(57)【要約】  スキャンミラー監視のためのシステム及び方法、並びにフォーカス・レベリングシステム。スキャンミラー監視システムはスキャンミラー（８）の単振動を監視し、単振動信号を生成する単振動検出器ユニットと、単振動信号を受信し、単振動信号の変化に応じて制御する信号処理ユニット（２５）と、スキャンミラー（８）の振幅及び位置調整を実行するスキャンミラーアクチュエータユニット（２７）とを備える。信号処理ユニット（２５）は単振動信号の光強度曲線の変化を監視する。【選択図】図２
2019504364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単振動検出器ユニットと信号処理ユニットと、を備え、前記単振動検出器ユニットはスキャンミラーの単振動を監視するとともに、単振動信号を生成するように構成され、前記信号処理ユニットは前記単振動信号を受信するとともに、前記単振動信号の偏差に基づいてスキャンミラーアクチュエータユニットを制御して、前記スキャンミラーの振幅及び／又は位置を調整するように構成された、スキャンミラー監視システム。
【請求項２】
前記単振動信号は単振動光強度信号である、請求項１に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項３】
前記単振動検出器ユニットは、第１の照明ユニットと、第１の投影ユニットと、第１の検出ユニットと、を含み、前記第１の照明ユニットから発散された第１の測定ビームが前記第１の投影ユニットを通過することによって、第１の検出光スポットを形成し、更に前記スキャンミラーに入射し、第１の反射ビームを生成し、
前記第１の反射ビームは前記第１の検出ユニットに入射し、その後、前記単振動信号を生成し、前記第１の検出ユニットは前記信号処理ユニットに接続されている、請求項１に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項４】
前記スキャンミラーは２つの平行な表面を含み、前記第１の検出光スポットは前記表面のいずれか一方に形成されている、請求項３に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項５】
前記第１の検出光スポットは矩形光スポットである、請求項３に記載の前記スキャンミラー監視システム。
【請求項６】
前記第１の照明ユニットは、前記第１の測定ビームを発散する光源と、前記第１の測定ビームをコリメートするように構成された照明レンズグループと、を備える、請求項３に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項７】
前記第１の投影ユニットは、投影スリットと投影レンズグループと、を含み、前記第１の測定ビームは前記投影スリットを通過することによって前記第１の検出光スポットを形成し、前記投影レンズグループは前記第１の検出光スポットを平行ビームにコリメートするように構成された、請求項３に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項８】
前記第１の検出ユニットは、検出レンズと、検出スリットと、第１のリレーレンズと、第２のリレーレンズと、検出器と、を含み、前記第１の反射ビームは前記検出レンズによって集光され、前記集光されたビームは順次前記検出スリット、前記第１のリレーレンズ及び前記第２のリレーレンズを通過し、その後、前記検出器に入射する、請求項７に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項９】
前記検出器は光検出器である、請求項８に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項１０】
前記第１の検出光スポットは反射後、前記スキャンミラーに入射する、請求項３に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項１１】
前記第１の反射ビームは、反射後、前記第１の検出ユニットに入射する、請求項３に記載のスキャンミラー監視システム。
【請求項１２】
請求項３〜１１のいずれか一項に記載の前記スキャンミラー監視システムとフォーカス・レベリング測定システムと、を備え、前記フォーカス・レベリング測定システムは第２の照明ユニットと、第２の投影ユニットと、前記スキャンミラーと、第２の検出ユニットと、を備え、前記第２の照明ユニットから発散された第２の測定ビームが前記第２の投影ユニットを通過することによって、第２の検出光スポットを形成し、更に前記スキャンミラーに入射し、第２の反射光を形成し、前記第２の反射光は、集光された後、ウェハに入射し二次反射ビームを生成し、前記二次反射ビームは平行ビームにコリメートされ、その後、前記第２の検出ユニットに入射し、前記第２の検出ユニット及び前記ウェハを支持するウェハステージは前記信号処理ユニットに接続されている、フォーカス・レベリングシステム。
【請求項１３】
前記スキャンミラー監視システムからの前記第１の検出光スポットと前記フォーカス・レベリング測定システムからの前記第２の検出光スポットは、前記スキャンミラーの同一表面に入射する、請求項１２に記載のフォーカス・レベリングシステム。
【請求項１４】
前記スキャンミラー監視システムからの前記第１の検出光スポットと前記フォーカス・レベリング測定システムからの前記第２の検出光スポットは、前記スキャンミラーのそれぞれの表面に入射する、請求項１２に記載のフォーカス・レベリングシステム。
【請求項１５】
前記第２の照明ユニットは前記第１の照明ユニットとして実装され、前記第２の投影ユニットは前記第１の投影ユニットとして実装されている、請求項１２に記載のフォーカス・レベリングシステム。
【請求項１６】
前記スキャンミラーと前記第１の投影ユニットとの間に配置されたビーム分割プリズムを更に備え、前記ビーム分割プリズムは前記第１の検出光スポットを第１の検知ビーム及び第２の検知ビームに分割するように構成され、前記第１の検知ビームは前記スキャンミラーの一方の表面に入射し、前記第２の検知ビームは前記スキャンミラーの他方の表面に反射される、請求項１５に記載のフォーカス・レベリングシステム。
【請求項１７】
１）スキャンミラーを単振動で振動するように制御し、結果として生じる単振動信号を監視し、前記スキャンミラーの振幅及び位置の基準値での周期的な光強度プロファイルを元プロファイルとして記録するステップと、
２）前記スキャンミラーの前記単振動の前記光強度プロファイルにおける変化を監視し、それに応じて変動した光強度プロファイルを記録し、前記変動した光強度プロファイルが前記元プロファイルより低い値でピークに達する場合は、前記スキャンミラーの前記位置においてシフトが発生したと判定し、あるいは前記変動した光強度プロファイルが前記元プロファイルと同一の値でピークに達し、前記元プロファイルとは異なる値で谷となる場合は、前記スキャンミラーの前記振幅においてシフトが発生したと判定するステップと、
３）ステップ２の前記判定に基づいて、信号処理ユニットによって、前記変動した光強度プロファイルが前記元プロファイルと一致するまで前記スキャンミラーを段階的に調整するようにスキャンミラーアクチュエータユニットを制御するステップと、を含む、スキャンミラー監視方法。
【請求項１８】
ステップ１において、前記周期的な光強度プロファイルは前記スキャンミラーの位相が０°又は１８０°でピークに達し、前記スキャンミラーの位相が９０°又は２７０°で谷になる、請求項１７に記載のスキャンミラー監視方法。
【請求項１９】
ステップ２は、前記変動した光強度プロファイルが前記元プロファイルと同一の値でピークに達し、前記元プロファイルより高い値で谷になる場合、前記スキャンミラーの振幅が減少したと判定し、あるいは前記変動した光強度プロファイルが同一の値でピークに達し、前記元プロファイルより低い値で谷になる場合は、スキャンミラーの振幅が増加したと判定することを更に含む、
請求項１７に記載のスキャンミラー監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ機の分野で使用されるスキャンミラー監視システム及び方法、並びにフォーカス・レベリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
投影フォトリソグラフィ機は、投影対物を用いることにより、フォトマスク上のパターンをウェハの表面に投影する装置である。この対物の焦点面からのウェハのずれ又は傾きにより、露光フィールド内のウェハ表面の一部の領域が有効焦点深度（ＤｏＦ）内にない場合、フォトリソグラフィ機が実行する露光処理の性能は極めて低下する。このため、露光フィールド内のウェハの位置を精密に制御するためにフォーカス・レベリングシステムを採用している。これを実現するため、既存のフォーカス・レベリングシステムは、露光フィールド内のウェハ表面の高さ及び傾きの値を取得し、これらの値に基づいて正確なフォーカス及びレベリングを達成したかを判定し、かつ、必要であれば、この判定に基づいてウェハの位置を精密に制御するように適切な調整を行うことができる。
【０００３】
図１に示すように、従来のスキャンミラーベースのフォーカス・レベリングシステムでは、照明ユニット１０１から発散された測定ビームが投影スリット１０２を通過し、第１の平面ミラー１０３によってウェハ１０４の表面に反射され、表面上に光スポットを形成する。ウェハ１０４の表面からの反射ビームは更に、第２の平面ミラー１０５によって反射され、その後、単振動で周期的に振動するスキャンミラー１０６に入射し、それによって、その信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を向上させるよう光信号を変調する。ビームは、スキャンミラー１０６を出た後、検出スリット１０７を通って伝搬し、光検出器１０８に当たり、その後、受け取った光強度に基づいて生成された電圧信号を出力する。スキャンミラー１０６が実施する変調により、光検出器１０８から出力される電圧信号は周期的な動的電圧信号となる。最終的に、この動的電圧信号は、ウェハ１０４の表面のデフォーカス量を検出するために分析される。スキャンミラー１０６は、フォーカス・レベリングシステム用の基準として機能し、スキャン振幅及び位置に関する安定性が直接システム全体の性能を決定するため、その非常に重要な運動成分となる。制御信号及び作動信号の安定性、ミラー１０６の枢軸の経年の材料疲労、並びに周囲温度及び圧力の変化の影響により、スキャンミラー１０６の振幅及び位置は変動し、ゆえに、フォーカス・レベリングシステムの性能に悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００４】
現在のところ、スキャンミラーの振幅及び位置の偏差に起因する問題に対する一般的な解決法としては、フォーカス・レベリングシステムを不定期に査定し較正することがある。換言すれば、スキャンミラーの振幅及び位置の偏差に起因する測定誤差及びその他の有害の事態は、フォーカス・レベリングシステムをときどき較正することによって除去される。しかし、試験中の対象物のシフトとスキャンミラーの状態変化は一般に結び付けられるので、不利なことに、この方法は、スキャンミラーに状態変化があるかを明確に区別することができない。従来の他の解決法ではスキャンミラーの振幅のみを較正及び調整可能になる。しかし、この解決法は、フォトリソグラフィ機のウェハステージシステムを関与させる必要があり、フォトリソグラフィ機自体に継続的なタスクの実行を停止させる必要がある。別個の監視装置がスキャンミラーの振幅を監視し較正するために使用される更に別の従来の解決法がある。しかし、このアプローチは、スキャンミラー自体の位置上のシフトに対して何も行わず、スキャンミラーの振幅を監視することができるだけであり、フォーカス・レベリングシステムの測定精度を悪化させる恐れもある。したがって、先行技術において、リアルタイムでスキャンミラーの振幅及び位置の両方の偏差を測定し制御可能な解決法は提案されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、スキャンミラーの振幅及び位置の両方の偏差をリアルタイムで測定かつ調節可能なスキャンミラー監視システム及び方法を提供するとともに、更にフォーカス・レベリングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明の主題は、
単振動検出器ユニットと信号処理ユニットとを備え、単振動検出器ユニットはスキャンミラーの単振動を監視するとともに単振動信号を生成するように構成され、信号処理ユニットは単振動信号を受信するとともに、単振動信号の偏差に基づいてスキャンミラーアクチュエータユニットを制御してスキャンミラーの振幅及び／又は位置を調整するように構成された、スキャンミラー監視システムにある。
【０００７】
好ましくは、単振動信号は単振動光強度信号である。
【０００８】
好ましくは、単振動検出器ユニットは第１の照明ユニットと第１の投影ユニットと第１の検出ユニットと、を含み、第１の照明ユニットから発散された第１の測定ビームが第１の投影ユニットを通過することによって、第１の検出光スポットを形成し、更にスキャンミラーに入射して第１の反射ビームを生成し、第１の反射ビームは第１の検出ユニットに入射し、その後、単振動信号を生成し、第１の検出ユニットは信号処理ユニットに接続されている。
【０００９】
好ましくは、スキャンミラーは２つの平行な表面を含み、第１の検出光スポットは表面のいずれか一方に形成されている。
【００１０】
好ましくは、第１の検出光スポットは矩形光スポットである。
【００１１】
好ましくは、第１の照明ユニットは、第１の測定ビームを発散する光源と、第１の測定ビームをコリメートするように構成された照明レンズグループとを含む。
【００１２】
好ましくは、第１の投影ユニットは投影スリットと投影レンズグループとを含み、第１の測定ビームが投影スリットを通過することによって第１の検出光スポットを形成し、投影レンズグループは第１の検出光スポットを平行ビームにコリメートするように構成されている。
【００１３】
好ましくは、第１の検出ユニットは検出レンズと、検出スリットと、第１のリレーレンズと、第２のリレーレンズと、検出器と、を含み、第１の反射ビームは検出レンズによって集光され、集光ビームは順次検出スリット、第１のリレーレンズ及び第２のリレーレンズを通過して、その後、検出器に入射する。
【００１４】
好ましくは、検出器は光検出器である。
【００１５】
好ましくは、第１の検出光スポットは反射後、スキャンミラーに入射する。
【００１６】
好ましくは、第１の反射ビームは反射後、第１の検出ユニットに入射する。
【００１７】
本発明はまた、上記に規定したスキャンミラー監視システムを備えるフォーカス・レベリングシステム及びフォーカス・レベリング測定システムを提供するものであり、このフォーカス・レベリング測定システムは、第２の照明ユニットと、第２の投影ユニットと、スキャンミラーと、第２の検出ユニットと、を備え、第２の照明ユニットから発散された第２の測定ビームが第２の投影ユニットを通過することによって、第２の検出光スポットを形成し、更にスキャンミラーに入射して第２の反射光を形成し、第２の反射光は、集光された後、ウェハに入射して二次反射ビームを生成し、二次反射ビームは平行ビームにコリメートされ、その後、第２の検出ユニットに入射し、第２の検出ユニット及びウェハを支持するウェハステージは信号処理ユニットに接続されている。
【００１８】
好ましくは、スキャンミラー監視システムからの第１の検出光スポットとフォーカス・レベリング測定システムからの第２の検出光スポットは、スキャンミラーの同一の表面に入射する。
【００１９】
好ましくは、スキャンミラー監視システムからの第１の検出光スポットと、フォーカス・レベリング測定システムからの第２の検出光スポットは、スキャンミラーのそれぞれの表面に入射する。
【００２０】
好ましくは、第２の照明ユニットは第１の照明ユニットとして実装され、第２の投影ユニットは第１の投影ユニットとして実装される。
【００２１】
好ましくは、フォーカス・レベリングシステムはスキャンミラーと第１の投影ユニットとの間に配置されたビーム分割プリズムを更に備え、ビーム分割プリズムは第１の検出光スポットを、スキャンミラーの一方の面に入射する第１の検知ビームと、スキャンミラーの他方の面で反射する第２の検知ビームとに分割するように構成されている。
【００２２】
また、本発明は、
１）単振動で振動するようスキャンミラーを制御し、結果として生じる単振動信号を監視し、周期的な光強度プロファイルを元プロファイルとして、スキャンミラーの振幅及び位置の基準値で記録するステップと、
２）スキャンミラーの単振動の光強度プロファイルの変化を監視し、それに応じて変動した光強度プロファイルとして記録し、変動した光強度プロファイルが元プロファイルより低い値でピークに達する場合、スキャンミラーの位置にシフトが発生していると判定し、あるいは変動した光強度プロファイルが元プロファイルと同じ値でピークに達し、元プロファイルとは異なる値で谷になる場合、スキャンミラーの振幅にシフトが発生していると判定するステップと、
３）ステップ２での判定に基づいて、信号処理ユニットによって、スキャンミラーアクチュエータユニットを制御して、変動した光強度プロファイルが元プロファイルと一致するまでスキャンミラーを段階的に調整するステップと、を含む、スキャンミラー監視方法を提供するものである。
【００２３】
好ましくは、ステップ１では、周期的な光強度プロファイルがスキャンミラーの０°又は１８０°の位相でピークに達し、スキャンミラーの９０°又は２７０°の位相で谷になることを更に含む。
【００２４】
好ましくは、ステップ２が、変動した光強度プロファイルが元プロファイルと同じ値でピークに達し、元プロファイルより高い値で谷になる場合は、スキャンミラーの振幅が減少したと判定し、あるいは変動した光強度プロファイルが元プロファイルと同じ値でピークに達し、元プロファイルより低い値で谷になる場合は、スキャンミラーの振幅が増加したと判定することを更に含む。
【００２５】
従来の解決法と比べて、本発明では、単振動検出器ユニットがスキャンミラーの単振動を監視するのに使用され、光強度プロファイルに偏差があるかを検出するのに用いられる信号処理ユニットによって受信される単振動信号を生成する。真の場合は、スキャンミラーアクチュエータユニットはスキャンミラーの振幅及び／又は位置を調整する。したがって、本発明はスキャンミラーの振幅及び位置の両方における偏差をリアルタイムで検出することを可能にすることで、フォトリソグラフィ機にウェハステージシステムを関与させずに、又はフォトリソグラフィ機の通常動作を中止せずに、スキャンミラーをリアルタイムで調整することができ、結果的に、スキャンミラーの監視及び調整における効率性を改善することができる。また、本発明のスキャンミラー監視方法は、テスト中のウェハを伴うことがないので、すなわち、ウェハをスキャンミラーの状態変化から切り離すので、迅速で正確なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のフォーカス・レベリングシステムの構成概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るスキャンミラー監視システムの構成概略図である。
【図３】本発明に係るスキャンミラー監視システムでの位相角と結果として生じる検出光スポットとの関係を模式的に示す。
【図４】本発明に係るスキャンミラー監視システムで発生する振幅シフトを示す光強度プロファイルを示す。
【図５】本発明に係るスキャンミラー監視システムで発生する位置シフトを示す光強度プロファイルを示す。
【図６】本発明に係るスキャンミラー監視システムで位置シフトがどのように起こるかを説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係るスキャンミラー監視方法を図式的に示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るスキャンミラー監視システムの構成概略図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るスキャンミラー監視システムの構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００２８】
実施形態１
図２を参照すると、本発明はスキャンミラー監視システムを含むフォーカス・レベリングシステム並びにフォーカス・レベリング測定システムを提供するものである。フォトリソグラフィ機において、フォーカス・レベリングシステムは、ウェハ１の露光中、露光フィールド内のウェハ１の位置を監視し、ウェハステージ２６のモーション制御システムと連携し、精密な制御を可能にするように構成されている。露光中、投影対物２はフォトマスク上のパターンをウェハ１に投影する。
【００２９】
具体的には、スキャンミラー監視システムは、単振動検出器ユニットと信号処理ユニット２５と、を備える。単振動検出器ユニットはスキャンミラー８の単振動を監視し単振動信号を生成するように構成されている。信号処理ユニット２５は単振動信号を受信し、この信号の偏差に基づいて、スキャンミラーアクチュエータユニット２７にスキャンミラー８の振幅及び位置を調整させるように構成されている。単振動信号は光強度信号としてもよい。
【００３０】
単振動検出器ユニットは、光の伝搬に沿って配置された、第１の照明ユニット、第１の投影ユニット及び第１の検出ユニットを含んでもよい。
【００３１】
第１の照明ユニットは第１の光源２８と、第１の光源２８から発散された測定ビームをコリメートするように構成された第１の照明レンズグループ２９と、を含んでもよい。
【００３２】
第１の投影ユニットは第１の投影スリット３０と第１の投影レンズグループ３１とを含んでもよい。測定ビームは第１の投影スリット３０を通過することによって、検出光スポットを形成し、その後、検出光スポットは第１の投影レンズグループ３１によりコリメートされる。検出光スポットは矩形状にしてもよい。コリメートされたビームは第１のミラー９によってスキャンミラー８の平行な２つの表面のうち一方に反射され、更にその表面で反射される（以下、表面で反射されたビームを「反射ビーム」と称する）。
【００３３】
第１の検出ユニットは第１の検出レンズ１３、第１の検出スリット１４、第１のリレーレンズ１５、第２のリレーレンズ１６及び第１の検出器１７を含むことができる。反射ビームは第３のミラー１２によって反射され、第１の検出レンズ１３によって集光され、再び検出光スポットを形成する。続いて、その光スポットは第１の検出スリット１４、第１のリレーレンズ１５及び第２のリレーレンズ１６を順次通過し、その後、第１の検出器１７に入射する。第１の検出器１７は受信した光強度を検出するように構成された光検出器として実装され得る。
【００３４】
スキャンミラー８は第１の検出器１７が単振動光強度信号を生成するように単振動で振動する。第１の検出器１７は、信号処理ユニット２５に接続されており、その信号処理ユニットは、単振動信号を受信し、スキャンミラー８の振幅及び位置に偏差が生じたかに基づいて監視し、必要であれば、スキャンミラーアクチュエータユニット２７にスキャンミラー８の振幅及び位置を調整させる。
【００３５】
測定システムは光の伝搬に沿って順次配置された、第２の照明ユニット、第２の投影ユニット、スキャンミラー及び第２の検出ユニットを含む。
【００３６】
第２の照明ユニットは第２の光源３と、第２の光源３から発散された測定ビームをコリメートするように構成された第２の照明レンズグループ４と、を含んでもよい。
【００３７】
第２の投影ユニットは第２の投影スリット５と第２の投影レンズグループ６とを含んでもよい。測定ビームは第２の投影スリット５を通過することによって、検出光スポットを形成し、その後、検出光スポットは第２の投影レンズグループ６によってコリメートされる。コリメートされたビームは、スキャンミラー８の他方の表面によって反射され（以下、他方の表面によって反射されたビームを「反射ビーム」と称する）、反射ビームは第１のレンズグループ１１によって集光され、それによって、再び検出光スポットを形成する。検出光スポットからの集光ビームはウェハ１に入射し、それによって反射される（以下、ウェハによって反射されたビームを「二次反射ビーム」と称する）。二次反射ビームは第２のレンズグループ１８によってコリメートされ第４のミラー１９に達する。
【００３８】
第２の検出ユニットは第２の検出レンズ２０、第２の検出スリット２１、第３のリレーレンズ２２、第４のリレーレンズ２３及び第２の検出器２４を含んでもよい。二次反射ビームは第４のミラー１９によって反射され、第２の検出レンズ２０によって集光されることで、検出光スポットがもう一度形成される。検出光スポットからの集光ビームは順次、第２の検出スリット２１、第３のリレーレンズ２２及び第４のリレーレンズ２３を通過し、その後、第２の検出器２４によって受光される。第２の検出器２４は受光した光強度を検出するように構成された光検出器として実装されてもよい。第２の検出器２４及びウェハステージ２６はともに、信号処理ユニット２５に接続されてもよい。
【００３９】
スキャンミラー８は、第２の検出器２４が単振動光強度信号を生成するように単振動で振動する。第２の検出器２４は、信号処理ユニット２５に接続されており、その信号処理ユニットは、単振動信号を受信し、処理し、それを分析してウェハ１の表面のデフォーカス量を検出する。このデフォーカス量に基づいて、フォーカス・レベリングシステムはウェハステージ２６のモーション制御システムに指示して露光フィールド内のウェハ１の位置を調整する。
【００４０】
以下、図３〜図６を参照して、スキャンミラー監視システム及びフォーカス・レベリングシステムが本発明にしたがってどのように作用するかについて詳細に説明する。
【００４１】
フォーカス・レベリングシステムをフォトリソグラフィ機内に適当に配備した後、スキャンミラー８の振幅及び位置を基準値に設定する。スキャンミラー８が単振動で振動し、スキャンミラー監視システムは基準単振動信号を検出し、光強度プロファイルをプロットする。図３に示すように、スキャンミラー８が０°又は１８０°の位相まで回転すると、第１の投影スリット３０のすぐ下流側に形成された検出光スポットの長さは第１の検出スリット１４のすぐ下流側に形成された検出光スポットの長さに等しく、第１の検出器１７が受光する光強度はそのピーク値となる。スキャンミラー８が９０°又は２７０°の位相まで回転すると、第１の検出スリット１４のすぐ下流側に形成された検出光スポットの長さは第１の投影スリット３０のすぐ下流側に形成された検出光スポットの長さの半分となり、第１の検出器１７が受光する光強度はピーク値の半分となる。これらの値に基づいて、信号処理ユニット２５は周期的な光強度プロファイル（以下、「元プロファイル」と称する）をプロットする。図３では、検出光スポットの長さはｄで、その幅はＬで示されており、ピーク光強度値はＩ０ｍａｘとして示される。また、図４及び図５では、位相角が９０°のとき、第１の検出器１７によって検出された光強度値をＡ０で示し（検出光スポットは図３の黒網掛け棒Ａとして図示されている）、位相が２７０°のとき、第１の検出器１７によって検出された光強度値をＢ０で示す（検出光スポットは図３の黒網掛け棒Ｂとして図示されている）。
【００４２】
スキャンミラー８の振幅に偏差がある場合、Ａ及びＢの光強度値をそれぞれＡｉ及びＢｉで示す。図３に示すように、振幅が増加する場合には、黒網掛け棒Ａ及びＢの面積はともに９０°又は２７０°の位相で縮小することになる。したがって、図４に示すように、Ａｉ及びＢｉはともに減少し、すなわち、Ａｉ＜Ａ０及びＢｉ＜Ｂ０となる。他方、ピーク光強度値は変わらない、すなわち、Ｉｉｍａｘ＝Ｉ０ｍａｘとなる。この場合、信号処理ユニット２５は、現在の光強度プロファイルが元プロファイルと一致するまで、すなわち、Ａｉ＝Ａ０及びＢｉ＝Ｂ０となるまで、スキャンミラー８の振幅を段階的に低減させる。同様に、振幅が減少する場合には、黒網掛け棒Ａ及びＢの面積はともに９０°又は２７０°の位相で拡大し、それに応じてＡｉ及びＢｉはともに増加する、すなわち、Ａｉ＞Ａ０及びＢｉ＞Ｂ０となる。他方、ピーク光強度値は変わらず、すなわち、Ｉｉｍａｘ＝Ｉ０ｍａｘとなる。この場合、信号処理ユニット２５は、現在の光強度プロファイルが元プロファイルと一致するまで、すなわち、Ａｉ＝Ａ０及びＢｉ＝Ｂ０となるまで、スキャンミラー８の振幅を段階的に増大させる。このようにして、スキャンミラー８に対して振幅の較正を実現する。
【００４３】
図６に示すように、第２の光源３から発散された測定ビームは第２の照明レンズグループ４によってコリメートされ、第２の投影スリット５を通過することによって、検出光スポットを形成する。検出光スポットからのビームは更に第２の投影レンズグループ６によってコリメートされ、スキャンミラー８の表面のうち片面に照射されることによって、反射ビームを形成する。反射ビームは第１のレンズグループ１１によって集光され、再び検出光スポットを形成し、その後、ウェハ１に照射される。スキャンミラー８の位置が、例えば、実線ボックスで示された位置から破線ボックスで示された位置までシフトすると、反射ビームは偏向されることになる。結果として、ビームの一部は第１のレンズグループ１１に入射せず、集光により形成された検出光スポットの光強度は低下することになる。したがって、スキャンミラー監視システムにより検出される光強度は低くなる。また、図５に示すように、スキャンミラー８の単振動中、その位相にかかわらず、信号処理ユニット２５によりプロットされた光強度プロファイルは全体的にシフトし光強度値を低くなり、すなわち、Ｉｉｍａｘ＜Ｉ０ｍａｘ、Ａｉ＜Ａ０及びＢｉ＜Ｂ０となる。これにより、信号処理ユニット２５は現在の光強度プロファイルが元プロファイルと一致するまでスキャンミラー８の位置を段階的に調整する。このようにして、スキャンミラー８に対して位置較正を実現する。
【００４４】
図７及び図２を参照すると、スキャンミラー監視方法は以下のステップを含むものである。
【００４５】
ステップ１では、スキャンミラー８は単振動で振動し、結果として生じる単振動信号を監視する。周期的な光強度プロファイルを、元プロファイルとして振幅及び位置の基準値で記録する。
【００４６】
具体的には、スキャンミラー８に入射する検出光スポットによって形成された反射ビームは、単振動信号を生成する第１の検出ユニットに向けられる。その単振動信号を信号処理ユニット２５が受信し、その信号に基づいて周期的な光強度プロファイルをプロットする。
【００４７】
ステップ２において、光強度プロファイルに偏差がある場合には、偏差を有する光強度プロファイルを、変動した光強度プロファイルとして記録する。変動した光強度プロファイルが元プロファイルより低いピーク値を有する場合、スキャンミラー８の位置にシフトが生じていると判定される。変動した光強度ピークが元プロファイルと同じ値であり、かつ元プロファイルとは異なる値で谷になる場合、スキャンミラー８の振幅にシフトが生じているものと判定される。
【００４８】
具体的には、変動した光強度が元プロファイルと同じ値でピークに達し、元プロファイルより高い値で谷になる場合、スキャンミラー８の振幅は減少したと判定される。変動した光強度が元プロファイルと同じ値でピークに達し、元プロファイルより低い値で谷になる場合、スキャンミラー８の振幅が拡大したと判定される。
【００４９】
ステップ３では、判定に基づいて、信号処理ユニット２５は、変動した光強度プロファイルが元プロファイルと一致するまでスキャンミラーアクチュエータユニット２７にスキャンミラー８を段階的に調整させる。
【００５０】
例として、図７に示すように、スキャンミラー８の振幅及び位置の偏差を除去する本発明のスキャンミラー監視システムによって実行される調整処理は、
（７０１）フォーカス・レベリングシステムを適当に配備し、スキャンミラー８を単振動で振動させ、信号処理ユニット２５により、基準値で光強度プロファイルをプロットし、プロファイルのピーク値Ｉ０ｍａｘ及び谷の値Ａ０、Ｂ０を記録し、監視のためにスキャンミラー監視システムをアクティブにするステップと、
（７０２）光強度プロファイルに偏差が発生したかを判定し、ｙｅｓの場合は、ステップ７０３に進み、ｎｏの場合には、ステップ７０２に進むステップと、
（７０３）現在のピーク値ＩｉｍａｘがＩ０ｍａｘより小さいかを判定し、ｙｅｓの場合には、ステップ７０４に進み、ｎｏの場合、ステップ７１０に進むステップと、
（７０４）信号処理ユニット２５によりスキャンミラーアクチュエータユニット２７がスキャンミラー８に垂直な方向に増分を動かすステップと、
（７０５）（Ｉ０ｍａｘ−Ｉｉｍａｘ）が減少するかを判定し、ｙｅｓの場合には、ステップ７０６に進み、ｎｏの場合には、ステップ７０８に進むステップと、
（７０６）スキャンミラーアクチュエータユニット２７が前記方向に別の増分を動かすステップと、
（７０７）Ｉ０ｍａｘ＝Ｉｉｍａｘかを判定し、ｙｅｓの場合は、ステップ７１０に進み、ｎｏの場合には、ステップ７０６に戻るステップと、
（７０８）スキャンミラーアクチュエータユニット２７を反対方向に動かすステップと、
（７０９）Ｉ０ｍａｘ＝Ｉｉｍａｘかを判定し、ｙｅｓの場合、ステップ７１０に進み、ｎｏの場合には、ステップ７０８に戻るステップと、
（７１０）Ａ０、Ｂ０とＡｉ、Ｂｉとの間に差があるかを判定し、ｙｅｓの場合は、ステップ７１１に進み、ｎｏの場合、ステップ７１６に進むステップと、
（７１１）Ａｉ、ＢｉがＡ０、Ｂ０より小さいかを判定し、ｙｅｓの場合は、ステップ７１２に進み、ｎｏの場合、ステップ７１４に進むステップと、
（７１２）信号処理ユニット２５によってスキャンミラー８の振幅を縮小するステップと、
（７１３）Ａｉ＝Ａ０及びＢｉ＝Ｂ０であるかを判定し、ｙｅｓの場合は、ステップ７１６に進み、ｎｏの場合には、ステップ７１２に戻るステップと、
（７１４）信号処理ユニット２５によってスキャンミラー８の振幅を増大するステップと、
（７１５）Ａｉ＝Ａ０及びＢｉ＝Ｂ０かを判定し、ｙｅｓの場合、ステップ７１６に進み、ｎｏの場合、ステップ７１４に戻るステップと、
（７１６）スキャンミラーに対する振幅及び位置較正処理を終了するステップと、
を含むことができる。
【００５１】
本発明によれば、単振動検出器ユニットがスキャンミラー８の単振動を監視するのに使用されており、信号処理ユニット２５によって受信され、光強度プロファイルに偏差があるかを検出するのに使用される単振動信号を生成する。真の場合、スキャンミラーアクチュエータユニット２７はスキャンミラー８の振幅及び／又は位置を調整して、偏差を除去する。具体的には、変動した光強度プロファイルが元プロファイルより低い値でピークに達する場合、スキャンミラー８の位置にシフトが生じていると判定される。変動した光強度プロファイルが同じ値でピークに達し、元プロファイルとは異なる値で谷になる場合、スキャンミラー８の振幅にシフトが生じていると判定される。したがって、本発明はスキャンミラー８の振幅及び位置の両方の偏差をリアルタイムで測定することができ、それによって、フォトリソグラフィ機にウェハステージシステムを関与させずに、又はフォトリソグラフィ機の通常動作を中止せずに、スキャンミラー８をリアルタイムで調整することができ、結果的に、スキャンミラー８の監視及び調整の効率性を改善することができる。また、本発明のスキャンミラー監視方法は、テスト中にウェハ１を伴うことがないので、すなわち、ウェハ１をスキャンミラー８の状態変化から切り離すので、迅速で正確なものとなる。
【００５２】
実施形態２
図８は本発明に係るスキャンミラー監視システム及びフォーカス・レベリングシステムの別の実施形態を示す。本実施形態は、スキャンミラー監視システム及び測定システムの検出光スポットがすべてスキャンミラー８の両面のうち同一面に形成されている点で実施形態１とは異なる。したがって、測定システムにおける第２の照明ユニット及び第２の投影ユニットはスキャンミラー監視システムの第１の照明ユニット及び第１の投影ユニットに対して特定の角度で傾斜している。
【００５３】
実施形態３
図８は、本発明に係るスキャンミラー監視システム及びフォーカス・レベリングシステムの第３の実施形態を示す。本実施形態は、第１の照明ユニット及び第１の投影ユニットの代わりに、ビーム分割プリズム７がスキャンミラー８と第２の投影ユニットとの間に配置された点で実施形態１及び２とは異なる。ビーム分割プリズム７は、検出光スポットからのビームを第１の検知ビーム及び第２の検知ビームに分割する。第１の検知ビームは、測定システムに対して光強度測定を行うためにスキャンミラー８の一方の表面に向けられており、第２の検知ビームは、スキャンミラー監視システムに対して光強度測定を行うため、第１のミラー９及び第２のミラー１０によって順次反射され、スキャンミラー８の他方の表面に入射する。
【００５４】
実施形態１、２及び３は本発明のスキャンミラー監視システム及びフォーカス・レベリングシステムの一部の好ましい実施形態にすぎないことに留意されたい。このことに基づき、発明の趣旨又は範囲を逸脱せずに、適当な変形例を有するより多くの実施形態を得ることができる。例えば、スキャンミラーは２つより多い反射面を有してもよく、スキャンミラー監視システム及び測定システムの検出光スポットはスキャンミラーの反射面の異なる表面に形成されており、これらの反射面の単振動から生じる単振動信号が互いに同一又は均一である場合に限り、反射面間の位置関係は、調整可能としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
図１：１０１  照明ユニット；１０２  投影スリット；１０３  第１の平面ミラー；１０４  ウェハ；１０５  第２の平面ミラー；１０６  スキャンミラー；１０７  検出スリット；及び１０８  光検出器。
図２〜図９：１  ウェハ；２  投影対物；３  第２の光源；４  第２の照明レンズグループ；５  第２の投影スリット；６  第２の投影レンズグループ；７  ビーム分割プリズム；８  スキャンミラー；９  第１のミラー；１０  第２のミラー；１１  第１のレンズグループ；１２  第３のミラー；１３  第１の検出レンズ；１４  第１の検出スリット；１５  第１のリレーレンズ；１６  第２のリレーレンズ；１７  第１の検出器；１８  第２のレンズグループ；１９  第４のミラー；２０  第２の検出レンズ；２１  第２の検出スリット；２２  第３のリレーレンズ；２３  第４のリレーレンズ；２４  第２の検出器；２５  信号処理ユニット；２６  ウェハステージ；２７  スキャンミラーアクチュエータユニット；２８  第１の光源；２９  第１の照明レンズグループ；３０  第１の投影スリット；３１  第１の投影レンズグループ；ｄ  検出光スポットの長さ；Ｌ  検出光スポットの幅。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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