JP4471981B2 - リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを施す機械である。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。この場合、マスクなどのパターニング手段を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感知物質（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）上に結像することができる。一般に、１つの基板は、次々と露光される隣接した目標部分から成るネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、１回の動作でパターン全体を各目標部分上に露光させることによって各目標部分を照射する、いわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）の投影ビームを介してパターンを走査することによって各目標部分を照射し、これと同時にこの方向と平行又は逆平行に基板を走査する、いわゆるスキャナとを含む。

基板上に照射から所望のパターンを作るために、リソグラフィ装置は、様々な光学要素が中に配置された経路に沿ってビームを送る。こうした要素の多くは、ビームを集束させその特性を形作る複数のレンズを含む。超短波長の光を使用する最新の装置では、こうしたレンズはたいていミラーの形をとる。他の光学要素は単に、ビーム経路に沿って装置の様々なチャンバを雰囲気中に区切り、ビームを通過させる窓として働くことができる。

リソグラフィ装置において使用される別のタイプの光学要素は、ビームの断面から光を部分的に遮断する絞りスクリーン（aperture screen）である。通常、このような絞りスクリーン（絞りブレード（aperture blade）とも呼ばれる）は、ビームのひとみ平面に配置される。このような絞りスクリーンにより、ビームの強度分布が基板上への入射角度によって決まる。一般に、集積回路を製造する間の様々な処理段階、又は様々なタイプの集積回路素子には、互いに異なるサイズ又は形状の開口を有する様々な絞りスクリーンが必要である。従って、リソグラフィ装置には、互いに異なる形状又はサイズの開口を有する複数の絞りスクリーン用の格納部と、選択された絞りスクリーンを格納装置からビーム断面内の動作位置内へ移動させるハンドリング部とが設けられている。

集積回路の形体サイズが絶えず縮小されているため、リソグラフィ装置内で使用される光の波長をＵＶ範囲又はそれよりいっそう小さい波長にする必要があることが分かっている。このため、基板に向かうビーム経路内の光学要素表面で、光誘起による化学反応が起こる恐れが高まっている。具体的には、光学要素を囲む雰囲気からのガス分子が、こうした光学要素の表面上に酸化物又は炭化水素の堆積物などの反応生成物を生じさせたり、こうした表面から物質が脱着したりすることさえある。光学要素の反射率（又は透過率）が変わるせいで、これらの反応生成物によって基板上へのパターン結像に悪影響が及ぼされ得る。このような問題を最小限に抑えるため、光学要素の表面近くの雰囲気を慎重に調節して過剰量の潜在的有害ガスが存在しないようにする必要がある。

これには、光学要素の周りの雰囲気内に許容量を超えるこのようなガスが存在していないかどうかを検出し、存在している場合、雰囲気に影響を及ぼすパラメータを調整する必要がある。一定のガスを検出するため、かつ一定の過酷な状態を検出するためには、ガス分圧を監視すれば充分である。しかし、他のガスの場合、ガス分圧の監視では不十分である。例えばこれは、或るガス種に必要な分圧が、光学要素の周りの全圧と比べ極度に低い場合である。同様に、所望状態からのわずかなずれを監視することは、そのずれによる光学要素への測定可能な短期的影響はないが光学要素に長期にわたる影響がある場合は不可能なことがある。

本発明の目的は何よりも、好ましくないガスが光学要素近くの雰囲気内に、好ましくない量存在しないかどうかの緻密な検出を可能にするリソグラフィ装置及びデバイス製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、請求項１に記載のリソグラフィ装置が提供される。本発明によれば、ビームからの放射の影響を受けて光学要素を侵すことのある化学変化に感度のよい物質から成る試験表面（test surface）が提供される。この試験表面は、ビームからの放射の一部を遮断する絞りスクリーンに取り付けられたり、絞りスクリーンの一部を形成したりする。基板へ送られないビームからの光の一部を試験表面が遮るように、試験表面をスクリーン内の開口に隣り合って配置する（本明細書で使用する、隣り合うとは、試験表面のどの部分も開口内に存在しないが、開口の周囲と試験表面との間に距離のあることを除外しないことを意味する）。従って、試験表面を露光させるために、有用な放射や操作時間を費やす必要はない。普通、試験表面は絞りスクリーンの前面上、つまりビームがやって来る方向に対向する面上に設けられるが、当然のことながら、ビームが後方へ反射される場合は、試験表面を背面に設けて、ビームが絞りを２方向に横切るようにしてもよい。

或る絞りスクリーンは、必要とされる基板の露光タイプに応じて、ビーム経路の中へまたそこから外へ動かされる。一般に、リソグラフィ装置内には格納部が設けられ、その中に、連続的な基板の露光段階の合間に照明の所望タイプに応じてビーム経路の中へまたそこから外へ動かすことのできる様々な絞りスクリーンが格納される。好ましくは、試験表面をこのような絞りスクリーン上に設ける。これは、試験表面を観察するために絞りスクリーンを取り出す際に、ビーム経路へ直接アクセスする必要も、通常操作を中断する必要もないことを意味する。そうしないで、絞りスクリーンを格納部から取り出すことができる。

試験表面は、ビームを基板へ送るために使用される反射レンズなどの光学要素と同じ材料からできていることが好ましい。試験表面が反射材料から成る場合、試験表面がビームからの放射をビーム経路内に反射させないように、試験表面を、スクリーン内の開口周囲によって画定される平面内に延びる絞りスクリーンの主面に対し、ある角度をもって設けることができる（その角度は、例えば少なくとも１度である）。

それぞれ様々な材料から成る複数の試験表面を、絞りスクリーン上に設けることができる。各試験表面の材料は、例えば窓や反射レンズなど、反射性又は透過性光学的構成要素それぞれの表面材料と同じものを選択することができる。或いは又は加えて、各試験表面の材料を、それぞれのガス成分の影響を受けて１つ又は複数の特定タイプの反応生成物が形成されることに対し、或いはガス成分に対し、各材料が他の材料よりも比較的より感度がよいように選択することもできる。試験表面は、ビームを基板上に送る役割はないので、その形状は、例えば平坦な形状、又は他のどんな適切な形状でもよい。試験表面を有する絞りスクリーンは、ビーム経路内に位置する場合、試験表面が同じ雰囲気に晒されるように、ビーム経路内のレンズなどの光学要素と同じ装置区画内に存在することが好ましい。ただし、ビーム経路内のレンズなどの光学要素を含む区画と同じ雰囲気であるならば、試験表面を有する絞りスクリーンを別の区画内に配置してもよい。

少なくとも約１０時間以上、好ましくは少なくとも１００時間という相当な露光継続時間が累積されるように、試験表面をビームに露光させた後、通常は試験表面を何度も露光させた後、好ましくない量のガスの存在を示す反応生成物について試験表面を分析する。これが検出された場合、光学的構成要素の表面近くの雰囲気組成に影響を及ぼす装置パラメータを調整することができる。

絞りスクリーン上に試験表面を設けることによって、試験表面をビーム経路に直接介入させることなく格納部から取り出して試験することができるため、一方では試験表面は、試験のために至極アクセス可能となり、他方では試験表面は、基板の露光に使用され得る放射を浪費することなく、ビームからの放射のうちの最大量に露光される。様々な絞りスクリーンそれぞれに、それ自体の試験表面を設けることが好ましい。このような方法で、情報の最大量を得ることが可能である。例えば、反応生成物の形成と、特定の絞りスクリーンが使用される特定の処理段階との間に相関関係があるかどうか検出することができる。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に記載しているが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学系の製造、磁気ドメイン・メモリ用ガイダンス及び検出パターン、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど、他への応用もできることを理解されたい。このような代替応用例との関連で、当業者であれば、本明細書で「ウェハ」又は「ダイ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語である「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義語と見なせることが分かるであろう。本明細書で言う基板は、例えばトラック・ツール（通常、基板にレジスト層を施し露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール又は検査ツール内で露光の前又は後に処理することができる。該当する場合には、本明細書の開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理される場合があり、従って本明細書で使用する基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板も意味することがある。

本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、波長が３６５，２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍのもの）及び極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有するもの）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

本明細書で使用する「パターニング手段」という用語は、投影ビームの断面内にパターン付与して、基板の目標部分内にパターンを作るなどのために使用することのできる手段を意味するものとして広く理解されるべきである。投影ビームに付与されたパターンは、基板の目標部分内の所望パターンに厳密に対応しないことがあることを留意されたい。一般に投影ビームに付与されるパターンは、集積回路など目標部分内に形成されている、デバイス内の特定の機能層に対応する。

パターニング手段は透過性又は反射性であってよい。パターニング手段の例としては、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ、及びプログラム可能なＬＣＤパネルなどがある。リソグラフィでは、種々のマスクがよく知られており、マスクのタイプとしては、バイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク、及び減衰位相シフト・マスク、並びに様々なハイブリッド・マスクなどがある。プログラム可能なミラー・アレイの一例は、様々な方向から入射する放射ビームを反射するようにそれぞれを個別に傾斜させることのできる、小ミラー群から成るマトリックス構成を使用している。反射ビームはこのようにしてパターニングされる。パターニング手段のそれぞれの例において、支持体は、例えば、必要に応じて固定された又は移動可能なフレーム又はテーブルでよい。また支持体は、例えば、投影系に対してパターニング手段が所望の位置にくるようにすることのできるフレーム又はテーブルでよい。本明細書で「レチクル」又は「マスク」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「パターニング手段」と同義語と見なすことができる。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、例えば使用される露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用など他のファクタに適した屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含む様々なタイプの投影系を包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書で「レンズ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「投影系」と同義語と見なすことができる。

照明系も、放射の投影ビームを方向付け、形作り、又は調整する屈折光学的、反射光学的、及び反射屈折光学的構成要素を含め、様々なタイプの光学的構成要素を包含することができ、このような構成要素も以下では、集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶことができる。

リソグラフィ装置は、２つ（２段）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものでよい。このような「多段」機械では、追加のテーブルを並行して使用してもよいし、１つ又は複数のテーブル上で予備段階を実行し、その間１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することもできる。

リソグラフィ装置は、比較的高屈折率の液体、例えば水の中に基板を浸漬させ、それにより投影系の最終素子と基板との間の空間を満たすタイプのものでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影系の第１の素子との間にある、リソグラフィ装置内の他の空間にも適用することができる。浸漬技術は、投影系の開口数を増やす技術分野ではよく知られている。

添付の概略的な図面を参照して、ほんの一例として、本発明の実施例をいくつか説明する。図面において、対応する参照符号は対応する部分を示す。

図１は、本発明の特定の一実施例によるリソグラフィ装置の概略図である。この装置は、
− 放射の投影ビームＰＢ（例えば、ＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を提供するための照明系（照明装置）ＩＬと、
− パターニング手段（例えば、マスク）ＭＡを支持し、アイテムＰＬに対しパターニング手段を正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続された第１の支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴと、
− 基板（例えば、レジスト被膜のウェハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに対し基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
− パターニング手段ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上に結像するための投影系（例えば、反射投影レンズ）ＰＬとを含む。

ここに述べるように、装置は反射タイプのものである（例えば、反射性マスク、又は先に述べたタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用したもの）。或いは、装置は透過タイプのものでもよい（例えば、透過性マスクを使用したもの）。照明系ＩＬ又は投影系ＰＬのどちらか一方を個別に、或いは照明系ＩＬ及び投影系ＰＬを合わせて「ビーム処理系」呼ぶ。

照明装置ＩＬは、放射ソース（源）ＳＯから放射ビームを受け取る。ソース及びリソグラフィ装置は、例えば、ソースがプラズマ放出ソースである場合は、互いに独立したものであってよい。このような場合、ソースは、リソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは一般に、例えば、適切な集光ミラー群及び／又はスペクトル純度フィルタを含む放射コレクタを用いて、ソースＳＯから照明装置ＩＬへ送られる。他の場合では、例えば、ソースが水銀ランプの場合、ソースは、リソグラフィ装置の一体部分とすることができる。ソースＳＯ及び照明装置ＩＬを、放射系と呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段を含むことができる。一般に、照明装置のひとみ平面における強度分布の少なくとも外径及び／又は内径の長さ（通常、それぞれ外σ及び内σと呼ばれる）は調整することができる。照明装置は、断面に所望の均一性及び強度分布を有する、投影ビームＰＢと呼ばれる調整された放射ビームを提供する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。投影ビームＰＢはマスクＭＡによって反射された後、レンズＰＬを通り抜け、それによりビームは基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束される。第２の位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば、干渉装置）を用いて、例えば、ビームＰＢの経路内に別の目標部分Ｃが位置するように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからの機械的検索の後、又は走査中に、第１の位置決め手段ＰＭ、及び位置センサＩＦ１を使用して、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、対象体テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部を形成するロング・ストローク・モジュール（大雑把な位置決め）及びショート・ストローク・モジュール（精密な位置決め）を用いて行うことができる。ただし、ステッパの場合、（スキャナとは反対に）マスク・テーブルＭＴは、ショート・ストローク・アクチュエータのみに接続してもよいし、固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１及びＭ２、並びに基板位置合わせマークＰ１及びＰ２を使用して位置合わせすることができる。

図示する装置を次の好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止が保たれ、投影ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃ上に１回の動作で（つまり１回の静止露光で）投影される。次いで、別の目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって１回の静止露光で結像される目標部分Ｃのサイズが制約される。
２．走査モードでは、投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影（つまり１回の動的露光）される間、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが同時に走査される。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、投影系ＰＬの拡大（縮小）特性及び像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって１回の動的露光における目標部分の（非走査方向の）幅が制約されるが、目標部分の（走査方向の）高さは、走査動作の距離によって決まる。
３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能なパターニング手段を保持しながら基本的に静止が保たれ、基板テーブルＷＴは、投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影される間移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス状の放射ソースが使用され、プログラム可能なパターニング手段は、基板テーブルＷＴの移動が終わるたびに、又は走査中の連続的な放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に述べたタイプのプログラム可能なミラー・アレイなど、プログラム可能なパターニング手段を利用しマスクを利用しないリソグラフィに容易に適用することができる。

上述の使用モードを組み合わせて及び／又は変更して使用してもよいし、全く異なる使用モードを使用してもよい。

図２は投影レンズＰＬを通過するビーム経路の概略図である。図示するように、投影レンズＰＬは投影ビームＰＢの経路内に、第１の光学要素２０と、動作用絞りブレード２２ａと、ミラー２４と、第２の光学要素２６とを含む。この図は、不活動絞りブレード２２ｂを有する絞りブレード格納部２３、及びブレード・ハンドラ２１も概略的に示す。動作用絞りブレード２２ａに対して示すように、ブレード・ハンドラ２１は、格納部２３とビーム経路内の動作位置との間で絞りブレード２２ａ及び２２ｂを移動させる。この図は概略的に描かれており、原寸に比例して描いてもいないし、正確な角度でさえも描いていないことを理解されたい。さらに、図示するように、投影ビームＰＢが動作用絞りブレード２２ａを２回通過するように、絞りブレード２２ａの動作位置を、第１の光学要素２０からのビームを第２の光学要素２６に反射するミラー２４の前にぴったりと置いているが、投影ビームＰＢが絞りブレード２２ａを、例えば１回のみ通過する他の構成も可能であることが分かるであろう。

第１の光学要素２０及び第２の光学要素２６は、投影ビームＰＢの波長放射に対し反射性のある組成を有するミラーを含む。ミラー２４も同様の組成を有する。通常、ＥＵＶ放射の場合、ミラー２４の表面上に、例えばモリブデンとシリコンとを交互に使用した交互層のスタック（積層体）を設けて、ミラー２４をＥＵＶに対し反射性にしている。外面では、例えばルテニウムから成る保護層が交互層のスタックの一番上を形作っている。当然ながら、他の種類のミラー組成も使用することができる。外面の保護層は、ビーム放射の影響を受けるミラー表面で起こる装置内のガスによる化学反応の損傷作用を最小限に抑える働きをする。

作動中、投影ビームＰＢは、レチクルＭＡからビーム経路に沿って第１の光学要素２０及び動作用絞りブレード２２ａを通り抜け、ミラー２４によって反射される。続いて、投影ビームＰＢはビーム経路に沿って進み、第２の光学要素２６を通り抜け、基板Ｗ上に進む。実質的に、投影ビームＰＢは動作用絞りブレード２２ａの位置で、レチクルＭＡ及び基板Ｗのフィールド平面及び焦点平面に準拠してひとみ平面を有する。

図３は、中心部に絞り３０を有する絞りブレード２２ａを示す。動作用絞りブレード２２ａは、ひとみ平面において、ビーム経路からの投影ビームＰＢの一部を遮断する。一般に、投影ビームＰＢの遮断部分からの放射は、動作用絞りブレード２２ａの表面で吸収される。絞りブレード２２ａは通常、反射を提供するために、材料が交互になったスタックをもたない金属でできている。処理段階に応じて、又は基板Ｗ上に形成されなければならない回路に応じて、互いに異なるサイズ又は形状の絞りを有する、種々の絞りブレードを使用することができる。この目的のために格納部２３を設け、その中に互いに異なるサイズ（又は形状）の絞りを有する絞りブレード２２ｂの「ライブラリー」を格納する。ハンドラ２１は、装置の操作者の制御下で、格納されている絞りブレードのうち選択可能ないずれか１つを、格納部２３から投影ビームＰＢの経路内に移動させるように設計される。一般に、ハンドラ２１は、基板Ｗの処理タイプ及び／又は段階に応じて、制御コンピュータ（図示せず）によって自動的に制御されるが、その代わりに当然のことながら、手動制御下で動作するハンドラ２１を設けてもよい。格納部２３は外部アクセスも提供するので、ビーム経路にアクセスすることなく絞りブレードを格納部２３の中へまたそこから外へ移動させることができる。

試験表面２８を、投影ビームＰＢが絞りブレード２２ａに入射する方向に対向させて、１つ又は複数の絞りブレード２２ａ及び２２ｂ（１つのみを図示する）上に装着し、それにより第１及び第２の光学要素２０及び２６のミラー、並びに／或いはミラー２４の光学特性を脅かすことのあるプロセスを検出する。ＥＵＶビームなど高強度の短波長投影ビームＰＢは、ミラーの表面に反応を起こさせ得る。例えば、ミラー表面の雰囲気内に酸素が存在すると、投影ビームＰＢが酸化を誘発することがある。同様に、雰囲気内に炭化水素が存在すると、それがミラーに付着することがある。雰囲気内に金属が存在すると、ミラーが汚染されることがある。ミラーから金属が脱着することもある。

試験表面２８を使用して、動作中にこうした作用が起こるかどうか検出する。図２に示すように、試験表面２８を絞りブレード２２ａの上で、投影ビームＰＢが絞りブレード２２ａに入射してくる方向に対向させ、投影ビームＰＢが常時相当な強度を有する、絞りブレード２２ａ上の或る位置（つまり、投影ビームの標準直径の外側でない位置）に配置する。試験表面２８の少なくとも外層を、投影レンズＰＬ内のミラー材料と同じ材料で作る。従って、試験表明２８が、投影レンズＰＬ内のミラーと同じ雰囲気内で投影ビームＰＢに露光されると、試験表面２８は、投影レンズＰＬのミラーと同じ化学作用を経る。これは、試験表面２８が絞りブレード２２ａ上に配置されるから、つまり通常の基板処理の一部として投影ビームに露光されるからである。試験表面２８を追加照射する必要はない。従って、試験表面２８の分析を、投影レンズＰＬにおいて、投影ビームＰＢの影響を受けてミラーが汚染される恐れのある状態かどうかの分析に使用することができる。

動作中、新しい（新たに作られ、まだ露光されていない）試験表面２８を有する絞りブレード２２ａを格納部２３内に入れる。延長期間を通じ、つまり約１００〜３００動作時間を通じ、通常の基板処理の一部として、試験表面２８を有する絞りブレード２２ａを投影ビーム内にまたそこから外へ規則的に移動させる。この期間の後、試験表面２８を有する絞りブレード２２ａを格納部２３から取り外し、例えばＸＰＳ、オージェ、ＡＦＭ又はＥＵＶ反射光測定を使用して試験表面２８の表面近くの特徴を分析する。分析結果を使用して、投影レンズのミラーにとって潜在的に有害な状態が投影レンズＰＬ内に存在しないかどうか、かつ／又はどの有害な状態が存在するかを診断する。このような状態がもし検出されれば、是正処置を取ることができる。

試験表面２８の露光累積照射量の記録を残すことが好ましい。試験表面２８に堆積される又はそこから除去される物質の定量分析を行う場合、累積照射量と物質の量の大きさとの比を決める。この比が、その大きさが大きすぎることを示す所定の閾値を超える場合、是正処置を取る。

露光の累積照射量は、様々な方法で記録することができる。一実施例では、リソグラフィ装置の制御コンピュータ（図示せず）がハンドラ２１を制御し、試験表面を含む絞りブレードごとに、照射のうちどの照射量をどのようにビームから受け取ったかを記録する。これは例えば、このような絞りブレードごとに、その絞りブレードの累積照射量を表す数値をそれぞれ保存することによって、また絞りブレード２２ａを使用して基板Ｗに露光照射を施す場合は、その露光照射を表す数値を絞りブレード２２ａの数値それぞれに加えることによって行うことができる。言うまでもなく、使用された絞りブレードの情報に関連してそれぞれの照射量を個別に記録し、後に個別の絞りブレードに対する各照射量を合計するなど他の対処法も可能である。

試験表面２８での放射の量は、例えば照明装置ＩＬのひとみ平面内の強度分布を作るために使用されたフィルタの種類など、ある程度、投影ビームＰＢが処理されてきた方法のパラメータに応じても決まる。この影響に対する訂正が必要な場合、選択されたパラメータに応じて、記録された照射量をそれ相応に調整することが好ましい。必要とされる調整は、例えば様々なパラメータ設定に対して照射量を１回測定することによって、又はモデル計算によって容易に決めることができる。試験表面２８での照射量は幾分、使用されるレチクルＭＡのタイプに応じても決まる。この場合、選択されたパラメータに応じて、記録された照射量をそれ相応に調整する。

別の実施例では、照射量センサ（図示せず）を、例えば絞りブレード２２ａの上、又は絞りブレード２２ａの操作位置近くの投影レンズＰＬ内など、試験表面２８に隣り合って設けることができる。この場合、この照射量センサからの測定値は、試験表面を有する絞りブレード２２ａごとに記録される。

当然のことながら、例えば、作られたそれぞれのタイプのデバイス数を計数し、これらの数を、デバイスの製造中、或る特定の絞りブレードが使用される段階の数に、及びこれらの段階において使用される照射の回数に乗ずることによって、リソグラフィ装置の操作者である人間が、累積照射量を記録することもできる。

絞りブレード２２ａ又は２２ｂを格納部２３から取り出して、その試験表面２８の分析をする場合、この絞りブレード２２ａ又は２２ｂを同じサイズの絞りと新しい試験表面２８とを有する別の絞りブレードで置き換えてもよいし、試験表面２８を絞りブレード２２ａから取り外し新しい試験表面２８で置き換えてもよい。その後その絞りブレード２２ａを格納部２３内に再び入れることができる。この目的のために、絞りブレード２２ａに付加材料片を取り付けることによって試験表面２８を設けることが好ましい。一般に、投影レンズＰＬ内のミラーと同じ組成のミラー片が、絞りブレード２２ａに取り付けられる。

図４に示すように、試験表面２８を、それが絞りブレード２２ａの表面に対しゼロ以外の角度となるように絞りブレード２２ａ上に装着することによって、試験表面２８からビーム経路内を基板Ｗに向かって放射が反射されないようにすることが好ましい。これは、例えばウェッジ（くさび部材）４０を絞りブレード２２ａに取り付け、このウェッジ４０にミラー材料４２を取り付けることによって行うことができる。好ましくは、できる限り様々な状況下で投影ビームＰＢからの放射を捕らえるために、試験表面２８を絞り３０の周囲に隣接して装着する。しかし、絞り３０がかなり細い場合は、試験表面２８を周囲から少し離れたところに配置することもできる。

試験表面２８を、絞りブレード２２ａの一方の面に、ミラー２４から離れたところに配置している場合を示してきたが、試験表面２８を、ミラー２４に対向するもう一方の面に装着することもでき、試験表面２８は、ミラー２４から反射された後の投影ビームＰＢの一部を受け取るようにを配置される。さらに一般に、絞りブレード２２ａ及び２２ｂをその内部に移動させることのできる２つ以上のひとみ平面が利用可能であることを理解されたい。１つ又は複数のこうしたひとみ平面のどれにおいても、試験表面２８を有する絞りブレード２２ａ及び２２ｂを使用することができる。

絞りブレード２２ａ上に単一の試験表面２８が装着される場合を示してきたが、複数の異なる試験表面２８も使用することができることが分かるであろう。従って、例えば周期的時間間隔ごとに新しい試験表面を取り付け、前の試験表面を所定の位置に残すことができる。これにより、時間的な汚染の影響をより詳細に監視することが可能となる。別の例として、例えば１つ又は複数のそれぞれの汚染に対しそれぞれが相対的により感度のよい、互いに異なる表面仕上げの試験表面２８を使用することができる。このような方法で、検出感度を上げることができる。

これまでは、ミラー表面への潜在的損傷を検出するための試験表面２８の使用について述べてきたが、例えば装置の異なる区画間に投影ビームＰＢを通すための窓表面への潜在的損傷を検出するためなど、本発明を他のタイプの表面に対する潜在的損傷の検出のためにも使用することができることが分かるであろう。この場合は、絞りブレード２２ａ又は２２ｂ上の試験表面２８は、このような窓に使用される材料から作られることが好ましい。

さらに、図２には絞りブレード２２ａ及び２２ｂのうち１つのみの上に試験表面２８を明示しているが、試験表面をそれぞれ、複数の絞りブレード２２ａ及び２２ｂにも設けることができることが分かるであろう。このように、絞りブレードの選択とは関係なく状態の監視を行うことができる。加えて、絞りブレードそれぞれの使用が半導体ウェハＷの様々な処理段階と相関関係にある場合は、汚染が特に或る特定の処理段階に関連しているかどうかを検出することが可能となる。或いは、種々のタイプの試験表面を複数の絞りブレード２２ａ及び２２ｂ上に設けて、種々のタイプの汚染を検出することもできる。

別の実施例では、試験表面２８を絞りブレード２２ａに脱着可能に結合させ、試験表面移動機構を設けて、試験表面２８を有する絞りブレード２２ａ又は２２ｂが動作位置にある諸照明段階の合間に、試験表面を１つの絞りブレード２２ａ又は２２ｂからもう１つの絞りブレード２２ａ又は２２ｂへ移動させる。この場合、複数の絞りブレード２２ａ及び２２ｂのそれぞれは、当該絞りブレードに試験表面２８を接続させるための取り付け要素を有することが好ましく、移動機構は試験表面２８を第１の絞りブレード２２ａ又は２２ｂから取り外し、その試験表面を第２の絞りブレード２２ａ又は２２ｂに再び取り付ける。このように、試験表面２８は、それが最初に取り付けられていた第１の絞りブレード２２ａ又は２２ｂが露光されない場合も、投影ビームＰＢに何度も露光されることができる。このように、露光の化学作用をより感度よく検出することができる。

さらに別の実施例では、試験表面２８は脱着可能ではなく、例えばミラーの表面層と同じ表面層を有する絞りブレード２２ａの表面の一部など、絞りブレード２２ａの一体部分を形成する。従って、絞りブレード２２ａ又は２２ｂ用の空間が少なくてすむ。しかしこの場合、分析中、かつ恐らくは分析後も、絞りブレード２２ａの使用を中止しなければならない。

試験表面の特性分析は、数多くの様々な基板Ｗの処理のために、試験表面２８が投影ビームＰＢに何回も繰返し露光されることによって高累積照射量を受けた後に、例えば投影レンズＰＬの通常の耐用寿命の１％又は５％を過ぎた後に、たまに行うことが好ましい。こういう訳で、分析が使用されるのは、低すぎて容易には検出不可能な分圧を受けるミラー近くで、雰囲気が汚染されたことが及ぼす長期にわたる影響を検出するためである。ただし、本発明から逸脱することなく、最大には試験表面２８が露光される都度にさえ、より頻繁に試験表面２８の分析を行ってもよい。この場合、人間が介入せずに、ハンドラ（例えば、ハンドラ２１又は図示しない別の適切なハンドラ）によって絞りブレード２２ａを格納部２３からその中に移動させることのできる専用の分析部を設けることができる。

本発明を投影レンズＰＬに関して説明してきたが、本発明は照明装置ＩＬにも適用することができることが分かるであろう。通常、照明装置ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段を含む。一般に、照明装置のひとみ平面における強度分布の少なくとも外径及び／又は内径の長さ（通常、それぞれ外σ及び内σと呼ばれる）は調整することができる。これは一般に、絞り要素をひとみ平面でのビーム経路内に挿入することによって行うことができる。絞り要素は、ビームの放射を選択的に通過させる１つ又は複数の個別に形作られた開口を有する。ビームによって照射されるがビームは遮断する、絞り要素表面上の或る位置に、試験表面を設けることができる。これを、投影レンズＰＬについて説明したのと同様なやり方で使用して、照射による潜在的な損傷作用を検出することができる。投影レンズＰＬのミラー及び照明装置ＩＬのミラー周辺の雰囲気が汚染されている場合、或る位置つまり照明装置ＩＬ又は投影レンズＰＬにおけるひとみ平面のところの試験表面を使用して、照明装置ＩＬ又は投影レンズＰＬのどちらにおいても、雰囲気のミラーに対する作用を検出することができる。或いは、照明装置ＩＬ及び投影レンズＰＬのどちらにも、かつ／或いはこれらのうち１つのみに、１つ又は複数の試験表面を設けて、照明装置ＩＬ又は投影レンズＰＬにおける作用を検出することができる。

本発明の特定の実施例をいくつか先に説明してきたが、本発明は説明した以外の方法でも実施できることが分かるであろう。この説明は、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 絞りブレードを有する投影レンズを示す図である。 絞りブレードを示す平面図である。 絞りブレードの側面図である。

Claims (11)

1. 放射ビームをビーム経路に沿って基板に提供するためのビーム処理系を含み、前記ビーム処理系が、
   前記ビームの放射を前記ビーム経路に沿って反射又は透過する少なくとも１つの光学要素と、
   前記ビームを通過させるための開口を有する絞りスクリーンと、
   前記ビーム経路内の位置へ前記絞りスクリーンを移動させて、前記ビーム経路の残りの部分への前記ビームの透過を部分的に遮断するように構成され、かつ、前記ビーム経路内の位置から前記絞りスクリーンを移動させるハンドリング部と、
   を含むリソグラフィ装置であって、
   前記絞りスクリーンに、又はその一部に取り付けられ、前記開口に隣り合って配置され、前記絞りスクリーンが前記ビーム経路内の位置にある場合、前記ビーム経路の残りの部分に沿って送られない前記ビームの一部を受け取るように構成された試験表面と、
   前記試験表面の前記ビームの累積照射量の記録手段と、
   を含み、
   前記試験表面が、前記少なくとも１つの光学要素と同じ材料から作られ、
   前記試験表面が、リソグラフィ装置の外部へ取り出し可能である
   リソグラフィ装置。
2. 前記光学要素の露出面及び前記試験表面のどちらもが、前記ビームの放射に対し反射性である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記試験表面が、前記絞りスクリーンの主面と或る角度をなすように前記絞りスクリーン上に配置され、それによって前記試験表面が、前記ビーム経路の残りの部分以外へ前記ビームを反射する、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記絞りスクリーンが、実質的に前記ビーム処理系のひとみ平面内に位置する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記試験表面が、前記絞りスクリーンから脱着可能である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 放射ビームをビーム経路に沿って基板に提供するためのビーム処理系を含み、前記ビーム処理系が、
   前記ビームの放射を前記ビーム経路に沿って反射又は透過する少なくとも１つの光学要素と、
   それぞれ前記ビームを通過させるための開口を有する複数の絞りスクリーンと、
   前記ビーム経路内の位置へ前記複数の絞りスクリーンのそれぞれを移動させて、前記ビーム経路の残りの部分への前記ビームの透過を部分的に遮断するように構成され、かつ、前記ビーム経路内の位置から前記絞りスクリーンを移動させるハンドリング部と、
   を含むリソグラフィ装置であって、
   前記複数の絞りスクリーンのそれぞれに、又は前記複数の絞りスクリーンのそれぞれの一部に取り付けられ、前記開口に隣り合って配置され、前記複数の絞りスクリーンの少なくとも一つが前記ビーム経路内の位置にある場合、前記ビーム経路の残りの部分に沿って送られない前記ビームの一部を受け取るように構成された試験表面と、
   前記試験表面の前記ビームの累積照射量の記録手段と、
   を含み、
   前記試験表面が、前記少なくとも１つの光学要素と同じ材料から作られ、
   前記試験表面が、リソグラフィ装置の外部へ取り出し可能である
   リソグラフィ装置。
7. 少なくとも１つの光学要素により、ビーム経路に沿って基板の方へ放射ビームを生成する段階と、
   開口を有する交換可能な絞りスクリーンを前記ビーム経路内へ挿入して、前記経路の残りの部分から前記基板上へ向かう前記ビームを部分的に遮断する段階と、
   を含むリソグラフィ装置の検査方法であって、
   前記絞りスクリーンに、又はその一部に取り付けられた試験表面が提供され、
   前記試験表面が、前記絞りスクリーンが前記ビーム経路内の位置にある場合、前記ビーム経路の前記残りの部分に沿って送られない前記ビームの一部を受け取り、
   前記試験表面が、前記少なくとも１つの光学要素と同じ材料から作られ、
   前記試験表面の前記ビームの累積照射量を記録する段階と、
   前記試験表面を、リソグラフィ装置の外部へ取り出す段階と、
   前記試験表面の化学変化を分析する段階と、
   を含むことを特徴とするリソグラフィ装置の検査方法。
8. 前記試験表面の化学変化を分析する段階の後に、
   前記放射ビームの露光により前記試験表面に堆積された物質又は前記試験表面から除去された物質を定量する段階と、
   前記累積照射量と、前記定量された物質の量と、の比を決定する段階と、
   を更に含む、請求項７に記載のリソグラフィ装置の検査方法。
9. 前記ビーム経路内に前記絞りスクリーンを置いて、それぞれの期間の間、複数の基板を前記ビームに露光させる段階を含み、前記試験表面を分析する前の前記絞りスクリーンの累積露光期間が、少なくとも１０時間である、請求項７又は８に記載のリソグラフィ装置の検査方法。
10. 前記光学要素の表面近くの雰囲気に影響を及ぼす動作パラメータを調整する段階を含み、前記動作パラメータが、前記分析の結果に応じて調整される、請求項７乃至９に記載のリソグラフィ装置の検査方法。
11. 前記絞りスクリーンが、実質的に前記ビームの処理系のひとみ平面内に配置される、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置の検査方法。

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