(57)【要約】【課題】自動焦点システムを備えたリソグラフィ機器の提供。【解決手段】リソグラフィ機器は、放射ビームを提供する照明系と、この放射ビームの断面にパターンを付与して、パターンの付与された放射ビームを形成するパターン付与装置と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、基板の目標部分にパターンの付与された放射ビームを投影するように配置された複数のミラーを有する投影系とを備え、さらに、ａ）光源と、ｂ）位置感知検出器と、ｃ）光を方向づける構成体とを有する自動焦点システムを備える。この光を方向づける構成体は、光源からの光の第１部分を前記投影系に入射結合させ、光源からの光の第２部分を位置感知検出器に方向づけ、第１部分の光が、投影系を通過して基板に至り、投影系を逆に通過して光を方向づける構成体に戻った後に、第１部分の光を位置感知検出器に方向づける。【選択図】図２
2006179907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射ビームを提供する照明系と、
前記放射ビームの断面にパターンを付与して、パターンの付与された放射ビームを形成するパターン付与装置と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記基板の目標部分に前記パターンの付与された放射ビームを投影するように配置された複数のミラーを有する投影系とを備えるリソグラフィ機器であって、
ａ）光源と、
ｂ）位置感知検出器と、
ｃ）光を方向づける構成体とを備える自動焦点システムをさらに備えるリソグラフィ機器において、
前記光を方向づける構成体が、前記光源からの光の第１部分を前記投影系に入射結合させ、前記光源からの光の第２部分を前記位置感知検出器に方向づけ、前記第１部分の光が、前記投影系を通過して前記基板に至り、前記投影系を逆に通過して前記光を方向づける構成体に戻った後に、前記第１部分の光を前記位置感知検出器に方向づけるようになっているリソグラフィ機器。
【請求項２】
前記放射ビームがＥＵＶ放射ビームである請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項３】
前記投影系が６枚ミラー系である請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項４】
前記光を方向づける構成体が、前記光源からの光の前記第１部分を前記投影系に方向づけ、前記光源からの光の前記第２部分を前記位置感知検出器に方向づける第１プリズムを備える請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項５】
前記光を方向づける構成体が、前記光源からの光の第１部分が前記第１プリズムによって方向づけられた後に、前記第１部分の光を前記投影系に入射結合する第２プリズムをさらに含む請求項４に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項６】
前記第２プリズムは、前記第１部分の光が前記投影系を通過して前記基板に至り、前記投影系を逆に通過して前記第２プリズムに戻った後に、前記第１部分の光を前記第１プリズムに方向づけるようになっている請求項５に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項７】
前記第１プリズムが、前記第２プリズムから受け取った前記第１部分の光を前記位置感知検出器に方向づけるようになっている請求項６に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項８】
前記光源からの前記光が可視白色光である請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項９】
前記光源からの光の前記第１部分が、前記照明系によって生成される前記放射ビームと同じ前記投影系を通過する経路をたどるようになっている請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１０】
前記光源からの前記光の経路内に、複数の開口を有する絞りが配置されている請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１１】
前記絞りには、瞳面に４つのスポットを形成するように配置された４つの開口が設けられている請求項１０に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１２】
前記位置感知検出器が、光電セル配列を含む請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１３】
前記自動焦点システムは、前記基板における焦点ずれが、前記位置感知検出器における光の位置の横方向のずれになるように構成されている請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１４】
前記光源からの前記光が、ピッチの異なる２つの格子を使用して変調されるようになっている請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１５】
前記位置感知検出器の前方に位置決めされた対物レンズをさらに含む請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
【請求項１６】
リソグラフィ機器で基板に放射ビームを合焦させる方法において、該リソグラフィ機器が、
前記放射ビームを提供する照明系と、
前記放射ビームの断面にパターンを付与して、パターンの付与された放射ビームを形成するパターン付与装置と、
前記基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記基板の目標部分に前記パターンの付与された放射ビームを投影するように配置された複数のミラーを有する投影系とを備え、前記方法が、
ａ）光源を使用して光ビームを提供する段階と、
ｂ）位置感知検出器を提供する段階と、
ｃ）前記光源からの光の第１部分を前記投影系に入射結合させ、前記光源からの光の第２部分を前記位置感知検出器に方向づけ、前記第１部分の光が、前記投影系を通過して基板に至り、前記投影系を逆に通過した後に、前記第１部分の光を前記位置感知検出器に方向づける段階と、
ｄ）前記位置感知検出器からの情報に基づいて、前記基板に前記放射ビームを合焦させる段階とを含む、放射ビームを合焦させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点（オートフォーカス）システムを有するリソグラフィ機器及びリソグラフィ機器における、基板に放射ビームを合焦させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ機器は、基板に、通常は基板の目標部分に所望のパターンを形成する機械である。リソグラフィ機器は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製作に使用できる。この場合には、マスク又はレチクルとも称するパターン付与装置を使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを作成できる。このパターンは、基板（例えばシリコン・ウエハ）の（例えば、ダイの一部或いは１つ又は複数のダイを含む）目標部分に転写できる。パターンの転写は、典型的には、基板に形成された放射感受性材料（レジスト）の層への結像を介して行われる。通常は、１枚の基板は、次々にパターンの付与される隣接した網目状の目標部分を含む。周知のリソグラフィ機器の例は、目標部分にパターン全体を１回露光することによって各目標部分が照射されるいわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）に放射ビームを通過してパターンを走査し、この方向と平行又は逆平行に基板を同期走査することによって各目標部分が照射されるいわゆるスキャナである。基板にパターンを押し込む（インプリント）ことによって、パターン付与装置から基板にパターンを転写することも可能である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、
放射ビームを提供する照明系と、
この放射ビームの断面にパターンを付与して、パターンの付与された放射ビームを形成するパターン付与装置と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
この基板の目標部分にパターンの付与された放射ビームを投影するように配置された複数のミラーを有する投影系とを備えるリソグラフィ機器を提供する。前記リソグラフィ機器は、さらに、
ａ）光源と、
ｂ）位置感知検出器と、
ｃ）光を方向づける構成体（装置）とを備える自動焦点システムを備える。この光を方向づける構成体は、前記光源からの光の第１部分を前記投影系に入射結合させ、前記光源からの光の第２部分を前記位置感知検出器に方向づけ、前記第１部分の光が、前記投影系を通過して基板に至り、前記投影系を逆に通過して光を方向づける構成体に戻った後に、前記第１部分の光を前記位置感知検出器に方向づけるようになっている。
【０００４】
前記放射ビームは、ＥＵＶ放射ビームにできる。
【０００５】
一実施例では、前記投影系は６枚ミラー系である。
【０００６】
前記光を方向づける構成体は、前記光源からの光の前記第１部分を前記投影系に方向づけ、前記光源からの光の前記第２部分を前記位置感知検出器に方向づける第１プリズムを含むことができる。
【０００７】
前記光を方向づける構成体は、前記光源からの光の第１部分が前記第１プリズムによって方向づけられた後に、前記第１部分の光を前記投影系に入射結合する第２プリズムをさらに含むことができる。
【０００８】
一実施例では、前記第２プリズムは、前記第１部分の光が、前記投影系を通過して基板に至り、前記投影系を逆に通過して前記第２プリズムに戻った後に、前記第１部分の光を前記第１プリズムに方向づける。
【０００９】
前記第１プリズムは、前記第２プリズムから受け取った前記第１部分の光を前記位置感知検出器に方向づけることができる。
【００１０】
一実施例では、前記光源からの光は可視白色光である。
【００１１】
前記光源からの光の前記第１部分は、前記照明系によって生成される放射ビームと同じ前記投影系を通過する経路をたどることができる。
【００１２】
前記光源からの光の経路内に、複数の開口を有する絞りを配置できる。
【００１３】
前記絞りには、瞳面に４つのスポットを形成するように配置された４つの開口を設けることができる。
【００１４】
前記位置感知検出器は、光電セル配列（アレイ）を含むことができる。
【００１５】
前記自動焦点システムは、前記基板における合焦ずれが、前記位置感知検出器における光の位置の横方向のずれになるように構成できる。
【００１６】
前記光源からの光は、ピッチの異なる２つの格子（グレーティング）を使用して変調できる。
【００１７】
このリソグラフィ機器はさらに、位置感知検出器の前方に位置決めされた対物レンズを含むことができる。
【００１８】
本発明は、リソグラフィ機器において、基板に放射ビームを合焦させる方法も提供する。このリソグラフィ機器は、
前記放射ビームを提供する照明系と、
この放射ビームの断面にパターンを付与して、パターンの付与された放射ビームを形成するパターン付与装置と、
前記基板を保持するように構成された基板テーブルと、
この基板の目標部分にパターンの付与された放射ビームを投影するように配置された複数のミラーを有する投影系とを備える。前記方法は、
ａ）光源を使用して光ビームを提供する段階と、
ｂ）位置感知検出器を提供する段階と、
ｃ）前記光源からの光の第１部分を前記投影系に入射結合させ、前記光源からの光の第２部分を前記位置感知検出器に方向づけ、前記第１部分の光が、前記投影系を通過して基板に至り、前記投影系を逆に通過した後に、前記第１部分の光を前記位置感知検出器に方向づける段階と、
ｄ）前記位置感知検出器からの情報に基づいて、前記基板に前記放射ビームを合焦させる段階とを含む。
【００１９】
この方法は、上記リソグラフィ機器の任意に選択したいずれの特徴をも利用できる。
【００２０】
次に、添付の概略図面を参照して、単なる例として本発明の実施例を説明する。図面では、対応する参照記号はそれに対応する部分を示す。
【実施例】
【００２１】
図１に、本発明による自動焦点システムとともに使用するのに適したリソグラフィ機器を概略的に示す。この機器は、
放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明系（照明器）ＩＬと、
パターン付与装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成された支持構造体（例えば、マスク・テーブル）ＭＴであって、ある種のパラメータに従ってパターン付与装置を正確に位置決めするように構成された第１位置決め装置ＰＭに結合された支持構造体ＭＴと、
基板（例えば、レジストを塗布したウエハ）Ｗを保持するように構成された基板テーブル（例えば、ウエハ・テーブル）ＷＴであって、ある種のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２位置決め装置ＰＷに結合された基板テーブルＷＴと、
基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）目標部分Ｃに、パターン付与装置ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを投影するように構成された投影系（例えば、屈折型投影レンズ系）ＰＳとを備える。
【００２２】
照明系は、放射を方向づけ、成形、または制御する屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電気型その他の種類の光学要素、或いはこれらの任意の組合せなどの、様々な種類の光学要素を含むことができる。
【００２３】
支持構造体は、パターン付与装置を支持し、即ち、パターン付与装置の重量を支える。この支持構造体は、パターン付与装置の向き、リソグラフィ機器の設計、並びに、例えばパターン付与装置が真空環境内で保持されるか否かなどの他の条件によって決まる方法で、パターン付与装置を保持する。この支持構造体は、機械、真空、静電気その他のクランプ技術を利用して、パターン付与装置を保持できる。この支持構造体は、例えば枠台（フレーム）又はテーブルとすることができ、これらは必要に応じて固定又は移動可能にできる。この支持構造体は、例えば投影系に対してパターン付与装置が所望の位置にくるようにできる。本明細書で用いる「レチクル」又は「マスク」という用語は、「パターン付与装置」という、より一般の用語と同義とみなすことができる。
【００２４】
本明細書で用いる「パターン付与装置」という用語は、基板の目標部分にパターンを形成するなどのために、放射ビームの横断面へのパターンの付与に使用できる任意の装置を指すと広く解釈すべきである。放射ビームに付与されるパターンは、例えば、このパターンが位相シフト用のフィーチャ、即ち、いわゆるアシスト・フィーチャを含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに厳密に対応しない場合があることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に形成中の集積回路などのデバイス内の特定の機能層に対応する。
【００２５】
パターン付与装置は、透過型又は反射型にすることができる。パターン付与装置の実施例には、マスク、プログラム可能なミラー配列、及びプログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知のものであり、その例には、バイナリ型、交互配置位相シフト型、及びハーフトーン位相シフト型などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。プログラム可能なミラー配列の実施例では、入射する放射ビームが異なる方向に反射されるように、それぞれ個々に傾けることのできるマトリックス（行列）配置の小ミラーを使用する。これらの傾いたミラーにより、ミラーのマトリックスによって反射される放射ビームにパターンが付与される。
【００２６】
本明細書で用いる「投影系」という用語は、用いられる露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対して適宜、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型、及び静電気型の光学系、又はこれらの任意の組合せを含めて、任意の種類の投影系を包含すると広く解釈すべきである。本明細書で用いる「投影レンズ」という用語は、「投影系」というより一般の用語と同義とみなすことができる。
【００２７】
ここで示すように、この機器は、（例えば、反射性マスクを使用する）反射型のものである。或いは、この機器は、（例えば、透過性マスクを使用する）透過型のものにできる。
【００２８】
このリソグラフィ機器は、２つ（２ステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものにできる。このような「複数ステージ」型の機械では、追加のテーブルを並列で使用できる。即ち、１つ又は複数のテーブルで準備工程を実施しながら、１つ又は複数の他のテーブルを使用して露光を行うことができる。
【００２９】
このリソグラフィ機器は、比較的高屈折率の液体、例えば水で基板の少なくとも一部を覆って、投影系と基板との間の空間を満たす種類のものにもできる。浸漬液は、リソグラフィ機器内の他の空間、例えばマスクと投影系との間に適用することもできる。投影系の開口数を大きくする液浸技術は、当技術分野では周知のものである。本明細書で用いる「浸漬」という用語は、基板などの構造体を液体中に浸さなければならないという意味ではなく、露光中に、投影系と基板との間に液体を配置するというだけの意味である。
【００３０】
図１を参照すると、照明器ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源とリソグラフィ機器とは、例えば放射源がエキシマ・レーザの場合には別々の要素にできる。このような場合には、放射源がリソグラフィ機器の一部を形成するとはみなさず、放射ビームは、放射源ＳＯから、例えば適当な方向づけミラー及び／又はビーム拡大器（エキスパンダ）を含むビーム伝達系ＢＤを使用して照明器ＩＬに至る。他の場合には、例えば放射源が水銀ランプの場合には、放射源はリソグラフィ機器と一体の部分にできる。放射源ＳＯ及び照明器ＩＬは、必要な場合には、ビーム伝達系ＢＤとともに放射系とよぶことがある。
【００３１】
照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節する調節装置ＡＤを含むことができる。一般に、照明器の瞳面内の強度分布の少なくとも（一般に、それぞれ外側σ及び内側σと称する）外側及び／又は内側の径方向範囲を調節できる。照明器ＩＬはさらに、統合器ＩＮ及びコンデンサＣＯなど他の様々な構成要素を備えることがある。この照明器を使用して放射ビームを調整し、それによって放射ビーム断面において所望の均一性及び強度分布を得ることができる。
【００３２】
放射ビームＢは、支持構造体（例えば、マスク・テーブルＭＴ）に保持されるパターン付与装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターン付与装置によってパターンを付与される。マスクＭＡを横切った後に、放射ビームＢは、投影系ＰＳを通過し、投影系ＰＳによって基板Ｗの目標部分Ｃに合焦する。第２位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば、干渉計測装置、リニア・エンコーダ、又は容量センサ）を使用して、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば、放射ビームＢの経路内で異なる目標部分Ｃを位置決めできる。同様に、第１位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサＩＦ１を使用して、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後に、或いは走査中に、放射ビームＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成する（粗い位置決め用の）長ストローク・モジュール及び（精密位置決め用の）短ストローク・モジュールを使用して実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成する長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現できる。（スキャナと異なり）ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータだけに連結することもでき、或いは固定とすることもできる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置調整用マークＭ１、Ｍ２及び基板位置調整用マークＰ１、Ｐ２を使用して位置調整できる。図に示す基板位置調整用マークは、専用の目標部分を占めているが、これらは、目標部分間の余白に配置できる（これらは、スクライブ・レーン位置調整用マークとして知られている）。同様に、マスクＭＡに２つ以上のダイが設けられる状況では、マスク位置調整用マークは、これらのダイとダイとの間に配置できる。
【００３３】
図に示す機器は、以下のモードの少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは本質的に固定したまま、放射ビームに付与されたパターン全体を目標部分Ｃに１回で投影する（即ち、１回の静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴをＸ方向及び／又はＹ方向に位置移動して、異なる目標部分Ｃを露光できる。ステップ・モードでは、露光領域（フィールド）の最大サイズが、１回の静止露光で画像形成される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャン・モードでは、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査しながら、放射ビームに付与されたパターンを目標部分Ｃに投影する（即ち、１回の動的な露光）。マスク・テーブルＭＴに対する相対的な基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＳの倍率（縮小率）及び像の反転特性によって決めることができる。スキャン・モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的な露光における目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動長により、目標部分の（走査方向の）高さが決まる。
３．別のモードでは、プログラム可能なパターン付与装置を保持するマスク・テーブルＭＴを本質的に固定したまま、基板テーブルＷＴを移動又は走査しながら、放射ビームに付与されたパターンを目標部分Ｃに投影する。このモードでは一般に、パルス化された放射源を使用し、基板テーブルＷＴの各移動動作後に、或いは走査中の連続放射パルスの合間に、プログラム可能なパターン付与装置を必要に応じて更新する。この動作モードは、上記で言及した種類のプログラム可能なミラー配列などのプログラム可能なパターン付与装置を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用できる。
【００３４】
上記で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを用いることもできる。
【００３５】
図２に、レチクル４及び投影光学系ボックス（ＰＯＢ）６を備えるリソグラフィ機器２の一部を示す。ＰＯＢ６は、レチクル４からの放射をウエハ８に方向づける（図示しない）いくつかのミラーを含む。ＰＯＢ６は、例えば、ウエハ８に放射を合焦させる（図示しない）６枚の合焦ミラーを含むことができる。
【００３６】
図２の実施例では、ＥＵＶ（極紫外）放射１０が、（図示しない）照明源からレチクル４に送られる。ＥＵＶ放射の境界は正確に定義されていないが、ＵＶの高周波数端におけるＥＭスペクトルのＸ線直前の領域（例えば、約５〜２０ｎｍ）である。
【００３７】
ＥＵＶ放射１０は、（反射性）レチクル４で反射され、その後、ＰＯＢ６に入射し、ＰＯＢ６によってウエハ８に合焦する。ＥＵＶ放射を使用することの利点は、その極めて短い波長により、より良好な分解能を実現できることである（即ち、ウエハ８に、より微細なラインを印刷できる）。これは、ｋλ／ＮＡの式によって分解能が与えられるからである。ここで、ｋは、レチクルによって決まる定数であり、λは、用いられる放射の波長、ＮＡは、ＰＯＢ６の開口数である。この実施例では、用いられるＥＵＶ放射の波長は１３．５ｎｍである。ＰＯＢ６に、レンズの代わりにミラーを使用する必要があるのは、この波長の放射が、あらゆる周知のレンズによって吸収されるからである。
【００３８】
この短い波長のＥＵＶ放射を用いると、ウエハ８において、より良好な（即ち、より狭い）被写界深度も実現できる。
【００３９】
図２の実施例は、光源１２、第１プリズム１４及び第２プリズム１６、対物レンズ１８、並びに位置感知検出器（ＰＳＤ）２０を有する自動焦点システムも備える。
【００４０】
この自動焦点システムは、ＥＵＶ系のミラー光学系を利用する。光源１２からの光は、可視白色光が好ましく、ＰＯＢ６の上部のプリズム１４及び１６によって、ミラー光学系に入り且つそれから出るように結合される。放射源１２からの光は、プリズム１４によってプリズム１６に方向づけられ、プリズム１６によってＰＯＢ６に方向づけられる。ＰＯＢ６で、この光は、ミラーからミラーへとＥＵＶ放射１０と同じ経路をたどる。
【００４１】
この光は、ＰＯＢ６を通過してウエハ８に至り、そこで反射され、同じ経路に沿ってＰＯＢ６を通過して戻る。次いで、この光は、プリズム１６によってプリズム１４に方向づけられ、その後、プリズム１４によって対物レンズ１８に方向づけられ、対物レンズ１８によって、位置感知検出器２０に合焦する。
【００４２】
光源１２と第１プリズム１４との間に絞り２２が位置決めされる。図３に示すように、絞り２２により、瞳面内に４つのスポットが形成される。検出器／センサ２０は、近接した瞳面（即ち、センサ面２４）内にあり、４つの検出ダイオード２６を備える。この系は、ウエハ８における焦点ずれが、ＰＳＤ２０における光の横方向のずれ（即ち、横の移動）になるように構成される。したがって、光電セル配列又は別の線形システムを含み得るＰＳＤ２０を使用して、この焦点ずれを検出できる。
【００４３】
図２では、「焦点スポット」を１つしか示していない。ＰＯＢ６に入射結合される光は、レチクル４から入射する光と角度が同じである必要がある。
【００４４】
先行技術では、ＰＯＢ６を超えた位置に取り付けられた焦点システムを使用しており、本発明の自動焦点システムの使用は、このような焦点システムがもはや設計の制約になることがないことを意味する。生産性に影響を及ぼさずに、より高精度が得られるようにウエハの地図化を実施するためにこのような焦点システムを使用する必要性は、もはや不可欠なことではない。
【００４５】
この光は、例えば、（図５に、ピッチの狭い格子３６及びピッチの広い格子３８として概略的に表す）ピッチの異なる２つの格子で変調しなければならない。これらの格子は、センサ２０に直接投影され、そしてウエハ８に投影され、この像がウエハ８で後方反射してセンサ２０に至る。センサ２０における像の差により、焦点情報が得られる。これら２つのピッチが、方向を識別し、且つ明確にゼロ点を識別する助けとなる。（ピッチを１つしか用いない場合には基準点が存在しないが、異なる２つのピッチを用いると、この問題が解消される。）必要な場合には、３つ以上のピッチを用いることもできる。
【００４６】
この考え方は、スリットまでのレチクルの高さを直接的に測定することと組み合わせることができる（これまでは、スリットの左方向及び右方向だけが測定可能である）。レチクルの高さは、上記で説明したウエハの焦点を測定する方法を適用することによって測定できる。（即ち、この装置により、レチクルから投影光学系まで、又はレチクルからいわゆる最良物体面までを測定する可能性がさらにもたらされる。）さらに、この装置は、（光学的に誘起されるｘ方向のずれを検出する）一連の視覚センサ及び（この系を２回通過することによって感度が２倍になる）波面センサによって拡張することができる。
【００４７】
本発明は、ＥＵＶ系にのみ限定されるものではなく、浸漬液を介して焦点を直接測定できる浸漬系に適合させることも可能である。本発明は、マスクレス・システムとともに利用することもできる。
【００４８】
図４に、照明スリット３２の周りの可能なスポット位置３０を示す。
【００４９】
この実施例では、スリットのサイズは、レチクル４のところで、８ｍｍ及び１０４ｍｍに制限されるものではない。０．５ｍｍから最大で１ｍｍまでが可能であるが、非点収差はより大きくなる。（印刷構造体に使用される領域（フィールド）（物体フィールド）は、最大フィールドのサイズに制限される（即ち、最大フィールドのサイズよりも小さくなければならない。使用されるフィールドの外側でも焦点センサは良好に機能するが、いくつかの追加の像を考慮に入れなければならない。）焦点ずれは、中心点に対する変位（オフセット）として働く位置にも依存する。（即ち、このフィールド（スリット）には中心があり、焦点センサをこの中心近くに配置する必要はない。）
【００５０】
図５に、光源１２の一部である格子３４の実施例を示す。
【００５１】
以下は、図６に基づく感度の推定である。
【００５２】
【数１】
2006179907.tif 000003
【００５３】
倍率（Ｍａｇ）は４で一定であり、ＮＡは最大で０．２５である。ＮＡの最小値０．１５では、ｄｘ＝０．６ｄｆになる。
【００５４】
感度は、検出器上での（２つのピッチが異なることによる）両方の像及び焦点ずれによるＰＳＤ２０の検出ダイオードの覆われた表面積の変化によって与えられる。
【００５５】
次に、ライン数が１００本、ラインのサイズが、幅０．５μｍ及び長さ２０μｍ、焦点ずれが１０ｎｍと仮定した場合の計算例を考える。
【００５６】
この場合、焦点が合っている格子の表面積は１０００μｍ２である。焦点ずれにより、（像の重心がずれるので）覆われた表面積が２０μｍ２だけ変化する。これは、１／５０即ち２％の割合である。
【００５７】
この例はさらに、検出可能な焦点ずれは、格子のラインの幅に関係し、焦点範囲に制限があることを示している。したがって、全焦点範囲を含めるには異なる格子が必要とされる。
【００５８】
必要とされる測定範囲は１ｍｍ未満である。高精度が必要な範囲は１００μｍ未満である。必要とされる精度は、範囲と精度の比が１０３になる１０ｎｍ程度とすべきである。
【００５９】
図２に示す対物レンズ１８は、ＰＳＤ２０の特性に応じて（例えば、１００倍のものが）必要とされることがある。いかなるレンズによっても、ＰＳＤ２０上で想定外の焦点ずれとして観察される色収差が導入される。（ＰＯＢ６自体も、色収差の一因になることに留意されたい。）この色収差の影響を排除するために、較正作業が必要とされることがある。光源の後に色フィルタを適合させることによって、２又は３色の色収差補正手順を利用することができる。異なる色のいずれについても焦点範囲を観察しなければならない。
【００６０】
スポットのサイズは、ウエハのサイズの平均及びＰＳＤ２０の特性の他の面よって決まる。
【００６１】
原理的な制限として、ＰＳＤ２０の光（光子）の感度を考慮しなければならない。
【００６２】
（光がないときでも信号が生じる全てのダイオードの物理的な制約のために）生じる暗電流は、想定外の反射などに起因するスポット外の光の結果であることに留意されたい。
【００６３】
本明細書では、ＩＣの製作でリソグラフィ機器を使用することを具体的に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ機器は、例えば、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導／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）、薄膜磁気ヘッドなどの製作など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれより一般の用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、例えば、トラック（典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール、及び／又は検査ツール内で、露光前又は露光後に処理することがある。該当する場合には、上記その他の基板処理ツールに本明細書の開示を適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作製するために２回以上処理することがある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理済み層をすでに含む基板を指すこともある。
【００６４】
上記では、光リソグラフィの状況で本発明の実施例を利用することを具体的に参照したが、本発明は、例えばインプリント・リソグラフィなどの他の応用例で利用することができ、状況次第では、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリント・リソグラフィでは、パターン付与装置の凹凸形状（トポグラフィ）が、基板に形成されるパターンを規定する。パターン付与装置の凹凸形状は、基板に供給されたレジスト層に押し付けることができ、その後、電磁放射、熱、圧力、又はこれらの組合せを適用することによってレジストを硬化させる。パターン付与装置をレジストから取り外し、それによって、レジストが硬化した後にレジスト中にパターンが残る。
【００６５】
本明細書で用いる「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長の、又はこれらの波長近傍の）紫外（ＵＶ）放射、及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）放射、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆる種類の電磁放射を包含する。
【００６６】
「レンズ」という用語は、状況次第では、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、及び静電気型の光学要素を含めて、様々な種類の光学要素のいずれか１つ又はこれらの組合せを指すことがある。
【００６７】
以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、上記で説明した以外の形でも本発明を実施できることを理解されたい。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述する機械可読命令からなる１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、或いは、このようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００６８】
上記の説明は、例示するためのものであり、限定するためのものではない。そのため、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、上記で説明した本発明に変更を加えることができることが当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明による自動焦点システムとともに使用するのに適したリソグラフィ機器を示す図。
【図２】本発明の実施例によるリソグラフィ機器を示す図。
【図３】図２の実施例の絞り面及びセンサ面を示す図。
【図４】照明スリットの周りの可能なスポット位置を示す図。
【図５】図２の光源で使用する格子の実施例を示す図。
【図６】図２の実施例についての感度の推定計算を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
２  リソグラフィ機器
４  レチクル
６  投影光学系ボックス
８  ウエハ
１０  ＥＵＶ放射
１２  光源
１４  第１プリズム
１６  第２プリズム
１８  対物レンズ
２０  位置感知検出器、センサ
２２  絞り
２４  センサ面
２６  検出ダイオード
３０  スポット位置
３２  照明スリット
３４  格子
【図１】
2006179907.tif 000004
【図２】
2006179907.tif 000005
【図３】
2006179907.tif 000006
【図４】
2006179907.tif 000007
【図５】
2006179907.tif 000008
【図６】
2006179907.tif 000009