(57)【要約】【課題】露光装置、傾斜機器、傾斜集束試験を実行するための方法及びそれによって製造されたデバイスを提供すること。【解決手段】本発明は、投影放射ビームを提供するための照明システムと、パターンを備えた、投影ビームの断面にパターンを付与するように機能する機器を支持するための支持構造と、目標対象を保持するためのテーブルと、パターン化されたビームを目標対象に投射するための投影システムと、傾斜した投影ビームを提供するための傾斜機器とを備えた露光装置に関する。傾斜機器は、実質的に投影システムのひとみ平面に提供されている。【選択図】図１
2006186368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影放射ビームを提供するための照明システムと、
パターンを備えた、前記投影ビームにパターン化された断面を付与するように機能するパターン形成機器を支持するための支持構造と、
目標対象を保持するためのテーブルと、
パターン化されたビームを前記目標対象に投射するための投影システムと、
傾斜した投影ビームを提供するための、実質的に前記投影システムのひとみ平面に提供された傾斜機器とを備えた露光装置。
【請求項２】
前記傾斜機器が、少なくとも透明の部分及び少なくとも不透明の部分を備えた遮断部材を備え、前記不透明の部分が前記パターン化されたビームの一部を遮断するようになされた、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記投影ビームが複数の回折次数に回折し、前記複数の回折次数が前記投影システムのひとみ平面内の異なる回折位置に提供され、前記傾斜機器が、前記パターン化された投影ビームの所定の回折次数を遮断し、それにより前記傾斜した投影ビームを生成するようになされた、請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記傾斜機器が、第１の部分及び第２の部分を含むパターンを備え、前記第１の部分が第１のセットの正及び負の回折次数を生成するようになされ、また、前記第２の部分が第２のセットの正及び負の回折次数を生成するようになされ、前記傾斜機器が、さらに、前記第１のセットの正の回折次数及び前記第２のセットの負の回折次数を遮断するようになされた、請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記傾斜機器が、第１の方向に延びた第１のパターン及び第２の方向に延びた第２のパターンを含んだパターンを備え、前記第１及び第２の方向が互いに実質的に直角であり、且つ、いずれも前記投影ビームに対して実質的に直角である、請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記投影ビームが複数の回折次数に回折し、前記複数の回折次数が前記投影システムの前記ひとみ平面内の異なる位置に提供され、前記傾斜機器が、第１の構造を使用して所定の回折次数を遮断し、且つ、第２の構造を使用して所定の回折次数を遮断するようになされた、請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記露光装置がリソグラフィ装置であり、前記目標対象が基板である、請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
投影放射ビームを提供するための照明システムと、パターンを備えた、前記投影ビームにパターン化された断面を付与するように機能するパターン形成機器を支持するための支持構造と、目標対象を保持するためのテーブルと、パターン化されたビームを前記目標対象に投射するための投影システムとを備えた露光装置に使用するための傾斜した投影ビームを提供するための傾斜機器であって、前記傾斜機器が実質的に前記投影システムのひとみ平面に提供され、且つ、
第１のセットの正及び負の回折次数を生成するようになされた第１の部分、及び第２のセットの正及び負の回折次数を生成するようになされた第２の部分を含むパターンを備え、さらに、前記第１のセットの正の回折次数及び前記第２のセットの負の回折次数を遮断するようになされた傾斜機器。
【請求項９】
前記第１の部分が、第１の方向に延びた第１のパターンを含み、前記第２の部分が、第２の方向に延びた第２のパターンを含み、前記第１及び第２の方向が互いに実質的に直角であり、且つ、いずれも前記投影ビームに対して実質的に直角である、請求項８に記載の傾斜機器。
【請求項１０】
傾斜集束試験を実行する方法であって、
目標対象を提供する段階と、
投影放射ビームを提供する段階と、
前記投影ビームにパターン化された断面を付与するためのパターンを有するパターン形成機器を提供する段階と、
パターン化された放射ビームを前記目標対象に投射する段階と、
傾斜した投影ビームを提供する段階と、
投射された前記パターン化ビームの横方向のシフトを決定する段階と、
前記横方向のシフトから前記投射されたパターン化ビームに対する前記目標対象の焦点外れを決定する段階とを含む方法。
【請求項１１】
決定された前記目標対象の焦点外れに基づいて、投影システムに対する前記目標対象の相対位置を調整する段階をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記目標対象が基板であり、前記投射されたパターン化ビームの前記横方向のシフトを決定する段階に先立って、前記基板に露光後処理を施す段階をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記目標対象が半導体基板である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
目標対象を提供する段階と、
投影放射ビームを提供する段階と、
前記投影ビームにパターン化された断面を付与するためのパターンを有するパターン形成機器を提供する段階と、
パターン化された放射ビームを前記目標対象に投射する段階と、
傾斜した投影ビームを提供する段階と、
投射された前記パターン化ビームの横方向のシフトを決定する段階と、
前記横方向のシフトから前記投射されたパターン化ビームに対する前記目標対象の焦点外れを決定する段階と
を含む方法に従って製造されたデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜集束試験を実行するための方法及びそれによって製造されたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを適用する機械である。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク或いはレチクルとも呼ばれているパターン形成機器を使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、生成されたパターンが放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（たとえばシリコン・ウェハ）の目標部分（たとえば部分的に１つ又は複数のダイが含まれている）に画像化される。通常、１枚の基板には、順次露光される目標部分に隣接する回路網が含まれている。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるスキャナがある。
【０００３】
本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を参照しているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド及び他のデバイスの製造などの他の適用例を有していることを理解されたい。このような代替適用例の関連においては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照している基板は、通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するトラック・ツール、度量衡学ツール或いは検査ツール中で、露光前若しくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書において使用している基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
【０００４】
本明細書に使用している「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ或いは１２６ｎｍの放射）、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム或いは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。
【０００５】
本明細書に使用している「パターン形成機器」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意の機器を意味するものとして広義に解釈されたい。投影ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。投影ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成される、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。
【０００６】
パターン形成機器は、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン形成機器の実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができる。この方法によれば、反射ビームがパターン化される。
【０００７】
支持構造が、パターン形成機器を支持している。つまり、支持構造は、パターン形成機器の重量を支えている。支持構造は、パターン形成機器の配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターン形成機器が真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターン形成機器を保持している。パターン形成機器の支持には、機械式クランプ技法、真空クランプ技法若しくは他のクランプ技法、たとえば真空条件下における静電クランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば固定若しくは移動させることができ、且つ、たとえば投影システムに対してパターン形成機器を所望の位置に確実に配置することができるフレームであっても、或いはテーブルであっても良い。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン形成機器」という用語の同義語と見なすことができる。
【０００８】
本明細書に使用している「投影システム」という用語には、使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
【０００９】
また、照明システムは、投影放射ビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント及びカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントを包含することができ、以下、このようなコンポーネントについても集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。
【００１０】
リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」機械の場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。
【００１１】
また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水中に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの第１のエレメントの間の空間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。
【００１２】
レンズを通して基板にパターンを画像化するためには、基板の上に提供されているレジストの層が投影システムの焦点面に位置していなければならない。基板が正しく配置されているかどうかを試験するための集束試験が開発されている。画像化すべき試験パターンが試験機器によってレジスト層に提供される。次に、たとえば露光後ベークを実行することよって試験パターンの潜像が目に見える形に形成され、続いて、たとえば走査電子顕微鏡を使用して、たとえば生成された一列のパターンの幅が測定される。この幅と予め入手済みの較正グラフ（ｂｏｓｓｕｎｇ曲線）を比較することによって焦点外れが決定される。最良の集束位置で線の幅が最小になり、焦点外れが大きくなるにつれて線の幅が広くなることは理解されよう。
【００１３】
本明細書の何ヶ所かで、投影システムの焦点面への基板の位置決めを参照しているが、この位置決めは、基板の上に提供されているレジスト層を投影システムの焦点面に位置決めすることを意味しているものとして読むべきであることを理解されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、テレセントリック集束試験の場合、可能であるのは絶対焦点外れを決定することのみであり、相対焦点外れを決定することはできない。絶対焦点外れは、レジスト層と焦点面の間の距離であるが、レジストが焦点面より上に位置しているか、或いは下に位置しているかに関する情報は提供していない。つまり、焦点外れの符号を決定することはできない。相対焦点外れは、焦点外れの符号を含んだレジスト層と焦点面の間の距離である。また、相対焦点外れにより、レジストが焦点面より上に位置しているか、或いは下に位置しているかに関する情報が提供される。テレセントリック集束試験によって提供されるのは、絶対焦点外れに関する情報のみであり、絶対焦点外れの符号が未知であるため、投影システムに対する基板の位置を修正するための十分な情報は提供されない。他の問題も存在している。
【００１５】
ＵＳ２００２／００１５１５８Ａ１に、主光線の入射する方向が異なる複数の照明光線に基づいて集束情報を決定する方法が開示されており、この方法には、投影ビームの傾斜を含めることができる。マークの画像が光学系を通して投影される。光ビーム中に配置することができる照明システムには遮断部材が提供されている。この遮断部材は、傾斜したビームが生成されるよう、光ビームを部分的に遮断する開口を備えている。
【００１６】
非傾斜ビームを使用して投影されたマーク画像についての投影マーク画像の横方向のシフト（変動）を決定するためには基準が必要である。ＵＳ２００２／００１５１５８Ａ１によれば、この横方向のシフトは、レチクル上の単一マークの第１の画像と第２の画像を重畳させることによって決定される。傾斜したビームを使用して最初に基板上にマークが投影され、次に、非傾斜ビームを使用して基板上に投影されたもう１つの投影画像がこの画像に重畳される。第１の投影と第２の投影の間に光路から遮断部材が除去される。基板上の第１の投影マークと第２の投影マークの間の相互距離によって横方向のシフトが与えられる。
【００１７】
ＵＳ２００２／００１５１５８Ａ１の他の実施例によれば、第１の遮断部材を使用して第１の露光が実行され、第２の遮断部材を使用して第２の露光が実行される。第１及び第２の遮断部材は、第１の露光及び第２の露光の傾斜が互いに反対になるよう、互いに反対方向の開口を有している。したがって測定方法の感度が２倍になっている。
【００１８】
ＵＳ２００２／００１５１５８Ａ１に開示されている傾斜集束試験にはいくつかの欠点がある。第１に、レチクル上のマークの相対位置を考慮するためには遮断部材を特別に設計しなければならず、したがってレチクル上のマークの相対位置に応じて遮断部材を設計しなければならない。
【００１９】
第２に、ＵＳ２００２／００１５１５８Ａ１によれば、基準を提供するためには二重露光が必要であり、露光と露光の間に遮断部材を除去するか、或いは他の（相対する）遮断部材に置き換えなければならない。この除去或いは置換手順には時間がかかり、システムのスループットを小さくしている。
【００２０】
第３に、互いに重ね合わせて投影されたマークの相対シフトを決定する手順は、どちらかと言えば困難な手順である。相対シフトした、互いに重ね合わせて投影された２本の線は、より幅の広い１本の線になることがあり、したがって、処理の変動、放射線量の変動などの実際の集束条件及び他の効果による線幅の変化を区別することは困難である。
【００２１】
ＵＳ２００２／０１０００１２Ａ１には、傾斜集束試験に使用するための傾斜したビームを生成する方法がいくつか記載されている。傾斜したビームは、特定の回折次数を遮断することによって得られる。この特定の回折次数の遮断は、たとえばペリクルをマスクの下方に配置することによって達成することができる。この場合、ペリクルを保持するフレーム部材を使用してマークの回折次数が遮断される。代替形態によれば、特定の回折次数を遮断するために、ペリクルの通常は透明な部分の一部を不透明にすることができる。
【００２２】
ＵＳ２００２／０１０００１２Ａ１に提供されているオプションにはいくつかの欠点がある。傾斜したビームを生成するためのフレーム部材の使用は、どちらかと言えば厄介であり、回折次数がマークによって放出される角度及びフレーム部材とマークの間の距離が互いに特定のリミット内に存在している場合にしか使用することができない。通常は透明のペリクルを使用して特定の回折次数を遮断するためには、特別に適合されたペリクルがマーク毎に必要である。システムの総合性能に負の効果を有する不透明部分が存在する結果、ペリクルの総合性能が低下することになる。また、当業者には理解されるように、（極）紫外放射ビームを使用している適用例にはペリクルを使用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明によれば、傾斜集束試験が提供される。このような傾斜集束試験によれば、焦点外れによって試験デバイスの画像がぼやけ、且つ、画像化された試験デバイスの位置が横方向にシフトすることになる角度で試験パターンの画像を投影することができる。このような傾斜集束試験は、傾斜したビームを生成するための機器、たとえば使用する光に対して透明の光学くさび、或いはたとえばマイナス１回折次数が相殺される回折パターンを生成するパターンを備えた透過型試験デバイスなどの機器を使用することができる。
【００２４】
ますます小型化される、縮小される一方の寸法を有するリソグラフィ・デバイスを製造するためには、可能な限り短い放射波長が選択されることが好ましい。たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの極紫外放射を使用することによって大きな利点が提供されるが、ＥＵＶ放射などの比較的短い波長を有する放射は、物質を容易に透過しないことが分かっている。したがって、本明細書において説明した、傾斜したビームを生成するための従来技術による解決法をＥＵＶ放射に使用することはできない。原理的には、パターンを備えた従来の透過型試験デバイスの反射型バージョンを製造することは可能であるが、そのためには、以下でさらに説明するように、現在の技術では得ることが困難な精度が必要である。
【００２５】
本発明によれば、上で言及した問題のうちの少なくとも１つを解決するリソグラフィ装置が提供される。また、本発明によれば、ＥＵＶ放射と組み合わせて使用することができるリソグラフィ装置が提供される。本発明の一実施例によれば、傾斜した投影ビームを提供するための、実質的に投影システムのひとみ平面に設けた傾斜機器を有するリソグラフィ装置が提供される。
【００２６】
投影ビームを傾斜させるための機器を投影システムのひとみ平面に設けることにより、具体化された機器は、そのために設計されたパターンの複数のフィーチャに、レチクル上におけるそれらの相対位置に無関係に作用する。したがって、レチクル位置毎に機器の位置を調整する必要はない。
【００２７】
デバイスは、手動で所定の位置にもたらすことが可能であり、また、自動的に所定の位置にもたらすことも可能であることは理解されよう。したがって本発明によるデバイスは、とりわけＥＵＶ放射を使用する場合、その具体化が容易であり、また、本発明は、目標として設定された構造を含んだすべてのマスクに適用することができる安価な解決法である。
【００２８】
他の態様によれば、本発明は、投影放射ビームを提供するための照明システムと、パターンを備えた、投影ビームの断面にパターンを付与するように機能する機器を支持するための支持構造と、目標対象を保持するためのテーブルと、パターン化されたビームを目標対象に投射するための投影システムとを備えた露光装置に使用するための傾斜した投影ビームを提供するための傾斜機器に関している。露光装置は、さらに、傾斜した投影ビームを提供するための傾斜機器を備えている。
【００２９】
他の態様によれば、本発明は、傾斜集束試験を実行するための方法であって、目標対象を提供する段階と、照明システムを使用して投影放射ビームを提供する段階と、パターンを備えた、投影ビームの断面にパターンを付与するための機器を提供する段階と、パターン化された放射ビームを投影システムを使用して目標対象に投射する段階と、傾斜した投影ビームを提供するための、実質的に投影システムのひとみ平面に存在する傾斜機器を使用する段階と、投射されたパターン化ビームの横方向のシフトを決定するステップと、投射されたパターン化ビームに対する目標対象の焦点外れを横方向のシフトから決定する段階とを含む方法に関している。
【００３０】
他の態様によれば、本発明は、上で説明した方法に従って製造されたデバイスに関している。
【００３１】
以下、本発明の実施例について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。
【実施例】
【００３２】
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、
放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射ビーム、ＥＵＶ放射ビーム或いは他の放射ビーム）を条件付けるようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
パターン形成機器（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターン形成機器を正確に位置決めするようになされた第１のポジショナ（位置付け機器）ＰＭに接続された支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴと、
基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように構築された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするようになされた第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴと、
パターン形成機器ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＳと
を備えている。
【００３３】
照明システムは、放射を導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント或いは他のタイプの光学コンポーネント、若しくはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。
【００３４】
支持構造が、パターン形成機器を支持している。つまり、支持構造は、パターン形成機器の重量を支えている。支持構造は、パターン形成機器の配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターン形成機器が真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターン形成機器を保持している。支持構造には、パターン形成機器を保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法或いは他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定若しくは移動させることができるフレームであっても、或いはテーブルであっても良い。支持構造は、たとえば投影システムに対してパターン形成機器を所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン形成機器」という用語の同義語と見なすことができる。
【００３５】
本明細書に使用している「パターン形成機器」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意の機器を意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンが移相フィーチャ若しくはいわゆる補助フィーチャを備えている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成される、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。
【００３６】
パターン形成機器は、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン形成機器の実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィでは知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプがある。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができる。この傾斜したミラーによって、ミラー・マトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。
【００３７】
本明細書に使用している「投影システム」という用語には、使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、若しくはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
【００３８】
図に示すように、この装置は透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。これに代えて、装置は、反射型（たとえばプログラム可能ミラー・アレイを使用した、或いは反射型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。
【００３９】
リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」機械の場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。
【００４０】
また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで知られている。本明細書に使用している「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸されることを意味しているのではなく、露光の間、投影システムと基板の間に液体が充填されることを意味している。
【００４１】
図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源は、リソグラフィ装置の一構成部品にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、ビーム引渡しシステムＢＤ（使用されている場合）と共に放射システムと呼ぶことができる。
【００４２】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタ（調整器）ＡＤを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。
【００４３】
支持構造（たとえばマスク・テーブルＭＴ）上で保持することができるパターン形成機器（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターン形成機器によってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナ（位置決め機器）ＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉デバイス、直線エンコーダ若しくは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それにより異なった目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、若しくは走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されている。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・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されている。ステッパ（スキャナではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には、専用目標部分を占有している基板アライメント・マークが示されているが、基板アライメント・マークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメント・マークは、スクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスク・アライメント・マークを配置することができる。
【００４４】
図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：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が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モード：走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（即ち単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。
３．その他のモード：その他のモードでは、プログラム可能パターン形成機器を保持するべくマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動若しくは走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン形成機器が更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成機器を利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
【００４５】
上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
【００４６】
図２ａ及び２ｂは、従来技術による単純で、且つ、簡単な集束試験を略図で示したものである。図２ａは、第１のレンズＬ１及び第２のレンズＬ２を備えたテレセントリック投影システムＰＬを示したものである。ひとみ平面ＰＰは、第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２の間に位置している。投影システムＰＬは任意の数のレンズを備えることができるが、分かり易くするために、図２には２つのレンズしか示していないことは理解されよう。試験機器Ｐに設けられている試験パターンが投影システムＰＬを介して基板Ｗの表面に画像化される。試験機器Ｐは、レチクルＭＡ上に提供される試験機器Ｐであっても良く、また、試験目的で特にレチクルＭＡに追加される試験機器Ｐであっても良い。別法としては、試験機器Ｐは、チップの製造に使用するレチクルＭＡ上にパターンの一部として形成することも可能である。また、レチクルＭＡは、とりわけ集束試験を実行するために使用されるレチクルＭＡであっても良い。
【００４７】
図２ａに示す状態では、基板Ｗは、実質的に投影システムＰＬの焦点面に位置しており、試験機器Ｐは、鮮明な試験構造Ｐ’として画像化されている。図２ｂは、同じコンポーネントを示したものであるが、この場合、基板Ｗは、投影システムＰＬの焦点面より上に位置している。したがって試験構造Ｐは、ぼやけた試験構造Ｐ”として投影されている。ぼやける量は、焦点外れの量によって決まることは理解されよう。しかし、ぼやける量は、焦点外れの方向には無関係である。基板Ｗが投影システムＰＬの焦点面より下に同じ距離で配置されたとしても、生成されるぼやけの量は同じである。基板Ｗが投影システムＰＬの焦点面より上に位置しているのか、或いは焦点面より下に位置しているのかについては、この試験構造Ｐ”に基づいて決定することはできない。
【００４８】
ぼやけの量は、たとえば生成された現像後のパターンの線の幅を、たとえば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定することによって測定することができる。焦点外れを変化させた場合の幅の挙動は、予め入手済みのｂｏｓｓｕｎｇ曲線から知ることができる。この挙動は比較的平らであり、したがって焦点外れの変化には鈍感である。この挙動は二次挙動であり、したがって最適焦点近辺の感度は実質的にゼロである。
【００４９】
図３ａ及び３ｂに略図で示すような傾斜集束試験が開発されている。これらの傾斜集束試験は、線形挙動及び十分な高感度を提供するように設計されている。同じ参照記号は同じアイテムを表している。試験機器Ｐの上に提供されている試験構造の画像を基板Ｗの表面に投影するために使用される画像ビームが傾斜している。図３ａは、投影システムＰＬを介した試験機器Ｐの画像化を示したもので、基板Ｗは、投影システムＰＬの焦点面に位置している。図３ｂは、基板Ｗが投影システムＰＬの焦点面より上に位置している状況を示したもので、ぼやけ、且つ、横方向にシフトした試験構造Ｐ’’’として試験機器Ｐが画像化されていることが分かる。ぼやけＰ’’’の中心は、基板Ｗが図３ａに示すように投影システムＰＬの焦点面に位置している場合の中心位置に対して、量Δｘだけ横方向にシフトしている。その結果、横方向の変位Δｘは、焦点外れの量Ｄに依存している。横方向のシフトΔｘの方向（正又は負のｘ方向）は、焦点外れの方向に関する情報を提供している。横方向のシフトが正のｘ方向である場合、基板Ｗは、投影システムＰＬの焦点面より上に位置しており、横方向のシフトが負のｘ方向である場合、基板Ｗは、投影システムＰＬの焦点面より下に位置している。したがって、このような傾斜集束試験に基づいて、基板Ｗと投影システムＰＬの相対位置を測定することができ、また、別の段階としてこの相対位置を修正することができる。また、原理的には投影システムの設定を調整することも可能である。このような傾斜したビームを生成するためのいくつかの方法が知られている。図４は、傾斜した画像ビームを提供し、且つ、完全な強度分布をシフトさせる光学くさび１０を示したものである。このような光学くさび１０は、たとえば水晶を使用して構築することができる。光学くさび１０は、たとえば試験構造Ｐが配置されているレチクルＭＡ上に配置することができる（図４には示されていない）。
【００５０】
図５は、傾斜したビームを生成するための代替方法を示している（同じくＵＳ６，７１０，８５３Ｂ１を参照されたい）。図５には、水晶を使用して構築することができる試験機器２０の断面が略図で示されている。集束試験機器２０は、衝突する光を遮断するクロム部分２１を備えたパターンを有している。クロム部分２１とクロム部分２１の間は、位相階段が水晶中にエッチングされている。この位相階段は、第１の部分２２及び第２の部分２３によって形成することができる。第２の部分２３の高さに対する第１の部分２２の高さは、９０°の移相が使用波長で提供されるように選択される。したがって、第１の部分２２を通過する光は、エッチングが施された第２の部分２３を通過する光に対して９０°の位相差を有することになる。クロム部分２１、第１の部分２２及び第２の部分２３のｘ方向の長さは、２：１：１の割合で比例している。
【００５１】
試験デバイス２０を通過する光は回折する。第１の部分２２及び第２の部分２３によって生じるマイナス第１次数の波面が１８０°の位相差を有し、互いに相殺されることが分かる。ゼロ次数の位相差は４５°であり、若干弱くなる。また、プラス第１次数の位相差は０°である。したがって、存在するのはゼロ次数及びプラス第１次数のみであり、マイナス第１次数は存在しないため、同じく、傾斜集束試験を実行するために使用することができる傾斜したビームが得られる。
【００５２】
図４及び５を参照して説明した解決法は、ＥＵＶ適用例に使用するために容易に適合させ得ないことは当業者には理解されよう。水晶はＥＵＶ放射を通さないため、光学くさび１０が水晶でできている場合、光学くさび１０をＥＵＶ適用例に使用することはできない。試験機器２０は、図５に示すように透過型のデバイスであり、したがって同じくＥＵＶ適用例における使用には適していない。原理的には試験機器２０の反射型バージョンを生成することは可能であるが、どちらかと言えばＥＵＶの波長が短い（たとえば１３ｎｍ）ため、反射型マスクの場合、集束試験パターンに１３／８ｎｍの高度差を提供することによって９０°位相階段を得る必要があり、そのためにはどちらかと言えば得ることが困難である精度が試験機器の製造に必要である。ＵＳ２００２／００１５１５８Ａ１に、１つ又は２つの遮断部材を照明システムに提供することによって傾斜集束試験を実行する異なる方法が記載されているが、既に考察したように、この手法には多くの欠点がある。
【００５３】
次に、本発明の一実施例について、図６ａ、６ｂ及び６ｃを参照して説明する。図６ａは、試験機器によって生成された回折パターンのゼロ次数、プラス及びマイナス第１回折次数を含んだひとみ平面ＰＰを示したものである。このような試験機器は、特定の周期性を有する回折格子であっても良いが、特定の幅を有する１本の線を使用することも可能である。１本の線の場合、回折格子と比較すると、ぼやけた回折次数を生成することになることは理解されよう。
【００５４】
ひとみ平面ＰＰは、図２ａ及び２ｂを参照して既に説明したように、投影システムＰＬ（図示せず）内に存在している。ひとみ平面ＰＰにも、投影システムＰＬの開口数ＮＡ及び使用される試験機器の特性に応じて異なる数の次数が含まれていることは理解されよう。
【００５５】
本発明によれば、たとえばマイナス第１回折次数を遮断する遮断部材Ａをひとみ平面ＰＰに提供することによって傾斜したビームを生成することができる。遮断部材Ａは、使用される放射のタイプに対して不透明の部分及び透明の部分を備えている。図６ｂは、このような遮断部材Ａを示したもので、ハッチング・パターンは不透明の部分を表している。このような遮断部材Ａにより、傾斜集束試験に有利に使用することができる傾斜したビームが生成される。
【００５６】
図６ｃは、遮断部材Ａを投影システムＰＬのひとみ平面ＰＰに配置する方法を略図で示したものである。上で説明した傾斜集束試験を実行するために使用することができる傾斜したビームが生成されることが分かる。
【００５７】
このような遮断部材は、ＥＵＶ放射などの比較的短い波長を使用したアプリケーションに有利に使用することができる。不透明の部分は、使用される放射を遮断するための適切な任意の材料を使用して構築することができ、また、透明の部分は、遮断部材に開口を穿つことによって簡単に形成することができる。
【００５８】
投影システムＰＬ内には回折次数が存在しないため、傾斜集束試験は、図に示すように、照明システム内ではなく、投影システムＰＬ内で実行することができることは理解されよう。
【００５９】
次に、本発明の一実施例による傾斜集束試験を実行するための方法について説明する。相対焦点外れ、つまりレジスト層と焦点面の間の距離及びその符号を決定するために、最初に較正グラフが取得される。較正グラフは、パターンを備えた試験機器を焦点外れが既知の基板Ｗに提供されているレジスト層に画像化することによって得ることができる。次に、横方向のシフト（たとえば図３ｂに示すΔｘ）が決定される。横方向のシフトを決定するためには基準が必要であり、この基準は、非傾斜ビームを使用して試験機器を画像化することによって提供することができる。次に、傾斜した放射ビームを使用して画像化された試験機器の画像と、非傾斜ビームを使用して画像化された試験機器の画像との間の距離を測定することによって横方向のシフトが決定される。傾斜した画像と非傾斜試験機器の間の焦点面内における距離が分かると、次に、とりわけＳＥＭ、オフアクシス・アライメント・システム（ＵＳ６２９７８７６Ｂ１を参照されたい）或いはオンアクシス・アライメント・システムなどの当業者に知られている測定技法を使用して、方向を含んだ横方向のシフトが測定される。
【００６０】
レチクル・レベル及び基板レベルにおける距離を比較する場合、レチクル・レベルと基板レベルの間の投影システムＰＬによって提供される倍率係数を考慮しなければならないことは理解されよう。しかしながら、たとえば以下で説明する較正グラフを取得するための較正工程を使用することにより、自動的に倍率係数が考慮される。
【００６１】
較正グラフは、焦点外れを変化させている間、一連の集束試験測定を実行することによって取得される。測定は、−０．３００μｍ、−０．１５０μｍ、０μｍ、＋０．１５０μｍ及び＋０．３００μｍの焦点外れで実施される。焦点外れの値毎にｘ方向及びｙ方向の横方向のシフトが決定される。このｘ方向及びｙ方向は互いに直角であり、いずれも基板Ｗ上のレジスト層に平行である。横方向のシフトは、上で参照した技法を使用して決定される。測定ビームが傾斜しているため、集束に伴う横方向のシフトの挙動は、主として線形挙動である。
【００６２】
ｘ方向の焦点及び焦点外れは、ｙ方向の焦点及び焦点外れとは異なっている場合がある。ｙ方向に延びている線から測定されるｘ方向に延びている試験パターンの回折次数は、図６ａに示すように、ひとみ平面ＰＰ内のｘ軸上に存在することになる。それに対して、ｘ方向の線から測定されるｙ方向の試験パターンの回折次数は、ｙ方向に配置されることになる（図６ａには示されていない）。投影システムＰＬに使用されるレンズは完全ではないため、ｘ方向及びｙ方向の焦点距離は、必ずしも厳密に同じではない。最適結果を得るために、両方の値を平均することによって雑音を小さくし、また、この平均値に基づいて基板テーブルＷＴの位置を調整することができる。
【００６３】
上で説明した方法を使用してｘ方向及びｙ方向の焦点外れを決定することができるため、決定された焦点外れから同じくレンズ収差を引き出すことができることは理解されよう。たとえば、決定されたｘ方向及びｙ方向の焦点外れに基づいて、投影システムＰＬ内で修正することができる非点収差及び非点収差曲率を得ることができる。
【００６４】
これらの測定の結果は、図７に略図で示すように、グラフにプロットすることができる。得られた測定点を通る線をプロットすることによって、２つの較正曲線即ちｘ方向の較正曲線及びｙ方向の較正曲線が得られる。このプロットは、任意の種類の補間技法を使用して実施することができる。図７に示す実施例では、最小２乗法或いは他の方法を使用して、測定点を通る直線がプロットされている。測定点を通る、より高次の多項式をプロットすることも可能である。
【００６５】
較正曲線が決定されると、その較正曲線を使用して、画像化された試験機器の焦点を決定することができる。この較正曲線は、後に実行される集束試験に使用することができる。以下の条件を満足している場合、得られた較正曲線を使用することができる。
１）リソグラフィ投影装置が安定した状態を維持しているか、或いは一定の時間期間が経過した後に再較正が必要である。
２）較正の間、同じ条件、たとえばレジスト、照明設定及び他の条件等が同じ状態を維持している。
【００６６】
較正曲線を使用して本発明による実際の集束試験を実行することができる。本発明による集束試験は、基板Ｗの表面全体に渡って実行することができるが、基板Ｗの特定の領域（たとえばスクライブ・レーン）に対する集束を決定するために使用することも可能である。
【００６７】
集束試験を使用して基板Ｗの表面全体に対する集束を試験することができる。この試験は、レベル・センサによって得られる高さマップに従って基板Ｗを位置決めしている間に、試験パターンを基板Ｗの上に提供されているレジスト層全体に印刷することによって実施することができる。このような高さマップには、基板Ｗ上の異なるｘ位置及びｙ位置における基板Ｗの高さに関する情報を含めることができる。決定されたこのような高さマップに基づいて、投影システムＰＬに対する基板Ｗの最適位置を計算することができる。基板Ｗは平らな対象ではなく、また、局部的な変形が含まれていることがあるため、露光領域全体を焦点面内に存在させることは必ずしも可能ではない。
【００６８】
得られる実際の焦点は、試験機器の上に提供されている試験パターンを基板全体に投影することによって決定することができる。基板Ｗが露光され、試験パターンが現像されると、得られる実際の焦点を決定し、基板の表面全体から焦点マップを生成することができる。このような焦点マップには、基板Ｗ上の異なるｘ位置及びｙ位置で得られる実際の焦点（焦点外れ）を表すデータが含まれている。これは、上で参照した技法を使用して、印刷された個々の試験パターンの横方向のシフトを測定し、且つ、図７に示す較正グラフを使用して焦点外れを決定することによって実行することができる。
【００６９】
次に、レジストが除去され、実際のパターンを基板Ｗに露光するために使用することができる新しいレジスト層が基板Ｗに加えられる（非破壊）。次に、得られた焦点マップを使用して、実際のパターンをより正確に基板Ｗに投影することができる。
【００７０】
代替実施例では、試験機器の上に提供されている試験パターンをスクライブ・レーン上に投影することができる。これらのスクライブ・レーンは、実際の製品パターンが印刷される目標部分Ｃの外側に配置することができる。この技法によれば、「実際の」露光と監視を同時に組み合わせることができるため、上記実施例の場合のようにレジストを除去する必要はない。
【００７１】
いずれの場合においても、試験機器の上に提供されている試験パターンがレジスト層の中に画像化され、次に、リソグラフィ装置から基板Ｗが除去され、トラックに搬送される。トラック内で、露光後ベークを実行し、或いは他の技法を施すことにより、依然として潜像である印刷された試験パターンが検出可能な状態になる。次に、上で参照した技法を使用して、印刷された試験パターンの横方向のシフトが決定される。
【００７２】
上で説明したように、横方向のシフトを決定するためには基準が必要であるが、以下で考察する代替実施例によれば、個別の基準は不要である。
【００７３】
図８ａは、ひとみ平面ＰＰ及びもう１つの遮断部材Ａを略図で示したものである。ひとみ平面ＰＰは、互いの距離が分かっている１００ｎｍの線（つまり幅が１００ｎｍの線）及び２００ｎｍの線を含んだ試験パターンを備えた試験機器によって生成された回折パターンを示している。１００ｎｍ及び２００ｎｍの線は、回折ビームを使用して基板Ｗに投影される。したがってひとみ平面ＰＰは、１００ｎｍの線に対して正及び負の第１次数を示し、また、２００ｎｍの線に対して正及び負の第１次数を示している。遮断部材Ａは、１００ｎｍの線の正の第１次数及び２００ｎｍの線の負の第１次数が遮断されるように設計されている。１００ｎｍの線の負の第１次数及び２００ｎｍの線の正の第１次数は遮断されない。したがって、１００ｎｍの線及び２００ｎｍの線の焦点外れによる傾斜延いては横方向のシフトは、互いに反対方向である。これらのシフトが互いに反対方向であるため、感度が高くなっている。
【００７４】
図８に示す遮断部材は、反対方向の傾斜を使用した第１及び第２のマーカ部分の投影を可能にしている。投影された第１の部分と第２の部分の間の相互距離を使用して、横方向のシフト及び焦点外れが決定される。この実施例によれば、基準は不要である。
【００７５】
当然、１００ｎｍ及び２００ｎｍの線は単なる実施例にすぎない。原理的には、ひとみ平面に第１次数を有し（除去することができる）、且つ、ひとみ平面に第２次数を有さない構造であることが好ましく、このような構造は、特定の周期性を有する回折格子によって形成することができる。この構造は、１００ｎｍの間隔で配置された厚さ１００ｎｍの複数の線を有する第１の回折格子、及び２００ｎｍの間隔で配置された厚さ２００ｎｍの複数の線を有する第２の回折格子を使用して形成することができる。
【００７６】
図８ｂは、投影された１００ｎｍの線と２００ｎｍの線の相対位置を略図で示したものである。上側の対は、焦点面における１００ｎｍの線と２００ｎｍの線の相対位置を示している。中程の対は、負の焦点における１００ｎｍの線と２００ｎｍの線の相対位置を示しており、基板Ｗと投影レンズＰＬの間の距離が空きすぎていることを意味している。この場合、１００ｎｍの線及び２００ｎｍの線のビームが反対方向に傾斜するため、１００ｎｍの線が右側にシフトし、２００ｎｍの線が左側にシフトすることになる。図８ａから分かるように、２００ｎｍの線を画像化するために使用されるビームの方が１００ｎｍの線のビームより大きく傾斜するため、図８ｂから、２００ｎｍの線の横方向のシフトの方が１００ｎｍの線の横方向のシフトより大きいことが分かる。したがって１００ｎｍの線と２００ｎｍの線の相互距離が広くなっている。焦点が正の場合、図８ｂの下側の対で示すように、相互距離が狭くなる。この実施例によれば、画像化された１つの試験パターン内の距離を測定することによって焦点外れを推測することができるため、非傾斜ビームを使用した試験パターンの画像化による基準を提供する必要はない。焦点外れの量は、単一の試験パターンを投影し、且つ、そのパターンに対する測定のみを実行することによって決定することができる。これは、二重露光を適用する必要がなく、したがって二重露光に起因すると思われる影響、たとえばオーバレイ誤差などが存在しないことを意味している。この実施例によれば、同じく横方向のシフトの測定がより正確になる。これは、１００ｎｍの線と２００ｎｍの線が反対方向にシフトするため、画像化された１００ｎｍの線と２００ｎｍの線の間の相互距離の変化の方が、非傾斜ビームを使用して画像化された試験パターンに対して傾斜したビームを使用して画像化された試験パターンの横方向のシフトより大きいことによるものであると考えられる。
【００７７】
図８ａ及び８ｂを参照して説明した実施例の一般的な着想は、ひとみ平面内における対応する回折次数がオーバラップしないように設計された第１の部分及び第２の部分を試験パターンに設けなければならない、ということである。これは、第１の部分に対応する正の回折次数及び第２の部分に対応する負の回折次数を遮断する遮断部材を提供することが可能であることを意味している。したがって、第１の部分及び第２の部分はいずれも傾斜することになるが、同じ方向に傾斜することはない。投影された第１の部分と第２の部分の間の相互距離を焦点外れの測度として使用することができることは理解されよう。この実施例によれば、基準マーク或いは基準露光は不要である。
【００７８】
原理的には、２つの回折次数をひとみ平面に有する単一パターンを使用し（−２、−１、０、＋１及び＋２）、且つ、これらを非対称に遮断する（−２及び＋１）ことも可能であるが、このような測定は感度が比較的鈍くなる。
【００７９】
また、本発明は、複数の回折次数を使用して画像化される限り、オフアクシス照明が使用される場合にも使用することができる。たとえば、２つの回折パターンが生成され、第１の回折パターンのゼロ及び第１の正の次数がひとみ平面内に存在し、第２の回折パターンの第１の負の次数が第１の回折パターンのゼロ次数に重畳し、且つ、第２の回折パターンのゼロ次数が第１の回折パターンの第１の正の回折次数に重畳する場合、遮断部材は、第１の回折パターンの第１の負の次数及び第２の回折パターンのゼロ次数を遮断するように配置することができる。このように配置することにより、依然としてゼロ及び第１の正の回折次数を含み、したがって焦点面に元の画像を復元するための十分な情報を含んだ傾斜ビームを生成することができる。
【００８０】
代替実施例によれば、ｘ方向及びｙ方向の焦点外れを同時に決定するようになされた遮断部材Ａｘ、ｙ及び試験機器Ｐｘ、ｙを使用することができる。このような試験機器Ｐｘ、ｙは、ｘ方向に延びた第１の試験パターンＰｘ及びｙ方向に延びた第２の試験パターンＰｙを備えていなければならない。遮断部材Ａは、第１の試験パターンＰｘの特定の回折次数及び第２の試験パターンＰｙの特定の回折次数を遮断するように設計しなければならない。
【００８１】
図９は、このような代替実施例を示したもので、遮断部材Ａｘ、ｙは、ｘ方向及びｙ方向の両方の方向に使用することができる。この実施例は、１００ｎｍの線及び２００ｎｍの線を使用して、上で考察した実施例と組み合わせて使用することができるため、基準は不要である。上で考察した実施例と組み合わせて使用する場合、試験パターンＰｘ、ｙは、図１０に示すように、それぞれ第１の試験パターンＰｘ及び第２の試験パターンＰｙを形成しているｘ方向の１００ｎｍ及び２００ｎｍの線とｙ方向の１００ｎｍ及び２００ｎｍの線とを使用して構成することができる。原理的には任意の方向の試験が可能である。
【００８２】
図９に示す遮断部材Ａｘ、ｙは、ｘ方向及びｙ方向の１００ｎｍの線の正の第１の回折次数を遮断し、さらにｘ方向及びｙ方向の２００ｎｍの線の負の第１の回折次数を遮断するように設計されている。このような遮断部材Ａを使用して試験パターンのｘ方向及びｙ方向の焦点外れを決定することができ、且つ、基準が不要であることは理解されよう。
【００８３】
このようなパターンを使用して、ｘ方向及びｙ方向の集束試験を同時に実行することができ、それにより異なるレンズのｘ方向及びｙ方向の特性を考慮することができる。また、異なるレンズのｘ方向及びｙ方向の特性を考慮することができるため、両方のパターンの焦点外れを決定することができる。たとえばこれらの値を平均することができ、平均した値を使用して投影レンズに対する基板テーブルの位置を調整することができるため、精度が向上する。
【００８４】
投影システムＰＬは、本発明による遮断部材Ａ、Ａｘ、ｙを容易に位置決めし、且つ、除去することができる構造を備えていることが好ましい。投影システムＰＬは、たとえば遮断部材Ａ、Ａｘ、ｙを保持し、且つ、投影ビームの光路内の第１の位置及び投影ビームの光路外の第２の位置へ移動させるようになされた位置決め機器を備えることができる。この位置決め機器は、さらに、たとえば遮断部材Ａ、Ａｘ、ｙを並進及び／又は回転させることによって第１の位置における遮断部材Ａ、Ａｘ、ｙの位置を正確に調整するように構成することができる。
【００８５】
上で考察した遮断部材は、本発明を実行するために特別に提供される個別の遮断部材によって提供することができる。しかしながら、遮断部材は、他の目的に使用することも可能である。たとえば、遮断部材は、従来のリソグラフィ・マシンの中で利用可能な開口数絞り機構によって形成することができる。このような開口数絞り機構は、リソグラフィ・マシンの開口数を調整するために、リソグラフィ・マシンのひとみ平面のブレードをシフトさせることができる。
【００８６】
また、他の遮断部材を考案することも可能であることは理解されよう。たとえば、放射ビームを遮断するために個々に傾斜させることができるベニス・ブラインドのスラットのような複数のブレードによって遮断部材を形成することができる。また、ＣＣＤ（光弁）によって遮断部材を形成することも可能である。
【００８７】
また、遮断部材は、知られている任意のタイプのパターン形成機器によって形成することができる。遮断部材として使用するべく使用することができるパターン形成機器の実施例には、それらに限定されないが、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができる。この方法によれば、反射ビームがパターン化される。
【００８８】
上で説明した実施例はレンズの使用を参照しているが、本発明は、レンズの代わりにミラーを使用したリソグラフィ装置にも極めて良好に適用することができることは理解されよう。また、本発明は、ＥＵＶ放射を使用したマシンに極めて良好に使用することができる。本発明による遮断部材は、ＥＵＶ適用例に使用することができる。不透明の部分は、あらゆる材料がＥＵＶ放射を遮断するため、任意の種類の材料を使用して構築することができ、また、一切の材料を含まない遮断部材中の開口として容易に構築することができる。当然、遮断部材は、低圧環境若しくは真空環境での使用に適していなければならない。
【００８９】
また、本発明を使用してリソグラフィ装置を較正することができ、或いは自動プロセス制御ループに使用されるインライン・フィードバック・システムとして本発明を使用することも可能である。
【００９０】
また、上で説明したすべての実施例はリソグラフィ装置の使用を参照しているが、本発明は、パターン化されたビームが目標対象に投射され、且つ、傾斜集束試験が実行されるあらゆる種類の露光装置に有利に使用することができることは理解されよう。
【００９１】
本発明の他の実施例、用法及び利点については、本明細書において開示した本発明の明細書及び実践の考察から当業者には明らかであろう。本明細書は単なる例示的なものとして捕えるべきであり、したがって本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２ａ】従来のテレセントリック集束試験を示す図である。
【図２ｂ】従来のテレセントリック集束試験を示す他の図である。
【図３ａ】従来の傾斜集束試験を示す図である。
【図３ｂ】従来の傾斜集束試験を示す他の図である。
【図４】傾斜したビームを提供するための従来の光学くさびを示す図である。
【図５】傾斜したビームを提供するための従来のパターンを示す図である。
【図６ａ】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図６ｂ】本発明の第１の実施例を示す他の図である。
【図６ｃ】本発明の第１の実施例を示す他の図である。
【図７】本発明による較正グラフである。
【図８ａ】本発明の代替実施例を示す図である。
【図８ｂ】本発明の代替実施例を示す他の図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例による試験パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
Ａ、Ａｘ、ｙ  遮断部材
ＡＤ  放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタ
Ｂ  放射ビーム
ＢＤ  ビーム引渡しシステム
Ｃ  基板の目標部分
ＣＯ  コンデンサ
Ｄ  焦点外れの量
Δｘ  横方向の変位
ＩＦ  位置センサ
ＩＬ  照明システム（イルミネータ）
ＩＮ  インテグレータ
Ｌ１、Ｌ２  レンズ
ＭＡ  パターン形成機器（マスク、レチクル）
ＭＴ  支持構造（マスク・テーブル）
Ｍ１、Ｍ２  マスク・アライメント・マーク
ＮＡ  開口数
Ｐ、Ｐｘ、ｙ、２０  試験機器（試験構造、集束試験デバイス）
Ｐｘ、Ｐｙ  試験パターン
Ｐ’  鮮明な試験構造
Ｐ”  ぼやけた試験構造
Ｐ’’’  ぼやけ、且つ、横方向にシフトした試験構造
ＰＬ  テレセントリック投影システム（投影レンズ）
ＰＭ  第１のポジショナ
ＰＰ  ひとみ平面
ＰＳ  投影システム
ＰＷ  第２のポジショナ
Ｐ１、Ｐ２  基板アライメント・マーク
ＳＯ  放射源
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
１０  光学くさび
２１  パターンのクロム部分
２２  位相階段の第１の部分
２３  位相階段の第２の部分
【図１】
2006186368.tif 000003
【図２ａ】
2006186368.tif 000004
【図２ｂ】
2006186368.tif 000005
【図３ａ】
2006186368.tif 000006
【図３ｂ】
2006186368.tif 000007
【図４】
2006186368.tif 000008
【図５】
2006186368.tif 000009
【図６ａ】
2006186368.tif 000010
【図６ｂ】
2006186368.tif 000011
【図６ｃ】
2006186368.tif 000012
【図７】
2006186368.tif 000013
【図８ａ】
2006186368.tif 000014
【図８ｂ】
2006186368.tif 000015
【図９】
2006186368.tif 000016
【図１０】
2006186368.tif 000017