(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーレイ測定のためのスキャトロメータであって、
少なくと１つの放射ビームを送るよう構成される照明系と、
少なくとも１つのビームを基板上に焦点合わせするよう構成される対物光学系であって、瞳アパーチャを有する対物光学系と、
基板からの反射光を検出するよう構成される検出系と、を備え、
照明系は、瞳アパーチャで少なくとも１つのビームを対称化するよう構成される光学瞳対称化（ＯＰＳ）系を備え、
ＯＰＳ系は、
少なくとも１つのビームを第１サブビームと第２サブビームに分割し、第１および第２サブビームを再結合するよう構成される少なくとも１つのビームスプリッタと、
（ｉ）それぞれ第１および第２サブビームを受けて反射させ、（ｉｉ）第２サブビームの強度分布が反転するように少なくとも第２サブビームを回転させ、（ｉｉｉ）第２サブビームが第１サブビームに対して対称となるよう第１サブビームを第２サブビームと再結合するよう構成される少なくとも２つの光学分岐と、を備え、
ＯＰＳ系はさらに、第１および第２サブビームが少なくとも１つの光源の時間コヒーレンス長よりも大きく且つ対物光学系の瞳面中の焦点深度未満の光路差を有するよう構成される、
ことを特徴とするスキャトロメータ。
【請求項２】
光路差は、約５０μｍから約１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項３】
照明系はさらに、対物光学系の瞳アパーチャと共役な入射瞳アパーチャと、少なくとも１つの光源の中間像を形成し、基板での結像のために中間像を対物光学系に中継するリレー光学素子とを備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項４】
照明系の入射瞳アパーチャは、照明系の入射瞳アパーチャの４つの象限のうち少なくとも２つで光を遮断するよう構成される空間フィルタを備えることを特徴とする請求項３に記載のスキャトロメータ。
【請求項５】
照明系はさらに、少なくとも１つの光源を備え、該光源は、
４００ｎｍから９０５ｎｍの範囲の光を放射するよう構成される広帯域光源と、
放射光の１０ｎｍの幅を有する狭帯域の光を透過し、残りの放射光を遮断するよう構成される波長可変フィルタと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項６】
ＯＰＳ系は、第１および第２サブビームが互いに対して光軸回りに１８０°回転するように、第２サブビームを回転させるよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項７】
ＯＰＳ系はさらに、第１および第２サブビームが光軸周りに互いに９０°回転するように、第１および第２サブビームを回転させるよう構成されることを特徴とする請求項６に記載のスキャトロメータ。
【請求項８】
ＯＰＳ系は、モノリシックモジュールであることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項９】
少なくとも１つのビームスプリッタは、非偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項１０】
ＯＰＳ系は、複数の隣接するプリズムを備え、各サブビームの光路は、各界面において各プリズム面に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項１１】
少なくとも２つの光学分岐は、各分岐に対して少なくとも１つの像回転光学系を備えることを特徴とする請求項１に記載のスキャトロメータ。
【請求項１２】
ＯＰＳ系はさらに、
少なくと１つのビームを第１サブビームおよび第２サブビームに分割するよう構成される第１ビームスプリッタプリズムと、
第１サブビームを３回反射するよう構成される第１像回転プリズム系と、
第２サブビームを３回反射するよう構成される第２像回転プリズム系と、
第１および第２サブビームを再結合する第２ビームスプリッタと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のスキャトロメータ。
【請求項１３】
第１および第２像回転光学系はそれぞれ７側面のプリズムを備え、各７側面のプリズムは第１または第２ビームスプリッタプリズムに隣接する側面を有することを特徴とする請求項１１に記載のスキャトロメータ。
【請求項１４】
第１および第２像回転プリズム系はそれぞれ、第１または第２サブビームを全反射により少なくとも２回反射するよう構成される２つのウェッジプリズムを備えることを特徴とする請求項１１に記載のスキャトロメータ。
【請求項１５】
パターンを照射するよう構成される第１照明光学系と、
パターンの像を基板上に投影するよう配置される投影光学系と、
リソグラフィ装置の焦点を決定するよう構成されるスキャトロメータと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
スキャトロメータは、
少なくと１つの放射ビームを送るよう構成される照明光学系と、
少なくとも１つのビームを基板上に焦点合わせするよう構成される対物光学系であって、瞳アパーチャを有する対物光学系と、
基板からの反射光を検出するよう構成される検出系と、を備え、
照明系は、瞳アパーチャで少なくとも１つのビームを対称化するよう構成される光学瞳対称化（ＯＰＳ）系を備え、
ＯＰＳ系は、
少なくとも１つのビームを第１サブビームと第２サブビームに分割し、第１および第２サブビームを再結合するよう構成される少なくとも１つのビームスプリッタと、
（ｉ）それぞれ第１および第２サブビームを受けて反射させ、（ｉｉ）第２サブビームの強度分布が反転するように少なくとも第２サブビームを回転させ、（ｉｉｉ）第２サブビームが第１サブビームに対して対称となるよう第１サブビームを第２サブビームと再結合するよう構成される少なくとも２つの光学分岐と、を備え、
ＯＰＳ系はさらに、第１および第２サブビームが少なくとも１つの光源の時間コヒーレンス長よりも大きく且つ対物光学系の瞳面中の焦点深度未満の光路差を有するよう構成される、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１６】
光路差は、約５０μｍから約１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１７】
照明系はさらに、対物光学系の瞳アパーチャと共役な入射瞳アパーチャと、少なくとも１つの光源の中間像を形成し、基板での結像のために中間像を対物光学系に中継するリレー光学素子とを備えることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１８】
照明系の入射瞳アパーチャは、照明系の入射瞳アパーチャの４つの象限のうち少なくとも２つで光を遮断するよう構成される空間フィルタを備えることを特徴とする請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１９】
照明系はさらに、少なくとも１つの光源を備え、該光源は、
４００ｎｍから９０５ｎｍの範囲の光を放射するよう構成される広帯域光源と、
放射光の１０ｎｍの幅を有する狭帯域の光を透過し、残りの放射光を遮断するよう構成される波長可変フィルタと、
を備えることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２０】
ＯＰＳ系は、第１および第２サブビームが互いに対して光軸回りに１８０°回転するように、第２サブビームを回転させるよう構成されることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２１】
ＯＰＳ系はさらに、第１および第２サブビームが光軸周りに互いに９０°回転するように、第１および第２サブビームを回転させるよう構成されることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２２】
ＯＰＳ系は、モノリシックモジュールであることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２３】
少なくとも１つのビームスプリッタは、非偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２４】
ＯＰＳ系は、複数の隣接するプリズムを備え、各サブビームの光路は、各界面において各プリズム面に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２５】
少なくとも２つの光学分岐は、各分岐に対して少なくとも１つの像回転光学系を備えることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２６】
ＯＰＳ系はさらに、
少なくと１つのビームを第１サブビームおよび第２サブビームに分割するよう構成される第１ビームスプリッタプリズムと、
第１サブビームを３回反射するよう構成される第１像回転プリズム系と、
第２サブビームを３回反射するよう構成される第２像回転プリズム系と、
第１および第２サブビームを再結合する第２ビームスプリッタと、
を備えることを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２７】
第１および第２像回転光学系はそれぞれ７側面のプリズムを備え、各７側面のプリズムは第１または第２ビームスプリッタプリズムに隣接する側面を有することを特徴とする請求項２６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２８】
第１および第２像回転プリズム系はそれぞれ、第１または第２サブビームを全反射により少なくとも２回反射するよう構成される２つのウェッジプリズムを備えることを特徴とする請求項２６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２９】
少なくとも１つの放射ビームで基板を照明することと、
瞳アパーチャを有する対物光学系を介して基板上に少なくとも１つのビームを焦点合わせすることと、
基板からの少なくとも１つの反射ビームを検出することと、
を備える瞳面像を対称化する方法であって、
照明することは、光学瞳対称化（ＯＰＳ）系を用いて、
少なくとも１つのビームを第１サブビームと第２サブビームに分割し、第１および第２サブビームを再結合することと、
少なくとも２つの光学分岐に沿って、それぞれ第１および第２サブビームを受けて反射させることと、
第２サブビームの強度分布が反転するように少なくとも第２サブビームを回転させることと、
第２サブビームが第１サブビームに対して対称となるよう第１サブビームを第２サブビームと再結合することと、
により、瞳アパーチャで少なくとも１つのビームを対称化することを備え、
第１および第２サブビームを対称化することは、少なくとも１つの光源の時間コヒーレンス長よりも大きく且つ対物光学系の瞳面中の焦点深度未満の光路差を作り出す、
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
少なくとも１つのビームを第１サブビームと第２サブビームに分割し、第１および第２サブビームを再結合するよう構成される少なくとも１つのビームスプリッタと、
（ｉ）それぞれ第１および第２サブビームを受けて反射させ、（ｉｉ）第２サブビームの強度分布が反転するように少なくとも第２サブビームを回転させ、（ｉｉｉ）第２サブビームが第１サブビームに対して対称となるよう第１サブビームを第２サブビームと再結合するよう構成される少なくとも２つの光学分岐と、を備え、
ＯＰＳ系はさらに、第１および第２サブビームが少なくとも１つの光源の時間コヒーレンス長よりも大きく且つ対物光学系の瞳面中の焦点深度未満の光路差を有するよう構成される、
ことを特徴とするモノリシックプリズム系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１４年１２月１５日に出願された米国特許出願第６２／０９２，００３号の優先権を要求し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、投影系、リソグラフィ装置、放射ビームをターゲット上に投影する方法およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板のターゲット部分に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、集積回路の個々の層に形成されるべき回路パターンを形成するために使用されうる。このパターンが基板（例えばシリコンウェハ）の（例えばダイの一部、あるいは１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分に転写される。パターン転写は典型的には基板に形成された放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群のターゲット部分が含まれ、これらは連続的に露光される。既知のリソグラフィ装置にはいわゆるステッパとスキャナとがある。ステッパにおいては、ターゲット部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各ターゲット部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向（スキャン方向）にビームによりパターンを走査するとともに基板をスキャン方向に平行または逆平行に走査するようにして各ターゲット部分は照射を受ける。パターニングデバイスから基板へのパターン転写は、基板にパターンをインプリントすることによっても可能である。
【０００４】
リソグラフィプロセスをモニタリングするために、パターン付けされた基板のパラメータが測定される。パラメータには、例えばパターン付けされた基板内又は上に形成された連続する層間のオーバーレイエラーや現像された感光性レジストのクリティカルライン幅が含まれうる。この測定は、製品基板及び／又は専用メトロロジターゲットに対して行われうる。リソグラフィプロセスにおいて形成された微細構造の測定を行う様々な技術があり、それらには走査型電子顕微鏡や様々な特殊ツールの使用が含まれる。高速かつ非侵襲式の特殊検査ツールは、放射ビームが基板の表面にあるターゲット上に誘導され、散乱又は反射したビームの特性が測定されるスキャトロメータである。ビームが基板によって反射又は散乱される前後のビームの特性を比較することによって、基板の特性を判定することができる。これは、例えば反射ビームを、既知の基板特性と関連付けられた既知の測定結果のライブラリに記憶されたデータと比較することによって行うことができる。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板上に誘導し、特定の狭角度範囲内に散乱する放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。それに対して、角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを用いて角度の関数としての散乱放射の強度を測定する。
【０００５】
このような光学スキャトロメータは、現像された感光性レジストのクリティカルディメンションやパターン付けされた基板内又は上に形成された２層間のオーバーレイエラー（ＯＶ）などのパラメータを測定するために使用されうる。基板の特性は、基板により反射又は散乱される前後の照明ビームの特性を比較することにより測定できる。ターゲット格子の形状における非対称性は、概して、測定されたオーバーレイに影響を及ぼす。この影響は、測定に用いられる照明設定に依存して変動しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＯＶ測定の従来技術は、回折次数の強度差を評価していた。このような技術は、米国特許出願公開第２０１２／００１３８８１Ａ１号で詳細に説明されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許出願公開第２００１／００２７７０４Ａ１号に開示され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる類似の技術は、複数の波長での並列な照明を用いている。どちらにおいても、組み合わされた照明ビームの対称性は、ＯＶ測定精度にとって重要である。回折次数の非対称性は、ターゲットのオーバーレイの尺度である。これらの技術の一つの問題は、瞳面における照明ビームの非均一性および非対称性に対する高い感度である。いくつかのシステムは、瞳面で一組の変更可能なアパーチャを用いているが、これらのアパーチャの位置決め精度の要求は極めて厳しい。リソグラフィメトロロジツールの新しい世代に関してＯＶ精度に対する新しい需要が増大しているので、この課題は極めて重要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、検査装置は、光学瞳シンメトライザ（ＯＰＳ）を用いて瞳面中の照明ビームの非対称性および非均一性に対する装置の感度を低減することにより、基板上のターゲットの正確なＯＶ測定を決定しうる。検査装置は、より均一な強度分布を有する複数の波長の電磁放射を供給する照明系を含む。ＯＰＳは、（１）照明ビームをサブビームに分割し、異なる光学分岐に沿ってサブビームを誘導し、（２）二次元中でサブビームの少なくとも１つを反転または回転させ、（３）強度分布を対称化するために、照明経路に沿ってサブビームを再結合することにより、対称照射を形成する。従って、例えば初期の瞳強度が関数ｆ（ｘ，ｙ）により規定される場合、新たな瞳強度はｆ（ｘ，ｙ）＋ｆ（−ｘ，−ｙ）となりうる。この新たな瞳強度分布は、瞳アパーチャまたは照明光源の位置摂動により生じるＯＶエラーを自動的に補償するために、対称化されうる。
【０００８】
サブビーム間の干渉を最低限にするために、ＯＰＳの異なる光学分岐は、照明ビームの時間コヒーレンス長よりも大きいが、検査装置の対物系の瞳面中の焦点深度未満の光路差を有する。ＯＰＳは、サブビーム間の干渉を発生させることなく、ＯＶ測定の精度を改善する。このような照明系は、放射が偏光か非偏光かにかかわらず、広帯域放射で用いられてよい。ＯＰＳは、従来の対称化システムよりも安価且つ丈夫であり、結果として、アパーチャ安定化やメカトロニクス技術によるトラッキングと比較して低容量且つ低コストでＯＶ測定精度を改善する。
【０００９】
本発明のある態様によれば、上述のように基板上に放射ビームを投影する方法を用いて、基板上にパターン形成ビームを投影することを備えるデバイス製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面は、請求される発明を表すが限定するものではない。図面は、説明とともに、請求される発明の原理を説明し、かつ当業者が請求される発明を行い使用することを可能とするのに役立つ。
【００１１】
【図１】リソグラフィ装置を示す図である。
【００１２】
【図２】リソグラフィセル又はクラスタを示す図である。
【００１３】
【図３】第１スキャトロメータの態様を示す図である。
【００１４】
【図４】第２スキャトロメータの態様を示す図である。
【００１５】
【図５】一つの典型的な実施形態に係る検査装置を示す図である。
【００１６】
【図６】典型的な実施形態に係る、１つのビームスプリッタを備える第１の光学瞳シンメトライザの概略図である。
【００１７】
【図７】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第２の光学瞳シンメトライザの概略図である。
【００１８】
【図８Ａ】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第１の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００１９】
【図８Ｂ】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタおよび２つの折り曲げプリズムを備える第２の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００２０】
【図９Ａ】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第３の光学瞳シンメトライザ系の光学瞳シンメトライザの断面図である。
【００２１】
【図９Ｂ】典型的な実施形態に係る、図９Ａのプリズム構成の像回転器の斜視図である。
【００２２】
【図１０】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第３の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００２３】
【図１１】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第３の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００２４】
【図１２Ａ】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第４の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００２５】
【図１２Ｂ】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第５の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザの第１変形例を示す図である。
【００２６】
【図１２Ｃ】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第５の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザの第２変形例を示す図である。
【００２７】
【図１３】典型的な実施形態に係る、２つのビームスプリッタを備える第６の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００２８】
【図１４】典型的な実施形態に係る、１つのビームスプリッタを備える第７の典型的なモノリシックプリズム系の光学瞳シンメトライザを示す図である。
【００２９】
さらなる特徴および利点は、図面を参照した以下の詳細な説明から、より明らかであろう。これらの図面において、同一の参照符号は、全体を通じて対応する要素を示す。図面において、同一の参照番号は、概して、同一、機能的に同様、および／または構造的に同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の最も左の数字によって示される。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書は、請求される発明の特徴を組み込んだ一つ以上の実施形態を開示している。開示された実施形態は、単に請求される発明の例示に過ぎない。請求される発明の範囲は、開示された実施形態に限られない。請求される発明は、この文書に添付された特許請求の範囲だけによって定義される。
【００３１】
本明細書において「一実施形態」、「実施形態の一実施例」等は、説明した実施形態が特定のフィーチャ、構造、または特徴を含んでいてもよいことを表すが、すべての実施形態がその特定のフィーチャ、構造、または特徴を必ずしも含んでいるわけではない。さらにまた、上記のフレーズは必ずしも同じ実施形態を指すものではない。さらに、特定のフィーチャ、構造、または特徴を一実施形態に関して説明するとき、明示的に説明しようがしまいが、他の実施形態に関してそのような特定のフィーチャ、構造、または特徴を作用させることは、当業者の知識の範囲内であるとして理解すべきである。
【００３２】
しかしながら、このような実施形態をより詳細に説明する前に、請求される発明の実施形態を実装可能である例示的な環境を提示することが有益である。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態に係るソースコレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置ＬＡを模式的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整するよう構成された照明系（照明器）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）ＭＡを支持するよう構成され、パターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成された第１位置決め装置ＰＭに接続されている支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストでコーティングされたウェハ）Ｗを保持し、基板を正確に位置決めするよう構成された第２位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成されている投影系（例えば反射型投影系）ＰＳと、を備える。
【００３４】
照明系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射の向きや形状を整え、あるいは放射を制御するためのものである。
【００３５】
支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重みを支える。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、およびパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否か等のその他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、機械的固定、真空固定、静電固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いてもよい。支持構造は、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、これらは固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影系に対して所望の位置にあることを保証してもよい。本明細書における「レチクル」または「マスク」なる用語の使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同じ意味と見なしてよい。
【００３６】
本明細書において「パターニングデバイス」なる用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するために放射ビーム断面にパターンを与えるのに使用される何らかのデバイスについて言及するものとして広義に解釈される。放射ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分に望まれるパターンに厳密に一致していなくてもよい。例えば、位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャがパターンに含まれていてもよい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路等のデバイスにおける特定の機能層に対応する。
【００３７】
パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、例えばマスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜されるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。
【００３８】
本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義に用いられ得る。
【００３９】
ここに図示されるのは、（例えば透過型マスクを用いる）透過型のリソグラフィ装置である。これに代えて、（例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを用いる）反射型のリソグラフィ装置を用いることもできる。
【００４０】
リソグラフィ装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を備えるタイプのものであってもよい。このような「多重ステージ型」の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に他の１以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。
【００４１】
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高い液体、たとえば水で覆われ、それにより投影系と基板との間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。液浸液は例えばマスクと投影系との間などの、リソグラフィ装置の他の空間に与えられてもよい。液浸技術は、投影系の開口数を大きくするため技術として周知である。本明細書で使用される「液浸（immersion）」という用語は、基板などの構造が液体の中に沈められなければならないことを意味するものではなく、むしろ露光中投影系と基板との間に液体がある程度のことを意味するものである。
【００４２】
図１に示されるように、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用のミラーおよび／またはビームエキスパンダを備える。あるいは光源が例えば水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系と総称される。
【００４３】
照明器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ＡＤを備えてもよい。一般には、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径および／または内径の大きさ（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他の要素を備えてもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性および強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。
【００４４】
放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されるパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。マスクＭＡを通過した放射ビームＢは投影系ＰＬに進入する。投影系ＰＬはそのビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、２Ｄエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように移動される。同様に、第１の位置決め装置ＰＭおよび他の位置センサ（図１には明示せず）は、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするのに使用されうる。この位置決めは例えばマスクライブラリからのマスクの機械検索後や走査中に行われる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）およびショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。同様に基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現されうる。ステッパでは（スキャナとは異なり）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。マスクＭＡと基板Ｗとは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占拠しているが、アライメントマークはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい（これはスクライブレーン・アライメントマークとして公知である）。同様に、マスクＭＡに複数のダイがある場合にはマスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００４５】
図示の装置は以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。
【００４６】
１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射で１つの目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズは、１回の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
【００４７】
２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期して走査される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影系ＰＬの拡大（縮小）特性および像反転特性により定められてもよい。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが単一動的露光でのターゲット部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離がターゲット部分の（走査方向の）長さを決定する。
【００４８】
３．別のモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴは、プログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴは移動又は走査される。このモードでは一般にパルス放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは走査中に基板テーブルＷＴが移動するたびに、又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更新される。この動作モードは、上述のタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。
【００４９】
上記で記載した使用モードを組み合わせて動作させてもよいし、各モードに変更を加えて動作させてもよいし、さらに全く別の使用モードでリソグラフィ装置を使用してもよい。
【００５０】
図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣの一部を形成している。リソグラフィセルは、リソセル（lithocell）またはクラスタ（cluster）とも称され、基板に露光前プロセスおよび露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像するディベロッパＤＥ、チルプレートＣＨ、およびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラー、つまりロボットＲＯは、入力／出力ポートＩＯ１，ＩＯ２から基板を持ち上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置のローディングベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、監視制御系ＳＣＳにより制御される。監視制御系ＳＣＳは、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。
【００５１】
リソグラフィ装置によって露光される基板が正確にかつ一貫して露光されるように、露光済み基板を検査して、後続の層との間のオーバーレイエラー、ライン幅、クリティカルディメンション（ＣＤ）等といった特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合、後続の基板の露光に対して、特に検査がすぐにかつ十分に高速に行うことが可能であれば同じバッチの他の基板がまだ露光されていない場合に、調整が行われる。さらに、既に露光された基板は、歩留まりを上げるために取り除かれても再加工されても、或いは廃棄されてもよく、それにより、欠陥があると分かっている基板に対して露光を行うことが回避できる。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合、追加の露光は、欠陥のないターゲット部分に対してのみ行うことができる。
【００５２】
検査装置を用いて、基板の特性、特に、様々な基板又は同じ基板の様々な層の特性がどのように変化するのかを判定する。この検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣと一体にされても、又は、スタンドアローンデバイスであってもよい。最速の測定を可能とするために、検査装置は、露光直後の露光済みレジスト層における特性を測定することが望ましい。しかし、レジストにおける潜像はコントラストが非常に低い。放射に露光されたレジストの部分とそうではない部分との間には非常に小さい屈折率の差しかない。すべての検査装置がこの潜像の有用な測定を行えるほどの十分な感度を有するわけではない。したがって、測定は、ポストベーク（ＰＥＢ）ステップ後に行われうる。このステップは、習慣的に、露光済み基板に最初に行われるステップであり、レジストの露光済み部分と未露光部分とのコントラストを増加する。この段階では、レジスト内の像は、半潜像と呼ばれうる。レジストの露光済み又は未露光の部分は除去されている時点か、又は、エッチングといったパターン転写ステップ後において、現像済みのレジスト像を測定することも可能である。この後者の可能性は、欠陥のある基板の再加工の可能性を制限するが、依然として有用な情報を提供しうる。
【００５３】
図３は、検査装置として使用しうる一般的なスキャトロメータを示す。このスキャトロメータは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（例えば４００〜９０５ｎｍ）照明光源３０２を備える。このスキャトロメータはさらに、基板Ｗから鏡面反射した放射スペクトル３０９（波長の関数としての強度）を測定するスペクトロメータ検出器３０４を備える。このデータから、検出されたスペクトラムを生じさせる構造又はプロファイルが、処理ユニットＰＵによって（例えば厳密結合波解析及び非線形回帰によって、又は、図３の下部に示されるようなシミュレートされたスペクトルのライブラリとの比較によって）再構成されうる。一般に、再構成のためには、構造の大体の形態が既知であり、いくつかのパラメータがその構造が作られたプロセスの知識から推測され、それにより、スキャトロメトリデータから判定される構造のパラメータはほんの幾つかでよい。このようなスキャトロメータは、法線入射スキャトロメータ、又は斜入射スキャトロメータとして構成されうる。
【００５４】
スキャトロメータの別の態様を図４に示す。このスキャトロメータでは、広帯域照明光源４０２によって放出された放射は、コリメートレンズ系４１２を用いてコリメートされ、フィルタ４１３及びポラライザ４１７を透過し、部分反射面４１６によって反射されて、高い開口数（ＮＡ）、好適には少なくとも０．９、より好適には少なくとも０．９５を有する顕微鏡対物レンズ４１５を介して基板Ｗ上にその焦点が合わされる。浸漬スキャトロメータであれば、１を超える開口数を有するレンズを有してもよい。反射された放射は、散乱スペクトルが検出されるよう部分反射面４１６を介してディテクタ１８へ通過する。検出器４０４は、レンズ系４１５の焦点長さにある後方投影される瞳面４１１に配置されうる。あるいは、瞳面４１１は、代わりに補助光学装置（図示せず）で検出器４０４上に再結像されてもよい。瞳面は、放射の半径位置が入射角度を画定し、かつ角度位置が放射の方位角度を画定する面である。検出器４０４は、基板ターゲット４０３の２次元角度散乱スペクトルを測定できるように２次元ディテクタであることが好適である。検出器４０４は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイであってよく、また例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を使用しうる。しかしながら、他の適切なセンサを用いてもよい。
【００５５】
基準ビームが、例えば入射放射の強度を測定するために使用されてもよい。これを達成するために、ビームスプリッタ４１６に入射する照明ビームは部分的に基準ミラー４１４に向かって基準ビームとしてビームスプリッタ４１６を通過する。基準ビームは、次に検出器４０４の異なる部分、或いは異なる検出器（図示せず）上に投影される。
【００５６】
フィルタ４１３は、例えば４００〜９０５ｎｍのスペクトル範囲からの１０ｎｍ帯域幅など所望の波長または波長帯を選択するために、一組の干渉フィルタを備えてもよい。フィルタ４１３は、一組の異なるフィルタを備えるのではなく、調整可能であってもよい。格子を、干渉フィルタの代わりに用いてもよい。
【００５７】
検出器４０４は、散乱光の強度を、単一波長（又は狭波長範囲）で、複数の波長で別々に、又は波長範囲にわたって積分して測定しうる。さらに、検出器４０４は、ＴＭ偏光及びＴＥ偏光の強度、及び／又は、ＴＭ偏光とＴＥ偏光との位相差を別々に測定しうる。
【００５８】
照明光源４０２は、大きいエタンデュ（etendue）を与え、複数波長の混合を可能にする広帯域光源（すなわち、広い範囲の光周波数又は波長、したがって広い範囲の色を有する光源）であってよい。広帯域内の複数の波長は、それぞれ、Δλの帯域幅及び少なくとも２Δλの間隔（すなわち、波長の２倍）を有してもよい。帯域幅Δλは、例えば１０ｎｍであってよい。いくつかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分離される拡張された放射源の異なる部分であってよい。ファイバ束は空間的に分離されているが、出力される照明ビームは、照明系を介して並列に誘導されてもよい。このように、角度分解された散乱スペクトルは、複数の波長で、並列に測定されることが可能である。２Ｄスペクトルより多くの情報を含む３Ｄスペクトル（波長及び２つの異なる角度）を測定してもよい。より多くの情報を測定できるようにすることにより、メトロロジプロセスのロバスト性が増大する。これは、参照することによりその全体を本明細書に組み込む欧州特許出願公開第ＥＰ１６２８１６４Ａ号により詳細に記載される。
【００５９】
基板Ｗ上のターゲット４０３は、１Ｄ格子であってよく、この格子は、現像後にバーが中実レジストラインから形成されるようにプリントされる。ターゲット４０３は、中実のレジストピラー又はレジスト内のビアから形成される２Ｄ格子であってもよい。或いは、バー、ピラー、又はビアは、基板内にエッチングされてもよい。このパターンは、投影系ＰＬにおける色収差、及び照明対称性に敏感であり、そのような収差の存在は、プリントされた格子における変動という形で現れる。したがって、プリントされた格子のスキャトロメトリデータは、格子を再構成するために使用される。ライン幅及び形状といった１Ｄ格子のパラメータ、又は、ピラー又はビア幅又は長さ或いは形状といった２Ｄ格子のパラメータは、プリンティングステップの知識から処理ユニットＰＵによって行われる再構成プロセス及び／又は他のスキャトロメトリプロセスに入力されうる。
【００６０】
図５は、ＯＰＳ５１０を含む検査装置をより詳細に示す。図５に示すように、広帯域光源５０２は、複数の波長の放射、例えば波長λ１，λ２，λ３，λ４を提供する。限定されない実施例では、複数の波長λ１，λ２，λ３，λ４は、装置により高速測定のために同時に提供される。別の実施形態では、波長可変光源が異なる時間に異なる波長を提供する。光源５０２は、例えば、複数の波長λ１，λ２，λ３，λ４に分離される白色光レーザまたはキセノンランプを含んでもよい。複数のファイバからの光を照明光路につなぐためにビーム誘導装置５２０が使用されてよい。照明を照明光路の特定の象限に限定するために空間フィルタ５２２が仕様されてもよい。照明器の出口における照明瞳５０６は、照明瞳５０６の１つの象限を通過する１つの照明ビーム５０８を有する。しかしながら、象限の任意の組み合わせが同時にまたは連続的に用いられてもよい。例えば、空間フィルタ５０５は、照明系の入射瞳アパーチャの４つの象限のうち少なくとも２つで光を遮断するよう構成されてもよい。
【００６１】
照明ビーム５０８は、ＯＰＳ５１０を通して送られる。ＯＰＳ５１０は、ビームスプリッタによって照明ビーム５０８をサブビーム５０８ａ，５０８ｂに分割する。例えば、照明ビーム５０８の強度の５０％が第１分岐に沿い、残りの５０％が第２分岐に沿って誘導されるよう分割するために、非偏光ハーフミラーが用いられてもよい。ＯＰＳ５１０は、光軸に関して対称な２つのサブビームを形成する。ＯＰＳ５１０は、サブビーム５０８ａ，５０８ｂの一方又は両方を反転してもよい。例えば、サブビーム５０８ａ，５０８ｂを形成するために、以下に記載されるプリズムインバータ系が用いられてもよい。図６および図７は、ＯＰＳ５１０の別の概略的な実施形態を示す。対称的なサブビーム５０８ａ，５０８ｂの結果として、照明瞳面５２４は今、起源（origin）に対して鏡像である（且つ実質的にゼロ空間周波数を有する）２つのサブビーム５０８ａ，５０８ｂで照明される。
【００６２】
ＯＰＳ５１０は、照明ビームの時間的コヒーレンス長Ｌよりも大きいが、検査装置の対物系の瞳面における焦点深度未満であるサブビーム５０８ａ，５０８ｂ間の光路差（ＯＰＤ）を生じさせる。時間的コヒーレンス長Ｌは、以下の式で与えられてよい。
【００６３】
【数１】
0006500107.tif 000002
【００６４】
ここで、λは照明の波長であり、ｎは媒質の屈折率であり、Δλは照明の帯域幅（すなわちスペクトル幅）である。例えば、ＯＰＤは、４００ｎｍから９０５ｎｍのスペクトル範囲および１０ｎｍの帯域幅に対して５０μｍから１００μｍの範囲内であってよい。一実施例が下記の表１に挙げられている。
【表１】
0006500107.tif 000003
【００６５】
ＯＰＳ５１０は、サブビーム間の干渉をもたらすことなく、ＯＶ測定の精度を向上させる。ＯＰＳ５１０は、放射が偏光か非偏光かにかかわらず、広帯域放射で用いられてよい。
【００６６】
図５はさらに、照明瞳５１４を高ＮＡ（開口数）レンズＬ３の瞳面ＰＰ中に結像するダブルテレセントリック系を形成するレンズＬ１およびＬ２を示す。この対物レンズＬ３は、ターゲット５０３を照射する。ターゲット５０３は、未知の製品パターンにより囲まれた小格子であってよい。入射瞳アパーチャ５０６は、対物光学系の瞳アパーチャと共役であり、リレー光学素子Ｌ１およびＬ２は、照明光源の中間像を形成し、基板での結像のために中間像を対物光学系に中継する。レンズＬ１，Ｌ２およびＬ３はしたがって、対物によってターゲットを照射する光学系を形成する。ウェハ上の照明スポットは、通常、格子よりもずっと大きいものが選択される。標準値は、例えば、ウェハ上に投影されるスポット径３０μｍおよび格子サイズ１０×１０μｍ２である。照明スポットが格子よりも小さいときも、例えばスクライブレーン中で相対的に大きい格子とともに、本実施形態は使える。
【００６７】
ターゲット格子５０３および周囲の製品領域で散乱される照明光は、レンズＬ３により平行光とされ、ダブルテレセントリック系Ｌ３およびＬ４は、格子および製品周囲の拡大像を視野絞りＦＳ上に形成する。視野絞りＦＳは、対物レンズＬ３およびＬ４から成るリレーにより形成される像平面に配置される。視野絞りＦＳの目的は、中間像の空間的範囲を制限して、検出光学素子中の迷光を抑制することである。空間フィルタは従って、ターゲットにより散乱された放射を選択するために、ターゲットに隣接する基板の表面から散乱される放射を空間的にフィルタリングする。
【００６８】
レンズＬ４およびＬ５は、対物瞳面ＰＰを直交位相ウェッジ（quadrature wedge）ＱＷ上に再結像する。この瞳面の像５２６は、基板格子で０，−１，０’および＋１’次に回折された光の４つの成分を有する。直交位相ウェッジＱＷは、光を瞳面５２６の４象限に４方にリダイレクトする。従って、直交位相ウェッジＱＷは、基板から散乱される放射の異なる次数を別々にリダイレクトするよう構成された光学装置である。直交位相ウェッジＱＷは、４つのウェッジを備えてもよい。直交位相ウェッジＱＷの結果として、レンズＬ６は、像平面ＩＰ中に、視野絞りＦＳを通過した光の４つの空間的に分離したサブ像を生成する。白色光が用いられるとき、ウェッジの色収差が低減されるので、直交位相ウェッジはアクロマティックにできる。アクロマティックウェッジは、透過型とすることができるが、反射型ウェッジもまた本質的にアクロマティックなので適切である。ウェッジ角は、は、４つのサブ像の完全な分離を可能とするほど十分に大きい。分離が小さすぎる場合、像がオーバーラップして製品領域から格子領域中にクロストークを生じさせる。
【００６９】
センサ５０４（例えば電荷結合素子）により、１つの所与の入射角に対して４つの信号が測定される。当業者であれば、照明瞳面中で照明スポットの位置を変えることにより、多くの入射角に対してこれを繰り返すことができることが分かるであろう。測定されたスペクトルの組は直ぐに、ターゲット格子の非対称特性を計算するために処理ユニットＰＵで用いることができる。（多量の２つ以上の重ね合わせた格子を伴うオーバーレイターゲットに関する）計算されたオーバーレイエラーおよび（単一格子に関する）非対称などの非対称特性は、回折に基づくオーバーレイ方式などで測定された＋１’および−１次スペクトルを比較することにより決定することができる。
【００７０】
本明細書に記載されたＯＰＳの各実施形態は、上述のスキャトロメータとともに用いられてよい。本明細書に記載された全てのＯＰＳの実施形態は、第１サブビームと第２サブビームが少なくとも１つの光源のコヒーレンス長より大きく且つ対物光学系の焦点深度未満のＯＰＤを有するように、サブビーム間の光路差（ＯＰＤ）を生じさせる。さらに、本明細書に開示された各ＯＰＳは、複数の隣接するプリズムから成るモノリシックプリズム系として構成されてよく、各サブビームの光路は、各界面において各プリズム面に対して実質的に垂直（すなわち、垂直から約１度）である。従って、ＯＰＳの入射面および出射面は、ゴースト像を低減するためにわずかに傾斜している。さらに、ＯＰＳの各ビームスプリッタは、非偏光ビームスプリッタ、例えばハーフミラーであってよい。開示された実施形態は通常、１つの照明ビーム経路と２つのサブビーム経路を示すが、当業者であれば、複数の照明ビームがこれらのＯＰＳの実施例とともに用いられてよいことが分かるであろう。
【００７１】
図６は、単一のビームスプリッタを利用することによりＯＰＳがどのように構成されるかを示す実施例である。ＯＰＳ６１０は、ビームスプリッタ６４１と、再帰反射器６３０ｘ，６３０ｙとを含む。一つの典型的な実施形態では、ビームスプリッタ６４１は、照明ビーム６０８をそれぞれ入射照明ビームの約５０％の強度である２つのサブビームに分割する非偏光ハーフミラーであってよい。さらに、再帰反射器６３０ｘ，６３０ｙは、非偏光ハーフミラーを含むビームスプリッタキューブの隣接側面に配置されるポロプリズムであってよい。各ポロプリズムは、入射照明ビームをビームスプリッタ６４１に戻るように反射するので、入射ビームをそれぞれｘ軸またはｙ軸周りに反転する。従って、ビームが再結合されるとき、それぞれが異なる軸周りに反転する。
【００７２】
図７は、２つのビームスプリッタを利用したＯＰＳの別の構成を示す。ＯＰＳ７１０は、照明ビーム７０８を分割する第１ビームスプリッタ７４１と、照明サブビームを再結合する第２ビームスプリッタ７４５とを含む。一つの典型的な実施形態では、第１ビームスプリッタ７４１は、照明ビーム７０８をそれぞれ入射照明ビームの約５０％の強度である２つのサブビームに分割する非偏光ハーフミラーであってよい。第１ビームスプリッタ７４１を通過した照明ビーム７０８の一部は、サブビーム７０８ａを形成する。サブビーム７０８ａは、サブビーム７０８ａをｘ軸周りに回転させる第１像回転機７３２ｘを通って誘導される。サブビーム７０８ａは、次に、折り曲げミラー７４４によって第２ビームスプリッタ７４５に向かって反射する。第１ビームスプリッタ７４１によって反射した照明ビーム７０８の一部は、サブビーム７０８ｂを形成する。サブビーム７０８ｂは、折り曲げミラー７４２によって、サブビーム７０８ｂをｙ軸周りに回転させる第２像回転機７３２ｙに向かって反射する。サブビーム７０８ｂは、次に、第２ビームスプリッタ７４５に向かって出力される。第１ビームスプリッタ７４１と同様に、第２ビームスプリッタ７４５は、照明サブビームを再結合する非偏光ハーフミラーであってよい。この構成は、それぞれ入射照明ビームの５０％の強度である２つの出力ビーム（一方のみが図示されているが）をもたらす。
【００７３】
第１および第２像回転器は、様々な構成を有してよい。像反転器の典型的な実施形態を以下に説明する。さらに、ＯＰＳ５１０，６１０，７１０は、物理的に分かれた構成要素から成る必要はないが、単一のモノリシックユニットであってもよい。また、入力および出力ビームの方向は、これは選択できことであるため、開示された実施形態に限定されない。しかしながら、特に、以下に開示されたＯＰＳの典型的な実施形態は、プリズムの透過界面が光軸に対して実質的に垂直に配置されるよう特別に設計されている。本明細書に記載された典型的な実施形態は、透過を最大化し且つ分散およびフレアを最小化する。
【００７４】
図８Ａは、２つのビームスプリッタ８４１，８４５を備えるＯＰＳ８１０の第１の典型的なモノリシックプリズム系を示す。ＯＰＳ７１０と同じように、ＯＰＳ８１０は、ビームスプリッタ８４１，８４５と、ビームスプリッタ間の像回転系８３２ｘ，８３２ｙを含む。像回転系８３２ｘ，８３２ｙは、それぞれの入射サブビームを３回反射し、それによりサブビームの像を互いに対して１８０度回転させる。このような像回転系８３２ｘ，８３２ｙの更なる詳細は、図９Ａおよび９Ｂに見ることができる。
【００７５】
図８Ｂは、モノリシックプリズムＯＰＳ８１０の典型的な実施形態を示す。モノリシックプリズム８１０は、８つの隣接するピース、すなわち、２つの折り曲げプリズム（９０°反射）、２つのビームスプリッタプリズム（ハーフミラーを含む）、および４つの内部反射ウェッジプリズム（２つの像回転系を形成する）を含む。従って、図８Ｂは、図８Ａと類似しているが、入力Ｉおよび出力Ｏ１に４５度の折り曲げプリズムを備える。第１折り曲げプリズムは、入射する入力照明ビームを第１ビームスプリッタプリズムに対して垂直に反射する。照明ビームの一部（例えば５０％）は、次に、第１ビームスプリッタ８４１’により第１分岐に沿って反射し、第１サブビーム８０８ａを形成する。残りの部分は、第２分岐に沿って第１ビームスプリッタ８４１’を通過し、第２サブビーム８０８ｂを形成する。第１サブビーム８０８ａおよび第２サブビーム８０８ｂは、それぞれ、各サブビームを実質的に垂直な軸周りに３度反射する像回転器に入射する。ビームスプリッタ８４５’は、サブビーム８０８ａ，８０８ｂを再結合した後、出力Ｏ１を形成する。これに代えて又は加えて、プリズム系は出力Ｏ２を利用するよう構成されうる。
【００７６】
図示のＯＰＳ８１０は、光学的に結合された複数のプリズムを有する。特に、プリズム系は、サブビームが入射面に実質的に垂直な各界面入射するように構成される。この構成は、そうでなければ生じるはずの色収差を最小化する。
【００７７】
側面図である図９Ａは、３つの異なる破線で特定される３つの異なるビーム光線９０８は、ビームスプリッタプリズム９４０の第１平面に対して実質的に垂直なプリズム系に入射する光ビームの一部の経路をトレースしている。ビームスプリッタ９４１は、入射ビーム９０８をサブビーム９０８ａ，９０８ｂに分割する。簡単にするために、光線９０８ａのみがトレースされている。しかしながら、当業者であれば、このような光線がサブビーム９０８ｂに関しても同様にトレースされることが分かるであろう。サブビーム９０８ａは、面９６１で第１反射プリズム９６０に入射する。第１反射プリズム９６０は、平面９６２でサブビーム９０８ａを反射する。平面９６２は、サブビーム９０８ａの光線が平面９６２で全反射（ＴＩＲ）し、且つ平面９６４に向かって反射するように角度付けされている。平面９６４は、サブビーム９０８ａの光線を平面９７２に反射する。入射のビーム角が全反射に必要とされる臨界角未満となる場合に、面９６４からの反射を増加させるために、面９６４をコーティングすることができる。平面９７２は、サブビーム９０８ａの光線が再びＴＩＲして、平面９７３に対して実質的に垂直な第２反射プリズム９７０から出射されるように、角度付けされる。サブビーム９０８ａの光線は奇数回反射しているので、サブビーム９０８ａは、サブビーム９０８ａの光線の入射配光に対して反転して第２反射プリズム９７０から出射する。
【００７８】
サブビーム９０８ｂは、第１反射プリズム９８０および第２反射プリズム９９０を通る類似の経路をたどる。２つのサブビーム９０８ａおよび９０８ｂは、第２ビームスプリッタ９４５で収束する。図９Ｂは、第１および第２反射プリズム９６０，９７０の斜視図を示す。
【００７９】
別の典型的な実施形態では、図１０のＯＰＳは、２つのビームスプリッタを備える光学瞳シンメトライザ（対称化器）の第３の典型的なモノリシックプリズム系を示す。
【００８０】
さらに別の典型的な実施形態では、ＯＰＳは修正されたポロアッベ（Porro-Abbe）プリズム系を含んでよい。図１１に示すように、照明ビームは、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１により分割される。通過したサブビームは、像回転器として機能する修正されたポロアッベプリズムに入射する。修正されたポロアッベプリズムは、第２非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ２が最後の反射面を置換しているので、従来のポロアッベプリズムと異なる。
【００８１】
第１非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１によって反射した照明ビームの一部は、反射サブビームを形成する。反射サブビームは、次々に、ポロアッベプリズムに向かって折り曲げプリズムにより反射する。光学スラブを通過後、２つのサブビームは第２ビームスプリッタキューブにより再結合される。出力ビームは平行であるが、入力ビームと比較して「水平に」シフトしている。（「水平に」という用語は、示された図面そのままの方向を反映することを意図しており、実際の実装状態における方向ではない。）
【００８２】
図１１に図示された典型的な実施形態の修正版では、ＯＰＳは、折り曲げプリズムおよび光学スラブに代えて、３回反射のポロプリズムを有してよい。図１２Ａに示すように、照明を分割後、照明ビームの反射部分は７側面のポロプリズムの１側面に入射する。サブビームは次に、３つの隣接する面で３回反射した後、出射され、従って、反射サブビームの像を回転させる。反射サブビームは、図１１に関して上述した修正されたポロアッベプリズムにより回転された透過サブビームと再結合される。
【００８３】
図１２Ｂは、図１２Ａに示す光学瞳シンメトライザの典型的な実施形態の第１変形例を示す。図１２Ｂの実施形態は、出力ビームの光軸が入力ビームに対して実質的に垂直である点で図１２Ａの実施形態と異なる。
【００８４】
図１２Ｃは、図１２Ａに示す光学瞳シンメトライザの典型的な実施形態の第２変形例を示す。図１２Ａの実施形態と同様に、出力ビームは入力ビームと平行である。しかしながら、図１２Ｃの出力ビームは、垂直方向および水平方向にシフトしている。菱形プリズムは、この垂直シフトを達成するために第２ビームスプリッタキューブに組み込まれている。
【００８５】
さらに別の典型的な実施形態では、照明ビームの一部を回転させるために別の修正されたポロアッベプリズムが用いられてよい。図１３に示すように、第１非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１は、照明ビームを反射サブビームと透過サブビームに分割しうる。反射サブビームは、ポロアッベプリズムを通って誘導された後、第２非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ２に入射する。透過サブビームは、切頂ポロプリズムまたはダブプリズムに誘導される。切頂ポロプリズムまたはダブプリズムは、第２非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ２に到達する前に、透過サブビームを２回反射する。サブビームは次に、上述したように再結合されてよい。
【００８６】
最後の典型的な実施形態では、照明ビームの分割および再結合の両方を行うために、１つの非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１が用いられる。図１４に示すように、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１は、照明ビームを透過サブビームと反射サブビームに分割する。透過サブビームは、ビームスプリッタプリズムの２つの角度付けされた側面により内側で反射される。透過サブビームは、次に、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１によってレンズＬ３に向かって反射する。反射サブビームは、第１折り曲げプリズム（９０°反射）、ポロプリズム（２回９０°反射）、第２折り曲げプリズム、第３折り曲げプリズム（９０°反射）、および第４プリズム（９０°反射）によって順番に反射される。これらの反射の後、非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１によって反射した照明ビームの一部は、次に非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１を通過してよく、その結果、最初に非偏光ビームスプリッタＮＰＢＳ１を透過したサブビームの少なくとも一部と再結合する。
【００８７】
光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００８８】
本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。上述したように、駆動系との関係において放射という用語は、マイクロ波放射を含んでもよい。
【００８９】
「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指してもよい。
【００９０】
特定の実施形態についての上記説明は発明の一般的性質を完全に公開しており、したがって、当分野の能力に含まれる知識を適用することによって、過度の実験をすることなく、および本発明の一般概念から逸脱することなく、種々の応用に対してそのような特定の実施形態を直ちに修正しおよび／または適応させることができる。したがって、そのような適応および修正は、本明細書に提示された教示および助言に基づき、開示された実施形態の意義および等価物の範囲内であると意図されている。本明細書の表現または専門用語は例示による説明を目的としており限定のためではなく、本明細書の専門用語または表現は教示および助言を考慮して当業者によって解釈されるべきものであることを理解されたい。
【００９１】
本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物にしたがってのみ規定されるべきである。
【００９２】
「課題を解決する手段」および「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されていることを理解されたい。「課題を解決する手段」および「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明および請求項をいかなる形にも限定するものではない。
【００９３】
特定の機能および関係の実現を例証する機能的な構成要素の助けを用いて本発明を説明してきた。これらの機能的な構成要素の境界は、説明の便宜上、適宜定義されている。それらの特別な機能および関係が適切に実行される限り、別の境界も定義することができる。
【００９４】
特定の実施形態についての上記説明は発明の一般的性質を完全に公開しており、したがって、当分野の能力に含まれる知識を適用することによって、過度の実験をすることなく、および本発明の一般概念から逸脱することなく、種々の応用に対してそのような特定の実施形態を直ちに修正しおよび／または適応させることができる。したがって、そのような適応および修正は、本明細書に提示された教示および助言に基づき、開示された実施形態の意義および等価物の範囲内であると意図されている。本明細書の表現または専門用語は説明を目的としており限定のためではなく、本明細書の専門用語または表現は教示および助言を考慮して当業者によって解釈されるべきものであることを理解されたい。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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