JP2014212353A - 放射検出器 - Google Patents

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Abstract

【課題】改善された放射検出器を提供する。【解決手段】放射検出器は放射を検出する。放射検出器は複数のファラデーカップを含む。各ファラデーカップにはカバーが設けられている。各カバーは、放射がファラデーカップへと通り抜けることができる窓構成を含む。各カバーの窓構成は各ファラデーカップに対して異なる。各ファラデーカップは、放射がターゲットに入射した場合に光電子を放出するように構成されたターゲットを収容する。【選択図】図３

Description

[0001] 本発明は、放射検出器に関する。排他的ではないが、本発明は、特に、リソグラフィ装置における使用のための放射検出器に関する。放射検出器は、例えば、電磁スペクトルのＥＵＶまたはＤＵＶ部分における放射の波長を検出するために使用されてよい。放射は、および／またはより具体的には放射の波長は、リソグラフィ装置を用いてパターンを基板に適用するために使用されてよい。放射検出器は、イメージアライメントセンサであってよい。
[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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）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（例えば、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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] レジスト層にパターンフィーチャを提供するためにＵＶ放射が通常使用されている。基板上に今まで以上に小さい構造を投影することを可能にするために、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内、例えば、１３ｎｍ〜１４ｎｍまたは６ｎｍ〜７ｎｍの範囲内の波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）を使用することが提案された。
[0004] 極端紫外線（特に、例えば、他の波長の放射の中で）は、例えばプラズマを使用して生成することができる。プラズマは、例えば、適切な材料（例えば、スズ）の粒子にレーザを向けることによって、ＸｅガスまたはＬｉ蒸気などの適切なガスまたは蒸気の流れにレーザを向けることによって、あるいは放電を作り出すことによって生成することができる。結果として生じるプラズマは、極端紫外線（または超ＥＵＶ放射）を放出し、これは、極端紫外線を受けて放射をビームへと集束させるミラーかすめ入射コレクタのようなコレクタを使用して集光される。
[0005] 実際のＥＵＶ源、例えばプラズマを使用してＥＵＶ放射を生成するＥＵＶ源は、所望の「帯域内」ＥＵＶ放射を放出するだけではなく、望ましくない「帯域外」放射も放出する。この帯域外放射は、深紫外線（ＤＵＶ）範囲内（１００ｎｍ〜４００ｎｍ）および可視光線範囲（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）で最も顕著である。さらに、一部のＥＵＶ源、例えば、レーザ生成プラズマＥＵＶ源の場合、通常１０．６μｍのレーザからの放射は、かなりの量の帯域外放射を示す。
[0006] ＵＶ放射ビームを構成する光子のエネルギーは高い場合があり、ＵＶ放射により露光される表面または物体にダメージを与えるほど高い場合がある。光子エネルギー、よってダメージの可能性は、放射の波長が短くになるにつれて、例えば電磁スペクトルのＤＵＶおよびＥＵＶ部分における波長になるにつれて高まる。
[0007] ＵＶ放射、特にＥＵＶ放射は、そのＥＵＶ放射によって露光された物体のガス放出を引き起こすことで知られている。このガス放出は汚染の生成という結果になることがあり、この汚染はリソグラフィ装置内の多数の表面のうちの任意の１つ以上の上に堆積し得る。これは、その１つ以上の表面の光学性能（例えば、反射率）の低下に繋がり得る。
[0008] リソグラフィ装置では、多くの場合、リソグラフィによって使用される１つ以上の波長の放射を検出してパターンを基板に適用できることが必要である。通常、その放射の強度が測定され、その測定された強度を用いて、例えば、リソグラフィ装置によって使用される放射ビームのアライメントを行ってよい（例えば、イメージを提供する）。通常、フォトダイオードはリソグラフィ装置における放射検出器として使用されるが、フォトダイオードはその使用に付随して多数の不利点を有する。
[0009] 放射によるフォトダイオードの露光はフォトダイオードの劣化を引き起こし得る。例えば、放射が高エネルギー光子（例えば、ＥＵＶ放射ビームの９０ｅＶ光子）を含む場合、光子はフォトダイオードの劣化およびダメージを引き起こし得る。別の不利点は、上述した汚染の堆積に付随する。例えば、表面のガス放出または表面からのガス放出は、フォトダイオードの表面上の汚染の堆積に繋がり得る。例えば、炭素がフォトダイオードの１つ以上の表面上に堆積し得る。そのような堆積は、１つ以上または全ての波長の放射を検出するためのフォトダイオードの性能における低下または障害に繋がり得る。現在、フォトダイオードに対する洗浄プロセスは知られておらず、これは汚染されたフォトダイオードを置き換える必要があるということを意味し、高額となり得る。フォトダイオードの使用に付随するさらなる不利点は、フォトダイオードが上述した帯域外放射に反応（例えば、検出）し得ることであり、これは、放射ビームを構成する所望の波長の放射のレベルまたは強度について誤った表示を提供し得る。
[0010] 本発明の目的は、本明細書で特定されているかそれとも他の場所で特定されているかに関わらず、上記の少なくとも１つの問題点を未然に防ぐ、または緩和する放射検出器を提供することである。以下にさらに提供される情報から明らかになるように、放射検出器はイメージアライメントセンサであってもよい。
[0011] 本発明の第１態様によると、（例えば、特定の波長または波長の範囲を有する）放射を検出する放射検出器が提供される。放射検出器は、複数のファラデーカップ（例えば、アレイ）を含む。各ファラデーカップにはカバーが設けられる。各カバーは、放射がファラデーカップへと通り抜けることができる窓構成を含む。各カバーの窓構成は、各ファラデーカップに対して異なる。各ファラデーカップは、放射がターゲットに入射した場合に光電子を放出するように構成されたターゲットを収容する。
[0012] 一例または一実施形態では、単一のカバーが複数のファラデーカップに渡って延在してもよく、よって各ファラデーカップのカバーを提供する。１つ以上のカバーまたは単一のカバーは膜であってよい。１つ以上のカバーまたは単一のカバーはシリコンから形成されてよい。
[0013] 一例または一実施形態では、各窓構成は、異なる数、異なる形状、異なるサイズまたは異なる向きの１つ以上の窓を含むということにおいて異なっていてよい。
[0014] 一例または一実施形態では、各窓構成は、窓、複数の窓、第１の方向に延在する複数のスロット窓、および／または第１の方向と垂直である第２の異なる方向に延在する複数のスロット窓のうちの１つ以上であってよい。
[0015] 一例または一実施形態では、ファラデーカップのうちの１つ以上は、ターゲットに対して一定のバイアス電圧で維持されるように構成されてよい。ターゲットに対する一定のバイアス電圧は、放射がターゲットに入射した場合にターゲットによって放出される光電子の電子ボルトにおける予想エネルギーとほぼ同等またはそれより大きくてよい。
[0016] 一例または一実施形態では、ファラデーカップによって収容されたターゲットは、ファラデーカップから電気的に絶縁されてよい。
[0017] 一例または一実施形態では、放射は、電磁スペクトルのＥＵＶまたはＤＵＶ部分における波長を有してよい。
[0018] 一例または一実施形態では、窓構成または複数の窓構成は、カバー内の１つ以上のアパーチャであってよい。
[0019] 本発明の第２態様によると、本発明の第１態様による放射検出器が設けられた基板ホルダが提供される。
[0020] 本発明の第３態様によると、本発明の第１態様および第２態様による放射検出器または基板ホルダを含むリソグラフィ装置が提供される。
[0021] 一例または一実施形態によると、放射検出器、または放射検出器が設けられた基板ホルダは移動可能であってよい。
[0022] 一例では、パターニングデバイスは、使用中に窓構成を通って結像される基準ビームを提供するように構成されており、イメージは窓より小さい。
[0023] 本発明のさらなる特徴および利点、さらに本発明の様々な実施形態の構造及び動作を、添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。本発明は、本明細書で説明する特定の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、本明細書では例示のためにのみ提示されている。本明細書に含まれる教示に基づき、当業者には追加の実施形態が明白になるであろう。
[0024] 本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し、さらに、記述ととも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。
[0025] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。 [0026] 図２は、本発明の一実施形態による、図１に示すリソグラフィ装置のより詳細な概略図である。 [0027] 図３は、本発明の一実施形態による放射検出器（例えば、イメージアライメントセンサ）の側面図を概略的に示す。 [0028] 図４は、本発明の一実施形態による、図３の放射検出器のためのカバーの平面図を概略的に示す。 [0029] 図５は、本発明の一実施形態による放射検出器を含むリソグラフィ装置を概略的に示す。
[0030] 本発明の特徴および利点は、以下で述べる詳細な説明を図面と組み合わせて考慮することにより、さらに明白になり、ここで同様の参照文字は全体を通して対応する要素を識別する。図面では、同様の参照番号は全体的に同一、機能的に類似する、および／または構造的に類似する要素を示す。要素が最初に現れた図面を、対応する参照番号の最も左側の（１つ以上の）桁で示す。
[0031] 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つ以上の)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つ以上の）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規定される。
[0032] 記載される（１つ以上の）実施形態、および「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」などへの本明細書における言及は、記載される（１つ以上の）実施形態が特定の特徴、構造また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、構造または特性を含まないことを示す。さらに、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。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造また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、また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にあることが理解される。
[0033] 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その任意の組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサで読み取り、実行することができる機械読取可能媒体に記憶した命令としても実施することができる。機械読取可能媒体は、機械（例えば、計算デバイス）で読取可能な形態で情報を記憶するか、伝送する任意の機構を含むことができる。例えば、機械読取可能媒体はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響または他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを、本明細書では特定の行為を実行するものとして記述することができる。しかしながら、このような記述は便宜的なものにすぎず、このような行為は実際には計算デバイス、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、命令などを実行する他のデバイスの結果であることを認識されたい。
[0034] しかしながら、このような実施形態についてより詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施できる例示的環境を提示することが有益である。
[0035] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置２を概略的に示している。このリソグラフィ装置２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）ＭＡを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って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に連結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、かつ特定のパラメータに従って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に連結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、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。
[0036] 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、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[0037] サポート構造は、パターニングデバイスの重量を支えるなどしてパターニングデバイスを支持する。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置２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などの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。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。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0038] 本明細書において使用される「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または上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。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内または上に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[0039] パターニングデバイスの例としては、マスクおよびプログラマブルミラーアレイが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、一般的には、ＥＵＶ放射（または超ＥＵＶ）ではリソグラフィ装置は反射型となる。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ており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、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ける。
[0040] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、あらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。通常、ＥＵＶ（または超ＥＵＶ）放射リソグラフィ装置では、投影システムの光学要素は反射型となるが、他の型の光学要素を使用してもよい。光学要素は真空中にあってよい。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0041] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置２は、反射型のもの（例えば、反射型マスクを採用しているもの）である。
[0042] 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）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を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。
[0043] 図１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ける。放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、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、放射源ＳＯからイルミネータＩＬ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。その他の場合においては、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムとともに、放射システムと呼んでもよい。
[0044] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節する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ＩＬは、インテグレータおよびコンデンサといったさまざま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ＩＬを使って放射ビームＢ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もたせることができる。
[0045] 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。マスクＭＡによって反射された後、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あわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分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ＩＦ１を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、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。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部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って達成することができる。ステッパの場合は（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のみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0046] 例示の装置２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．ステップモードにおいては、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、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャンモードにおいては、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）。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。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
３．別のモードにおいては、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、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。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、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、前述の型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。
[0047] 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、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0048] 図２は、放射源ＳＯ、イルミネータＩＬ（照明システムとも呼ぶ）および投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置２をより詳細に示す。放射源ＳＯは、放電プラズマを含み得る放射エミッタ４を含む。ＥＵＶ放射は、電磁スペクトルのＥＵＶ放射範囲内の放射を放つために非常に高温のプラズマが生成されるガスまたは蒸気、例えばＸｅガスまたはＬｉ蒸気によって生成されてもよい。非常に高温のプラズマは、放電の部分的にイオン化されたプラズマを光軸６上に崩壊させることによって作り出すことができる。例えば、約１０ＰａのＸｅまたはＬｉ蒸気あるいは任意の他の適したガスまたは蒸気の分圧は、放射の効率的な生成のために要求される場合がある。一部の実施形態ではスズを使用してもよい。図２は、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）放射源ＳＯを示す。例えばレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）放射源などの他の放射源を使用してもよいことが理解されるであろう。
[0049] 放射エミッタ４によって放出される放射は、放射源チャンバ８からコレクタチャンバ１０へと送られる。コレクタチャンバ１０は、汚染トラップ１２およびかすめ入射コレクタ１４（長方形として概略的に示される）を含む。コレクタ１４を通り抜けことができた放射は、格子スペクトルフィルタ１６から反射してコレクタチャンバ１０内のアパーチャ２０における仮想源ポイント１８に合焦または仮想源ポイント１８内で合焦される。アパーチャ２０を通り抜ける前に、放射は任意のスペクトル純度フィルタ２１を通り抜けてもよい。放射ビーム２１は、コレクタチャンバ１０から、第１リフレクタ２２および第２リフレクタ２４を介してレチクルまたはマスクテーブルＭＴ上に位置決めされたレチクルまたはマスクＭＡへとイルミネータＩＬ内で反射する。パターン付けされた放射ビーム２６が形成され、これは、投影システムＰＳにおいて第１反射エレメント２８および第２反射エレメント３０を介して基板テーブルＷＴ上で保持されている基板Ｗ上に結像される。
[0050] 図２に示されたものよりも多くのまたは少ないエレメントが、通常放射源ＳＯ、照明システムＩＬおよび投影システムＰＳの中に存在し得ることが理解されるであろう。例えば、一部の実施形態では、照明システムＩＬおよび／または投影システムＰＳは、より多くのまたはより少ない数の反射エレメントまたはリフレクタを含んでよい。
[0051] リソグラフィ装置（例えば、図１および／または図２に示すリソグラフィ装置）では、多くの場合、リソグラフィ装置によって使用される放射を検出することが望ましい。例えば、特定の波長の放射、またはその波長の放射の強度を検出することが望ましい場合がある。というのは、この特定の波長の放射は、基板等の上に設けられたレジスト層をパターン付けするために使用される特定の波長の放射であり得るからである。あるいは、または加えて、特定の波長の強度または放射ビームによって形成されるイメージを構成する波長の数を測定してイメージを例えば基板と位置合わせすることができる。イメージのアライメントとは、基板またはその一部がそのイメージを提供したパターニングデバイスと位置合わせされることを意味してもよい。この例では、放射検出器は、イメージアライメントセンサとして機能する。
[0052] １つ以上の光ダイオードを含む放射検出器（例えば、イメージアライメントセンサ）を提供することが公知であるが、上記したように、光ダイオードはその使用に伴い多数の不利点を有する。したがって、これらの不利点を回避または軽減する放射検出器を提供できること、または少なくとも既存のフォトダイオードベースの放射検出器（例えば、イメージアライメントセンサ）の代替を提供することが望ましい。
[0053] 本発明の一実施形態によると、放射（例えば、特定の波長の放射または波長の範囲）を検出する放射検出器が提供される。放射検出器は、複数のファラデーカップを含む。各ファラデーカップにはカバーが設けられている。各カバーは、少なくとも部分的にファラデーカップを囲う。各カバーは、放射が通り抜けることができる窓構成を含む。各カバーの窓構成は、各ファラデーカップごとに、または異なる群のファラデーカップごとに異なっていてもよい。各ファラデーカップは、光電効果に従って、放射がターゲットに入射した場合に光電子を放出するように構成されたターゲットを収容する。
[0054] 異なる窓構成の供給は、放射検出器がイメージアライメントセンサとして機能することを可能にする。よって、放射検出器について言及されるあらゆる箇所において、放射検出器はイメージアライメントセンサでもあり得ることが理解されるであろう。
[0055] フォトダイオードと比較してファラデーカップの使用は特に有利である。フォトダイオードは、放射、例えばＥＵＶ放射による露光によって劣化およびダメージが与えられることがある。ファラデーカップはこの不利点を有さない。ファラデーカップは、フォトダイオードによって提供される光電流よりさらに安定性があり、かつ正確なものを提供する。例えば、放射によって露光される１つ以上の表面のガス放出による炭素によってファラデーカップが汚染された場合、ファラデーカップを洗浄することができる。しかしながら、現時点ではそのような洗浄プロセスはフォトダイオードに対して知られていない。さらに、フォトダイオードは帯域外放射に反応し（例えば、その強度を検出する）、これは検出されることが望ましい放射の強度に関して擬似信号を提供し得る。しかしながら、ファラデーカップはこの問題を有しておらず、（光電効果に従って）ファラデーカップによって収容されるターゲットを形成するために使用される材料に関連した非常に特定の波長の放射のみを検出する。さらに、異なる窓構成を含むカバーを有する複数（例えば、１−Ｄまたは２−Ｄアレイ）のファラデーカップは、対応する異なる窓構成を有する複数のフォトダイオードと比較してより安価で提供することができる。このコスト削減は、重要な利点となることがあり、本発明の実施形態の最も重要な利点のうちの１つである可能性がある。
[0056] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、図３、図４および図５を参照して以下に説明する。図面は特定の縮尺通りに描かれていない。異なる図面における同様のフィーチャには同じ参照符号が与えられる。
[0057] 図３は、本発明の一実施形態による放射検出器を概略的に示す。放射検出器は、複数のファラデーカップ（例えば、アレイ等の形態を有する）を含む。この特定の実施形態では、複数のファラデーカップは、ファラデーカップの１−Ｄアレイを形成する５つのファラデーカップ：第１ファラデーカップ４０、第２ファラデーカップ４２、第３ファラデーカップ４４、第４ファラデーカップ４６および第５ファラデーカップ４８を含む。各ファラデーカップ４０〜４８にはカバー５０が設けられており、これは各ファラデーカップ４０〜４８を部分的に囲い得る。この実施形態では、単一のカバー５０がファラデーカップ４０〜４８のアレイに渡って延在し、各ファラデーカップ４０〜４８に対してカバーを提供する。他の実施形態（図示せず）では、１つ以上のファラデーカップに個別のカバーが設けられてもよい。
[0058] 一例では、各ファラデーカップ４０〜４８に対するカバー５０（またはカバー５０の一部）には、ファラデーカップ４０〜４８へと放射が通り抜ける窓構成が設けられる。窓構成は各ファラデーカップ４０〜４８ごとに異なってよい。この実施形態では、第１ファラデーカップ４０を覆うカバー５０の一部には第１窓構成５２が設けられており、第２ファラデーカップ４２を覆うカバー５０の一部には第２窓構成５４が設けられており、第３ファラデーカップ４４を覆うカバー５０の一部には第３窓構成５６が設けられており、第４ファラデーカップ４６を覆うカバー５０の一部には第４窓構成５８が設けられており、第５ファラデーカップ４８を覆うカバー５０の一部には第５窓構成６０が設けられている。以下にさらに提供される情報から明らかになるように、異なる窓構成の供給は、放射検出器がイメージアライメントセンサとして機能することを可能にする。
[0059] 図示していない他の実施形態では、５つより多いまたは少ないファラデーカップを使用して放射検出器を形成することができる。ファラデーカップは、１−Ｄアレイまたは２−Ｄアレイを形成してよい。アレイは、カバーを有さない、および／または窓構成を有さない、および／またはターゲットを有さないファラデーカップを含んでよい。
[0060] 図３を再び参照すると、一例では、各ファラデーカップ４０〜４８は、光電効果に従って特定の波長の放射がターゲットに入射した場合に光電子を放出するように構成されたターゲット６２を収容する。したがって、ターゲット６２を形成する材料は、光電効果に従って、放射検出器によって検出することが望ましい特定の波長の放射と直接的な関係を有することが理解されるであろう。例えば、約１３．７ｍｍの波長を有する放射を検出できることが望ましい場合、各ターゲット６２は、例えばステンレス鋼などの研磨された金属によってコーティングされてよい。他の金属または他の材料を使用して、例えば電磁スペクトルのＥＵＶまたはＤＵＶ部分内の異なる波長の放射を検出することができる。
[0061] 一例では、各ファラデーカップ４０〜４８のターゲット６２は、各ファラデーカップ４０〜４８から電気的に絶縁されており、これによりファラデーカップ４０〜４８に入射およびそれらによって集光される光電子の検出を可能にする。各ファラデーカップ４０〜４８の各ターゲットは、流速計６４を介して接地（すなわち、アース）に接続される。例えば、ワイヤまたは他の導電接続は、各ファラデーカップ４０〜４８内の穴またはアパーチャを通って流速計６４へと延在してよく、流速計６４自体は接地に接続されている。光電子がそれぞれのターゲット６２によって放出され、それぞれのファラデーカップ４０〜４８に入射してそれらによって集光された場合、結果として生じる電流の流れは、流速計６４を介する接地への電流の経路によって測定可能である。したがって、電流の流れは、放射検出器上に入射する放射の強度の直接的および正確な測定基準である。（光電流として記載されることもある）電流は
Figure 2014212353
 として表される。
[0062] Ｅphotonは単一の光子のエネルギーであり、ｅは単一の電子電荷であり、ηは光イオン化効率であり、Ｐはそれぞれのファラデーカップ４０〜４８の窓構成５２〜６０を透過してそれぞれのターゲット６２に到達する入射放射の力である。
[0063] 一例では、各ファラデーカップ４０〜４８は、ターゲット６２に対して一定の正バイアス電圧で維持されることが望ましい。ターゲット６２に対する一定のバイアス電圧は、特定の波長の放射がターゲット６２に入射した場合にターゲット６２によって放出される光電子の電子ボルトにおける予想エネルギーとほぼ同等であるか、またはそれ以上であることが望ましい。このエネルギーは、例えば、入射光子のエネルギーから電子とターゲット６２とのあらゆる結合エネルギーを減算したものである。これは、その波長の放射がターゲットに入射した場合に生成されるあらゆる光電子のほとんどがファラデーカップ４０〜４８に効率的に引き寄せ去られて集光されることを確実にする。また、結果として生じる接地への電流の流れは、それぞれの流速計６４によって測定される。バイアス電圧はさらに低くてもよいが、バイアス電圧がさらに低い場合、一部の光電子はファラデーカップに入射せず、その代わりとして、例えば放射検出器が使用されるリソグラフィ装置の他の部分に入射する場合がある。各ファラデーカップ４０〜４８は、ターゲット６２に対して一定の負バイアス電圧で維持されてもよい。負バイアス電圧は、（バイアス電圧に関する）特定のエネルギーより低いエネルギーを有する光電子がファラデーカップに到達することが防ぎ得る。すなわち、フィルタが形成され、負バイアス電圧を克服するのに十分なエネルギーを有する光電子のみがファラデーカップ４０〜４８に到達する。しかしながら、負バイアス電圧は、より高いエネルギーの光電子の検出における信号雑音比を不利に影響することがあり、よって望ましくない場合がある。
[0064] 図３の放射検出器は、レチクル（または他のパターニングデバイス）を基板ホルダに対して位置合わせするために透過イメージ検出器（あるいは、リソグラフィ装置が透過型ではなく反射型で動作する場合、反射イメージ検出器）として都合よく使用されてよい。そのような検出器を、通常、イメージアライメントセンサと呼ぶ。パターニングデバイスは、格子のような構造またはピンホールのような構造（透過型または反射型格子またはピンホール構造などの形態を有する）を提供するように構成されてよく、放射検出器のカバー５０の窓構成のうちの１つ以上は相補(complimentary)構成を有してよい。使用中、放射検出器は、パターニングデバイスによって提供される構造の空間像の付近にあるように位置決めされてよく、放射検出器は、例えばイメージの位置および／または焦点を決定するために空間像に対してスキャンされてよい。イメージの位置および／または焦点を決定することによってイメージを放射検出器に対して位置合わせすることができ、この理由により放射検出器がイメージアライメントセンサとして機能できる。放射検出器が基板テーブルまたはホルダに取り付けられるか、またはその一部を形成する場合、空間像はパターニングデバイスを基板テーブルまたはホルダと位置合わせするために使用されてよい。
[0065] 図４は、カバー５０および関連する窓構成５２〜６０の一例を示す。第１窓構成５２は大きな四角または他の形状のアパーチャ（例えば、ピンホール）であってよく、パターニングデバイスにおける構造の１つ以上の空間像の粗いまたはおよその位置を決定するために使用されてよい（すなわち、第１窓構成５２は粗アライメントを実施するために使用されてよい）。四角または他の形状のアパーチャは、相対的に大きく、他の窓構成における窓等より大きい１つ以上の寸法を有する。第２窓構成５４はより小さい四角または他の形状のアパーチャであってよく、より高い度合いの精度で空間像の位置を決定するために使用されてよい（すなわち、第２窓構成５４はより微細なアライメントを実施するために使用されてよい）。第３窓構成は、第１の方向に延在する複数のスロット窓（例えば、アレイ）を含んでよく、第４窓構成は、第２の異なる垂直方向に延在する複数のスロット窓（例えば、アレイ）を含んでよい。複数のスロット窓（一般的に言うと、スロット）（それ自体が相補的な複数のラインまたはラインアレイなどを含み得る）は、第１の方向および第２の異なる垂直方向における放射検出器と空間像、よって空間像を提供するパターニングデバイスとの間の相対位置を正確に決定するために使用されてよい。例えば、第３窓構成５６および第４窓構成５８の複数のスロットは、放射検出器と空間像との間、よって放射検出器５０とパターニングデバイスの関連部分との間の相対位置を正確に決定するためにエンコーダのような方法で使用されてよい。
[0066] カバー５０には、他の窓構成が設けられてよい。例えば、第５窓構成６０は、第１の方向に延在する複数のスロット（例えば、アレイ）および第２の異なる垂直方向に延在する複数のライン（例えば、アレイ）（すなわち、グリッドを形成する）を含んでよく、それによって放射検出器５０と空間像、よってパターニングデバイスとの間の相対位置が２つの垂直方向にあってよい。窓構成５２〜６０のフィーチャの寸法は、カバー５０と空間像、よってパターニングデバイスとの間の相対位置をさらに高い精度で決定するために、異なる窓構成５２〜６０に対して、あるいは異なる群の窓構成に対して連続的に減少してよい。
[0067] 一例では、放射検出器５０は、異なる窓構成５２〜６０をパターンデバイスの１つ以上の空間像の少なくとも一部と位置合わせするために移動されてよく、それによって第一に空間像の粗い位置を決定し、その後に空間像の位置、よって放射検出器に対するパターニングデバイスの位置をより正確に決定する。放射検出器は、検出した強度が最も高いときに空間像と位置合わせされ得る。これは、空間像のパターンが窓構成の相補パターンと位置合わせされることに対応する。窓構成は、パターニングデバイスによって提供され、かつ空間像を形成するために使用されるパターンとほぼ一致するように形作られ、これはアライメントをより容易にする。
[0068] 一例では、カバー５０は膜などであってよい。カバーは、任意の材料、例えば従来のリソグラフィ等を用いて所要の窓構成を形成するために容易に役立つことができるシリコンから形成されてよい。各窓構成は異なっていてもよく、各窓構成は、異なる数、異なる形状、異なるサイズまたは異なる向きの１つ以上の窓を含んでよい。各窓構成は、窓、複数の窓、第１の方向に延在する複数のスロット窓、および／または第１の方向と垂直である第２の異なる方向に延在する複数のスロット窓のうちの１つ以上であってよい。窓は、特定の波長（または波長の範囲）の放射が窓を通り抜けて関連するファラデーカップへと送られることを可能にするカバー内の領域であってよい。例えば、（１つ以上の）窓はカバー内の（１つ以上の）アパーチャであってよい。各ファラデーカップの窓構成は、導電層によって覆われてよく、これはそれぞれのファラデーカップと電気的に接続されてもよい、またはされなくてもよい。
[0069] 上述したように、図３の放射検出器は、レチクル（または他のパターニングデバイス）を基板ホルダと位置合わせするために透過イメージ検出器（あるいは、リソグラフィ装置が透過型ではなく反射型で動作する場合、反射イメージ検出器）として便宜的に使用されてよい。上述した実施形態または変形に加えて、またはその代替として、パターニングデバイスは、（例えば、アパーチャ、ピンホールのような構造、または小さい反射領域を介して）ビーム部分を含む単純な基準ビームを提供するように構成されてよい。ビームまたはビーム部分は、格子によってではなく、単一のアパーチャなど（または反射時のアパーチャのような構造）によって提供されるということにおいて単純であり得る。基準ビームは、カバーの（例えば、専用の基準）窓構成を通って結像される。その窓構成は、基準ビームを提供する構成のイメージを簡単に収容することができるように形づくられてよい。イメージは、窓よりかなり小さい（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０倍またはそれ以上に小さい）断面を有しており、それによって放射検出器の移動（例えば、パターニングデバイスに対する基板ホルダまたは基板の移動またはアライメント中の移動）は、アパーチャのイメージが窓の外に移動するという結果にならない（すなわち、イメージは常に窓を通り抜けることができるため、常に検出されるか検出可能である）。このようなイメージの検出は、他の測定がそれに対して比較または評価することができるベースラインまたは基準点として機能することができる。例えば、結像されたアパーチャの変動（例えば、ドーズ量の変化または反射の変化）を考慮に入れて、イメージの検出を使用して他の窓／ケージにおけるＥＵＶの検出を正規化することができる。
[0070] 放射検出器および／またはカバーまたは窓はリソグラフィ方法、例えば１つ以上の層の適切な堆積、パターニングおよびエッチングで形成されてよい。放射検出器および／またはカバーまたは窓と同様の寸法を有する構造の形成のための適切および例示的技術は、例えば微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）の分野において既に公知である。リソグラフィプロセスの使用を含む、または含まない場合があるそのような技術は、放射検出器および／またはカバーまたは窓を形成するために使用されてよい。
[0071] 上述したように、基板ホルダには、本発明の一実施形態による放射検出器が設けられてよい。放射検出器が空間像、よってその空間像を提供するパターニングデバイスに対して位置合わせされた場合、基板ホルダによって保持された基板（または基板のターゲットエリア）も、空間像およびその空間像を提供するパターニングデバイスと正確に位置合わせすることができる。これは、基板に対するパターンの正確な適用を容易にすることができる。
[0072] 図５は、図２に示され、かつ図２を参照して説明されたリソグラフィ装置を概略的に示す。さらに、図５は、基板ホルダＷＴ上またはその中に設けられた放射検出器７０（例えば、図３の放射検出器）をさらに示す。図には基板は示されていないが、実際には基板は基板ホルダＷＴによって放射検出器７０に沿って保持されてよい。アライメントは、実時間で実施されてよく、または基板などが基板ホルダＷＴ上にロードされる前に実施されてもよい。
[0073] 本発明の別の態様によると、本明細書中に記載されるように、放射検出器および／または放射検出器が設けられた基板ホルダを有するリソグラフィ装置がさらに提供される。
[0074] 本明細書中に記載されたような放射検出器は、放射の検出が必要とされるあらゆる環境で使用されてよい。特に、本明細書中に記載された放射検出器は、例えば透過イメージ検出器または反射イメージ検出器などのイメージアライメントセンサとしての使用、および／または放射検出器（あるいは放射検出器に設けられたあらゆる装置）とパターニングデバイスおよび／またはそのパターニングデバイスによって提供された空間像との位置合わせにおける使用に適している。本明細書中に記載された放射検出器は、フォトダイオードにダメージを与えるかまたは劣化し得る環境において特定の使用を見出すことができる。というのは、本発明の実施形態の検出器は、フォトダイオードとは対照的に、ファラデーカップの使用によりそのような環境においてダメージが与えられないまたは劣化されない（あるいはあまり劣化されないまたはダメージが与えられない）場合があるからである。例えば、本明細書中に記載された放射検出器は、ＥＵＶ放射またはＤＵＶ放射、特にファラデーカップにダメージを与えないがフォトダイオード等にダメージを与えるために十分に高いエネルギーを有する光子を含むＥＵＶ放射を検出する場合において特定の使用を見出すことができる。
[0075] 本発明の実施形態の上記説明はＥＵＶ放射（例えば、一般に５ｎｍ〜２０ｎｍ）を利用するリソグラフィ装置に関するが、本発明は、１０ｎｍより短い波長を有する放射である「超ＥＵＶ(beyond EUV)」放射を利用するリソグラフィ装置に組み入れられてもよい。超ＥＵＶ放射は、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍの波長を有する。超ＥＵＶ放射を利用するリソグラフィ装置は、上述したリソグラフィ装置と同じように動作することができる。本発明は、例えば１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する放射であるＤＵＶ放射を利用するリソグラフィ装置に組み入れられてもよい。
[0076] 記載および請求された放射検出器は、代替的にまたは追加として、リソグラフィに関するものとは別の分野および装置で使用されてよく、例えば放射の検出が必要とされるあらゆる用途で使用されてよい。放射検出器は、他の形態の放射検出器にダメージを与え得る高エネルギー光子により、ＵＶ放射（またはより短い波長の放射）を含む放射の検出に特に適している。
結論
[0077] 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、本発明および添付の請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。
[0078] 本発明は、特定の機能の実施を例示する機能的構成要素およびその関係を用いて上記に記載してきた。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜性のために本明細書中に任意に画定されている。特定の機能およびその関係が適切に行われる限り、代替的な境界を画定することができる。
[0079] 特定の実施形態の前述の説明は、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、本発明の全体的な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変更および／またはこれを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応および変更は、本明細書に提示された教示および案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味および範囲に入るものとする。本明細書の表現または用語は説明のためのもので、制限するものではなく、したがって本明細書の用語または表現は、当業者には教示および案内の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
[0080] 本発明の幅および範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても制限されず、以下の特許請求の範囲およびその同等物によってのみ規定されるものである。

Claims (14)

  1. 放射を検出する放射検出器であって、前記放射検出器は、
    （ａ）複数のファラデーカップと、
    （ｂ）カバーが設けられた各ファラデーカップであって、各カバーは、前記放射が前記ファラデーカップへと通り抜けることができる窓構成を含み、前記各カバーの前記窓構成は、各ファラデーカップに対して異なる、各ファラデーカップと、
    （ｃ）前記放射がターゲットに入射した場合に光電子を放出する前記ターゲットを収容する各ファラデーカップと
    を含む、放射検出器。
  2. 前記複数のファラデーカップに渡って延在する単一のカバーは、各ファラデーカップのカバーを提供する、請求項１に記載の放射検出器。
  3. 前記カバーまたは単一のカバーは膜である、請求項１または２に記載の放射検出器。
  4. 前記カバーまたは単一のカバーはシリコンから形成される、請求項１〜３のうちのいずれかに記載の放射検出器。
  5. 各窓構成は、異なる数、異なる形状、異なるサイズまたは異なる向きの１つ以上の窓を含むということにおいて異なる、請求項１〜４のうちのいずれかに記載の放射検出器。
  6. 各窓構成は、
    窓、
    複数の窓、
    第１の方向に延在する複数のスロット窓、および／または
    前記第１の方向と垂直である第２の異なる方向に延在する複数のスロット窓
    のうちの１つ以上である、請求項１〜５のうちのいずれかに記載の放射検出器。
  7. ファラデーカップのうちの少なくとも１つは、前記ターゲットに対して一定のバイアス電圧で維持される、請求項１〜６のうちのいずれかに記載の放射検出器。
  8. 前記ターゲットに対する前記一定のバイアス電圧は、前記放射が前記ターゲットに入射した場合に前記ターゲットによって放出される光電子の電子ボルトにおける予想エネルギーとほぼ同等またはそれより大きい、請求項７に記載の放射検出器。
  9. 前記ファラデーカップによって収容された前記ターゲットは、前記ファラデーカップから電気的に絶縁される、請求項１〜８のいずれかに記載の放射検出器。
  10. 前記放射は、前記電磁スペクトルの前記ＥＵＶまたはＤＵＶ部分における波長を有する、請求項１〜９のうちのいずれかに記載の放射検出器。
  11. 前記窓構成または複数の窓構成は、前記カバー内の１つ以上のアパーチャである、請求項１〜１０のうちのいずれかに記載の放射検出器。
  12. 請求項１〜１１のうちのいずれかに記載の前記放射検出器が設けられた基板ホルダ。
  13. 請求項１〜１２のうちのいずれかに記載の前記放射検出器または基板ホルダを含むリソグラフィ装置。
  14. 前記放射検出器、または前記放射検出器が設けられた前記基板ホルダは移動可能である、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
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