JP2006245571A - リソグラフィ装置で使用するセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】感度が高く、ＮＡが高いシステムで使用するのに適切な基板レベルのセンサを提供する。
【解決手段】ＮＡが高いリソグラフィ装置の基板レベルで使用するセンサは、感知要素を覆う透明プレート、および放射線と感知要素との結合を改善する配置構成とを有し、これはフレネルレンズ、ホログラフィック光学要素、逆さまのウィンストンコーン、球面レンズおよび粗面処理を含む。
【選択図】図１０

Description

本発明はリソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標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）の製造において使用可能である。このような場合、代替的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は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射線感光材料（レジスト）の層への描像を介する。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標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、パターン全体を目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板に刻印することによって、パターニングデバイスからのパターンを基板へと転写することも可能である。

投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、リソグラフィ装置の基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬することが提案されている。そのポイントは、露光放射線は液体中の方が波長が短いので、描像する形体の小型化を可能にすることである。（液の効果は、システムで使用する有効ＮＡを大きくでき、焦点深さも大きくすることと見なすこともできる。）固体粒子（例えば水晶）が懸濁している水などの、他の浸漬液も提案されている。

しかし、基板または基板と基板テーブルを液体槽に浸すと（例えば参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第４，５０９，８５２号参照）、走査露光中に加速しなければならない液体が大きいことになる。これには、追加の、またはさらに強力なモータが必要であり、液体中の乱流が望ましくない予想不可能な影響をもたらすことがある。

提案されている解決法の一つは、液体供給システムが、液体封じ込めシステムを使用して、液体を基板の局所的な区域、および投影システムの最終要素と基板の間（基板は通常、投影システムの最終要素より大きい表面積を有する）のみに提供することである。これを配置構成するために提案されている一つの方法が、国際出願公開第９９／４９５０４号で開示され、これは参照により全体が本明細書に組み込まれる。図２および図３で示すように、液体は少なくとも１つの入口ＩＮから基板へと、好ましくは最終要素に対する基板の動作方向に沿って供給され、投影システムの下を通過した後、少なくとも１つの出口ＯＵＴによって除去される。つまり、−Ｘ方向で要素の下で基板を走査しながら、要素の＋Ｘ側で液体を供給し、−Ｘ側で取り出す。図２は、入口ＩＮを介して液体を供給し、低圧ソースに接続した出口ＯＵＴにより要素の他方側で取り出す配置構成を概略的に示す。図２では、最終要素に対する基板の動作方向に沿って液体を供給するが、こうする必要はない。最終要素の周囲に位置決めされた入口と出口の様々な方向および数が可能であり、図３には、各側に入口１個と出口１個の４セットが、最終要素の周囲に規則的パターンで設けられた１つの例が図示されている。

提案されている別の解決法は、液体供給システムに、投影システムの最終要素と基板テーブルの間にある空間の境界の少なくとも一部に沿って延在する封止部材を設けることである。このような解決法が図４に図示されている。封止部材は、ＸＹ面では投影システムに対してほぼ静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）では多少の相対的運動がある。封止部材と基板表面の間に封止部が形成される。封止部は、ガス封止のような非接触式封止部であることが好ましい。ガス封止を有するこのようなシステムが欧州特許出願第０３２５２９５５．４号で開示され、これは参照により全体が本明細書に組み込まれる。

欧州特許出願第０３２５７０７２．３号では、ツインまたはデュアルステージの浸漬リソグラフィ装置の概念が開示されている。このような装置には、基板を支持する２つのステージを設ける。第一位置のステージでレベリング測定を実行し、浸漬液が存在する第二位置のステージで露光を実行する。あるいは、装置には１つのステージしかない。

描像性能を評価し、最適化するために、基板レベルで幾つかのセンサを使用する。これは、透過像センサ（ＴＩＳ）、露光放射線量を測定するスポットセンサ、およびスキャナでの総合レンズ干渉計（ＩＬＩＡＳ）を含む。

ＴＩＳは、マスク（レチクル）レベルでのマークパターンの投影空中像の位置を基板レベルで測定するために使用する。基板レベルでの投影像は、露光放射線の波長に匹敵する線幅を有する線パターンでよい。ＴＩＳは、下にフォトセルがある状態で、透過パターンを使用してこのマスクパターンを測定する。センサのデータを使用して、６自由度（平行運動で３、回転で３）で基板テーブルに対するマスクの位置を測定する。また、投影マスクの倍率およびスケーリングを測定することができる。センサは、パターンの位置および全照明設定（シグマ、レンズのＮＡ、全マスク（バイナリ、ＰＳＭなど））の影響を測定できることが好ましいので、細い線幅が好ましい。ＴＩＳは、ツールの光学的性能の測定にも使用することができる。瞳の形状、コマ、球面収差、非点収差および像面湾曲のような特性を測定するために、様々な照明設定を様々な投影像と組み合わせて使用する。

ＩＬＩＡＳは、高い次数までレンズ収差の静的測定を実行可能な干渉型波面測定システムである。システムの初期化および校正に使用する総合測定システムとして実現することができる。あるいは、「オンデマンド」で監視および再校正に使用することができる。

ＮＡが高いシステム、特に浸漬システムでは、基板レベルでの従来通りのセンサは、１より大きいＮＡに対応する角度で到達した放射線に対して感度が低いか、感度がないことが判明している。ＮＡは、ｎ．ｓｉｎ（θ）と定義され、ここでｎは投影システムの最終要素と基板の間にある材料の屈折率、θは、垂線から最も離れた放射線の垂線に対する角度である。

感度が高く、ＮＡが高いシステムで使用するのに適切な基板レベルでのセンサを提供することが望ましい。

本発明の態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
透過性プレートの背面に設けたルミネッセント（ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）層を有し、ルミネッセント層が放射線を吸収して、異なる波長のルミネッセント放射線を発光し、背面が粗いセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成されたフレネルレンズを有するセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、
放射線が透明プレートの背面に対する垂線に向かって屈折するように、放射線が通過する透過性プレートの領域が屈折率の勾配を有するセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成された逆さまのウィンストンコーンを有するセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、
放射線検出器を透明プレートの背面に直接装着するセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成されたホログラフィック光学要素を有するセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
透過性プレートの背面に設けられた凸球面レンズと、
凸球面レンズを囲み、レンズから出る放射線を放射線検出器に結合するように配置構成された円筒形反射器とを有するセンサが提供される。

本発明のさらなる態様によると、パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
放射線検出器と、
前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成された円筒形本体を有し、円筒形本体が、湾曲側の表面に反射性コーティングを、センサに面する端面には凹状窪みを有するセンサが提供される。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

図では、対応する記号は対応する部品を示す。

図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線またはＤＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決め装置ＰＭに連結を行った支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決め装置ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＳとを有する。

照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気、または他の締め付け技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相形体またはいわゆるアシスト形体を含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、放射線ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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パネルがある。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、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったような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さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射線ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、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および静電気光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射性マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。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見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。

放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されている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形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。同様に、基板テーブルＷＴの運動は、第二位置決め装置ＰＷの部分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することができる。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はショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマーク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ンメントマークは、専用の目標位置を占有するが、目標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ンメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

ここに表した装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査する一方、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、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、以上で言及したような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なしリソグラフィに容易に適用することができる。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。

図５で示すように、液体供給システムは、投影システムの最終要素と基板の間の空間に液体を供給するために使用される。リザーバ１０が、投影システムの像フィールドの周囲で基板の非接触封止部を形成し、したがって液体は、基板表面と投影システムの最終要素との間の空間を充填するように封じ込められる。リザーバは、投影システムＰＬの最終要素の下に位置決めされ、これを囲む封止部材１２によって形成される。液体は、投影システムの下で封止部材１２内の空間に入る。封止部材１２は、投影システムの最終要素よりわずかに上まで延在し、液体レベルが最終要素より上まで上昇し、したがって液体の緩衝部が提供される。封止部材１２は、その上端が投影システムまたはその最終要素の形状にほぼ一致することが好ましい内周を有し、例えば円形でよい。底部では、内周は像フィールドの形状にほぼ一致し、例えば長方形であるが、そうである必要はない。

液体は、封止部材１２の底部と基板Ｗの表面との間のガス封止部１６によって、リザーバ内に封じ込められる。ガス封止部は、加圧状態で入口１５を介して封止部材１２と基板の間のギャップに供給され、第一出口１４を介して抽出される空気または合成空気のようなガスであるが、好ましくはＮ２または別の不活性ガスで形成される。ガス入口１５へのオーバープレッシャー、第一出口１４の真空レベルおよびギャップの幾何学的形状は、液体を封じ込める内側への高速の空気流があるように配置構成される。

図６は、先行技術によるＩＬＩＡＳセンサモジュール２０を示す。このモジュールは放射線受光素子として剪断格子（ｓｈｅａｒｉｎｇ ｇｒａｔｉｎｇ）構造２１を有し、これはガラスまたは水晶でよい透過性プレート２２によって支持されている。量子変換層（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）２３をカメラチップ２５（放射線検出要素）のすぐ上に位置決めし、これを基板２８に装着する。基板２８は、スペーサ２６を介して透過性プレート２２に接続し、結合線２７が放射線検出要素を外部計器に接続する。空気ギャップを量子変換層２３と透過性プレート２２の間に配置する。例えば１５７ｎｍの放射線に対して感受性があるように設計されたこのような機構では、センサ内の空気ギャップを容易にパージすることができず、したがって大きい割合の酸素および水を含むことになり、これは放射線を吸収する。したがって信号が失われる。水晶またはガラス封止プレート２２とギャップ中の空気とは屈折率に大きい差があるので、臨界角が小さく、ＮＡ＞１に対応する垂線に対して比較的大きい角度での放射線が失われる。信号の喪失に加えて、センサの感度も、入射角で均一にならない。

図７から図１５は、本発明の実施形態による改良された基板レベルセンサを示す。以下の実施形態では、図６のセンサの部品と同等の部品は、同様の参照番号で識別され、簡潔にするために詳細な説明は省略される。

図７の実施形態では、量子変換（ルミネッセント）層２３は、カメラチップ（放射線検出要素）２５の前部ではなく、透明プレート２２の背面に位置決めする。量子変換層は空気より高い屈折率を有するので、臨界角が大きくなり、透明プレート２２で内部反射する放射線が少なくなる。しかし、図８で示すように、量子変換層の材料は蛍光体でよいが、多孔質であり、したがって透明プレート２２の背面の被覆が不完全である。したがって、透明プレート２２で内部反射する放射線の増加が予想される。本発明の発明者は、透明プレート２２の背面２２ａを粗くすることによって、センサの感度を改善できることを発見した。

表面２２ａの粗さは、透明プレートを通して伝播する放射線が、様々な角度で表面２２ａの複数の区域に遭遇するという効果を有する。したがって、図９で示すように、（全）垂線（（ｇｌｏｂａｌ）ｎｏｒｍａｌ）に近い角度では透過がなくなるが、全垂線から角度が遠くなると、透過が増加する。正味の効果は、入射角とともにセンサ感度の均一性が増大することである。表面の拡散性により、カメラ２５上の像が多少ぼやけるが、これは特に例えば２５μｍなどのピクセルサイズより小さい場合に許容可能であり、したがって無視することができる。したがって、カメラ２５を変換層２３に近づけたり、直接当てたりする必要がない。あるいは、レンズまたは光ファイバ束を使用して、変換層２３が発光した放射線を空間情報の損失なくカメラに結合することができる。

表面２２ａの粗さは、プレートの製造の最終的な研磨ステップを省略するなど、知られている任意の方法で生成することができる。

表面粗さは、表面の傾斜の変動が、少なくともＮＡが１を超える量だけの大きさがあるような粗さでなければならない。つまりΔθ＞ｓｉｎ^−１（ＮＡ−１）である。これにより、最大のＮＡでの放射線が常に、表面のある点における臨界角より小さい入射角を有することが保証される。

表面粗さ試験器によって測定される粗さＲＤｑは、ｔａｎ（ｓｉｎ^−１（ＮＡ−１））より大きくなければならず、例えば０．１から０．５の範囲である。

図１０で示すセンサ３０のさらなる実施形態は、透明プレート２２の背面２２ａに形成されたフレネルレンズ３１を有する。フレネルレンズは、クロム層２１の開口（例えばピンホールまたは格子）を通過する全放射線が、臨界角より小さい角度で水晶またはガラス／空気の界面に入射するように設計される。フレネルレンズは、例えばリソグラフィのパターン形成およびエッチングのような、知られている多くの技術で形成することができる。

さらなる実施形態によるセンサ４０が図１１に図示され、クロム層２１の開口（例えばピンホールまたは格子）の背後で透明プレート４１に、屈折率の勾配を有する領域４１を有する。これは、透明プレート２２を形成する水晶またはガラス材料に局所的に選択的ドーピングを施すことによって生成することができ、開口を通過する全ての光線が垂線に近い角度で水晶／空気の界面に入射するように配置構成することが可能である。

図１２は、臨界角より小さい角度で底面５２に入射し、したがって内部反射がなく、センサ２５への透過が最大になるように、全ての光線を反射するために逆さまにしたウィンストンコーン５１を使用するセンサ５０のさらなる実施形態を示す。ウィンストンコーンは、ある視野で入る光線を最大限に収集するように設計された軸外し回転放物線であり、Ｒ．Ｗｉｎｓｔｏｎの「Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｏｐｔｉｃｓ」（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍｅｒ．６０，２４５−２４７，１９７０）でさらに説明され、これは参照により全体が本明細書に組み込まれる。この実施形態のウィンストンコーン５１は、水晶またはガラスの中実部片であり、透明プレート２２と一体形成することが好ましく、側面５３に反射性コーティングを有する。

図１３で示すセンサ６０では、センサ２５を透明プレート２２の背面２２ａに直接装着する。この目的のために、検出すべき放射線にて安定し、透明プレート２２の水晶またはガラスに近い屈折率を有する接着剤を使用することができる。

図１４で示すさらなるセンサ７０は、放射線をセンサ２５へと案内するために、透明プレート２２の背面に配置したホログラフィック要素７１を使用する。必要なホログラフィックのパターンは、既知の技術で容易に作成することができる。代わりに回折性光学要素を使用してもよい。

図１５で示すように、さらなる実施形態によるセンサ８０は、透明プレート２２および反射性シリンダ８２の背面に形成されて、放射線をセンサ２５に案内する凸球面レンズ８１を有する。球面レンズ８１は、クロム層２１の開口付近にその中心を有し、したがって水晶／空気の界面における入射角は、全放射線で垂線に近い。

球面レンズは、透明プレートと一体形成することが好ましいが、別個の本体として形成し、適切な接着剤、つまり露光放射線で安定し、レンズのそれと近い屈折率を有する接着剤を使用して取り付けてもよい。

しかし上記の、円筒形の反射器は、別個の本体として作成し、その後に透明基板またはセンサに取り付けることが好ましい。これは、取り付けの方法および正確さの要件が、その形状の要件よりはるかに緩やかだからである。

図１６の実施形態では、センサ９０は透明プレート２２の背面に設けた円筒形突起９１を有する。突起の遠位端は凹状の切り取り形状を有し、レンズを形成する。突起９１の外面９３を研磨し、コーティングして、反射性を向上させる。凹状表面をコーティングして、透過性を向上させてもよい。図で示すように、放射線は３つの経路のうち１つでセンサ２５に到達することができる。垂線に対して小さい角度では、放射線は凹状表面９２をそのまま通過して、センサ２５に到達する。垂線に対する角度が大きくなると、放射線は凹状表面９２で内部反射し、側面９３で反射して、凹状表面９２に戻り、これを通過してセンサに到達する。垂線に対する角度がさらに大きくなると、放射線は側面９３で反射し、凹状表面９２を通過してセンサへ至る。

図１１から図１６の実施形態にはルミネッセント層または量子変換層が図示されていないが、都合良ければセンサまたは他の場所に設けてもよい。本発明の様々な実施形態の形体を組み合わせてよいことも理解される。

放射線受光要素は、センサの機能に応じてピンホールを有する格子および／または要素を有してよい。

センサは、基板のレベルに配置することができ、特に放射線受光素子２１が投影システムの最終要素から基板Ｗとほぼ同じ距離にあるように配置することができる。

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が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンス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に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、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）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその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、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、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。

本明細書で使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅する。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折および反射光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか、またはその組み合わせを指す。

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。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または自身内にこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

本発明は、浸漬リソグラフィ装置に、特に上述したタイプの浸漬リソグラフィ装置に適用可能であるが、それに制限されない。

上記の説明は例示的であり、制限的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。 先行技術のリソグラフィ投影装置で使用される液体供給システムを示す。 先行技術のリソグラフィ投影装置で使用される液体供給システムを示す。 別の先行技術のリソグラフィ投影装置による液体供給システムを示す。 別の先行技術のリソグラフィ投影装置による液体供給システムを示す。 先行技術によるＩＬＩＡＳセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態によるセンサモジュールを示す。 粗面処理がないルミネッセント層への放射線結合を示す。 粗面処理をしたルミネッセント層への放射線結合を示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。 本発明の実施形態による別のセンサモジュールを示す。

Claims (17)

1. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサであって、
   放射線検出器と、
   前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
   透過性プレートの背面に設けたルミネッセント層を有し、ルミネッセント層が放射線を吸収して、異なる波長のルミネッセント放射線を発光し、背面が粗いセンサ。
2. 背面が、測定して０．１から０．５の範囲の表面粗さＲｄｑを有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 放射線検出器が複数のピクセルを有し、背面の粗さによって、ピクセルの１つのサイズより小さいぼかしを引き起こす、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサであって、
   放射線検出器と、
   前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
   透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成されたフレネルレンズを有するセンサ。
5. 透明プレートを通過する全放射線が、臨界角より小さい角度で透明プレートを出るように、フレネルレンズを配置構成する、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. フレネルレンズを透明プレートと一体形成する、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
7. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサであって、
   放射線検出器と、
   前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、
   放射線が透明プレートの背面に対する垂線に向かって屈折するように、放射線が通過する透過性プレートの領域が屈折率の勾配を有するセンサ。
8. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサであって、
   放射線検出器と、
   前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
   透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成された逆さまのウィンストンコーンを有するセンサ。
9. 逆さまのウィンストンコーンの側面に反射しコーティングを設ける、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
10. 逆さまのウィンストンコーンを透明プレートと一体形成する、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
11. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサであって、
    放射線検出器と、
    前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、
    放射線検出器を透明プレートの背面に直接装着するセンサ。
12. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
    放射線検出器と、
    前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
    透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成されたホログラフィック光学要素を有するセンサ。
13. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
    放射線検出器と、
    前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
    透過性プレートの背面に設けられた凸球面レンズと、
    凸球面レンズを囲み、レンズから出る放射線を放射線検出器に結合するように配置構成された円筒形反射器とを有するセンサ。
14. 凸球面レンズを透明プレートと一体形成する、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
15. 円筒形反射器を透明プレートと別個に作成し、その後にそれに取り付ける、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
16. パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを有するリソグラフィ投影装置の基板レベルで使用され、１より大きい開口数を有するセンサで、
    放射線検出器と、
    前面および背面を有する透過性プレートとを有し、透過性プレートは、投影システムによって投影された放射線が透過性プレートの前面に入って、その背面から放射線検出器へと通過するように、放射線検出器を覆い、さらに、
    透過性プレートの背面に設けられ、放射線を放射線検出器に結合するように配置構成された円筒形本体を有し、円筒形本体が、湾曲側の表面に反射性コーティングを、センサに面する端面には凹状窪みを有するセンサ。
17. 円筒形本体を透明プレートと一体形成する、請求項１６に記載のリソグラフィ装置。

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