(57)【要約】【課題】空間光変調器に損害を与える危険のない、空間光変調器を使用した光学システム用の波面測定システムおよび波面測定方法を提供すること。【解決手段】電磁放射線源と、電磁放射線を、回折パターンを生成する空間光変調器に向ける照明系と、空間光変調器の像を像面上に投影する投影光学系と、像面におけるシヤリング格子と、像面からフリンジパターンを受ける検出器とを含む波面測定システムおよびソースで電磁放射線を生成し、電磁放射線を空間光変調器に供給し、空間光変調器で回折パターンを形成し、回折パターンを投影光学系の瞳にわたってスキャンし、ソースの像を受け取り、像から波面パラメータを定める、光学系の波面を測定する方法。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波面測定システムであって、
電磁放射線源と、
電磁放射線を、回折パターンを生成する空間光変調器に向ける照明系と、
前記空間光変調器の像を像面上に投影する投影光学系と、
当該像面におけるシヤリング格子と、
前記像面からフリンジパターンを受ける検出器とを含む、
ことを特徴とする波面測定システム。
【請求項２】
前記空間光変調器は非線形の位相変化を自身にわたって生じさせ、前記投影光学系の瞳にわたって前記回折パターンをスキャンする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記空間光変調器は、前記投影光学系の瞳にわたって回折パターンをスキャンする、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記回折パターンは、前記投影光学系の瞳にわたって動的にスキャンされる、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記検出器は、前記投影光学系の瞳と光学的に結合している面に配置されている、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記空間光変調器は合成格子を形成する、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記空間光変調器は透過性タイプの変調器である、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記空間光変調器は反射性タイプの変調器である、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記空間光変調器のピクセルは合成格子の罫線を形成し、
当該罫線は、各罫線内で透過性のランダムな変化を有している、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記空間光変調器のピクセルは合成格子の罫線を形成し、
当該罫線は、各罫線内で角配向のランダムな変化を有している、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記空間光変調器は合成格子を形成し、
前記空間光変調器は当該合成格子のラテラル方向の動きをシミュレートするのに適応している、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記空間光変調器は合成格子を形成し、
当該合成格子は、自身の罫線の複数の可能な配向を有している、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
波面測定システムであって、
電磁放射線を物体面に供給する照明系と、
当該電磁放射線の回折されたビームを生成する物体面における空間光変調器と、
前記ビームを像面上に投影する投影光学系と、
前記像面からのビームのフリンジパターンを受ける検出器とを含む、
ことを特徴とする波面測定システム。
【請求項１４】
前記空間光変調器は非線形の位相変化を自身にわたって生じさせ、前記投影光学系の瞳にわたって回折されたビームをスキャンする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記空間光変調器は、前記投影光学系の瞳にわたって回折されたビームをスキャンする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記回折されたビームは、前記投影光学系の瞳にわたって動的にスキャンされる、請求項１３記載のシステム。
【請求項１７】
前記検出器は、前記投影光学系の瞳と光学的に結合している面に配置されている、請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
前記空間光変調器は合成格子を形成する、請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
前記空間光変調器は透過性タイプの変調器である、請求項１３記載のシステム。
【請求項２０】
前記空間光変調器は反射性タイプの変調器である、請求項１３記載のシステム。
【請求項２１】
前記空間光変調器のピクセルは合成格子の罫線を形成し、
当該罫線は、各罫線内で透過性のランダムな変化を有している、請求項１３記載のシステム。
【請求項２２】
前記空間光変調器のピクセルは合成格子の罫線を形成し、
当該罫線は、各罫線内で角配向のランダムな変化を有している、請求項１３記載のシステム。
【請求項２３】
前記空間光変調器は合成格子を形成し、
前記空間光変調器は当該合成格子のラテラル方向の動きをシミュレートするのに適応している、請求項１３記載のシステム。
【請求項２４】
前記空間光変調器は合成格子を形成し、
当該合成格子は、自身の罫線の複数の可能な配向を有している、請求項１３記載のシステム。
【請求項２５】
前記空間光変調器は合成格子を形成し、
当該合成格子は自身のピッチを変化させ、前記投影光学系の像面における格子のピッチと合わせる、請求項１３記載のシステム。
【請求項２６】
前記空間光変調器は合成格子を形成し、
当該合成格子は自身の配向を変化させ、前記投影光学系の像面における格子の配向と合わせる、請求項１３記載のシステム。
【請求項２７】
光学系の波面を測定する方法であって、
ソースで電磁放射線を生成し、
当該電磁放射線を空間光変調器に供給し、
当該空間光変調器で回折パターンを形成し、
当該回折パターンを投影光学系の瞳にわたってスキャンし、
前記ソースの像を受け取り、
当該像から波面パラメータを定める、
ことを含む、
ことを特徴とする、光学系の波面を測定する方法。
【請求項２８】
回折パターンを瞳にわたってスキャンすることを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記形成ステップは、空間光変調器にわたって非線形の位相変化を生じさせ、前記瞳にわたって回折パターンをスキャンすることを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
検出器は、前記瞳と光学的に結合している面に配置されている、請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
前記空間光変調器を使用して合成格子を形成することを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
前記合成格子のピッチを変えて、光学系の像面における格子のピッチと合わせることを含む、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記合成格子の配向を変えて、投影光学系の像面における格子の配向と合わせることを含む、請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
前記空間光変調器は透過性タイプの変調器である、請求項２７記載の方法。
【請求項３５】
前記空間光変調器は反射性タイプの変調器である、請求項２７記載の方法
【請求項３６】
前記形成ステップは、合成格子の罫線を形成することを含み、
当該罫線は、各罫線内で透過性のランダムな変化を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３７】
前記形成ステップは合成格子の罫線を形成することを含み、
当該罫線は、各罫線内で角配向のランダムな変化を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項３８】
前記形成ステップは合成格子の罫線を形成することを含み、
当該形成ステップは当該合成格子のラテラル方向の動きをシミュレートすることを含む、請求項２７記載の方法。
【請求項３９】
前記形成ステップは合成格子を形成することを含み、
当該合成格子は、自身の罫線の複数の可能な配向を有する、請求項２７記載の方法。
【請求項４０】
投影光学系の波面を測定する方法であって、
（１）空間光変調器を用いて合成格子をシミュレートし、
（２）空間光変調器に電磁放射線を供給し、当該空間光変調器は投影光学系の物体面に位置付けられており、前記投影光学系に向かう回折されたビームを生成し、
（３）検出器を前記投影光学系の像面の下方に位置付け、
（４）当該検出器で前記回折されたビームのフリンジパターンを受け、
（５）当該フリンジパターンから波面収差を計算する、
ことを含む、
ことを特徴とする、投影光学系の波面を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してリソグラフィに関する。本発明はより詳細には、像面におけるシヤリング格子およびリソグラフィ用途で使用される、その遠方領域におけるＣＣＤアレイを用いた波面センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは基板の表面上にフィーチャ（特徴的構造）を生成するために使用されるプロセスである。この種の基板はフラットパネルディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ）、回路基板、種々の集積回路などの製造に使用される基板を含み得る。この種の用途に頻繁に使用される基板は半導体ウェハまたはガラス基板である。本明細書は説明を目的として半導体ウェハに関して記述するが、当業者であれば本明細書を当業者には周知である他の種の基板にも適用できることが分かるであろう。
【０００３】
リソグラフィの間に、ウェハステージ上に配置されているウェハはリソグラフィ装置内に設けられている露光光学系によってウェハの表面上に投影される像に曝される。露光光学系はフォトリソグラフィの事例において使用されるが、異なる種類の露光装置を特定の用途に依存して使用することができる。例えばｘ線、イオン、電子または光子によるリソグラフィは、当業者には周知であるように、それぞれ異なる露光装置を要求し得る。本明細書ではフォトリソグラフィの特別な例を単に説明を目的として論じている。
【０００４】
投影される像はウェハの表面上にデポジットされる層、例えばフォトレジストの特性に変化を生じさせる。この変化は露光の間にウェハ上に投影されるフィーチャに相当する。露光に続いてこの層をパターニングされた層を生成するためにエッチングすることができる。このパターンは露光の間にウェハ上に投影されるフィーチャのパターンに相当する。パターニングされたこの層は引き続き、ウェハ内の基礎構造層、例えば導電層、半導体層または絶縁層の露光された部分を除去またはさらに処理するのに使用される。このプロセスは別のステップと共に、ウェハの表面または種々の層において所望のフィーチャが形成されるまで繰り返される。
【０００５】
慣例のリソグラフィシステムおよび方法は半導体ウェハ上に像を形成する。システムは典型的には、半導体ウェハにおける像形成を実施する装置を包含するよう設計されているリソグラフィチャンバを有する。使用される光の波長に依存して異なるガス混合気および真空度を有するようこのチャンバを設計することができる。レチクルはチャンバ内部に配置されている。光ビームは（システムの外に設けられている）照明源から、半導体ウェハと相互作用する前に光学系、レチクルにおける像アウトラインおよび第２の光学系を通過する。
【０００６】
基板上にデバイスを製造するために複数のレチクルが要求される。これらのレチクルはますます高価になっており、またフィーチャサイズおよび小さいフィーチャサイズについて要求される厳密な公差に起因して製造時間がますます長くなっている。またレチクルは破損するまでの特定の期間しか使用することができない。レチクルが所定の公差内に無い場合、またはレチクルが損傷した場合にも勿論さらなる費用がかかる。したがって、レチクルを使用するウェハの製造はますます高価になっており、また場合によっては法外に高額になる。
【０００７】
これらの欠点を回避するために、マスクレス（例えば直接書き込み式、ディジタル式等の）リソグラフィシステムが開発されている。マスクレスシステムではレチクルが空間光変調器（ＳＬＭ）と呼ばれる種々のコントラストデバイスに置換される。公知のＳＬＭはディジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、回折格子光制御弁（ＧＬＶ）等を包含する。ＳＬＭはアクティブ領域のアレイ（例えば傾斜ミラーおよび／またはピストンミラーまたはグレー調色ＬＣＤアレイセル）を包含し、このアクティブ領域は所望のパターンを形成するよう制御されて光学的な特性を変化させる。
【０００８】
波面の不所望な摂動（しばしば波面収差とも称される）を測定する問題は、リソグラフィアプリケーションに対する１つの根強い問題である。これらの波面収差は、種々の物理的原因から生じる。これらの物理的原因は、例えば機械的な移動または変形の結果として生じる光学系（レンズまたはミラー）の屈折特性または反射特性における変化、または加熱または光によって誘発された圧縮によって生じる光学エレメントの光学特性における変化である。殊に、このためにツールをオフラインにするよりもウェハ作成および露光中のホトリソグラフィツールにおける波面クオリティの測定を可能にすることが望まれている。ツールをオフラインにすることは、所有のコストを高め、スループットを低める、または他のタイプの非能率性を導入してしまう。
【０００９】
２つの格子（１つは投影光学系の像面、１つは投影光学系の物体面（object plane））を使用する干渉システムが、リソグラフィシステムにおける波面収差を測定するために使用される。しかし空間光変調器を使用するリソグラフィシステムは特定の問題を有している：すなわち、マスクとしてレチクルを使用する慣例のシステムとは異なって、空間光変調器は比較的壊れやすく、周期的に物体面から出し入れされることはない。これは、レチクルおよび格子の種々のセットが同期的にレチクルステージ上に配置され、物体面から出入りするように動かされる慣例のレチクルおよび格子と対比される。比較的壊れやすいＳＬＭを物体面から出し入れして物体面格子と置換することは比較的複雑なプロシージャであり、極力回避されるべきである。
【００１０】
従ってＳＬＭに損害を与える危険のない、空間光変調器を使用する光学システム用の収差測定技術が必要とされている。
【特許文献１】米国特許出願第１０／７３９５２５号明細書
【非特許文献１】ジェイ・ブラートおよびエー・ジェイ・イー・エム・ジャンセン(J.Braat and A.J.E.M Janssen)著「インプローブド・ロンチ・テスト・ウィズ・エクステンデット・ソース(Improved Ronchitest with Extended Source)」J. Opt. Soc. Am. A. １９９９年１月，第１６巻，Ｎｏ．１，ｐｐ．１３１−１４０
【非特許文献２】Naulleau等「Static Microfield Printing at the ALS with the ETS-2 Set Optic, Proc. SPIE 4688, 64-71(2002)（http://goldberg.lbl.gov/papers/Naulleau SPIE 4688(2002).pdf）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
空間光変調器に損害を与える危険のない、空間光変調器を使用した光学システム用の波面測定システムおよび波面測定方法を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題は、波面測定システムであって、電磁放射線源と、電磁放射線を、回折パターンを生成する空間光変調器に向ける照明系と、前記空間光変調器の像を像面上に投影する投影光学系と、当該像面におけるシヤリング格子と、前記像面からフリンジパターンを受ける検出器とを含む、ことを特徴とする波面測定システムによって解決される。さらに上述の課題は、波面測定システムであって、電磁放射線を物体面に供給する照明系と、当該電磁放射線の回折されたビームを生成する物体面における空間光変調器と、前記ビームを像面上に投影する投影光学系と、前記像面からのビームのフリンジパターンを受ける検出器とを含む、ことを特徴とする波面測定システムによって解決される。さらに上述の課題は、光学系の波面を測定する方法であって、ソースで電磁放射線を生成し、当該電磁放射線を空間光変調器に供給し、当該空間光変調器で回折パターンを形成し、当該回折パターンを投影光学系の瞳にわたってスキャンし、前記ソースの像を受け取り、当該像から波面パラメータを定める、ことを特徴とする、光学系の波面を測定する方法によって解決される。さらに上述の課題は、投影光学系の波面を測定する方法であって、（１）空間光変調器を用いて合成格子をシミュレートし、（２）空間光変調器に電磁放射線を供給し、当該空間光変調器は投影光学系の物体面に位置付けられており、前記投影光学系に向かう回折されたビームを生成し、（３）検出器を前記投影光学系の像面の下方に位置付け、（４）当該検出器で前記回折されたビームのフリンジパターンを受け、（５）当該フリンジパターンから波面収差を計算する、ことを含む、ことを特徴とする、投影光学系の波面を測定する方法によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は実質的に、従来技術の１つまたは複数の問題および欠点を除去する波面センサにおいて使用される空間光変調器に関する。
【００１４】
１つの観点は、波面測定システムを含む。このシステムは電磁放射源および照明系を含む。この照明系は、回折パターンを作成するために電磁放射線を空間光変調器へ向ける。投影光学系は空間光変調器の像を像面上に投影する。シヤリング格子（shearing grating）は像面にある。検出器は像面からフリンジ（縞）パターンを受け取る。検出器は、投影光学系の瞳と光学的に連係している面に位置する。空間光変調器は非線形の位相変化を作成する。これにわたって投影光学系の瞳にわたって回折パターンをスキャンする。空間光変調器は合成格子を形成し、透過性タイプまたは反射性タイプの変調器であり得る。空間光変調器のピクセルは、合成格子の罫線（rulings）または「ストリップ」を形成し、これは各罫線内で透過性および／または角配向（angular orientation）のランダムな変化も有し得る。空間光変調器は、合成格子のラテラル方向の動きをシミュレートすることができる。空間光変調器は、その罫線の種々異なる（例えば直交）の配向を有する合成格子を形成することができる。
【００１５】
別の観点では、光学系の波面測定方法は以下のステップを含む。すなわち：（１）ソースで電磁放射線を生成する；（２）空間光変調器へこの電磁放射線を搬送する；（３）空間光変調器で回折パターンを形成する；（４）光学系の瞳にわたって回折パターンをスキャンする；（５）ソースの像を受け取る；（６）この像から波面パラメータを定める。
【００１６】
本発明のさらなる特徴および利点は以下の説明より、また部分的にはこの説明から明白になる。もしくは本発明の実践によって得ることができる。本発明の利点は実施形態によって認識および達成され、また殊に明細書および添付の請求項また図面に記載されている。
【００１７】
上述の一般的な説明ならびに以下の詳細な説明は例示的かつ説明的なものであり、請求項に記載されている本発明をさらに説明するためのものであると理解されたい。
【００１８】
本出願に組み込まれ、またその一部をなす付属の図面は本発明の実施形態を表し、明細書と共に本発明の原理の説明に使用される。
【実施例】
【００１９】
特定のコンフィギュレーションおよび構成を論じるが、これは単に説明を目的としてなされたものであると解するべきである。当業者であれば本発明の思想および範囲から逸脱することなく他のコンフィギュレーションおよび構成も使用できることが分かる。当業者にとっては本発明を他の種々の用途に使用できることは明らかである。
【００２０】
図１は本発明の実施形態によるマスクレスリソグラフィシステム１００を示す。システム１００は照明系１０２を有し、この照明系１０２は光をビームスプリッタ１０６およびＳＬＭ光学系１０８を介して反射性の空間光変調器（ＳＬＭ）１０４（例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、反射性の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等）に伝送する。ＳＬＭ１０４は慣例のリソグラフィシステムにおいて使用されているレチクルに代わって光をパターニングするために使用される。ＳＬＭ１０４から反射されたパターニングされた光はビームスプリッタ１０６および投影光学系（ＰＯ）１１０を通過して戻り、対象１１２（例えば基板、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板など）上に回路パターンの像を作成するために使用される。
【００２１】
周知であるように、照明光学系を照明系１０２内に収容できることは明らかである。また同様に当業者には周知であるように、ＳＬＭ光学系１０８および投影光学系１１０はＳＬＭ１０４および／または対象１１２の所望の領域上に光を向けるために必要とされる光学素子のあらゆる組み合わせを包含できることも明らかである。
【００２２】
択一的な実施形態において、照明系１０２およびＳＬＭ１０４のうちの一方または両方がそれぞれ制御装置１１４および１１６と接続される、または一体的な制御装置１１４および１１６を有することができる。制御装置１１４はシステム１００からのフィードバックに基づき照明源１０２を調節するため、または較正を実施するために使用される。制御装置１１６も調節および／または較正に使用される。択一的に、制御装置１１６は対象１１２の露光に使用されるパターンを生成するために、ＳＬＭ１０４上のアクティブデバイス（例えばピクセル、ミラー、ロケーションなど）３０２（後述する図３を参照されたい）を制御するために使用される。制御装置１１６は集積されたメモリを有するか、１つまたは複数のパターンを生成するために使用される所定の情報および／またはアルゴリズムを有する記憶素子（図示しない）と接続することができる。
【００２３】
図２は本発明の別の実施形態によるマスクレスリソグラフィシステム２００を示す。システム２００は照明源２０２を有し、この照明源は光をパターニングするためにこの光をＳＬＭ２０４（例えば透過性ＬＣＤなど）を介して伝送する。パターニングされた光は投影光学系２１０を通して伝送されて、対象２１２の表面上にパターンを書き込む。この実施形態においては、ＳＬＭ２０４は液晶ディスプレイ等の透過性ＳＬＭである。上述した実施形態と同様に、照明源２０２およびＳＬＭ２０４のうちの一方または両方はそれぞれ、制御装置２１４および２１６と接続することができるか、一体的な制御装置２１４および２１６を有することができる。当業者には周知のように、制御装置２１４および２１６は上述した制御装置１１４および１１６と同様の機能を実行する。
【００２４】
システム１００または２００において使用できるＳＬＭの例として、Micronic Laser System AB（Sweden）およびFraunhofer Institute for Circuits and Systems（Germany） 製のものが挙げられる。例えばSilicon Light Machines（Sunnyvale, CA）製の回折格子光制御弁（ＧＬＶ）ＳＬＭは、本発明が適用可能なＳＬＭの別の例である。
【００２５】
単に便宜上以下ではシステム１００についてのみ参照する。しかしながら以下説明する全てのコンセプトはシステム２００にも適用できるということは当業者には明らかである。本発明はこの種のシステムにも起用される。
【００２６】
図３は、ＳＬＭ１０４のアクティブ領域３００の詳細を示す。アクティブ領域３００はアクティブデバイス３０２（図面においては点で表されている）のアレイを包含する。アクティブデバイス３０２はＤＭＤにおけるミラーまたはＬＣＤにおけるロケーション（locations）でよい。当業者には周知であるように、アクティブデバイス３０２をピクセルと称することもできる。アクティブデバイス３０２の物理的な特性を調節することによって、これらのアクティブデバイス３０２を（バイナリＳＬＭについては）オンまたはオフと見なすことができ、または他のＳＬＭについてはオンとオフの中間状態と見なすことができる。所望のパターンに基づくデジタルまたはアナログの入力信号が種々のアクティブデバイス３０２を制御するために使用される。幾つかの実施形態においては、目下対象１１２に書き込まれているパターンを検出することができ、このパターンが許容公差外にあるか否かを判断することができる。
【００２７】
図４はＳＬＭ１０４の別の詳細を示したものである。ＳＬＭ１０４はアクティブ領域３００を包囲する非活性のパッケージ部分４００を包含することができる。また択一的な実施形態においては、ＳＬＭのアレイを監視および制御するために、メイン制御装置４０２を各ＳＬＭ制御装置１１６と接続することができる。同様に隣接するＳＬＭを相互にずらすことができるか、互い違いに配置することができる。
【００２８】
図５はＳＬＭ１０４のアレイを収容する支持デバイス５０２を包含するアセンブリ５００を示す。以下詳細に説明するように種々の実施形態においては、ＳＬＭ１０４のアレイはパルス毎の所望の露光数またはユーザの他の判定基準に基づいて、可変数の行、列、行毎のＳＬＭ、列毎のＳＬＭ等を有することができる。ＳＬＭ１０４を支持デバイス５０２と接続することができる。当業者には周知のように、支持デバイス５０２は熱制御領域５０４（例えば水または空気の流路等）、制御ロジックおよび関連する回路（例えば図４に示されている、ＡＳＩＣ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、データを流すためのファイバ光学系などである素子１１６および素子４０２を参照されたい）のための領域およびＳＬＭを収容するウィンドウ５０６（ダッシュ形状内に形成されている）を有することができる。ウィンドウは当業者には周知のようにＳＬＭ１０４を収容する。支持デバイス５０２、ＳＬＭ１０４および全ての周辺冷却または制御装置をアセンブリと称する。アセンブリ５００は所望のステッチ（例えば対象１１２におけるフィーチャの隣接する素子の接続）および先行ＳＬＭ１０４および追従ＳＬＭ１０４に対するオーバーラップを形成するために所望のステップサイズを考慮することができる。例えば支持デバイス５０２の寸法は２５０ｍｍ×２５０ｍｍ（１２インチ×１２インチ）または３００ｍｍ×３００ｍｍ（１０インチ×１０インチ）でよい。支持デバイス５０２は温度安定材料から製造されているので熱管理に使用することができる。
【００２９】
支持デバイス５０２をＳＬＭ１０４の空間制御を保証するための機械的なバックボーンとして、および回路と熱制御領域５０４を組み込むために使用することができる。あらゆる電子装置を支持デバイス５０２の表面または裏面のいずれか一方または両面に実装することができる。例えば、アナログベースのＳＬＭまたは電子装置を使用する場合には、ワイヤを制御装置または結合システム５０４からアクティブ領域３００へと接続することができる。支持デバイス５０２上に実装されているのでこれらのワイヤは比較的短くて良く、このことは回路が支持デバイス５０２から離れている場合に比べるとアナログ信号の減衰を低減する。また、回路とアクティブ領域３００との間の接続部が短いので、通信速度を上昇させることができ、したがってパターン再調節速度もリアルタイムで上昇する。
【００３０】
択一的にＳＬＭ１０４または回路内の電子装置が損傷した場合には、アセンブリ５００を容易に交換することができる。アセンブリ５００の交換はアセンブリ５００におけるただ１つのチップの交換に比べ高価であるように思われるが、アセンブリ５００の交換は実際はより簡単でより短時間で済むので、これにより製造コストを節約することができる。またエンドユーザが刷新されたアセンブリ５００の使用を所望する場合に交換部分を低減できるようにするために、アセンブリ５００を刷新することもできる。アセンブリ５００が一度交換されると、製造を再開する前に全体のアライメントを検証するだけでよい。ある例では、フィールド交換の間にアセンブリ５００の機械的なアライメントを反復できるようにするために動的実装技術（kinematic mounting techniques）が使用される。このことはアセンブリ５００の光学的なあらゆる調節についての要求を取り除くことができる。
【００３１】
現在のＳＬＭシステムは典型的に１６μｍ×１６μｍのピクセル３０２（図６を参照されたい）を使用するが、次世代のＳＬＭシステムでは８μｍ×８μｍのピクセル３０２に移行する。典型的なＳＬＭ１０４は多数のピクセル３０２を包含し、各ピクセル３０２の特性はこれらの各ピクセル３０２にそれぞれに印加される電圧によって別個に制御される。ＳＬＭ１０４は反射性でも透過性（例えばミラー式の反射性ＳＬＭおよびＬＣＤ式の透過性ＳＬＭ）でも良いことを言及しておく。反射性ＳＬＭ１０４が今日の産業界においてより一般的に使用されている。図６にはその種の反射性または傾斜式のＳＬＭ１０４が示されている（参照番号３０２ａ〜３０２ｄが付されている）。１つの実施例では、容量結合（図示せず）はトランジスタ（図示せず）を使用することにより制御される。典型的なピクセル３０２は、コンデンサにおける平行板がどのように制御されるかということに類似して制御される。換言すれば、容量結合が静電力を使用してピクセル３０２のミラーの傾斜を制御するために使用される。図６においては、これらのミラーのうちの１つ（ピクセル３０２ｄのミラー）が、このミラーの下方にあるコンデンサが充電されるときの、傾斜されたミラーとして示されている。
【００３２】
ピクセル３０２が四角形である場合、回折パターンは正弦関数である。これは
【００３３】
【数１】
2006019753.tif 000003
によって定められる。これは大きい０次ローブおよびより小さいサイドローブを有する。ピクセル３０２が傾斜している場合、ピクセル３０２からの回折パターンは角度空間を側面へ移す。
【００３４】
投影光学系１１０が０次ローブの一部、例えば０次ローブにおける全エネルギー量の１／２または１／３のみをとらえる場合（すなわち個々のＳＬＭピクセルを非分解（no-resolved）のままに残すＰＯ１１０を使用）、ピクセル３０２ｄを傾けることによって投影光学系１１０を通過する光の量が変調される。従って変調作用を有するために、これはピクセル３０２ｄが分解されない変調メカニズムに対して重要である。しかしピクセル３０２ｄが解像されないので、「シャープな四角形」が見える代わりに（四角形ピクセルまたはミラーの場合）、光の「ぼんやりした小さい塊（blob）」が結像され（以降で説明する図８を参照）、数回「シャープな四角形」の基準ディメンジョンを越える。従って隣接するピクセル３０２からの像が重なり、隣接するピクセル３０２は強く相互に干渉し合う。これは、像面内の各ポイントで幾つかのピクセル３０２から光が受光されることを意味する。
【００３５】
図７〜８に示された例では、例として示されたλ（光源波長）＝１９３. ３７５ｎｍであり、例として示されたＬ（ピクセルディメンジョン）＝１６μｍであり、例として示されたＰＯのＮＡ（開口数）＝０. ００２６５であり、ピクセル３０２はα＝０と
【００３６】
【数２】
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の間で傾斜する。図７には、入射瞳面における回折されたスポットのサイズが示されており、ＰＯの入射ＮＡが小さい中央のドットとして示されている。従って図７は、シングルピクセルの場合の１０個の異なる傾斜角に対する投影光学系１１０の瞳内のフィールドを示している（図７および８には、分かり易くするために唯一のピクセルの角度変調のみが示されていることに注意されたい）。開口数が０. ００２６５である場合、ＳＬＭピクセルの解像は像面において非常に僅かである（すなわちサブ解像される）（図８参照）。特に図８に示されているように、異なる傾斜角度αに対して良好な変調が存在するが、ピクセル３０２の像は非常に「拡がって」いる。
【００３７】
上述したように、ＳＬＭを使用した光変調に使用される多数の物理的原則がある。これらの原理のうちの１つは、グレートーンまたは透過性ＳＬＭの使用である。ここでは各ピクセルを通る透過光の強さが変調される。他の原則は、ミラーを傾斜させる原則またはＳＬＭを傾斜させる原則である。ここでは各ピクセルミラーの角度が通常はデジタル制御される。ＳＬＭアウトプットを変調するための第３のタイプの原則は、ピストニングミラーまたはムービングミラーを使用することである。これは位相変化を、反射された波面に導入する。他のタイプの全てのＳＬＭも本発明で使用可能である。
【００３８】
投影光学系の領域依存収差を、物体面における相応する領域点から放射された球面波の波面の収差によって特徴づけるのは有利である。この球面波の収差を測定するために種々異なる干渉技術が使用される。シヤリング（像面）格子をマッチングさせる物体面格子と重ねられた物体面における拡張された非干渉性ソースに基づくシヤリング干渉計は、本願に参考として組み込まれている、Ｊ. ＢｒａａｔおよびＡ．Ｊ．Ｅ．Ｍ．Ｊａｎｓｓｅｎ「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｒｏｎｃｈｉ  ｔｅｓｔ  ｗｉｔｈ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｓｏｕｒｃｅ（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ, Ｖｏｌ. １６，Ｎｏ．１，ｐｐ．１３１〜１４０，１９９９年１月）」に記載されている。以降に記載する剪断（ずれ）比（shear ratio）は、投影光学系１１０の開口数が、像空間格子によってラテラル方向にどのくらい「シフトオーバー」されているのかを示す尺度である。
【００３９】
空間光変調器１０４を物体面から出入りさせ、物体空間格子と置き換えることは通常は現実的ではない。それにもかかわらずＳＬＭ１０４自体を「合成格子（synthetic grating）」を形成する効果において格子と同じように機能する光学エレメントとして使用することができる。ＳＬＭベースのリソグラフィシステムにおける投影光学系１１０の倍率は典型的に、レチクルベースのリソグラフィシステムにおけるそれよりも格段に大きいということに注意されたい。レチクルベースのリソグラフィシステムは典型的には約５Ｘ倍率のオーダにある。他方でＳＬＭベースのマスクレスリソグラフィシステムは２００〜３５０Ｘ倍率のオーダにある。これは、相応の像空間格子を設計するときおよび物体空間格子として機能するためにＳＬＭ１０４を変調するときに考慮される必要がある。従ってシヤリング干渉計を使用する一般的な原則は変わらない。しかし物体面（すなわちＳＬＭ１０４）において特別な「合成格子」（すなわちＳＬＭ１０４）が従来の格子に代わって使用される。
【００４０】
図９にはホトリソグラフィシステム１００の等角図が示されている。システム１００は、ＰＯ１１０波面収差を測定するように構成されている。図９に示されているように、システム１００は照明源９０１，コンデンサレンズ９０２，透過性タイプのＳＬＭ１０４（これは合成格子または拡張物体として作用し、物体面内に位置する），瞳９０５を有する投影光学系１１０，像面シヤリング格子９０６，検出器レンズ９０７およびＣＣＤ検出器９０８を図示されたように配置されて有している。ＳＬＭ１０４は、この図面において透過性タイプのＳＬＭとして示されているが、常に透過性でなければいけないというわけではない。
【００４１】
シヤリング格子９０６は透過性領域と不透明領域の両方を含む。不透明領域は、放射線波長を吸収する材料から形成される。これは例えばニッケル，クロムまたは他の金属である。
【００４２】
典型的にＳＬＭピクセルは「オン」か「オフ」にされている。透過性ＳＬＭの場合、ピクセルは１００％透過性か、１００％非透過性である。反射性タイプのＳＬＭの場合、ミラーは、全ての光が投影光学系１１０の開口数に影響を及ぼすように配向されているか、全ての光が投影光学系１１０の開口数に影響を及ぼさないように配向されている。すなわちＳＬＭ１０４は多数の輝線（または「罫線」または「ストリップ」）から形成されているように見える。この輝線は光をＰＯ１１０の開口数が影響されるように向かわせ、相応に多数の暗線を形成する。この暗線は、光をＰＯ１１０のＮＡ内へ反射しない（透過させない）。言い換えれば、ＳＬＭは多数の黒いストリップおよび白いストリップを有するように見える。これらのストリップはＰＯ１１０の開口数へ光を向ける、または向けない。その結果、ＳＬＭ１０４は合成物体空間格子として機能する。
【００４３】
格子９０６のピッチは、適切な剪断比が生じるように選択される。ここでＣＣＤ検出器９０８はフリンジ面に（すなわち投影光学系１１０の焦点または像面よりも下に）あり、以下に示すように（干渉での）フリンジのパターンまたは多数の重なっているサークルを「見る」。この剪断比は、２つのサークルのオーバーラップの尺度である。ここで０のシヤリング比は完全なオーバーラップをあらわす。ＣＣＤ検出器９０８にとっては、０次およびプラス／マイナス１次の回折像のみを「見て」、プラス／マイナス２次の回折像を削除することが望ましいということにも注意されたい。通常は１／３０のシヤリング比が使用される。さらに、ＳＬＭ１０４は、不所望な次数を除去するのを補助するために変調される。しかし、どのような変調パターンが使用されようとも、それが規則的なパターンであるということが重要である。
【００４４】
有利にはＳＬＭ１０４の合成格子パターンのピッチも、ＰＯ倍率がシヤリング格子９０６のピッチと合うように選択され、瞳における光が、シヤリングの結果として相互に重なる位置に再分配される。
【００４５】
さらにＳＬＭ１０４を使用して直交する剪断方向を形成することができる。特定の方向がＸＹ面内のＸ方向としてとられ（ＸＹ面は物体面である）、「格子罫線」がＳＬＭ１０４変調を通じて形成され、このＸ方向に対して平行に配向される場合、この方向に配向された類似の罫線を形成することは容易である。従って同じＳＬＭ１０４が、剪断の２つの直交方向を生成するのに使用される。
【００４６】
ストリップのピッチ、従ってストリップの長さに対して直交方向におけるストリップのディメンジョンは光学系の倍率ファクタおよび像空間格子９０６のピッチに依存することに注意されたい。実際にはストリップの方向に直交する方向において、ストリップのディメンジョンは、多数（典型的には数十または数百）のミラーによって構成されている。これによって次のことが可能になる。すなわち、合成格子をストリップの配向に対してラテラル方向または直交する方向に「移す」ことが可能になる。例えば、直交方向にストリップを形成するために１００個のピクセルが使用されている場合、ＳＬＭ１０４を適切に変調することによって、合成格子が必要なだけラテラル方向に「移動」する。これは検出器９０８の面におけるフリンジパターンの位相シフティングに相応する。言い換えればこれは物体空間格子を格子の罫線に垂直な方向において動かすことに類似している。
【００４７】
各「罫線」または「ストリップ」を形成するためにいくつのピクセルが使用されるのかに依存して、直交方向において同じ数の位相シフトステップが可能である。移動または位相シフトのために、格子は１つのステップで、ストリップの片側のピクセルの１つの列がスイッチオンされ、ストリップの他方の側のピクセルの１つの列がスイッチオフされる。このプロセスを繰り返すことによって、合成格子は物体空間を横切るように「移動」する。択一的に、同時の幾つかの多数のピクセル（例えば３個のピクセルまたは１０個のピクセルまたは他のあらゆる数のピクセル）によって合成格子をラテラル方向に「移動」させることができる。
【００４８】
光源からの充分な照明がある場合には、単独のＳＬＭピクセルも物体空間格子として使用可能であるということに注意されたい。択一的に、ピクセルの単独の列から成る「罫線」も物体空間格子として使用可能である。しかし、最も現実的な用途では、合成格子を形成するために幾つかのこのような合成「罫線」が使用される。
【００４９】
以下で幾つかの実施例を考察する：ＳＬＭ１０４は３３ｍｍ×８ｍｍであり、側面でＬ＝１６μｍの方形ピクセルを含む。ＰＯ１１０の倍率はＭ＝３２０Ｘである。所望の１／３０の剪断比によって７．１μｍのピッチを有する像空間格子が生じる。合成格子のピッチはＳＬＭ１０４によって形成された物体面において７．１μｍ×３２０＝２．２７２ｍｍである。すなわち、１６μｍのピクセルの場合には各「ストリップ」は約１４２ピクセルの幅を有する。従って位相シフトに加えて、複数の種々異なるピッチの合成物体空間格子または同じピッチだが異なる角度配向の格子がプログラム可能である。ここに参考として組み込まれている関連出願（アメリカ合衆国特許出願第１０／７３９５２５号、２００３年１２月１９日出願，タイトル「Beam abberation sensor with matrix for different measurements」）は、像面において剪断格子のマトリックス、各格子の異なる剪断を使用することを提案している。
【００５０】
上述の議論は、非干渉性の光源９０２に適用される。実際には光源が部分的に干渉性の場合（これはしばしばあるケースである）、これによってスペックル（speckle）現象が生じてしまう。このスペックル現象は結果的に、高い次数のフリンジになる（検出器９０８によって検出される）。このスペックル現象を阻止するために、各ストリップにおける幾つかのピクセル（しかし全てのピクセルではない）を変調して、各ストリップ内で部分的にランダムな反射（または透過）の分布を得る。これによって、照明源の部分的な干渉性によって生じるスペックルの生成が阻止される。
【００５１】
図１０および１１には、ラテラルシヤリング干渉計１０１０における参照波面および剪断が示されている。ラテラルシヤリング干渉計１０１０は波面１００１と干渉している。言い換えればこれは波面１００１のシフトされたコピーと干渉している。図１０および１１に示されているように、像面に位置付けられた格子９０６は、シヤリング干渉計として機能し、波面１０１１Ａを有する透過された波１００４と、波面１０１１Ｂを有する回折された基準波１００５を生成する。従ってラテラルシヤリング干渉計１０１０は１つまたは複数の明白なソースを作成する。このソースの波面１０１１Ａ，１０１１Ｂは干渉しいて、フリンジ１１１２が作成される。
【００５２】
図１２はＣＣＤ検出器９０８によって見られるように波面フリンジ（図１１における１１１２）が示されている。フリンジ１１１２の幅は通常はＣＣＤピクセルおよび結像されたＳＬＭピクセルと比べて大きい。図１２からわかるように、右上の写真には単独の物体空間スリットに対する剪断されたフリンジが示されている。ここでこのスリットは、非干渉性の拡散ソースの前に配置されている。これは最大開口数を満たし、あらゆる波面不均一性を平滑にする。右下の図は、フリンジ視度関数（visibility function）１２０１を示している。これは０次のパターン１２０２と１次の回折パターン１２０３を有している。格子９０６上の５０％のデューティサイクルは、回折パターンの全ての偶数の次数を不可視にする。図１２の左下には例として示された像空間シヤリング格子９０６が示されている。
【００５３】
投影光学系１１０の物体側開口数（ＮＡ）および光学的なスループット要求に依存して、ＳＬＭ１０４からの回折パターンの角度幅は、ＰＯ１１０の物体側ＮＡと比べて小さい
。有利にはＳＬＭピクセルはオフまたはオンで使用される。「オン」ピクセルは、設計によって瞳を充分に満たす（over-fill）。すなわち１６μｍのＳＬＭピクセルが瞳を満たすために選択される。所望されるより小さいピクセルがより満たすであろう。しかし、「オン」ピクセルが瞳を満たさない場合、さらに瞳を動的に満たすことが可能である。この場合、この物体からの光の多くは最終的に、ＰＯ１１０瞳９０５の小さい領域内に集中される。投影光学系１１０の最も高い瞳充満の場合でも瞳９０５はまだ完全には満たされない。なぜなら、完全な収差測定にとって有利だからである。この状況においてこの波面測定方法は瞳９０５の比較的小さい照明領域外で生じるＰＯ１１０収差に対して非常に小さい感度を有している。従って有利には、ＰＯ１１０の瞳９０５を多かれ少なかれ均等に満たすのは有利である。
【００５４】
従って波面収差測定の問題は、２つの競合する利益のバランスを取ることである：すなわち瞳９０５全体を満たす（しかし非常に低い強度を甘受して）か、または充分な強度を有するが、瞳９０５の小さい部分しか満たさないかである。
【００５５】
ここで参考として組み込まれているNaulleauらによる文献、「Static Microfield Printing at the ALS with the ETS-2 Set Optic, Proc. SPIE 4688, 64-71(2002)（http://goldberg.lbl.gov/papers/Naulleau SPIE 4688(2002).pdf）には、照明がコヒーレントであるシンクロトロン光源でのプリント中に部分的な干渉性をコントロールするためのEUV実装に対する動的な瞳充満照明系が概して記載されている。ＳＬＭ１０４によって形成されている合成格子が、動的に瞳９０５を満たすために使用される。なぜならＳＬＭ１０４の単独変調状態からのビームは典型的に瞳９０５全体を満たさないからである。しかし適切なＳＬＭ変調によってビームは瞳９０５を横切るように配向される。従って、本明細書に記載したアプローチを使用して、瞳９０５全体は「通過して照らされる(swept)」または上述したように動的に満たされる。これによって瞳９０５の全体的な開口数にわたる波面収差が測定される。
【００５６】
ＳＬＭ１０４による瞳充満は動的に実現される。インターフェログラムの測定中、ＳＬＭ１０４は動的に変調され、ＳＬＭ１０４からの回折パターンが全入口瞳９０５全体にわたってスキャンする。剪断されたインターフェログラムを測定するＣＣＤ検出器９０８は、測定プロセス中に生じる瞬時のインターフェログラムを積分（または合計）する。
【００５７】
ＳＬＭ１０４の動的な変更（変調）が実行され、ＳＬＭ１０４の透過（または反射）機能は位相の時間依存性の直線変化を有する。これはＳＬＭ１０４からの回折パターンが瞳９０５内でシフトされ、インターフェログラム測定作業中に動的に瞳９０５を通過して照らすことを保証する。
【００５８】
インターフェログラムの測定はＣＣＤ検出器９０８によって行われる。これはＣＣＤ検出器９０８面を横切るエネルギー分布を記録する。ＣＣＤ検出器９０８は検出器９０８面内の各ポイントでの時間変化強度を積分し、測定作業中の十分な数の光子を集めることができる。今日の波面センサで使用されているＣＣＤアレイ（ＣＣＤ検出器９０８等）はこの要求を満たしている。
【００５９】
従って本発明は次のような場合にもこの状況に適応している。すなわち必要な光学的スループットを保証するのに必要なＳＬＭ１０４のサイズによって、ＳＬＭ１０４からの回折パターンの特徴的な幅がＰＯ１１０の物体側ＮＡを格段に下回り、すなわち
【００６０】
【数３】
2006019753.tif 000005
である場合である。
【００６１】
ＳＬＭ１０４が使用され、格子上の様々な領域が異なる格子ピッチを有し、格子が物体面内で線形に（すなわち電磁放射線の伝播方向に対して垂直に）「移動」しビームの方向を変える（すなわち瞳９０５を横切るようにスキャンする）。回折パターンが瞳９０５にわたってスキャンされるとき、使用されているＳＬＭ１０４の個々のタイプに依存して、瞳９０５のサイズおよびスキャニングアプローチ、像面内での適切な焦点の維持が問題になるということを理解することも重要である。しかし現在では、焦点を維持するのは有利だが、幾分のデフォーカシングも受け入れられると考えられている。
【００６２】
ＣＣＤ検出器９０８によって測定される最終的な剪断されたインターフェログラムは、瞳９０５の小さい部分内に集中された光の大部分から生じる瞬時のせん断されたインターフェログラムの時間における積分の結果生じる。瞬時の剪断されたインターフェログラムは高いコントラスト干渉フリンジを、干渉回折次数によって形成された検出器面内の瞳像の比較的小さい部分内でのみ有する。ＣＣＤ検出器９０８によって測定されたその時間積分は、瞳９０５全体にわたって明確な干渉フリンジを有する。これは波面収差を計算するために（典型的に位相ステッピングと結合して）用いられる。
【００６３】
これは上述したダイナミックな瞳充満が、ダイナミックな動き（ソーススキャニング）と関連する実際のソースに対応する固定的なソースの使用に等しいという事実に帰する。従って、実際のソースからの照明の干渉性の度合いに関係なく、効果的なソースは完全に非干渉性の照明を提供する。
【００６４】
ＳＬＭ１０４を使用した、この動的な瞳充満は瞳９０５を「しっかりと」満たすことを可能にする。従って、他の方法によって生じる光損失が顕著に低減される。必要であるならばまたは所望されるならば、動的な瞳充満は、対象とされる９０５の一部分のみをサンプリングすることを可能にする。
【００６５】
これまで本発明の様々な実施形態について説明してきたけれども、それらは例示にすぎず、限定を意味するものではない。形態や詳細について本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更を行えることは、当業者にとって自明である。したがって本発明の範囲は上述の実施形態によって制限されるものではなく、以下の特許請求の範囲およびそれに同等なものによってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】反射性空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステム
【図２】透過性空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステム
【図３】本発明の実施例に相応する空間光変調器の別の図
【図４】図３に示された空間光変調器をより詳細に示した図
【図５】本発明の１つの実施例に相応する空間光変調器の２次元アレイを示した図
【図６】本発明の１つの実施例に相応する反射性ＳＬＭの一部を示した図
【図７】小さい開口数の投影光学系に対する１０個の異なる傾き量に対する投影光学系の瞳内の領域を示した図
【図８】図７に相応する投影光学系像面内の領域を示した図
【図９】本発明の例示的なホトリソグラフィシステムの一部を示した図
【図１０】剪断波面を生じさせるための干渉計の使用を示した図
【図１１】剪断波面を生じさせるための干渉計の使用を示した図
【図１２】本発明を使用して焦点面で生じる干渉フリンジの例を示した図
【符号の説明】
【００６７】
１００  マスクレスリソグラフィシステム、  １０２  照明系、  １０４  ＳＬＭ／ＳＬＭアレイ、  １０６  ビームスプリッタ、  １０８  ＳＬＭ光学系、  １１０  投影光学系、  １１２  対象物、  １１４  制御装置、  １１６  制御装置、  ２００  マスクレスリソグラフィシステム、  ２０２  照明系、  ２０４  ＳＬＭ／ＳＬＭアレイ、  ２１０  投影光学系、  ２１２  対象物、  ２１４  制御装置、  ２１６  制御装置、  ３００  アクティブ領域、  ３０２  アクティブデバイス、  ４００  パッケージ部分、  ４０２  制御装置、  ５００  アセンブリ、  ５０２  支持デバイス、  ５０４  熱制御領域、  ５０６  ウィンドウ、  ９０１  照明源、  ９０２  コンデンサレンズ、  ９０５  瞳、  ９０６  像面シヤリング格子、  ９０７  検出器レンズ、  ９０８  ＣＣＤ検出器、  １００１  波面、  １００４  透過された波、  １０１０  シヤリング干渉計、  １００５  参照波、  １０１１Ａ，１０１１Ｂ  波面、  １１１２  フリンジ、  １２０１  フリンジ視度関数、  １２０２  ０次のパターン、  １２０３  １次の回折パターン
【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７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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