(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための放射線システム（ＬＡ、Ｅｘ、ＩＬ）；
所望のパターンに従って投影ビーム（ＰＢ）をパターン化するためのパターニング手段（ＭＡ、ＭＴ）；
基板（Ｗ）を保持するための基板テーブル（ＷＴ）；および
パターン化したビームをこの基板（Ｗ）の目標部分（Ｃ）上に結像するための投影システム（ＰＬ）を含む投影装置であって、更に：
前記投影ビーム（ＰＢ）の通過によって前記投影システム（ＰＬ）に生じるルミネセンス光（ＬＲ）を検出するように配置したセンサを含むことを特徴にするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
請求項１に記載された装置に於いて、前記センサが前記投影システム（ＰＬ）の少なくとも一つのレンズ素子（１０）からのルミネセンス光（ＬＲ）を検出するように配置してあるリソグラフィ投影装置。
【請求項３】
請求項２に記載された装置に於いて、前記センサが上記投影システム（ＰＬ）の少なくとも上記基板テーブル（ＷＴ）に最も近いレンズ素子（１０）からのルミネセンス光（ＬＲ）を検出するように配置してあるリソグラフィ投影装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３に記載された装置に於いて、前記センサが少なくとも一つの検出器（１１〜１８、３９）を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
請求項４に記載された装置に於いて、前記または各検出器（３９）が前記または各検出器の方へのルミネセンス光（ＬＲ）を検出するために光案内（４０、３０〜３８）を備えるリソグラフィ投影装置。
【請求項６】
請求項５に記載された装置に於いて、前記光案内が反射性素子（３０〜３８）および光ファイバの少なくとも一つを含むリソグラフィ投影装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載された装置に於いて、前記または各検出器（１１〜１８、３９）が前記投影システム（ＰＬ）から遠く離れているリソグラフィ投影装置。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記または各検出器がフォトダイオードまたは光電子増倍管を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８の何れかの一項に記載された装置であって、複数の検出器およびそれらの出力を合計するための手段を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記センサが前記投影システム（ＰＬ）のレンズ素子（１０）の周囲に配置され且つそのレンズ素子（１０）からのルミネセンス光（ＬＲ）を検出するように配置された複数の検出器（１１〜１８）を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記センサが前記投影システム（ＰＬ）のレンズ素子（１０）の周囲に配置され且つそのレンズ素子（１０）からのルミネセンス光（ＬＲ）を単一検出器（３９）の方へ導くように配置された複数の反射性素子（３０〜３８）を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記センサがこの基板テーブル（ＷＴ）に最も近い投影レンズ素子（１０）の前面から出るルミネセンス光（ＬＲ）を検出するように配置した少なくとも一つの検出器（１１、１２）を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２の何れかの一項に記載された装置であって、更に前記センサの出力を時間に関して積分するための積分器を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３の何れかの一項に記載された装置であって、更に前記投影ビーム（ＰＢ）が露出で送出する線量を制御するために前記センサの出力に反応する制御器を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記放射線システム（ＬＡ、Ｅｘ、ＩＬ）が２００ｎｍ未満の波長を有する放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するようになっているリソグラフィ投影装置。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記投影システム（ＰＬ）が弗化カルシウムおよび石英の一つで作った少なくとも一つのレンズ素子を含み、前記ルミネセンス光（ＬＲ）が可視スペクトル内の光であるリソグラフィ投影装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６の何れかの一項に記載された装置に於いて、前記パターニング手段がマスク（ＭＡ）を保持するためのマスクテーブル（ＭＴ）を含むリソグラフィ投影装置。
【請求項１８】
少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板（Ｗ）を準備する工程；
放射線システム（ＬＡ、Ｅｘ、ＩＬ）を使って放射線の投影ビーム（ＰＢ）を作る工程；
投影ビーム（ＰＢ）の断面にパターンを付けるためにパターニング手段（ＭＡ、ＭＴ）を使う工程；
放射線のパターン化したビームを前記基板（Ｗ）上の放射線感応性材料の層の目標領域（Ｃ）上に投影する工程を含むデバイス製造方法であって：
前記投影ビーム（ＰＢ）の通過によって前記投影システム（ＰＬ）に生じるルミネセンス光（ＬＲ）を検出する工程を含むことに特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって：
−    放射線の投影ビームを供給するための放射線システム；
−    所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；
−    基板を保持するるための基板テーブル；および
−    このパターン化したビームを基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置に関する。
【０００２】
ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある；
−    マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
−    プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。プログラム可能ミラーアレイの代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動手段を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線ビームをアドレス指定されないミラーの方へ異なる方向に反射し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。上に説明した両方の場合に、パターニング手段は、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含むことができる。ここで言及したようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および同第５，５２３，１９３号、ＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号および同第ＷＯ９８／３３０９６号から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
−    プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許第５，２２９，８７２号で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記のように、この場合の支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
簡単のために、この本文の残りは、ある場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが；しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
【０００３】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置− 普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ − では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する米国特許第６，０４６，７９２号から収集することができる。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中の）を、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【０００５】
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この放射線システムも放射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、参考までにここに援用する、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。
【０００６】
リソグラフィ投影プロセスでは、レジストへ送出する線量（即ち、露出時間中に積分した単位面積当りのエネルギーの量）を正確に制御することが重要である。既知のレジストは、比較的シャープな閾値を有するように設計してあり、それでこのレジストがこの閾値以上の単位面積当りのエネルギー量を受けると露出されるが、受けたエネルギー量がこの閾値未満であると露出されないままである。これを使って、回折効果が形態エッジの投影した像の強度に漸減を生ずるときにも、現像したレジストの形態にシャープエッジを作る。もし、このビーム強度が実質的に不正確であれば、この露出強度分布が間違った点でレジスト閾値と交差することがある。それで線量制御が正確な結像に重要である。
【０００７】
既知のリソグラフィ装置で、線量制御は、放射線システムの中の点でこのビーム強度をモニタし且つその点と基板レベルとの間でこの装置の吸光を較正することによって行う。このビーム強度のモニタは、放射線システムの投影ビームの既知の割合をエネルギーセンサへ方向転換するために部分透過性ミラーを使って行う。このエネルギーセンサがこのビームの既知の割合のエネルギーを測定し、それでこの放射線システムの与えられた点でのビームエネルギーを決定可能にする。この部分透過性ミラーの下流の、この装置の吸光の較正は、一連の較正作業のために基板をエネルギーセンサによって置換することによって行う。このエネルギーセンサの出力は、放射線源の出力の変動を効果的に測定し、この装置の下流部分の吸光の較正結果と組合わせて、基板レベルでこのエネルギーレベルを予測する。ある場合に、基板レベルでのエネルギーレベルの予測は、露出のパラメータ、例えば、放射線システム設定を考慮してもよい。それで所望の線量をレジストへ送出するために、これらの露出のパラメータ、例えば、持続時間または走査速度、および／または放射線源の出力を調整することができる。
【０００８】
線量制御の既知の方法は、放射線源の出力の変動を考慮し、エネルギーセンサの下流の吸光の変動を上手に扱うが、吸光の全ての変動は、容易または正確には予測できない。これは、特に、結像できる最小形態のサイズを減少するために不可欠な、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍのような、短波長の露出放射線を使う装置の場合にそうである。そのような波長は、空気および多くのその他のガスによって多量に吸収され、それでそれらを使うリソグラフィ装置は、非吸光性ガスで溢れさせるか排気しなければならない。この溢れさせるガスの成分の変動または外部からの漏れがこの装置の下流部分でのビームの吸収に、従ってレジストへ送出する線量にかなりの且つ予測できない変動を生じることがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、既知のエネルギーセンサおよび線量制御システムの問題を避けまたは緩和する、改良した線量検知および制御システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このおよびその他の目的は、この発明によれば冒頭の段落で特定されるようなリソグラフィ装置であって：さらに
上記投影ビームの通過によって上記投影システムに生じるルミネセンス光を検出するように配置したセンサを含むことに特徴がある装置によって達成される。
【００１１】
このセンサは、例えば一つ以上のフォトダイオードを含んでもよく、紫外放射線のような、この投影ビーム放射線と、弗化カルシウムまたは石英レンズ素子のような、この投影システムの材料との相互作用によって生じるルミネセンス光を検出する。このルミネセンス光強度は、基板へ送出する線量を示す。他の線量センサと違って、このルミネセンス光は投影ビーム放射線とレンズの相互作用の真性的性質であるので、投影ビームの如何なる部分も追加して遮断されまたは方向転換されることがない。更に、このルミネセンス光は、基板の非常に近くで投影システムから測定することができ、従って、他の線量測定と違って、放射線源から基板までの光路の透過率変動による誤差を生じ難い。このルミネセンス光は、投影システムの脇でまたはその端を越えて測定することができ、従って投影システムと基板との間の非常に限られたスペースを占めることを避けられる。
【００１２】
一好適実施例によれば、このセンサは、複数の検出器を含む。これらは、異なる方向に出るルミネセンス光を捕捉することができ、合計して信号を作ることができる。もう一つの実施例によれば、光案内を設け、複数の方向に出るルミネセンス光を全て単一検出器へ導くことができる。これは、コストおよび複数の検出器の配線の複雑さを減らし、および間接スペースを減らし且つ検出器の交換性を向上するためにこの単一検出器を投影システムから遠く離して置けるようにする。
【００１３】
特定の照明モードおよび投影ビームのパターン化がルミネセンス光の不均一な発生という結果になることがある。それで、基板上の実際の線量が同じでも、特定の方向のルミネセンス光が異なる照明設定およびパターンの間で変動することがある。上記の好適実施例のどちらでも、複数の方向に出るルミネセンス光を検出して（複数の検出器を使い、または導波路および単一検出器を使って）、出来た信号が投影ビームの特定の照明モードまたはパターン化に関係なく実際の線量を表せるようにするので、この問題を避けることができる。
【００１４】
この発明の更なる態様によれば、
−    少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；
−    放射線システムを使って放射線の投影ビームを作る工程；
−    この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；
−    この放射線のパターン化したビームを上記基板上の放射線感応性材料の層の目標領域上に投影する工程を含む方法であって：
上記投影ビームの通過によって上記投影システムに生じるルミネセンス光を検出する工程を含むことに特徴がある方法が提供される。
【００１５】
この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標領域”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１６】
本文書では、放射線およびビームという用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＢ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用する。
【００１７】
次にこの発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明する。
これらの図で、対応する参照記号は、対応する部品を示す。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１は、この発明の特別の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
−    放射線（例えば、紫外放射線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＬＡ、Ｅｘ、ＩＬ；
−    マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するための、およびこのマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
−    基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための、およびこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
−    マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（一つ以上のダイを含む）上に結像するための、投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、石英および／またはＣａＦ2レンズシステムまたはそのような材料で作ったレンズ素子を含む反射屈折システム）を含む。
【００１９】
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２０】
この放射線システムは、放射線のビームを作る線源ＬＡ（例えば、紫外線レーザ）を含む。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含む。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２１】
図１に関して、線源ＬＡは、（この線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、それが作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；この後者のシナリオは、線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２２】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）を使って実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２３】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｘ方向）に速度νで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍνで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２４】
図２は、マスクＭＡとウエハＷの間の投影レンズＰＬの縦断面を示す。この投影レンズＰＬは、多くのこのレンズ素子の積重ねから成る。フォトダイオードのような、１対の検出器１１、１２が、ウエハＷに最も近い投影レンズ素子１０の直径的に反対側に配置してある。投影ビームＰＢが投影レンズＰＬを通過する。もし、この投影レンズ投影ビームＰＢが、例えば、１９３ｎｍの波長を有するならば、投影レンズ素子１０の材料は、例えば、弗化カルシウムまたは石英でもよい。もし、投影ビームＰＢの放射線が、例えば、１５７ｎｍの波長を有するならば、投影レンズ１０の材料は、例えば、弗化カルシウム（任意に、反射屈折システムを構成するように、ミラーが存在するところで）でもよい。投影レンズ素子１０のこれらの材料のどちらかが投影ビームＰＢのレーザ光によって照射されるとき、ＬＲと表示した矢印で概略的に示す、幾らかのルミネセンス光が生じる。このルミネセンス光は、例えば、典型的には可視スペクトルの緑ないし黄部分の光である。投影レンズ素子１０の材料が投影ビームＰＢの高エネルギー、短波長、レーザ放射線と相互作用してその僅かな部分を長い波長のルミネセンス光ＬＲに変換する。投影レンズ素子１０の材料は、実質的にルミネセンス光ＬＲに透明である。レーザ線源ＬＡの場合、このルミネセンス光の振幅は、投影ビームＰＢのレーザパルスのパルスエネルギーに比例（線形または殆ど線形に）する。検出器１１、１２は、ルミネセンス光ＬＲに敏感で、出力電流を発生し、この様にして投影ビームレーザパルスの振幅が検出器１１、１２からの出力電流信号を測定することによって測定できる。この測定値は、投影レンズ素子１０がこの光路でウエハＷに直ぐ先行するので、このウエハ上の露出線量の指標も与える。
【００２５】
投影ビームＰＢが投影レンズ素子１０のどちらの部分を通過してもこの投影レンズ素子１０内でルミネセンス源として作用する。図２で分るように、このルミネセンス源の位置は、照明モード、即ち投影ビームＰＢおよびレンズ素子１０を横切る強度分布に強く依存する。この潜在的検出信号源変動を避けるために、図２に示す対１１、１２のような、二つ以上の検出器を使う。しかし、投影レンズ素子１０の周囲に八つの検出器１１〜１８のリングを円周方向に離間して配置した、図３に示す構成を使う実施例によれば、更に満足な結果を得ることができる。
【００２６】
ワイヤ２０、２１によって概略的に示すリング回路を使って全ての検出器１１〜１８を並列に接続する。この構成は、全ての検出器１１〜１８からの信号を合計して全体のセンサ信号を作る。
【００２７】
実施例２
図４は、ルミネセンス光を単一検出器３９へ向ける反射性素子３０〜３８によってこれらの検出器を置換えたことを除いて、図３と本質的に同じ構成を示す。この投影レンズシステムの内壁４０も反射性で、反射性素子３０〜３８と共に反射光案内を構成する。図４に示すように、一つの特別な反射性素子３６がレンズ素子１０の楔形部分４２からルミネセンス光を受け、それを、ハッチを付けた領域４４によって示すように検出器３９の方へこの光案内の周りに反射する。他の全ての反射性素子が導くルミネセンス光は、明確さのために省略したが、その経路を矢印によって簡単に示す。
【００２８】
光ファイバのような、他の適当な光案内を使って、投影レンズ素子１０の異なる部分からのルミネセンス光をこの単一検出器３９の方へ導くことができる。
【００２９】
実施例３
この実施例は、図５に示すように、投影レンズ素子１０からのルミネセンス光ＬＲを、ガス締出し目的でこの機械に組込んだレンズフード５０の外部から見ることを除いて、全ての点で先の実施例と同じでもよい。これは、ルミネセンス光センサの設置を単純化し、そのその後のアクセス性も改善する。
【００３０】
図５には、実施例１のように、検出器１１および１２を示すが、勿論、これらを上に説明した実施例２のように、光案内および単一検出器で置換えることも可能である。
【００３１】
この実施例３では、ルミネセンス光センサシステムが、図３および図４に示すように投影レンズ素子１０と同じ平面に設けてあるのではなくて、ウエハＷに最も近い投影レンズ素子１０の前方に位置することが分るだろう。このセンサシステムは、ウエハＷに最も近い投影レンズ素子１０の前面から出たルミネセンス光を検出する。適当な光案内および／または反射性素子を使うことによって、このセンサシステムの検出器は、勿論、レンズフード５０の外部の他の場所に置くことができる。
【００３２】
この発明の上記の全ての実施例では、ルミネセンス光センサシステムからの信号を露出の全てのパルスに亘って積分して、個々のパルスを使うのではなく、積分したセンサ信号を作ることができる。その代りに、先のパルスによって送出した線量の履歴を保持するメモリに、計算した線量を記憶する。基板上の与えられた目標領域の露出を複数のパルスが送出する線量から形成するので、現在の露出を構成する先のパルスの履歴を使って露出の後のパルスに適用すべき必要な補正を決定する。どちらにしても、線量制御に対する必要な補正および調整は、例えば、放射線源ＬＡの強度の調整、シャッタの開放時間の調節、照明システムの開口面にある絞りの開放度調節、パルス反復率の調節、ステップアンドスキャン装置の走査速度の調節、またはこれらのパラメータの何れか適当な組合せによって行うことができる。
【００３３】
このルミネセンス光センサは、勿論、照明システムのエネルギーセンサに加えて使うことができ、両方を使って線量制御を支援することができる。このルミネセンス光センサは、露出中にウエハレベル周辺に起きているものについての有益な情報を与えることができる。このルミネセンス光センサは、例えば、走査中のレーザパルス設定点の微細調整用に使うことができる。更に、投影レンズ素子のルミネセンスは、特にレンズの寿命のような永い時間的尺度に亘って、時が経つにつれ変動することがある。リソグラフィ投影装置の線量制御設定にパラメータを含めてセンサが検出したルミネセンス光でこのドリフトを補償することができる。
【００３４】
以上のように、本発明の特定の実施例を説明したが、本発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィ投影装置を図示する。
【図２】本発明の実施例１による投影レンズシステムおよびルミネセンス光センサの一部を示す概略縦断面図である。
【図３】図２の実施例のセンサの概略横断面図である。
【図４】本発明の実施例２のセンサの概略横断面図である。
【図５】本発明の実施例３による投影レンズシステムの一部およびルミネセンス光センサの概略縦断面図である。
【符号の説明】
Ｃ  目標部分、目標領域
Ｅｘ  ビーム拡大器
ＩＬ  照明システム
ＬＡ  放射線源
ＬＲ  ルミネセンス光
ＭＡ  マスク
ＭＴ  マスクテーブル
ＰＢ  投影ビーム
ＰＬ  投影システム
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
１０  レンズ素子
１１〜１８  検出器
３０〜３８  反射性素子
３９  検出器
４０  内壁
【図１】
0004268364.tif 000002
【図２】
0004268364.tif 000003
【図３】
0004268364.tif 000004
【図４】
0004268364.tif 000005
【図５】
0004268364.tif 000006