JP2002151405A - リトグラフィー投影装置 - Google Patents
リトグラフィー投影装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
-
- G—PHYSICS
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- G03F9/7053—Non-optical, e.g. mechanical, capacitive, using an electron beam, acoustic or thermal waves
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リトグラフィー投影装置の提供。
【解決手段】 マスクステージのＸ、ＹおよびＲｘ位置
が、マスクステージに装着された各グリッド格子の変位
を測定する２つの光学式エンコダー読取りヘッド１０，
１１を使用して測定され、グリッド格子１２，１３は、
マスクＭＡ自体上のパターンと同一平面となるようにマ
スクテーブルＭＴの切取り部に設けるのが好ましい。他
の自由度におけるテーブル位置の測定は、容量性または
光学式高さセンサHSで測定することができる。
が、マスクステージに装着された各グリッド格子の変位
を測定する２つの光学式エンコダー読取りヘッド１０，
１１を使用して測定され、グリッド格子１２，１３は、
マスクＭＡ自体上のパターンと同一平面となるようにマ
スクテーブルＭＴの切取り部に設けるのが好ましい。他
の自由度におけるテーブル位置の測定は、容量性または
光学式高さセンサHSで測定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線投影ビーム
を供給する放射装置と、所望のパターンにしたがって投
影ビームにパターンを付与する作用を果たすパターン付
与手段を支える支持構造体と、基板を保持する基板テー
ブルと、基板のターゲット部に、パターンが付与された
ビームを投影する投影装置とを含むリトグラフィー投影
装置に関する。
を供給する放射装置と、所望のパターンにしたがって投
影ビームにパターンを付与する作用を果たすパターン付
与手段を支える支持構造体と、基板を保持する基板テー
ブルと、基板のターゲット部に、パターンが付与された
ビームを投影する投影装置とを含むリトグラフィー投影
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本明細書で使用されている用語「パター
ン付与手段」は、広義に、基板のターゲット部に形成さ
れるべきパターンに対応するパターンが付与された断面
を入射放射線ビームに付与するために使用することがで
きる手段を表すものと解釈されるべきであり、この文脈
において、用語「光弁」も使用することができる。一般
に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス
（以下を参照）のような、ターゲット部に形成されるデ
バイスの特定の機能層に対応する。このパターン付与手
段の例は、以下のものを含む： ＊ マスク：マスクの概念は、リトグラフィーにおいて
周知であり、種々のハイブリッドマスクだけでなく、２
進交互位相変位および減衰位相変位のような型式のマス
クを含む。このマスクを放射線ビームに配置することに
より、マスクのパターンに応じて、選択的に、マスクに
衝突する放射線の透過（透過性マスクの場合）、あるい
は、反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場
合、支持構造体は、一般的に、マスクテーブルであり、
マスクテーブルにより、マスクは、入射放射線ビームの
所望の位置で保持可能であり、望む場合、ビームに対し
て移動可能である。 ＊ プログラマブルミラー配列：このデバイスの例は、
粘弾性制御層と反射面とを有するマトリックスアドレス
可能な面である。この装置の背後にある基本的概念は、
（例えば、）反射面のアドレス領域は、入射光を回折光
として反射し、非アドレス領域は、入射光を非回折光と
して反射する。適切なフィルタを使用して、上記非回折
光は、反射ビームからフィルタ除去され、回折光のみを
残すことができ、このように、ビームは、マトリックス
アドレス面のアドレスパターンにしたがってパターンが
付与される。必要なマドリックスアドレス指定は、適切
な電子手段を使用して行うことができる。このミラー配
列に関する更に詳しい情報は、例えば米国特許第５２９
６８９１号および第５５２３１９３号明細書（それらの
記載内容を本明細書の記載として援用する）で確認でき
る。プログラマブル（プログラム可能な）ミラー配列の
場合、上記支持構造体は、例えば、固設することができ
る、あるいは必要な場合、移動することができるフレー
ムまたはテーブルとして具体化することができる。 ＊ プログラマブルＬＣＤ配列：この構造の例が、本明
細書中に参考用に組込まれている米国特許第５２２９８
７２号に示されている。上述のように、この場合の支持
構造体は、例えば、固設することができる、あるいは必
要な場合、移動することができるフレームまたはテーブ
ルとして具体化することができる。単純化のために、こ
の明細書の残部は、所定の箇所で、特にマスクおよびマ
スクテーブルに関連する例に向けることができるが、し
かし、この例に記載されている一般的原理は、上述のよ
うなパターン付与手段のより広い文脈で理解されるべき
である。
ン付与手段」は、広義に、基板のターゲット部に形成さ
れるべきパターンに対応するパターンが付与された断面
を入射放射線ビームに付与するために使用することがで
きる手段を表すものと解釈されるべきであり、この文脈
において、用語「光弁」も使用することができる。一般
に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス
（以下を参照）のような、ターゲット部に形成されるデ
バイスの特定の機能層に対応する。このパターン付与手
段の例は、以下のものを含む： ＊ マスク：マスクの概念は、リトグラフィーにおいて
周知であり、種々のハイブリッドマスクだけでなく、２
進交互位相変位および減衰位相変位のような型式のマス
クを含む。このマスクを放射線ビームに配置することに
より、マスクのパターンに応じて、選択的に、マスクに
衝突する放射線の透過（透過性マスクの場合）、あるい
は、反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場
合、支持構造体は、一般的に、マスクテーブルであり、
マスクテーブルにより、マスクは、入射放射線ビームの
所望の位置で保持可能であり、望む場合、ビームに対し
て移動可能である。 ＊ プログラマブルミラー配列：このデバイスの例は、
粘弾性制御層と反射面とを有するマトリックスアドレス
可能な面である。この装置の背後にある基本的概念は、
（例えば、）反射面のアドレス領域は、入射光を回折光
として反射し、非アドレス領域は、入射光を非回折光と
して反射する。適切なフィルタを使用して、上記非回折
光は、反射ビームからフィルタ除去され、回折光のみを
残すことができ、このように、ビームは、マトリックス
アドレス面のアドレスパターンにしたがってパターンが
付与される。必要なマドリックスアドレス指定は、適切
な電子手段を使用して行うことができる。このミラー配
列に関する更に詳しい情報は、例えば米国特許第５２９
６８９１号および第５５２３１９３号明細書（それらの
記載内容を本明細書の記載として援用する）で確認でき
る。プログラマブル（プログラム可能な）ミラー配列の
場合、上記支持構造体は、例えば、固設することができ
る、あるいは必要な場合、移動することができるフレー
ムまたはテーブルとして具体化することができる。 ＊ プログラマブルＬＣＤ配列：この構造の例が、本明
細書中に参考用に組込まれている米国特許第５２２９８
７２号に示されている。上述のように、この場合の支持
構造体は、例えば、固設することができる、あるいは必
要な場合、移動することができるフレームまたはテーブ
ルとして具体化することができる。単純化のために、こ
の明細書の残部は、所定の箇所で、特にマスクおよびマ
スクテーブルに関連する例に向けることができるが、し
かし、この例に記載されている一般的原理は、上述のよ
うなパターン付与手段のより広い文脈で理解されるべき
である。
【０００３】リトグラフィー投影装置は、例えば、集積
回路（IＣｓ）の製造において使用することができる。
この場合に、パターン付与手段は、IＣの個々の層に対
応する回路パターンを付与することができ、このパター
ンは、放射線感受性材料（レジスト）の層で被覆された
基板（シリコンウエーハ）の（例えば、１または複数の
ダイを備える）ターゲット部に描画することができる。
一般に、単一のウエーハは、一つづつ投影装置を介して
連続的に照射される隣接ターゲット部網全体を包含す
る。マスクテーブル上でのマスクによるパターン付与を
採用するこの装置においては、２つの異なる型式の機械
を区別することができる。或る型式のリトグラフィー投
影装置では、各ターゲット部が、１回の作動でターゲッ
ト部の全マスクパターンを露光することによって照射さ
れる。このリトグラフィー投影装置は、一般に、ウエー
ハステッパーと称する。一般に走査ステップ装置（ステ
ップ・アンド・スキャン装置）と称される代替装置で
は、投影ビーム下で所定の基準方向（走査方向）にマス
クパターンを斬進的に走査し、これと同期して、該基準
方向に対してパラレル（同方向）またはアンチパラレル
（反対方向）に基板テーブルを走査することによって、
各ターゲット部が照射される。一般に、投影装置は、倍
率Ｍ（一般に、<ｌ）を有し、基板テーブルの走査速度
Ｖは、マクステーブルの走査速度のＭ倍である。本明細
書中で説明されているリトグラフィーデバイスに関する
更に詳しい情報は、例えば米国特許第６０４６７９２号
明細書（その記載内容を本明細書の記載として援用す
る）で確認できる。
回路（IＣｓ）の製造において使用することができる。
この場合に、パターン付与手段は、IＣの個々の層に対
応する回路パターンを付与することができ、このパター
ンは、放射線感受性材料（レジスト）の層で被覆された
基板（シリコンウエーハ）の（例えば、１または複数の
ダイを備える）ターゲット部に描画することができる。
一般に、単一のウエーハは、一つづつ投影装置を介して
連続的に照射される隣接ターゲット部網全体を包含す
る。マスクテーブル上でのマスクによるパターン付与を
採用するこの装置においては、２つの異なる型式の機械
を区別することができる。或る型式のリトグラフィー投
影装置では、各ターゲット部が、１回の作動でターゲッ
ト部の全マスクパターンを露光することによって照射さ
れる。このリトグラフィー投影装置は、一般に、ウエー
ハステッパーと称する。一般に走査ステップ装置（ステ
ップ・アンド・スキャン装置）と称される代替装置で
は、投影ビーム下で所定の基準方向（走査方向）にマス
クパターンを斬進的に走査し、これと同期して、該基準
方向に対してパラレル（同方向）またはアンチパラレル
（反対方向）に基板テーブルを走査することによって、
各ターゲット部が照射される。一般に、投影装置は、倍
率Ｍ（一般に、<ｌ）を有し、基板テーブルの走査速度
Ｖは、マクステーブルの走査速度のＭ倍である。本明細
書中で説明されているリトグラフィーデバイスに関する
更に詳しい情報は、例えば米国特許第６０４６７９２号
明細書（その記載内容を本明細書の記載として援用す
る）で確認できる。
【０００４】リトグラフィー投影装置を使用する製造プ
ロセスにおいて、（例えば、マスクの）パターンが、放
射線感受性材料（レジスト）の層によって一部が被覆さ
れた基板に描画される。この描画ステップ（段階）前
に、基板は、プライミング、レジストコーテイングおよ
びソフトベーク（軽焼成）のような各種処置を受けるだ
ろう。露光後、基板は、後露光ベーク（ＰＥＢ：現像前
ベークとも言う）、現像、ハードベークおよび描画部の
測定／検査のようなその他の処置を受けるだろる。この
一連の処置は、デバイス（例えば、ＩＣ）の個々の層に
パターンを付与する基礎として用いられる。パターン付
与された層は、この後、エッチング、イオン注入（ドー
ピング）、メタライゼーション、酸化、機械化学的研磨
など、全て個々の層を仕上げるための各種プロセスを受
けるだろう。複数層が必要な場合、全処置またはその変
形処置を、新たな各層に対して繰返す必要がある。最終
的に、一連のデバイスが基板（ウエーハ）上に形成され
る。これらのデバイスは、この後、ダイシングまたはソ
ーイング（鋸切断）のような技術によって互いに分離さ
れ、次いで、個々のデバイスがキャリアに装着され、ピ
ンなどに接続されるだろう。このプロセスに関する他の
情報は、「Microchip Fabrication: A Practical Guide
to Semiconductor Processing」と題する書籍（第３
版、ピーター・バン・ザント著、マックグロー・ヒル出
版社、１９９７年発行、ISBN 0-07-067250-4）（その記
載内容を本明細書の記載として援用する）で確認でき
る。
ロセスにおいて、（例えば、マスクの）パターンが、放
射線感受性材料（レジスト）の層によって一部が被覆さ
れた基板に描画される。この描画ステップ（段階）前
に、基板は、プライミング、レジストコーテイングおよ
びソフトベーク（軽焼成）のような各種処置を受けるだ
ろう。露光後、基板は、後露光ベーク（ＰＥＢ：現像前
ベークとも言う）、現像、ハードベークおよび描画部の
測定／検査のようなその他の処置を受けるだろる。この
一連の処置は、デバイス（例えば、ＩＣ）の個々の層に
パターンを付与する基礎として用いられる。パターン付
与された層は、この後、エッチング、イオン注入（ドー
ピング）、メタライゼーション、酸化、機械化学的研磨
など、全て個々の層を仕上げるための各種プロセスを受
けるだろう。複数層が必要な場合、全処置またはその変
形処置を、新たな各層に対して繰返す必要がある。最終
的に、一連のデバイスが基板（ウエーハ）上に形成され
る。これらのデバイスは、この後、ダイシングまたはソ
ーイング（鋸切断）のような技術によって互いに分離さ
れ、次いで、個々のデバイスがキャリアに装着され、ピ
ンなどに接続されるだろう。このプロセスに関する他の
情報は、「Microchip Fabrication: A Practical Guide
to Semiconductor Processing」と題する書籍（第３
版、ピーター・バン・ザント著、マックグロー・ヒル出
版社、１９９７年発行、ISBN 0-07-067250-4）（その記
載内容を本明細書の記載として援用する）で確認でき
る。
【０００５】単純化のために、投影装置は、以下で、
「レンズ」と称することができるが、この用語は、広
く、例えば、屈折光学、反射光学および反射屈折光学系
を含む、各種投影装置を包含するものとして解釈するべ
きである。放射装置は、放射投影ビームの配向、形状付
与、あるいは制御のために、これら各種型式の設計構造
のいずれかにしたがって作動する部品を含むことがで
き、これらの部品は、以下で、総括的または単独で、
「レンズ」と称することもできる。さらに、リトグラフ
ィー装置は、２つ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）を有する型式であってもよ
い。この「マルチステージ」デバイスでは、追加のテー
ブルが、平行に使用可能であり、あるいは、１つ以上の
他のテーブルが露光のために使用されている時に、準備
ステップ（段階）を、１以上のテーブルで実施可能であ
る。ツインステージリトグラフィー装置は、例えば、米
国特許第５９６９４４１号および国際公開公報第ＷＯ
９８／４０７９１号に記載されている（それらの内容を
本明細書の記載として援用する）。
「レンズ」と称することができるが、この用語は、広
く、例えば、屈折光学、反射光学および反射屈折光学系
を含む、各種投影装置を包含するものとして解釈するべ
きである。放射装置は、放射投影ビームの配向、形状付
与、あるいは制御のために、これら各種型式の設計構造
のいずれかにしたがって作動する部品を含むことがで
き、これらの部品は、以下で、総括的または単独で、
「レンズ」と称することもできる。さらに、リトグラフ
ィー装置は、２つ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）を有する型式であってもよ
い。この「マルチステージ」デバイスでは、追加のテー
ブルが、平行に使用可能であり、あるいは、１つ以上の
他のテーブルが露光のために使用されている時に、準備
ステップ（段階）を、１以上のテーブルで実施可能であ
る。ツインステージリトグラフィー装置は、例えば、米
国特許第５９６９４４１号および国際公開公報第ＷＯ
９８／４０７９１号に記載されている（それらの内容を
本明細書の記載として援用する）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】集積回路およびリトグ
ラフィー液晶デイスプレーパネルの製造のためのマイク
ロリトグラフィーの最も挑戦的な条件の一つが、テーブ
ルの位置決めである。例えば、１００nm未満のリトグラ
フィーは、最高２ms-1までの速度で、全６自由度（ＤＯ
Ｆ）において最高１nmまでのオーダーでの動的精度およ
び機械間の整合を基板およびマスクの位置決めステージ
に要求する。
ラフィー液晶デイスプレーパネルの製造のためのマイク
ロリトグラフィーの最も挑戦的な条件の一つが、テーブ
ルの位置決めである。例えば、１００nm未満のリトグラ
フィーは、最高２ms-1までの速度で、全６自由度（ＤＯ
Ｆ）において最高１nmまでのオーダーでの動的精度およ
び機械間の整合を基板およびマスクの位置決めステージ
に要求する。
【０００７】この位置決め条件の要求に対する一般的な
アプローチは、ステージ位置決めアーキテクチャーを、
マイクロメートル精度であるが、全動作範囲にわたって
移動し、微細位置決めモジュールが縦列される粗位置決
めモジュール（例えば、Ｘ−Ｙテーブルあるいはガント
リーテーブル）に再分割することである。微細位置決め
モジュールは、粗い位置決めモジュールの残留誤差を最
後の数ナノメートルに訂正するためのものであるが、非
常に限られた範囲の移動を収容するだけでよい。このナ
ノメートル位置決めに対して一般的に使用されるアクチ
ュエータは、圧電アクチュエータあるいは音声コイル型
形電磁アクチュエータを含む。微細モジュールでの位置
決めは通常の場合、全６ＤＯＦにおいて実施されるが、
大きな範囲での移動は、２ＤＯＦを超えてほとんど必要
とされず、したがって、粗モジュール設計をかなり容易
にする。
アプローチは、ステージ位置決めアーキテクチャーを、
マイクロメートル精度であるが、全動作範囲にわたって
移動し、微細位置決めモジュールが縦列される粗位置決
めモジュール（例えば、Ｘ−Ｙテーブルあるいはガント
リーテーブル）に再分割することである。微細位置決め
モジュールは、粗い位置決めモジュールの残留誤差を最
後の数ナノメートルに訂正するためのものであるが、非
常に限られた範囲の移動を収容するだけでよい。このナ
ノメートル位置決めに対して一般的に使用されるアクチ
ュエータは、圧電アクチュエータあるいは音声コイル型
形電磁アクチュエータを含む。微細モジュールでの位置
決めは通常の場合、全６ＤＯＦにおいて実施されるが、
大きな範囲での移動は、２ＤＯＦを超えてほとんど必要
とされず、したがって、粗モジュール設計をかなり容易
にする。
【０００８】粗位置決めに必要なマイクロメートル精度
は、光学あるいは磁性インクリメンタルエンコーダーの
ような比較的簡単な位置センサを使用して容易に達成す
ることができる。これらは、１ＤＯＦ（自由度１）での
測定を可能とする単軸デバイス、あるいは、１９９６
年、米国、カリフォルニア、Proc. ASPE Annual Meetin
g でのSchaeffel 他著「 Integrated electro-dynamic
multi-coordinate drives」、第４５６〜４６１頁に記
載されている、より最近のマルチＤＯＦ（自由度最高
３）デバイスであってもよい。同様なエンコーダ（例え
ば、Dr. J. Heidenhain GmbHによって製造されている位
置測定装置型式ＰＰ２８１Ｒ）も商業的に利用可能であ
る。これらのセンサは、サブマイクロメートルレベル
（マイクロメートル未満の水準）の分解能を難なく提供
することが可能である。しかしながら、絶対的精度、お
よび、特に、長い移動範囲にわたる熱安定性は、容易に
達成できない。
は、光学あるいは磁性インクリメンタルエンコーダーの
ような比較的簡単な位置センサを使用して容易に達成す
ることができる。これらは、１ＤＯＦ（自由度１）での
測定を可能とする単軸デバイス、あるいは、１９９６
年、米国、カリフォルニア、Proc. ASPE Annual Meetin
g でのSchaeffel 他著「 Integrated electro-dynamic
multi-coordinate drives」、第４５６〜４６１頁に記
載されている、より最近のマルチＤＯＦ（自由度最高
３）デバイスであってもよい。同様なエンコーダ（例え
ば、Dr. J. Heidenhain GmbHによって製造されている位
置測定装置型式ＰＰ２８１Ｒ）も商業的に利用可能であ
る。これらのセンサは、サブマイクロメートルレベル
（マイクロメートル未満の水準）の分解能を難なく提供
することが可能である。しかしながら、絶対的精度、お
よび、特に、長い移動範囲にわたる熱安定性は、容易に
達成できない。
【０００９】他方で、微細位置決めモジュールの端部で
のマスクおよび基板テーブルの位置測定は、全動作範囲
にわたるナノメートル精度および安定性を有しつつ、全
６ＤＯＦにおいてサブナノメートル分解能（ナノメート
ル未満の分解能）で行う必要がある。これは、一般に、
追加の較正機能（例えば、基板テーブル上での干渉計ミ
ラーの平面度の較正）のための余分な軸を有する多軸干
渉計を使用して全６ＤＯＦにおける変位を測定して達成
される。
のマスクおよび基板テーブルの位置測定は、全動作範囲
にわたるナノメートル精度および安定性を有しつつ、全
６ＤＯＦにおいてサブナノメートル分解能（ナノメート
ル未満の分解能）で行う必要がある。これは、一般に、
追加の較正機能（例えば、基板テーブル上での干渉計ミ
ラーの平面度の較正）のための余分な軸を有する多軸干
渉計を使用して全６ＤＯＦにおける変位を測定して達成
される。
【００１０】この干渉計システムの背後にある技術は、
非常に成熟しているが、その適用は問題がないことはな
い。干渉計の最も大きな欠点の１は、Schellekens P.H.
J.著「Absolute measurement accuracy of technical l
aser interferometers」 Ph.D. Thesis,TU Eindhoven,
1986年に記載されている波長の環境圧力および温度への
依存性であり、この依存性は、以下の式で表される：
非常に成熟しているが、その適用は問題がないことはな
い。干渉計の最も大きな欠点の１は、Schellekens P.H.
J.著「Absolute measurement accuracy of technical l
aser interferometers」 Ph.D. Thesis,TU Eindhoven,
1986年に記載されている波長の環境圧力および温度への
依存性であり、この依存性は、以下の式で表される：
【数１】 ここで、
【数２】 Ｐ： 大気圧（Ｐａ） Ｔ： 大気温（℃） Ｈ： 水蒸気圧（Ｐａ） Ｃ： ＣＯ2量（ｐｐｍ）
【００１１】これは、光学リトグラフィーシステムの熱
設計における大きな問題の１つのままである。一般に、
干渉計の光路に沿う温度および圧力の双方は、例えば、
エアーシャワーで供給される乾燥し（クラス１より良
い）清浄な空気の使用によってｍＫおよびｍｂａｒのレ
ベルに積極的に制御される必要がある。
設計における大きな問題の１つのままである。一般に、
干渉計の光路に沿う温度および圧力の双方は、例えば、
エアーシャワーで供給される乾燥し（クラス１より良
い）清浄な空気の使用によってｍＫおよびｍｂａｒのレ
ベルに積極的に制御される必要がある。
【００１２】さらに、直交度および共平面性のための多
軸干渉計の装着調整および残留誤差を除去するその後の
較正手順は、双方共、極めて複雑で時間を要する。この
調整および較正手順後でも、測定は、干渉計ブロックの
相対位置が安定状態にある場合にのみ、正確であるにす
ぎない。干渉計ブロックが装着される、度量衡フレーム
（骨組）に関するナノメートル寸法安定性条件は、イン
バー（Invar：合金名）またはゼロダー（Zerodur)のよ
うな低熱膨張率またはゼロ熱膨張率（ＣＴＥ）、または
ｍＫレベルへの能動的熱安定性、または両者を有する材
料で形成する必要がある。さらに、操作中のレーザビー
ムの指向安定性は、なんらかの形態の自動化ルーチンに
よって定期的に較正される必要がある追加の余弦または
アッベ誤差を招くことがある。
軸干渉計の装着調整および残留誤差を除去するその後の
較正手順は、双方共、極めて複雑で時間を要する。この
調整および較正手順後でも、測定は、干渉計ブロックの
相対位置が安定状態にある場合にのみ、正確であるにす
ぎない。干渉計ブロックが装着される、度量衡フレーム
（骨組）に関するナノメートル寸法安定性条件は、イン
バー（Invar：合金名）またはゼロダー（Zerodur)のよ
うな低熱膨張率またはゼロ熱膨張率（ＣＴＥ）、または
ｍＫレベルへの能動的熱安定性、または両者を有する材
料で形成する必要がある。さらに、操作中のレーザビー
ムの指向安定性は、なんらかの形態の自動化ルーチンに
よって定期的に較正される必要がある追加の余弦または
アッベ誤差を招くことがある。
【００１３】干渉計システムは、（正確であるべき光路
の）長さの変化を測定可能な相対的測定系であるにすぎ
ないことは当然のことである。各自由度におけるゼロ基
準は、いわゆる国際公開公報第ＷＯ９８／３９６８９号
に記載されているアラインメントセンサのような別の装
置で形成できるにすぎない。
の）長さの変化を測定可能な相対的測定系であるにすぎ
ないことは当然のことである。各自由度におけるゼロ基
準は、いわゆる国際公開公報第ＷＯ９８／３９６８９号
に記載されているアラインメントセンサのような別の装
置で形成できるにすぎない。
【００１４】現在の技術水準のリトグラフィーシステム
の測定系は、環境振動から非常に離隔しているが、０．
５ｘ１０-9ｍのオーダーの熱変形は、完全に防止できな
い。したがって、基板またはマスクテーブルの位置は、
直接光学式描画システムに対して測定されるのが望まし
い。干渉計を直接、例えば、レンズに装着することは、
困難かつ不所望である。しかし、レンズに対する相対的
な長さの測定は、複雑さおよびコストの増加を犠牲にし
て、差動干渉法によって実現することができるだけであ
る。
の測定系は、環境振動から非常に離隔しているが、０．
５ｘ１０-9ｍのオーダーの熱変形は、完全に防止できな
い。したがって、基板またはマスクテーブルの位置は、
直接光学式描画システムに対して測定されるのが望まし
い。干渉計を直接、例えば、レンズに装着することは、
困難かつ不所望である。しかし、レンズに対する相対的
な長さの測定は、複雑さおよびコストの増加を犠牲にし
て、差動干渉法によって実現することができるだけであ
る。
【００１５】この６ＤＯＦ干渉式測定に必要なマルチビ
ームは、１つのレーザ源によって十分な光パワーを充分
に供給することはできず、したがって、波長整合が更に
要求される複数源を必要とする。レーザおよび検出器の
組合せの全熱損失は、５０Ｗを超え、これは、測定系の
寸法安定性の許容レベルを充分に越える値である。した
がって、レーザおよび検出器の双方は、光学式リンクを
介して離隔して装着される必要がある。
ームは、１つのレーザ源によって十分な光パワーを充分
に供給することはできず、したがって、波長整合が更に
要求される複数源を必要とする。レーザおよび検出器の
組合せの全熱損失は、５０Ｗを超え、これは、測定系の
寸法安定性の許容レベルを充分に越える値である。した
がって、レーザおよび検出器の双方は、光学式リンクを
介して離隔して装着される必要がある。
【００１６】この干渉法をベースとするシステムは、技
術的に実行可能であり、実施されているが、簡単、頑丈
かつ経済的ではない。
術的に実行可能であり、実施されているが、簡単、頑丈
かつ経済的ではない。
【００１７】干渉計に代わる、長距離変位測定のための
マイクロメートルまたはナノメートルの分解能を有する
最も明白な代替手段は、光学式インクリメンタルエンコ
ーダー（incremental encoder）である。サブナノメー
トルの分解能を有する光学式エンコーダーが、ここ数年
利用可能になり、単軸干渉法の実行可能な代替手段とし
て奨励されている。サブナノメートルの分解能は、（４
０９６ｘまでの）補間技術との組合せで（最高５１２ｎ
ｍまでの）微細ピッチ格子を使用することによって達成
される。しかし、このエンコーダーの大部分は、１ＤＯ
Ｆにおいてのみ、長さを測定する。このように、このエ
ンコーダーの大部分は、全６ＤＯＦにおける同時ナノ測
定に容易に適合しない。困難の１は、他の５ＤＯＦにお
ける寄生移動に対する変位信号のクロストークのレベル
が高いということである。
マイクロメートルまたはナノメートルの分解能を有する
最も明白な代替手段は、光学式インクリメンタルエンコ
ーダー（incremental encoder）である。サブナノメー
トルの分解能を有する光学式エンコーダーが、ここ数年
利用可能になり、単軸干渉法の実行可能な代替手段とし
て奨励されている。サブナノメートルの分解能は、（４
０９６ｘまでの）補間技術との組合せで（最高５１２ｎ
ｍまでの）微細ピッチ格子を使用することによって達成
される。しかし、このエンコーダーの大部分は、１ＤＯ
Ｆにおいてのみ、長さを測定する。このように、このエ
ンコーダーの大部分は、全６ＤＯＦにおける同時ナノ測
定に容易に適合しない。困難の１は、他の５ＤＯＦにお
ける寄生移動に対する変位信号のクロストークのレベル
が高いということである。
【００１８】本発明の目的は、リトグラフィー投影装置
で使用される改良された変位測定装置（システム）、特
に、既存装置の有する問題が解決または改善された装置
を提供することである。
で使用される改良された変位測定装置（システム）、特
に、既存装置の有する問題が解決または改善された装置
を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、放射線
投影ビームを与える放射装置と、所望のパターンにした
がって投影ビームにパターンを付与する作用を果たすパ
ターン付与手段を支える支持構造体と、基板を保持する
基板テーブルと、基板のターゲット部にパターンが付与
されたビームを投影する投影装置とを含むリトグラフィ
ー投影装置であって、少なくとも２つの自由度で前記支
持構造体と前記基板テーブルの一方を備え、可動対象物
の位置を測定する変位測定装置で特徴づけられ、前記変
位測定装置は、前記可動対象物に装着された少なくとも
１つのグリッド格子と２つの自由度において前記グリッ
ド格子の変位を測定する少なくとも１つのセンサヘッド
とを含むリトグラフィー投影装置が提供される。
投影ビームを与える放射装置と、所望のパターンにした
がって投影ビームにパターンを付与する作用を果たすパ
ターン付与手段を支える支持構造体と、基板を保持する
基板テーブルと、基板のターゲット部にパターンが付与
されたビームを投影する投影装置とを含むリトグラフィ
ー投影装置であって、少なくとも２つの自由度で前記支
持構造体と前記基板テーブルの一方を備え、可動対象物
の位置を測定する変位測定装置で特徴づけられ、前記変
位測定装置は、前記可動対象物に装着された少なくとも
１つのグリッド格子と２つの自由度において前記グリッ
ド格子の変位を測定する少なくとも１つのセンサヘッド
とを含むリトグラフィー投影装置が提供される。
【００２０】本発明は、放射線投影ビームを与える放射
装置と、所望のパターンにしたがって投影ビームにパタ
ーンを付与する作用を果たすパターン付与手段を支える
支持構造体と、基板を保持する基板テーブルと、基板の
ターゲット部に、パターンが付与されたビームを投影す
る投影装置とを含むリトグラフィー投影装置であって、
少なくとも２つの自由度で前記支持構造体と前記基板テ
ーブルの一方を備え、可動対象物の位置を測定する変位
測定装置で特徴づけられ、前記変位測定装置は、基準系
に装着された少なくとも１つのグリッド格子と２つの自
由度において前記グリッド格子に対する前記可動対象物
の変位を測定するために前記可動対象物に装着された少
なくとも１つのセンサヘッドとを含むリトグラフィー投
影装置も提供する。
装置と、所望のパターンにしたがって投影ビームにパタ
ーンを付与する作用を果たすパターン付与手段を支える
支持構造体と、基板を保持する基板テーブルと、基板の
ターゲット部に、パターンが付与されたビームを投影す
る投影装置とを含むリトグラフィー投影装置であって、
少なくとも２つの自由度で前記支持構造体と前記基板テ
ーブルの一方を備え、可動対象物の位置を測定する変位
測定装置で特徴づけられ、前記変位測定装置は、基準系
に装着された少なくとも１つのグリッド格子と２つの自
由度において前記グリッド格子に対する前記可動対象物
の変位を測定するために前記可動対象物に装着された少
なくとも１つのセンサヘッドとを含むリトグラフィー投
影装置も提供する。
【００２１】２Ｄグリッドエンコーダーの大きな利点
は、測定グリッドが格子板に永続的に固定可能であると
いうことである。格子が完全に直交せず、真直でもな
く、また、直線状でなくても、これは、格子板が（熱ま
たは弾性による）歪みを受けない限り、不変である。こ
の直線性または直交度誤差は、例えば、真空干渉法によ
ってそれほどの困難を伴うことなく較正することができ
る。較正は、各格子に対して一回実施するだけでよく、
あるいは、位置決め繰返し性だけに関心がある場合は、
全く実施する必要はない。グリッドエンコーダーの使用
により、単軸エンコーダーをベースとした解決法と比較
したとき、誤差項目から軌道の真直度および直交度がほ
ぼ除去される。
は、測定グリッドが格子板に永続的に固定可能であると
いうことである。格子が完全に直交せず、真直でもな
く、また、直線状でなくても、これは、格子板が（熱ま
たは弾性による）歪みを受けない限り、不変である。こ
の直線性または直交度誤差は、例えば、真空干渉法によ
ってそれほどの困難を伴うことなく較正することができ
る。較正は、各格子に対して一回実施するだけでよく、
あるいは、位置決め繰返し性だけに関心がある場合は、
全く実施する必要はない。グリッドエンコーダーの使用
により、単軸エンコーダーをベースとした解決法と比較
したとき、誤差項目から軌道の真直度および直交度がほ
ぼ除去される。
【００２２】したがって、本発明は、グリッド格子およ
びサブナノメートル（ナノメートル未満）のエンコーデ
イング原理を組合せることによって、少なくとも３共面
自由度（Ｘ、Ｙ、Ｒｚ）において、干渉法に代わる解決
法を提供することができる。
びサブナノメートル（ナノメートル未満）のエンコーデ
イング原理を組合せることによって、少なくとも３共面
自由度（Ｘ、Ｙ、Ｒｚ）において、干渉法に代わる解決
法を提供することができる。
【００２３】ナノメートル分解能を有するエンコーダー
の残りの自由度における寄生運動に対する出力感度の問
題を解決するために、本発明で使用されるシステムは、
格子から外れた単色源からの平行入射光の一次回折の干
渉パターンを利用する。この方法により、検出器での信
号は、高次高調波を含まず、過度のエラーを伴うことな
く、非常に高度の補間を行うことを可能とする。さら
に、非測定方向における格子に対する読取りヘッドの更
に大きな位置許容度を可能とする。この検出器に関する
更に詳しい情報は、米国特許第５６４３７３０号明細書
（その記載内容を本明細書の記載として援用する）で確
認できる。
の残りの自由度における寄生運動に対する出力感度の問
題を解決するために、本発明で使用されるシステムは、
格子から外れた単色源からの平行入射光の一次回折の干
渉パターンを利用する。この方法により、検出器での信
号は、高次高調波を含まず、過度のエラーを伴うことな
く、非常に高度の補間を行うことを可能とする。さら
に、非測定方向における格子に対する読取りヘッドの更
に大きな位置許容度を可能とする。この検出器に関する
更に詳しい情報は、米国特許第５６４３７３０号明細書
（その記載内容を本明細書の記載として援用する）で確
認できる。
【００２４】本発明で使用されている一般的なシステム
は、１０μｍまたはこれより小さい周期を有し、２ＤＯ
Ｆにおける干渉式読取り（エンコーダー）ヘッドと各軸
に対して２０，０００の係数までの補間器とを有するグ
リッド格子を備える。
は、１０μｍまたはこれより小さい周期を有し、２ＤＯ
Ｆにおける干渉式読取り（エンコーダー）ヘッドと各軸
に対して２０，０００の係数までの補間器とを有するグ
リッド格子を備える。
【００２５】残りの３ＤＯＦ、すなわち、ＺとＲｘとＲ
ｙとの測定のために、光学式三角測量で光ファイバー後
方散乱の干渉式センサ（空気中で非常に短い光路を有す
ることがあり、したがって、環境変動に敏感でないこと
がある）、容量性または誘電性センサを含む種々の短範
囲変位検知技術を用いることができる。
ｙとの測定のために、光学式三角測量で光ファイバー後
方散乱の干渉式センサ（空気中で非常に短い光路を有す
ることがあり、したがって、環境変動に敏感でないこと
がある）、容量性または誘電性センサを含む種々の短範
囲変位検知技術を用いることができる。
【００２６】現在、容量性センサおよび光センサが他の
測定原理よりも好まれているが、他の測定原理は、本発
明の幾つかの適用例には好適であることがある。ゼロダ
ー（Zerodur）チャックに対する誘電性センサの使用
は、導電性ターゲットがセンサに必要であるために、問
題がある。他方で、空気近接センサ（空気マイクロメー
ター）は、分解能および動作距離が制約されると共に、
ターゲットに所定の力を及ぼす。
測定原理よりも好まれているが、他の測定原理は、本発
明の幾つかの適用例には好適であることがある。ゼロダ
ー（Zerodur）チャックに対する誘電性センサの使用
は、導電性ターゲットがセンサに必要であるために、問
題がある。他方で、空気近接センサ（空気マイクロメー
ター）は、分解能および動作距離が制約されると共に、
ターゲットに所定の力を及ぼす。
【００２７】光センサは、干渉式であれ三角測量式であ
れ、比較的大きな（数ミリメートル）動作距離を有する
ように形成可能であり、この比較的大きな動作距離は、
組立て公差を緩くするのを助ける。容量性センサに比し
て、光センサは、通常の場合、より高い帯域幅を有し、
絶対距離センサとして形成することができる。しかし、
絶対センサとして、光センサは、定期的較正を必要とす
る機械的ドリフト（熱またはその他の）のために、長時
間の安定性に問題がある。
れ、比較的大きな（数ミリメートル）動作距離を有する
ように形成可能であり、この比較的大きな動作距離は、
組立て公差を緩くするのを助ける。容量性センサに比し
て、光センサは、通常の場合、より高い帯域幅を有し、
絶対距離センサとして形成することができる。しかし、
絶対センサとして、光センサは、定期的較正を必要とす
る機械的ドリフト（熱またはその他の）のために、長時
間の安定性に問題がある。
【００２８】他方で、容量性センサは、非常に高い安定
性を有する絶対センサとして形成することができる。さ
らに、距離測定は、比較的大きなターゲット面で実施さ
れ、ターゲット面の局部的不均一性の影響を低減するの
を助ける。容量性センサは、測定範囲およびスタンドオ
フクリアランス（stand-off clearance：離隔間隔）が
制約されているが、リトグラフィー適用例においては、
現在好まれている選択である。
性を有する絶対センサとして形成することができる。さ
らに、距離測定は、比較的大きなターゲット面で実施さ
れ、ターゲット面の局部的不均一性の影響を低減するの
を助ける。容量性センサは、測定範囲およびスタンドオ
フクリアランス（stand-off clearance：離隔間隔）が
制約されているが、リトグラフィー適用例においては、
現在好まれている選択である。
【００２９】エンコーダーを基本とするナノ位置決めシ
ステムは、干渉法に代わる有利な代替手段を提供し、実
施するのが非常に簡単である。より優れた測定安定性
が、Ｘ−Ｙ面の測定グリッドがマスクテーブル上に永続
的に固定されるということによって達成することがで
き、マスクテーブルは、ゼロダーのようなゼロＣＴＥ材
料で実施されたときに、長時間寸法的に安定し、熱に影
響されない。これは、とくに、１５７ｎｍあるいはこれ
より小さい波長を用いるリトグラフィー投影装置の場合
に、干渉計ビームの光路のすぐ周りの領域の環境コント
ロールに対する厳しい要求をかなり緩和する。このデバ
イスは、ビームを吸収せず、空気中で強く吸収されるガ
スで清浄にする必要があり、干渉計ビームの長さにわた
るエアシャワーの必要性を避けることによって、本発明
は、パージガスの消費量を実質的に低減することができ
る。
ステムは、干渉法に代わる有利な代替手段を提供し、実
施するのが非常に簡単である。より優れた測定安定性
が、Ｘ−Ｙ面の測定グリッドがマスクテーブル上に永続
的に固定されるということによって達成することがで
き、マスクテーブルは、ゼロダーのようなゼロＣＴＥ材
料で実施されたときに、長時間寸法的に安定し、熱に影
響されない。これは、とくに、１５７ｎｍあるいはこれ
より小さい波長を用いるリトグラフィー投影装置の場合
に、干渉計ビームの光路のすぐ周りの領域の環境コント
ロールに対する厳しい要求をかなり緩和する。このデバ
イスは、ビームを吸収せず、空気中で強く吸収されるガ
スで清浄にする必要があり、干渉計ビームの長さにわた
るエアシャワーの必要性を避けることによって、本発明
は、パージガスの消費量を実質的に低減することができ
る。
【００３０】投影光学に対するマスクの位置も、差動装
置を用いる構成を使用せずに、エンコーダー解決法で測
定可能である。読取りヘッドを投影光学の上部に直接配
置することにより、読取りヘッドの熱散逸に関してより
大きな要求が課されるが、積極的冷却または光ファイバ
ーでリンクされた離隔した光源および検出器のようなこ
れを低減する技術が、既に利用可能であり、現在の技術
水準の干渉計システムにおいて既に展開されている。
置を用いる構成を使用せずに、エンコーダー解決法で測
定可能である。読取りヘッドを投影光学の上部に直接配
置することにより、読取りヘッドの熱散逸に関してより
大きな要求が課されるが、積極的冷却または光ファイバ
ーでリンクされた離隔した光源および検出器のようなこ
れを低減する技術が、既に利用可能であり、現在の技術
水準の干渉計システムにおいて既に展開されている。
【００３１】本発明は、放射線感受性材料層によって少
なくとも一部が覆われる基板を提供し、放射装置を使用
して放射線投影ビームを提供し、パターン付与手段を使
用して、投影ビームのその横断面にパターンを形成し、
放射線感受性材料層のターゲット部に、パターンが付与
された放射線ビームを投影するステップを有するデバイ
ス製造法であって、それに装着された少なくとも１つの
グリッド格子と前記支持構造体と前記基板テーブルの一
方の変位を少なくとも自由度２で測定するステップ（段
階）によって特徴づけられる。
なくとも一部が覆われる基板を提供し、放射装置を使用
して放射線投影ビームを提供し、パターン付与手段を使
用して、投影ビームのその横断面にパターンを形成し、
放射線感受性材料層のターゲット部に、パターンが付与
された放射線ビームを投影するステップを有するデバイ
ス製造法であって、それに装着された少なくとも１つの
グリッド格子と前記支持構造体と前記基板テーブルの一
方の変位を少なくとも自由度２で測定するステップ（段
階）によって特徴づけられる。
【００３２】本発明は、さらに、可動支持構造体に保持
されたパターン付与手段に基準パターンを提供し、前記
基準パターンは、少なくともリトグラフィー投影装置の
走査方向の前較正された位置に複数の基準マークを有
し、さらに、投影レンズに対して一定の位置でイメージ
センサを基板テーブル上で保持し、前記基準マークのそ
れぞれの像を順に前記透過型イメージセンサに投影する
ように前記支持構造体を位置決めし、基準マークのそれ
ぞれが、前記イメージセンサに投影されたときに、少な
くとも第１の自由度において前記支持構造体の位置を測
定するステップを有する、リトグラフィー投影装置を較
正する方法を提供する。
されたパターン付与手段に基準パターンを提供し、前記
基準パターンは、少なくともリトグラフィー投影装置の
走査方向の前較正された位置に複数の基準マークを有
し、さらに、投影レンズに対して一定の位置でイメージ
センサを基板テーブル上で保持し、前記基準マークのそ
れぞれの像を順に前記透過型イメージセンサに投影する
ように前記支持構造体を位置決めし、基準マークのそれ
ぞれが、前記イメージセンサに投影されたときに、少な
くとも第１の自由度において前記支持構造体の位置を測
定するステップを有する、リトグラフィー投影装置を較
正する方法を提供する。
【００３３】本明細書において、とくに、ＩＣｓの製造
における本発明の装置の使用について参照しているが、
この装置は多くの他の可能な適用例を有していることが
明白に理解されるべきである。例えば、この装置は、集
積光学システムと、磁気ドメインメモリー、液晶デイス
プレーパネル、薄膜磁気ヘッドなどの案内および検出パ
ターンとの製造で用いることができる。当業者は、これ
らの他の適用例との関連で、本明細書中の用語「レチク
ル」、「ウエーハ」あるいは「ダイ」は、より一般的用
語「マスク」、「基板」および「照射領域」(exposure
area)あるいは「ターゲット領域」のそれぞれで代えら
れると考えられるべきである。
における本発明の装置の使用について参照しているが、
この装置は多くの他の可能な適用例を有していることが
明白に理解されるべきである。例えば、この装置は、集
積光学システムと、磁気ドメインメモリー、液晶デイス
プレーパネル、薄膜磁気ヘッドなどの案内および検出パ
ターンとの製造で用いることができる。当業者は、これ
らの他の適用例との関連で、本明細書中の用語「レチク
ル」、「ウエーハ」あるいは「ダイ」は、より一般的用
語「マスク」、「基板」および「照射領域」(exposure
area)あるいは「ターゲット領域」のそれぞれで代えら
れると考えられるべきである。
【００３４】本明細書において、用語「放射線」および
「ビーム」は、（例えば、３６５，２４８，１９３，１
５７または１２６ｎｍの波長を有する）紫外線およびＥ
ＵＶ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫
外線）ならびにイオンビームまたは電子ビームのような
粒子線を含む、全てのタイプの電磁放射線を含むために
使用されている。
「ビーム」は、（例えば、３６５，２４８，１９３，１
５７または１２６ｎｍの波長を有する）紫外線およびＥ
ＵＶ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫
外線）ならびにイオンビームまたは電子ビームのような
粒子線を含む、全てのタイプの電磁放射線を含むために
使用されている。
【００３５】本発明は、直交したＸ、ＹおよびＺ方向と
Ｒｉで示すＩ方向に平行な軸を中心とする回転とをベー
スとした座標系を参照して以下に説明されている。Ｚ方
向は、「垂直」、ＸおよびＹ方向は、「水平」と称する
ことができる。しかし、反対の記載がない限り、これ
は、装置の特定の向きを必要とするものと解釈されるべ
きでない。
Ｒｉで示すＩ方向に平行な軸を中心とする回転とをベー
スとした座標系を参照して以下に説明されている。Ｚ方
向は、「垂直」、ＸおよびＹ方向は、「水平」と称する
ことができる。しかし、反対の記載がない限り、これ
は、装置の特定の向きを必要とするものと解釈されるべ
きでない。
【００３６】本発明およびその付随する利点は、例示的
実施形態および添付図面を参照して以下で更に説明され
ている。図中、同一の部材は、同一の参照符号で示され
ている。
実施形態および添付図面を参照して以下で更に説明され
ている。図中、同一の部材は、同一の参照符号で示され
ている。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の特定の実施形態
によるリトグラフィー投影装置を概略的に示す。このリ
トグラフィー投影装置は、放射線（例えば、紫外線）の
投影ビームＰＢを供給する放射装置Ｅｘ，ＩＬを含み、
特別な場合には、該放射装置が放射線源ＬＡをも有し、
さらに、マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するマ
スクホルダに設けられ、マスクをアイテムＰＬに対して
正確に位置決めする第１位置決め手段に接続された第１
対象物テーブル（マスクテーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例
えば、レジスト被覆シリコンウエーハ）を保持する基板
ホルダに設けられ、基板を品目ＰＬに対して正確に位置
決めする第２位置決め手段に接続された第２対象物テー
ブル（基板テーブル）ＷＴと、マスクＭＡの照射部を基
板Ｗのターゲット部Ｃ（例えば、１または複数のダイ）
上で描画する投影装置（レンズ）ＰＬとを含む。図示の
ように、このリトグラフィー投影装置は透過型である
（すなわち、透過マスクを有する）。しかしながら、一
般的に言って、リトグラフィー投影装置は、例えば、
（反射マスクを有する）反射型であってもよい。代替的
に、リトグラフィー投影装置は、前記のような型式のプ
ログラム可能なミラー配列のような他の種類のパターン
付与手段を用いてもよい。
によるリトグラフィー投影装置を概略的に示す。このリ
トグラフィー投影装置は、放射線（例えば、紫外線）の
投影ビームＰＢを供給する放射装置Ｅｘ，ＩＬを含み、
特別な場合には、該放射装置が放射線源ＬＡをも有し、
さらに、マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するマ
スクホルダに設けられ、マスクをアイテムＰＬに対して
正確に位置決めする第１位置決め手段に接続された第１
対象物テーブル（マスクテーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例
えば、レジスト被覆シリコンウエーハ）を保持する基板
ホルダに設けられ、基板を品目ＰＬに対して正確に位置
決めする第２位置決め手段に接続された第２対象物テー
ブル（基板テーブル）ＷＴと、マスクＭＡの照射部を基
板Ｗのターゲット部Ｃ（例えば、１または複数のダイ）
上で描画する投影装置（レンズ）ＰＬとを含む。図示の
ように、このリトグラフィー投影装置は透過型である
（すなわち、透過マスクを有する）。しかしながら、一
般的に言って、リトグラフィー投影装置は、例えば、
（反射マスクを有する）反射型であってもよい。代替的
に、リトグラフィー投影装置は、前記のような型式のプ
ログラム可能なミラー配列のような他の種類のパターン
付与手段を用いてもよい。
【００３８】放射線源ＬＡ（例えば、エキシマレーザ）
は、放射線ビームを生成する。このビームは、直接、あ
るいは、例えば、ビームエキスパンダーＥｘのようなコ
ンデイショニング手段を横断後、照明系（照明器）内に
供給される。照明器ＩＬは、ビームに、強度分布の外側
および／または内側のラジアル距離（一般に、それぞれ
σ−外側およびσ−内側と称される）を設定する調整手
段ＡＭを備えてもよい。さらに、照明器は、一般的に、
積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような種々のその他
の部品を備える。このように、マスクＭＡに衝突するビ
ームＰＢは、その横断面に所望の均一性および強度分布
を有する。
は、放射線ビームを生成する。このビームは、直接、あ
るいは、例えば、ビームエキスパンダーＥｘのようなコ
ンデイショニング手段を横断後、照明系（照明器）内に
供給される。照明器ＩＬは、ビームに、強度分布の外側
および／または内側のラジアル距離（一般に、それぞれ
σ−外側およびσ−内側と称される）を設定する調整手
段ＡＭを備えてもよい。さらに、照明器は、一般的に、
積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような種々のその他
の部品を備える。このように、マスクＭＡに衝突するビ
ームＰＢは、その横断面に所望の均一性および強度分布
を有する。
【００３９】放射線源ＬＡは、リトグラフィー投影装置
のハウジング内にあってもよいが（放射線源ＬＡが、例
えば、水銀灯であるときに、該当することが多い）、リ
トグラフィー投影装置から離隔していてもよく、放射線
源が生成する放射線ビームが、（例えば、好適な指向ミ
ラーの助けで、）装置内に導かれることが図１に関連し
て留意されるべきであり、後者の場合の説明は、放射線
源ＬＡがエキシマレーザである場合に該当することが多
い。本発明および特許請求の範囲は、これらの場合の双
方を含む。
のハウジング内にあってもよいが（放射線源ＬＡが、例
えば、水銀灯であるときに、該当することが多い）、リ
トグラフィー投影装置から離隔していてもよく、放射線
源が生成する放射線ビームが、（例えば、好適な指向ミ
ラーの助けで、）装置内に導かれることが図１に関連し
て留意されるべきであり、後者の場合の説明は、放射線
源ＬＡがエキシマレーザである場合に該当することが多
い。本発明および特許請求の範囲は、これらの場合の双
方を含む。
【００４０】ビームＰＢは、その後、マスクテーブルＭ
Ｔ上に保持されたマスクＭＡを捕らえる。マスクＭＡを
横断後、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、このレン
ズは、ビームＰＢを基板Ｗのターゲット部Ｃ上で集束す
る。第２位置決め手段（および干渉式測定手段ＩＦ）の
助けで、基板テーブルＷTは、正確に移動して、例え
ば、ビームＰＢの通路に異なるターゲット部Ｃを位置決
めすることができる。同様に、第１位置決め手段は、例
えば、マスクＭＡをマスクライブラリーから機械的に取
出し後、あるいは、走査中に、ビームＰＢの通路に対し
てマスクＭＡを正確に位置決めするために使用すること
ができる。一般に、対象物テーブルＭＴ，ＷＴの移動
は、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）の助けで実現さ
れ、これらのモジュールは、図１に明瞭に示されていな
い。しかし、（走査ステップ装置とは対照的な）ウエー
ハステッパの場合、マスクテーブルＭＴは、短ストロー
クアクチュエータに単に接続したり、あるいは、固定す
ることができる。
Ｔ上に保持されたマスクＭＡを捕らえる。マスクＭＡを
横断後、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、このレン
ズは、ビームＰＢを基板Ｗのターゲット部Ｃ上で集束す
る。第２位置決め手段（および干渉式測定手段ＩＦ）の
助けで、基板テーブルＷTは、正確に移動して、例え
ば、ビームＰＢの通路に異なるターゲット部Ｃを位置決
めすることができる。同様に、第１位置決め手段は、例
えば、マスクＭＡをマスクライブラリーから機械的に取
出し後、あるいは、走査中に、ビームＰＢの通路に対し
てマスクＭＡを正確に位置決めするために使用すること
ができる。一般に、対象物テーブルＭＴ，ＷＴの移動
は、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）の助けで実現さ
れ、これらのモジュールは、図１に明瞭に示されていな
い。しかし、（走査ステップ装置とは対照的な）ウエー
ハステッパの場合、マスクテーブルＭＴは、短ストロー
クアクチュエータに単に接続したり、あるいは、固定す
ることができる。
【００４１】図示された装置は、２つの異なるモードで
使用することができる： １．ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴは、
事実上静止状に維持され、全マスク像が、１回の作動
（すなわち、単一フラッシュ）でターゲット部Ｃ上に投
影される。基板テーブルＷＴは、この後、ｘおよび／ま
たはｙ方向に変位され、異なるターゲット部Ｃが、ビー
ムＰＢによって照射される； ２．走査モードにおいて、所定のターゲット部Ｃが単一
フラッシュで露光されない点を除いて、ほぼ同じ説明が
適用される。その代わりに、マスクテーブルＭＴは、速
度ｖで所定方向（いわゆる、走査方向、例えば、ｙ方
向）に移動可能であり、これにより、投影ビームＰＢ
は、マスク像全体を走査し；同時に、基板テーブルＷＴ
は、速度Ｖ＝Ｍｖで同方向または反対方向に同時に移動
し、ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的に、１／４
または１／５）である。このように、比較的大きなター
ゲット部Ｃの露光を、分解能について妥協することなく
行なうことができる。
使用することができる： １．ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴは、
事実上静止状に維持され、全マスク像が、１回の作動
（すなわち、単一フラッシュ）でターゲット部Ｃ上に投
影される。基板テーブルＷＴは、この後、ｘおよび／ま
たはｙ方向に変位され、異なるターゲット部Ｃが、ビー
ムＰＢによって照射される； ２．走査モードにおいて、所定のターゲット部Ｃが単一
フラッシュで露光されない点を除いて、ほぼ同じ説明が
適用される。その代わりに、マスクテーブルＭＴは、速
度ｖで所定方向（いわゆる、走査方向、例えば、ｙ方
向）に移動可能であり、これにより、投影ビームＰＢ
は、マスク像全体を走査し；同時に、基板テーブルＷＴ
は、速度Ｖ＝Ｍｖで同方向または反対方向に同時に移動
し、ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的に、１／４
または１／５）である。このように、比較的大きなター
ゲット部Ｃの露光を、分解能について妥協することなく
行なうことができる。
【００４２】本発明の第１実施形態によれば、マスクテ
ーブルの変位測定手段は、ゼロダーから形成されたテー
ブルを有する６ＤＯＦ非干渉式ナノ測定系を備え、テー
ブルの下側で２つのグリッド格子が露光される。これら
の格子の各々（Ｙ方向に沿うテーブルのいずれかの側の
１つ）は、例えば、１０ｍｍｘ５００ｍｍの測定範囲を
有する。レンズ上部のいずれかの側に装着された２つの
２座標読取りヘッドは、レンズに対するＸ、Ｙ、Ｒｚに
おけるマスクテーブルの変位を測定し、Ｘに対する余分
な情報を有する。２次元格子は、ゼロダーの略ゼロ熱膨
張率（ＣＣＴＥ）のために、合理的温度範囲にわたって
ナノメートルレベルに対して寸法的に安定し、したがっ
て、寸法基準の「永続的」フレームを提供する。ピッチ
およびロールによるアッベ誤差を最小とするために、格
子は、マスクのパターンが付与された面と同一平面であ
るのが好ましい。Ｘ、Y1およびY2における追加の指標チ
ャネルも実施して、レンズに対するゼロ基準を形成する
ことができる。
ーブルの変位測定手段は、ゼロダーから形成されたテー
ブルを有する６ＤＯＦ非干渉式ナノ測定系を備え、テー
ブルの下側で２つのグリッド格子が露光される。これら
の格子の各々（Ｙ方向に沿うテーブルのいずれかの側の
１つ）は、例えば、１０ｍｍｘ５００ｍｍの測定範囲を
有する。レンズ上部のいずれかの側に装着された２つの
２座標読取りヘッドは、レンズに対するＸ、Ｙ、Ｒｚに
おけるマスクテーブルの変位を測定し、Ｘに対する余分
な情報を有する。２次元格子は、ゼロダーの略ゼロ熱膨
張率（ＣＣＴＥ）のために、合理的温度範囲にわたって
ナノメートルレベルに対して寸法的に安定し、したがっ
て、寸法基準の「永続的」フレームを提供する。ピッチ
およびロールによるアッベ誤差を最小とするために、格
子は、マスクのパターンが付与された面と同一平面であ
るのが好ましい。Ｘ、Y1およびY2における追加の指標チ
ャネルも実施して、レンズに対するゼロ基準を形成する
ことができる。
【００４３】他の３つの自由度（Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ）にお
ける変位は、最小３つのナノ高さゲージによって測定す
ることができる。特に透過マスクの場合、レンズおよび
マスクテーブルの中央部を鮮明に維持する必要がある。
このように、実施に際しては、４センサ配置が好都合で
ある。
ける変位は、最小３つのナノ高さゲージによって測定す
ることができる。特に透過マスクの場合、レンズおよび
マスクテーブルの中央部を鮮明に維持する必要がある。
このように、実施に際しては、４センサ配置が好都合で
ある。
【００４４】Ｘ−Ｙ平面の変位と同様に、ゼロダー（Ze
rodur）テーブル上に検知ターゲット（光センサの場
合、反射面、あるいは、容量性センサの場合、電極）お
よびレンズ上部上にセンサの活動部を有することがより
好都合である。これは、とりわけ、センサケーブルを移
動するナノ位置決めされたマスクテーブルに延ばす必要
性を避ける。高さゲージは、そのターゲットとして２Ｄ
格子を使用することができ、あるいは、別個のターゲッ
トが、ゼロダーテーブルに設けることができる。
rodur）テーブル上に検知ターゲット（光センサの場
合、反射面、あるいは、容量性センサの場合、電極）お
よびレンズ上部上にセンサの活動部を有することがより
好都合である。これは、とりわけ、センサケーブルを移
動するナノ位置決めされたマスクテーブルに延ばす必要
性を避ける。高さゲージは、そのターゲットとして２Ｄ
格子を使用することができ、あるいは、別個のターゲッ
トが、ゼロダーテーブルに設けることができる。
【００４５】干渉計の場合と反対に、センサヘッドおよ
びターゲット面の実際の装着位置および直交度は、リト
グラフィー機械で較正手順によって決定することができ
るために、安定している限り、厳しくない。既述のよう
に、レーザ干渉計は、正確性の点で匹敵するものがない
が、インクリメンタルエンコーダーは、レーザ干渉計が
環境条件による影響を受けるために、繰返し性の点で優
れている。
びターゲット面の実際の装着位置および直交度は、リト
グラフィー機械で較正手順によって決定することができ
るために、安定している限り、厳しくない。既述のよう
に、レーザ干渉計は、正確性の点で匹敵するものがない
が、インクリメンタルエンコーダーは、レーザ干渉計が
環境条件による影響を受けるために、繰返し性の点で優
れている。
【００４６】本発明で使用される格子は、非常に制御さ
れた環境（例えば、真空）でレーザ干渉計を使用して製
造され、可能な最高の精度を有するマスターエンコーダ
ー格子を形成するのが好ましい。その後、生産格子が、
エンコーダー固有の高繰返し性を利用してマスターから
複製される。複製品は、さらに、マスタ格子あるいは真
空干渉計のいずれかに対して較正することができる。
れた環境（例えば、真空）でレーザ干渉計を使用して製
造され、可能な最高の精度を有するマスターエンコーダ
ー格子を形成するのが好ましい。その後、生産格子が、
エンコーダー固有の高繰返し性を利用してマスターから
複製される。複製品は、さらに、マスタ格子あるいは真
空干渉計のいずれかに対して較正することができる。
【００４７】較正の実行可能性における困難な要因は、
誤差の空間周波数含量である。高空間周波数誤差を有す
るエンコーダーは、訂正の適用を測定された位置データ
にイニシャライズするために、高密度の較正データと高
精度基準マークとを必要とする。
誤差の空間周波数含量である。高空間周波数誤差を有す
るエンコーダーは、訂正の適用を測定された位置データ
にイニシャライズするために、高密度の較正データと高
精度基準マークとを必要とする。
【００４８】本発明の変位測定装置について説明する前
に、本発明の利点を強調するために、図２を参照して従
来のシステムの概略について説明する。
に、本発明の利点を強調するために、図２を参照して従
来のシステムの概略について説明する。
【００４９】従来のシステムにおいて、マスクテーブル
ＭＴは、Ｙ方向における比較的長い移動範囲を有し、描
画プロセス中にマスクの走査に適応する。この長範囲移
動全体にわたって、マスクテーブルＭＴのＹ位置は、マ
スクテーブルＭＴに装着された１または複数のミラーま
たは反射器に測定ビームを向ける２つＹ１−ＩＦ、Ｙ２
−ＩＦを使用して測定される。測定ビームは、２つの離
隔した点としてマスクテーブル上に入射し、これによ
り、２つの読取りの差を利用してマスクテーブルのＲｚ
位置を決定することができる。マスクテーブルの移動範
囲の少なくとも１つの端において、測定ビームは、かな
りの距離にわたって延び、したがって、このビームが通
過する大気の屈折率の変化は、大きな誤差を位置測定に
招くことがある。マスクテーブルのＸ位置は、Ｘ干渉計
Ｘ−ＩＦによって測定される。Ｘ方向におけるマスクテ
ーブルの移動範囲は、Ｙ方向よりかなり小さく、したが
って、Ｘ干渉計の光路長はそれほど長い必要はなく、Ｘ
干渉計は、Ｙ方向におけるマスクテーブルの移動範囲全
体にわたってＸ位置を測定する必要がある。これは、Ｘ
干渉計Ｘ−ＩＦの測定ビームがマスクテーブルＭＴの側
部に装着されかつマスクテーブルＭＴの走査範囲より大
きな長さを有するミラーに配向される必要があるという
ことを要求する。
ＭＴは、Ｙ方向における比較的長い移動範囲を有し、描
画プロセス中にマスクの走査に適応する。この長範囲移
動全体にわたって、マスクテーブルＭＴのＹ位置は、マ
スクテーブルＭＴに装着された１または複数のミラーま
たは反射器に測定ビームを向ける２つＹ１−ＩＦ、Ｙ２
−ＩＦを使用して測定される。測定ビームは、２つの離
隔した点としてマスクテーブル上に入射し、これによ
り、２つの読取りの差を利用してマスクテーブルのＲｚ
位置を決定することができる。マスクテーブルの移動範
囲の少なくとも１つの端において、測定ビームは、かな
りの距離にわたって延び、したがって、このビームが通
過する大気の屈折率の変化は、大きな誤差を位置測定に
招くことがある。マスクテーブルのＸ位置は、Ｘ干渉計
Ｘ−ＩＦによって測定される。Ｘ方向におけるマスクテ
ーブルの移動範囲は、Ｙ方向よりかなり小さく、したが
って、Ｘ干渉計の光路長はそれほど長い必要はなく、Ｘ
干渉計は、Ｙ方向におけるマスクテーブルの移動範囲全
体にわたってＸ位置を測定する必要がある。これは、Ｘ
干渉計Ｘ−ＩＦの測定ビームがマスクテーブルＭＴの側
部に装着されかつマスクテーブルＭＴの走査範囲より大
きな長さを有するミラーに配向される必要があるという
ことを要求する。
【００５０】従来のシステムにおいては、３つの干渉計
が、３つの自由度、すなわち、Ｘ、ＹおよびＲｚ（ヨ
ー）において、マスクテーブルの変位を測定する。他の
３自由度、すなわち、Ｚ、Ｒｘ（ピッチ）およびＲｙ
（ロール）における位置は、マスクテーブルＭＴの底部
で離隔した３点の垂直位置を測定する３つのハイトセン
サＨＳからの出力を適切に処理することによって提供さ
れる。
が、３つの自由度、すなわち、Ｘ、ＹおよびＲｚ（ヨ
ー）において、マスクテーブルの変位を測定する。他の
３自由度、すなわち、Ｚ、Ｒｘ（ピッチ）およびＲｙ
（ロール）における位置は、マスクテーブルＭＴの底部
で離隔した３点の垂直位置を測定する３つのハイトセン
サＨＳからの出力を適切に処理することによって提供さ
れる。
【００５１】比較のために、本発明の第１実施形態の装
置が図３に示されている。干渉計Ｙ１−ＩＦ、Ｙ２−Ｉ
ＦおよびＸ−ＩＦの代わりに、本発明は、各グリッド格
子１２，１３の変位を測定する２つの光学式読取りヘッ
ド１０，１１を使用する。グリッド格子１２，１３は、
マスクＭＡのいずれかの側に１つが設けられ、マスクテ
ーブルＭＴの、２方向の矢印で示した全移動範囲の走査
に十分に適応する長さをＹ方向に有する。グリッド格子
１２，１３は、切取り部に配置され、マスクＭＡ上のパ
ターンと実質的に同一平面上である。エンコーダー読取
りヘッド１０，１１および３つの高さセンサＨＳが、図
３の点線の楕円によって示すように、投影装置の上部部
材に装着されるか、あるいは、固定される。
置が図３に示されている。干渉計Ｙ１−ＩＦ、Ｙ２−Ｉ
ＦおよびＸ−ＩＦの代わりに、本発明は、各グリッド格
子１２，１３の変位を測定する２つの光学式読取りヘッ
ド１０，１１を使用する。グリッド格子１２，１３は、
マスクＭＡのいずれかの側に１つが設けられ、マスクテ
ーブルＭＴの、２方向の矢印で示した全移動範囲の走査
に十分に適応する長さをＹ方向に有する。グリッド格子
１２，１３は、切取り部に配置され、マスクＭＡ上のパ
ターンと実質的に同一平面上である。エンコーダー読取
りヘッド１０，１１および３つの高さセンサＨＳが、図
３の点線の楕円によって示すように、投影装置の上部部
材に装着されるか、あるいは、固定される。
【００５２】エンコーダー読取りヘッド１０，１１は、
例えば、水冷ジャケットを組込むことによって、温度を
積極的に制御して、読取りヘッドが散逸した熱を除去
し、読取りヘッド自体と読取りヘッドが装着される投影
光学との熱安定性を維持することができる。また、読取
りヘッドの光源および検出器は、離れて配置し、光ファ
イバーを介して読取りヘッドに連結して、読取りヘッド
光学における局部的な熱の発生を最小としかつ可能な最
も高い指向安定性を維持することができる。
例えば、水冷ジャケットを組込むことによって、温度を
積極的に制御して、読取りヘッドが散逸した熱を除去
し、読取りヘッド自体と読取りヘッドが装着される投影
光学との熱安定性を維持することができる。また、読取
りヘッドの光源および検出器は、離れて配置し、光ファ
イバーを介して読取りヘッドに連結して、読取りヘッド
光学における局部的な熱の発生を最小としかつ可能な最
も高い指向安定性を維持することができる。
【００５３】図２および図３から判るように、エンコー
ダー測定装置は、さらによりコンパクトであり、測定基
準系をウエーハレベルからレチクルレベルに延ばす必要
性を除去し、この２つは垂直方向においてほぼ１ｍ離れ
ている。この結果、測定系の構造は、その動的特性にお
ける大きな改良によって、さらにより簡単でありかつよ
りコンパクトである。この概念を更に利用して、投影光
学に対するマスク自体のＸ−Ｙ位置を測定することがで
きる。これは、マスクのパターン領域の周りのクロムボ
ーダー（chrome border：クロム縁）に直接、反射格子
を配置することによって行うことができる。これはマス
クのコストを増すが、例えば、処理中の寸法変化による
マスク平面における歪は、自動的に防ぐことができる。
Ｘ、ＹおよびＲｚにおける基準指標位置が利用可能であ
ることは、さらに追加の利点である。
ダー測定装置は、さらによりコンパクトであり、測定基
準系をウエーハレベルからレチクルレベルに延ばす必要
性を除去し、この２つは垂直方向においてほぼ１ｍ離れ
ている。この結果、測定系の構造は、その動的特性にお
ける大きな改良によって、さらにより簡単でありかつよ
りコンパクトである。この概念を更に利用して、投影光
学に対するマスク自体のＸ−Ｙ位置を測定することがで
きる。これは、マスクのパターン領域の周りのクロムボ
ーダー（chrome border：クロム縁）に直接、反射格子
を配置することによって行うことができる。これはマス
クのコストを増すが、例えば、処理中の寸法変化による
マスク平面における歪は、自動的に防ぐことができる。
Ｘ、ＹおよびＲｚにおける基準指標位置が利用可能であ
ることは、さらに追加の利点である。
【００５４】絶対的に正確ではないが繰返し性が高い本
発明のエンコーダーシステムは、直接走査（Ｙ）方向に
おいて真空干渉計のような長さ基準系に対して較正する
ことができることは重要である。較正は、長時間のドリ
フトを監視するために、理想的には、オフライン較正プ
ラットフォームにおいてだけでなく、機械内のその場で
も実施されるべきである。
発明のエンコーダーシステムは、直接走査（Ｙ）方向に
おいて真空干渉計のような長さ基準系に対して較正する
ことができることは重要である。較正は、長時間のドリ
フトを監視するために、理想的には、オフライン較正プ
ラットフォームにおいてだけでなく、機械内のその場で
も実施されるべきである。
【００５５】オフライン較正のために、エンコーダー格
子は、読取りヘッドと共に、直接走査（Ｙ）方向におい
て、真空干渉計のような長さ基準系に対して較正するこ
とができる。これは、１回測定であり、制御された状態
で機械外において実施することができる。このようにし
て得られた誤差マップは、ルックアップ誤差表に、ある
いは、機械で実施された誤差訂正ルーチンにおける多項
式の係数として記憶することができる。誤差マップは、
Ｘ変位依存性を除去するために、Ｙ方向においてだけで
なく、Ｘ方向においても較正することができる。横
（Ｘ）方向における較正は、Ｙにおける長移動範囲のた
めに、基準フラットミラーに対して基準平面ミラー干渉
計システムを使用して実施される。
子は、読取りヘッドと共に、直接走査（Ｙ）方向におい
て、真空干渉計のような長さ基準系に対して較正するこ
とができる。これは、１回測定であり、制御された状態
で機械外において実施することができる。このようにし
て得られた誤差マップは、ルックアップ誤差表に、ある
いは、機械で実施された誤差訂正ルーチンにおける多項
式の係数として記憶することができる。誤差マップは、
Ｘ変位依存性を除去するために、Ｙ方向においてだけで
なく、Ｘ方向においても較正することができる。横
（Ｘ）方向における較正は、Ｙにおける長移動範囲のた
めに、基準フラットミラーに対して基準平面ミラー干渉
計システムを使用して実施される。
【００５６】装置におけるその場での較正を実施するた
めに、基準干渉計システムを設けることが好ましいが、
スペース条件は、一般にこれを不可能とする。代わり
に、走査方向における較正がマスクの両端における照明
フィールドに対応する領域にわたるマスクの領域および
残りの範囲の３つの部分に分割される較正スキーム（sc
heme：計画）が使用される。
めに、基準干渉計システムを設けることが好ましいが、
スペース条件は、一般にこれを不可能とする。代わり
に、走査方向における較正がマスクの両端における照明
フィールドに対応する領域にわたるマスクの領域および
残りの範囲の３つの部分に分割される較正スキーム（sc
heme：計画）が使用される。
【００５７】マスクが光学系の中心線を通過する移動範
囲の中央部において、エンコーダーシステムは、多数の
基準マークがプリントされかつ露光される基準マスク
（例えば、ゼロダーから形成された超平坦マスク）を使
用して較正することができる。基準マークの空中像は、
ウエーハステージ干渉式システムＩＦを使用して一定位
置において基準系ＲＦに対して保持される基板テーブル
ＷＴに装着された透過型イメージセンサで検出される。
一方で、基準マスクは、マスクステージにおいて、連続
したマーカーに移動し、エンコーダーの位置が、注目さ
れかつ基準マスク上のマーカーの前較正位置と比較され
る。基準マスク上のマーカーの位置は、オフラインでか
つ定期的に、絶対長さ基準に対して前較正することがで
きる。
囲の中央部において、エンコーダーシステムは、多数の
基準マークがプリントされかつ露光される基準マスク
（例えば、ゼロダーから形成された超平坦マスク）を使
用して較正することができる。基準マークの空中像は、
ウエーハステージ干渉式システムＩＦを使用して一定位
置において基準系ＲＦに対して保持される基板テーブル
ＷＴに装着された透過型イメージセンサで検出される。
一方で、基準マスクは、マスクステージにおいて、連続
したマーカーに移動し、エンコーダーの位置が、注目さ
れかつ基準マスク上のマーカーの前較正位置と比較され
る。基準マスク上のマーカーの位置は、オフラインでか
つ定期的に、絶対長さ基準に対して前較正することがで
きる。
【００５８】走査方向におけるエンコーダーのＸ依存性
は、マスクおよび基板テーブルＷＴを同等量だけ偏心位
置に変位し、複数の偏心位置で上記手順を繰返すことに
よって、較正することもできる。
は、マスクおよび基板テーブルＷＴを同等量だけ偏心位
置に変位し、複数の偏心位置で上記手順を繰返すことに
よって、較正することもできる。
【００５９】（レチクルレベルでの露光スリットのサイ
ズに等しい、）両端でのマスク領域のすぐ外側の移動範
囲も、露光のオーバーレイ品質にとって極めて重要であ
る。これらの領域における非常に正確な較正が、透過型
イメージセンサが走査方向において露光フィールドの最
外側位置で捕らえるように、基板テーブルＷＴを変位す
ることによって、レンズの歪で生じた誤差を含むことな
く、得ることができる。中央領域に関して説明した較正
は、この後、マスクの全長にわたって繰返され、透過型
イメージセンサは偏心位置で基準系に対して静止状に維
持される。この手順で生成される誤差マップは、例え
ば、最小二乗適合ルーチンを使用して中央位置でオリジ
ナルマップに組合される。
ズに等しい、）両端でのマスク領域のすぐ外側の移動範
囲も、露光のオーバーレイ品質にとって極めて重要であ
る。これらの領域における非常に正確な較正が、透過型
イメージセンサが走査方向において露光フィールドの最
外側位置で捕らえるように、基板テーブルＷＴを変位す
ることによって、レンズの歪で生じた誤差を含むことな
く、得ることができる。中央領域に関して説明した較正
は、この後、マスクの全長にわたって繰返され、透過型
イメージセンサは偏心位置で基準系に対して静止状に維
持される。この手順で生成される誤差マップは、例え
ば、最小二乗適合ルーチンを使用して中央位置でオリジ
ナルマップに組合される。
【００６０】マスクテーブルＭＴが加速あるいは設定フ
ェースである上記２つの範囲の外側では、移動サイクル
は、露光の実際のオーバーレイ品質にほとんど影響はな
く、したがって、精度条件は厳しくない。これらの領域
におけるエンコーダーシステムの高空間周波数誤差は、
マスクテーブルの慣性を利用して速度変化をフィルタ除
去するように、マスクテーブルＭＴを一定速度かつ低帯
域幅サーバーコントロール下での移動に設定することに
よって較正することができる。速度は、この後、一定と
仮定され、エンコーダーシステムの位置データ速度の不
規則性は、高周波数誤差の尺度を与える。
ェースである上記２つの範囲の外側では、移動サイクル
は、露光の実際のオーバーレイ品質にほとんど影響はな
く、したがって、精度条件は厳しくない。これらの領域
におけるエンコーダーシステムの高空間周波数誤差は、
マスクテーブルの慣性を利用して速度変化をフィルタ除
去するように、マスクテーブルＭＴを一定速度かつ低帯
域幅サーバーコントロール下での移動に設定することに
よって較正することができる。速度は、この後、一定と
仮定され、エンコーダーシステムの位置データ速度の不
規則性は、高周波数誤差の尺度を与える。
【００６１】Ｘ方向におけるエンコーダーシステムの較
正は、横軸に沿う基準マスク上の多数のマーカーを使用
して同様に実施することができる。Ｙ移動によるＸ依存
性の較正のために、マスクテーブルＭＴは、訂正された
Ｙ軸を使用して一定したヨー（Ｒｚ）を維持しかつ２つ
のＸ測定ヘッドを使用してＹからのＸの位置のクロスト
ークを記録して、走査方向に移動させることができる。
正は、横軸に沿う基準マスク上の多数のマーカーを使用
して同様に実施することができる。Ｙ移動によるＸ依存
性の較正のために、マスクテーブルＭＴは、訂正された
Ｙ軸を使用して一定したヨー（Ｒｚ）を維持しかつ２つ
のＸ測定ヘッドを使用してＹからのＸの位置のクロスト
ークを記録して、走査方向に移動させることができる。
【００６２】本発明の特定の実施形態について上述した
が、本発明は、説明した以外の態様で実施可能であるこ
とは理解されるであろう。とくに、上述の実施形態はリ
トグラフィー装置においてマスクテーブルの位置を測定
するシステムであるが、本発明は、基板（ウエーハ）テ
ーブルおよびマルチステージデバイスにも同様に適用可
能であることが理解されるであろう。また、グリッド格
子は、測定または基準系のような装置の固設部に装着可
能であり、センサヘッドは、可動対象物に装着可能であ
る。
が、本発明は、説明した以外の態様で実施可能であるこ
とは理解されるであろう。とくに、上述の実施形態はリ
トグラフィー装置においてマスクテーブルの位置を測定
するシステムであるが、本発明は、基板（ウエーハ）テ
ーブルおよびマルチステージデバイスにも同様に適用可
能であることが理解されるであろう。また、グリッド格
子は、測定または基準系のような装置の固設部に装着可
能であり、センサヘッドは、可動対象物に装着可能であ
る。
【図１】本発明の第１実施形態によるリトグラフィー投
影装置を示す図。
影装置を示す図。
【図２】位置測定装置を示す、公知のリトグラフィー装
置のマスクステージの斜視図。
置のマスクステージの斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態による位置測定装置を示
す、リトグラフィー装置のマスクステージの斜視図。
す、リトグラフィー装置のマスクステージの斜視図。
１０，１１ 光学式読取りヘッド １２，１３ グリッド格子 ＰＢ 投影ビーム ＬＡ 放射線源 ＭＴ マスクテーブル ＭＡ マスク ＷＴ 基板テーブル Ｗ 基板 ＰＬ 投影装置 Ｃ ターゲット部 ＩＬ 照明系 Ｅｘ ビームエキスパンダー ＭＡＭ 調整手段 ＩＮ 積分器 ＣＯ コンデンサ ＩＦ 干渉式測定手段 ＨＳ ハイト（高さ）センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２２Ｄ ５２５Ｘ Ｆターム(参考） 2F069 AA03 AA06 AA17 AA64 BB15 BB40 CC06 DD12 FF01 GG04 GG07 GG12 GG45 HH11 JJ14 2F103 BA01 CA03 CA08 DA01 DA12 EA03 EA15 EB01 EB11 EB32 EC00 EC08 5F046 CC13 DA06 DA07 DB04 EA07 FC05
Claims (19)
- 【請求項１】 放射線投影ビームを与える放射装置と、 所望のパターンにしたがって投影ビームにパターンを付
与する作用を果たすパターン付与手段を支える支持構造
体と、 基板を保持する基板テーブルと、 基板のターゲット部にパターン付与されたビームを投影
する投影装置とを含むリトグラフィー投影装置におい
て、 前記支持構造体と前記基板テーブルの一方を含む可動対
象物の位置を少なくとも自由度２で測定する変位測定装
置を有し、 前記変位測定装置は、前記可動対象物に装着された少な
くとも１つのグリッド格子と、自由度２で前記グリッド
格子の変位を測定する少なくとも１つのセンサヘッドと
を含むことを特徴とするリトグラフィー投影装置。 - 【請求項２】 前記変位測定装置は、離隔した位置で前
記可動対象物に装着された２つのグリッド格子と、それ
ぞれ前記グリッド格子のそれぞれの変位を測定する２つ
のセンサヘッドとを備える請求項１に記載されたリトグ
ラフィー投影装置。 - 【請求項３】 前記グリッド格子または前記各グリッド
格子が、前記可動対象物の本体内に直接組込まれている
請求項１または請求項２に記載されたリトグラフィー投
影装置。 - 【請求項４】 放射線投影ビームを与える放射装置と、 所望パターンにしたがって投影ビームにパターンを付与
する作用を果たすパターン付与手段を支える支持構造体
と、 基板を保持する基板テーブルと、 基板のターゲット部にパターンが付与されたビームを投
影する投影装置とを含むリトグラフィー投影装置におい
て、 前記支持構造体と前記基板テーブルの一方を含む可動対
象物の位置を少なくとも自由度２で測定する変位測定装
置を含み、 前記変位測定装置は、基準系に装着された少なくとも１
つのグリッド格子と、前記グリッド格子に対する前記可
動対象物の変位を自由度２で測定するために前記可動対
象物に装着された少なくとも１つのセンサヘッドとを含
むことを特徴とするリトグラフィー投影装置。 - 【請求項５】 前記可動対象物は、走査描画のために第
１方向に移動可能であり、前記グリッド格子または前記
各グリッド格子は、前記第１方向の前記可動対象物の移
動範囲よりも大きなあるいは等しい長さを前記第１方向
に有する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記
載されたリトグラフィー投影装置。 - 【請求項６】 前記グリッド格子または前記各グリッド
格子は、前記支持構造体によって支えられる前記パター
ン付与手段あるいは前記基板テーブルによって保持され
る基板の機能面と実質的に同一平面になるように配置さ
れる請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載さ
れたリトグラフィー投影装置。 - 【請求項７】 前記変位測定装置は、さらに、前記グリ
ッド格子または前記各グリッド格子と理想的グリッド格
子との間の差を表す訂正情報を記憶するメモリーと前記
センサヘッドまたは前記各センサヘッドによって出力さ
れた測定を訂正するデータ処理手段とを含む請求項１か
ら請求項６までのいずれか１項に記載されたリトグラフ
ィー投影装置。 - 【請求項８】 前記変位測定装置は、さらに、前記グリ
ッド格子または前記各グリッド格子およびセンサヘッド
によって測定されない自由度において前記可動対象物の
位置を測定する１または複数の容量性または光センサを
含む請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載さ
れたリトグラフィー投影装置。 - 【請求項９】 前記グリッド格子または前記各グリッド
格子は、前記可動対象物の基準位置を規定する各センサ
ヘッドによって検出可能な基準マークを含む請求項１か
ら請求項８までのいずれか１項に記載されたリトグラフ
ィー投影装置。 - 【請求項１０】 前記センサヘッドまたは前記各センサ
ヘッドは、エンコーダヘッドを含む請求項１から請求項
９までのいずれか１項に記載されたリトグラフィー投影
装置。 - 【請求項１１】 前記変位測定装置は、さらに、前記セ
ンサヘッドまたは前記各センサヘッドの出力を補間（内
挿）する補間器を含む請求項１から請求項１０までのい
ずれか１項に記載されたリトグラフィー投影装置。 - 【請求項１２】 前記支持構造体は、マスクを保持する
マスクテーブルを含む請求項１から請求項１１までのい
ずれか１項に記載されたリトグラフィー投影装置。 - 【請求項１３】 前記放射装置は、放射線源を含む請求
項１から請求項１２までのいずれか１項に記載されたリ
トグラフィー投影装置。 - 【請求項１４】 放射線感受性材料層によって少なくと
も一部が覆われる基板を提供し、 放射装置を使用して放射線投影ビームを提供し、 パターン付与手段を使用して、投影ビームのその横断面
にパターンを形成し、 放射線感受性材料層のターゲット部に、パターンが付与
された放射線ビームを投影するステップを有するデバイ
ス製造法であって、 それに装着された少なくとも１つのグリッド格子と少な
くとも１つのセンサヘッドとを使用して、前記支持構造
体および前記基板テーブルの１つの変位を少なくとも自
由度２で測定するステップによって特徴づけられるデバ
イス製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１４の方法に従って製造される
デバイス。 - 【請求項１６】 可動支持構造体に保持されたパターン
付与手段に基準パターンを提供し、前記基準パターン
は、少なくともリトグラフィー投影装置の走査方向の前
較正された位置に複数の基準マークを有し、さらに、 投影レンズに対して一定の位置で透過型イメージセンサ
を基板テーブル上で保持し、 前記基準マークのそれぞれの像を順に前記イメージセン
サに投影するように前記支持構造体を位置決めし、 基準マークのそれぞれが、前記イメージセンサに投影さ
れたときに、少なくとも第１の自由度において前記支持
構造体の位置を測定するステップを含むリトグラフィー
投影装置の較正方法。 - 【請求項１７】 前記イメージセンサは、投影装置の中
心線の下側に配置される請求項１６に記載されたリトグ
ラフィー投影装置の較正方法。 - 【請求項１８】 前記イメージセンサは、投影レンズの
照射フィールドの端位置に配置される請求項１６に記載
されたリトグラフィー投影装置の較正方法。 - 【請求項１９】 前記可動支持構造体の位置は、それに
装着された少なくともグリッド格子と少なくとも１つの
センサヘッドとを使用して測定される請求項１６から請
求項１８までのいずれか１項に記載されたリトグラフィ
ー投影装置の較正方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00307306 | 2000-08-24 | ||
| EP00307306.1 | 2000-08-24 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JP2006347587A Expired - Fee Related JP4854499B2 (ja) | 2000-08-24 | 2006-12-25 | リトグラフィー投影装置の較正方法 |
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| DE (1) | DE60138252D1 (ja) |
| TW (1) | TW527526B (ja) |
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