(57)【要約】広い波長スペクトル帯にわたって、高開口数、大きい作動距離、及び小さい光学収差を有する対物レンズシステムが開示される。対物レンズシステムは、第１のレンズ群、第２のレンズ群、及び第３のレンズ群を含む。第１のレンズ群は、対物レンズシステムの光軸に沿って相互に対してある距離に位置決めされた第１及び第２の正メニスカスレンズを含む。この距離は対物レンズシステムの焦点距離に依存し得る。第２のレンズ群は、第１及び第２のメニスカスレンズ、並びに両凸レンズを含む。第３のレンズ群は、両凹レンズ及びダブレットレンズを含む。【選択図】図６
2017530394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズシステムであって、
第１の正メニスカスレンズと、前記対物レンズシステムの光軸に沿って前記第１の正メニスカスレンズからある距離に位置決めされた第２の正メニスカスレンズであって、前記距離が前記対物レンズシステムの焦点距離に依存する、第２の正メニスカスレンズと、を有する第１のレンズ群と、
トリプレットレンズを有する第２のレンズ群であって、前記トリプレットレンズが、
第１の面及び第２の面を備える第１のメニスカスレンズと、
第３の面及び第４の面を備える第２のメニスカスレンズであって、前記第３の面が前記第２の面と実質的に接触状態にある、第２のメニスカスレンズと、
第５の面及び第６の面を備える第１の両凸レンズであって、前記第５の面が前記第４の面と実質的に接触状態にある、第１の両凸レンズと、
を有する、第２のレンズ群と、
第１の両凹レンズと、ダブレットレンズと、を有する第３のレンズ群と、
を備える、対物レンズシステム。
【請求項２】
前記第１のレンズ群が、前記対物レンズシステムのコマ収差及び色収差を同時に補正するように構成されている、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項３】
前記第２のレンズ群が、前記対物レンズシステムのアポクロマート収差を補正するように構成されている、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項４】
前記第３のレンズ群が、前記対物レンズシステムの像面湾曲収差及び瞳収差を補正するように構成されている、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項５】
前記第１の正メニスカスレンズ及び前記第２の正メニスカスレンズが、球面を備える、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項６】
前記第２の正メニスカスレンズが、非球状凹面を備える、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項７】
前記第１の両凹レンズ及び前記ダブレットが、相互に隣接すると共に相互に分離している、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項８】
前記第１の両凹レンズ及び前記ダブレットが、相互に接合されている、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項９】
前記ダブレットが、相互接合された第２の両凸レンズ及び第２の両凹レンズを備える、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項１０】
前記第２のレンズ群と前記第３のレンズ群との間に入射瞳及び開口絞りを更に備える、請求項１に記載の屈折型対物レンズシステム。
【請求項１１】
基板の特性を測定するように構成された検査システムであって、
放射ビームを生成するように構成された放射源と、
前記放射ビームを前記基板の表面に集束するように構成された光学システムであって、
第１の正メニスカスレンズと、前記光学システムの光軸に沿って前記第１の正メニスカスレンズからある距離に位置決めされた第２の正メニスカスレンズであって、前記距離が前記光学システムの焦点距離に依存する、第２の正メニスカスレンズと、を有する第１のレンズ群と、
第３の正メニスカスレンズと、前記第３の正メニスカスレンズに接合された負メニスカスレンズと、前記負メニスカスレンズに接合された両凸レンズと、を有する第２のレンズ群と、
両凹レンズと、ダブレットレンズと、を有する第３のレンズ群と、
を有する、光学システムと、
前記基板の前記表面から反射された前記放射ビームを検出するように構成された検出器と、
を備える、検査システム。
【請求項１２】
前記第２の正メニスカスレンズが、非球状凹面を備える、請求項１１に記載の検査システム。
【請求項１３】
前記第３の正メニスカスレンズが、フッ化カルシウムを含み、
前記負メニスカスレンズが、重クラウンガラス、重フリントガラス、ランタンフリントガラス、又はランタン重フリントガラスを含み、
前記両凸レンズが、屈折率が約１．７５よりも大きい重フリントガラスを含む、請求項１１に記載の検査システム。
【請求項１４】
前記両凹レンズ及び前記ダブレットが、相互に隣接すると共に相互に分離している、請求項１１に記載の検査システム。
【請求項１５】
前記両凹レンズ及び前記ダブレットが、相互に接合されている、請求項１１に記載の検査システム。
【請求項１６】
前記第３のレンズ群が、前記対物レンズシステムの像面湾曲収差及び瞳収差を補正するように構成されている、請求項１１に記載の検査システム。
【請求項１７】
パターニングデバイスのパターンを照明するように構成された照明光学システムと、
前記パターンの像を基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
対物レンズシステムを備え、前記基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、前記対物レンズシステムが、
前記対物レンズシステムの像面湾曲収差及び瞳収差を補正するように構成された第１のレンズ群であって、両凹レンズと、ダブレットレンズと、を有する、第１のレンズ群を有する、検査装置と、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項１８】
前記対物レンズシステムが、
第１のメニスカスレンズと、前記第１のメニスカスレンズに接合された第２のメニスカスレンズと、前記第２のメニスカスレンズに接合された両凸レンズと、を有する第２のレンズ群と、
前記対物レンズシステムの光軸に沿って相互に対してある距離に位置決めされた正メニスカスレンズを有し、前記距離が前記対物レンズシステムの焦点距離に依存する第３のレンズ群と、
を更に有する、請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１９】
前記正メニスカスレンズの１つが、非球状凹面を備える、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２０】
前記両凹レンズ及び前記ダブレットが、相互に接合されている、請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２１】
対物レンズシステムであって、
前記対物レンズシステムの光軸に沿って相互に対してある距離に位置決めされた第１及び第２のメニスカスレンズであって、前記距離が前記対物レンズシステムの焦点距離に依存する、第１及び第２のメニスカスレンズと、
相互に接触状態にある第３及び第４のメニスカスレンズと、
前記第４のメニスカスレンズと接触状態にある両凸レンズと、
トリプレットレンズと、
前記トリプレットレンズと前記両凸レンズとの間の開口絞りと、
を備える、対物レンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本出願は、２０１４年９月２９日に出願された米国出願第６２／０５６７０１号の利益を主張する。この出願は引用によりその全体が本願に含まれるものとする。
【０００２】
[0002]  本開示は、例えばリソグラフィ装置の検査システムにおいて使用することができる対物レンズシステムの様々な構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に結像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスにおいて、パターンが付与された基板及び／又はレチクルは、例えばプロセス制御及び検証のため検査されることがある。そのような検査を実行するために走査型電子顕微鏡の使用を含む様々な技法があり、様々な専用の検査システムもある。そのような専用の検査システムを用いて、レチクル上の欠陥の検出、及び／又は、例えば基板上のパターンのクリティカルディメンション（ＣＤ）や基板上に形成された連続層間のオーバーレイエラーの測定を行うことができる。専用の検査システムの１つのタイプはスキャトロメータである。スキャトロメータでは、放射ビームを基板表面上のパターンのターゲットに送出し、散乱又は反射した放射ビームの１つ以上の特性、例えば波長の関数としての単一の反射角度における強度、反射角度の関数としての１つ以上の波長における強度、又は反射角度の関数としての偏光を測定して、ターゲットの対象とする特性を決定することができるスペクトルを得る。対象とする特性の決定は、限定ではないが、反復手法によるターゲット構造の復元（例えば厳密結合波解析又は有限要素方法（ｆｉｎｉｔｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ））、ライブラリ検索、及び／又は主成分解析（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ）のような様々な方法によって実行可能である。２つの主なタイプのスキャトロメータが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板へと送出し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射ビームのスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを用い、散乱した放射ビームの強度を角度の関数として測定する。
【０００５】
[0005]  これらのスキャトロメータにおいて、放射ビームを検査対象物（例えばレチクル、基板表面上のパターンのターゲット）に送出する及び／又は集束させるため、更にこの検査対象物から散乱又は反射した光を結像するため、対物レンズシステムが用いられる。集光された光から及び／又は対象物の像から得られる情報量は、対物レンズシステムの開口数（ＮＡ）と、スキャトロメータで用いられる放射ビームの波長とに依存し得る。対物レンズシステムのＮＡが大きくなればなるほど、またスキャトロメータで用いられる波長スペクトル帯が広くなればなるほど、照射される検査対象物からより多くの情報量を得ることができる。しかしながら、検査システムで使用できる最も大きいＮＡ及び最大のスペクトル帯域幅は、対物レンズシステムにおける１つ以上のレンズの設計及び構成によって制限される。
【０００６】
[0006]  スキャトロメータ測定用途に現在用いられている高ＮＡ対物レンズシステムには、屈折型、反射型、及び反射屈折型の３つのタイプがある。こういった現在の対物レンズシステムの使用には、ある特定の欠点が伴う。現在の高ＮＡ屈折型対物レンズシステムの欠点の１つは、作動距離が比較的短いことである。例えば作動距離は、高ＮＡ（例えば０．９〜０．９５）では一般に０．３５ｍｍ未満である。別の欠点は、現在の高ＮＡ屈折型対物レンズシステムが光学性能を損なうことなく動作できる波長スペクトル帯が、約４５０〜７００ｎｍの範囲の波長に制限されることである。この波長スペクトル帯の外（例えば４５０ｎｍ未満の波長、７００ｎｍ超の波長、４１０〜４５０ｎｍの波長、７００〜９００ｎｍの波長、深紫外線（ＤＵＶ）波長、赤外線（ＩＲ）波長）で現在の屈折型対物レンズシステムを用いると、結果として、色収差（軸上色収差）による分解能の低下が生じる。分解能の低下は、スキャトロメータ測定の精度低下を招く恐れがある。
【０００７】
[0007]  現在の反射屈折型及び／又は反射型対物レンズシステムの欠点の１つは、それらがゼロとはかけ離れた大きなペッツバール和（Ｐｅｔｚｖａｌ  ｓｕｍ）を有し（すなわち平坦な像面湾曲（ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）ではない）、結果として像面湾曲収差が生じることである。大きな像面湾曲及び瞳サイズによる瞳収差は、現在の反射屈折型及び／又は反射型対物レンズシステムの別の欠点である。更に、現在の反射屈折型及び／又は反射型対物レンズシステムには、集光された光量を低減させ、したがって検査対象物から収集できる情報量を低減させるオブスキュレーションがある。
【０００８】
[0008]  したがって、上述の欠点を生じることなく高ＮＡを有するように構成できる、改良された対物レンズシステムに対する要望がある。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]  一実施形態によれば、対物レンズシステムは、対物レンズシステムの光軸に沿って相互に対してある距離に位置決めされ得る第１及び第２の正メニスカスレンズを備えた第１のレンズ群を含む。この距離は対物レンズシステムの焦点距離に依存し得る。対物レンズシステムは更に、トリプレットレンズを備えた第２のレンズ群を含む。トリプレットレンズは、第１の面及び第２の面を備える第１のメニスカスレンズと、第３の面及び第４の面を備える第２のメニスカスレンズと、第５の面及び第６の面を備える両凸レンズと、を備え得る。第３の面は第２の面と実質的に接触状態とすることができ、第５の面は第４の面と実質的に接触状態とすることができる。対物レンズシステムは更に、両凹レンズとダブレットレンズとを備えた第３のレンズ群を含む。
【００１０】
[0010]  別の実施形態において、検査システムは、基板の特性を測定するように構成することができる。検査システムは、放射ビームを生成するように構成され得る放射源と、放射ビームを基板の表面に集束するように構成され得る光学システムと、基板の表面から反射された放射ビームを検出するように構成され得る検出器と、を含む。光学システムは、対物レンズシステムの光軸に沿って相互に対してある距離に位置決めされ得る第１及び第２の正メニスカスレンズを備えた第１のレンズ群を備えることができる。この距離は対物レンズシステムの焦点距離に依存し得る。光学システムは更に、第３の正メニスカスレンズと、第３の正メニスカスレンズに接合された負メニスカスレンズと、負メニスカスレンズに接合された両凸レンズと、を備えた第２のレンズ群を備えることができる。光学システムは、両凹レンズとダブレットレンズとを備えた第３のレンズ群も備えることができる。
【００１１】
[0011]  更に別の実施形態において、リソグラフィ装置は、パターニングデバイスのパターンを照明するように構成され得る照明光学システムと、パターンの像を基板のターゲット部分に投影するように構成され得る投影システムと、対物レンズシステムを含む、基板の特性を測定するように構成され得る検査装置と、を含む。対物レンズシステムは、この対物レンズシステムの像面湾曲収差及び瞳収差を補正するように構成され得る第１のレンズ群を備えることができる。第１のレンズ群は、両凹レンズと、ダブレットレンズと、を備えることができる。
【００１２】
[0012]  別の実施形態において、対物レンズシステムは、対物レンズシステムの光軸に沿って相互に対してある距離に位置決めされた第１及び第２のメニスカスレンズを含む。この距離は対物レンズシステムの焦点距離に依存し得る。対物レンズシステムは更に、相互に接触状態にある第３及び第４のメニスカスレンズと、第４のメニスカスレンズと接触状態にある両凸レンズと、トリプレットレンズと、トリプレットレンズと両凸レンズとの間の開口絞りと、を含むことができる。
【００１３】
[0013]  以下で、本発明の別の特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施形態の構造及び動作について、添付図面を参照して詳細に記載する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意すべきである。このような実施形態は、例示の目的のためにのみ本明細書に提示する。本明細書に包含される教示に基づき、当業者には追加の実施形態が明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
[0014]  本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は本発明を図示し、説明とともに、更に本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して使用できるようにする働きをする。
【００１５】
【図１Ａ】[0015]  本発明の一実施形態に従った反射型リソグラフィ装置の概略図である。
【図１Ｂ】[0016]  本発明の一実施形態に従った透過型リソグラフィ装置の概略図である。
【図２】[0017]  本発明の一実施形態に従った反射型リソグラフィ装置の更に詳細な概略図である。
【図３】[0018]  本発明の一実施形態に従ったリソグラフィセルの概略図である。
【図４】[0019]  本発明の実施形態に従ったスキャトロメータの概略図である。
【図５】[0019]  本発明の実施形態に従ったスキャトロメータの概略図である。
【図６】[0020]  本発明の実施形態に従った屈折型対物レンズシステムの概略断面図である。
【図７】[0020]  本発明の実施形態に従った屈折型対物レンズシステムの概略断面図である。
【図８】[0020]  本発明の実施形態に従った屈折型対物レンズシステムの概略断面図である。
【図９】[0020]  本発明の実施形態に従った屈折型対物レンズシステムの概略断面図である。
【００１６】
[0021]  本発明の特徴及び利点は、同様の参照符号は全体を通して対応する要素を識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことで更に明白になろう。図面では、一般に、同様の参照番号が同一の、機能が類似した、及び／又は構造が類似する要素を示す。ある要素が最初に出現する図面は、対応する参照番号の左端の１つ又は複数の数字によって示される。別段の指示がない限り、本開示を通じて提供される図面は縮尺通りの図面として解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0022]  本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される１つ又は複数の実施形態は本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される１つ又は複数の実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。
【００１８】
[0023]  記載された実施形態、及び本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。更に、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。更に、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識の範囲内にあることが理解される。
【００１９】
[0024]  このような実施形態を詳述する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。
【００２０】
[0025]  例示的な反射型及び透過型リソグラフィシステム
[0026]  図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態を実施できるリソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’の概略図である。リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’は各々、放射ビームＢ（例えば深紫外線又は極端紫外線放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク、レチクル、又はダイナミックパターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成され、パターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、を含む。また、リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’は、パターニングデバイス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のターゲット部分（例えば１つ以上のダイを含む）Ｃ上に投影するように構成された投影システムＰＳも有する。リソグラフィ装置１００において、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは反射型である。リソグラフィ装置１００’において、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは透過型である。
【００２１】
[0027]  照明システムＩＬは、放射ビームＢを誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組み合わせ等の様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００２２】
[0028]  支持構造ＭＴは、基準フレームに対するパターニングデバイスＭＡの向き、リソグラフィ装置１００及び１００’の少なくとも１つの設計、更には、例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境で保持されているか否かといった他の条件に応じた方法で、パターニングデバイスＭＡを保持する。この支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを保持するために、機械式、真空式、静電式、又は他のクランプ技術を使用することができる。支持構造ＭＴは、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。センサを用いることで、支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムＰＳに対して所望の位置にあることを保証できる。
【００２３】
[0029]  「パターニングデバイスＭＡ」という用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成する等のため、放射ビームＢの断面にパターンを付与するために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射ビームＢに付与されるパターンは、集積回路を形成するためターゲット部分Ｃに生成されるデバイスの特定の機能層に相当し得る。
【００２４】
[0030]  パターニングデバイスＭＡは、（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’のように）透過性、又は（図１Ａのリソグラフィ装置１００のように）反射性とすればよい。パターニングデバイスの例には、レチクル、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフトマスク、ハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、更には様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。傾けたミラーが、小型ミラーのマトリクスによって反射される放射ビームＢにパターンを与える。
【００２５】
[0031]  「投影システム」ＰＡという用語は、例えば使用する露光放射、又は基板Ｗ上での液浸液の使用や真空の使用のような他の要因に合わせて適宜、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム、及び静電気光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含することができる。その他のガスは放射又は電子を吸収し過ぎる可能性があるので、ＥＵＶ又は電子ビーム放射には真空環境が使用されることがある。したがって、真空壁及び真空ポンプを利用して、ビーム経路全体に真空環境が提供され得る。
【００２６】
[0032]  リソグラフィ装置１００及び／又はリソグラフィ装置１００’は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブルＷＴ（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでもよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、又は１つ以上のテーブルで予備工程を実行しながら１つ以上の他の基板テーブルを露光に使用することも可能である。状況によっては、追加のテーブルは基板テーブルＷＴでないこともある。
【００２７】
[0033]  図１Ａ及び図１Ｂ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光する。例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯとリソグラフィ装置１００、１００’とは別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００又は１００’の一部を形成すると見なされず、放射ビームＢは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤ（図１Ｂ）を利用することで、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプである場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００、１００’の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬを、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに、まとめて放射システムと呼ぶことができる。
【００２８】
[0034]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するための調整手段ＡＤ（図１Ｂ）を含むことができる。通常、少なくとも、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。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のような他の様々なコンポーネント（図１Ｂ）も備え得る。イルミネータＩＬを用いて放射ビームＢを調節し、その断面において所望の均一性及び強度分布を持たせることができる。
【００２９】
[0035]  図１Ａを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスＭＡによってパターンが付与される。リソグラフィ装置１００において、放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは放射ビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に集束させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、又は容量センサ）を利用して、基板テーブルＷＴを、（例えば放射ビームＢの経路に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように）高精度に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサＩＦ１を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを高精度に位置決めできる。パターニングデバイス（例えばマスク）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を使用して位置合わせすることができる。
【００３０】
[0036]  図１Ｂを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターンが付与される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に集束させる。投影システムは、照明システム瞳ＩＰＵと共役な瞳ＰＰＵを有する。放射の部分は、照明システム瞳ＩＰＵにおける強度分布から発し、マスクパターンでの回折によって影響されることなくマスクパターンを横断し、照明システム瞳ＩＰＵにおける強度分布の像を生成する。
【００３１】
[0037]  第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、又は容量センサ）を利用して、基板テーブルＷＴを、（例えば放射ビームＢの経路に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように）高精度に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び（図１Ｂには示していない）別の位置センサを用いて、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを（例えばマスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中に）高精度に位置決めできる。
【００３２】
[0038]  一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を利用して実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。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を使用して位置合わせすることができる。（図示のような）基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、これらのダイ間にマスクアライメントマークを配置してもよい。
【００３３】
[0039]  マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡは真空チャンバ内に配されることがあり、この場合、真空内ロボットＩＶＲを用いて、マスク等のパターニングデバイスを真空チャンバ内外に移動させることができる。あるいは、マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡが真空チャンバ外にある場合、真空内ロボットＩＶＲと同様の真空外ロボットを様々な搬送動作に用いることができる。真空内ロボット及び真空外ロボットは双方とも、任意のペイロード（例えばマスク）を移送ステーションの固定キネマティックマウント（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ  ｍｏｕｎｔ）まで円滑に移送するため、較正を行う必要がある。
【００３４】
[0040]  リソグラフィ装置１００及び１００’は、以下のモードのうち少なくとも１つで使用可能である。
【００３５】
[0041]  １．ステップモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームＢに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次いで、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。
【００３６】
[0042]  ２．スキャンモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期的にスキャンされる一方、放射ビームＢ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（すなわち単一動的露光）。支持構造（例えばマスクテーブル）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の拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。
【００３７】
[0043]  第３のモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームＢに付与されたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。パルス状放射源を使用することができ、基板テーブルＷＴを移動させるたびに又はスキャン中の連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、プログラマブルミラーアレイ等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利用できる。
【００３８】
[0044]  上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３９】
[0045]  別の実施形態において、リソグラフィ装置１００は、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィのためのＥＵＶ放射ビームを生成するように構成されたＥＵＶ源を含む。一般に、ＥＵＶ源は放射システムにおいて構成され、対応する照明システムはＥＵＶ源のＥＵＶ放射ビームを調節するように構成されている。
【００４０】
[0046]  図２は、放射源コレクタ装置ＳＯ、照明システムＩＬ、及び投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置１００を更に詳細に示す。放射源コレクタ装置ＳＯは、この放射源コレクタ装置ＳＯの閉鎖構造２２０内に真空環境を維持できるように構築及び配置されている。放電生成プラズマ源によって、ＥＵＶ放射を発するプラズマ２１０を形成することができる。ＥＵＶ放射を生成するには、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、又はＳｎ蒸気のようなガス又は蒸気によって、極めて高温のプラズマ２１０を生成して、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放出させればよい。極めて高温のプラズマ２１０は、例えば放電によって少なくとも部分的に電離したプラズマを生じることにより生成される。効率的な放射発生のため、例えば分圧が１０ＰａのＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎの蒸気、又は他のいずれかの適切なガスもしくは蒸気が必要となり得る。一実施形態では、励起したスズ（Ｓｎ）のプラズマを供給してＥＵＶ放射を生成する。
【００４１】
[0047]  プラズマ２１０が発した放射は、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へ、放射源チャンバ２１１の開口内又は開口の後ろに位置決めされた任意選択のガスバリア及び／又は汚染トラップ２３０（場合によっては汚染バリア又はホイルトラップとも称される）を介して送出される。汚染トラップ２３０はチャネル構造を含むことができる。汚染トラップ２３０は、ガスバリア又はガスバリアとチャネル構造との組み合わせを含んでもよい。本明細書で更に示す汚染トラップ又は汚染バリア２３０は、少なくとも、当技術分野において既知のチャネル構造を含む。
【００４２】
[0048]  コレクタチャンバ２１２は、いわゆるかすめ入射コレクタとすることができる放射コレクタＣＯを含み得る。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ側２５１及び下流放射コレクタ側２５２を有する。コレクタＣＯを横断した放射は、格子スペクトルフィルタ２４０で反射して、仮想放射源点（ｖｉｒｔｕａｌ  ｓｏｕｒｃｅ  ｐｏｉｎｔ）ＩＦに集束させることができる。仮想放射源点ＩＦは一般に中間焦点と称される。放射源コレクタ装置は、中間焦点ＩＦが閉鎖構造２２０の開口２１９に又はその近傍に位置するように構成されている。仮想放射源点ＩＦは、放射を発するプラズマ２１０の像である。格子スペクトルフィルタ２４０は、特に赤外線（ＩＲ）放射を抑制するために用いられる。
【００４３】
[0049]  この後、放射は照明システムＩＬを横断する。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２２１の所望の角度分布を与えると共にパターニングデバイスＭＡにおいて所望の放射強度均一性を与えるように配置されたファセットフィールドミラーデバイス２２２及びファセット瞳ミラーデバイス２２４を含むことができる。支持構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡで放射ビーム２２１が反射されると、パターン付ビーム２２６が形成され、このパターン付ビーム２２６は、投影システムＰＳにより、反射要素２２８、２３０を介して、基板ステージ又は基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗ上に結像される。
【００４４】
[0050]  一般に、照明光学ユニットＩＬ及び投影システムＰＳには、図示するよりも多くの要素が存在し得る。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置のタイプに応じて任意に存在し得る。更に、図示するよりも多くのミラーが存在する場合があり、例えば投影システムＰＳには、図２に示すものに比べて１つから６つの追加の反射要素が存在することがある。
【００４５】
[0051]  図２に示すようなコレクタ光学部品ＣＯは、コレクタ（又はコレクタミラー）の単なる一例として、かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、及び２５５を有する入れ子状のコレクタとして示されている。かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、及び２５５は、光軸Ｏを中心として軸方向に対称配置され、このタイプのコレクタ光学部品ＣＯは、ＤＰＰ放射源と呼ばれることが多い放電生成プラズマ源と組み合わせて好適に用いられる。
【００４６】
[0052]  例示的なリソグラフィセル
[0053]  図３は、リソセル（ｌｉｔｈｏｃｅｌｌ）又はクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセル３００を示す。リソグラフィ装置１００又は１００’はリソグラフィセル３００の一部を形成し得る。また、リソグラフィセル３００は、基板に露光前プロセス及び露光後プロセスを実行する装置も含み得る。従来、これらには、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するためのデベロッパＤＥ、チルプレート（ｃｈｉｌｌ  ｐｌａｔｅ）ＣＨ、及びベークプレート（ｂａｋｅ  ｐｌａｔｅ）ＢＫが含まれる。基板ハンドラすなわちロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り出し、それらを様々なプロセス装置間で移動させた後、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに引き渡す。これらのデバイスは、まとめてトラックと称されることも多く、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。ＴＣＵ自体は監督制御システムＳＣＳによって制御され、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、これら様々な装置はスループット及び処理効率を最大化するように動作させることができる。
【００４７】
[0054]  例示的なスキャトロメータ
[0055]  リソグラフィ装置１００及び／又は１００’のようなリソグラフィ装置によって露光される基板の正確かつ一貫した露光を保証するために、露光済み基板を検査して、連続した層間のオーバーレイエラー、ラインの太さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）等のパラメータを測定することが望ましい。エラーが検出されたら、特に同一バッチ内の他の基板が露光されないうちに充分に迅速な検査をすぐに実行可能である場合は、後続基板の露光に対して調整を行うことができる。また、すでに露光済みの基板を歩留まり改善のために剥離して再加工するか、又は廃棄することで、不良であるとわかった基板に対する露光の実行を回避することができる。１枚の基板のいくつかのターゲット部分のみが不良である場合は、良好なターゲット部分にのみ更に露光を実行することができる。
【００４８】
[0056]  基板の特性を明らかにするため、特に、異なる基板又は同一基板の異なる層の特性にどのくらい層間のばらつきがあるかを明らかにするため、検査装置が用いられる。検査装置は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’等のリソグラフィ装置又はリソセル３００に一体化するか、あるいは独立型のデバイスとすることができる。最も迅速な測定を可能とするため、検査装置は露光されたレジスト層の特性を露光直後に測定することが望ましい。しかしながら、レジストの潜像はコントラストが極めて小さい。すなわち、放射に露光されたレジスト部分と露光されていない部分との間の屈折率には極めて小さな差しかなく、また、全ての検査装置が潜像の有用な測定を行うのに充分な感度を有するわけではない。したがって、測定は、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に実行してもよい。露光後ベークステップは、慣例的に、露光された基板に対して実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを増大させる。この段階におけるレジストの像を半潜像（ｓｅｍｉ−ｌａｔｅｎｔ）と称することができる。また、レジストの露光部分又は非露光部分のいずれかが除去された後、又はエッチング等のパターン転写ステップの後に、現像済みのレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、不良の基板を再加工する可能性を抑制し、それでもなお有用な情報を与えることができる。
【００４９】
[0057]  図４は、本発明において使用可能なスキャトロメータＳＭ１を示す。スキャトロメータＳＭ１は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’等のリソグラフィ装置又はリソセル３００に一体化するか、あるいは独立型のデバイスとすることができる。これは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備えている。反射した放射は分光検出器４に送られ、これは鏡面反射した放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出されたスペクトルを生じさせる構造又はプロファイルを、処理ユニットＰＵにより、例えば厳密結合波解析及び非線形回帰によって、又はシミュレーションしたスペクトルのライブラリとの比較によって、図４の下部に示すように復元することができる。一般に、この復元では、構造の概略的な形態は既知であり、構造が作成されたプロセスの知識からいくつかのパラメータが推定されるので、スキャトロメータのデータから決定すべき構造パラメータは少数だけである。そのようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。
【００５０】
[0058]  図５に、本発明とともに使用可能な別のスキャトロメータＳＭ２を示す。スキャトロメータＳＭ２は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’等のリソグラフィ装置又はリソセル３００に一体化するか、あるいは独立型のデバイスとすることができる。スキャトロメータＳＭ２は、放射源２、レンズシステム１２、フィルタ１３（例えば干渉フィルタ）、反射デバイス１４（例えば基準ミラー）、レンズシステム１５（例えば顕微鏡対物レンズシステム、本明細書では対物レンズシステムとも呼ぶ）、部分反射面１６（例えばビームスプリッタ）、及び偏光子１７を含むことができる。スキャトロメータＳＭ２は更に、検出器１８及び処理ユニットＰＵを含み得る。
【００５１】
[0059]  対物レンズシステム１５は、例えば少なくとも０．９又は少なくとも０．９５のような大きい開口数（ＮＡ）を有し得る。液浸スキャトロメータは、１より大きい開口数の対物レンズを有する場合もある。
【００５２】
[0060]  １つの例示的な動作において、放射源Ｓが発した放射は、レンズシステム１２によってコリメートされ、干渉フィルタ１３及び偏光子１７を透過し、部分反射面１６によって反射され、顕微鏡対物レンズシステム１５を介して基板Ｗ上に集束される。その後、散乱スペクトルを検出するため、反射された放射は部分反射面１６を透過して検出器１８に到達する。検出器は、対物レンズシステム１５の焦点距離に位置する後側投影瞳面１１内に配置することができるが、この代わりに瞳面を補助光学部品（図示せず）によって検出器上に再結像することも可能である。瞳面とは、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。一例において検出器は、基板ターゲット３０の二次元角度散乱スペクトルを測定可能とするため２次元検出器である。検出器１８は、例えばＣＣＤアレイ又はＣＭＯＳセンサとすればよく、例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を用いることができる。
【００５３】
[0061]  例えば入射する放射の強度を測定するために、基準ビームを用いることができる。これを行うため、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部を基準ビームとしてビームスプリッタを透過させ、基準ミラー１４に向かわせる。この基準ビームを次いで同一検出器１８の異なる部分に、又は異なる検出器（図示せず）上に投影させる。
【００５４】
[0062]  干渉フィルタ１３は１組の干渉フィルタを含むことができ、例えば４０５〜７９０ｎｍ、又はもっと短い２００〜３００ｎｍのような範囲内の対象波長を選択するために利用可能である。干渉フィルタは、１組の異なるフィルタで構成するのではなく、調整可能としてもよい。干渉フィルタの代わりに格子を用いてもよい。
【００５５】
[0063]  検出器１８は、単一の波長（又は狭い波長範囲）における散乱光の強度を測定するか、多数の波長でそれぞれに、もしくはある波長範囲についてまとめて強度を測定することができる。更に、検出器１８は、ＴＭ偏光及びＴＥ偏光の強度を別個に測定すること、及び／又はＴＭ偏光とＴＥ偏光との位相差を測定することも可能である。
【００５６】
[0064]  放射源２のために、広帯域光源（すなわち広範囲の光周波数又は波長、したがって広範囲の色を有するもの）を使用すると、大きいエタンデュを得ることができ、多数の波長の混合が可能となる。好ましくは、広帯域内の複数の波長は各々、Δλの帯域幅及び少なくとも２Δλ（帯域幅の２倍）の間隔を有することができる。いくつかの放射「源」が、ファイバ束を用いて分割された拡張放射源の異なる部分であってもよい。このようにして、角度分解した散乱スペクトルを多数の波長で並行して測定することができる。２Ｄスペクトルよりも多くの情報を含む３Ｄスペクトル（波長及び２つの異なる角度）を測定することができる。これは、より多くの情報を測定可能とするので、メトロロジプロセスのロバスト性が向上する。これについては、引用によりその全体が本願に含まれる欧州特許第１，６２８，１６４Ａ号に更に詳しく記載されている。
【００５７】
[0065]  基板Ｗ上のターゲット３０は１Ｄ格子とすることができ、これは印刷されると現像後に実線のレジストラインからバーが形成される。ターゲット３０は２Ｄ格子とすることも可能であり、これは印刷されると現像後にレジストの中実の柱又はビアから格子が形成される。あるいは、バー、柱、又はビアを基板にエッチングしてもよい。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬ内の色収差及び照明の対称性に対して敏感であり、そのような収差の存在は、印刷された格子の変動として顕在化する。したがって、印刷された格子のスキャトロメトリデータを用いて格子を復元する。線幅及び形状のような１Ｄ格子のパラメータ、又は柱もしくはビアの幅もしくは長さもしくは形状のような２Ｄ格子のパラメータを、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメータプロセスの知識から、処理ユニットＰＵにより実行される復元プロセスに入力することができる。
【００５８】
[0066]  上述のように、ターゲットは基板の表面上にある。このターゲットは多くの場合、格子における一連のライン又は２Ｄアレイにおける実質的に矩形の構造という形状を取る。メトロロジにおける厳密光回折理論の目的は事実上、ターゲットから反射される回折スペクトルの計算である。換言すると、ＣＤ（クリティカルディメンション）均一性及びオーバーレイメトロロジのためにターゲット形状情報を得る。オーバーレイメトロロジは、基板上の２つの層が位置合わせされているか否かを判定するために２つのターゲットのオーバーレイを測定する測定システムである。ＣＤ均一性は、リソグラフィ装置の露光システムがどれほど機能しているかを判定するために、単にスペクトルにおける格子の均一性を測定することである。具体的には、ＣＤすなわちクリティカルディメンションは、基板上に「書かれた」オブジェクトの幅であり、リソグラフィ装置が物理的に基板上に書くことができる限界である。
【００５９】
[0067]  第１の実施形態に従った対物レンズシステム
[0068]  図６は、一実施形態に従った、スキャトロメータＳＭ１及び／又はスキャトロメータＳＭ２（図４及び図５に示す）の一部として実施可能な屈折型対物レンズシステム６００の概略断面図を示す。この実施形態の一例において、対物レンズシステム６００は、照明システム（図示せず）から発した放射ビームを、検査対象物（例えばパターニングデバイスＭＡ、基板Ｗ上のターゲット３０、ターゲット部分Ｃ）に誘導及び／又は集束させるため、更に検査対象物から散乱又は反射した光を集光及び／又は結像させるために用いられ得る。
【００６０】
[0069]  対物レンズシステム６００は、現在の対物レンズシステムに比べて、中央にオブスキュレーションのない高ＮＡ（例えば約０．９５に等しいＮＡ、約０．９５より大きいＮＡ、約１に等しいＮＡ）、大きい作動距離（例えば約０．３５より大きい、約０．５より大きい）、小さい光学収差（例えば小さい色収差、小さい像面湾曲収差、小さい瞳収差、小さいアポクロマート収差（ａｐｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ））を有するように構成することができる。また、対物レンズシステム６００は、約３．５ｎｍから約３．６ｎｍの範囲の焦点距離を有するように構成できる。更に、対物レンズシステム６００は、現在の対物レンズシステムに比べて、光学性能を損なうことなく、広い波長スペクトル帯（例えば４５０〜７００ｎｍの波長、４５０ｎｍ未満の波長、７００ｎｍ超の波長、４１０〜４５０ｎｍの波長、７００〜９００ｎｍの波長、深紫外線（ＤＵＶ）波長、赤外線（ＩＲ）波長）で動作するように構成することができる。
【００６１】
[0070]  この実施形態の一例によれば、対物レンズシステム６００は、前方レンズ群６０１、中間レンズ群６０２、及び後方レンズ群６０３を備えることができる。前方レンズ群６０１、中間レンズ群６０２、及び後方レンズ群６０３は、相互に光学的に結合し、対物レンズシステム６００の光軸６５０に沿って配置することができる。
【００６２】
[0071]  前方レンズ群６０１は、この実施形態の一例に従って、物体空間６５６から中間レンズ群６０２の入射口までＮＡが低減するように構成することができる。例えば前方レンズ群６０１は、物体空間における約０．９５から中間レンズ群６０２の入射口における約０．２５〜０．４まで、ＮＡが低減し得る。別の例によれば、前方レンズ群６０１は、対物レンズシステム６００のコマ収差及び色収差（軸上色収差）を同時に補正又は低減するように構成することができる。前方レンズ群６０１のそのような構成は、前方レンズ群６０１内の１つ以上のレンズの組成及び配置によって決まり得る。
【００６３】
[0072]  この実施形態の一例において、前方レンズ群６０１は、相互に光学的に結合された第１の正メニスカスレンズ６０４及び第２の正メニスカスレンズ６０６を備える（図６に示す）。第１の正メニスカスレンズ６０４は球状凹面６０４ａ及び球状凸面６０４ｂを有し、第２の正メニスカスレンズ６０６は球状凹面６０６ａ及び球状凸面６０６ｂを有し得る。凸面６０４ｂは、凸面６０６ｂの曲率よりも小さい曲率を有し得る。一例によれば、凸面６０４ｂは、少なくとも光軸６５０に沿ったポイントＡで、凹面６０６ａと実質的に接触状態とすることができる。別の例では、凸面６０４ｂと凹面６０６ａとの間には光軸６５０に沿って対物レンズシステム６００の焦点距離の約２％から約８％のエアギャップが存在してもよい。
【００６４】
[0073]  この実施形態の様々な例によれば、第１の正メニスカスレンズ６０４は、例えば重クラウンガラス（ｈｅａｖｙ  ｃｒｏｗｎ  ｇｌａｓｓ）、重フリントガラス（ｈｅａｖｙ  ｆｌｉｎｔ  ｇｌａｓｓ）、ランタンフリントガラス、ランタン重フリントガラス（ｌａｎｔｈａｎｕｍ  ｄｅｎｓｅ  ｆｌｉｎｔ  ｇｌａｓｓ）、又は屈折率が約１．７５よりも大きいそれらの組み合わせを含み得る。この実施形態の他の例では、第１の正メニスカスレンズ６０４は、アッベ数が約４５から約５０、５０超、又は７０超である光学材料を含み得る。
【００６５】
[0074]  １つのレンズパラメータは、屈折率に対する材料の分散（波長による屈折率の変動）の測定値であるアッベ数である。アッベ数が大きいことは分散が小さい（色収差が小さい）ことを示し、逆もまた同様である。第２の正メニスカスレンズ６０６は、第１の正メニスカスレンズ６０４のアッベ数及び屈折率よりも小さいアッベ数及び屈折率を有する重フリントガラスを含み得る。例えば、第２の正メニスカスレンズ６０６は、アッベ数が約３０未満であり、屈折率が約１．５から約１．６の範囲であり得る。第１の正メニスカスレンズ６０４と第２の正メニスカスレンズ６０６とのアッベ数の大きな差（例えば約１５よりも大きい）が、前方レンズ群６０１によるコマ収差及び色収差の補正又は低減を可能とする。例えば第１の正メニスカスレンズ６０４が約４５のアッベ数を有する光学材料を含み、第２の正メニスカスレンズ６０６が約２９のアッベ数を有する光学材料を含む場合、アッベ数の差は約１６に等しい。
【００６６】
[0075]  一実施形態において、中間レンズ群６０２は、対物レンズシステム６００のアポクロマート収差を補正又は低減するように構成することができる。中間レンズ群６０２のそのような構成は、中間レンズ群６０２内の１つ以上のレンズの組成及び配置によって決まり得る。この実施形態の一例によれば、中間レンズ群６０２は図６に示すように、第１のダブレットレンズ（ｄｏｕｂｌｅｔ  ｌｅｎｓ）６０８、第２のダブレットレンズ６１０、トリプレットレンズ（ｔｒｉｐｌｅｔ  ｌｅｎｓ）６１２、及び第３のダブレットレンズ６１４を含み得る。
【００６７】
[0076]  第１のダブレットレンズ６０８は、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８を含み、図６に示すように、第１の両凹レンズ６１６が少なくとも光軸６５０に沿ったポイントＢで第２の正メニスカスレンズ６０６と実質的に接触状態であるように位置決めすることができる。更に図６に示すように、両凹レンズ６１６は、光軸６５０に沿った両凸レンズ６１８の厚さよりも小さい光軸６５０に沿った厚さを有し得る。両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８は、一緒に結合され、球面を有することができる。一例によれば、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８の結合は、これらのレンズを相互に接合することにより達成され得る。これらのレンズの接合は、接着剤（例えば光学的に透明なエポキシ）を用いて、機械的な力でこれらのレンズを保持することで行えばよい。別の例では、光学設計によってこれらのレンズ間に微小のエアギャップが要求されるか、又はこれらのレンズの熱膨張係数の差のために接合が可能でない場合があるので、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８の結合は、外部取り付け固定具を用いてこれらのレンズを相互に押圧して保持することで行ってもよい。外部取り付け固定具は、両凹レンズ６１６の表面の一部又は全体が両凸レンズ６１８の表面の一部又は全体と実質的に接触状態となるように、これらのレンズを一緒に保持することができる。両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８は、限定ではないが、クラウンガラス又はフリントガラス等の材料を含み得る。両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８の双方は、相互に同じ材料又は異なる材料を含み得る。
【００６８】
[0077]  第２のダブレットレンズ６１０は、両凹レンズ６２０及び両凸レンズ６２２を含み、図６に示すように、両凹レンズ６２０が少なくとも光軸６５０に沿ったポイントＣで両凸面６１８と実質的に接触状態であるように位置決めすることができる。更に図６に示すように、両凹レンズ６２０は、光軸６５０に沿った両凸レンズ６２２の厚さよりも小さい光軸６５０に沿った厚さを有し得る。両凹レンズ６２０及び両凸レンズ６２２は、球面を有し、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８を参照して上述したように、接合すること又は共に保持することによって結合すればよい。両凹レンズ６２０及び両凸レンズ６２２は、限定ではないが、クラウンガラス材料又はフリントガラス材料等の材料を含み得る。両凹レンズ６２０及び両凸レンズ６２２の双方は、相互に同じ材料又は異なる材料を含み得る。
【００６９】
[0078]  トリプレットレンズ６１２は、正メニスカスレンズ６２４、負メニスカスレンズ６２６、及び両凸レンズ６２８を含むことができ、図６に示すように、正メニスカスレンズ６２４が少なくとも光軸６５０に沿ったポイントＤで両凸面６２２と実質的に接触状態であるように位置決めすることができる。正メニスカスレンズ６２４、負メニスカスレンズ６２６、及び両凸レンズ６２８は、球面を有し、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８を参照して上述したように、接合すること又は共に保持することによって結合すればよい。
【００７０】
[0079]  一例において、両凸レンズ６２８は、光軸６５０に沿った正メニスカスレンズ６２４及び負メニスカスレンズ６２６の各厚さよりも大きい光軸６５０に沿った厚さを有し得る。別の例では、両凸レンズ６２８は、光軸６５０に沿った正メニスカスレンズ６２４及び負メニスカスレンズ６２６の組み合わせた厚さよりも大きい光軸６５０に沿った厚さを有し得る。更に別の例では、光軸６５０に沿った正メニスカスレンズ６２４の厚さ及び負メニスカスレンズ６２６の厚さは、相互に等しいか又は異なる。
【００７１】
[0080]  一例によれば、正メニスカスレンズ６２４はフッ化カルシウム（ＣａＦ２）を含み、負メニスカスレンズ６２６は、重クラウンガラス、重フリントガラス、ランタンフリントガラス、又はランタン重フリントガラスを含み、両凸レンズ６２８は、屈折率が約１．７５よりも大きい重フリントガラスを含み得る。トリプレットレンズ６１２におけるこれらのガラス材料の組み合わせによって、中間レンズ群６０２は、対物レンズシステム６００のアポクロマート収差を補正又は低減することが可能となる。
【００７２】
[0081]  図６に更に示すように、第３のダブレットレンズ６１４は、両凸レンズ６３０及び正メニスカスレンズ６３２を含み、両凸レンズ６３０が少なくとも光軸６５０に沿ったポイントＥで両凸レンズ６２８と実質的に接触状態であるように位置決めすることができる。更に図６に示すように、両凸レンズ６３０は、光軸６５０に沿った正メニスカスレンズ６３２の厚さよりも大きい光軸６５０に沿った厚さを有し得る。両凸レンズ６３０及び正メニスカスレンズ６３２は、球面を有し、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８を参照して上述したように、接合すること又は共に保持することによって結合すればよい。
【００７３】
[0082]  一実施形態によれば、後方レンズ群６０３は、対物レンズシステム６００の像面湾曲（当技術分野ではペッツバール湾曲（Ｐｅｔｚｖａｌ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）と呼ぶこともある）収差及び瞳収差を補正又は低減するように構成することができる。後方レンズ群６０３のそのような構成は、後方レンズ群６０３内の１つ以上のレンズの組成及び配置によって決まり得る。図６に示すように、この実施形態の一例に従った後方レンズ群６０３は、相互に隣接して配置されているが相互に接触していない両凸レンズ６３４及びダブレットレンズ６３６を含み得る。ダブレットレンズ６３６は、両凸レンズ６３８及び両凹レンズ６４０を含み得る。両凸レンズ６３８は、光軸６５０に沿った両凹レンズ６３４及び６４０の各厚さよりも大きい光軸６５０に沿った厚さを有し得る。両凸レンズ６３８及び両凹レンズ６４０は、球面を有し、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８を参照して上述したように、接合すること又は共に保持することによって結合すればよい。
【００７４】
[0083]  更に図６に示すように、この実施形態の一例によれば、対物レンズシステム６００は、光軸６５０に沿って中間レンズ群６０２と後方レンズ群６０３との間に配置され得る開口絞り６５２及び入射瞳６５４を含み得る。中間レンズ群６０２と後方レンズ群６１８との間に入射瞳６２６を配置することで、開口絞り６２４の直径を調整することができる。
【００７５】
[0084]  第２の実施形態に従った対物レンズシステム
[0085]  図７は、一実施形態に従った、スキャトロメータＳＭ１及び／又はスキャトロメータＳＭ２（図４及び図５に示す）の一部として実施可能な屈折型対物レンズシステム７００の概略断面図を示す。対物レンズシステム７００は、対物レンズシステム６００と多くの類似した特徴及び構成を共有している。したがって、以下では対物レンズシステム６００と７００との相違点についてのみ検討する。
【００７６】
[0086]  この実施形態の一例によれば、対物レンズシステム７００は、前方レンズ群６０１、中間レンズ群６０２、及び後方レンズ群７０３を備え得る。前方レンズ群６０１、中間レンズ群６０２、及び後方レンズ群７０３は、相互に光学的に結合し、対物レンズシステム７００の光軸７５０に沿って配置することができる。
【００７７】
[0087]  この実施形態の一例によれば、後方レンズ群７０３は、２つの両凹レンズ７０９及び７１１の間に介在させた両凸レンズ７０７を含み得る。両凸レンズ６３８並びに両凸レンズ７０９及び７１１は、球面を有し、両凹レンズ６１６及び両凸レンズ６１８（図６に示す）を参照して上述したように、接合すること又は共に保持することによって共に結合してトリプレットレンズを形成することができる。両凸レンズ７０７は、光軸７５０に沿った両凹レンズ７０９及び７１１の各厚さよりも大きい光軸７５０に沿った厚さを有し得る。レンズのこのような組み合わせによって、後方レンズ群７０３は、対物レンズシステム７００の像面湾曲収差及び瞳収差を補正又は低減することが可能となる。
【００７８】
[0088]  第３の実施形態に従った対物レンズシステム
[0089]  図８は、一実施形態に従った、スキャトロメータＳＭ１及び／又はスキャトロメータＳＭ２（図４及び図５に示す）の一部として実施可能な屈折型対物レンズシステム８００の概略断面図を示す。対物レンズシステム８００は、対物レンズシステム６００及び７００と多くの類似した特徴及び構成を共有している。したがって、以下では対物レンズシステム６００、７００、及び８００の相違点についてのみ検討する。
【００７９】
[0090]  この実施形態の一例によれば、対物レンズシステム８００は、前方レンズ群８０１、中間レンズ群６０２、及び後方レンズ群７０３を備え得る。前方レンズ群８０１、中間レンズ群６０２、及び後方レンズ群７０３は、相互に光学的に結合し、対物レンズシステム７００の光軸８５０に沿って配置することができる。
【００８０】
[0091]  前方レンズ群８０１は、前方レンズ群６０１の正の球面メニスカスレンズ６０６の代わりに非球面メニスカスレンズ８０５を含むことを除いて、前方レンズ群８０１は前方レンズ群６０１（図６〜図７に示す）と同様である。非球面メニスカスレンズ８０５は、非球状凹面８０５ａ及び球状凸面８０５ｂを有し得る。一例によれば、非球状凹面８０５ａは、少なくとも光軸８５０に沿ったポイントＦで、球状凸面８０３ａと実質的に接触状態とすることができる。別の例では、非球状凹面８０５ａと球状凸面８０３ａとの間には光軸８５０に沿って対物レンズシステム８００の焦点距離の約２％から約８％のエアギャップが存在してもよい。非球面が生じる光学収差（例えば球面収差）は本質的に球面よりも小さいので、前方レンズ群８０１内に非球状凹面８０５ａが存在することによって最適な収差補正が与えられ、この結果、前方レンズ群６０１に比べて高い分解能を与えることができる。この実施形態の一例において、非球面メニスカスレンズ８０５は、前方レンズ群６０１の第２の正メニスカスレンズ６０６のアッベ数及び屈折率と同様のアッベ数及び屈折率を有する重フリントガラスを含み得る。
【００８１】
[0092]  第４の実施形態に従った対物レンズシステム
[0093]  図９は、一実施形態に従った、スキャトロメータＳＭ１及び／又はスキャトロメータＳＭ２（図４及び図５に示す）の一部として実施可能な屈折型対物レンズシステム９００の概略断面図を示す。対物レンズシステム９００は、対物レンズシステム６００、７００、及び８００と多くの類似した特徴及び構成を共有している。したがって、以下では対物レンズシステム６００、７００、８００、及び９００の相違点についてのみ検討する。
【００８２】
[0094]  この実施形態の一例によれば、対物レンズシステム９００は、前方レンズ群６０１、中間レンズ群９０２、及び後方レンズ群７０３を備え得る。前方レンズ群６０１、中間レンズ群９０２、及び後方レンズ群７０３は、相互に光学的に結合し、対物レンズシステム９００の光軸９５０に沿って配置することができる。
【００８３】
[0095]  中間レンズ群９０２は、本明細書に記載する相違点を除いて、中間レンズ群６０２（図６〜図８に示す）と同様である。一例において、中間レンズ群９０２は、中間レンズ群６０２のダブレットレンズ６１４を形成する正メニスカスレンズ６３２及び両凸レンズ６３０の代わりに、ダブレットレンズ９０９を形成する凹レンズ９０５及び両凸レンズ９０７を含む。別の例では、中間レンズ群９０２は、メニスカスレンズ９１３及び９１５並びに両凸レンズ９１７を有するトリプレットレンズ９１１を含む。メニスカスレンズ９１３及び９１５の球面の曲率半径は、中間レンズ群６０２のメニスカスレンズ６２４及び６２６の球面の曲率半径よりも小さい。中間レンズ群９０２と中間レンズ群６０２とのこういった相違点により、対物レンズシステム９００は、対物レンズシステム６００、７００、及び８００と同じ高ＮＡで、対物レンズシステム６００、７００、及び／又は８００の焦点距離よりも小さい焦点距離を有することができる。例えば、対物レンズシステム９００は０．９５のＮＡで２ｍｍの焦点距離を有し得る。
【００８４】
[0096]  対物レンズシステム９００は、対物レンズ６００の前方レンズ群６０１と同様の前方レンズ群、及び対物レンズ７００の後方レンズ群７０３と同様の後方レンズ群を含むように図示されているが、この実施形態の様々な例に従って、対物レンズシステム９００は、対物レンズシステム８００の前方レンズ群８０１と同様の前方レンズ群、及び／又は対物レンズシステム６００の後方レンズ群６０３と同様の後方レンズ群を含んでもよいことに留意すべきである。
【００８５】
[0097]  本文書では検査システムにおける対物レンズシステムの使用に特に言及したが、本明細書に記載した対物レンズシステムは、高ＮＡ、大きい視野（ＦＯＶ）、及び／又は広いスペクトル帯の組み合わせを必要とする他の用途も有し得ることは理解されよう。
【００８６】
[0098]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。更に基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、すでに複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００８７】
[0099]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。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内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００８８】
[00100]  本明細書の言葉遣い又は用語は説明のためのもので、限定するものではなく、したがって本明細書の用語又は言葉遣いは、当業者にはここでの教示の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
【００８９】
[00101]  本明細書に記載された実施形態では、「レンズ」及び「レンズ要素」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組み合わせを指すことができる。
【００９０】
[00102]  更に、本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、もしくは１２６ｎｍの波長λを有する）、極端紫外線（ＥＵＶ又は軟Ｘ線）放射（例えば１３．５ｎｍ等、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、５ｎｍ未満で作動する硬Ｘ線を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。一般に、約７８０〜３０００ｎｍ（又はそれ以上）の波長を有する放射はＩＲ放射と見なされる。ＵＶとは、約１００〜４００ｎｍの波長を有する放射を指す。リソグラフィ内では、「ＵＶ」という用語は、水銀放電ランプによって生成可能な波長、すなわちＧ線４３６ｎｍ、Ｈ線４０５ｎｍ、及び／又はＩ線３６５ｎｍにも適用される。真空ＵＶ、又はＶＵＶ（すなわちガスにより吸収されるＵＶ）とは、約１００〜２００ｎｍの波長を有する放射を指す。深紫外線（ＤＵＶ）とは、一般に１２６ｎｍから４２８ｎｍの範囲の波長を有する放射を指し、一実施形態においては、エキシマレーザが、リソグラフィ装置内で用いられるＤＵＶ放射を生成することができる。例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する放射は、少なくとも一部が５〜２０ｎｍの範囲内に収まる一定の波長帯域を有する放射に関連することは認められよう。
【００９１】
[0102]  本明細書で使用する「基板」という用語は、連続する材料層が上に添加される材料を表す。実施形態では、基板自体がパターンを付与されてその上に添加される材料もパターンが付与される場合があり、又はパターンを付与されないままの場合もある。
【００９２】
[00103]  本明細書で使用する「実質的に接触状態である」という言葉は、概ね、複数の要素又は構造が、典型的には不整合の公差によって生じるわずかな間隔のみを空けて、相互に物理的な接触状態にあることを表す。本明細書で使用する１つ以上の特定の特徴部（ｆｅａｔｕｒｅｓ）、構造、又は特性部（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）間の相対的な空間的記載（例えば「垂直に整合された」、「実質的な接触状態」等）が、例示だけを目的としていること、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載するそれらの構造の実際的な実施が不整合の公差を含み得ることは理解されよう。
【００９３】
[00104]  本明細書で使用する「光学的に結合される」という言葉は、一般に、１つの結合される要素が別の結合される要素に直接又は間接的に光を付与するように構成されていることを指す。
【００９４】
[00105]  本明細書で使用する「光学材料」という言葉は、一般に、光又は光エネルギを内部で伝搬すること又は貫通させることができる材料を指す。
【００９５】
[00106]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。この説明は、本発明を限定するものではない。
【００９６】
[00107]  特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約書」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項を使用するよう意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約書」の項は、本発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。
【００９７】
[00108]  以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係を用いて本発明について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的境界を画定することができる。
【００９８】
[00109]  特定の実施形態に関する以上の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又はこれらを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び修正は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲内に入るものとする。
【００９９】
[00110]  本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。
【図１Ａ】
2017530394.tif 000003
【図１Ｂ】
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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】
2017530394.tif 000012
【国際調査報告】
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2017530394.tif 000014
2017530394.tif 000015
2017530394.tif 000016
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