JP2006054452A - リソグラフィ機器及びそれを較正する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板テーブル及びこの基板テーブルの移動を制御する移動制御システムを含むリソグラフィ機器を提供すること。
【解決手段】移動制御システムは、基板テーブルＷＴの位置を検出するように構築された少なくとも３つの位置検出器Ｐ１〜Ｐ５を含む。基板テーブルＷＴの位置及び向きを測定するために、各位置検出器Ｐ１〜Ｐ５は、１次元又は多次元のタイプの光学式エンコーダを備える。これらの光学式エンコーダは、合わせて少なくとも６つの位置の値を提供するように配置され、３次元の各次元ごとに少なくとも１つの位置の値が提供される。
【選択図】図３ａ

Description

本発明は、リソグラフィ機器及びそれを較正する方法に関する。
リソグラフィ機器は、基板の目標部分に所望のパターンを適用する機械である。リソグラフィ機器は、例えばＩＣ（集積回路）の製造に使用することができる。この状況では、「マスク」又は「レチクル」とも称するリソグラフィ・パターン化装置を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成し得る。このパターンは、放射感受性材料（即ち、レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウエハ）上の（例えば、ダイの一部或いは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枚の基板は、次々に露光される隣接した網目状の目標部分を含む。周知のリソグラフィ機器の例には、目標部分にパターン全体を１回露光することによって各目標部分が照射されるいわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）に投影ビームを通過してパターンを走査し、この方向と平行又は逆平行に基板を同期走査することによって各目標部分が照射されるいわゆるスキャナが含まれる。
本明細書で用いる「パターン化装置」という用語は、基板の目標部分にパターンを生成するために、投影ビームの横断面にパターンを付与するのに使用し得る装置を指すと広く解釈すべきである。投影ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに厳密に対応しないことがあることに留意されたい。一般に、投影ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成中のＩＣ（集積回路）などのデバイス内の特定の機能層に対応する。
パターン化装置は、透過型又は反射型とすることができる。パターン化手段の実施例には、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ、及びプログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは周知のものであり、その例には、バイナリ型、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、並びに様々なハイブリッド型マスク・タイプが含まれる。プログラム可能なミラー・アレイの実施例では、入射する放射ビームが異なる方向に反射されるように、それぞれ個々に傾けることができるマトリックス配置の小ミラーを利用する。このようにして、反射ビームがパターン化される。
リソグラフィ機器は一般に、移動制御システムを使用する。この移動制御システムは、少なくともある面内で、即ち、少なくとも２次元で基板テーブルの位置を検出する位置検出器と、この位置検出器から提供される出力信号に応じてアクチュエータを駆動するように構築されたコントローラとを備える。このように、位置検出器によって基板テーブルの位置が検出され、コントローラの適切な動作によってこの検出位置と所望の位置の差が小さくなるので、この移動制御システムにより、基板テーブルが（ある許容差の範囲内で）正しい位置にくることが保障される。このように、位置検出器及びコントローラは、フィード・フォワード及び／又はフィード・バック用の制御システムの一部を形成する。
現在のリソグラフィ機器では、（ウエハ・テーブル又はウエハ・ステージと呼ぶこともある）基板テーブルの所望の精度は、ナノメートル・オーダである。したがって、現況技術によれば、位置検出器はこのような高精度を実現することが求められる。さらに、位置検出器に関する要件は、位置検出器が動作することが求められる範囲が約０．５ｍの移動範囲に及ぶという点でも高いものである。というのは、現況技術によるリソグラフィ機器内の基板テーブルは、２次元で、即ち、約０．５ｍ×０．５ｍにわたる面内で移動し得るからである。これらの要件を実現するために、現況技術によれば、位置検出器は、１つ又は複数の干渉計、好ましくは、第１の次元用の干渉計と、第１の次元に直交する第２の次元用の干渉計とを備える。しかし、干渉計の欠点は、それが高価な位置検出器であるということである。
全体的な現況技術において周知の別のタイプの位置検出器は、光学式エンコーダである。エンコーダは、光源、グレーティング、及び検出器からなる。光源及び検出器に対してグレーティングを移動させることによって、例えば反射又は透過が変化するために、検出器が受け取る光パターンに変化が生じる。このようにグレーティングは、光源から検出器への光路内にあり、グレーティングの移動によって、検出器が受け取るパターンが変化する。この変化から、光源及び検出器に対するグレーティングの変位を計算することができる。この変位と、開始位置を求めることから、位置を計算し得る。当業者には理解されるように、上記は、インクリメンタル・エンコーダについての説明であり、当業者には、アブソリュート・エンコーダも存在することが知られている。
ある特定のタイプの光学式エンコーダが、同時係属の米国特許公開出願第２００２／００４１３８０号に記載されている。これを参照により本明細書に組み込む。この光学式エンコーダは、光ビームを生成するように構築された光ビーム生成器と、第１グレーティングと、第１グレーティングに対して移動可能な第２グレーティングと、この光ビームが第１及び第２のグレーティングで回折する回折ビームを検出するように配置された検出器とを備える回折型エンコーダである。これらのグレーティングの一方は、基板テーブルに機械的に連結され、これらのグレーティングの他方は、リソグラフィ機器の基準ベースに機械的に連結される。基板テーブルが移動すると、第１グレーティングが第２グレーティングに対して移動し、動作中に、回折ビームが変化する。
周知のリソグラフィ機器は、基板テーブルの移動を制御する移動制御システムを備える。基板テーブルは、この移動制御システムの制御下で、少なくとも２方向に移動可能である。基板テーブルの移動は、投影システムに対する基板テーブルの移動として理解されたい。即ち、基板テーブルが移動すると、パターン化された放射ビームが基板に対して移動する。
本明細書で実施し、且つおおまかに説明する本発明の原理により、照明システムを有するリソグラフィ機器内の放射センサを較正する較正機器が提供される。一実施例では、この機器は、基板を保持するように構成された基板ホルダと、放射ビームを調整するように構成された照明器と、この放射ビームに所望のパターンを付与するパターン化装置を支持するように構成された支持構造と、このパターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、基板テーブルの移動を制御するように構成された移動制御システムとを備える。この移動制御システムは、基板テーブルの位置を検出する複数の位置検出器を備える。これら複数の位置検出器の少なくとも３つは、少なくとも６つの位置の値を提供する１次元又は多次元の光学式エンコーダを含む。これらの光学式エンコーダは、３次元座標系内の異なる場所で基板テーブルに結合され、この３次元座標系の各次元ごとに少なくとも１つの位置の値が提供される。移動制御システムは、６つの位置の値の少なくとも３つからなるサブセットから、３次元座標系内での基板テーブルの位置を計算し、６つの位置の値の少なくとも３つからなる別のサブセットから、３次元座標系に関する基板テーブルの向きを計算するように構成される。
本発明の別の態様によれば、請求項のいずれかに記載のリソグラフィ機器内の位置検出器を較正する方法が提供される。この方法は、基準マークの第１マトリックスを含む第１パターンを基板上に生成するステップと、基準マークの第２マトリックスを含む第２パターンを基板上に生成するステップと、この基準マークの第２マトリックスと基準マークの第１マトリックスを比較するステップと、第１マトリックスの基準マークと、対応する第２マトリックスの基準マークのそれぞれの位置偏差を求めるステップと、この位置偏差を較正マトリックス内に記憶するステップとを含む。
本明細書で用いる「投影システム」という用語は、例えば、用いられる露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用などの他のファクタに対して適宜、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型、及び静電気型の光学系、又はこれらの任意の組合せを含めて、任意のタイプの投影システムを包含すると広く解釈すべきである。本明細書で用いる「投影レンズ」という用語は、「投影システム」というより一般的な用語と同義とみなし得る。
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、本発明の実施例によるリソグラフィ機器１を概略的に示す。機器１は、
放射（例えば、ＵＶ又はＥＵＶの放射）投影ビームＰＢを提供する照明システム（照明器）ＩＬと、
パターン化装置（例えば、マスク）ＭＡを支持する第１支持構造（例えば、マスク・テーブル／ホルダ）ＭＴであって、要素ＰＬに対してパターン化装置を正確に位置決めする第１位置決め機構ＰＭに結合された第１支持構造ＭＴと、
基板（例えば、レジストを塗布したウエハ）Ｗを保持する基板テーブル（例えば、ウエハ・テーブル／ホルダ）ＷＴであって、要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２位置決め機構ＰＷに結合された基板テーブル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、パターン化装置ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを結像する投影システム（例えば、反射型投影レンズ）ＰＬとを備える。
ここで示すように、この機器は、（例えば、透過性マスクを使用する）透過タイプのものである。或いは、この機器は、（例えば、上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用するか、又は反射性マスクを使用する）反射タイプのものとし得る。
照明システムは、放射を方向づけ、整形し、また制御する屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電気型その他のタイプの光学コンポーネント、又はこれらの任意の組合せなど、様々なタイプの光学コンポーネントを含み得る。
支持構造は、パターン化装置を支持し、即ち、パターン化装置の重量を支える。この支持構造は、パターン化装置の向き、リソグラフィ機器の設計、及び、例えばパターン化装置が真空環境内で保持されるか否かなどの他の条件によって決まるやり方で、パターン化装置を保持する。この支持構造は、機械的、真空、静電気又はその他のクランプ技術を利用して、パターン化装置を保持し得る。この支持構造は、例えばフレーム又はテーブルとすることができ、これらは必要に応じて固定又は移動可能とし得る。この支持構造は、例えば投影システムに対してパターン化装置が所望の位置にくるようにすることができる。本明細書で用いる「レチクル」又は「マスク」という用語は、「パターン化装置」というより一般的な用語と同義とみなし得る。
リソグラフィ機器は、２つ（２段階）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものとし得る。このような「多段階」型の機械では、追加のテーブルを並列で使用し得る。即ち、準備ステップを１つ又は複数のテーブル上で実施しながら、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ができる。
リソグラフィ機器は、比較的高屈折率の液体、例えば水で基板の少なくとも一部を覆って、投影システムと基板の間のスペースを満たし得るタイプのものとすることもできる。浸漬液は、リソグラフィ機器内の他のスペース、例えばマスクと投影システムの間に適用することもできる。投影システムの開口数を大きくする液浸技術は、当技術分野では周知のものである。本明細書で用いる「浸漬」という用語は、液体中に基板などの構造を浸さなければならないという意味ではなく、露光中に、投影システムと基板の間に液体を配置するだけという意味である。
図１を参照すると、照明器ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ機器は、例えば放射源がエキシマ・レーザのときは別々の要素とし得る。このような場合には、放射源がリソグラフィ機器の一部を形成するとはみなさず、放射ビームは、放射源ＳＯから、例えば適当な方向づけミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送達システムＢＤを使用して照明器ＩＬに至る。他の場合には、例えば放射源が水銀ランプのとき、放射源はリソグラフィ機器と一体の部分とし得る。放射源ＳＯ及び照明器ＩＬは、必要な場合には、ビーム送達システムＢＤとともに放射システムと称することがある。
照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節する調節装置ＡＤを含み得る。一般に、照明器の瞳面内の強度分布の少なくとも（一般に、それぞれ外側σ及び内側σと称する）外側及び／又は内側の半径方向範囲を調節することができる。照明器ＩＬはさらに、統合器ＩＮ及びコンデンサＣＯなど他の様々なコンポーネントを備えることがある。この照明器を使用して放射ビームを調整し、それによってビーム断面において所望の均一性及び強度分布を得ることができる。
放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブルＭＴ）上で保持されたパターン化装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターン化装置によってパターン化される。マスクＭＡを横切った後で、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によって基板Ｗの目標部分Ｃに結像する。第２位置決め装置ＰＷ及び位置検出器ＩＦ（現況技術によれば、例えば、干渉計測装置、リニア・エンコーダ、又は容量センサであり、本発明によれば、以下で説明するタイプの光学式エンコーダ）を使用して、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば、放射ビームＢ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位置決め装置ＰＭ及び（図１には明示的に示さない）別の位置検出器を使用して、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、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。位置決め装置、位置検出器、及びコントローラは、移動制御システムに含まれる。このコントローラは、所望の位置を表す信号及び実際の位置を表す位置検出器の出力信号に基づいて位置決め装置を駆動するように構築又はプログラムされる。この移動制御システムは、例えば、フィード・フォワード又はフィード・バックの制御ループを形成し得る。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成する（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・モジュールを使用して実現し得る。
同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成する長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現し得る。（スキャナと異なり）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を使用して位置合わせし得る。図に示す基板位置合わせマークは、専用の目標部分を占めているが、これらは、目標部分間のスペースに配置し得る（これらは、スクライブ・レーン位置合わせマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡに２つ以上のダイが設けられる状況では、マスク位置合わせマークは、ダイとダイの間に配置し得る。
図に示す機器は、下記の好ましいモードで使用することができる。
ステップ・モード：マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは本質的に固定したまま、投影ビームに付与されたパターン全体を目標部分Ｃに１回で投影する（即ち、１回の静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴをＸ方向及び／又はＹ方向に移動させて、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードでは、露光領域の最大サイズが、１回の静止露光で画像形成される目標部分Ｃのサイズを制限する。
スキャン・モード：マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴを同期走査しながら、投影ビームに付与されたパターンを目標部分Ｃに投影する（即ち、１回の動的な露光）。マスク・テーブルＭＴに対する相対的な基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの倍率（縮小率）及び像の反転特性によって決まる。スキャン・モードでは、露光領域の最大サイズが、１回の動的な露光における目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動長により、目標部分の（走査方向の）高さが決まる。
他のモード：プログラム可能なパターン化装置を保持するマスク・テーブルＭＴを本質的に固定し、基板テーブルＷＴを移動即ち走査しながら、投影ビームに付与されたパターンを目標部分Ｃに投影する。このモードでは一般に、パルス化された放射源を使用し、基板テーブルＷＴの各移動動作後に、或いは走査中に連続放射パルス間で、プログラム可能なパターン化装置を必要に応じて更新する。この動作モードは、上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン化装置を利用するマスクなしリソグラフィに容易に適用し得る。
上記で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを用いることもできる。
本明細書で用いる方向、次元、及び軸という用語は、まったく同一の座標系に関係することを意図している。さらに、位置の値という用語は、位置検出器の出力信号を意味し、この出力信号は位置を表すと理解されたい。
図２ａに、本発明によるリソグラフィ機器の位置検出器の実施例の概略図を示す。図２ａには、このような検出器の１次元の図を示す。位置検出器ＩＦは、第１グレーティングｇ１及び第２グレーティングｇ２を備える。第１グレーティングｇ１及び第２グレーティングｇ２は、互いに平行に位置決めされる。位置検出器ＩＦはさらに、光ビームＬＢを生成する光源Ｓを備える。この光ビームが第１グレーティングｇ１に当たると、ＤＩＦ１で概略的に示す回折パターンが生成され、それによって回折光ビームＤＬＢが生成される。この回折光ビームにより、再度、第２グレーティングｇ２上で回折パターンが生成され、この光ビームの入射放射の一部は、（ＤＬＢ、ＬＢで示す）同じ経路を移動して光源Ｓに戻る。
回折され、受け取られる放射を検出するために、光源と光センサＬＳを組み合わせる。光センサＬＳは、第１グレーティングｇ１及び第２グレーティングｇ２上で１回ずつ回折し、この光センサが受け取る放射を検出する。基板テーブルＷＴが移動すると、第１グレーティングｇ１は、第２グレーティングｇ２に対して移動する。図２ａに示す実施例では、この移動は、ｘで示す方向に行われる。
ｘで示す方向に移動すると、第１グレーティング及び第２グレーティング上で光ビームＬＢの回折パターンが変化し、そのため、光センサＬＳが受け取る光が変化する。第１グレーティング及び第２グレーティングが、グレーティングのピッチｐに等しい距離だけ相互に移動すると、同じ回折パターンが生じ、そのため光センサは、同じ量の放射を受け取ることになる。このように、これらのグレーティングが相互に移動すると、回折パターンが周期的に変化し、その結果、光センサＬＳが受け取る放射は、周期的に変化することになる。図２ａでは、これらのグレーティングは、１次元位置検出器についての適切な解決策を提供するラインで概略的に示されている。
図２ａに関して上記で開示した位置検出器は、１次元エンコーダとして説明し得るが、以下で説明する実施例では、１次元及び２次元のエンコーダを利用する。２次元のエンコーダ又は位置検出器は、図２ａを参照して説明した２つの別々の位置検出器を使用して生成することができ、そのため、各位置検出器は、１組の第１及び第２のグレーティングを備える。ただし、別の実施例では、単一の２次元位置検出器を使用し得る。このような２次元位置検出器では、１組の共通のグレーティングを２つの位置検出器として使用し、各検出器は、これらの次元の別々の次元におけるグレーティングの移動を検出する。
実際には、それぞれ光源及び光センサを備える２つ以上の組のエンコーダは、１組の共通のグレーティングを利用する。２つ以上の次元で測定を実施するために、これらのグレーティングは、一方向にのみラインを含むのでなく、その代わりにこれらのグレーティングは、例えば２方向にラインを含むグリッドを備え、好ましくは、第２方向は、第１方向に直交する。
或いは、これらのグレーティングは、いわゆる「市松模様」パターンで構成することもできる。このようなパターンでは、ｘ方向及びｙ方向の変位を検出するために、２次元位置検出器は、２つの光源Ｓ及び２つの光センサＬＳを備える。光源と光センサの一方の組合せがｘ方向の変位を検出し、光源と光センサの他方の組合せがｙ方向の変位を検出する。
他の可能性は、２次元グリッドを使用することである。図２ｂに、このようなグリッドの３つの可能な配置を概略的に示す。第１配置（Ａ）は、２つの分かれた１次元グレーティング１２、１４を含む。第２配置（Ｂ）は、２つの１次元グレーティング１６、１８が、２次元グレーティングに組み合わされたものを含む。第３配置（Ｃ）に、２次元グリッド構造２０を示す。２次元グレーティングを使用するとき、光ビームが垂直に（図２ｂに示すＸ方向及びＺ方向にともに垂直に）入射すると、２次元回折が得られる。図２ｂの配置Ａでは、各次元ごとに別々のグレーティングを設ける。配置Ｂに、（図に示すようにＸ方向及びＺ方向に垂直な）法線ベクトル及びＸ軸を含む第１面と、この法線ベクトル及びＺ軸を含む第２面の２つの面内で光ビームが回折し得る２次元グレーティングを示す。配置Ｃに、回折パターンとして使用し得る２次元グリッド構造２０を示す。２２で示すのは、代わりの向きの２次元グリッド構造である。このグリッド構造により、法線ベクトルとＸ軸を含む面１、法線ベクトルとＺ軸を含む面２、法線ベクトルと、Ｘ軸に対してそれぞれ＋４５°及び−４５°であり、ＸＺ面内に配置されたベクトルとを含む面３及び面４の面内で回折が得られる。これらの異なる配置（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、１次元及び２次元のエンコーダと組み合わせて使用し得る。
２次元グリッドは、干渉計用の反射体ターゲットとしても使用し得る。このような構成では、２次元又は３次元の位置検出器が、同じターゲットによって動作し得る。
この２次元グリッドは、光源の入射波面に対して相対的に異なる高さで、１つ又は２つの反射面を含み得る。エンコーダを使用する場合、第１反射面で反射する光と第２反射面で反射する光の光路長差は一般に、０次反射を減少させるために、１／４波長になるように選択される。この２次元グリッドは、第１及び第２の反射体表面で反射する０次の垂直入射光の干渉が、完全に打ち消し合わず、このシステムを駆動するのに十分な強度のものである場合には、平面ミラー干渉計システムの反射体として働き得る。このグリッドの第１反射面と第２反射面の距離を変え、異なる波長を使用し、また、グリッドの画素区域のサイズを変えることによって、平面ミラー干渉計の干渉計ビームの反射により、ビームに直交するグリッド変位を検出し得るのに十分な信号変調が得られるように組み合わせることができる。このように、物体の位置を測定する干渉計／エンコーダの組合せを実現することができる。このような干渉計／エンコーダの組合せは一般に、１次元又は２次元のグレーティング（又はグリッド）を有する１次元又は２次元のエンコーダと、光センサと、反射体としてグレーティングが適用されるように干渉計ビームが配置された干渉計システムとを含み得る。
図２を参照して説明した位置検出器ＩＦは、回折型エンコーダを備える。光源Ｓは、光ビーム生成器と称することもあり、光センサＬＳは、検出器と称することもある。
先に述べた回折型エンコーダの代わりに、或いはそれに加えて、他のタイプのエンコーダも使用し得ることが当業者には理解されよう。さらに、図２で説明した実施例では、位置検出器ＩＦは、インクリメンタル・エンコーダを含むが、アブソリュート・エンコーダを使用することもできる。
以下でより明確になるように、上記で説明した回折型エンコーダの利点は、グレーティングとグレーティングの間隔、即ち、図２ではｚで示す方向に沿った距離を、この特定のタイプのエンコーダでは大きな範囲にわたって変化させることができ、したがって、一般に約０．５ｍ×０．５ｍの面内で移動し得る基板テーブルとともに使用するのに特に適することである。そのため、これらのグレーティングは、短い間隔で相互に位置決めすることもできるし、数十ｃｍ、さらには０．５ｍ離して位置決めすることもできる。
基板又はウエハ用のテーブルＷＴが変位する範囲は極めて大きいので、回折型位置検出器は、以下で図３ａ、図３ｂを参照して説明するように、様々なタイプの１次元及び２次元のエンコーダの形で使用し得る。ウエハ・テーブルＷＴは、ｘ座標及びｙ座標によって定義される面内で移動可能であると仮定すると、いずれの方向の基板テーブルの移動の検出にも回折型エンコーダを適用し得る。回折型エンコーダは、図２のｘ方向がｘの次元に対応し、ｚで示す方向が、例えばウエハ・テーブルＷＴのｘ−ｙ移動面に直交する方向に対応する構成で適用し得る。
別の実施例では、図２では示すｚ方向がｘ軸又はｙ軸に対応する構成で、回折型エンコーダを適用することが可能である。この場合、ｚで示す方向の変位は、ウエハ・テーブルＷＴの移動範囲と同じ大きさになり得る。この状況では、グレーティングｇ１とｇ２の間隔の変化をあまり許容しないという回折型エンコーダの特徴が特に有利になる。
２次元グリッドを反射ターゲットとして使用する平面ミラー干渉計と組み合わせた１つ又は２つの回折型エンコーダを備える２次元又は３次元の位置測定ユニットを得るために、様々な実施例が可能である。図２ｃに、ＸＹ面内で６自由度の測定構成を概略的に示す。この実施例では、位置検出器Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３は、基板ステージの側面に連結され、ターゲットは、このステージの周囲で基準フレームに連結される。位置検出器（又はセンサ）Ｐ１及びＰ２は、基板テーブルの側面１上に配置し、位置検出器（又はセンサ）Ｐ３は、側面２上に配置し得る。図に示すように、位置検出器Ｐ１により、ｘ、ｙ、及びｚの次元で基板テーブルの位置を測定し、位置検出器Ｐ２により、ｚ及びｙの次元で基板テーブルの位置を測定し、位置検出器Ｐ３により、ｘの次元で基板テーブルの位置を測定し得る。したがって、センサＰ１のターゲットは、Ｘ及びＺの次元で位置を測定し得る２次元グリッドとすることができ、Ｙ方向の位置測定を実施するために、前記グリッドは、先に述べたように反射体として構成する。センサｐ２のターゲットは、例えば、基板テーブルのＺ位置を測定するように構成され、且つ、センサｐ２に光ビームを反射してＹ位置を測定するようにさらに構成されたエンコーダ・グリッドとし得る。センサｐ３は、例えば、平面ミラー干渉計を含み得る。したがって、センサｐ３のターゲットは、（先に述べた）エンコーダ・グリッド又は反射平面ミラーとし得る。図に示す配置では、センサと協働するグリッド及びセンサは、実質的に同じＸＹ面内に配置し得る。或いは、これらのセンサは、基準フレームに連結し、組み合わせたエンコーダ／干渉計用のグリッド・プレートは、基板ステージに連結し得る。
図２ｄに、３つの２次元測定ヘッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備える６自由度の垂直構成の可能な実施例を概略的に示す。前記測定ヘッドは、例えば、この測定ヘッド構成の上面Ｔに隣接して配置された基準フレームに連結し得る２次元反射グリッドと協働するように配置し得る。これらの測定ヘッド及びグリッドは、図２ｄに示すように、各読取りヘッドが、Ｚ方向及び追加の方向（Ｘ又はＹ）に関する位置情報を提供し得るように配置される。このように、この２次元グリッドは、これらの測定ヘッドが反射光ビームを受け取って、Ｚ位置に関する位置情報を提供し得る反射面として働く。追加の方向（Ｘ又はＹ）に関する位置情報も得ることができる。
位置検出器の精度をさらに向上させるために、位置検出器のグレーティングは、低熱膨張材料、好ましくはガラス又はセラミックを含む材料でできているプレートを含み得る。さらに、これらのグレーティングは、温度安定化ユニットを備える流体循環システムに連結されたチャネルを含み得る。この温度安定化ユニットは、流体循環システム内の流体の温度に働きかけることによって、グレーティングの温度を安定化する。このようにして、グレーティングの温度を安定化することができる。即ち、流体循環システム内の流体によってグレーティングを加熱又は冷却することができる。
次に、図３ａ及び図３ｂを参照して、本発明による複数の位置検出器を備えるリソグラフィ機器の有利な構成を説明する。図３ａ及び図３ｂを参照して説明する実施例は、上記で説明した回折型エンコーダを使用し得るが、他のタイプのエンコーダを使用することもできる。
図３ａに、基板又はウエハ用のテーブルＷＴの上面図を示す。この実施例のウエハ・テーブルＷＴは、好ましくは上記で説明したエンコーダ・タイプの５つの位置検出器ｐ１〜ｐ５を含む。ウエハ・テーブルＷＴは、座標系のｘ軸にほぼ平行な第１側面を含み、これを図３ａでは側面１で示す。ウエハ・テーブルＷＴはさらに、座標系のｙ軸にほぼ平行な第２側面を含み、これを図３ａでは側面２で示す。ウエハ・テーブルＷＴはさらに、第１側面の反対側の、したがってこの場合もｘ軸にほぼ平行な第３側面を含み、これを図３ａでは側面３で示す。
第１位置検出器ｐ１及び第２位置検出器ｐ２は、第１側面の中央の両側に結合される。第１位置検出器ｐ１は、２次元エンコーダを備え、ｘの次元及びｚの次元でウエハ・テーブルＷＴの位置を測定する（それによって、ｘ及びｚの次元についての位置の値を提供する）ように配置される。ここで、ｚの次元は、ｘ及びｙの次元に直交する。第２位置検出器ｐ２は、１次元エンコーダとして構成され、ｚの次元の位置を測定するように配置される。
（図３ａ、図３ｂには示さない）移動制御システムは、第１位置検出器ｐ１の出力信号から、ｘの次元のウエハ・テーブルＷＴの位置を、第１及び第２の位置検出器ｐ１、ｐ２の出力信号から、ｙ軸の周りのウエハ・テーブルＷＴの回転を求めるようにプログラムされる。
同様に、第３位置検出器ｐ３及び第４位置検出器ｐ４は、図３では側面２で示す第２側面の中央の両側に連結される。第３エンコーダｐ３は、ｙの次元及びｚの次元の２次元エンコーダとして構成され、第４エンコーダｐ４は、ｚの次元の１次元エンコーダである。
移動制御システムは、第３位置検出器ｐ３の出力信号からｙの次元の位置を、第３及び第４の位置検出器ｐ３、ｐ４の組合せ出力信号からｘ軸に関するウエハ・テーブルＷＴの回転を求める。
第５位置検出器ｐ５は、図３では側面３で示す第３側面に機械的に連結され、ｘの次元のウエハ・テーブルＷＴの位置を測定するように配置される。移動制御システムは、第１及び第５の位置検出器ｐ１、ｐ５の出力信号から、ｚ軸に関するウエハ・テーブルＷＴの回転を導出するようにプログラムされる。図３ａを参照して説明した構成の代わりに、第２側面の反対側のウエハ・テーブルＷＴの側面にｐ３及びｐ４を配置する、ｐ３とｐ４の場所を交換するなど、図３ａの構成の変形が可能である。
このように、位置検出器ｐ１〜ｐ５は、全部で７つの出力信号、即ち、位置の値を提供する。即ち、（それぞれ２次元エンコーダである）ｐ１及びｐ３はそれぞれ、２つの位置の値を提供し、（それぞれ１次元エンコーダである）ｐ２、ｐ４、及びｐ５はそれぞれ、１つの位置の値を提供し、移動制御システムは、これらの位置の値によって位置及び向きを計算する。
第１及び第２の位置検出器は、また第３及び第４の位置検出器も同様に、共通のグレーティングを利用し得る。そのため、第１及び第２の位置検出器は、２つ１組のグレーティングを共有し、第３及び第４の位置検出器は、２つ１組のグレーティングを共有する。
実際の実施例では、ｘ及びｙの次元（即ち、基板の表面に沿った面内）のウエハ・テーブルＷＴの移動範囲は、ｘ及びｙの次元に直交する方向（即ち、ｚの次元）の移動範囲よりも大きいか、或いはかなり大きい。そのため、２つの位置検出器（例えば、ｐ１及びｐ２、又はｐ３及びｐ４）が共有するグレーティングの寸法は、それぞれｘ軸（ｐ１、ｐ２）及びｙ軸（ｐ３、ｐ４）に沿って大きくなるが、ｚ軸に沿う寸法は、ｚ軸に沿う移動範囲がより小さいので、より小さくてよい。
さらに、実際の実施例では、（例えば、較正マトリックスを利用して）ｘ方向及びｙ方向にエンコーダを較正することになる。これは、ｚ方向には移動範囲がより小さく、エンコーダ本来の較正精度で十分であるからであり、そのためほとんどの場合、精度を向上させるための較正は不要である。
精度を向上させるには、位置検出器ｐ１とｐ２の対及びｐ３とｐ４の対をできるだけ離間して配置することになる。一方、これらの位置検出器間のスペースを大きくすると、これらの対の位置検出器の（したがって、ウエハ・テーブルＷＴの）使用可能な移動範囲が小さくなるのを避けるために、これらの対の位置検出器に関連するグレーティングのｘ（ｐ１、ｐ２）又はｙ（ｐ３、ｐ４）の方向の長さを長くすることが必要になる。そのため、実際には、これらの要件の間で妥協点を見つけることが必要とされることがある。
さらに、位置検出器ｐ２を割愛することが可能であるが、その結果、ウエハ・テーブルＷＴがその最も右側の位置に近づくと精度が悪くなる。これは、最も右側の位置では、ｐ３のグレーティング並びにｐ４のグレーティングの間隔が広くなるので、ｐ３及びｐ４の精度が悪くなるからである。
図３ｂに、ウエハ・テーブルＷＴと、本発明の別の実施例による複数の光学式位置検出器の上面図を示す。図３ｂでは、移動可能なウエハ・テーブルＷＴを、その中央位置（即ち、第１、第２、及び第３の次元のいずれかの移動範囲に関して中央）にあるように示す。この実施例では、第１位置検出器ｐ１０は、ウエハ・テーブルＷＴの第１側面Ｓｉｄｅ１に連結される。第１側面Ｓｉｄｅ１は、第１の次元にほぼ平行である。
第１位置検出器ｐ１０は、第１（ｘ）及び第３（ｚ）の次元の位置の値を提供するように配置された２次元エンコーダを備える。第１位置検出器ｐ１０のグレーティングｇ１０は、第１側面Ｓｉｄｅ１の長さに沿って延びる。グレーティングｇ１０は、ウエハ・テーブルＷＴの移動に追従するようにウエハ・テーブルＷＴに機械的に結合される。好ましくは、（ともに図３ｂには詳細に示さない）第１位置検出器ｐ１０、又は少なくともその光源は、ウエハ・テーブルＷＴがその中央位置にあるときに、グリッドｇ１０の中央に向かって光ビームを方向づけるように位置決めされる。したがって、ｘ軸に沿う方向の移動範囲を大きくすることができる。即ち、この移動は、第１側面Ｓｉｄｅ１の長さにほぼ等しくすることができ、光源及び光検出器は、全移動範囲にわたってグレーティングｇ１０に動作可能に接触する。
好ましくは、位置検出器ｐ１０は、上記で説明した回折型エンコーダを備え、そのため、ウエハ・テーブルＷＴの移動に追従しない、即ち、ウエハ・テーブルＷＴに関して静止した（図示しない）第２グレーティングを含み得る。
図３ｂにはさらに、第１側面にほぼ直交する第２側面Ｓｉｄｅ２のところに第２位置検出器ｐ１１を示す。第２位置検出器ｐ１１は、グリッドｇ１１を備える２次元エンコーダとして構成され、第２（ｙ）及び第３（ｚ）の次元の位置信号を提供する。
また、図３ｂには、第３側面Ｓｉｄｅ３のところに第３位置検出器ｐ１２を示す。第３位置検出器ｐ１２は、グリッドｇ１２を備える２次元エンコーダとして構成され、第１（ｘ）及び第３（ｚ）の次元の位置信号を提供する。第１エンコーダｇ１０を参照して上記で概略を述べたのと同じことが、第２及び第３のエンコーダにも当てはまる。
（図３ｂには詳細に示さない）移動制御システムは、第１、第２、及び第３の位置検出器ｐ１０、ｐ１１、ｐ１２によって提供される位置の値から、３次元座標系の３つの次元すべてにおけるウエハ・テーブルＷＴの位置、並びに３つの次元すべてに関する基板テーブルＷＴの向き、即ち、回転位置を計算するように構成される。
好ましくは、第２側面にほぼ平行な第４側面Ｓｉｄｅ４のところにさらなる第４位置検出器ｐ１３を設ける。第４位置検出器は、グリッドｇ１３を備える２次元エンコーダとして構成され、第３（ｚ）の次元の位置信号を提供する。第４エンコーダは、（図面でわかるように）ウエハ・テーブルＷＴがその最も右側の位置に近いときに特に有用である。というのは、その位置で、一方では第２位置検出器ｐ１１の光源及び検出器と、他方では第２位置検出器ｐ１１のグリッドｇ１１との間隔が、その最大値又はそれに近くなり、それによって、第２位置検出器ｐ１１の精度が悪くなるからである。
このような位置では、一方では第４位置検出器ｐ１３の光源及び検出器と、他方では第４位置検出器ｐ１３のグリッドｇ１３との間隔が、その最小値又はそれに近くなる。したがって、第４位置検出器ｐ１３の精度は、ウエハ・テーブルＷＴの最も右側の位置又はその近くで悪くならない。別の影響は、ウエハ・テーブルＷＴがその最も右側の位置に向かって移動するほど、（ｐ１１が位置を測定する実際のポイントが、図面の面内で右に移動するので）ｐ１、ｐ２、及びｐ３の位置信号が提供する位置が、三角形を形成する３点ではなく、１本のラインにより整列した状態になり、それによって、ｐ１０、ｐ１１、及びｐ１２のｚ位置信号から多次元情報を求める移動制御システムの能力が低減することである。そのため、この移動制御システムでは、基板テーブルの最も右側の位置の近くで、第４エンコーダｐ１３の位置信号に比較的大きな重みを与え、ｐ１１が提供するｚ位置信号により小さな重みを与えることが好ましい。
図３ａ及び図３ｂに示す構成により、位置検出器の数が最も少ない状態で、すべての自由度における、即ち、ｘ、ｙ、及びｚの次元におけるウエハ・テーブルＷＴの位置と、ｘ、ｙ、及びｚの軸の周りの向き、即ち、ｘ、ｙ、及びｚの軸に関する回転位置とを測定することができる。さらに、図２を参照して上記で説明したように、本発明によるリソグラフィ機器で使用するエンコーダにより、（図２ではｘで示す）測定方向の変位の範囲を大きくし得るだけでなく、この測定方向に直交する（図２ではｚで示す）方向の変位の範囲を大きくすることができる。
図３ａ及び図３ｂに示すウエハ・テーブルＷＴは、実際の実施例では、ｘ方向に約０．５ｍ、ｙ方向に０．５ｍの移動範囲を有する。少なくとも位置検出器ｐ１〜ｐ４について、この移動範囲では、これら個々の検出器のグレーティング相互の距離の可能な範囲（即ち、図２による距離ｚの変動）が約０．５ｍになる。上記で説明した回折型エンコーダは、グレーティング間の距離のこのような大きな範囲にわたって正確に動作し得るので、図３ａ及び図３ｂを参照して説明した構成は、上記移動範囲にわたって正確に動作することができ、そのため、このタイプの光学式エンコーダの特定の利点の恩恵を受ける。
図３ａ及び図３ｂに示す実施例により、本発明の態様のいくつかの実施例が提供されるが、多くの変形が可能である。移動制御システムは、専用のハードウエアを備えることもできるし、且つ／又は、マイクロ・コントローラ、マイクロ・プロセッサなどの適切にプログラムされたプログラム可能な装置を備えることもできる。
座標系は、任意の直交又は非直交の座標系を含み得る。座標系は「物理的に存在」しないので、座標系の次元（即ち、各軸の方向）は、本明細書で規定される要件を満足するように自由に選択し得る。
本発明の別の実施例では、リソグラフィ機器は、ｘ−ｙ面内に２次元エンコーダを備える。ｘ方向及びｙ方向の移動範囲が大きいので、このようなエンコーダのグレーティングは大きくなり、実際の実施例では、基板の表面のサイズにほぼ等しくなる。このようなグレーティングがパターン化された放射ビームの妨げになるのは望ましくないので、この実施例のエンコーダは、基板テーブルの基板区域に隣接して配置され、したがって、基板テーブルのサイズは事実上ほぼ倍になる。
上記実施例のいずれにおいても、それぞれのエンコーダの精度をさらに向上させるために、これらのエンコーダを較正することができる。較正値（例えば、位置補正用の値又は係数）は、（ラインに沿って位置較正を行う）１次元、又は（面内又は多次元空間で較正を行う）多次元の較正マトリックス内に記憶し得る。較正により、実際に精度が向上する。というのは、エンコーダにおける比較的大きな誤差源は、絶対誤差である傾向があり、温度安定性などの他の誤差は、先に述べたように低熱膨張材料を使用するなど、他の手段によって概ね抑制し得るからである。
次に、図４を参照して、本発明によるリソグラフィ機器内の位置検出器を較正する方法を説明する。タスク１００では、基準リソグラフィ機器によって、基準マークの第１マトリックスを含む第１パターンを基板上に生成する。次いで、タスク１０１では、較正すべき位置検出器を備えるリソグラフィ機器によって、基準マークの第２マトリックスを含む第２パターンを同じ基板上に生成する。
タスク１０２では、この基準マークの第２マトリックスと基準マークの第１マトリックスを比較する。このステップで、基準マークの第１マトリックスと第２マトリックスが完全に一致することが検出される場合には、この手順のこのステップで完全な一致が得られており、即ち、補正は不要であるが、通常は、第１マトリックスの基準マークと、対応する第２マトリックスの基準マークの位置の偏差が求められる。これについては、タスク１０３を参照されたい。次いで、この位置の偏差を較正マトリックス内に記憶する（タスク１０４）。位置の偏差が観察されない場合には、較正マトリックス内に値ゼロを記憶する。通常は、基準マークからなる第１及び第２のマトリックスの個々の基準マークについて、タスク１０２〜１０４を繰り返すが、複数の基準マークについて並列にこれらのステップを実施することも可能である。
本発明による方法では、様々なリソグラフィ機器間で一致する量を大きくすることが可能である。基準リソグラフィ機器は絶対項の形で較正し得るが、基準リソグラフィ機器が、極めて正確な特定の絶対較正値を取得しないことも可能であり、本発明による方法により、較正すべき位置検出器を備えたリソグラフィ機器と基準リソグラフィ機器の間での一致が大きくなる。リソグラフィでは、ほとんどの場合、様々なリソグラフィ機器間で一致が得られることは、各機器自体の絶対精度よりも重要性が高い。
本発明による方法は、単一のリソグラフィ機器によって、即ち、第２リソグラフィ機器が第１リソグラフィ機器である場合に適用することもできる。この場合、第２パターンは、基板をほぼ９０°又は１８０°だけ回転させることによって生成される。この第２パターンは、同じウエハ上で同じ基準マークのマトリックスによって生成される。ほぼ９０°回転させることによって、いわゆるｘからｙへの較正、又はｙからｘへの較正が得られる。ほぼ１８０°回転させることによって、本発明による較正方法による位置誤差の平均化を実現し得る。
また、単一のリソグラフィ機器を利用するとき、即ち、第２リソグラフィ機器が第１リソグラフィ機器であるときには、第１パターンの生成後、第２パターンの生成前に、実質的に１つ又は複数の基準マークの距離にわたって基板又はウエハを並進移動させる、いわゆるフィッシュボーン技法を利用し得る。このやり方では、第２パターンは、第１パターンに対して、理想的な場合には１つの基準マークの距離だけ移動する。
第２マトリックスの適切な基準マークと第１マトリックスの適切な基準マークを比較することによって、これら２つのマトリックスの基準マーク間の位置偏差を取得することができる。この位置偏差を較正マトリックス内に記憶する。上記で説明した較正方法の実施例と異なり、フィッシュボーン技法では通常、パターンは基板の表面積に比べて小さい。
本明細書で先に述べた実施例では、例えば１００×１００の基準マークのマトリックスを適用し、フィッシュボーン技法では、例えば３×３の基準マーク又は４×４の基準マークのマトリックスを使用する。そのため、上記で説明したフィッシュボーン較正ステップでは、基板の表面の小さな部分しか覆わない。したがって、それぞれ前のパターンに対して実質的に１つ又は複数の基準マークの距離にわたって並進移動した別のパターンがリソグラフィ機器によって基板上に生成される。
このようにして、あるパターンの基準マークと前のパターンの基準マークを比較し、これらの基準マーク間の位置偏差を求め、較正マトリックス内の適切な位置に記憶する、段階的な較正を実施し得る。フィッシュボーン技法では、あるパターンと前のパターンの基準マークが重なり合うことが必要とされ、そのため実際には、例えば３×３又は４×４の基準マークのマトリックスを適用するときには、実質的に１つ、２つ、又は３つの基準マークの距離にわたる並進移動が行われることが当業者には明らかであろう。
上記で説明した変形形態とは別に、基板テーブルの位置を検出する干渉計型位置検出器及び上記で説明したエンコーダを備える位置検出器をリソグラフィ機器内に装着することによって、リソグラフィ機器の位置検出器を較正することも可能である。こうすると、干渉計によってこのエンコーダを較正することができる。また、較正の別の変形形態として、上記で説明した方法のいずれかによって位置検出器について求められた較正マトリックスを、別のリソグラフィ機器内の第２位置検出器の較正開始値として使用することが可能である。この形態は有利なことがわかっており、これにより、特に同じ生産バッチで生産されるときには、実際に位置検出器間の一致が明らかに大きくなるので、良好な開始ポイントが得られる。
本明細書では、ＩＣの製造にリソグラフィ機器を使用することを具体的に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ機器は、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導／検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれより一般的な用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、例えば、トラック（一般に、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール、及び／又は検査ツール内で露光前又は露光後に処理することができる。該当する場合には、上記その他の基板処理ツールに本明細書の開示を適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理することがある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理済み層をすでに含む基板を指すこともある。
上記では、光リソグラフィの状況で本発明の実施例を利用することを具体的に参照したが、本発明は、例えばインプリント・リソグラフィなどの他の応用例で利用することができ、状況が許せば、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリント・リソグラフィでは、パターン化装置内のトポグラフィが、基板上で生成されるパターンを画定する。パターン化装置のトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層に押し付けることができ、その後、電磁放射、熱、圧力、又はこれらの組合せを適用することによってレジストを硬化させる。パターン化装置をレジストから取り出し、それによって、レジストが硬化した後でレジスト中にパターンが残る。
本明細書で用いる「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの、又はこれらに近い波長を有する）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、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。
「レンズ」という用語は、状況が許す場合には、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、及び静電気型の光学コンポーネントを含めて、様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか１つ又はこれらの組合せを指すことがある。
以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、上記で説明した以外の形でも本発明を実施し得ることを理解されたい。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述する機械可読の命令からなる１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、或いは、このようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク）の形態をとり得る。
以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、上記で説明した以外の形でも本発明を実施し得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く、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
本発明の実施例によるリソグラフィ機器を示す図である。 本発明によるリソグラフィ機器の光学式エンコーダの実施例を極めて概略的に示す図である。 ３つの可能な２次元グレーティングを概略的に示す図である。 干渉計／エンコーダの組合せを備える第１の６自由度測定構成を概略的に示す図である。 干渉計／エンコーダの組合せを備える第２の６自由度測定構成を概略的に示す図である。 基板テーブルと本発明の実施例による複数の位置検出器の構成を示す図である。 基板テーブルと本発明の実施例による複数の位置検出器の構成を示す図である。 リソグラフィ機器の位置検出器を較正する方法の実施例を示す図である。
符号の説明
１ リソグラフィ機器、側面
１２ １次元グレーティング
１４ １次元グレーティング
１６ １次元グレーティング
１８ １次元グレーティング
２０ ２次元グリッド構造
２２ 代替２次元グリッド構造
ＡＤ 調節装置
Ｂ 放射ビーム
ＢＤ ビーム送達システム
Ｃ 目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＤＩＦ１ 回折パターン
ＤＬＢ 回折光ビーム
ｇ１ 第１グレーティング
ｇ２ 第２グレーティング
ｇ１０ グレーティング、グリッド、第１エンコーダ
ｇ１１ グリッド
ｇ１２ グリッド
ｇ１３ グリッド
ＩＦ 位置検出器
ＩＮ 統合器
ＩＬ 照明システム、照明器
ＬＢ 光ビーム
ＬＳ 光センサ
ＭＡ パターン化装置、マスク
ＭＴ 第１支持構造、マスク・テーブル／ホルダ
Ｍ１ マスク位置合わせマーク
Ｍ２ マスク位置合わせマーク
ｐ グレーティングのピッチ
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム、投影レンズ
ＰＭ 第１位置決め機構
ＰＳ 投影システム
ＰＷ 第２位置決め機構
Ｐ１ 基板位置合わせマーク
Ｐ２ 基板位置合わせマーク
ｐ１ 位置検出器、センサ、２次元測定ヘッド
ｐ２ 位置検出器、センサ、２次元測定ヘッド
ｐ３ 位置検出器、センサ、２次元測定ヘッド、第３エンコーダ
ｐ４ 位置検出器、第４エンコーダ
ｐ５ 位置検出器
ｐ１０ 第１位置検出器
ｐ１１ 第２位置検出器
ｐ１２ 第３位置検出器
ｐ１３ 第４位置検出器、第４エンコーダ
Ｓ 光源
ＳＯ 放射源
Ｔ 測定ヘッド構成の上面
Ｗ 基板、ウエハ
ＷＴ 基板テーブル、ウエハ・テーブル／ホルダ

Claims (19)

  1. リソグラフィ機器であって、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    放射ビームを調整するように構成された照明器と、
    前記放射ビームに所望のパターンを付与するパターン化装置を支持するように構成された支持構造と、
    前記パターン化されたビームを前記基板の目標部分に投影する投影システムと、
    前記基板テーブルの移動を制御するように構成された移動制御システムとを備え、
    前記移動制御システムは、前記基板テーブルの位置を検出する複数の位置検出器を備え、前記位置検出器の少なくとも３つはそれぞれ、少なくとも６つの位置の値を提供する１次元又は多次元の光学式エンコーダを含み、前記光学式エンコーダは、３次元座標系内の異なる場所で前記基板テーブルに結合され、
    前記３次元座標系の各次元ごとに少なくとも１つの位置の値が提供され、
    前記移動制御システムは、前記６つの位置の値の少なくとも３つからなるサブセットから、前記３次元座標系内での前記基板テーブルの前記位置を計算し、前記６つの位置の値の少なくとも３つからなる別のサブセットから、前記３次元座標系に関する前記基板テーブルの向きを計算するように構成される、リソグラフィ機器。
  2. 前記移動制御システムは、前記位置検出器を較正する較正マトリックスを含む、請求項１に記載のリソグラフィ機器。
  3. 前記位置検出器は、
    前記３次元座標系の第１及び第３の次元における前記基板テーブルの位置を測定するように構成された第１の２次元エンコーダを備え、前記第１エンコーダは、前記基板テーブルの、前記第１の次元にほぼ平行な第１側面に機械的に結合され、前記位置検出器はさらに、
    前記３次元座標系の前記第３の次元の位置を測定するように構成された第２の１次元エンコーダを備え、前記第２エンコーダは、前記基板テーブルの前記第１側面に機械的に結合され、
    前記第１及び第２のエンコーダは、前記第１側面の中央に関して前記第１側面の両側の部分に結合され、
    前記移動制御システムは、前記第１エンコーダの位置の値から前記第１の次元の位置を求め、前記第１及び第２のエンコーダの位置の値から、前記第２の次元の周りの前記基板テーブルの回転を求める、請求項１に記載のリソグラフィ機器。
  4. 前記位置検出器はさらに、
    前記３次元座標系の第２及び前記第３の次元における前記基板テーブルの位置を測定するように構成された第３の２次元エンコーダを備え、前記第３エンコーダは、前記基板テーブルの、前記第２の次元にほぼ平行な第２側面に機械的に結合され、前記位置検出器はさらに、
    前記３次元座標系の前記第３の次元の位置を測定するように構成された第４の１次元エンコーダを備え、前記第４エンコーダは、前記基板テーブルの前記第２側面に機械的に結合され、
    前記第３及び第４のエンコーダは、前記第２側面の中央に関して前記第２側面の両側の部分に結合され、
    前記移動制御システムは、前記第３エンコーダの位置の値から前記第２の次元の位置を求め、前記第３及び第４のエンコーダの位置の値から、前記第１の次元の周りの前記基板テーブルの回転を求める、請求項３に記載のリソグラフィ機器。
  5. 前記第１の次元における前記基板テーブルの位置を測定するように構成された第５の１次元エンコーダをさらに備え、前記第５エンコーダは、前記基板テーブルの第３側面の端部に機械的に結合され、前記第３側面は、前記第１の次元にほぼ平行で、前記基板テーブルの前記第１側面の反対側にあり、前記移動制御システムは、前記第１及び第５のエンコーダの位置の値から、前記第３の次元の周りの前記基板テーブルの回転を求める、請求項３に記載のリソグラフィ機器。
  6. 前記光学式エンコーダは、
    前記３次元座標系の第１及び第３の次元の位置の値を提供するように構成された第１の２次元光学式エンコーダを含み、前記第１光学式エンコーダは、前記基板テーブルの、第１の次元にほぼ平行な第１側面に結合され、前記光学式エンコーダはさらに、
    前記３次元座標系の第２及び前記第３の次元の位置の値を提供するように構成された第２の２次元光学式エンコーダを含み、前記第２光学式エンコーダは、前記基板テーブルの、前記第２の次元にほぼ平行な第２側面に結合され、前記光学式エンコーダはさらに、
    前記基板テーブルの第３側面に機械的に結合された第３の２次元光学式エンコーダを含み、前記第３側面は、前記第１の次元にほぼ平行で、前記第１の次元の反対側である、請求項１に記載のリソグラフィ機器。
  7. 前記第３の次元の位置の値を提供するように構成された第４の１次元光学式エンコーダをさらに備え、前記第４光学式エンコーダは、前記基板テーブルの第４側面に結合され、前記第４側面は、前記第２の次元にほぼ平行で、前記第２側面の反対側である、請求項６に記載のリソグラフィ機器。
  8. 前記光学式エンコーダは回折型エンコーダを含み、前記回折型エンコーダは、
    光ビームを生成するように構築された光ビーム生成器と、
    第１グレーティングと、
    前記第１グレーティングに対して移動可能な第２グレーティングと、前記光ビームが前記第１及び第２のグレーティングで回折する回折ビームを検出するように配置された検出器とを備え、前記グレーティングの一方は、前記基板テーブルに機械的に連結され、前記グレーティングの他方は、前記リソグラフィ機器の基準ベースに機械的に結合され、
    前記基板テーブルが移動すると、前記第１グレーティングが前記第２グレーティングに対して移動し、動作中に、前記回折ビームが変化する、請求項１に記載のリソグラフィ機器。
  9. 前記グレーティングは、低熱膨張材料製のプレートを含む、請求項８に記載のリソグラフィ機器。
  10. 前記グレーティングは、温度安定化ユニットを備える流体循環システムに結合されたチャネルを含み、前記温度安定化ユニットは、前記流体循環システム内の流体の温度に働きかけることによって、前記グレーティングの温度を安定化する、請求項８に記載のリソグラフィ機器。
  11. 前記位置検出器の少なくとも１つは、２次元光学式エンコーダを備え、前記２次元光学式エンコーダは、
    前記基板テーブルの移動に追従するために、前記基板テーブルに機械的に結合されたグレーティングと、
    それぞれ前記グレーティングと協働して、異なる次元に沿った前記グレーティングの移動を検出する２つの光検出器とを備える、請求項１に記載のリソグラフィ機器。
  12. 前記グレーティングは、低熱膨張材料製のプレートを含む、請求項１１に記載のリソグラフィ機器。
  13. 前記グレーティングは、温度安定化ユニットを備える流体循環システムに結合されたチャネルを含み、前記温度安定化ユニットは、前記流体循環システム内の流体の温度に働きかけることによって、前記グレーティングの温度を安定化する、請求項１１に記載のリソグラフィ機器。
  14. 位置検出器を較正する方法であって、
    基準マークの第１マトリックスを含む第１パターンを基板上に生成するステップと、
    基準マークの第２マトリックスを含む第２パターンを前記基板上に生成するステップと、
    基準マークの前記第２マトリックスと基準マークの前記第１マトリックスを比較するステップと、
    前記第１マトリックスの基準マークと、対応する前記第２マトリックスの基準マークのそれぞれの位置偏差を求めるステップと、
    前記位置偏差を較正マトリックス内に記憶するステップとを含む、方法。
  15. 前記第２パターンを生成する前に、前記基板をほぼ９０°又は１８０°だけ回転させる、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記第２パターンを生成する前に、実質的に１つ又は複数の基準マークの距離にわたって前記基板を並進移動させる、請求項１４に記載の方法。
  17. リソグラフィ機器であって、
    基板を支持するように構成された基板テーブルと、
    放射ビームを調整するように構成された照明器と、
    前記放射ビームに所望のパターンを付与するパターン化装置を支持するように構成された支持構造と、
    前記パターン化されたビームを前記基板の目標部分に投影する投影システムと、
    前記基板ステージ又は前記支持構造の移動を制御するように構成された移動制御システムとを備え、前記移動制御システムは、前記基板テーブル又は前記支持構造の位置を検出する複数の位置検出器を備え、前記位置検出器の少なくとも１つは、１次元又は２次元のエンコーダ・グリッド、光センサ、及び干渉計を備える干渉計／エンコーダの組合せであり、前記１次元又は２次元のエンコーダ・グリッドは、前記干渉計の反射ターゲットとして協働するように構築され配置される、リソグラフィ機器。
  18. 前記干渉計及び前記光センサは、前記基板テーブル又は前記支持構造に装着され、前記１次元又は２次元のエンコーダ・グリッドは、基準フレーム上に配置される、請求項１７に記載のリソグラフィ機器。
  19. 前記複数の位置検出器は、少なくとも３つの干渉計／エンコーダの組合せを含み、前記干渉計／エンコーダの組合せはそれぞれ、１次元又は２次元のエンコーダ・グリッド、光センサ、及び干渉計を備え、前記１次元又は２次元のエンコーダ・グリッドは、前記干渉計の反射ターゲットとして協働するように構築され配置され、前記光センサは、前記基板テーブル又は前記支持構造に装着され、前記１次元又は２次元のエンコーダ・グリッドは、前記基準フレームに対する相対的な前記基板テーブル又は前記支持構造の前記位置を６自由度で求めることができるように、基準フレームに装着される、請求項１７に記載のリソグラフィ機器。
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