JP2007129202A - リソグラフィ装置の温度補償 - Google Patents

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Abstract

【課題】位置測定システムを備えるリソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置の第1部分の位置を該リソグラフィ装置の第2部分の位置に対して測定する方法を提供すること。
【解決手段】リソグラフィ装置が、測定経路に沿って、リソグラフィ装置の第1の部分の位置を該リソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定する位置測定システムを具備する。位置測定システムは、測定経路に沿って媒質の温度を測定するために複数の温度センサを含む。位置測定システムは、温度センサによって測定された温度を利用して、測定された位置を補正する。
【選択図】図2

Description

本発明は、位置測定システムを備えるリソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置の第1部分の位置を該リソグラフィ装置の第2部分の位置に対して測定する方法に関する。
リソグラフィ装置は、基板上に、通常は、基板のターゲット部分上に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路(IC)の製造に使用可能である。このような場合では、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイス(patterning device)を使用して、ICの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このようなパターンは、基板(例えば、シリコンウェーハ)のターゲット部分(例えば、1個または数個のダイの一部を含む)の上に転写可能である。パターンの転写は、典型的には基板上に設けた放射線感応性材料(レジスト)層の上に像を形成することで行われる。一般に、単一の基板は、連続的にパターン形成される隣接ターゲット部分のネットワーク(network)を含む。従来のリソグラフィ装置には、1回でパターン全体をターゲット部分上に露光することによってターゲット部分をそれぞれに照射する、いわゆるステッパと、放射線ビームによってパターンを所与の方向(「スキャン」方向)にスキャンし、他方では同期して、この方向に平行にまたは逆平行に基板をスキャンすることによってターゲット部分をそれぞれに照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによってパターンをパターニングデバイスから基板に転写することも可能である。
リソグラフィにおける現在の進展では、基板上に付与すべきパターンの寸法が、例えば、より高い集積度(すなわち、チップ面積1平方ミリメートル当たりのより多くの記憶素子または処理容量)および/またはより高い帯域幅(すなわち、より高い処理速度またはより短いアクセス時間)を有する集積回路の提供を可能にするために年々微細化している。同様に、例えば、液晶表示パネルを含む基板の場合では、より小さいパターンサイズが表示パネルのより高度な解像度および他の設計要件を支えることになる。このような高精度を実現可能にし、さらに相互にマッチする多層パターンを基板上に付与することを可能にする要素の1つは、リソグラフィ装置におけるアライメントが益々厳密な精度要件を達成しなければならないことである。このようなアライメントには、例えば、リソグラフィ装置の様々な部分を相互に対してアライメントすること、すなわち、例えば、投影システムに対して、基板を保持する基板テーブルをアライメントすること、基板を保持する基板テーブルに対して、マスクを保持するマスクテーブルをアライメントすること、投影システムに対して、マスクを保持するマスクテーブルをアライメントすること、および他の多くの例が含まれ得る。このようなアライメントにおける共通の原理は、相対位置の測定、すなわち、第1の部分の位置が第2の部分の位置に対して測定されることである。基板上に付与すべきパターンのサイズが小さくなればなるほど、それだけアライメントの精度に対する要件が厳しくなる。現在および将来のリソグラフィ装置の製造では、1ナノメートル台以下のアライメント精度が目標になり得る。このような精度を実現しようとすると、様々な環境条件に対するセンシティビティ(sensitivity)が著しく高くなる。すなわち、温度の変動(例えば、電子機器、モータ、レーザ等による電気散逸による)が、例えば、リソグラフィ装置中の構造の膨張、および/またはリソグラフィ装置中の気体の膨張、または測定システムに対する他の影響をもたらす恐れがある。さらには、圧力の変動(例えば、衝撃、移動等による)がリソグラフィ装置の一部に僅かな変位をもたらす恐れがあり、測定システム等に対して他の影響を及ぼす恐れがある。ここで役割を果たす更なる態様としては、リソグラフィ装置の様々な要素間または部分間の距離を非接触方式で測定するための干渉計およびエンコーダのような光学検出器が頻繁に利用されている。一実施例としては、リソグラフィ装置の第1の部分をリソグラフィ装置の第2の部分に対してアライメントするとき、光学検出器を利用して基準に対して第1の部分の位置を測定し、他方では他の光学検出器を利用して、この基準に対して第2の部分の位置を測定することができる。これらの測定位置から、第2の部分に対する第1の部分の相対位置を導出することが可能であり、その情報を利用してアライメントを実行することができる。ここで要件を複雑にするのは、特に干渉計によって実行される測定には、この干渉計が利用する(レーザ源のような)光ビームの波長になんらかの形で依存するという結果が含まれることである。しかし、このようなビームの波長は、物理法則によって、ビームが透過する媒質(気体のような)の温度および圧力ばかりでなく、二酸化炭素濃度および相対湿度などの様々な環境条件に依存する。したがって、ビームが透過する媒質の圧力もビームの波長に影響を与えることになる。したがって、温度、圧力の変動等が、リソグラフィ装置の構造(第1および第2の部分のような)に影響を及ぼすばかりでなく、光学測定装置のようなセンサによる測定の結果にも影響を及ぼす恐れがある。圧力の変動も、例えば、位置測定誤差に繋がり得る屈折率の変動をもたらす恐れがある。以上の他にも、温度および圧力の変化がリソグラフィ装置の測定精度に影響を及ぼすばかりでなく、湿度、気体混合物の組成(例えば、二酸化炭素濃度)、および他の多くの例における変化もその測定精度に影響を及ぼすことになる。
一例として、リソグラフィ装置の一部分、例えば、レンズのマウントが、250mmの半径を有するものと想定されたい。この部分が12ppm/Kの熱膨張率を有する鋼鉄を含むと想定されたい。その場合、摂氏1度あたり3μmの膨張が生じる。したがって、望ましい精度を1ナノメートルのオーダー以上とする場合には、0.33mKの温度の変動が最大値として許容され得る。しかし実際の実施態様では、数桁大きな局部的または全体的な変動もしくは変化が観察されてきた。したがって、0.33mKまでの温度の安定性を実現することは難しいと考えられ、実際には現在のリソグラフィ装置では実質的に不可能である。さらには、アライメントでは、リソグラフィ装置の様々なパーツが役割を果たしており、1ナノメートルの許容差において許される予算は、複数のパーツ全体で分配される必要が生じてしまい得り、上記の温度安定性要件を一層さらに厳しいものにする。
高精度の位置測定および/またはアライメントを可能にするリソグラフィ装置および方法を提供することが望ましい。
本発明の一実施形態によれば、パターンをパターニングデバイスから基板の上に転写するためのリソグラフィ装置が提供されており、このリソグラフィ装置は、測定経路に沿って、リソグラフィ装置の第1の部分の位置をリソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定するための位置測定システムを有する。この位置測定システムは、このような測定経路に沿って媒質の物理的パラメータを測定するための複数のセンサを備え、この位置測定システムは、このような媒質の測定された物理的パラメータに対して、測定された位置を補正する。
本発明の別の実施形態では、リソグラフィ装置の第1の部分の位置をリソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定する方法が提供されており、この方法は、測定経路に沿って、リソグラフィ装置の第1の部分の位置をリソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定するステップと、複数のセンサによって、測定経路に沿って媒質の物理的パラメータを測定するステップと、このような媒質の測定された物理的パラメータに対して、測定された位置を補正するステップとを含む。
本発明によれば、位置測定に影響を及ぼす物理的パラメータに対して測定位置を補正できるので高精度の位置測定および/またはアライメントが可能になる。
ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して、例示としてのみ本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、放射線ビームB(例えば、紫外線または他の任意の適切な放射線)を調整するように構成された照明システム(イルミネータ)IL、およびパターニングデバイス(例えば、マスク)MAを支持するように作製され、かつ幾つかのパラメータに従ってパターニングデバイスを精確に位置決めするように構成された第1の位置決め装置PMに接続されているマスク支持構造(例えば、マスクテーブル)MTを具備する。本装置はまた、基板(例えば、レジスト塗布ウェーハ)Wを保持するように作製され、かつ幾つかのパラメータに従って基板を精確に位置決めするように構成された第2の位置決め手段PWに接続されている基板テーブルまたは「基板支持体」(例えば、ウェーハテーブル)WTを具備する。本装置は、パターニングデバイスMAによって放射線ビームBに付与されたパターンを基板Wのターゲット部分C(例えば、1個または複数のダイを含む)の上に投影するように構成された投影システム(例えば、屈折投影レンズ系)PSをさらに具備する。
照明システムは、放射光を誘導し、整形し、または制御する、様々な種類の光学素子、例えば、屈折性、反射性、磁性、電磁性、静電性、もしくは他の種類の光学素子、またはその組合せであってよい。
マスク支持体は、パターニングデバイスを支持する(すなわち、その重量を支える)。それは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および他の条件(例えば、パターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か)に応じた様態でパターニングデバイスを保持する。マスク支持体は、パターニングデバイスを保持するために機械式、真空式、静電式、または他のクランプ技術を使用することができる。マスク支持体は、例えば、必要に応じて固定式または可動式であり得るフレームもしくはテーブルであってよい。このマスク支持体は、例えば、投影システムに対してパターニングデバイスを望ましい位置に確保することができる。本明細書における用語「レチクル」または用語「マスク」の使用はいずれも、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義であると見なし得る。
本明細書で使用する用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分中にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを付与するために使用可能な任意の装置を指すものと広義に解釈されるべきである。放射線ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分中の所望のパターンに厳密に対応しない場合もある(例えば、パターンが位相シフト特性(phase-shifting feature)またはいわゆるアシスト特性(assist feature)を含む場合)ことにも留意されるべきである。一般には、放射線ビームに付与されたパターンは、ターゲット部分中に生成されているデバイス中の特定の機能層(集積回路のような)に対応することになる。
パターニングデバイスは透過型または反射型であってよい。パターニングデバイスの実施例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルLCDパネルが含まれる。マスクはリソグラフィではよく知られており、バイナリ型マスク、alternating型位相シフトマスク、および減衰型位相シフトマスクなどの種類ばかりでなく、様々なハイブリッド型マスクの種類も含む。プログラマブルミラーアレイの一実施例では、微小ミラーのマトリックス配置を使用するが、これらのミラーのそれぞれが、入射する放射線ビームを異なる方向に反射するために個々に傾動可能である。傾動されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射線ビーム中にパターンを付与する。
本明細書で使用する用語「投影システム」は、屈折性、反射性、反射屈折性、磁性、電磁性、および静電性の光学系、またはその任意の組合せを含めて、使用されている露光放射に適切な、または浸液の使用もしくは真空の使用などのような他の要素に適切な任意の種類の投影システムを包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書の用語「投影レンズ」の使用はいずれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると見なし得る。
ここで図示されているように、本装置は透過型である。(例えば、透過型マスクを使用する。)別法として、本装置は反射型でもよい。(例えば、上で言及した種類のプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを使用する。)
リソグラフィ装置は、2つ(マルチステージ)以上の基板テーブルまたは「基板支持体」(および/または2つ以上のマスクテーブルもしくは「マスク支持体」)を備えた種類であり得る。このような「マルチステージ」機械では、追加的なテーブルまたは支持体を並行して使用可能である。すなわち、1つまたは複数のテーブルもしくは支持体が露光用に使用されている間に、1つまたは複数の他のテーブルもしくは支持体の上で予備段階が実行可能である。
リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板との間の空間を充填するために、基板の少なくとも一部を相対的に大きな屈折率を有する液体(例えば、水)によって覆うタイプであってもよい。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えば、マスクと投影システムとの間に用いることも可能である。液浸技法は、投影システムの開口数を増やすために使用することが可能である。本明細書で使用する「液浸」とは、基板のような構造を液体の中に浸漬しなければならないことを意味するのではなく、液体が露光時に投影システムと基板との間に存在することを意味するにすぎない。
図1を参照すると、イルミネータILは放射線ビームを放射線源SOから受け取る。放射線源およびリソグラフィ装置は、例えば、放射線源がエキシマレーザであるときは分離した構成要素であってよい。このような場合には、放射線源はリソグラフィ装置の一部を構成するものとは見なされず、放射線ビームは、例えば、適切な誘導ミラーおよび/またはビームエクスパンダを含むビームデリバリシステムBDの補助によって、放射線源SOからイルミネータILに送られる。他の場合には、例えば、放射線源が水銀灯であるとき、放射線源はリソグラフィ装置の一体部分であってよい。ビームデリバリシステムBD(必要であれば)と併せて、放射線源SOおよびイルミネータILを放射システムと呼ぶことができる。
イルミネータILは放射線ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタADを備えることができる。一般には、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外部および/または半径方向範囲(通常、それぞれにσ−outerおよびσ−innerと呼ぶ)を調整することができる。さらには、イルミネータILは、インテグレータINおよびコンデンサCOなどの様々な他の構成要素を備え得る。イルミネータは、放射線ビームを調整し、その断面に所望の均一性および強度分布を与えることに用いられてよい。
放射線ビームBは、マスク支持構造(例えば、マスクテーブルMT)上で保持されるパターニングデバイス(例えば、マスクMA)上に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。放射線ビームBは、マスクMAを横切った後に、投影システムPSを透過し、基板Wのターゲット部分Cの上にビームの焦点を合わせる。第2の位置決め装置PWおよび位置センサIF(例えば、干渉計測装置、リニアエンコーダ、またはキャパシティブセンサ)の補助によって、例えば、異なるターゲット部分Cを放射線ビームBの経路中に位置決めするために、基板テーブルWTを精確に移動することができる。同様に、第1の位置決め装置PMおよび別の位置センサ(図1に明示せず)を使用して、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後にまたはスキャン時に、マスクMAを放射線ビームBの経路に対して精確に位置決めすることができる。一般には、マスクテーブルMTの移動は、第1の位置決め装置PMの一部を構成するロングストロークモジュール(粗動位置決め用)およびショートストロークモジュール(微動位置決め用)の補助によって実現可能である。同様に、基板テーブルWTまたは「基板支持体」の移動は、第2の位置決め装置PWの一部を構成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現可能である。ステッパの場合は(スキャナとは異なり)、マスクテーブルMTをショートストロークアクチュエータのみに接続するだけでもよいし、または固定してもよい。マスクMAおよび基板Wは、マスクアライメントマークM1、M2および基板アライメントマークP1、P2を使用してアライメント可能である。例示した基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占有するが、それらはターゲット部分間の空き領域に配置可能である(これらは、けがき線(scribe-lane)アライメントマークとして知られる)。同様に、複数のダイがマスクMA上に設けられる状況では、これらのダイの間にマスクアライメントマークを配置してもよい。
図示の装置は、以下の好ましいモードの少なくとも1つで用いられて良い。
1.ステップモード:放射線ビームに付与されたパターン全体を1回でターゲット部分Cの上に投影する間、マスクテーブルMTまたは「マスク支持体」および基板テーブルWTまたは「基板支持体」を基本的に静止状態に保つ(すなわち、単一静的露光)。次いで、異なるターゲット部分Cを露光できるように、基板テーブルWTまたは「基板支持体」をXおよび/またはY方向に移動する。ステップ方式では、露光フィールドの最大サイズが、単一静的露光で結像されるターゲット部分Cのサイズを限定する。
2.スキャンモード:放射線ビームに付与されたパターンをターゲット部分Cの上に投影する間、マスクテーブルMTまたは「マスク支持体」および基板テーブルWTまたは「基板支持体」を同期してスキャンする(すなわち、単一動的露光)。マスクテーブルMTまたは「マスク支持体」に対する基板テーブルWTまたは「基板支持体」の速度および方向は、投影システムPSの拡大(/縮小)率と像反転特性によって決まる。スキャン方式では、露光域の最大サイズが単一動的露光におけるターゲット部分の幅(非スキャン方向)を限定する一方で、スキャン移動長がターゲット部分の高さ(スキャン方向)を決定する。
3.別のモード:放射線ビームに付与されたパターンをターゲット部分Cの上に投影する間、プログラマブルパターニングデバイスを保持するマスクテーブルMTまたは「マスク支持体」を本質的に静止状態に維持し、かつ基板テーブルWTまたは「基板支持体」を移動またはスキャンする。この方式では、一般にパルス放射線源が使用され、基板テーブルWTまたは「基板支持体」の移動後毎にまたはスキャン時の連続的な放射パルスの合間に、プログラマブルパターン形成手段を必要に応じて更新する。このような動作モードは、上で言及した種類のプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に応用可能である。
以上に説明した使用モードの組合せおよび/または変形例、または完全に異なる使用モードが用いられても良い。
図2は、基板テーブルWTによって保持された基板Wを示す。投影システムPSが、放射ビームを基板W上に投影するために設けられている。さらには、測定ビームB1を使用して基準ミラーRMに向かって距離を測定する第1の干渉計IF1が図示されている。第2の干渉計IF2が測定ビームMB2を使用して基板テーブルWTに向かって距離を測定する。干渉計IF1および干渉計IF2は、互いに直接的にまたは間接的に、機械的な接続をされているので、第1および第2の干渉計IF1、IF2によって測定された距離の組合せによって、基板Wを保持する基板テーブルWTの位置に対する投影システムPSの位置関係が測定され、干渉計IF1、IF2は、投影システム(またはより厳密にはその中心軸)および基板テーブルの位置を測定する位置測定システムの一部を形成する。さらに、図2はエアシャワーASH1およびASH2を示すが、これらは、それぞれの測定ビームB1、B2が進行する領域に向かって、気体の流れ(例えば、空気、窒素、または他の適切な気体)をそれぞれ供給する。また、両方のビームは1つのかつ同一のエアシャワーによって調整されてもよい。
ここで投影システムPSの光学中心軸CAPを基板Wの中心軸CAWに対してアライメントされる場合を想定されたい。第1の干渉計IF1が干渉計IF1と投影システムPSに接続される基準ミラーRMとの間の距離を与えるのに対して、第2の干渉計IF2が当該干渉計と基板テーブルWT(またはより詳細には図2の図面の平面内に確認される基板テーブルWTの右側)との間の距離を与える。ここで、基板テーブルの中心軸CAWとビームB2が反射するそのエッジとの距離に加え、投影システムPSの中心軸CAPと基準ミラーRMとの間の距離をもアライメントに加えることで、それぞれの中心軸CAPとCAWとの間の関係を求めることができる。ここでは、測定経路が投影システムの中心軸CAPと基板Wの中心軸CAWとの間に確立されている。この経路は、投影システムの中心軸CAPより始まり、投影システムPSを経由し、詳細にはその下流側レンズのマウントMNTを経由して、基準ミラーRMに達し、測定ビームB1を介して第1の干渉計IF1に達する。次いで、第2の干渉計IF2に至って、測定ビームB2を介して基板テーブルWTの右側(図2の図面の平面内で見て)に達し、次いで基板テーブルWTの右側から基板テーブルWTを経由して中心軸CAWまで延びる。また、基板テーブルWTに対する基板Wの位置も考慮する必要があるかもしれない。上で説明したように、ここに存在する問題は、温度変化または圧力変化(または湿度、化学組成等のような他のパラメータの変化)などの環境の変化に対するセンシティビティである。投影システムPSのマウントMNTまたは基板テーブルWTなどの測定経路中の構造体は、温度変化または他の影響によって膨張効果を示す可能性があり、他方で、測定ビームB1、B2の波長も温度(または圧力もしくは他の影響)に依存しており、このような影響が、それぞれの干渉計を利用して測定した位置の温度、圧力等に対するセンシティビティとなって現われる。本発明の一態様によれば、温度センサTSが、測定経路の少なくとも一部に沿って設けられる。本実施例では、温度センサTSが、マウントMNTの中や基板テーブルWTの関係部分の中に設けられるばかりでなく、エアシャワーASH1、ASH2のノズルに沿っても設けられ、それぞれのノズルから流出する気体温度を感知する。本発明者は、僅かな温度変化が、構造体、例えば基板テーブルWTのマウントMNTの中で生じ得ると考えた。これらの僅かな温度差はmKのオーダーであり得るが、より大きなまたはより小さい温度差も考えられ得る。これらの温度差を考慮できるように、複数の温度センサTSが経路に沿って設けられるが、本実施例では、複数の温度センサが、マウントMNTおよび基板テーブルWT中に設けられるばかりでなく、複数のセンサがノズル沿いにも設けられる。ノズルに関しては、それぞれのノズルに1つの温度センサを設けることが可能であるが、1つのノズルにつき複数の温度センサも考えられるばかりでなく、1つのノズル群につき1つの温度センサも考えることができる。本発明者は、5センチメートルの温度センサ間の間隔が適切な結果をもたらし得るものと考えたが、精度に対する要件が高ければ高いほど、それだけ温度センサ間の間隔が狭くなり得る。温度センサTSのそれぞれは個々に読出し可能であるが(例えば、個別の読出し回路を使用する)、温度センサを多重化し(したがって、例えば、連続での読み出しを行う)、必要な読出し電子機器の量を削減することも可能であるし、または、本発明の他の態様によれば、温度センサの少なくとも部分的に直列に接続することも可能である。温度センサのグループを直列に接続することによって、その抵抗値の合計加算値(adding of resistance values)が得られるが、それはこの抵抗値の平均化効果(averaging effect)を与え、したがって測定温度の平均化効果を与える。したがって、温度センサ(のグループ)を直列に接続することによって、必要な読出し電子機器の複雑さを軽減できるばかりでなく、直列配置することによって既に平均化されているので、処理も軽減可能である。このような直列接続の他の利点は、センサの直列接続の利得(すなわち、抵抗値の変化対温度の変化)の増大が可能であり、S/N比の向上が可能であり、センサ当たりのより低い自己発熱(self heating)が実現可能であり、さらにセンサの発熱を媒質中により適切に拡散させることが可能であることである。さらには、本明細書で述べた効果は、約10キロオームの基準(nominal)抵抗値を有する負の温度係数(NTC)レジスタのような有利な特性を有するコンポーネント(component)を用いることで達成可能であり得る。このような基準抵抗値付近のNTCは低騒音量および高いセンシティビティを示し、それによって、その利用を有利なものとする。本明細書で説明した負の温度係数レジスタに換えて、またはそれに加えて、正の温度係数レジスタまたは任意の他の種類の温度センサを用いてもよく、その一実施例は半導体センサである。さらには、温度依存性レジスタも、ゲインを増大させ、かつレジスタノイズを低減させる目的で、いわゆるホイートストンブリッジ(Wheatstone bridge)で接続されてもよい。
上で説明した直列接続に加えて、例えば、直列接続したセンサの並列チェーン(parallel chain)を含む直並列接続でセンサを接続してもよい。それによって、上で説明したような平均化効果が実現され、このように接続されたセンサの合計インピーダンスが、直列接続した抵抗器のチェーンを並列接続することによって低減するという利点が得られる。
本明細書に説明される着想が適用可能な別の実施例は、干渉計によって基板テーブルの位置を測定するときに、その干渉計によってこのテーブルの位置をリソグラフィ装置のメトロロジーフレーム(metrology frame)に対して測定するものである。ここでは、投影システムの中心軸CAPに対するメトロロジーフレームの熱膨張が、上の説明と同様、メトロロジーフレームの温度を測定することによって考慮され得る。
図3は、投影システムPS、およびマスクMAを保持するマスクテーブルMTを図示する。この図でも、マスクテーブルMTによって保持されたマスクMAに対して投影システムPSをアライメントすべき場合には、図2に関して上で説明したものと同様の問題、すなわち、測定経路に沿った環境条件の影響が関与する。本実施例では、マスクテーブルMTによって保持されたマスクMAの中心軸CAMが、投影システムPSの中心軸CAPに対してアライメントされることになる。一実施例として、マスクテーブルMTのエッジMTEの位置が(エンコーダまたは干渉計のような)光学センサを使用して測定される。投影システムPSの位置は、図2を参照して上で説明したように、反射ミラーRMに向かって距離測定を行うことによって求めることができる。また、他の種類の測定を利用することも考えられ、例えば、光学測定によって、投影システムに接続されたマーカーに対するマスクテーブルMAまたはマスクMAの上のマーカーの位置を測定することも可能である。その上、測定ビームが投影システムおよびマスクMAを通過して送出され、このビームがそれぞれのマーカーと相互作用しても良い。また、反射ミラーまたは反射グリッド(grid)が投影システムPSに面するマスクテーブルMTの側面に接続され、測定ビームが投影システムPSまたはその一部を通過して該ミラー上で反射することも可能かもしれない。さらには(本リソグラフィ装置における場合がそうであり得るように)、例えば、エンコーダヘッド(encoder head)が投影システムのレンズもしくはレンズマウントに接続され、このエンコーダヘッドがマスクテーブル上のグリッドに面していても良い。これらの実施例では、マスクテーブルMTによって保持されたマスクMAの中心軸CAMに投影システムの中心軸CAPをアライメントすることが好ましい。投影システムおよびマスクテーブルMTによって保持されたマスクMAの位置は、投影システムに関する基準ミラーRMの位置と、例えば投影システムおよび/または基板等のエッジにある、マスクテーブルMTによって保持されたマスクMAに関する、例えばマーカー位置とから導出されることになる。したがって、投影システム(すなわちさらに厳密にはその中心軸)に対してマスクMAの位置を測定するための位置測定システムの以上の実施例のいずれかによる位置測定が、中心軸CAM、CAPと一致しない基準(ミラー、マーカー、グリッド等)を利用して実行される。この場合も、このような測定経路またはその一部に沿って温度を測定するために温度センサを設けることができる。例えば、(例えば、投影システムの上流側レンズまたは下流側レンズのエッジにおける)投影システム上の基準マークRMと組み合わせて、投影システムに面するマスクテーブルMT上の基準マークRMを使用する場合には、マスクテーブル中の複数の温度センサTS、および投影レンズのマウントMNT中の複数の温度センサTSが、マスクMAの中心軸CAMとマスクテーブル上の基準マークRMとの間の経路、および/または中心軸CAPと投影システムPSのレンズ上の基準マークとの間の経路における、マスクテーブルMTおよび/またはマウントMNTの一部分の温度を測定する目的で適用されても良い。それによって、図3に図示されたX軸に平行な方向において、マスクテーブルMTおよび/または投影システムのマウントMNTの膨張を考慮することができる。本実施例では、これらのマーカーが、Y軸に対して平行な方向で中心軸CAMおよび/またはCAPと一直線上にあるので、当該方向における補正を実行する必要がない。基準マークRMは、例えば、グリッド、複数の平行線等を含む任意の適切なマーカーであってよく、反射型、透過型等であってよい。
本リソグラフィ装置によって応用可能な実施形態では、同様の状況が生じる。投影システムのエンコーダヘッドは、マスクテーブルに接続されたグリッドの位置を測定する。この場合に、エンコーダヘッドは投影システムの側面に装着されるので、投影システムの中心軸とは一致しない。エンコーダヘッドはマスクテーブルに面していて良い。また、マスクテーブル上のグリッドは、マスクテーブルの光学窓の外側に配置可能であり、したがってマスクの中心軸とは一致しない。したがって、この場合の測定経路は、グリッドおよびエンコーダヘッドが共にそれぞれの中心軸からずれているので、エンコーダヘッドから投影システムの中心軸までの距離ばかりでなく、グリッドからマスクの中心軸までの距離も含んでいる。本実施例では、エンコーダヘッドの位置およびグリッドの位置は共にそれぞれの中心軸からX方向へずれている。一実施例として、エンコーダヘッドは、図3の投影システムの上部右端側に装着可能であり、グリッドは図3で見てマスクテーブルMTの右側に装着可能であり、グリッドはエンコーダヘッドに面しており、それによってエンコーダヘッドと協働可能となる。したがって、本発明によれば、投影システムの一部分に沿って(例えば、図3に図示したものと同様にその上流側レンズのマウントの一部に沿って)、さらに図3に図示したものと同様にマスクテーブルの一部分に沿って、経路温度を測定することが所望され得る。それによって、投影システムおよびマスクテーブル沿いの経路に沿って温度が測定可能であり、この経路は、マスクテーブルの中心軸とグリッドとの間のX方向へのずれ、および/または投影システムの中心軸とエンコーダヘッドとの間のX方向へのずれに対応している。温度測定は、温度の影響による経路沿いの任意の材料の膨張を補正可能とし、それによって、経路長(本実施例では、X方向へのずれによるX次元の長さ)を補正可能とする。さらには、上で説明したように、エンコーダビームが通過する気体中の温度を測定するための温度センサも用いても良い。
図2および3で図示しかつこれらを参照して説明した光学センサを備える測定システムに加えてまたはその代わりに、他の種類の位置センサ、例えば、容量性の位置センサ等を使用することができる。キャパシティブセンサは、例えば、構造(例えば、基板テーブル)の一部と基準フレームまたはメトロロジーフレームのような他の基準構造との間の距離を測定する。この場合に、同様の補正機構が適用されてよい。容量性測定は一般に、主として相対湿度の関数である誘電率変化に敏感である。したがって、湿度センサをキャパシティブセンサの経路に沿って配置しても良い。
一般に、本明細書で説明される概念は、物理的パラメータによる影響に対してあらゆる測定を補正するために適用可能である。これらの物理的パラメータには、例えば、温度、圧力、相対湿度、および/または二酸化炭素濃度が含まれて良く、その測定システムには、温度測定システム、圧力測定システム、相対湿度測定システム、および二酸化炭素測定システムのうち対応する1つが含まれ得る。
図4は、本発明のさらなる態様を説明するタイミング図を示す。測定値(例えば、圧力センサ、温度センサ、相対湿度センサ、または二酸化炭素濃度センサの測定値)が測定開始時の遅延時間経過後にのみ利用可能であることは珍しくない。この遅延時間は、一定時間をかけて測定を平均化することが原因であり得るが、それには、例えば読出し電子機器、データ処理装置等による処理も関与し得る。第1に、測定とその測定値が利用可能になることとの間の遅延のため、第2に、測定値を利用する処理が測定値が利用可能になることと同期し得ないため、現在、測定値を利用する処理は遅延に直面することになる。したがって、測定値は、しばらくの間は既に利用可能かもしれず、よって測定値が利用可能になることと処理の開始との間に、事実上追加となる遅延を導いてしまうかもしれない。実際の測定時と、その測定値が処理によってもたらされるときとの間の時間が増大するので、このような遅延のすべてが精度不良をもたらす。したがって、測定値によって表される物理的数値の変動、変化、勾配等は、考慮され得ないかまたは考慮され得るには遅すぎる。このような問題は、図4を参照して説明される本発明の一態様によって解決することができる。図4は、測定値MVを入手するための測定処理の開始STを示す。開始STから遅延時間DTの経過後に、測定値MVが利用可能になる。本発明の一態様によれば、処理PRは、測定値MVが利用可能になる時点で開始される。このように、測定値MVが利用可能になるまで処理PRの開始を妨げることができる(例えば、待機期間WPの間)。
ここで図5を参照して、図4を参照して上で説明した問題を解決する別法による方法を説明する。図5では、処理を実行する前に、測定値の測定を開始させるためのトリガTRが設けられる。トリガTRは測定の開始STをトリガし(trigger)、遅延時間DTの後に測定値MVを与える。ここで、処理PRは、トリガ後の少なくとも遅延時間DTである瞬間に開始され、つまり処理が測定値MVが利用可能になったときに開始される。一般に、どの瞬間に処理PRを開始すべきかは、例えば定期であり、公知である。これらの瞬間が事前に知られているので、トリガは、処理PRの予定開始前に、少なくともどれが遅延時間かを容易に判定可能である。このようなトリガを使用すると測定値の決定が開始され得り、処理PRの予定開始時点で測定値を利用可能にする。図4および5を参照して説明した実施例では、測定システムには、温度測定システム、圧力測定システム、または他の任意の測定システムが含まれていて良い。この処理には、例えばアライメント処理が含まれても良いが、他の任意の処理も考えられる。一実施例として、このセンサには、共鳴振動数が圧力変化に応答する水晶を有する水晶発振器を備える圧力センサが含まれてもよい。したがって、この発振器の振動数は、水晶が受ける圧力に対する尺度となる。読出し電子機器(Read-out electronics)は、ある積分時間にわたって発振器の振動数を積分する。積分された振動数を処理するための処理に関する遅延、積分時間、および、例えばデータトランスポート、処理等によって生じる他の遅延が、測定値を利用可能にする際の遅延となる。上で説明したように、測定値(本実施例では圧力)を利用する処理は、測定値を利用可能にすることと同期しておらず、したがって追加的に遅延が生じてしまう。本明細書で説明する圧力センサの実施例では、圧力測定によって供給された測定値をアライメントで使用することができる。圧力測定の測定値が利用可能になる瞬間、アライメントに関して実行された測定(例えば、干渉計による距離測定)が実行される。したがって、干渉計による測定(したがって、それは本実施例では処理の一部を構成する)は、圧力測定値を利用可能にすることと同期される。測定値を利用可能にすることを処理と同期することによる大きな遅延量を防止するためには、臨界測定または臨界処理の場合でのみ、図4を参照して説明した同期を実行可能である。図5を参照して説明した別法による実施形態は、処理の予定開始直前に測定値を利用可能にするように、処理が開始される前にトリガが設けられるので、このような追加的な遅延を導入することなく実行可能であることが注目される。以上の内容は、基板の照明時にも適用可能である。一実施例として、基板テーブルの静止速度が実現される前のいずれかの時点で、すなわち、基板の一部分の照明が始まる瞬間の前に、圧力測定を実行するようにトリガを設けることが可能である。それによって、圧力を表す測定値は基板部分の照明開始時に確実に利用可能になる。
ここで、図6を参照して本発明の別の態様を説明する。図6は、処理PRがリソグラフィ装置で実行されるタイミング図を示す。この処理は図4および5を参照して説明したものと同じであるが、他の処理も考えられる。その実施例を以下に記載する。リソグラフィ装置は、物理量のようなパラメータを測定するための測定システムも備える。ここで生じる問題は、パラメータ値の突然の変化が、例えば、積分、フィルタリング、データ処理遅延等によって生じる測定システムにおける遅延によって、遅れた瞬間においてのみ測定値に反映し得ることであり、処理がパラメータに敏感である場合、処理の実行時に、測定値が物理的パラメータの変化をまだ反映していない間、このような変化によって望ましくない影響が処理に生ずる恐れがあることである。したがって、パラメータの変化に対して処理結果を補正できないので誤差が現出し得る。一実施例として、この処理がアライメントが含んでいて良く、他方ではパラメータが圧力を含む。本発明者は、例えば、リソグラフィ装置が配置されている部屋の扉の開閉に起因した突然の圧力変化、または他の衝撃もしくは外乱(disturbance)が、アライメント精度に影響を及ぼし得る突然の圧力変動をもたらすものと考えた。しかし、それらのパルスの一過性的の性質および圧力測定における遅延に起因して、測定値の変化は、アライメントの完了後またはアライメントが既に開始された瞬間に生じ得る。本発明の一態様によれば、処理実行時もしくはその後におけるパラメータ測定のための測定システムの遅延時間を考慮した時間に、測定値の変化(したがって本実施例では、測定値によって示された圧力変化)が所定の閾値を超える場合に処理が(したがってこの実施例では、アライメントが)再実行(redone)されても良い。したがって、本実施例では、アライメントの完了後に、その閾値が上昇したように見えた場合に、測定値の変化が所定の閾値を超えたかどうかを判定を行い、実際に超えていれば、アライメントが再実行される。それによって、たとえ遅延時間を含む、もしくは帯域幅が低すぎて適切な時点で変化を検出できない測定システムを使用しても、測定すべきパラメータの突然の変動を考慮することが可能となる。この測定には圧力測定のみが含まれ得る訳ではなく、本明細書で説明した原理は、例えば温度測定等の他の任意の測定にも応用可能である。上の実施例を図6に模式的に示す。すなわち、図6に示したタイミング図では、処理PRが実行されており、曲線PRSが圧力を示す。測定値は、MV1、MV2、MV3等によって示した瞬間に入手されており、測定結果、すなわち本実施例では圧力測定の結果がPMで示され、したがって最新の測定値を表している。圧力曲線PRSは、処理PRの実行時における圧力変化(例えば、衝撃等による外乱)を示す。圧力変化の影響は、上で説明した遅延よって、その変動はMV2における実質的な変化には反映しなかったので、MV3においてのみ利用可能になる。上で説明したように、ここでMV2からMV3までの測定値の変化を閾値と比較することが可能であり、閾値を超えていれば、処理(したがって本実施例では、アライメント)が再度繰り返されてよい。本実施例では、その場合の測定値の変化の比較にMV3とMV2との間の差が利用されているが、外乱が発生したかどうかを判定するために複数の測定値を考慮することも考えられる。
図4、5、および6を参照して説明した原理は、図2および3を参照して説明したような本発明に係るリソグラフィ装置に適用可能であるが、これらの原理は一般に任意のリソグラフィ装置に関して適用可能であり、それによって、既述の1つもしくは複数の利点を与えることにご注目頂きたい。
図4、5、および6を参照して説明した実施形態では、それぞれがその固有の遅延を有する多数のセンサも用いても良い。図4の場合、待機期間は、センサの必要な更新結果をすべて利用可能にするために十分な長さでなければならない。図5の場合では、処理の開始時点でそれぞれのセンサによる結果を利用可能にするために、それぞれのセンサにはそれ独自のトリガが設けられるべきである。図6の場合では、様々なセンサの遅延時間が考慮されるべきであり、したがって、処理実行時またはその後の当該センサに関する遅延時間内のそれぞれのパラメータの変化が所定の閾値を超える場合、もしくはそれぞれのパラメータの変化(処理実行時またはその後のセンサのそれぞれに関するそれぞれの遅延時間内の)のそれぞれの加重和(weighted sum)が所定の閾値を超える場合に、処理が繰り返される。
図4〜6を参照して説明した実施形態は、温度測定または圧力測定に関して適用可能であるばかりでなく、相対湿度測定システムおよび/または二酸化炭素測定に関しても適用可能であり、以上に説明した同様の効果を実現する。
本文では、IC(集積回路)の製造でリソグラフィ装置を使用することに具体的に言及がなされたが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光学系、磁気ドメインメモリのガイドおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッドなどの製造や、他の応用例を有していても良いことをご理解頂きたい。このような代替応用例に関連して、本明細書の用語「ウェーハ」または用語「ダイ」の使用はいずれも、より一般的な用語「基板」または用語「ターゲット部分」とそれぞれに同義であると見なし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及した基板は、露光前にまたは露光後に、例えば、トラック(典型的にはレジストの層を基板に塗布しかつ露光済みのレジストを現像するツール)またはメトロロジーツールおよび/またはインスペクションツールにおいて処理されてもよい。適用可能であれば、本発明の開示を上記およびその他の基板処理手段に適用できる。さらには、多層ICを作成するために基板が複数回処理されてもよく、本明細書で使用した用語「基板」は、複数回の処理がなされた層有する基板を表してもよい。
本発明の実施例を光学リソグラフィの関連で使用することに特定的に言及してきたが、本発明は、他の応用例(例えば、インプリントリソグラフィ)で用いてもよく、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されるものではないことをご理解頂きたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスにおけるトポグラフィー(topography)が、基板上に生成されるパターンを定める。パターニングデバイスのトポグラフィーは基板に塗布されたレジスト層の中へ型押しされ、その時点でレジストは電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを使用することによって硬化される。パターニングデバイスは、レジストの硬化後にレジストから取り出され、その中にパターンを残す。
本明細書で使用した用語「放射光」および用語「ビーム」は、紫外(UV)放射(例えば、約365、248、193、157、または126nmの波長を有する)および極紫外(EUV)放射(例えば、5〜20nmの波長を有する)ばかりでなく、イオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。
用語「レンズ」は、状況次第で、屈折性、反射性、磁性、電磁性、静電光学型の要素を含む、様々な種類の光学要素の任意の1つまたはその組合せを指し得る。
以上に本発明の特定の実施例を説明してきたが、本発明は、説明した以外の方法でも実施可能である点をご理解頂きたい。例えば、本発明は、以上に開示した方法を記述する機械読取可能な命令の1つもしくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはこのようなコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体(例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク)の形態を取ってもよい。
以上の説明は例示を意図するものであり、限定しようとするものではない。したがって、添付の特許請求の範囲に記載された範囲から逸脱することなく、以上に説明した本発明に変更が実施可能であることは当業者には明白であろう。
本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示した図である。 本発明の一態様に係るリソグラフィ装置の一部を示した図である。 本発明の他の態様に係るリソグラフィ装置の一部を示した図である。 本発明のさらに他の態様に係るリソグラフィ装置および方法を例示したタイミング図である。 本発明の別の態様に係るリソグラフィ装置および方法を例示したタイミング図である。 本発明の別の態様に係るリソグラフィ装置および方法を例示したタイミング図である。

Claims (23)

  1. パターンをパターニングデバイスから基板上に転写するためのリソグラフィ装置であって、
    測定経路に沿って、リソグラフィ装置の第1の部分の位置をリソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定するように構成および配置された位置測定システムを有し、位置測定システムは、測定経路に沿って媒質の物理的パラメータを測定するように構成および配置された複数のセンサを備え、媒質の測定された物理的パラメータに対して測定された位置を補正するように構成および配置されているリソグラフィ装置。
  2. 媒質は気体であり、センサは経路を通過する気体の温度を測定するように配置される温度センサである請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  3. 温度センサは、経路に向かってノズルから流出する気体の温度を測定するように配置される請求項2に記載のリソグラフィ装置。
  4. 第1の部分はリソグラフィ装置の投影システムの下流側レンズであり、第2の部分は基板であり、第1の基準は投影システムの下流側レンズのマウント構造に接続されており、第1の基準は投影システムの下流側レンズの位置を基板に対して測定するために位置測定システムと協働するように構成および配置され、マウント構造はセンサを備える請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  5. 第1の基準は、ミラーおよびエンコーダグリッドの少なくとも一つであり、位置測定システムは、干渉計およびエンコーダの少なくとも一つである請求項4に記載のリソグラフィ装置。
  6. 第1の部分は投影システムのレンズであり、第2の部分はパターニングデバイスを保持するためのマスクテーブルであり、第1の基準が投影システムのレンズのマウント構造に接続され、第2の基準がマスクテーブルに接続され、位置測定システムは第2の基準に対する第1の基準の位置を測定するように構成および配置され、マスクテーブルおよび投影システムのレンズのマウント構造の少なくとも一つがセンサを備える請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  7. 第1および第2の基準は、それぞれがミラーおよびエンコーダグリッドの少なくとも一つであり、位置測定システムは、干渉計およびエンコーダの少なくとも一つである請求項6に記載のリソグラフィ装置。
  8. センサは、直列接続および並列接続の少なくとも一つで接続され、このように接続されたセンサに関して平均化を実現する請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  9. センサは、ホイートストンブリッジ構成で配置される請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  10. 物理的パラメータは、温度、圧力、相対湿度、および二酸化炭素濃度の少なくとも1つであり、測定システムは、温度測定システム、圧力測定システム、相対湿度測定システム、および二酸化炭素測定システムの対応する1つである請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  11. 遅延時間後に測定値を与えるように構成および配置された測定システムを備え、測定値が利用可能になる時点で測定値を利用する処理を開始するように構成および配置される請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  12. 測定システムは、温度測定システム、圧力測定システム、相対湿度測定システム、および二酸化炭素測定システムの1つである請求項11に記載のリソグラフィ装置。
  13. 処理は、光学アライメント処理である請求項11に記載のリソグラフィ装置。
  14. 遅延時間後に測定値を与えるように構成および配置された測定システムを有し、測定値を利用する処理の予定開始前の少なくとも遅延時間において、処理の予定開始の時点で測定値を処理に対して利用可能にするために、測定システムによる測定の実行をトリガするように構成および配置される請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  15. 測定システムは、温度測定システム、圧力測定システム、相対湿度測定システム、および二酸化炭素測定システムの1つである請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  16. 処理は、アライメント処理である請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  17. 物理的パラメータに対するセンシティビティを示す処理を実行するように構成および配置され、処理の実行時に遅延時間を設けてパラメータを測定し、処理の実行時またはその後の遅延時間内のパラメータの変化が所定の閾値を超える場合には処理をやり直すように構成および配置されている請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  18. 測定システムは、温度測定システム、圧力測定システム、相対湿度測定システム、および二酸化炭素測定システムの1つである請求項17に記載のリソグラフィ装置。
  19. 処理は、アライメント処理である請求項17に記載のリソグラフィ装置。
  20. リソグラフィ装置の第1の部分の位置をリソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定する方法であって、
    測定経路に沿って、リソグラフィ装置の第1の部分の位置をリソグラフィ装置の第2の部分の位置に対して測定するステップと、
    複数のセンサによって、測定経路に沿って媒質の物理的パラメータを測定するステップと、
    媒質の測定された物理的パラメータに対し、測定された位置を補正するステップとを含む方法。
  21. 遅延時間の後に、測定システムによって測定値が与えられるステップと、
    測定値が利用可能になる時点で、測定値を利用する処理を開始するステップとを含む請求項20に記載の方法。
  22. 遅延時間の後に測定値を与えるステップと、
    測定値を利用する処理の予定開始時前の少なくとも遅延時間に、測定システムによる測定の実行をトリガさせるステップと、
    処理の予定開始の時に、測定値を処理を利用可能にするステップとを含む請求項20に記載の方法。
  23. 物理的パラメータに対するセンシティビティを示す処理を実行するステップと、
    処理が実行されるときに、遅延時間を設けてパラメータを測定するステップと、
    処置の実行時またはその後の遅延時間内のパラメータの変化が所定の閾値を超える場合には処理をやり直すステップとを含む請求項20に記載の方法。
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