JP2005229091A - リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法並びに測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査型露光装置のマスクステージ、あるいはウエハステージにおいて、走査方向と直交する方向の変位を測定する測定手段を含むリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】フレーム１５に固定されたビーム源１７から発せられたビームはステージに固定された反射型の格子２６により２つのビームに分割される。さらに、それぞれのビームは透過型の第２の格子１８，１９、第３の格子２４，２５、１／４波長板２２，２３を透過後、反射型の格子２６でビームを１本にし、、センサに入射させる。センサはビームの干渉の強度変動を感知し、ステージの変動量を測定する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、放射投影ビームを提供する放射装置と、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する働きをするパターン化手段を支持する支持構造体と、基板を保持する基板テーブルと、基板の目標部分にパターン化されたビームを投影する投影装置とを含むリソグラフィ装置に関するものである。

本発明は、測定装置にも関するものである。

ここで使用する「パターン化手段」という用語は、入射する放射ビームに、基板の目標部分に生成すべきパターンに相当するパターン化された横断面を付与するために使用することのできる手段を指すと広く解釈すべきである。ここでは、「光バルブ」という用語を使用することもできる。一般に、前記パターンは、集積回路その他のデバイス（下記参照）など、目標部分に生成されるデバイス中の特定の機能層に相当する。このようなパターン化手段の実施例には以下のものが含まれる。
マスク：リソグラフィではマスクの概念は周知であり、マスクには、２値型、交互配置位相シフト型、及びハーフトーン位相シフト型などのマスク・タイプだけでなく、様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。このようなマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスクのパターンに従って、マスクに入射する放射を選択的に（透過性マスクの場合は）透過、又は（反射性マスクの場合は）反射させる。マスクの場合、一般に、支持構造体は、入射する放射ビーム中で所望の位置にマスクを保持することができ、所望の場合にはビームに対して相対的にマスクを移動させることができるようにするマスク・テーブルである。
プログラム可能なミラー・アレイ（配列）：このようなデバイスの一実施例は、粘弾性制御層及び反射面を有するマトリックス状にアドレス指定可能な表面である。このようなデバイスの基礎となる基本原理は、例えば、反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指定されない領域が入射光を非回折光として反射するというものである。適当なフィルタを使用して、前記非回折光を濾過して反射ビームから除去し、回折光のみを後に残すことができる。このようにして、マトリックス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに従ってビームがパターン化される。プログラム可能なミラー・アレイの代替実施例では、適切な局所電界を印加するか、或いは圧電作動手段を使用することによって、それぞれ個別にある軸の周りで傾けることのできるマトリックス状に配置した小ミラーを使用する。この場合も、これらのミラーはマトリックス状にアドレス指定可能であり、そのためアドレス指定されたミラーとアドレス指定されないミラーとは、入射する放射ビームを異なる方向に反射することになる。このようにして、反射ビームは、マトリックス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化される。必要とされるマトリックス・アドレス指定は、例えば、適当な電子手段を用いて実施することができる。前記いずれの状況でも、このようなパターン化手段は、１つ又は複数のプログラム可能なミラー・アレイを含むことができる。ここで言及したミラー・アレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第５２９６８９１号及び第５５２３１９３号、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号から入手することができる。参照によりこれらを本明細書に組み込む。プログラム可能なミラー・アレイの場合、前記支持構造体は、例えばフレーム又はテーブルとして実施することができ、必要に応じて、固定又は移動可能とすることができる。
プログラム可能なＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネル：このようなデバイスの具体例が、米国特許第５２２９８７２号に示されている。参照によりこれを本明細書に組み込む。前記の場合と同様に、この場合の支持構造体も、例えばフレーム又はテーブルとして実施することができ、必要に応じて、固定又は移動可能とすることができる。

簡単にするために、本明細書の残りの部分では、いくつかの個所で、マスク及びマスク・テーブルを含む実施例を具体的に取り上げる。しかし、こうした例で論じる一般原理は、前記パターン化手段のより広い意味で理解すべきである。

リソグラフィ投影装置は、例えばＩＣ（集積回路）の製造に使用できる。このような場合、パターン化手段は、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る。このパターンを、放射感受性材料（レジスト）の層を塗布した基板（シリコン・ウエハ）上の（例えば、１つ又は複数のダイを含む）目標部分に結像させることができる。一般に、１枚のウエハは、投影装置を介して１つずつ次々に照射される網目状に並んだ目標部分全体を含むことになる。マスク・テーブル上のマスクによってパターン形成を行う現在の装置では、２つの異なる種類の機械を区別することができる。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、１回でマスク・パターン全体を目標部分に露光することによって各目標部分を照射する。一般に、このような装置をウエハ・ステッパ又はステップ・アンド・リピート装置と称する。一般にステップ・アンド・スキャン装置と称する他方の装置では、投影ビーム下で所与の基準方向（「走査」方向）にマスク・パターンを走査し、この方向と平行又は逆平行に基板テーブルを同期走査することによって各目標部分を照射する。一般に、投影装置は倍率Ｍ（一般に１未満）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度のＭ倍になる。ここで述べたリソグラフィ装置に関するより多くの情報は、例えば米国特許第６０４６７９２号から入手することができる。参照によりこれを本明細書に組み込む。

リソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造工程では、少なくとも部分的に放射感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板上に、（例えばマスク内の）パターンを結像させる。この結像段階の前に、プライミング（下地処理）、レジスト塗布、及びソフト・ベークなど様々な手順に基板をかけることがある。露光後、この基板を、ＰＥＢ（露光後ベーク）、現像、ハード・ベーク、及び画像形成したフィーチャの測定／検査など他の手順にかけることがある。この一連の手順を基礎として用いて、ＩＣなどのデバイスの個々の層のパターン形成を行う。次いで、このようにパターン形成された層を、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化、化学機械研磨など様々な処理にかけることができる。これらの処理はどれも、個々の層を完成させるためのものである。複数の層が必要とされる場合には、それぞれの新しい層毎にこの手順全体又はその変形を繰り返さなければならない。最終的に、デバイス配列が基板（ウエハ）上に得られる。次いで、これらのデバイスを、ダイシング又はのこ切断（ソーイング）などの技術によって互いに分離し、その後、個々のデバイスのキャリアへの実装、ピンへの接続などを行うことができる。このような処理工程に関する更なる情報は、例えば、ぺーター・ファン・ツァン（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）著の書籍「マイクロチップ製造：半導体処理工程の実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、第３版、マックグロー・ヒル出版社（ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．）、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４、１９９７年から入手することができる。参照によりこれを本明細書に組み込む。

簡単のため、以下では、投影装置を「レンズ」と称することがある。ただし、この用語は例えば、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折系を含めて、様々な種類の投影装置を包含すると広く解釈すべきである。そのため、これらの種類の投影装置はいずれも、従来方式の画像形成に適しており、また、浸漬液の存在下での画像形成に適している。また、放射装置は、放射投影ビームを方向付け、整形し、或いは制御するために、これらの設計の種類のいずれかに従って作動する構成要素を含むことができる。以下では、このような構成要素も総称して或いは単独で「レンズ」と称することがある。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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）を有する種類のものとすることができる。このような「マルチ・ステージ」型の機械では、これら追加のテーブルを並列に使用することもできるし、１つ又は複数のテーブル上で準備段階を実行しながら、１つ又は複数の他のテーブルを使用して露光を行うこともできる。２ステージ型のリソグラフィ装置が、例えば、米国特許第５９６９４４１号及び国際公開ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。参照によりこれらをともに本明細書に組み込む。

リソグラフィ装置の工程体系は、投影装置が作動状態である投影段階を含む。投影サイクル中に、ウエハ・プレートなどの単一の基板が露光される。この投影サイクルは、この工程体系の投影段階中に行われる。

この投影段階中に、基板表面上で投影ビームを移動させなければならない。パターン化手段も、この投影ビームに対して相対的に移動させなければならない。これは、固定式投影装置を用いることによって実現される。この投影装置に対して相対的に基板及びパターン化手段が移動される。

基板は、ウエハ・ステージなどの基板テーブルに担持される。この基板テーブルは、基板面に平行な基板テーブルｘ−ｙ面内で移動可能である。基板面は、投影段階中は投影ビームの方向に実質的に直交する。この基板面を基板ｘ−ｙ面と称する。基板テーブルｘ方向及び基板テーブルｙ方向はいずれも、基板テーブルｘ−ｙ面内で定義される。これらは互いに直交しており、基板テーブルの主な並進移動方向を示す。基板テーブルｘ−ｙ面に直交する方向は、基板テーブルｚ方向と称する。

パターン化手段は、レチクル・ステージに担持される。レチクル・ステージは、パターン化手段の面に平行なレチクル・ステージｘ−ｙ面内で移動可能である。パターン化手段の面は、投影段階中は投影ビームの方向に実質的に直交する。このパターン化手段の面をレチクルｘ−ｙ面と称する。レチクル・ステージｘ方向及びレチクル・ステージｙ方向はいずれも、レチクル・ステージｘ−ｙ面内で定義される。これらは互いに直交しており、レチクル・ステージの主な並進移動方向を示す。レチクル・ステージｘ−ｙ面に直交する方向は、レチクル・ステージｚ方向と称する。

一般に、基板テーブルｘ−ｙ面及びレチクル・ステージｘ−ｙ面は互いに実質的に平行であり、そのため、基板テーブルｚ方向は、レチクル・ステージｚ方向に実質的に等しい。通常、レチクル・ステージｙ方向は、レチクル・ステージの長ストローク移動方向と定義される。一般に、基板テーブルｙ方向はレチクル・ステージｙ方向に平行であり、基板テーブルｘ方向はレチクル・ステージｘ方向に平行である。

リソグラフィ処理工程では、基板に投影される像が極めて正確であることが求められる。これを実現するためには、基板テーブル及びレチクル・ステージの変位が極めて正確にわからなければならない。このことは、基板テーブル及びレチクル・ステージのそれぞれのｘ−ｙ面内変位だけでなく、それらのそれぞれのｚ方向変位にも関係する。周知のリソグラフィ装置では、投影段階中に、６自由度すべてにおいて基板テーブル及びレチクル・ステージの変位を測定する。一般に、これらの変位測定から得られる測定信号を用いて、基板テーブル及びレチクル・ステージそれぞれの位置及び移動を制御する。

一般に、投影段階中に、基板テーブルのそのｘ−ｙ面内変位は、基板テーブルのそのｚ方向変位よりもはるかに大きい。レチクル・ステージのそのｙ方向変位は、レチクル・ステージのそのｘ方向及びｚ方向のそれぞれの変位よりもはるかに大きい。

周知のリソグラフィ装置では、基板テーブル及び／又はレチクル・ステージの変位を測定するために、例えば、基板テーブルのｚ方向変位を測定するためにしばしば干渉計が用いられる。しかし、現在も開発が行われているために、基板テーブル及び投影部の配置が変わり、そのため、基板テーブルのｚ方向変位を測定する現在の干渉計装置がいずれ使用できなくなると考えられる。

近年、基板テーブル及びレチクル・ステージのｘ位置及びｙ位置を測定するために用いられる干渉計の一部をエンコーダ装置で置き換える提案がなされている。しかし、周知のエンコーダ装置では、センサ・ヘッドと、変位を測定すべき移動可能な物体（基板テーブル又はレチクル・ステージなど）との間にある程度の一定の距離を必要とし、それによって１ｍｍ程度の大きさの変動が許容されている。基板テーブルは、そのｘ方向及びｙ方向に１ｍｍよりもはるかに大きく移動し、レチクル・ステージは、少なくともそのｙ方向に１ｍｍよりもはるかに大きく移動するので、周知のエンコーダ装置は、基板テーブル及び／又はレチクル・ステージのｚ変位を測定するのに適当ではない。

本発明の目的は、第１方向及び第１方向とは異なる第２方向に移動するように適合された移動可能な物体について、第１方向及び第２方向に実質的に直交する第３方向の変位を測定する測定装置を提供することである。この測定装置は、今後のリソグラフィ装置での使用に適している。好ましくは、この測定装置は、基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位を測定し、レチクル・ステージのレチクル・ステージｚ方向変位を測定するのに適するものである。

リソグラフィ装置の移動部分に取り付けられるこの測定装置の部品の重量は、リソグラフィ装置の移動部分に取り付けられる周知の測定装置の部品の重量に比べて軽いことが好ましい。

本発明の第１観点では、前記その他の目的は、本発明により請求項１に記載のリソグラフィ装置において達成される。

本発明の第１観点によれば、リソグラフィ装置は、移動可能な物体の第３方向の変位を測定する測定手段を含む。この移動可能な物体は、第１方向及び第１方向とは異なる第２方向に移動するように適合され、第３方向は、第１方向及び第２方向に実質的に直交し、例えば、第３方向は基板テーブル及び／又はレチクル・ステージのそれぞれのｚ変位である。この測定手段は、エンコーダ装置を含む。

基板テーブルなどの移動可能な物体のそのｚ方向変位を測定するためにエンコーダ装置を用いることの利点は、エンコーダ装置が今後のリソグラフィ装置への使用に適していることである。今後のリソグラフィ装置は、比較的小型の基板テーブル及び比較的大型の投影装置を有すると考えられる。さらに、エンコーダ装置は、移動可能な物体のそのｚ方向変位を測定する周知の装置よりも、移動可能な物体の近くで占めるスペースが少なく、移動可能な物体に追加される重量も少ない。エンコーダ装置は、レチクル・ステージ上及び基板テーブル上で用いるのに適している。

好ましくは、このエンコーダ装置は、周知のエンコーダ装置と同様の原理を用いる。周知のエンコーダ装置の原理は、第１及び第２方向に大きく変位する移動可能な物体の第３方向の変位を測定するのに適したものとできることがわかっている。これら第１及び第２方向は、第３方向に直交し、かつ互いに少なくとも実質的に直交するので、エンコーダ装置の原理は、基板テーブル又はレチクル・ステージがそれぞれ、例えば投影段階中又はステップ移動段階中にそれらのそれぞれのｘ−ｙ面内で比較的大きく移動する間に、基板テーブル又はレチクル・ステージのそれぞれのｚ方向変位を測定するのに適している。わかりやすいように、第１方向をｘ方向、第２方向をｙ方向、第３方向をｚ方向として示す。

好ましいエンコーダ装置の説明では、「右」及び「左」という言葉がしばしば用いられる。これらは、それらが指し示す要素の相対的な位置又は空間的な向きを規定すると解釈するべきではない。「右」及び「左」という言葉は、単に異なる要素又はフィーチャを区別するために用いられる。同じことが、「１次ビーム」及び「−１次ビーム」に当てはまる。これらの言葉は、単に、格子を通過するビームから生じる２つのビームを区別できるように用いられる。

好ましいエンコーダ装置は、第１ビームを生成するビーム源を含む。この第１ビームは、レーザ・ビームなどの放射偏光ビームである。測定手段が作動状態のとき、この第１ビームは、移動可能な物体、より具体的には、移動可能な物体上に固定された第１反射型格子に向かって方向づけられる。或いは、この第１ビームは、移動可能な物体から、この移動可能な物体から離れて取り付けられた固定式の第１格子に向けて方向づけることができる。好ましくは、この第１ビームは、移動可能な物体のｘ−ｙ面内、又はこの面に平行な面内に方向づけられる。より好ましくは、この第１ビームは、移動可能な物体のｘ方向、又は移動可能な物体のｙ方向に方向づけられる。

第１格子は、第１ビームの方向に直交する面内に延びる平行なラインを含む。この格子のこれらの平行なラインは、移動可能な物体のｚ方向に互いに等間隔で離間している。例えば、第１ビームが移動可能な物体のｘ方向に進むとき、これらの平行なラインは、移動可能な物体のｙ−ｚ面内で移動可能な物体のｙ方向に平行に延びる。一般に、格子周期と呼ぶ、順次に続くラインとの間隔は約１０μｍである。

これらの平行なラインの長さは、移動可能な物体の位置に関わらず、投影工程全体にわたって第１ビームがこれらのラインに当たるように選択される。これらの平行なラインは、移動可能な物体の幅全体にわたって、好ましくはｘ方向又はｙ方向に延びることが好ましい。第１格子は、第１ビームを少なくとも、第１ビームの１次ビームである第２ビームと、第１ビームの−１次ビームである第３ビームとに分割する。

移動可能な物体がｚ方向に移動することにより、第１ビームが移動可能な物体のｚ方向に格子上を移動すると、第２ビーム中で第１ビームに対する第１位相シフトが生じ、第３ビーム中で第１ビームに対する第２位相シフトが生じる。第１及び第２の位相シフトは、大きさは等しいが符号は反対である。

第２ビームは右側第２格子に向かい、右側第２格子により第２ビームは少なくとも、第２ビームの１次ビームである第４ビームと、第２ビームの−１次ビームである第５ビームとに分割される。右側第２格子の平行なラインは、第１格子のラインに平行に延びる。

第３ビームは左側第２格子に向かい、左側第２格子により第３ビームは少なくとも、第３ビームの−１次ビームである第６ビームと、第３ビームの１次ビームである第７ビームとに分割される。左側第２格子のラインも、第１格子のラインに平行に延びる。

右側第２格子及び左側第２格子はともに透過型格子である。

これらの第２格子は、ビーム源の両側に配置される。こうすると、エンコーダ装置が、移動可能な物体とビーム源との第１ビーム方向の距離の変化の影響を受けにくくなる。

第１ビームと第２ビームとの間の角度及び第１ビームと第３ビームとの間の角度は、大きさは等しいが符号が異なる。この角度の大きさは、格子のライン間隔によって決まり、そのため移動可能な物体の、ビーム源に対する相対的な変位の影響を受けない。移動可能な物体がビーム源から離れるように移動すると、第２ビームが右側第２格子に当たる位置が、ビーム源からさらに離れるように（すなわち、第２ビームの方向から見ると右に）移動する。また、第３ビームが左側第２格子に当たる位置が、ビーム源からさらに離れるように（すなわち、第３ビームの方向から見ると左に）移動する。第１ビームと第２ビームとの間の角度と、第１ビームと第３ビームとの間の角度は大きさが等しいので、第２ビームが右側第２格子に当たる位置の変位は、第３ビームが左側第２格子に当たる位置の変位に大きさが等しくなるが、方向は反対である。これらの変位を互いに加算するとゼロになり、そのため正味の影響は生じない。こうすると、測定データは、移動可能な物体とビーム源との距離の変化の影響を比較的受けにくくなる。

第１格子の格子周期は、第１ビームと第２ビームとの間の角度及び第１ビームと第３ビームとの間の角度が、この種類の周知のエンコーダに比べて比較的小さくなるように選択される。好ましくは、これらの角度は３°〜６°である。こうすると、第２格子上での照射位置（すなわち、ビームが格子に当たるところ）の変位は、移動可能な物体とビーム源との距離が変化しても比較的小さくなる。このようにして、第２格子の平行ライン方向の長さを比較的短く保つことができる。

次いで、第４ビームが右側屋根型プリズムに当たり、第２ビームからあるオフセット間隔だけ離れて第２ビームの方向と反対方向に方向づけられる。次いで、同じように、第６ビームが左側屋根型プリズムに当たり、第３ビームからあるオフセット間隔だけ離れて第３ビームの方向と反対方向に方向づけられる。左側及び右側の屋根型プリズムのいずれか（或いは両方）の代わりに、１組の反射面を用いることができるはずである。この１組の反射面は、好ましくは互いに９０°の角度をなしており、そのため、複数の要素を用いることによって屋根型プリズムの機能が実際に作り出される。

第４ビームは、右側屋根型プリズムから右側１／４波長板に向かう。異方性光学素子である右側１／４波長板は、第４ビームの直線偏光を回転させて円偏光にする。同じように、第６ビームは、左側１／４波長板に向かう。やはり異方性光学素子である左側１／４波長板は、第６ビームの直線偏光を回転させて円偏光にする。

次いで、第４ビームは右側第３格子に達し、右側第３格子により第４ビームが少なくとも、第４ビームの１次ビームである第８ビームと、第４ビームの−１次ビームである第９ビームとに分割される。次いで、同様に、第６ビームが左側第３格子に達し、左側第３格子により第６ビームが少なくとも、第６ビームの−１次ビームである第１０ビームと、第６ビームの１次ビームである第１１ビームとに分割される。

これらの第３格子は、第２格子に整列して配置されるように、ビーム源の両側に配置される。これらの第３格子はそれぞれ透過型格子である。

次いで、第４格子は第８ビームを受け取り、第８ビームを少なくとも、第８ビームの１次ビームである第１２ビームと、第８ビームの−１次ビームである第１３ビームとに分割する。第４格子は第１０ビームも受け取り、第１０ビームを少なくとも、第１０ビームの−１次ビームである第１４ビームと、第１０ビームの１次ビームである第１５ビームとに分割する。

反射型格子である第４格子は、第１格子に整列して配置され、好ましくは第１格子と一体化される。こうすると、第４格子と第３格子との距離が、第１格子と第２格子との距離に実質的に等しくなり、それによって、第８ビームおよび第１０ビームが実質的に同じ位置で第４格子に当たり、その結果、第１２ビームと第１４ビームとの間で干渉が生じる。

この測定手段は、第１２ビームと第１４ビームとの干渉の放射強度の変動を感知し、この変動を、第１及び第２格子が第１ビーム及び格子ラインに実質的に垂直に変位する際に生じる位相シフトに関連づけるセンサ・ユニットをさらに含む。

前記で説明した測定手段は、例えば、投影中及び／又はステップ移動中に、レチクル・ステージのレチクル・ステージｚ方向変位を測定し、基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位を測定するために、リソグラフィ装置で用いることができる。この装置を用いると、ｙ方向又はｘ−ｙ面内の変位がそれより極めて大きくても、正確にｚ方向変位を測定することができる。

好ましくは、第１格子及び第２格子を一体化して単一のルーラにする。このルーラは移動可能な物体上に取り付けられる。好ましくは、このルーラは移動可能な物体に接着する。他の有利な任意選択肢は、移動可能な物体上にルーラを印刷することである。

好ましくは、右側第２格子及び右側第３格子を一体化して単一の右側ルーラにし、左側第２格子及び左側第３格子を一体化して単一の左側ルーラにする。

好ましくは、このエンコーダ装置は、少なくとも、ビーム源、右側及び左側の第２格子、右側及び左側の屋根型プリズム、右側及び左側の１／４波長板、並びに右側及び左側の第３格子を収容するエンコーダ・ヘッドを含む。本発明の観点によれば、これら右側及び左側の１／４波長板は１つの１／２波長板に結合することができることに留意されたい。

さらに、本発明の第１観点によれば、
放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
放射感受性材料の層の目標部分にパターン化された放射ビームを投影する段階と、
移動可能な物体を提供する段階と、
変位手段を用いることによって、実質的に第１方向及び第１方向とは異なる第２方向に、投影装置に対して相対的に移動可能な物体を移動させる段階と、
測定手段を用いることによって、第１方向及び第２方向に実質的に直交する第３方向の、移動可能な物体の変位を測定する段階とを含む、デバイスの製造方法であって、
エンコーダ装置を含む測定手段を用いることを特徴とする方法が提供される。

本発明の第２観点では、本発明その他の目的は、請求項１０に記載されたリソグラフィ装置において本発明により達成される。

請求項１に記載されたエンコーダ装置の代替形態として、本発明の第２観点による測定手段は、第１反射面に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を備える。

この第１反射面は、ビーム源から実質的に４５°の角度で放射偏光ビームを受け取り、この放射偏光ビームを第２反射面に向かって反射するように適合される。この第２反射面は、第１反射面から実質的に４５°の角度で放射偏光ビームを受け取り、それを受信センサに向かって反射するように適合される。この受信センサは、これらの反射面から離れた位置に配置される。この受信センサは、第２反射面によって反射された放射偏光ビームの、受信センサに対する相対的な、移動可能な物体のｚ方向変位を検出する。

これらの反射面は、移動可能な物体上に配置することができる。この場合、ビーム源及び受信センサは、移動可能な物体から離れたところ、例えば、投影装置に対して少なくとも実質的に静止したフレーム上に配置される。ただし、ビーム源及び受信センサを移動可能な物体上に配置することも可能である。この場合には、これらの反射面は、移動可能な物体から離れたところ、例えば、投影装置に対して少なくとも実質的に静止したフレーム上に配置される。

各反射面に対するビームの入射角を実質的に４５°にすると、これらの反射面の相対角度は実質的に９０°になる。このため、ビーム源と第１反射面との間を延びる第１ビーム部分と、第２反射面と受信センサとの間を延びる第２ビーム部分とは、互いに実質的に平行になる。これらのビーム部分の間隔は、移動可能な物体のｚ方向における移動可能な物体の、ビーム源に対する相対的な位置によって決まる。この受信センサは、第１ビーム部分と第２ビーム部分との間隔の変化を測定するように適合され、これらの変化を、移動可能な物体のそのｚ方向変位に関連づける。

好ましくは、この受信センサは、第２ビーム部分が当たる格子を備える。移動可能な物体のそのｚ方向変位により、第２ビーム部分がこの格子に当たる位置が移動することになり、それによって、格子に当たることにより生成される１次ビーム（及び／又は−１次ビーム）中で、第２ビーム部分に対する位相シフトが生じる。この位相シフトから、第１ビーム部分に対する相対的な第２ビーム部分の変位、したがって移動可能な物体のそのｚ方向変位を求めることができる。

第１及び第２反射面の長さは、移動可能な物体の位置に関わらず、ビームがこれらの反射面に当たるように選択される。好ましくは、第１及び第２反射面は、移動可能な物体の幅全体にわたってそのｘ方向又はｙ方向に延びる。

干渉計を用いる場合のように、移動可能な物体のｚ方向変位を求めるのにビームの全長を用いないので、移動可能な物体がそのｘ−ｙ面内で受信センサに対して相対的に移動し、それによってビームの全長が変化しても、この測定手段によって得られる測定結果はその影響を受けない。

そのため、移動可能な物体のそのｘ−ｙ面内位置に関わらずビームが達し得る反射面を用いることによって、かつ、移動可能な物体のそのｚ方向変位を求めるのにビームの全長を用いない測定原理を利用することによって、移動可能な物体がそのｘ−ｙ面内で移動しても移動可能な物体のそのｚ方向変位を測定することができる。

前記で説明した測定手段は、例えば、投影中及び／又はステップ移動中に、レチクル・ステージのレチクル・ステージｚ方向変位を測定し、基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位を測定するために、リソグラフィ装置で用いることができる。この装置を用いると、ｚ方向変位を、ｙ方向又はｘ−ｙ面内の変位がそれより極めて大きくても正確に測定することができる。

好ましくは、放射ビームはレーザ・ビームである。

好ましくは、ビーム源及び受信センサは、センサ・ヘッド内に収容される。

さらに、本発明の第２観点によれば、
放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
放射感受性材料の層の目標部分にパターン化された放射ビームを投影する段階と、
移動可能な物体を提供する段階と、
変位手段を用いることによって、実質的に第１方向及び第１方向とは異なる第２方向に、投影装置に対して相対的に移動可能な物体を移動させる段階と、
測定手段を用いることによって、第１方向及び第２方向に実質的に直交する第３方向の、移動可能な物体の変位を測定する段階とを含む、デバイスの製造方法において、
第１反射面に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含む測定手段であって、この第１反射面が、ビーム源から放射偏光ビームを実質的に４５°の角度で受け取り、この放射偏光ビームを第２反射面に向かって反射するように適合され、この第２反射面が、第１反射面から放射偏光ビームを実質的に４５°の角度で受け取り、それを受信センサに向かって反射するように適合され、この受信センサが、第２反射面によって反射された放射偏光ビームの、受信センサに対する相対的な、第３方向の変位を検出するようになっている測定手段を用いることを特徴とする方法が提供される。

本発明の第３観点では、本発明その他の目的は、本発明により請求項１８に記載のリソグラフィ装置において達成される。

移動可能な物体がそのｚ方向でその公称位置にあるとき、放射ビームの第１部分の中心は反射面に当たる。ただし、この放射ビームの直径は、移動可能な物体がその公称位置からの変動の予想範囲内にあるとき、このビームの一部が依然としてこの反射面に当たるように選択される。

これらの反射面の両側に隣接して、移動可能な物体のｚ方向に放射吸収面を配置する。これらの放射吸収面は、反射面に当たるビームの一部だけが受信センサに向かって反射されるようにビームからの放射を吸収する。

これらの反射面及び隣接する吸収面は、移動可能な物体上に配置することができる。この場合、ビーム源及び受信センサは、移動可能な物体から離れたところに配置される。ただし、ビーム源及び受信センサを移動可能な物体上に配置することも考えられる。この場合には、反射面及び隣接する吸収面は、移動可能な物体から離れたところに配置される。

ビーム分離器（ビーム・スプリッタ）は、この反射面に向かってビームの一部を方向づける。ビーム分離器を用いることによって、ビーム源は、受信センサに戻るビームの邪魔にならない。ただし、ビームの反射部分が受信センサに達し得る他の方法も可能であると考えられる。

好ましくは、この受信センサは、ビームの反射部分が当たる格子を備える。移動可能な物体のそのｚ方向の変位により、ビームの反射部分がこの格子に当たる位置が移動することになり、それによって、格子に当たることにより形成される１次ビーム（及び／又は−１次ビーム）中で、ビームの反射部分に対する位相シフトが生じる。この位相シフトから、格子に対する相対的なビームの反射部分の変位、したがって移動可能な物体のそのｚ方向変位を求めることができる。

前記で説明した測定手段は、例えば、投影中及び／又はステップ移動中に、レチクル・ステージのレチクル・ステージｚ方向変位を測定し、基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位を測定するために、リソグラフィ装置で用いることができる。この装置を用いると、ｚ方向変位を、ｙ方向又はｘ−ｙ面内の変位がそれより極めて大きくても正確に測定することができる。

好ましくは、放射ビームはレーザ・ビームである。

好ましくは、ビーム源及び受信センサは、センサ・ヘッドに収容される。

さらに、本発明の第３観点によれば、
放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
放射感受性材料の層の目標部分にパターン化された放射ビームを投影する段階と、
移動可能な物体を提供する段階と、
変位手段を用いることによって、実質的に第１方向及び第１方向とは異なる第２方向に、投影装置に対して相対的に移動可能な物体を移動させる段階と、
測定手段を用いることによって、第１方向及び第２方向に実質的に直交する第３方向の、移動可能な物体の変位を測定する段階とを含む、デバイスの製造方法であって、
ビーム分離器に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含む測定手段であって、このビーム分離器が、ビーム源からの放射偏光ビームの第１部分を反射面に向かって方向づけるように適合され、この反射面が第３方向に放射吸収面に隣接し、そのためこの吸収面に当たる偏光ビームの第１部分の放射が放射吸収面によって吸収され、この反射面が、放射偏光ビームの第１部分の一部を受け取り、偏光ビームの第１部分のこの部分を受信センサに向かって反射するように適合され、この受信センサが、反射面によって反射された放射偏光ビームの、受信センサに対する相対的な、第３方向の変位を検出する測定手段を用いることを特徴とする方法が提供される。

本明細書では、ＩＣ製造における本発明による装置の使用を具体的に参照することがあるが、このような装置は、他の多くの応用が可能であることを明確に理解されたい。例えば、このような装置は、集積光学系、ドメイン・チップ・メモリ用の誘導／検出パターン、ＬＣＤパネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に用いることができる。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「レチクル」、「ウエハ」、又は「ダイ」という用語を、それぞれ「マスク」、「基板」、又は「目標部分」というより一般的な用語で置き換えられるものとして考えるべきであることが当業者には理解されよう。

この文章では、「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）ＵＶ（紫外）放射、及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ（極紫外）放射、並びに、例えばイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆる種類の電磁放射を包含するように用いる。

次に、添付の概略図面を参照して、単なる例として本発明の実施例を説明する。図面では、対応する参照記号はそれに対応する部分を示す。

図１に、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
放射（例えばレーザ放射）投影ビームＰＢを提供し、この特定の例では放射源ＬＡを含む放射装置Ｅｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスク・ホルダを備え、要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めする第１位置決め手段ＰＭに連結された第１物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジストを塗布したシリコン・ウエハ）を保持する基板ホルダを備え、要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２位置決め手段ＰＷに連結された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）目標部分Ｃに、マスクＭＡの照射部分を結像する投影装置（「レンズ」）ＰＬとを含む。ここで示すように、この装置は反射型の（すなわち、反射性マスクを有する）ものである。しかし、一般にこの装置は、例えば透過性マスクを備える透過型のものとすることもできる。或いは、この装置では、例えば前記で言及した種類のプログラム可能なミラー・アレイなどの別の種類のパターン化手段を用いることができる。

放射源ＬＡ（例えばレーザ源）は放射ビームを生成する。このビームを、直接、或いは、例えばビーム拡大器（ビーム・エキスパンダ）Ｅｘなどの調節手段を通した後に、照明装置（照明器）ＩＬ内に供給する。照明器ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節手段ＡＭを含むことができる。一般に、放射装置の瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の半径方向範囲（一般に、それぞれ外側σ及び内側σと称する）を調節することができる。一般に、照明器ＩＬは、統合器ＩＮ及びコンデンサＣＯなど他の様々な構成要素をさらに備える。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢの横断面に、所望の均一性及び強度分布が得られる。図１に関して、放射源ＬＡは、（放射源ＬＡが、例えば水銀ランプのときしばしばそうであるが）リソグラフィ投影装置のハウジング内に配置できるが、リソグラフィ投影装置から放射源を離し、放射源が生成する放射ビームを（例えば適当な方向づけミラーを用いて）装置内に導入することもできることに留意されたい。後者の状況が生じるのは、しばしば放射源ＬＡがエキシマ・レーザのときである。本発明及び特許請求の範囲はこれら両方の状況を包含する。

その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡに当たる。マスクＭＡから反射された後に、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬによって基板Ｗの目標部分Ｃに結像する。第２位置決め手段ＰＷ（及び干渉計測手段ＩＦ）を用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分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ＰＭを用いて、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、或いは走査中に、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、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、（粗い位置決め用の）長ストローク・モジュール及び（精密位置決め用の）短ストローク・モジュールを用いて実現されることになる。これらのモジュールは、図１に明示的に示していない。ただし、（ステップ・アンド・スキャン装置と異なり）ウエハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータだけに連結するか、或いは固定とすることができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。

図の装置は、下記の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・モードでは、マスク・テーブルＭＴは本質的に固定したまま、目標部分Ｃにマスク像全体を１回（すなわち１回の「フラッシュ」）で投影する。次いで、基板テーブルＷＴをｘ方向及び／又はｙ方向に移動して、ビームＰＢによって異なる目標部分Ｃを照射することができる。
２．スキャン・モードでは、所与の目標部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、本質的に同じ状況が当てはまる。その代わりに、マスク・テーブルＭＴが、所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動し、それによって投影ビームＰＢがマスク像上を走査する。それと並行して、基板テーブルＷＴが同時に同方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ただし、ＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４又は１／５）である。このようにして、解像力を損なわずに比較的大きな目標部分Ｃを露光することができる。

図２Ａ、図２Ｂに、本発明の第１観点による、基板テーブル又はレチクル・ステージ１０の方向１１の変位を測定する測定手段の好ましい実施例を示す。

フレーム１５にエンコーダ・ヘッド１６を取り付ける。エンコーダ・ヘッド１６には、ビーム源１７、右側第２格子１８、左側第２格子１９、右側屋根型プリズム２０、左側屋根型プリズム２１、右側１／４波長板２２、左側１／４波長板２３、右側第３格子２４、及び左側第３格子２５が収容される。第２格子及び第４格子は、単一の反射型格子２６に一体化される。

図３に、本発明の第１観点による測定手段内のビーム経路を示す。

本発明の第１観点による測定手段は以下のように作動する。

ビーム源１７は、レーザ・ビームなどの放射偏光ビームである第１ビーム１０１を生成する。第１ビーム１０１は、基板テーブル又はレチクル・ステージのｙ方向に平行に基板テーブル又はレチクル・ステージ１０に向かって方向づけられる。

次いで、第１ビーム１０１は、基板テーブル又はレチクル・ステージ１０上に固定された反射型格子２６に達する。反射型格子２６は、第１ビーム１０１を少なくとも、第１ビーム１０１の１次ビームである第２ビーム１０２と、第１ビーム１０１の−１次ビームである第３ビーム１０３とに分割する。好ましくは、反射型格子２６は、基板テーブル又はレチクル・ステージのｘ方向に平行な平行ラインを有するルーラである。好ましくは、このルーラは、基板テーブル又はレチクル・ステージに接着される。

右側第２格子１８は、第２ビーム１０２を受け取り、第２ビーム１０２を少なくとも、第２ビーム１０２の１次ビームである第４ビーム１０４と、第２ビーム１０２の−１次ビームである第５ビーム１０５とに分割する。

第３ビーム１０３を受け取るように適合された左側第２格子１９は、第３ビーム１０３を少なくとも、第３ビーム１０３の−１次ビームである第６ビーム１０６と、第３ビーム１０３の１次ビームである第７ビーム１０７とに分割する。図２Ａに示すように、第２格子１８、１９はビーム源１７の両側に配置される。第２格子１８、１９はどちらも透過型格子である。

次いで、第４ビーム１０４は、右側屋根型プリズム２０を通過し、右側屋根型プリズム２０により、第２ビーム１０２からあるオフセット間隔だけ離れて第２ビーム１０２の方向の反対方向に方向づけられる。

第６ビーム１０６は、左側屋根型プリズム２１を通過して、第３ビーム１０３からあるオフセット間隔だけ離れて第３ビーム１０３の方向の反対方向に方向づけられる。

次いで、第４ビーム１０４は右側１／４波長板２２を通過し、異方性光学素子である右側１／４波長板２２は、第４ビーム１０４の直線偏光を回転させて円偏光にする。

第６ビームは左側１／４波長板２３を通過し、異方性光学素子である左側１／４波長板２３は、第６ビーム１０６の直線偏光を回転させて円偏光にする。

右側第３格子２４は、第４ビーム１０４を受け取り、第４ビーム１０４を少なくとも、第４ビーム１０４の１次ビームである第８ビーム１０８と、第４ビーム１０４の−１次ビームである第９ビーム１０９とに分割する。

左側第３格子２５は、第６ビーム１０６を受け取り、第６ビーム１０６を少なくとも、第６ビーム１０６の−１次ビームである第１０ビーム１１０と、第６ビーム１０６の１次ビームである第１１ビーム１１１とに分割する。第３格子２４、２５はビーム源１７の両側に配置される。第３格子２４、２５はそれぞれ、透過型格子であり、第２格子１８、１９に整列して配置される。好ましくは、右側第２格子１８を、右側第３格子２４に一体化して単一のルーラにする。また、好ましくは、左側第２格子１９を、左側第３格子２５に一体化して単一のルーラにする。このようにして、右側格子１８と２４との間の位置合わせ問題が回避され、左側格子１９と２５との間の位置合わせ問題も同様に回避される。

次いで、反射型格子２６は、第８ビーム１０８を受け取り、第８ビーム１０８を少なくとも、第８ビームの１次ビームである第１２ビーム１１２と、第８ビーム１０８の−１次ビームである第１３ビーム１１３とに分割する。この反射型格子は、第１０ビーム１１０も受け取り、第１０ビーム１１０を少なくとも、第１０ビーム１１０の−１次ビームである第１４ビーム１１４と、第１０ビーム１１０の１次ビームである第１５ビーム１１５とに分割する。

第２及び第３格子１８、１９、２４、２５は、反射型格子２６と第３格子との距離が、反射型格子２６と第２格子との距離に実質的に等しくなるように配置され、それによって、第８ビーム１０８および第１０ビーム１１０が実質的に同じ位置で反射型格子２６に当たり、その結果、第１２ビーム１１２と第１４ビーム１１４との間で干渉が生じる。

次いで、センサ・ユニット２７が、第１２ビーム１１２と第１４ビーム１１４との干渉の放射強度の変動を感知する。そして、基板テーブル又はレチクル・ステージ１０の変位により第１ビーム１０１が反射型格子２６に対して相対的に変位したときに、第１ビーム１０１に対して第２ビーム１０２及び第３ビーム１０３中で生じる位相シフトに、前記変動を関連づける。

図４に、第１ビーム１０１と第２ビーム１０２との間及び第１ビーム１０１と第３ビーム１０３との間の角度αが小さい場合（好ましくは３°〜６°）の効果を示す。これらの角度αを比較的小さく選択することによって、それぞれのビームがそれぞれの格子に当たる位置３０が、基板テーブル又はレチクル・ステージ１０がｙ方向に移動しても少ししか移動しない。

図５に、本発明の第２観点による測定手段の好ましい実施例を示す。センサ・ヘッド２１６は、ビーム源２１７及び受信センサ２２７を含む。センサ・ヘッド２１６は、固定フレーム２０６上に取り付けられる。ビーム源２１７及び受信センサ２２７は、フレーム２０６に対して固定された位置を維持する。基板テーブル又はレチクル・ステージ２１０上に、第１反射面２３５及び第２反射面２３６を取り付ける。これらの表面２３５、２３６は、互いに９０°の角度で配置される。

作動時には、このビーム源により、基板テーブル又はレチクル・ステージのｙ方向にレーザ・ビーム２４０が送られ第１反射面に至る。この第１反射面は、基板テーブル又はレチクル・ステージ２１０上に固定されており、基板テーブル又はレチクル・ステージ２１０の幅全体に沿ってｘ方向に延びる。この反射面は、ビーム源からレーザ・ビームを実質的に４５°の角度で受け取り、このレーザ・ビームを第２反射面に向かって反射する。第２反射面も基板テーブル上に固定されており、やはり基板テーブル又はレチクル・ステージ２１０の幅全体に沿ってｘ方向に延びる。第２反射面は、第１反射面からレーザ・ビームを実質的に４５°の角度で受け取り、それを受信センサに向かって反射する。この受信センサは、センサ・ヘッド内に配置される。この受信センサは、第２反射面によって反射されたレーザ・ビームの、受信センサに対する相対的な、基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向変位を検出する。

図５からわかるように、ビーム源と第１反射面との間を延びる第１ビーム部分２４１と、第２反射面と受信センサとの間を延びる第２ビーム部分２４２は互いに実質的に平行である。これらのビーム部分２４１と２４２との間隔は、ビーム源に対する相対的な、基板テーブルの基板テーブルｚ方向位置によって決まる（図５参照）。この受信センサは、第１ビーム部分２４１と第２ビーム部分２４２との間隔の変化を測定するように適合され、これらの変化を、基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位に関連づける。

好ましくは、この受信センサは、第２ビーム部分が当たる格子２２８を備える。基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位により、第２ビーム部分２４２がこの格子に当たる位置が移動することになり、それによって、格子に当たることにより生成される１次ビーム（及び／又は−１次ビーム）中で、第２ビーム部分に対する位相シフトが生じる。この位相シフトから、第１ビーム部分に対する相対的な第２ビーム部分の変位、したがって基板テーブルの基板テーブルｚ方向変位を求めることができる。

図５からわかるように、基板テーブル又はレチクル・ステージがそのｙ方向に受信センサに対して相対的に移動しても、ビームの第１部分２４１とビームの第２部分との間隔は影響を受けず、そのため、このような移動により、この測定手段によって得られる測定結果は全く影響を受けない。

図６に、本発明の第３観点による測定手段の好ましい実施例を示す。センサ・ヘッド３１６は、ビーム源３１７、ビーム分離器３６０、及び受信センサ３２７を含む。センサ・ヘッド３１６は、フレーム３０６に固定される。ビーム源３１７、ビーム分離器３６０、及び受信センサ３２７は、フレーム３０６に対して固定された位置を維持する。基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０上に、反射面３６２及び２つの放射吸収面３６３、３６４が存在する。

作動時には、ビーム源３１７が、ビーム分離器３６０に放射偏光ビーム、この場合にはレーザ・ビームを送る。ビーム分離器３６０は、ビーム源３１７からのレーザ・ビームの第１部分３５０を、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０のｙ方向に平行に反射面３６２に向かって方向づける。反射面３６２は、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０上で基板テーブル又はレチクル・ステージのｘ方向に配置され、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０の幅全体にわたって延びる。反射面３６２に隣接して基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向に、放射吸収面３６３、３６４を配置する。反射面３６２は、レーザ・ビームの第１部分３５０の一部を受け取り、反射面３６２が受け取ったレーザ・ビームの第１部分のこの部分を受信センサ３２７に向かって反射する。受信センサ３２７は、レーザ・ビームの反射部分３５１の、受信センサに対する相対的な、基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向変位を検出する。

基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０が基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向でその公称位置にあるとき、レーザ・ビームの第１部分３５０の中心は、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０上の反射面３６２に当たる。ただし、このレーザ・ビームの直径は、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０が、基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向のその公称位置からの変動の予想範囲内にあるとき、このビームの一部が依然として反射面３６２に当たるように選択される。

放射吸収面３６３、３６４は、反射面３６２に隣接してその両側に、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０のｚ方向に配置される。これらの放射吸収面３６３、３６４は、それらに当たるレーザ・ビームからの放射を吸収し、そのため、反射面３６２に当たるビーム部分だけが受信センサ３２７に向かって反射される。

基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０がそのｚ方向に移動すると、それとともに反射面３６２が移動する。このため、基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向にレーザ・ビームの反射部分３５１の位置の変化が生じる。レーザ・ビームの反射部分３５１の変位は、受信センサ３２７によって検出される。このようにして、基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０のそのｚ方向変位が求まる。

好ましくは、受信センサ３２７は、レーザ・ビームの反射部分３５１が当たる格子３２８を備える。基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０の基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向変位により、レーザ・ビームの反射部分３５１が格子３２８に当たる位置が移動することになり、それによって、格子に当たることにより形成される１次ビーム（及び／又は−１次ビーム）中で、レーザ・ビームの反射部分３５１に対する位相シフトが生じる。この位相シフトから、格子３２８に対する相対的なレーザ・ビームの反射部分３５１の変位、したがって基板テーブル又はレチクル・ステージ３１０の基板テーブル又はレチクル・ステージのｚ方向変位を求めることができる。

以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、説明した以外の形態でも本発明を実施できることを理解されたい。この説明は、本発明を限定するためのものではない。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図。 本発明の第１観点による基板テーブル又はレチクル・ステージのそのｚ方向変位を測定する測定手段の好ましい実施例を示す図。 本発明の第１観点による基板テーブル又はレチクル・ステージのそのｚ方向変位を測定する測定手段の好ましい実施例を示す図。 本発明の第１観点による測定手段内のビーム経路を示す図。 第１ビームと第２ビームとの間と、第１ビームと第３ビームとの間の角度が小さい場合の効果を示す図。 本発明の第２観点による測定手段の実施例を示す図。 本発明の第３観点による測定手段の実施例を示す図。

符号の説明

１０ 基板テーブル、レチクル・ステージ
１１ 移動方向
１５ フレーム
１６ エンコーダ・ヘッド
１７ ビーム源
１８ 右側第２格子
１９ 左側第２格子
２０ 右側屋根型プリズム
２１ 左側屋根型プリズム
２２ 右側１／４波長板
２３ 左側１／４波長板
２４ 右側第３格子
２５ 左側第３格子
２６ 反射型格子
２７ センサ・ユニット
３０ ビームが格子に当たる位置
１０１ 第１ビーム
１０２ 第２ビーム
１０３ 第３ビーム
１０４ 第４ビーム
１０５ 第５ビーム
１０６ 第６ビーム
１０７ 第７ビーム
１０８ 第８ビーム
１０９ 第９ビーム
１１０ 第１０ビーム
１１１ 第１１ビーム
１１２ 第１２ビーム
１１３ 第１３ビーム
１１４ 第１４ビーム
１１５ 第１５ビーム
２０６ 固定フレーム
２１０ 基板テーブル、レチクル・ステージ
２１６ センサ・ヘッド
２１７ ビーム源
２２７ 受信センサ
２２８ 格子
２３５ 第１反射面
２３６ 第２反射面
２４０ レーザ・ビーム
２４１ 第１ビーム部分
２４２ 第２ビーム部分
３０６ フレーム
３１０ 基板テーブル、レチクル・ステージ
３１６ センサ・ヘッド
３１７ ビーム源
３２７ 受信センサ
３２８ 格子
３５０ レーザ・ビームの第１部分
３５１ レーザ・ビームの反射部分
３６０ ビーム分離器
３６２ 反射面
３６３ 放射吸収面
３６４ 放射吸収面
ＡＭ 調節手段
Ｃ 目標部分
ＣＯ コンデンサ
Ｅｘ 放射装置、ビーム拡大器
ＩＦ 干渉計測手段
ＩＬ 放射装置、照明装置
ＩＮ 統合器
ＬＡ 放射源
ＭＡ マスク
ＭＴ 第１物体テーブル
Ｍ１ マスク位置合わせマーク
Ｍ２ マスク位置合わせマーク
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影装置、レンズ
ＰＭ 第１位置決め手段
ＰＷ 第２位置決め手段
Ｐ１ 基板位置合わせマーク
Ｐ２ 基板位置合わせマーク
Ｗ 基板
ＷＴ 第２物体テーブル

Claims (28)

1. 放射投影ビームを提供する放射装置と、
   基板の目標部分に前記投影ビームを投影する投影装置と、
   移動可能な物体と、
   実質的に第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に、前記投影装置に対して相対的に前記移動可能な物体を移動させる変位手段と、
   前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の、前記移動可能な物体の変位を測定する測定手段とを含むリソグラフィ装置において、
   前記測定手段がエンコーダ装置を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記エンコーダ装置が、ビーム源と、第１格子と、右側第２格子と、左側第２格子と、右側屋根型プリズムと、左側屋根型プリズムと、右側１／４波長板と、左側１／４波長板と、右側第３格子と、左側第３格子と、第４格子と、センサ・ユニットとを含み、
   前記ビーム源が、放射偏光ビームであり、前記移動可能な物体に向かって方向づけられる第１ビームを生成し、
   前記第１格子が、前記移動可能な物体に固定され、前記第１格子が、前記第１ビームを受け取り、前記第１ビームを少なくとも、前記第１ビームの１次ビームである第２ビームと、前記第１ビームの−１次ビームである第３ビームとに分割するように適合されており、
   前記右側第２格子が、前記第２ビームを受け取り、前記第２ビームを少なくとも、前記第２ビームの１次ビームである第４ビームと、前記第２ビームの−１次ビームである第５ビームとに分割するように適合され、
   前記左側第２格子が、前記第３ビームを受け取り、前記第３ビームを少なくとも、前記第３ビームの−１次ビームである第６ビームと、前記第３ビームの１次ビームである第７ビームとに分割するように適合され、
   前記第２格子が、前記ビーム源の両側に配置され、前記各第２格子が透過型格子であり、
   前記右側屋根型プリズムが、前記第４ビームを、前記第２ビームからオフセット間隔だけ離して前記第２ビームの方向の反対方向に方向づけ、
   前記左側屋根型プリズムが、前記第６ビームを、前記第３ビームからオフセット間隔だけ離して前記第３ビームの方向の反対方向に方向づけ、
   前記右側１／４波長板が、異方性光学素子であり、前記第４ビームの直線偏光を回転させて円偏光にし、
   前記左側１／４波長板が、異方性光学素子であり、前記第６ビームの直線偏光を回転させて円偏光にし、
   前記右側第３格子が、前記第４ビームを受け取り、前記第４ビームを少なくとも、前記第４ビームの１次ビームである第８ビームと、前記第４ビームの−１次ビームである第９ビームとに分割するように適合され、
   前記左側第３格子が、前記第６ビームを受け取り、前記第６ビームを少なくとも、前記第６ビームの−１次ビームである第１０ビームと、前記第６ビームの１次ビームである第１１ビームとに分割するように適合され、
   前記第３格子が、前記ビーム源の両側に配置され、前記各第３格子が透過型格子であり、前記第３格子が前記第２格子に整列して配置され、
   前記第４格子が、前記第８ビームを受け取り、前記第８ビームを少なくとも、前記第８ビームの１次ビームである第１２ビームと、前記第８ビームの−１次ビームである第１３ビームとに分割するように適合され、かつ、前記第１０ビームを受け取り、前記第１０ビームを少なくとも、前記第１０ビームの−１次ビームである第１４ビームと、前記第１０ビームの１次ビームである第１５ビームとに分割するように適合され、
   前記第４格子が前記第１格子に整列して配置され、前記第４格子が、反射型格子であり、かつ前記第４格子と前記第３格子との距離が、前記第１格子と前記第２格子との距離に実質的に等しくなるように配置され、それによって、前記第８ビームおよび前記第１０ビームが実質的に同じ位置で前記第４格子に当たり、その結果、前記第１２ビームと前記第１４ビームとの間で干渉が生じるようになっており、
   前記センサ・ユニットが、前記第１２ビームと前記第１４ビームとの干渉の放射強度の変動を感知し、前記変動を、前記第１ビームが前記第１格子に対して相対的に変位するときに前記第１ビームに対して前記第２ビーム及び前記第３ビーム中で生じる位相シフトに関連づけるようになっていることを特徴とする請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
3. 前記ビームがレーザ・ビームであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたリソグラフィ装置。
4. 前記第１格子と前記第４格子とを一体化して単一のルーラにすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
5. 前記右側第２格子と前記右側第３格子とを一体化して単一のルーラにし、前記左側第２格子と前記左側第３格子とを一体化して単一のルーラにすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
6. 前記エンコーダ装置が、少なくとも、前記ビーム源、前記右側及び左側の第２格子、前記右側及び左側の屋根型プリズム、前記右側及び左側の１／４波長板、並びに前記右側及び左側の第３格子を収容するエンコーダ・ヘッドを含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
7. 前記第１ビームと前記第２ビームとの間の角度及び前記第１ビームと前記第３ビームとの間の角度が３°〜６°であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
8. 前記移動可能な物体が基板テーブルであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
9. 前記移動可能な物体がレチクル・ステージであることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
10. 放射投影ビームを提供する放射装置と、
    基板の目標部分に前記投影ビームを投影する投影装置と、
    移動可能な物体と、
    実質的に第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に、前記投影装置に対して相対的に前記移動可能な物体を移動させる変位手段と、
    前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の、前記移動可能な物体の変位を測定する測定手段とを含むリソグラフィ装置において、
    前記測定手段が、第１反射面に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含み、
    前記第１反射面が、前記ビーム源から実質的に４５°の角度で前記放射偏光ビームを受け取り、前記放射偏光ビームを第２反射面に向かって反射するように適合され、
    前記第２反射面が、前記第１反射面から実質的に４５°の角度で前記放射偏光ビームを受け取り、前記放射偏光ビームを受信センサに向かって反射するように適合され、
    前記受信センサが、前記第２反射面によって反射された前記放射偏光ビームの、前記受信センサに対する相対的な、前記第３方向の変位を検出することを特徴とするリソグラフィ装置。
11. 前記ビーム源がレーザ源であることを特徴とする請求項１０に記載されたリソグラフィ装置。
12. 前記受信センサが格子を含み、前記放射ビームが該格子に対して相対的に移動するときに、前記格子により前記ビーム中に位相シフトが生成されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載されたリソグラフィ装置。
13. 前記ビーム源及び前記受信センサがセンサ・ヘッドに収容されることを特徴とする請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
14. 前記第１反射面及び前記第２反射面が前記移動可能な物体に配置され、前記ビーム源及び前記受信センサが前記移動可能な物体から離れたところに配置されることを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
15. 前記第１反射面及び前記第２反射面が前記移動可能な物体の幅全体にわたって前記第１方向又は前記第２方向に延びることを特徴とする請求項１４に記載されたリソグラフィ装置。
16. 前記ビーム源及び前記受信センサが前記移動可能な物体上に配置され、前記第１反射面及び前記第２反射面が前記移動可能な物体から離れたところに配置されることを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
17. 前記移動可能な物体が基板テーブルであることを特徴とする請求項１０から請求項１６までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
18. 前記移動可能な物体がレチクル・ステージであることを特徴とする請求項１０から請求項１６までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
19. 放射投影ビームを提供する放射装置と、
    基板の目標部分に前記投影ビームを投影する投影装置と、
    移動可能な物体と、
    実質的に第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に、前記投影装置に対して相対的に前記移動可能な物体を移動させる変位手段と、
    前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の、前記移動可能な物体の変位を測定する測定手段とを含むリソグラフィ装置において、
    前記測定手段が、ビーム分離器に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含み、
    前記ビーム分離器が、前記ビーム源からの前記放射偏光ビームの第１部分を反射面に向かって方向づけるように適合され、
    前記反射面が前記第３方向に放射吸収面に隣接し、そのため前記放射吸収面に当たる前記偏光ビームの前記第１部分の放射が前記放射吸収面によって吸収され、
    前記反射面が、前記放射偏光ビームの前記第１部分の一部を受け取り、前記偏光ビームの前記第１部分の前記部分を受信センサに向かって反射するように適合され、
    前記受信センサが、前記反射面によって反射された前記放射偏光ビームの、前記受信センサに対する相対的な、前記第３方向の変位を検出することを特徴とするリソグラフィ装置。
20. 前記移動可能な物体が基板テーブルであることを特徴とする請求項１９に記載されたリソグラフィ装置。
21. 前記移動可能な物体がレチクル・ステージであることを特徴とする請求項１９に記載されたリソグラフィ装置。
22. 放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
    放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
    パターン化手段を使用して前記投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
    前記放射感受性材料の層の目標部分に前記パターン化された放射ビームを投影する段階と、
    移動可能な物体を提供する段階と、
    変位手段を用いることによって、実質的に第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に、前記投影装置に対して相対的に前記移動可能な物体を移動させる段階と、
    測定手段を用いることによって、前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の、前記移動可能な物体の変位を測定する段階とを含む、デバイスの製造方法において、
    エンコーダ装置を含む測定手段を用いることを特徴とする、デバイスの製造方法。
23. 放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
    放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
    パターン化手段を使用して前記投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
    前記放射感受性材料の層の目標部分に前記パターン化された放射ビームを投影する段階と、
    移動可能な物体を提供する段階と、
    変位手段を用いることによって、実質的に第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に、前記投影装置に対して相対的に前記移動可能な物体を移動させる段階と、
    測定手段を用いることによって、前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の、前記移動可能な物体の変位を測定する段階とを含む、デバイスの製造方法において、
    第１反射面に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含む測定手段であって、
    前記第１反射面が、前記ビーム源から実質的に４５°の角度で前記放射偏光ビームを受け取り、前記放射偏光ビームを第２反射面に向かって反射するように適合され、
    前記第２反射面が、前記第１反射面から実質的に４５°の角度で前記放射偏光ビームを受け取り、前記放射偏光ビームを受信センサに向かって反射するように適合され、
    前記受信センサが、前記第２反射面によって反射された前記放射偏光ビームの、前記受信センサに対する相対的な、前記第３方向の変位を検出するようになっている測定手段を用いることを特徴とする、デバイスの製造方法。
24. 放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
    放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
    パターン化手段を使用して前記投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
    前記放射感受性材料の層の目標部分に前記パターン化された放射ビームを投影する段階と、
    移動可能な物体を提供する段階と、
    変位手段を用いることによって、実質的に第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に、前記投影装置に対して相対的に前記移動可能な物体を移動させる段階と、
    測定手段を用いることによって、前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の、前記移動可能な物体の変位を測定する段階とを含む、デバイスの製造方法において、
    ビーム分離器に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含む測定手段であって、
    前記ビーム分離器が、前記ビーム源からの前記放射偏光ビームの第１部分を反射面に向かって方向づけるように適合され、
    前記反射面が前記第３方向に放射吸収面に隣接し、そのため前記放射吸収面に当たる前記偏光ビームの前記第１部分の放射が前記放射吸収面によって吸収され、
    前記反射面が、前記放射偏光ビームの前記第１部分の一部を受け取り、前記偏光ビームの前記第１部分の前記部分を受信センサに向かって反射するように適合され、
    前記受信センサが、前記反射面によって反射された前記放射偏光ビームの、前記受信センサに対する相対的な、前記第３方向の変位を検出するようになっている測定手段を用いることを特徴とする、デバイスの製造方法。
25. 第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に移動するように適合された物体の、前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の変位を測定する測定装置において、エンコーダ装置を含むことを特徴とする測定装置。
26. 前記エンコーダ装置が、ビーム源と、第１格子と、右側第２格子と、左側第２格子と、右側屋根型プリズムと、左側屋根型プリズムと、右側１／４波長板と、左側１／４波長板と、右側第３格子と、左側第３格子と、第４格子と、センサ・ユニットとを含み、
    前記ビーム源が、放射偏光ビームであり、前記物体に向かって方向づけられる第１ビームを生成し、
    前記第１格子が前記物体に固定されており、前記第１格子が、前記第１ビームを受け取り、前記第１ビームを少なくとも、前記第１ビームの１次ビームである第２ビームと、前記第１ビームの−１次ビームである第３ビームとに分割するように適合された反射型格子であり、
    前記右側第２格子が、前記第２ビームを受け取り、前記第２ビームを少なくとも、前記第２ビームの１次ビームである第４ビームと、前記第２ビームの−１次ビームである第５ビームとに分割するように適合され、
    前記左側第２格子が、前記第３ビームを受け取り、前記第３ビームを少なくとも、前記第３ビームの−１次ビームである第６ビームと、前記第３ビームの１次ビームである第７ビームとに分割するように適合され、
    前記第２格子が、前記ビーム源の両側に配置され、前記各第２格子が透過型格子であり、
    前記右側屋根型プリズムが、前記第４ビームを、前記第２ビームからオフセット間隔だけ離して前記第２ビームの方向の反対方向に方向づけ、
    前記左側屋根型プリズムが、前記第６ビームを、前記第３ビームからオフセット間隔だけ離して前記第３ビームの方向の反対方向に方向づけ、
    前記右側１／４波長板が、異方性光学素子であり、前記第４ビームの直線偏光を回転させて円偏光にし、
    前記左側１／４波長板が、異方性光学素子であり、前記第６ビームの直線偏光を回転させて円偏光にし、
    前記右側第３格子が、前記第４ビームを受け取り、前記第４ビームを少なくとも、前記第４ビームの１次ビームである第８ビームと、前記第４ビームの−１次ビームである第９ビームとに分割するように適合され、
    前記左側第３格子が、前記第６ビームを受け取り、前記第６ビームを少なくとも、前記第６ビームの−１次ビームである第１０ビームと、前記第６ビームの１次ビームである第１１ビームとに分割するように適合され、
    前記第３格子が、前記ビーム源の両側に配置され、前記各第３格子が透過型格子であり、前記第３格子が前記第２格子に整列して配置され、
    前記第４格子が、前記第８ビームを受け取り、前記第８ビームを少なくとも、前記第８ビームの１次ビームである第１２ビームと、前記第８ビームの−１次ビームである第１３ビームとに分割するように適合され、かつ、前記第１０ビームを受け取り、前記第１０ビームを少なくとも、前記第１０ビームの−１次ビームである第１４ビームと、前記第１０ビームの１次ビームである第１５ビームとに分割するように適合され、
    前記第４格子が、前記第１格子に整列して配置され、前記第４格子が、反射型格子であり、かつ、前記第４格子と前記第３格子との距離が前記第１格子と前記第２格子との距離に実質的に等しくなるように配置され、それによって、前記第８ビームおよび前記第１０ビームが実質的に同じ位置で前記第４格子に当たり、その結果、前記第１２ビームと前記第１４ビームとの間で干渉が生じるようになっており、
    前記センサ・ユニットが、前記第１２ビームと前記第１４ビームとの干渉の放射強度の変動を感知し、前記変動を、前記第１ビームが前記第１格子に対して相対的に変位するときに前記第１ビームに対して前記第２ビーム及び前記第３ビーム中で生じる位相シフトに関連づけるようになっていることを特徴とする請求項２５に記載された測定装置。
27. 第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に移動するように適合された物体の、前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の変位を測定する測定装置において、
    前記測定装置が、第１反射面に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含み、
    前記第１反射面が、前記ビーム源から実質的に４５°の角度で前記放射偏光ビームを受け取り、前記放射偏光ビームを第２反射面に向かって反射するように適合され、
    前記第２反射面が、前記第１反射面から実質的に４５°の角度で前記放射偏光ビームを受け取り、前記放射偏光ビームを受信センサに向かって反射するように適合され、
    前記受信センサが、前記第２反射面によって反射された前記放射偏光ビームの、前記受信センサに対する相対的な、前記第３方向の変位を検出することを特徴とする測定装置。
28. 第１方向及び該第１方向とは異なる第２方向に移動するように適合された物体の、前記第１方向及び前記第２方向に実質的に直交する第３方向の変位を測定する測定装置において、
    前記測定装置が、ビーム分離器に放射偏光ビームを送るように適合されたビーム源を含み、
    前記ビーム分離器が、前記ビーム源からの前記放射偏光ビームの第１部分を反射面に向かって方向づけるように適合され、
    前記反射面が前記第３方向に放射吸収面に隣接し、そのため前記放射吸収面に当たる前記偏光ビームの前記第１部分の放射が前記放射吸収面によって吸収され、
    前記反射面が、前記放射偏光ビームの前記第１部分の一部を受け取り、前記偏光ビームの前記第１部分の前記部分を受信センサに向かって反射するように適合され、
    前記受信センサが、前記反射面によって反射された前記放射偏光ビームの、前記受信センサに対する相対的な、前記第３方向の変位を検出することを特徴とする測定装置。

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