（５０５）とを備えることを特徴とする機器。
【請求項２】
前記測定手段（５７）はさらに、第一の次数とは異なる、他の回折次数の強度ピークに対応する他の回折角度を測定するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記屈折率に関連する量が、液体自身の屈折率であることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の機器。
【請求項４】
前記屈折率に関連する量が、液体の屈折率における変化であることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の機器。
【請求項５】
前記第二の光線（２０２）は、単色の光線からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の機器。
【請求項６】
前記チャンバ（５１）は、開口（５１８）を備える側面分離壁（５８）を有し、前記格子（５０）に方向付けられた前記入射光線（２０２）および前記格子によって回折された前記光線（５００）がその壁を透過することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の機器。
【請求項７】
前記開口は、前記チャンバ（５１）を外部の媒質から分離する窓（５６）によって閉鎖されることを特徴とする、請求項６に記載の機器。
【請求項８】
前記窓は、シリカからなるプレートであることを特徴とする、請求項７に記載の機器。
【請求項９】
前記窓（５６）は、平行な側面を有するプレートであることを特徴とする、請求項７および８のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１０】
前記チャンバ（５１）は、前記チャンバにおいて選択された温度を維持するのに適した温度制御手段（６０）を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１１】
選択された温度の安定性は、１０−２℃の次数であることを特徴とする、請求項１０に記載の機器。
【請求項１２】
前記回折された光線を前記測定手段（５７）上に集光させる光学装置（５３）を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１３】
前記光学装置（５３）は、コリメーティングミラーを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の機器。
【請求項１４】
前記角度測定手段（５７）は、前記格子（５０）によって屈折した光線を受けるように配置された位置感度光検出器を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１５】
前記第二の光源は、前記第二の光源（２０２）を形成するために、前記主光源（２０）によって放出された光線のいくつかを取得するための手段を備えることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１６】
前記角度測定手段（５７）は、検出アーム（２７０）と光源アーム（２７１）とを備えたゴニオメータを備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１７】
前記ゴニオメータの前記光源アーム（２７１）は、前記第二の光源を構成することを特徴とする、請求項１６に記載の機器。
【請求項１８】
前記測定手段（５７）も、前記第二の光線（２０２）の入射角を測定するように構成されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の機器。
【請求項１９】
主光源（２０）と画像をチップ（４）上に印刷する光学投影装置（２２）とを備え、前記光学投影装置から前記チップに出射される伝搬媒質が液体（３）からなる、液浸リソグラフィ装置を監視する方法であって、
ａ）前記液体（３）の少なくともいくらかを受けるチャンバ（５１）を提供し、
ｂ）前記チャンバ内に浸された回折格子に向かって第二の入射光線（２０２）を送出し、
ｃ）前記格子（５００）によって回折された光線の少なくとも一つの回折次数の強度ピークに対応する少なくとも一つの回折角度を測定し、
ｄ）液体の屈折率に関連する推定量を計算することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸リソグラフィ装置の監視に有益な、液体の指数を測定する機器および方法に関し、特に、超小型電子技術分野における集積回路の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ技術は、シリコンチップの光増感表面の上に、マスクによって代表されるパターンを転写するために用いられ、このようにして、集積回路の電子部品を形成することが可能になる。
【０００３】
従来のリソグラフィ装置において、光源は、マスクが装着された光学投影装置を通して透過する光線を、このマスク画像をチップ上に投影するように放出する。投影された画像の特性、とりわけ、分解能および領域の深さは、主に、露光波長と光学投影装置において用いられる対物レンズの開口数とに関連する。集積回路を小型化する傾向は、これらの特性の改良に伴って生じる。
【０００４】
改良方法の一つに、非常に短い放出波長を用いるという方法がある。このようにして、約４０５ｎｍ、その後、３６５ｎｍの波長で動作する高圧水銀蒸気灯を使用することから、２４８ｎｍ、その後、１９３ｎｍの波長で動作するエキシマーレーザを使用することに進歩させることが可能となり、その結果、放出波長が実質的に減少することになる。１５７ｎｍの波長に達するようにいくらか低くなると、例えば、光学投影装置の製造において特に問題が生じる。
【０００５】
他の付加的な改良方法は、光学装置の開口数を増加させることを目的とする。
【０００６】
従来、光学投影装置をシリコンチップのリソグラフィ装置から分離する伝搬媒質は空気であって、その場合、開口数の値は１に限定される。空気を、１より大きい指数を有する液体、例えば、水あるいは他の適切な浸液と置き換えることによって、さらに開口数を増やすことが可能となる。これは、「液浸フォトリソグラフィ」として知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、液浸フォトリソグラフィの理論的性能は、実際に達成されるにはほど遠い。なぜなら、このレベルでは、光学投影装置の特性において大きな変化が見られ、その浸液は、光学投影装置とシリコンチップの間に設けられているからである。このように、リソグラフィ装置の異なる動作パラメータの関数、特に、液体の屈折率、光源の放出波長、光学投影装置の温度、大気温度、およびチップの温度の関数として、投影された画像の質および／またはその倍率が変化する。
【０００８】
この種のいかなる変化も、製造された集積回路の劣化、および／または急速に受け入れがたくなる歩留まりの損失をまねくため、これらのパラメータにおける変化を制御することが可能であることが望ましい。例えば、光源の動作波長は、５．１０−７の精度で制御可能であり、光学投影装置の温度と大気温度とは、０．００５℃の精度で制御可能である。
【０００９】
液体の屈折率は維持されたままである。この屈折率の変化は、投影された画像および／またはその倍率の質（分解能）に影響を与える。屈折率の変化は、種々の理由、例えば、液体の純度、放出波長、液体の温度、および液体の圧力に関連している。これらの変化は、光源のレーザの波長の変化に匹敵する正確さで制御されることになる。
【００１０】
既存の監視機器および方法は、たとえ最善のものであってもまだ完全に満足がいくものではない（「液浸リソグラフィ研究会」２００４年１月２７日発行、発行所：ＮＩＳＴ（米国標準技術局））。
【００１１】
本発明は、この状況を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すでに述べたように、液浸リソグラフィ装置は、主光源と画像をチップ上に印刷する光学投影装置とを備える。光学投影装置からチップに出射される伝搬媒質は液体からなる。本発明によると、本装置の監視機器は、
−前記液体の少なくともいくらかを受けるように構成されたチャンバと、
−前記チャンバ内に浸された回折格子と、
−回折された光線を取得するように、前記格子に向かって第二の入射光線を送出することが可能な第二の光源と、
−前記格子によって回折された光線の回折次数の最大強度に対応する少なくとも一つの回折角度を測定することが可能な角度測定手段と、
−液体の屈折率に関連する推定量を計算するように構成された計算手段とを含む。
【００１３】
本発明はまた、主光源と画像をチップ上に印刷する光学投影装置とを備え、前記光学投影装置から前記チップに出射される伝搬媒質が液体からなる、液浸リソグラフィ装置を監視する方法を提案する。このプロセスは、
ａ）前記液体（原則的にすべての液体、長期にわたり）の少なくともいくらかを受けるチャンバを提供し、
ｂ）前記チャンバ内に浸された回折格子に第二の入射光線を送出し、
ｃ）前記格子によって回折された光線の少なくとも一つの回折次数の最大強度に対応する少なくとも一つの回折角度を測定し、
ｄ）液体の屈折率に関連する推定量を計算する。
【００１４】
さらに本発明の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面の検査から明白となる。
【００１５】
添付書類Ａは、本発明の実施に含まれる、種々の光学パラメータを関連づける等式を含む。
【００１６】
この添付書類は、本発明を明瞭にするため、また参照しやすくするためのものである。これは明細書の統合的な部分を形成しており、したがって、本発明の理解を改善するだけでなく、もし適切であればその定義にも貢献しうる。これはまた、図面においてもすべて当てはまる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
まず、リソグラフィ装置２とその監視機器５とを備える設備１の概略図である図１について説明する。
【００１８】
リソグラフィ装置２は、画像を、チップ４、特に、その表面が感光樹脂（「フォトレジスト」）で覆われているシリコンチップに印刷することを目的としている。本明細書において、用語「チップ」は、主に感光する表面を有するチップに関連している。
【００１９】
リソグラフィ装置２において、チップ４の付近に位置する伝搬媒質は、水などの浸液３を含む。この浸液３は、チップ上に印刷された画像の特徴、とりわけそれらの位置が変化することを避けるために一定に保つ必要がある屈折率Ｎによって特徴づけられる。
【００２０】
リソグラフィ装置２は、プレート４に直角に延長する光学軸の上において、主光源２０と、コンデンサ２１と、リソグラフィマスク２３と、光学投影装置２５と、液体３とを備える。
【００２１】
機器５は、浸液３の屈折率Ｎを測定することを目的とする。この測定においてまず大切なのは、この測定の精度、感度、および忠実性（再現性）である。実際、基本概念は、Ｎにおける変化を補償するためにこれを発見することである。さらに、（あまり正確でない）Ｎの値はすでに有効であり、かなり少ない変化に適合している。Ｎの補正フィードバックを制御するために、同一の精度を有するその絶対値を必ずしも知る必要はなく、高い精度を有するＮの変化を知るだけで十分である。しかしながら、その変化として、所定の場合に、同一の精度を有するＮの絶対値を知る必要はある。これらの理由のために、一般的に用いられる用語は、変化Ｎの、あるいは関連したあるいは代表的な規模の「推定」であるが、この推定は正確であるか、あるいは非常に正確であることが明らかである。
【００２２】
リソグラフィ装置２の光源２０は、例えば、原子線灯あるいはエキシマーレーザであってもよい。光源は、リソグラフィ装置のマスク２３に送出された主光線２００を生成する。この光線は、公知の安定した波長、特に、１９３ｎｍあるいは１５７．７ｎｍ（光線の正確な値のため）を有する。
【００２３】
その後、光線はコンデンサ２１を含む種々の光学部品を通して透過する。その後、光線は、マスク２３、光学投影装置２５、および液体３を通して透過する。光学投影装置２５および液体３は、光線をチップ４の目標領域に集光させる。
【００２４】
一般的に、同一のチップは、その上に同一のパターン（これはマスク上において、すでに繰り返されたパターンであってもよい）を繰り返すために、同一のマスクによって数回、露出される。この目的のために、チップ４は、異なる目標領域を光線の経路内に位置づけるように、基板を正確に移動可能にするベンチ２６の上に取付けられてもよい。実際に、チップとマスクの関連する動きは、先の「ステッパ」タイプよりむしろ、「スキャナ」タイプの動きである。
【００２５】
リソグラフィ装置２および監視機器５の間の相互作用について、これから説明する。
【００２６】
本発明によると、本設備は、第二の光線２０２を供給することが可能な第二の光源２７１を含む。図１に示される実施形態において、単一の共通光源は、主光源２０および第二の光源２７１の両方を形成する。この共通光源は、主光源２００および第二の光線２０２を放出する。この実施形態において、ビーム分離器（あるいは他のサンプリング手段）は、共通光源の出力において提供されて、放出された光線を、光学投影装置２５に送出された主光源２００と、機器５に向けて送出された第二の光線２０２とに分離して、正確に同一の波長を達成することを可能にする。第二の光線は、例えば、光ファイバ２７１０によって運ばれてもよい。図１において、主光源２００および第二の光線２０２は、図式的に示されている。
【００２７】
第二の光源２０２はまた、主光源２０から分離されてもよく、とりわけ、実験的な枠組み内で分離されてもよい。
【００２８】
監視機器５は、例えばステンレス鋼から作られるチャンバ５１を含み、チャンバ５１は、浸液３の少なくともいくらかを受け取る液体取入口５４と、それを通して液体がチャンバ５１を出てリソグラフィ装置に戻る、液体放出口５５とを備える。このように、液体３は連続的に、リソグラフィ装置からチャンバ５１に取り入れられてもよい。その結果、すべての液体３は、リソグラフィ装置からチャンバに、選択された期間、通過してもよい。
【００２９】
チャンバ５１は、さらに、開口５１８を備えて、第二の光線２０２を受け取る。
【００３０】
本発明による機器５によって、特に、液体の屈折率Ｎにおける変化を監視して、それらを補正するあるいはそれらの影響を補正するために、浸液３の屈折率Ｎに関連する推定量を計算することが可能となる。
【００３１】
図２は、本発明による機器５の平面図を示す図である。
【００３２】
液体取入口５４は、リソグラフィ装置１の浸液３の少なくともいくらかをその中で循環させるように、チャンバ５１に対して開口している。その液体は、液体放出口５５を通してチャンバから出る。
【００３３】
回折格子５０は、入射第二光線２０２を回折するために、チャンバ５１内に位置づけられる。この格子は、特に回折格子、例えば、ｍｍｇあたり多数の線によって特徴付けられる、エッシェル格子である。
【００３４】
液体の屈折率が、温度関数として変化することが（ＮＩＳＴ（米国標準技術局）によって）示されている。例えば、水の指数における変化は、１℃あたり１０−４にほぼ等しい割合による水の温度における変化に関連していることが示されている。したがって、他の理由によって、屈折率Ｎにおける変化を監視することを可能にするために、チャンバ５１内の液体の温度を安定させることは有益である。このため、温度制御システム６０は公知の方法で提供されて、チャンバ５１内で選択された液体温度を維持する。特に、液体の温度は、１０−２℃以上で安定する。この選択された温度は、リソグラフィ装置２と共同して、必要であれば装置全体において調整される。
【００３５】
格子５０の能動側面は液体３に浸され、入射第二光線２０２を受け取るようにチャンバ内に位置づけられ、配置される。その後、回折格子５０は、入射第二光線２０２を回折し、異なる角度に回折された複数の光線を生成し、その生成された光線５００のうち少なくとも一つが、角度測定手段５７に送出される。
【００３６】
機器５もまた、集光装置５３、この場合には、角度測定手段５７にむけて回折された光線５００を集光させるコリメーティングミラーを備える。
【００３７】
前述の説明において、第二の光線は、第二の光源２７１によって格子５０に送出される光線であるとして説明されている。しかしながら、光源２７１によって放出された光線は、入射第二光線２０２の形状でチャンバ５１に入る前に、所定の数の光学的現象をこうむってもよい。このように、図２に示された実施形態において、コリメーティングミラー５３はまた、第二光源２７１によって放出された光線をチャンバ５１に入力するために用いられる。
【００３８】
入射光線およびこの場合（使用される）回折光線は、格子５０に直角な同じ側面上にあり、また、この垂線に対して鋭角に傾斜していることに留意されたい。
【００３９】
側壁５８は、プレート６６、特に、チャンバ５１を外側から絶縁する平行な側面によって閉鎖される。作動波長に対して透明なプレートとして、特に、例えば、紫外線に対するシリカプレートが用いられる。
【００４０】
説明された実施形態において、平行な側面を有するプレートは、光線に対する垂線に接近して配置される。プレートがある方向に傾いているとき、屈折率Ｎに関連する推定量の感度は減少し、別の方向では、この値の感度は、液体、プレート、空気の間でプリズムインタフェースの回折の影響によって増大する。
【００４１】
機器５はさらに、図３を参照して後述するように、回折した光線５００の回折次数ｐの最大強度に対応する少なくとも一つの回折角度βｐの測定に基づいて、屈折率Ｎに関連する推定量を生成することが可能である。
【００４２】
格子に対する垂線ＣＣを有する入射光線によって形成された入射角αの角度は、前もって意図的に知られていてもよい。このような場合に当てはまらないときは、角度測定手段５７もまた、格子に対する垂線ＣＣを有する入射光線によって形成された入射角αの角度を測定してもよい。
【００４３】
さらに、角度測定手段５７は、回折角度βｐだけでなく、他の一つの、あるいは他のいくつかの角度を測定してもよい。この他の角度は、次数（ｐ＋１）の回折光線５００に対応するβｐ＋１であってもよい。
【００４４】
本発明による機器５もまた、図１に示される液体６用の監視装置と相互作用してもよい。この監視装置は、液体の温度および／または圧力に対する調整、添加物あるいは希釈剤の添加、屈折率における変化のレベルの関数としての液体のさらなる効果的なフィルタリングあるいは全体的な置換などの修正措置を実行することが可能である。あるいは、またはさらに、修正措置が、動作者によって手動で行われてもよい。チャンバ５１の液体は、修正措置が実行されるときに、置き換えられてもよい。
【００４５】
計算の基礎は、添付のＡ１からＡ４の等式によって図示される。
【００４６】
等式Ａ１は、精度を有する角度αを知ること（あるいは測定すること）によって、また、精度を有する角度βｐを測定することによって、Ｎを決定できることを示している。実際に、ｇおよびλは正確に知られている。次数ｐだけが抜けている。しかしながら、Ｎが設けられている範囲が知られているため、Ｎに関する不確実性の範囲が、ｐが１だけ増加したときに、第二の数Ａ１における増加より小さいときはすぐに、整数ｐについてのあいまいさを取り除くことが可能である。この増加は数式Ａ３によって表現される（ｇ．λ／Ｎａｐｐ）。ここで、Ｎａｐｐは、すでに知られているＮの「大まかな」値である。
【００４７】
どんな場合であっても、定数αをともない、（１／ｓｉｎβｐ）における変化は、Ｎにおける変化に比例する。このように、次数ｐを正確に知らなくても、理論上、ｄＮ／Ｎにおける変化に近づくことが可能である。
【００４８】
これは、等式Ａ４によって示すことが可能な、平行な側面５６を有するプレートの効果を残している。この等式において、パラメータｎｌｉｑ、ｎｐｌａｔｅ、およびｎａｉｒはそれぞれ、液体指数、プレート指数、および空気指数を表し、また、パラメータｉｌｉｑ、ｉｐｌａｔｅ、およびｉａｉｒはそれぞれ、液体媒質、プレートおよび空気のそれぞれにおいてプレート５６に対する垂線によって回折した光線によって形成された角度を表す。この影響は、
−角度の変化、および
−プレートの厚みに依存した、光線の横方向のオフセットからなる。
【００４９】
それは理論的に中立であるものの、この影響は、いったん、角度の測定がＸおよびＹで固定された値に基づいて行われると、実際の測定を複雑にすることになる。Ｎに関する正確な絶対値を達成するために、これを考慮する方法を以下に説明する。
【００５０】
このように、
−少なくとも非常に正確な変化を有するＮの値を取得することが可能であり、
−また、絶対項における非常に正確な値を有するＮの値ならなおよい。
【００５１】
このように計算されたＮの値、あるいはその表現は、メモリ５０８に記憶することが可能である。屈折率Ｎの推定値から開始して、計算手段は、前の時点に関連する屈折率における変化を監視する。前の時点における屈折率の値は、メモリ５０８から引き出すことが可能である。
【００５２】
前述の説明は、格子５０上の入射光線２０２の回折を示した単純化した図である図３を参照することによって、さらに理解しやすくなる。
【００５３】
手短に言えば、測定手段５７は、回折光線の最大強度に対応する次数ｐの回折角度βｐの測定を提供する。次数ｐは、等式Ａ１からあいまいさを取り除くことによって決定される。例えば、純水の屈折率は、１９３．３２９２ｎｍの波長と、２１．５０℃の温度（ＮＩＳＴ（米国標準技術局））に対して、１．４３６６２＋／−２．１０−５で測定されることが知られている。計算手段５０５はこれから、すでに見られるように、絶対的に又はその変化において、非常に正確であるＮの値からこれを推定する。
【００５４】
Ｎの従来の知識では、ｐに関するあいまいさを完全に取り除くことはできない。その後、異なる解決法を予想することが可能となる。特に、測定手段５７が用いられて、回折ｐおよびｋの異なる次数の強度ピークに対応する二つの異なる回折角度βｐおよびβｋの測定を提供してもよい。ここで、ｐおよびｋは整数である。最も単純な場合は、回折の連続的な次数（ｋ＝ｐ＋１）の場合である。
【００５５】
角度測定手段５７は、固定位置フォトダイオードバーなどの位置感度光検出器を備える。その後、回折角度の検出は、フォトダイオードバー上の回折された光線によって示された画素の領域上の統計的処理によってなされる。他の光検出器としては、ＣＣＤセンサ（充電連結装置）、ＰＳＤ（位置感度光検出器）として知られるタイプの装置、あるいは例えば、ゼロを検出するように別個に取付けられた一対のフォトダイオードなどが用いられてもよい。
【００５６】
あるいは、角度測定手段５７は高精度ゴニオメトリックアームの上に取り付けられてもよい。
【００５７】
本明細書の残りにおいて、制限的にではなく例として、高精度ゴニオメトリックアームタイプの測定手段５７があげられる。
【００５８】
高精度ゴニオメトリックシステムの実施形態を示す図４について説明する。
【００５９】
この種のゴニオメータは、分析アーム２７０および光源アーム２７１を備える。この実施形態において、光源２０は、主光線２００のみを放出する。光源アーム２７１は、第二の光線２０２を格子５０に向けて放出する第二の光源を構成する。光源アーム２７１の光学軸は、格子上で、入射第二光線２０２の入射角αを定義する。
【００６０】
特に、第二の光線２０２は、単色の光線、例えば、エキシマーレーザの光線、ＡｒＦからなり、ＡｒＦは、真空で１９３．３２９２の次数の波長を有するか、あるいは、真空で１９３．６９６ｎｍの次数の波長にあるヒ素ランプの原子光線を有する。第二の光源２０は、この単色の光線を直接放出する。あるいは、ゴニオメータには、多色光源からこの種の単色光線を分離するように適応させられたスペクトロメータが備えられてもよい。
【００６１】
分析アーム２７０は、回折角度βｐを検出するアームを構成する。検出アーム２７０および／または光源アーム２７１は、角度を測定している間、移動可能であってもよい。検出アーム２７０を通して通過したあと、回折光線５００は、検出器２７７との光学的リンクを提供する光ファイバ２７５への入口の上に集光される。検出器は、ピクセル化した検出表面であるか、あるいは光電子増倍管を含む表面であってもよく、また、捕捉および処理手段２７８と相互作用する。いくつかの場合、いかなる所望の波長においても作動することを可能にする、白色光を有するスペクロメータを用いることもできる。
【００６２】
光線は光ファイバ２７５を出てから、検出器への出口に集光される。検出器は回折点の光強度を表すデジタル信号を生成する。この信号は、回折角度の関数としての、回折された光線の強度曲線を決定する、捕捉および処理手段２７８に伝送される。
【００６３】
この捕捉および処理手段は、回折の次数（ｐ）の強度ピークに対応する回折角度βｐを、機器５の計算手段５０５に伝送する。
【００６４】
もしそれが適切であるなら、計算手段５０５は、回折の次数（ｐ）および(ｐ＋1)の強度ピークに対応する、二つの回折角度βｐおよびβｐ＋１を連続的に、あるいは他の方法で受け取る。計算手段５０５はこれから、等式Ａ１およびＡ２による屈折率Ｎに関する値を取る。
【００６５】
さらに、ゴニオメータの光源アーム２７１も、格子５０に対する垂線ＣＣを有する入射光線によって形成された入射角αの角度の測定を提供してもよい。
【００６６】
ゴニオメータのアーム２７０および２７１の位置決めも、前もって調整されてもよい。これを行うために、その点の中心を格子５０の縁上に設けることによって、光源アーム２７１は最初に９０度に位置決めされる。光源アームはその後、０度に位置づけられる。その後、確認がなされ、例えば、自動コリメーション方法によって、配列が正しくなされるようにする。光源アーム２７１はその後、所望された入射角αに位置づけられる。その後、検出器アーム２７０を用いた測定を開始することができる。
【００６７】
図２について再度説明する。例えば、光源アーム２７１によって、格子に向かって放出された入射光線は、チャンバ５１の側壁５８上に設けられた開口５１８を介して、チャンバに入る。格子によって回折された光線は、この開口５１８を介してチャンバ５１から出る。
【００６８】
高精度のために、機器５において従来の較正作業を行う必要がある。
【００６９】
較正は、基準的な状態で行われてもよい。ＮＩＳＴ基準の純水である基準液体の指数は、１．４３６６２＋／−２．１０−５において測定される。ここで、１０１３ミリバールの圧力下において、波長は１９３．３２９２ｎｍであり、温度は２１．５０℃である。
【００７０】
較正は、以下の状態の一以上によって行われる。
【００７１】
−角度の関数として、出力光線におけるプレートの影響を測定するような、平行な側面を有するプレートのどちらか一方の側面における空気の状態（オペレータが主に、補正フィードバックを達成するためにＮにおける変化に興味を持っている場合、この較正はどうしても必要というわけではないことに留意すべきである）と、
−回折格子とゴニオメータを有する指数を測定する機器に固有の影響を判定するために、平行な側面を有するプレートの上流の純水の、また下流の空気の状態（上流および下流は、出力光線の方向にある）とである。
【００７２】
−もし適切であれば、温度および／または圧力の関数としての較正も含まれる。
【００７３】
このように、本発明による機器５は、少なくとも０．５．１０−６および１０−６の指数のΔＮに到達する、高ΔＮ／Ｎ感度を有する液体３の屈折率の推定値を取得することを可能にする。用語「推定値」は、ここでは、リソグラフィの所与の段階で、Ｎの値が絶対的な用語において公知のλとはなりえず、その変化のみが、高精度および高い忠実性あるいは再現性によって知られうることに対するリマインダとして使用されている。
【００７４】
対照的に、多くのリソグラフィシステムが、半導体装置の製品におけるいくつかの構成（直列および／または並列の配置）において用いられている。一つの装置から他の装置へとマスク画像を「整列」させることを可能とするために、その変化として同じ精度を有するＮの絶対値を知ることはかなりの頻度で必要となる。実際、チップの上のマスク画像の倍率は、同じスキャナあるいは異なるスキャナ上のリソグラフィのレベルにかかわらず、同一（±１０−６）のままである。
【００７５】
このように、本発明は、例えば、液体の純度、波長λ、液体の温度、液体の圧力（特に、水の１０−２バールと同じ圧力）あるいは時間などの、選択されたパラメータの関数として、屈折率における変化の信頼性の高い監視を可能にしている。
【００７６】
さらに、本発明による機器５の計算手段５０５は、回折された光線の光強度から、液体を通しての伝送係数Ｔを計算するように構成される。
【００７７】
計算手段も、光線の光強度の二つの推定値から、液体の吸収の係数を計算するように構成されている。これら二つの推定値の一つは充てんされたチャンバに、もう一つは空きのチャンバに対応する。
【００７８】
さらに、角度測定手段５７は、屈折率に関連する量の精度を改良するために、デジタル調整技術を用いてもよい。
【００７９】
本発明は、１０−６よりほぼ大きい屈折率ΔＮの精度と、少なくとも０．５×１０−６の次数の屈折率ΔＮ／Ｎの感度とを有する、信頼性があり簡易なリアルタイムの監視を可能にする。このように、屈折率における変化の厳密な監視を可能にする。監視装置６はその後、浸液のパラメータを早めに十分調整して、リソグラフィ装置１によって印刷された画像に発生するいかなる重大な劣化も防ぐことを可能にする。監視プロセスは、特に、例えば、１０秒ごとに、変化より早い速度で行われる。
【００８０】
本発明による機器によって、波長λに無関係の、またプレートの指数からは独立した屈折率を監視することが可能になる。特に格子５０の使用に関連したこれらの利点は、先行技術のプリズム構成によっては現在のところ達成されない。実際、プリズムアセンブリは、数式Ａ１におけるｐ＝１に概して対応する。対照的に、回折の十分に高い次数を用いることによって、（サインβが）十分に高い、例えば、十分に１に近いままであるという条件で、提案された装置は、入射角および回折次数、または次数ｐを調整することによって、測定感度を増加させることを可能にする。
【００８１】
このように、出願人は、屈折率の感度が、これら前述の実施形態と比較して、係数１０以上も増加すると判断した。彼らはまた、ｄＮ／Ｎが入射角αに対するタンジェントに反比例していることにも気づいた。
【００８２】
屈折率において変化を起こすパラメータの温度と波長は安定している。実際、特に、浸水フォトリソグラフィの分野においては、他の種々の理由（例えば、液体の純粋さ）を有する屈折率における変化を検出するように、液体の温度および／または第二の光線の波長を安定させることは特に利点がある。本発明はここまで、チャンバ５１の温度が安定するフォトリソグラフィの適用に関して、説明されてきた。
【００８３】
しかしながら、屈折率の変化の理由として、波長や温度以外に、推測を再生することは困難であり、特に、感度と精度によって本発明の性能を確認するために、および／または先の調整を行うために、実験的に液体の温度あるいは第二の光線の波長を変化させることは有益である。
【００８４】
図５から７は、液体の温度が変化する本発明の実施形態に対応する。
【００８５】
さらに詳細には、図５は、１９３．７ｎｍの波長に関する観察角度βの関数として、回折強度における変化を示す図である。二つのガウス曲線が示されている。小さな四角形で表される曲線Ｃ１は、２５．４℃の液体温度に対応し、また、点で表される曲線Ｃ２は、２５．６℃の液体温度に対応する。
【００８６】
これら二つのガウス曲線Ｃ１およびＣ２を観察すると、０．０２℃の温度変化に関して、およそ０．０４度の角度オフセットが得られるということが分かる。
【００８７】
このようなオフセットが、用いられた角度測定機器の精度の限界にあるため、ここで行われた実験は、提案された装置の動作に関して得られた再現性を強調している。
【００８８】
この実験がより大きな温度オフセットとともに行われたとき、同じ実験が、温度の関数としての角度オフセットを推定するために用いられ、このようにして、図６は、２２．８２℃、２３．５８℃、および３０．７７℃の温度の値にそれぞれ対応する観察角度βにおける変化を表す三つの曲線、ＣＡ、ＣＢ、およびＣＣを示す図である。
【００８９】
図７は、観察角度βにおける変化を、温度の関数として示し、また、図６の曲線ＣＡ、ＣＢ、およびＣＣにそれぞれ対応する三つの点Ａ，Ｂ，およびＣを示している。図７に示される他の点Ｄは、図を明瞭にするために図６には示されていない。
【００９０】
ガウス曲線ＣＡ、ＣＢ、およびＣＣから、図７に示されるように、垂直の信頼限界を推定することも可能である。点Ａ，Ｂ，およびＣ上で行われた線形回帰によって、１℃ごとに約０．２１３度の角度の傾斜を有する直線が与えられる。
【００９１】
また、検討中の媒体に関する屈折率Ｎにおける変化が、１℃ごとに−１０−４であることも知られている（ＮＩＳＴの実験）。
【００９２】
角度測定の感度は、０．２３℃に対応する、５０００個の角度である。これによって、屈折率Ｎに関して、２．３×１０−５の変化が与えられる。
【００９３】
さらに、関連する状態において、量の次数からいえば、また圧力と湿度の観点からいえば、本出願人による測定は、以下の値をもたらした。
【００９４】
すなわち、
１９３．６９６ｎｍの波長および２３℃の温度に関して、Ｎ＝１．４３６１２および、
１９３．６９６ｎｍの波長および３１℃の温度に関して、Ｎ＝１．４３５３２。
【００９５】
さらに、特に実験的な枠組みにおいて、異なる波長で、あるいは多くの波長で動作させることによって、本発明の監視プロセスを実行することは有益である。
【００９６】
図８は、２３℃の温度に関して、出射波長の関数としての純水の屈折率Ｎにおける変化を示す図である。
【００９７】
この図は、波長の関数としての指数における変化の感度が、０．２マイクロメータ、すなわち２００ｎｍと高いことを示している。
【００９８】
本発明は、制限的でない例として、反射型の回折格子を参照して説明されてきた。あるいは、本発明による機器は、伝送型の回折格子を用いてもよい。このような格子は、エッチングによって処理され、アルミナから作られる。またこれは、２より大きい屈折率を有するように選択される。このように、上述の反射格子と比較して、分解能における利得が得られ（液体の指数を越えた格子の指数）、また、安定性の利得および液体内の伝送による利得が得られる。
【００９９】
本発明による機器は特に、リソグラフィ装置のその場（in situ）監視において利点を有するが、他のタイプの光学装置においても用いることができる。例えば、液体の屈折率、あるいはこの指数を表す量、あるいはそれに関連する量の正確な測定を行うために、リソグラフィ装置との直接的な相互作用を持たずに、実験室で用いられるか、および／または高精度の液体クロマトグラフィーおよび検出において用いられてもよい。
【０１００】
さらに一般的には、本発明は、そのまま用いることが可能な、液体の屈折率のその場（in situ）測定において高精度の装置を提供する。
【０１０１】
本発明は、コリメーティングミラータイプの集光装置５３を参照して説明されてきた。しかしながら、他のタイプの光学機器、特に、ジオプタ装置が用いられることもある。
【０１０２】
平行な側面を有するプレートの形状の窓５６の実施形態が所定の単純化を生じさせることがわかる。しかしながら、この窓５６も、プリズム、特に薄いプリズムなどの他の形状を取ってもよい。
【０１０３】
入射角αの角度が変化すると、固定されているにもかかわらず、分離検出器が用いられてそれを測定する。
【０１０４】
【数１】
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【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明による液浸リソグラフィ装置と監視機器とを備える設備の概略図である。
【図２】本発明による機器の略平面図である。
【図３】回折格子上の入射光線の回折を示す本発明による機器の図である。
【図４】角度測定手段を示す図である。
【図５】液体の二つの異なる温度に関して、観察角度の関数としての回折強度における変化を示す図である。
【図６】液体の三つの異なる温度に関して、観察角度の関数としての回折強度における変化を示す図である。
【図７】温度の関数としての回折角度における変化を示す図である。
【図８】波長の関数としての屈折率における変化を示す図である。
【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】
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【図８】
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【国際調査報告】
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