JP5885418B2 - リソグラフィ装置、収差ディテクタ、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、収差ディテクタ、およびデバイスを製造するための方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、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つ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニング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。

[0003] リソグラフィは、ＩＣおよび他のデバイスおよび／または構造の製造における重要なステップの１つとして広く認識されている。しかしながら、リソグラフィを使用して作られるフィーチャの寸法が小さくなるにつれて、リソグラフィは小型ＩＣまたは他のデバイスおよび／または構造を製造可能にするためのより重大な要素になりつつある。

[0004] パターンプリンティングの限界の理論推定値は、式（１）に示されるような解像度についてのレイリー（Rayleigh）基準によって与えることができる：

ここで、λは用いられる放射の波長であり、ＮＡはパターンのプリントに用いられる投影システムの開口数であり、ｋ１はレイリー定数とも呼ばれる、プロセス依存型調節係数であり、ＣＤはプリントされたフィーチャのフィーチャサイズ（またはクリティカルディメンション）である。式（１）から、フィーチャの最小プリント可能サイズの縮小は、３つの方法、すなわち、露光波長λを短くすること、開口数ＮＡを大きくすること、またはｋ１の値を小さくすることによって得られることが分かる。

[0005] 露光波長を短くする、したがって最小プリント可能なサイズを縮小するために、極端紫外線（ＥＵＶ）源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射は、１０〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内であるの波長を有する電磁放射である。６．７ｎｍまたは６．８ｎｍといった例えば５〜１０ｎｍの範囲内である１０ｎｍ未満の波長を有するＥＵＶ放射を用いることがさらに提案されている。このような放射は、極端紫外線または軟Ｘ線放射と呼ばれる。可能な放射源としては、例えばレーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または電子蓄積リングによって供給されるシンクロトロン放射に基づいた放射源が挙げられる。

[0006] ＥＵＶ放射はプラズマを用いて生成されうる。ＥＵＶ放射を生成するように構成された放射システムは、燃料を励起してプラズマを供給するためのレーザと、プラズマを閉じ込めるための放射源コレクタモジュールとを含みうる。プラズマは、例えば好適な物質（例えばスズ）の粒子、または、ＸｅガスまたはＬｉ蒸気といった適切なガスまたは蒸気のストリームである燃料にレーザビームを向けることによって生成されうる。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射である出力放射を放出し、この放射は放射コレクタを用いて集められる。放射コレクタは、放射を受け取りかつ放射をビームに集束するミラー付き法線入射放射コレクタであってよい。放射源コレクタモジュールは、プラズマを支援するための真空環境を与えるように構成された囲い構造またはチャンバを含みうる。このような放射システムは、通常、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源と呼ばれる。

[0007] 基板上に形成された像における誤差を最小限にするためには、パターニングデバイスの像を基板上に投影するように用いられる投影システムの位相収差を測定することが望ましい。通常、このような収差は、干渉法を用いて、例えばラテラルシアリング干渉法に基づいたシステムを用いて測定される。しかし、ＥＵＶ放射システムに従来の干渉システムを用いることは問題があることが分かっている。例えば、通常、放射ビームを分割することが必要である。しかし、ＥＵＶ放射ビーム用のビームスプリッタを設けることには問題がある。具体的には、そのようなコンポーネントはＥＵＶ放射ビームの強度の相当な部分を吸収してしまいうる、および／または、製造することが困難でありうる、および／または、壊れ易い。

[0008] ＥＵＶ放射を用いるリソグラフィシステムに特に容易に適用しうる、投影システムの収差を測定するための代替システムを提供することが望ましい。

[0009] 本発明の一態様では、パターニングデバイスを支持するように構成されたサポートと、基板を支持するように構成された基板テーブルと、サポートによって支持されたパターニングデバイスの像を基板テーブル上に支持された基板上に投影するように構成された投影システムと、投影システムの収差を測定するように構成された収差ディテクタとを含むリソグラフィ装置が提供される。収差ディテクタは、サポートによって支持され、少なくとも１つのピンホールフィーチャを含むターゲットと、基板テーブルによって支持され、投影システムによって投影された少なくとも１つのピンホールフィーチャの像を捕捉するように構成された結像デバイスと、結像デバイスを投影システムの光軸に平行な方向に移動させるように構成されたアクチュエータと、結像デバイスを用いて投影システムの光軸に平行な方向における結像デバイスの２つの異なる位置について投影システムによって投影された少なくとも１つのピンホールフィーチャの各像を取得し、かつ、各像から投影システムの収差の表現を取得するように構成されたコントローラとを含む。

[0010] 本発明の一態様では、リソグラフィ装置内の投影システムの収差を測定するように構成された収差ディテクタであって、少なくとも１つのピンホールフィーチャを含むパターニングデバイスと、投影システムによって投影された少なくとも１つのピンホールフィーチャの像を捕捉するように構成された結像デバイスと、結像デバイスを投影システムの光軸に平行な方向に移動させるように構成されたアクチュエータと、結像デバイスを用いて投影システムの光軸に平行な方向における結像デバイスの２つの異なる位置について投影システムによって投影された少なくとも１つのピンホールフィーチャの各像を取得し、かつ、各像から投影システムの収差の表現を取得するように構成されたコントローラとを含む、収差ディテクタが提供される。

[0011] 本発明の一態様では、リソグラフィ装置を用いて、サポートによって支持されたパターニングデバイスの像を基板テーブル上に支持された基板上に投影することと、像を基板に投影するように用いた投影システムの収差を測定することと、を含むデバイス製造方法が提供される。収差を測定することは、少なくとも１つのピンホールフィーチャを含むパターニングデバイスをサポートに設けることと、基板テーブルによって支持された結像デバイスを用いて、投影システムによって投影された少なくとも１つのピンホールフィーチャの第１の像を捕捉することと、結像デバイスを投影システムの光軸に平行な方向に移動させることと、結像デバイスが第１の像が捕捉された位置とは異なる位置に移動された後に、結像デバイスを用いて、投影システムによって投影された少なくとも１つのピンホールフィーチャの第２の像を捕捉することと、第１および第２の像から投影システムの収差の表現を取得することを含む。

[0012] 本発明の更なる特徴および利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は本明細書において例示目的のみに提示されている。本明細書に含まれる教示内容に基づき、当業者には追加の実施形態が明らかとなろう。

[0013] 本明細書に組み込まれかつその一部を形成する添付図面は本発明を例示し、以下の記載と共に本発明の原理をさらに説明し、当業者が本発明をなしかつ利用することを可能にする。
[0014] 図１は本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す。 [0015] 図２は図１の装置のより詳細な図である。 [0016] 図３は図１および図２の装置の放射源コレクタモジュールＳＯのより詳細な図である。 [0017] 図４は本発明の一実施形態による収差ディテクタの配置を示す。 [0018] 図５は２つの異なる位置における本発明の一実施形態による収差ディテクタの一部を示す。 [0019] 図６は２つの異なる位置における本発明の一実施形態による代替の収差ディテクタの一部を示す。 [0020] 図７は本発明の一実施形態による収差ディテクタの更なる一部の配置を示す。 [0021] 図８は本発明の一実施形態による収差ディテクタの更なる一部の代案を示す。

[0022] 本発明の特徴および利点は、図面と共に解釈されると以下の詳細な説明からより明らかとなろう。図中、同様の参照文字は全体に亘って対応する要素を特定している。図中、同様の参照番号は通常同一の、機能上同様の、および／または構造上同様の要素を示す。ある要素が最初に登場する図面は、対応する参照番号の一番左の数字によって示される。

[0023] 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。開示された実施形態は、本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。本発明は添付の特許請求の範囲によって定義される。

[0024] 記載された実施形態、および、明細書における「１つの実施形態」、「一実施形態」、「実施形態例」等への参照は、記載される実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含みうることを示すが、どの実施形態も必ずしもその特定の特徴、構造、または特性を含むわけではない。さらに、この表現は必ずしも同じ実施形態を参照しているわけではない。また、特定の特徴、構造、または特性が一実施形態に関連して記載される場合、本明細書に明示的に記載されるか否かに関わらず他の実施形態に関連してかかる特徴、構造、または特性を実現させることは当業者の知識の範囲内であると理解されるものとする。

[0025] 本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組み合わせで実施しうる。本発明の実施形態はさらに、１つ以上のプロセッサによって読み出されて実行されうる、機械可読媒体上に記憶された命令として実施されうる。機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータデバイス）によって可読である形態で情報を記憶または送信するように構成された任意の機構を含みうる。例えば機械可読媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的、または他の形態の伝播信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）等を含みうる。さらに、本明細書において、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令が特定の動作を行うとして説明されうる。しかし、このような記載は便宜のために過ぎず、このような動作は実際にはコンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、または、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスの結果生じるものであることを理解すべきである。

[0026] しかし、このような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実施されうる例示的な環境を提示することが有益である。

[0027] 図１は、本発明の一実施形態による放射源コレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に示す。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整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（例えばマスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構成され、かつパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに接続されたサポート構造（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、かつ基板を正確に位置決めするように構成された第２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、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば反射投影レンズシステム）ＰＳとを含む。

[0028] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、或いはそれらの任意の組み合せ等の様々なタイプの光コンポーネントを含むことができる。

[0029] サポート構造ＭＴ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内で保持されているか否か等の他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。

[0030] 「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されたパターンは、集積回路等のターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応しうる。

[0031] 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、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知であり、バイナリ、レべンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフト等のマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられ、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように各小型ミラーを個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。

[0032] 投影システムは、照明システムと同様に、用いられる露光放射に、または真空の使用といった他の要素に適切な屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、静電型、または他の型の光学コンポーネント、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の光学コンポーネントを含みうる。ガスは放射を吸収しすぎることがあるので、ＥＵＶ放射には真空を用いることが望ましい。したがって、真空環境を、真空壁および真空ポンプを用いてビーム経路全体に提供しうる。

[0033] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は反射型装置であってよい（例えば反射型マスクを採用する）。

[0034] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使うことができ、すなわち予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。

[0035] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源コレクタモジュールＳＯから極端紫外線ビームを受け取る。ＥＵＶ光を生成する方法には、次に必ずしも限定されないが、物質を、ＥＵＶ範囲内の１本以上の輝線を有する例えばキセノン、リチウム、またはスズである少なくとも１つの元素を有するプラズマ状態に変換することが含まれる。多くの場合、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれるこのような方法の１つでは、必要とされるプラズマは、必要な輝線を放出する元素を有する物質の液滴、ストリームまたはクラスタといった燃料をレーザビームによって照射することによって生成することができる。放射源コレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供する、図１には図示しないレーザを含むＥＵＶ放射システムの一部であってよい。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射である出力放射を放出し、この放射は、放射源コレクタモジュール内に配置される放射源コレクタを使って集められる。例えばＣＯ_２レーザを用いて燃料励起のためのレーザビームを提供する場合は、レーザと放射源コレクタモジュールは別個の構成要素であってよい。

[0036] その場合、レーザは、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームはレーザから放射源コレクタモジュールへ、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合、例えば放射源が多くの場合ＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合、放射源は放射源コレクタモジュールの一体部分とすることもできる。

[0037] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するように構成されたアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータは、ファセットフィールドデバイスおよび瞳ミラーデバイスといった様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布を持たせることができる。

[0038] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点を合わせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使い、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＰＳ１を使い、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使って位置合わせされうる。

[0039] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それにより別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
２．スキャンモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。
３．別のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードでは、通常、パルス放射源が採用され、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述のタイプのプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0040] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、或いは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0041] 図２は、放射源コレクタモジュールＳＯ、照明システムＩＬ、および投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置１００をより詳細に示す。放射源コレクタモジュールＳＯは、放射源コレクタモジュールＳＯの囲い構造２２０内に真空環境が維持可能であるように構成される。ＥＵＶ放射を放出するプラズマ２１０が放電生成プラズマ源によって形成されうる。ＥＵＶ放射は、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気またはＳｎ蒸気といったガスまたは蒸気によって生成されてよく、ガスまたは蒸気内で非常に高温のプラズマ２１０が生成されて電磁スペクトルのＥＵＶ範囲の放射が放出される。非常に高温のプラズマ２１０は、例えば少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを引き起こす放電によって生成される。約１０Ｐａの分圧のＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気または任意の他の好適なガスまたは蒸気が、放射の効率のよい発生には必要となりうる。一実施形態では、励起されたスズ（Ｓｎ）のプラズマが提供されてＥＵＶ放射が生成される。

[0042] 高温プラズマ２１０によって放出された放射は、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へと、放射源チャンバ２１１の開口内またはその後方に位置決めされる光学ガスバリアまたは汚染物質トラップ２３０（汚染物質バリアまたはフォイルトラップとも呼ばれることがある）を介して渡される。汚染物質トラップ２３０はチャネル構造を含みうる。汚染物質トラップ２３０はガスバリア、または、ガスバリアとチャネル構造の組み合わせを含んでもよい。本明細書に示す汚染物質トラップまたは汚染物質バリア２３０はさらに、当技術において周知であるように少なくともチャネル構造を含む。

[0043] コレクタチャンバ２１１は、いわゆるかすめ入射コレクタでありうる放射コレクタＣＯを含みうる。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ側２５１と下流放射コレクタ側２５２を有する。コレクタＣＯを通過する放射は格子スペクトルフィルタ２４０から反射して仮想放射源点ＩＦに合焦される。仮想放射源点ＩＦは通常中間焦点と呼ばれ、放射源コレクタモジュールは中間焦点ＩＦが囲み構造２２０の開口２２１にまたはその付近に位置するように構成される。仮想放射源点ＩＦは放射を放出するプラズマ２１０の像である。

[0044] 次に、放射は照明システムＩＬを通過する。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２１の所望の角分布を提供し、また、パターニングデバイスＭＡにおいて所望の放射強度の均一性を提供するように構成されたファセットフィールドミラーデバイス２２およびファセット瞳ミラーデバイス２４を含みうる。サポート構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２１が反射した後、パターン付きビーム２６が形成されて、このパターン付きビーム２６は、反射要素２８、３０を介してウェーハステージまたは基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗ上に投影システムＰＳによって結像される。

[0045] 図示するよりも多くの要素が一般的に照明光学ユニットＩＬおよび投影システムＰＳ内に存在しうる。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置の型に依存して任意選択的に存在しうる。さらに図示するよりも多くのミラーが存在してよく、例えば図２に示すよりも１〜６個追加の反射要素が投影システムＰＳ内に存在してもよい。

[0046] 図２に示すコレクタ光学部品ＣＯは、コレクタ（またはコレクタミラー）のほんの一例として、かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、および２５５を有するネスト型コレクタとして示される。かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、および２５５は光軸Ｏ周りに軸対称に配置され、この型のコレクタ光学部品ＣＯは、ＤＰＰ源と多くの場合呼ばれる放電生成プラズマ源と組み合わせて用いられることが好適である。

[0047] 或いは、放射源コレクタモジュールＳＯは、図３に示すようにＬＰＰ放射システムの一部であってもよい。レーザＬＡがキセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）、またはリチウム（Ｌｉ）といった燃料にレーザエネルギーを堆積するように構成され、それにより、数十ｅＶの電子温度を有する、高度にイオン化されたプラズマ２１０が生成される。脱励起およびこれらのイオンの再結合時に発生されるエネルギー放射がプラズマから放出され、近法線入射コレクタ光学系ＣＯによって集められ囲い構造２２０の開口２２１に合焦される。

[0048] 本発明は、干渉法を用いることなく投影システムＰＳの収差を測定するように構成された、リソグラフィ装置用の収差ディテクタを提供する。図４は本発明の収差ディテクタ５０の動作原理を概略的に説明する。

[0049] 図示するように、ターゲット５１が、リソグラフィ装置１００の通常動作時にはパターニングデバイスＭＡを支持するサポート構造ＭＴ上に設けられる。ターゲット５１は１つ以上のピンホールフィーチャ５２を含む。このようなピンホールフィーチャ５２は、投影システムＰＳに細い放射ビームを送るように構成される。

[0050] 図１および図４に示すような反射システムでは、ピンホールフィーチャ５２は放射を反射しない領域によって囲まれた小さい反射要素でありうることが理解されよう。このような配置はＥＵＶ放射と共に用いるのに適していることがある。しかし、本発明の収差ディテクタ５０は、他の形態の放射を用いるリソグラフィ装置と共に用いられてもよいことはさらに理解されよう。その場合、パターニングデバイスは透過型である透過型システムが用いられてよい。この場合、ピンホールフィーチャ５２は細いアパーチャでありうる。

[0051] 反射型システムが用いられようと透過型システムが用いられようと、ピンホールフィーチャ５２のサイズは可能な限り小さく選択されうる。しかし、ピンホールフィーチャのサイズは、以下に説明する測定を行うために十分な放射が通過するのに十分でなければならないことは理解されよう。例えばピンホールフィーチャ５２のサイズは約１００μｍであってよい。

[0052] 図４に示すように、ターゲット５１のピンホールフィーチャ５２に関連付けられた放射線５３は、投影システムＰＳによって、基板テーブルＷＴによって支持された結像デバイス５５上に投影される。図４に示すように、投影システム内に収差がない場合、放射線は投影システムの光軸に対して公称経路５３’をたどる。しかし、投影システムＰＳ内の収差によって、実際の放射線５３はこの公称経路５３’から僅かに逸れる。図４および後続の図面に示す逸脱は、本発明の原理を説明するために誇張して示してある。

[0053] 一実施形態では、投影システムの入射瞳は、例えばＥＵＶ放射を用いるように構成された装置の場合は瞳ファセットミラーによってフラグメント化されうる。この場合、対応する複数の強度フィーチャは、ターゲット５１の各ピンホールフィーチャ５２について、結像デバイス５５によって捕捉されうる。このような配置は、向上された収差感度を与えうる、すなわち、強度像からの収差の判断において向上された信号対雑音を与える。しかし、瞳のフラグメント化は必須ではないことは理解すべきである。

[0054] 投影システムＰＳの収差を測定するために、収差ディテクタ５０は、結像デバイス５５が投影システムＰＳの光軸に平行な方向に移動しうるように構成される。投影システムＰＳの光軸に平行な方向における、結像デバイス５５の２つの異なる位置について、結像デバイス５５を用いて像が捕捉される。これらの像は、以下に説明するように投影システムＰＳの収差の表現（representation）を与えるために比較されうる。光軸に平行な方向における移動は必要であるが、結像デバイスが別の方向、例えば投影システムＰＳの光軸に垂直な平面内でも移動されうることを除外するものではないことは理解すべきである。この場合、収差ディテクタ５０は、投影システムの光軸に平行な方向以外の任意の方向における移動を考慮するように構成されうる。

[0055] 結像デバイス５５が２つの異なる位置に設けられ、これらの位置で像が捕捉されることを示す図５および図６に示すように、結像デバイス５５は基板テーブルＷＴ上に取り付けられうる。具体的には、結像デバイス５５は基板テーブルＷＴの上面上、例えば基板テーブルＷＴが基板を支持しうる領域に隣接して取り付けられうる。したがって、結像デバイス５５は、基板テーブルＷＴの移動用に設けられているポジショナＰＷによる基板テーブルＷＴの上面に平行な方向における基板テーブルＷＴの移動によって、投影システムＰＳによって結像デバイス５５上に投影されたターゲット５１の像を捕捉するための位置に移動されうる。

[0056] 基板テーブルＷＴ用のこのような位置決めシステムＰＷはさらに、基板テーブルＷＴの上面に垂直、すなわち投影システムＰＳの光軸と平行な方向において、基板テーブルＷＴ、したがって基板テーブルＷＴ上に支持された基板Ｗの位置を調節するように構成されうる。このような位置決め制御は、例えば焦点面調節を達成するために与えられうる。

[0057] 一実施形態では、図５に示すように、投影システムＰＳの光軸に平行な方向における基板テーブルＷＴの移動の範囲は、収差ディテクタ５０にも用いてよい。

[0058] 具体的には、収差ディテクタ５０は、ポジショナＰＷを用いて基板テーブルＷＴと基板テーブルＷＴの上面に取り付けられた結像デバイス５５とを、少なくとも、投影システムＰＳの光軸に平行な方向において異なる２つの位置間で移動させるコントローラ６０を含みうる。

[0059] コントローラ６０はさらに、図５に示すような２つの異なる位置の各々においてターゲット５１の像を捕捉するために、結像デバイス５５を制御しうる。

[0060] ２つの位置は、収差ディテクタの動作を最適化するために選択されうることは理解されよう。一例では、この２つの位置は、投影システムＰＳの光軸に平行である移動方向に沿ってポジショナＰＷが到達可能な極端位置であるように選択されうる。このような位置は、像が捕捉される２つの位置間の距離間隔を最大限としうる。これは、翻って、収差に起因する２つの捕捉像間の差分を最大限としうる。当然ながら、これは収差測定の精度を最大限としうる。

[0061] 一実施形態では、投影システムＰＳの光軸に平行な方向における２つの位置間の距離間隔は１ｍｍであってよい。

[0062] 投影システムの光軸に平行な方向における結像デバイス５５の移動が基板テーブルＷＴのポジショナＰＷによって与えられるこのような実施形態は、任意の追加のアクチュエータシステムおよび関連の制御システムを必要としないことが有利であることは理解されよう。さらに、基板テーブルＷＴの位置は、リソグラフィプロセス時の基板テーブルＷＴの移動の制御のために設けられているシステムを用いて正確に決定されうる。したがって、像が捕捉される２つの位置の間の結像デバイス５５の移動を測定するための追加のセンサは不要である。

[0063] 一実施形態では、基板テーブルＷＴのポジショナＰＷによって実現される結像デバイス５５の移動範囲、すなわち投影システムＰＳの光軸に平行な方向における基板テーブルＷＴの移動範囲が、不十分であると考えられる場合がある。したがって、基板テーブルＷＴのポジショナＰＷを用いて結像デバイス５５の位置を調節することの代わりにまたは追加して、アクチュエータシステム６５が設けられて、少なくとも投影システムＰＳの光軸に平行な方向において、基板テーブルＷＴの位置に対する結像デバイス５５の位置を制御するように構成される。

[0064] 図６に示す２つの図に示すように、このような実施形態では、結像デバイス５５は、少なくとも投影システムＰＳの光軸に平行な方向において、少なくとも２つの異なる位置間で、基板テーブルＷＴに対して移動されうる。これらの位置の各々において、投影システムの収差の表現を取得するために結像デバイス５５によって像が捕捉されうる。

[0065] 基板テーブルＷＴに対する結像デバイス５５の位置を制御するように構成されたアクチュエータシステム６５は、収差ディテクタのコントローラ６０によっても制御されうることは理解されよう。ターゲット５１の像が捕捉される位置において結像デバイス５５の位置の正確な判断ができるように、基板テーブルＷＴに対する結像デバイス５５の位置を正確に測定するために、位置測定システムがさらに設けられてもよい。

[0066] 基板テーブルＷＴに対する結像デバイス５５の位置を制御するためにアクチュエータシステム６５が設けられている図６に示すような配置は、基板テーブルＷＴの移動のみを用いて実現可能な距離間隔よりも大きい、ターゲット５１の像が捕捉される結像デバイス５５の位置間の距離間隔を可能にすることが有利でありうることがさらに理解されよう。このことは、投影システムＰＳの収差の測定精度を向上させうる。

[0067] 本発明は、結像デバイス５５の２つの位置におけるピンホールフィーチャ５２の像の捕捉に関連して上述してきたが、ターゲット５１は照明フィールドに散在する複数のピンホールフィーチャ５２を含んでもよい。したがって、ターゲット５１の捕捉された像は、複数のピンホールフィーチャ５２の各々の対応する像を含みうる。様々な捕捉像における各ピンホールフィーチャ５２の各像を分析することによって、照明フィールドの各部分について、投影システムＰＳの収差に関するデータが与えられる。

[0068] 様々な位置の各々において結像デバイス５５から取得した像から投影システムＰＳの収差の表現を取得するために、ターゲット５１の捕捉された像は例えばコントローラ６０によって処理されて、投影システムによって導入されている拡大効果または形状効果を含まない瞳像が生成される。例えば像の座標系が結像デバイス５５に関連付けられた座標系から好適な座標系に変換されて、以下に説明するように投影システムの収差の表現を取得しうる。この結果として得られる処理済み瞳像を用いて、投影システムＰＳの収差の表現を取得しうる。

[0069] 例えば投影システムの収差の表現は、強度輸送方程式（ＴＩＥ）：

並びに、投影システムＰＳの光軸に平行な方向における結像デバイス５５の様々な位置において結像デバイス５５を用いて捕捉された強度像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）およびＩ（ｘ，ｙ，ｚ＋ｄｚ）から、波面位相Φ（ｘ，ｙ，ｚ）を求めることによって取得しうる。

[0070] これは、例えばＫ．Ａ．Ｎｕｇｅｎｔによって第８回Ｘ線顕微鏡国際会議、ＩＰＡＰ会議シリーズ７のプロシーディングの３９９〜４０２頁に説明されるような任意の好都合な公知の数学的技法を用いて行われうる。このプロシーディングはその全体を参照することによって本願に組み込まれている。

[0071] 別の配置では、単純化した技術によって、例えば瞳がフラグメント化された装置用の投影システムの収差の一次近似が提供されうる。この場合、各処理済み瞳像の各強度フィーチャの中心位置が求められる。結像デバイス５５の２つの異なる位置についての処理済み瞳像を比較した際の強度フィーチャの変位量は、局所的な位相勾配に比例する。したがって、各強度フィーチャに対する値は、照明フィールドの関連付けられた領域に割り当てられて、投影システムＰＳの収差の近似を与えるために共にステッチされる。

[0072] コントローラ６０は、ゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）係数の形式で投影システムの収差の表現を与えるように構成されうる。これは、リソグラフィ装置の動作の向上に、投影システムＰＳの収差の表現を用いることを容易にしうる。例えば投影システムの収差の表現のデータは、リソグラフィ装置によって形成された像の質を可能な限り確実に高くするためにリソグラフィ装置の１つ以上の設定を調節するために用いられうる。したがって、本発明の収差ディテクタ５０は、リソグラフィ装置のセットアップ時に用いられてもよいことは理解されよう。

[0073] また、収差ディテクタ５０は、リソグラフィ装置による基板Ｗのバッチの処理と処理の間に用いられてもよい。したがって、本発明の収差ディテクタ５０は、例えば任意の小さい温度変動に起因する投影システムＰＳの収差における任意の変動をモニタリングするように用いられてよく、そして、リソグラフィ装置の動作に適切な調節が行われうる。

[0074] 例えばレンズの加熱は、ゼルニケ項Ｚ５およびＺ１２（非点収差項）に重大な影響を及ぼしうる。具体的には、ダイポール照明モードが用いられる場合、レンズ要素の２つの領域が照射され、したがって加熱され、その一方で残りは加熱されない。これは、これらの特定の領域における位相波面における凹みをもたらしうる。このような収差のための補償は、レンズまたはミラー要素を変位させることによって、または、レンズまたはミラー要素を局所的に加熱する、変位させる、または力を加えることによって与えられうる。

[0075] 図７に示すように、少なくとも１つのピンホールフィーチャ５２を含むターゲット５１は、リソグラフィ装置の通常使用時にはパターニングデバイスＭＡがサポートＭＴ上に支持される、すなわちパターニングデバイスＭＡの像が基板上に投影される領域に隣接する位置において、パターニングデバイスＭＡを支持するように構成されたリソグラフィ装置内のサポートＭＴ上に取り付けられうる。したがって、本発明の収差ディテクタ５０を動作させるために、サポートＭＴは、ターゲット５１が照明システムＩＬによって照射されるようにその関連のポジショナＰＭによって移動されうる。例えば、これは、結像デバイス５５がターゲット５１の像を捕捉するように位置付けられるように基板テーブルＷＴがその関連のポジショナＰＷによって移動されるのと同時に起きうる。したがって、このように構成されたリソグラフィ装置は、パターニングデバイスＭＡの像が基板Ｗ上に投影される第１のモードから本発明の収差ディテクタ５０が用いられうる第２のモードに素早く切り替わりうる。

[0076] 図８に示すような別の配置では、ターゲット５１は、基板Ｗ上に像を形成してデバイスを形成するように用いられるパターニングデバイスＭＡの代わりにサポートＭＴ上に支持されうるパターニングデバイスのように設けられてもよい。このような配置は、ターゲット５１をより大きくしうる点で図７に示す配置に比べて有利となりうる。これは、照明フィールド全体に亘って一斉にピンホールフィーチャ５２を照射することを可能にしうる。したがって、投影システムの収差の表現を取得するための収差ディテクタの動作がより高速となりうる。

[0077] 有利には、本発明の収差ディテクタ５０はリソグラフィ装置内に容易に組み込むことができ、かつ、結像デバイスを用いて２つの強度像を捕捉することによって比較的速く動作できるので、投影システムＰＳの収差を求めるのにかかる時間は比較的短くて済む。したがって、リソグラフィ装置のダウンタイムを最小限に抑えることができる。

[0078] 本発明は、投影システムＰＳの収差の表現が、２つの異なる位置において結像デバイス５５によってそれぞれ捕捉された２つの像から求められる例について上述してきたが、本発明はそのような配置に限定されないことを理解すべきである。具体的には、ターゲット５１の追加の像が更なる位置において捕捉されて、すべての像からのデータを用いて投影システムＰＳの収差の表現を求めることもできる。これは、測定された収差の精度を向上しうる。

[0079] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者には当然のことであるがそのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0080] 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、本発明の実施形態は、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、また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。

[0081] 「レンズ」という用語は、文脈によって、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。

[0082] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。上記の説明は、限定ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

結論
[0083] 発明の概要および要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つまたは複数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、したがって本発明および請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。

[0084] 本発明の実施形態は、特定の機能の実施とそれらの関係を示す機能的構成要素を用いて上に説明された。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜上任意に定義されている。特定の機能およびそれらの関係が適切に行われる限り別の境界が定義されてもよい。

[0085] 特定の実施形態の上記の説明は、本発明の一般的性質を十分に明らかにし、それにより、当業者の知識を適用することによって、他の人が、必要以上の実験を行うことなく、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、特定の実施形態の様々な適用を容易に修正および／または適応することができるようにする。したがって、このような適応および修正は、本明細書に提示する教示および指導内容に基づいて、開示された実施形態の等価物の意味および範囲内であることを意図するものである。なお、本明細書における表現および用語は、説明のためであって限定を目的とせず、したがって、本明細書の用語および表現は教示および指導内容を鑑みて当業者によって解釈されるべきであることを理解すべきである。

[0086] 本発明の範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれに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の等価物に応じてのみ定義されるべきである。

Claims (11)

1. パターニングデバイスを支持するサポートと、
   基板を支持する基板テーブルと、
   前記サポートによって支持されたパターニングデバイスの像を前記基板テーブル上に支持された基板上に投影する投影システムと、
   前記投影システムの収差を測定する収差ディテクタと、を含み、
   前記収差ディテクタは、
   前記サポートによって支持され、少なくとも１つのピンホールフィーチャを含むターゲットと、
   前記基板テーブルによって支持され、前記投影システムによって投影された前記少なくとも１つのピンホールフィーチャの像を捕捉する結像デバイスと、
   前記結像デバイスを前記基板テーブルに対して前記投影システムの光軸に平行な方向に移動させるアクチュエータと、
   前記結像デバイスを用いて前記投影システムの前記光軸に平行な方向における前記結像デバイスの２つの異なる位置について前記投影システムによって投影された前記少なくとも１つのピンホールフィーチャの各像を取得し、かつ、前記各像から前記投影システムの前記収差の表現を取得するコントローラと、
   を含む、リソグラフィ装置。
2. 前記コントローラは、前記投影システムの前記光軸に平行な方向における前記結像デバイスの前記２つの異なる位置についての前記各像における各ピンホールフィーチャの対応する像の中心の位置における差分から局所的な位相勾配を推定することによって、前記投影システムの前記収差の前記表現を取得するように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記コントローラは、ゼルニケ係数の形式で前記投影システムの前記収差の前記表現を求めるように構成される、請求項１又は請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記収差ディテクタの前記ターゲットは、照明フィールド全体に亘る複数のピンホールフィーチャを含む、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記コントローラは、前記結像デバイスおよび前記アクチュエータを用いて前記投影システムの前記光軸に平行な方向における前記結像デバイスの３つ以上の異なる位置について前記投影システムによって投影された前記１つ以上のピンホールフィーチャの各像を取得し、かつ、前記像を用いて前記投影システムの前記収差の前記表現を取得するように構成される、請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 少なくとも１つのピンホールフィーチャを含む前記ターゲットは、パターニングデバイスの像を基板上に投影する前記リソグラフィ装置の動作中に前記パターニングデバイスが支持される領域に隣接して前記サポートに取り付けられる、請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
7. 少なくとも１つのピンホールフィーチャを含む前記ターゲットはパターニングデバイスであり、該パターニングデバイスは、前記収差ディテクタの動作中に、前記パターニングデバイスの像を基板上に投影する前記リソグラフィ装置の動作中に前記パターニングデバイスを支持する領域において前記サポート上に支持される、請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記投影システムの入射瞳をフラグメント化する瞳ファセットミラーをさらに含む、請求項１乃至請求項７のうち何れか１項に記載のリソグラフィ装置。
9. リソグラフィ装置内の投影システムの収差を測定する収差ディテクタであって、
   少なくとも１つのピンホールフィーチャを含むパターニングデバイスと、
   前記投影システムによって投影された前記少なくとも１つのピンホールフィーチャの像を捕捉し、基板テーブルによって支持される結像デバイスと、
   前記結像デバイスを前記基板テーブルに対して前記投影システムの光軸に平行な方向に移動させるアクチュエータと、
   前記結像デバイスを用いて前記投影システムの前記光軸に平行な方向における前記結像デバイスの２つの異なる位置について前記投影システムによって投影された前記少なくとも１つのピンホールフィーチャの各像を取得し、かつ、前記各像から前記投影システムの前記収差の表現を取得するコントローラと、
   を含む、収差ディテクタ。
10. リソグラフィ装置を用いて、サポートによって支持されたパターニングデバイスの像を基板テーブル上に支持された基板上に投影することと、
    前記像を前記基板に投影するように用いた投影システムの収差を測定することと、
    を含み、
    前記収差を測定することは、
    少なくとも１つのピンホールフィーチャを含むパターニングデバイスを前記サポートに設けることと、
    前記基板テーブルによって支持された結像デバイスを用いて、前記投影システムによって投影された前記少なくとも１つのピンホールフィーチャの第１の像を捕捉することと、
    前記結像デバイスを前記基板テーブルに対して前記投影システムの光軸に平行な方向に移動させることと、
    前記結像デバイスが前記第１の像が捕捉された位置とは異なる位置に移動された後に、前記結像デバイスを用いて、前記投影システムによって投影された前記少なくとも１つのピンホールフィーチャの第２の像を捕捉することと、
    前記第１および第２の像から前記投影システムの前記収差の表現を取得することと、 を含む、デバイス製造方法。
11. 前記像の品質が、前記投影システムの前記収差の前記表現のデータを用いて制御される、請求項１０に記載のデバイス製造方法。

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