JP2009021590A - リソグラフィ装置及び位置センサ - Google Patents

Abstract

【課題】基板支持体又はパターニングデバイス支持体などの支持体を駆動する固定磁石モータを有するリソグラフィ装置に、例えば支持体と別の部品との衝突を防止する安全システムを提供する。
【解決手段】問題の支持体の位置を測定する測定システムを設ける。測定システムは、固定磁石モータの磁石アセンブリによって生成された交番磁界の磁界強度を測定する、及び／又は渦電流を引き起こす交番磁界を生成する電磁石のインダクタンス測定値で、磁石アセンブリを保護する金属層内の渦電流の生成を測定する、及び／又はエミッタによって放出された光面に配置されたＣＣＤメトリック又は直線光ダイオードなどの光学位置検知型センサを使用して光を測定する。
【選択図】図２ａ

Description

[0001] 本発明は位置センサを備えるリソグラフィ装置に、及びこのような位置センサを備えるステージシステムに関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。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、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、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。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

[0003] 現在リソグラフィでは、支持体、例えば基板支持体又はパターニングデバイス支持体を駆動するために固定磁石（つまり可動コイル）モータを使用することができる。リソグラフィ装置のスループット及び処理速度に対する高い要求のせいで、強力モータが必要とされ、これは強力な磁気に変換され、その結果、高い磁界強度となる。

[0004] リソグラフィ装置内で、支持体（例えば基板支持体）の位置は、エンコーダ及び／又は干渉計などの光学測定デバイスを使用して測定することができる。このような光学測定デバイスを使用して、リソグラフィ装置の計測フレーム又はその投影システムなどの基準に対して問題の支持体の位置を測定することができる。

[0005] しかし、基板支持体又はパターニングデバイス支持体の位置を測定するために使用される干渉計又はエンコーダは、全ての状況で位置測定に十分に適切なわけではない。一例として、これらの位置センサは、例えば対応する制御システムの比較的長い処理時間につながる複雑な測定及び制御プロセスのせいで、問題の支持体と例えば投影システム、固定磁石などのリソグラフィ装置の別の部品との衝突を防止するなど、安全性の目的には理想的に適切でないことがある。また、例えば複数の支持体などの位置を交換する場合に、上述したような干渉計又はエンコーダの位置測定範囲外で位置測定を提供することが必要とされる。

[0006] 例えば、支持体の（さらなる）位置測定を提供することが望ましい。

[0007] 本発明の実施形態によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、
基板を保持するように構成された基板支持体と、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
空間的に交互する分極磁界を生成するために交互に分極した磁石の２次元構成を有する固定磁石アセンブリを備え、パターニングデバイス支持体又は基板支持体を駆動するように構成されたモータと、
パターニングデバイス支持体又は基板支持体の位置を測定するように構成され、磁界の磁界強度を測定する磁界センサ、及び磁界センサによって測定されたままの磁界強度から位置を割り出すセンサ処理装置を備える位置センサと、
を備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0008] 本発明の実施形態によれば、支持体と、支持体を駆動し、空間的に交互する分極磁界を生成するために交互に分極した磁石の２次元構成を有する固定磁石アセンブリを備えるモータと、支持体の位置を測定し、磁界の磁界強度を測定する磁界センサ、及び磁界センサによって測定されたままの磁界強度から位置を割り出すセンサ処理装置を備える位置センサと、を備えるステージシステムが提供される。

[0009] 本発明のさらなる実施形態によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成された照明システムと、
基板を保持するように構成された基板支持体と、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
固定磁石アセンブリ、及び磁石アセンブリを覆う金属層を備え、パターニングデバイス支持体又は基板支持体を駆動するように構成されたモータと、
金属層によって形成された面に対して実質的に直角の方向でパターニングデバイス支持体又は基板支持体の位置を測定し、電磁石と、電磁石を駆動して交番磁界を生成する駆動回路と、電磁石の電気インピーダンスパラメータを測定する測定回路と、交番磁界によって金属層内に発生した渦電流によって引き起こされる、電気インピーダンスパラメータへの効果から、パターニングデバイス支持体又は基板支持体の位置を導出するセンサ処理装置とを備える位置センサと、
を備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0010] 本発明の実施形態によれば、支持体と、支持体を駆動し、固定磁石アセンブリ、及び磁石アセンブリを覆う金属層を備えるモータと、金属層によって形成された面に対して実質的に直角の方向で支持体の位置を測定する位置センサと、を備え、位置センサが、電磁石と、電磁石を駆動して交番磁界を生成する駆動回路と、電磁石の電気インピーダンスパラメータを測定する測定回路と、交番磁界によって金属層内に発生した渦電流によって引き起こされる、電気インピーダンスパラメータへの効果から、支持体の位置を導出するセンサ処理装置と、を備えるステージシステムが提供される。

[0011] 本発明の実施形態によれば、
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、
基板を保持するように構成された基板支持体と、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
固定磁石アセンブリを備え、パターニングデバイス支持体又は基板支持体を駆動するように構成されたモータと、
パターニングデバイス支持体又は基板支持体の位置を測定する位置センサと、を備え、位置センサが、光面を放出するエミッタと、光面から自身への光の入射位置を面に対して実質的に直角の方向で検出するディテクタと、
を備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0012] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。

[0019] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又は任意の他の適切な放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬ、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴを含む。装置は、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決めデバイスＰＷに接続された基板支持体（例えばウェーハテーブル）ＷＴも含む。装置はさらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0020] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

[0021] パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイス支持体は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

[0022] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

[0023] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[0024] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。

[0025] ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。

[0026] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板支持体（及び／又は２つ以上のパターニングデバイス支持体）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加の支持体を並行して使用するか、１つ又は複数の他の支持体を露光に使用している間に１つ又は複数の支持体で予備工程を実行することができる。

[0027] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈め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が配置されるというほどの意味である。

[0028] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

[0029] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[0030] 放射ビームＢは、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニア又は他のエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板支持体ＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、パターニングデバイス支持体ＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板支持体ＷＴの移動は、第二位置決めデバイスＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、パターニングデバイス支持体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か、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0031] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

[0032] １．ステップモードにおいては、パターニングデバイス支持体ＭＴ及び基板支持体ＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板支持体ＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0033] ２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイス支持体ＭＴ及び基板支持体ＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。パターニングデバイス支持体ＭＴに対する基板支持体ＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

[0034] ３．別のモードでは、パターニングデバイス支持体ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板支持体ＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板支持体ＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプ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使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。

[0035] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0036] 図２ａ及び図２ｂはそれぞれ、図１に関して図示し説明したリソグラフィ装置などのリソグラフィ装置のステージシステムの基板支持体ＷＴの部分を示す。基板支持体ＷＴは、磁界を生成する固定磁石アセンブリＭＧＡを備えるモータによって駆動される。モータはさらに、固定磁石アセンブリによって生成された磁界と相互作用する１つ又は複数のコイル（図２ａ及び図２ｂには図示せず）を備える。コイルは、基板支持体ＷＴに接続することができる。この例では基板支持体ＷＴが図示されていることを理解されたい。しかし、ここで提示する概念は、任意の他の支持体又は構造体にも適用することができる。例えばリソグラフィ装置のパターニングデバイス支持体又は基板又はパターニングデバイス支持体の移動に使用される構成要素である。ここで図示した実施形態では、磁石アセンブリＭＧは交互に分極する磁石の構成を備える。この例では、磁石は、交互に上方向又は下方向に分極される。つまり、矢印Ｄ３に従う方向又は矢印Ｄ３の反対方向に交互に分極される（また、Ｈａｌｂａｃｈ型構成の磁石を適用してもよい）。したがって、磁界線ＦＬによって示すように交互に分極した磁界が生成される。図２ａ及び図２ｂでは、交互に分極した磁石の１次元構成が図示されている。しかし、実際的な実施形態では、方向Ｄ１及び図面の面に対して直角の方向Ｄ２（図示せず）の２次元構成を使用することができる。このような２次元構成により、Ｄ１及びＤ２によって形成された面での所望の移動範囲を提供することができる。交互に分極した磁石のせいで、方向Ｄ１（さらに場合によっては方向Ｄ２）に沿って空間的に交互に分極した磁界が生成される。

[0037] センサＳＥＮＳ１を設けて、基板支持体ＷＴの位置、特にそのロングストロークアクチュエータによるロングストローク（粗）位置を測定する。したがって、センサは、基板支持体ＷＴの位置を間接的にしか測定することができない。図２ａでは、磁石アセンブリＭＧＡに対する基板支持体ＷＴの位置が図示され、センサＳＥＮＳ１は、磁界が実質的に水平に配向されている（つまりＤ１及びＤ２によって形成された面の方向に沿って配向されている）磁界の部分に配置される。水平の配向とは、図２ａに示す位置の磁界線ＦＬが、センサＳＥＮＳ１では実質的に水平、つまりこの例では方向Ｄ１に実質的に平行であるということから、容易に理解することができる。図２ｂでは、基板支持体ＷＴが、図面の面で左側に向かって移動しており、したがってこの例ではセンサＳＥＮＳ１は、低い磁界強度が存在する位置にある。また、この位置では、磁界強度の方向が、図２ａの場合の実質的に水平の方向とは異なる。したがって、図２ａ及び図２ｂに示す例から理解されるように、固定磁石アセンブリＭＧＡに対して基板支持体ＷＴが移動すると、空間的に交互に分極する磁界のせいで、センサＳＥＮＳ１が、異なる磁界強度及び異なる磁界方向を経験する。図２ｃにさらに詳細に図示されているように、センサＳＥＮＳ１は、磁界の磁界強度を測定する磁界センサＭＦＳ、及び磁界センサＭＦＳによって測定されたままの磁界強度から位置情報を割り出すセンサ処理デバイスＳＰＤを備えてよい。したがって、磁界の存在を利用して、そこから位置情報を導出することができる。位置測定の正確さを妨害する固定磁石アセンブリの高い磁界強度を有する代わりに、その磁界を利用して、センサの位置情報を導出し、そこから基板支持体ＷＴの位置情報を導出することができる。

[0038] 磁石アセンブリＭＧＡの磁石の交互する分極のせいで、強度、さらにその方向が空間的に変化する磁界が生成される。したがって、センサＳＥＮＳ１によって検出されたままの磁界の方向、方向成分及び／又は強度から、位置情報を取得することができる。第一に、測定された磁界の周期性を利用することができる。基板支持体ＷＴが方向Ｄ１に沿って移動すると、センサＳＥＮＳ１が磁石アセンブリの追随磁石を通過する毎に、磁界が反復パターンとなる変化を示す。そこから、センサ処理デバイスＳＰＤによって、例えば磁気パターンの反復を計数して、位置情報を導出することができる。このような周期性の測定には、任意の方向、例えば方向Ｄ１、Ｄ２又はＤ３での磁界強度の測定を利用することができる。

[0039] 第二に、センサ処理デバイスＳＰＤによって、基板支持体ＷＴの主要移動面、つまり方向Ｄ１及びＤ２によって形成された面における測定磁界のクワドラチャ測定(quadrature measurement)から位置情報を導出することができる。実際、基板支持体ＷＴが図２ａに示す位置から図２ｂに示す位置へと移動すると、センサＳＥＮＳ１が方向Ｄ１で測定したままの磁界に変化が観測される。この方向の磁界強度が低下するのである。同様に、磁石アセンブリＭＧＡは、方向Ｄ２で磁石の交番分極を示し、したがって基板支持体ＷＴが方向Ｄ２に移動すると、磁界も、特に方向Ｄ２で変化することになる。方向Ｄ１とＤ２の磁界の比率を測定することにより、方向Ｄ１及びＤ２によって規定された面における基板支持体ＷＴの位置に関する位置情報を取得することができ、これは言うまでもなく、方向Ｄ１又はＤ２における基板支持体ＷＴの大きい移動に関する上記の周期性を示す。周期的位置情報とクワドラチャ又はレシオメトリック(ratio metric)位置情報を組み合わせることにより、周期性測定からのコース位置情報を、レシオメトリック又はクワドラチャ測定からの細かい位置情報と組み合わせて、大きい測定範囲を有する正確な位置測定値を提供することができる。方向Ｄ１、Ｄ２のクワドラチャ又はレシオメトリック測定を利用することにより、基板支持体ＷＴの垂直変位、つまり方向Ｄ３の変位の効果を、Ｄ１及びＤ２によって規定された面における位置測定の測定結果から、実質的に除外することができる。

[0040] センサ処理デバイスは、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータなどの任意の処理デバイスを備えてよく、別個の処理デバイスによって形成してもよいが、他の機能も有する処理デバイスによって実行すべき適切なソフトウェアモジュールによって形成してもよい。

[0041] 上述したような磁界強度の測定に加えて、位置は、Ｄ１及びＤ２によって形成された面に対して直角の方向でも割り出すことができる。というのは、基板支持体ＷＴが方向Ｄ３に変位しても、センサＳＥＮＳ１によって測定されたままの磁界が変化するからである。基板支持体を任意の方向に変位した場合の磁界の変化の相関関係を処理可能にするには、測定された磁界強度を、方向Ｄ３の基準位置に対応する基準磁界強度に関連させることによって、方向Ｄ３の位置を導出するようにセンサ処理デバイスを構成することができる。しかし、基準磁界強度は、この実施形態で生成される磁界の性質のせいで、Ｄ１及びＤ２によって規定された面における位置に依存する。したがって、基準磁界強度は、（センサＳＥＮＳ１によって、又は任意の他の測定システムによって）その面における測定位置に基づいて、又はその面において２つの方向Ｄ１、Ｄ２で測定した磁界強度に基づいて割り出すことができる。

[0042] 本明細書で開示するような位置の測定は、多くの目的に適用することができる。例えば、リソグラフィ装置の制御デバイスは、位置センサによって測定されたままの位置が、特定の動作位置範囲の外側、例えば安全な動作範囲外にある場合に、モータを駆動して基板支持体ＷＴの位置を補正するように構成することができる。したがって、基板支持体ＷＴと別の部品との衝突を防止することができる。上述したように、単一のセンサＳＥＮＳ１について開示してきた。実施例では、複数のこのようなセンサ、例えば面に対して（例えばＤ１又はＤ２に対して）垂直方向の位置（方向Ｄ３の位置）及び／又は傾斜を割り出すために、磁石アセンブリＭＧＡの面（Ｄ１及びＤ２によって規定された面）に配置された３つの位置センサを使用することができる。

[0043] 上述した測定システムは、リソグラフィ装置に適用できるばかりでなく、任意のステージシステムにも適用することができる。例示的目的で、第二センサ、つまりセンサＳＥＮＳ２も図２ａ及び図２ｂに図示されている。センサＳＥＮＳ１、ＳＥＮＳ２は、リソグラフィ装置の制御デバイスＣＴＲに接続することができる。

[0044] 図３ａ及び図３ｂも、磁石アセンブリＭＧＡを示す。磁石アセンブリＭＧＡは、図２ａ及び図２ｂに示したものとタイプ及び構造が類似してよく、例えば交互に分極する磁石の２次元平面構成を備えるが、任意の他のタイプ及び構造でよい。磁石アセンブリは、モータの一部を形成し、その固定磁石を提供する。モータ（図示せず）のコイルを、図３ａに一部が非常に概略的に図示されている基板支持体ＷＴ上又はその中に設けることができる。金属層ＭＬを設けて、磁石アセンブリＭＧＡを覆う、例えばその物理的保護を提供する。基板支持体ＷＴの位置、特にそのロングストロークアクチュエータによるロングストローク（粗）位置を測定できる位置センサＳＥＮＳ２ａを設ける。したがって、センサは、基板支持体ＷＴの位置を間接的にしか測定することができない。

[0045] 図３ｂに略ブロック図が図示されている位置センサＳＥＮＳ２ａは、電磁石の電気コイルＥＬＭ、及び電気コイルを駆動して交番磁界ＡＭＦを、つまり時間で交互する磁界を生成する駆動回路ＤＲＣを備える。測定回路ＭＣＴを設けて、電磁石の電気インピーダンスパラメータ、例えばそのインダクタンスを測定する。交番磁界によって、金属層ＭＬ内に、交番磁界ＡＭＦの強度に依存する渦電流ＥＤＣが生成される。電気コイルＥＬＭが金属層ＭＬに近いほど、金属層内の交番磁界ＡＭＦの強度が高くなり、渦電流の強度が高くなる。渦電流は、インピーダンスパラメータ、例えば電磁石のインダクタンスの変化に転換され、これは、インピーダンス測定回路ＭＣＴによって検出することができ、これは例えば電気コイルＥＬＭのコイルを通る電流、電気コイルＥＬＭのコイルの電圧と電流との比率、電磁石を駆動する駆動回路の駆動電流の大きさ、又は任意の他の適切なパラメータを測定することができる。したがって、基板支持体ＷＴの位置は、例えばセンサのセンサ処理デバイスＳＰＥによって方向Ｄ３で割り出すことができ、センサ処理デバイス（例えば制御装置、マイクロプロセッサ、又は任意の他の処理デバイスを備えるか、他の機能を有し、自身内の適切なソフトウェアモジュールによって形成されている制御装置又はマイクロプロセッサに含まれてよい）は、測定回路ＭＣＴによって測定されたままのインピーダンスパラメータから基板支持体の位置を割り出す。したがって、金属層は、下にある交番磁石構造を保護しながら、渦電流の基板を提供する。

[0046] また、層を適切に選択することによって、永久磁石アレイからの位置に依存する磁界のインピーダンスが提供される。金属層は、高い相対的透磁性及び低い抵抗率を有する磁気伝導層を備えることができる。一例として、金属層はステンレス鋼、アルミ、銅及び／又は銀を備えることができる。さらに、層は、堅牢化した耐食層を提供することができ、これは例えば液浸液が存在するせいで湿潤な環境が提供されることがある液浸リソグラフィなどの場合に有利なことがある。

[0047] 交番磁気の周波数は、１００キロヘルツ以上の桁、望ましくは１メガヘルツ以上でよい。渦電流センサでは、アクチュエータの周波数の上昇は、浸透深さの減少を意味し、その結果、周波数が高いほど金属層は薄くなり、固定磁石モータの効率が高くなる。他方で、周波数を恣意的に増加させることはできない。というのは、このように増加すると、寄生キャパシタンスに対する感度、液体（例えば水）の粒子又は膜に対する感度などが上昇するからである。

[0048] 磁石アセンブリＭＧＡによる高い磁界がセンサＳＥＮＳ２ａに及ぼす効果を防止できるためには、電気コイルＥＬＭ及び場合によっては位置センサ及び／又は金属層の他の部品に、磁気飽和を呈する材料がないことが望ましい。

[0049] 高さの情報、つまり方向Ｄ３の位置の情報ばかりでなく、基板支持体ＷＴの傾斜も取得するために、複数の位置センサ、複数の位置センサの位置測定値から、例えば位置センサによって測定されたままの位置測定値の差から、基板支持体ＷＴの傾斜を導出するように構成されたリソグラフィ装置の処理デバイス（例えば制御デバイスＣＴＲ）を設ける。図３ａでは、一例として複数の位置センサのうち第二位置センサＳＥＮＳ２ｂが図示されている。位置センサＳＥＮＳ２ａ及びＳＥＮＳ２ｂからのセンサ出力信号は、制御デバイスＣＴＲに提供される。基板ステージの主要移動面、つまりＤ１及びＤ２（Ｄ２（図示せず）は図３ａの図の面に対して直角である）によって規定された面に配置された３つ以上の位置センサを使用することによって、主要移動面に対する（例えばＤ１又はＤ２を中心とする）基板支持体ＷＴの傾斜を割り出すことができる。

[0050] 複数の位置センサがあることにより、例えばこれらのセンサの１つが金属層の穴ＨＬ上にある場合に、位置情報を取得することも可能である。その場合、金属層内の渦電流ＥＤＣの生成は、穴の影響を受け、そのセンサの電気コイルのインピーダンスパラメータの表示値変化につながり、それによって問題のセンサの表示値に影響する。これで、問題のセンサがこのような穴の上にある位置に基板支持体ＷＴがある場合に、問題のセンサを選択解除することができ、これは幾つかの方法で実行してよく、例えば特定のセンサ出力信号構成の外側にあるセンサの表示値を検出し、相応してセンサを選択解除するように構成された処理デバイスＳＰＤ又は制御デバイスＣＴＲである。

[0051] 本明細書で説明するような位置感知は、多くの用途で使用することができる。例えば、測定位置が特定の動作位置範囲、例えば安全な動作範囲外にある場合に、制御デバイスがモータを駆動して、基板支持体ＷＴの位置を補正するような構成である安全システムである。

[0052] ２つ以上の位置センサを設けて、磁石アセンブリの面、つまり基板支持体の高さ（つまり方向Ｄ３の位置）及び基板支持体ＷＴの主要移動面に対するその傾斜を割り出すことができる。

[0053] 図３ａ及び図３ｂで説明した測定システムは、リソグラフィ装置に適用できるばかりでなく、任意のステージシステムにも適用することができる。

[0054] 図３ａ及び図３ｂに関して説明したような測定システムを使用すると、基板支持モータの固定磁石アセンブリからの高強度の磁界を含む環境で、比較的低い強度の磁界を使用する位置の測定を提供することができ、これは通常は非論理的又は反直感的と考えられる。交番磁界ＡＭＦの周波数は、磁石アセンブリＭＧＡの固定磁界とは大きく異なり、したがって高強度の磁界の環境で、位置測定に低強度の磁界を使用することができる。

[0055] 図４は、基板支持体ＷＴ及び基板支持体ＷＴを駆動する磁石アセンブリＭＧＡの非常に概略的な図を示す。磁石アセンブリＭＧＡはコイル（図示せず）と相互作用することができ、それは基板支持体ＷＴに接続して、モータを形成することができる。基板支持体ＷＴの位置は位置センサで測定することができ、位置センサは、光面ＬＰＬを放出するエミッタＥＭＲ１、及び光面から自身への光の入射位置を方向Ｄ３に沿って、つまり基板支持体ＷＴの主要移動面に対して実質的に直角の方向で検出するディテクタＤＥＴ１を備え、主要移動面は、磁石アセンブリＭＧＡの面、つまり方向Ｄ１及びＤ２（Ｄ２（図示せず）は図４の図の面に対して直角である）によって形成された面と実質的に一致する。光面ＬＰＬは、基板支持体ＷＴの主要移動面に実質的に平行であるので、ディテクタＤＥＴ１の表示値は、その主要移動面に沿った基板支持体ＷＴの変位にほとんど、又は全く影響されない。ディテクタＤＥＴ１は、光ディテクタのマトリクス、例えばＣＣＤマトリクス、直線位置検知形デバイス又は任意の他の位置検知形光検出デバイスで形成することができる。光面は、レーザ及び回転式ミラーによって、又は任意の他の適切な方法で（例えば光源を適切な固定光学要素と組み合わせて、光源から面への光を成形することによって）形成することができる。図４に示すように、２つの光源ＥＭＲ１、ＥＭＲ２を設ける。実際的な実施形態では、３つ以上の光源を適用することができる。したがって、ディテクタを基板支持体ＷＴの対向する側に設けることができる。例えば、この例では、リソグラフィ装置の制御デバイスＣＴＲが基板支持体ＷＴの高さ、さらに主要移動面に対する（例えば方向Ｄ１又は方向Ｄ２を中心とする）その傾斜を割り出せるようにするディテクタＤＥＴ１及びＤＥＴ２である。面に対する傾斜を割り出すには、面に沿って配置された３つ以上のディテクタを使用することが望ましい。

[0056] 本明細書で説明する測定システムは、多くの目的に適用することができる。例えば、特定の位置範囲、例えば基板支持体ＷＴの特定の安全動作範囲の外側にある場合、制御デバイスＣＴＲなどのリソグラフィ装置の制御デバイスが、モータを駆動して、基板支持体ＷＴの位置を補正するように構成された安全システムである。したがって、基板支持体ＷＴと、例えば磁石アセンブリＭＧＡ又はリソグラフィ装置の任意の他の部品との衝突を防止することができる。

[0057] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているかもしれないが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、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である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに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、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

[0058] 以上では光リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及してきたかもしれないが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力又はその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

[0059] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はその近辺の波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか、又はその組合せを指す。

[0060] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の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、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶して有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

[0061] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

[0013] 本発明を実現できるリソグラフィ装置を示した図である。 [0014] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置の一部を示した非常に概略的な図である。 [0014] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置の一部を示した非常に概略的な図である。 [0015] 図２ａ及び図２ｂによるリソグラフィ装置の位置センサを示した非常に概略的な図である。 [0016] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置の一部を示した非常に概略的な図である。 [0017] 図３ａによるリソグラフィ装置の位置センサを示した非常に概略的な図である。 [0018] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置の一部を示した非常に概略的な図である。

Claims (25)

1. 放射ビームを調整する照明システムと、
   前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するパターニングデバイス支持体と、
   基板を保持する基板支持体と、
   前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
   空間的に交互する分極磁界を生成するために交互に分極した磁石の２次元構成を有する固定磁石アセンブリを備え、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体を駆動するモータと、
   前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を測定する位置センサであって、前記磁界の磁界強度を測定する磁界センサ、及び前記磁界センサによって測定されたままの前記磁界強度から位置を割り出すセンサ処理装置を備える位置センサと、
   を備えるリソグラフィ装置。
2. 前記センサ処理デバイスが、前記測定磁界の周期性から位置情報を導出する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記センサ処理デバイスが、面内における前記測定磁界のクワドラチャ測定から第一位置情報を導出する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記センサ処理デバイスが、前記測定磁界の周期性から第二位置情報を導出し、前記第一位置情報と前記第二位置情報を組み合わせる、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記センサ処理デバイスが、前記磁界センサの出力から、前記２次元を含む面に対して直角の方向で位置を割り出す、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記センサ処理装置が、前記面に直角の方向で基準位置に対応する基準磁界強度に前記測定磁界強度を関連づけることによって、前記面に直角の方向で前記位置を導出する、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記基準磁界強度が、前記面内における前記測定位置に従って、又は前記面内において測定された前記磁界強度に従って割り出される、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記リソグラフィ装置の制御デバイスが、前記位置センサによって測定されたままの前記位置が特定の動作位置範囲の外側にある場合に、前記モータを駆動して、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を補正する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記センサ処理デバイスが、前記２次元を含む面に直角の方向の位置を前記磁界センサの出力から割り出し、かつ複数の位置センサを備えており、前記制御デバイスが、前記複数の位置センサによって提供された位置から、前記面に直角の方向で前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の有効位置を、及び前記面に対する前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の傾斜を割り出す、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 支持体と、
    前記支持体を駆動するモータであって、空間的に交互する分極磁界を生成するために交互に分極した磁石の２次元構成を有する固定磁石アセンブリを備えるモータと、
    前記支持体の位置を測定する位置センサであって、前記磁界の磁界強度を測定する磁界センサ、及び前記磁界センサによって測定されたままの前記磁界強度から位置を割り出すセンサ処理装置を備える位置センサと、
    を備えるステージシステム。
11. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持する照明システムと、
    基板を保持する基板支持体と、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
    固定磁石アセンブリ、及び該磁石アセンブリを覆う金属層を備え、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体を駆動するモータと、
    前記金属層によって形成された面に対して実質的に直角の方向で前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を測定する位置センサであって、電磁石と、該電磁石を駆動して交番磁界を生成する駆動回路と、該電磁石の電気インピーダンスパラメータを測定する測定回路と、該交番磁界によって前記金属層内に発生した渦電流によって引き起こされる、該電気インピーダンスパラメータへの効果から、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を導出するセンサ処理装置とを備える位置センサと、
    を備えるリソグラフィ装置。
12. 前記金属層が（ｉ）ステンレス鋼、又は（ｉｉ）アルミ、又は（ｉｉｉ）銅、又は（ｉｖ）銀、又は（ｖ）（ｉ）から（ｉｖ）から選択された任意の組合せを備える、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記交番磁界の周波数が１００キロヘルツより大きい、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記電磁石の電気コイル及び前記金属層に、磁気飽和を呈する材料がない、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記複数のセンサによって測定されたままの位置測定値から、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の傾斜を導出する複数の位置センサ及び処理デバイスを備える、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記複数の位置センサの１つが前記金属層の穴の上に配置されている場合、そのセンサを選択解除する複数の位置センサ及び処理デバイスを備える、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記処理デバイスは、前記複数の位置センサの前記１つの表示値が特定のセンサ出力信号範囲の外側にあることに基づいて、そのセンサを選択解除する、請求項１６に記載のリソグラフィ装置。
18. 前記位置センサによって測定されたままの前記位置が特定の動作位置範囲の外側にある場合に、前記モータを駆動して、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を補正する制御デバイスを備える、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
19. 前記複数の位置センサによって提供された位置から、前記面に直角の方向で前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の有効位置を、及び前記面に対する前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の傾斜を割り出す複数の位置センサ及び制御デバイスを備える、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
20. 支持体と、
    前記支持体を駆動するモータであって、固定磁石アセンブリ、及び前記磁石アセンブリを覆う金属層を備えるモータと、
    前記金属層によって形成された面に対して実質的に直角の方向で前記支持体の位置を測定する位置センサと、を備え、該位置センサが、
    電磁石と、
    前記電磁石を駆動して交番磁界を生成する駆動回路と、
    前記電磁石の電気インピーダンスパラメータを測定する測定回路と、
    前記交番磁界によって前記金属層内に発生した渦電流によって引き起こされる、前記電気インピーダンスパラメータへの効果から、前記支持体の位置を導出するセンサ処理装置と、
    を備えるステージシステム。
21. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するパターニングデバイス支持体と、
    基板を保持する基板支持体と、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
    固定磁石アセンブリを備え、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体を駆動するモータと、
    前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を測定する位置センサと、を備え、該位置センサが、
    光面を放出するエミッタと、
    前記光面から自身への光の入射位置を前記面に対して実質的に直角の方向で検出するディテクタと、を備える
    リソグラフィ装置。
22. 前記エミッタがレーザ及び回転式ミラーを備える、請求項２１に記載のリソグラフィ装置。
23. 前記エミッタが複数の光源を備える、請求項２１に記載のリソグラフィ装置。
24. 前記位置センサによって測定されたままの位置が特定の動作位置範囲の外側にある場合に、前記モータを駆動して、前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の位置を補正する制御デバイスを備える、請求項２１に記載のリソグラフィ装置。
25. 前記複数の位置センサによって提供された位置から、前記面に直角の方向で前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の有効位置を、及び前記面に対する前記パターニングデバイス支持体又は前記基板支持体の傾斜を割り出す複数の位置センサ及び制御デバイスを備える、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。

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