JP2011109093A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】代替のエンコーダタイプの位置測定システムを提供する。
【解決手段】他のオブジェクトに対する可動オブジェクトの位置を測定する位置測定システムが、可動オブジェクト及び他のオブジェクトのうちの一方に取り付けられ、それぞれが測定方向に沿って測定ビームを放出することができる２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと、可動オブジェクト及び他のオブジェクトのうちの他方に取り付けられ、それぞれの基準ターゲットが２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を含む１つ又は複数の基準ターゲットと、２つ以上の１Ｄエンコーダヘッドの出力に基づいてオブジェクトの位置を計算するプロセッサとを含み、２つ以上の１Ｄエンコーダヘッドそれぞれの測定方向は、それぞれの基準ターゲットの平面に対して非垂直である。
【選択図】図２

Description

[0001] 本発明は、位置測定システム、リソグラフィ装置、及び位置測定方法に関する。

[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含む）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隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。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] スキャンタイプのリソグラフィ装置では、パターニングデバイス及び基板の位置を精度良く制御することが望ましい。そのため、６自由度の実際の位置を精度良く決定することが望ましい。これらの測定を実行するために、干渉計又はエンコーダタイプの位置測定システムを使用することができる。

[0004] エンコーダタイプの位置測定システムは、可動オブジェクト上に取り付けられたエンコーダヘッド及び基準オブジェクト上に取り付けられた基準ターゲットを含むことができる。基準ターゲットは、平面上に配置されたグリッド又は回折格子を含む。エンコーダヘッドの測定ビームは、平面上に垂直に誘導される。回折格子上の測定ビームの１次及び−１次反射は、エンコーダヘッド内で結合される。この合成信号における強度差に基づき、測定ビームに対して実質的に垂直方向の、基準オブジェクトに対する可動オブジェクトの動きを決定することができる。

[0005] その内容を参照により全体を本明細書に組み込むものとする、米国特許第７，５７３，５８１号は、２方向、すなわち、基準オブジェクトの平面に対して実質的に平行の動き、及び基準オブジェクトの平面に対して実質的に垂直の動きで、オブジェクトの位置を測定することができる二次元（２Ｄ）エンコーダヘッドを開示している。エンコーダヘッドでは、単一の光ビームが２つの測定ビームに分割され、グリッド面に対角で誘導される。＋１次及び−１次回折反射ビームは一緒に戻され、合成信号を形成する。エンコーダヘッド内に配置された検出器によって測定されるこの合成信号における強度差に基づき、基準オブジェクトに対する可動オブジェクトの位置変化を表す信号を決定することができる。これらの信号は、基準ターゲットの平面に対して実質的に平行の可動オブジェクトの動きに関する情報、及び基準ターゲットの平面に対して実質的に垂直の動きに関する情報も含むことができる。

[0006] 測定ビームは対角で誘導される、すなわちエンコーダヘッドの主軸に対して鏡映されるため、基準ターゲットの平面に対して実質的に平行及び実質的に垂直の信号の成分は、測定信号の減算及び加算によって計算することができる。

[0007] 米国特許第２００３／０１６９４３４号は、光を放出するための光源を含む発光／受光ユニットと、戻り光を複数の光に分割するためであって、光源からの光が外部光学系へ送られ、ここから戻される光を戻り光とする光分割ユニットと、戻り光の偏光状態に対応して、そこから透過される光の量を増減させるための偏光ユニットと、偏光ユニットを通して透過される光を検出するための複数の光検出素子を有する受光ユニットとを含むエンコーダタイプの変位検出装置の他の実施形態を開示している。光源、光分割ユニット、偏光ユニット、及び受光ユニットは、１つのユニットに結合して一体化される。

[0008] 代替のエンコーダタイプの位置測定システムを提供すること、及びこのような位置測定システムを含むリソグラフィ装置を提供することが望ましい。さらに、設計に柔軟性を有するエンコーダタイプの位置測定システム、及びこのような柔軟性を有するリソグラフィ装置において、位置測定システムを配置する方法を提供することも望ましい。

[0009] 本発明のある実施形態によれば、他のオブジェクトに対する可動オブジェクトの位置を測定する位置測定システムが提供され、このシステムは、可動オブジェクト及び他のオブジェクトのうちの一方に取り付けられ、それぞれが測定方向を有する測定ビームを放出することができる２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと、可動オブジェクト及び他のオブジェクトのうちの他方に取り付けられ、それぞれの基準ターゲットが２つ以上の１Ｄエンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を含む１つ又は複数の基準ターゲットと、２つ以上の１Ｄエンコーダヘッドの出力に基づいてオブジェクトの位置を計算するプロセッサとを含み、２つ以上の１Ｄエンコーダヘッドそれぞれの測定方向は、それぞれの基準ターゲットの平面に対して非垂直である。

[0010] 本発明のある実施形態によれば、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、パターニングデバイスは放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができる支持体と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、基板のターゲット部分にパターン付放射ビームを投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供され、このリソグラフィ装置は、オブジェクトに対する支持体又は基板テーブルの位置を決定する位置測定システムを含み、この位置測定システムは、支持体又は基板テーブル及びオブジェクトのうちの一方に取り付けられ、それぞれが測定方向を有する測定ビームを放出することができる２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと、支持体又は基板テーブル及びオブジェクトのうちの他方に取り付けられ、それぞれの基準ターゲットが２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を含む１つ又は複数の基準ターゲットと、２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドの出力に基づいて支持体又は基板テーブルの位置を計算するプロセッサとを含み、２つ以上の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドそれぞれの測定方向は、それぞれの基準ターゲットの平面に対して非垂直である。

[0011] 本発明のある実施形態によれば、リソグラフィ装置内に位置測定システムを配置してオブジェクトに対して６自由度でリソグラフィ装置内のステージの位置を測定する方法が提供され、この方法は、それぞれが測定方向に測定ビームを放出することができる６つの一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと、それぞれの基準ターゲットが１つ又は複数の一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を含む１つ又は複数の基準ターゲットとを提供するステップと、ステージ及びオブジェクトのうちの１つに一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドを取り付け、ステージ及びオブジェクトのうちの他の１つに１つ又は複数の基準ターゲットを取り付けるステップであって、６つの一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドのうちの少なくとも２つの一次元（１Ｄ）エンコーダの測定方向がそれぞれの基準ターゲットの平面に対して非垂直であるステップと、６つの一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドを、上記一次元（１Ｄ）エンコーダヘッドの出力に基づいてオブジェクトの位置を計算するように構成されたプロセッサに結合させるステップとを含む。

[0012] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
[0013]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0014]本発明のある実施形態による、エンコーダヘッド及びグリッドプレート位置測定システムを示す図である。 [0015]本発明による位置測定システムのある実施形態を示す側面図である。 [0016]本発明のある実施形態による位置測定システムのある実施形態の構成を示す上面図である。 [0017]本発明のある実施形態によるエンコーダヘッドの構成を示す図である。 [0018]本発明による位置測定システムの他の実施形態を示す上面図である。

[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示す。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と、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築され、一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配置するように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイス支持体又はマスク支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。この装置は、また、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築され、一定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板支持体」を含む。さらに、この装置は、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）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢへ付与されたパターンを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、又はその任意の組合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。この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定の機能層に相当する。

[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すことができる。

[0025] 本明細書で示すように、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テーブル又は「基板支持体」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスク支持体」）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、追加のテーブル又は支持体を並行して使用するか、又は１つ又は複数の他のテーブル又は支持体を露光に使用している間に１つ又は複数のテーブル又は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適用することもできる。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存在す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整するアジャスタ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少なくとも外側及び／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。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、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ニングされる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡ（例えば、マスク）を正確に位置決めできる。一般に、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイス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）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の移動は、第２のポジショナ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を用いて実現できる。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（例えば、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か、又は固定してもよい。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマーク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メントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分Ｃの間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、パターニングデバイス（例えば、マスク）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（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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、単一静的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（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」は同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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、単一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（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」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、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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１のリソグラフィ装置では、基板テーブルＷＴの位置を測定する本発明のある実施形態によるエンコーダタイプの位置測定システムＰＭＳが提供されている。エンコーダタイプの位置測定システムＰＭＳは、６自由度で基板テーブルＷＴの位置を決定するように構成されている。このため、基板テーブルＷＴ上に複数のエンコーダヘッドＥＨが提供され、リソグラフィ装置のフレーム上に、例えば、いわゆるメトロロジーフレーム上にグリッドプレートＧＰが取り付けられている。

[00037] グリッドプレートＧＰは、グリッド又は回折格子を含むオブジェクトであり、板状である必要はない。グリッドプレートＧＰは、エンコーダヘッドＥＨを用いて可動オブジェクトの位置を測定するためのグリッド又は回折格子を備えた任意のオブジェクトであってもよい。

[0038] 図２は、本発明のある実施形態による位置測定システムのエンコーダヘッド２及びグリッドプレート３の側面図を示す。グリッドプレート３は、グリッド又は回折格子を有する平面を含む。このようなグリッドプレート３は、当分野で周知である。

[0039] エンコーダヘッド２は例えば可動オブジェクト上に配置され、グリッドプレート３は基準ターゲット上に配置されるが、グリッドプレート３が可動オブジェクト上に配置され、エンコーダヘッド２が基準ターゲット上に配置されることも可能である。

[0040] エンコーダヘッド２は、光源４（広義に「放射源」と呼ぶことができる）、例えばレーザ源を含む。光源４は、単独で、又は他のコンポーネントと組み合わせて、所望の位置で光ビームを放出するように構成された任意のオブジェクトであってよい。光源４は、また、例えばリモート光源に接続されたファイバであってもよい。

[0041] 光源４は、グリッドプレート３に向かって測定方向Ａに測定ビームを放出する。測定ビームＡはグリッドプレート３の平面に対して角度αで誘導され、角度αは９０度より小さい、すなわちグリッドプレート３の平面に対して非垂直である。

[0042] 測定ビームは、グリッドプレート３上で回折されることになり、他の測定のために１次及び−１次反射が使用される。１次及び−１次ビームは、反射してエンコーダヘッド２へと戻り、エンコーダヘッド２は、１次及び−１次反射をグリッドプレート３に戻るように反射させるミラー素子５を含み、１次及び−１次反射は、単一の反射ビームを結合するように反射される。

[0043] ミラー素子５は、入射角に対して平行に１次及び−１次ビームを反射させるように構成された任意の反射素子であってよい。好ましくは、ミラー素子５は、コーナキューブ及びキャッツアイなどの再帰反射器である。

[0044] この反射ビームにおける強度の差は、グリッドプレート３に対するエンコーダヘッド２の動きを表す。反射ビームはミラー６によって検出器７へと反射することになる。検出器７は、グリッドプレート３に対するエンコーダヘッド２の動きを表す信号を提供することになる。

[0045] ミラー素子６は、例えば偏光ビームスプリッタである。このような実施形態では、光源２によって発せられる偏光は偏光ビームスプリッタを通過し、グリッドプレート３からの反射光ビームは完全に反射される。光路内に４分の１波長（λ）板を配置して、光源によって発せられた光／放射が偏光ビームスプリッタを通過できるように、光ビームの位相を変更することができ、反射された光ビームは偏光ビームスプリッタ上で反射する。４分の１波長（λ）板は、例えばミラー素子５上に配置することができる。

[0046] 測定ビームはグリッドプレートの平面上に９０度よりも小さい角度αで誘導されるため、エンコーダヘッド２は、グリッドプレート３の平面に対して実質的に平行及び垂直の両方の方向でのエンコーダヘッドとグリッドプレート３との間の変位に敏感となる。したがって、エンコーダヘッド２は比較的簡単な設計であるが、エンコーダヘッド２は、それ自体でのＸ方向又はＺ方向の位置変化を正しく決定できない場合がある。位置変化を決定するためには、グリッドプレート３に対するエンコーダヘッド２の動きに関する他の情報が望ましい。

[0047] 図３は、本発明のある実施形態による位置測定システムを示す。位置測定システム１は、図２のエンコーダヘッドと類似の第１のエンコーダヘッド２と、２つのエンコーダヘッド部２ａ及び２ｂで構築された第２のエンコーダヘッド２とを含み、ここで第１のエンコーダヘッド部２ａは光源４及び検出器７を含むが、第２のエンコーダヘッド部２ｂはミラー素子５を含む。いくつかのエンコーダヘッド部２ａ、２ｂから構築されたこのようなエンコーダヘッド２は、リソグラフィ装置での位置測定システム１の取り付けに関してより柔軟性を与えることができる。

[0048] エンコーダヘッド２は可動オブジェクト１０上に取り付けられるが、グリッドプレート３は基準オブジェクト１１上に取り付けられる。

[0049] 位置測定システムは、エンコーダヘッド２の検出器７に接続されたプロセッサ１２をさらに含む。プロセッサ１２は、検出器７によって提供される信号に基づいて、位置変化又は任意の他の位置量を決定することができる。

[0050] 位置測定システム１のエンコーダヘッド２の測定ビームは、どちらもＸ−Ｚ面内の９０度より小さい角度でグリッドプレート３の平面に誘導される。しかし、測定ビームがグリッドプレートに誘導される実際の角度は異なる。結果として、エンコーダヘッド２の両方の検出器７は、Ｚ方向及びＸ方向の動きを表す異なる成分を含む信号を提供することになる。Ｘ及びＺ方向に関する情報を含む２つの異なる信号があるため、Ｘ方向の動き及びＺ方向の動きをプロセッサ１２によって計算することができる。

[0051] したがって、図３に示す位置測定１の実施形態は、単一のグリッドプレート３のみを用いて、Ｘ及びＺの両方の方向に関して情報を提供する。Ｚ方向の位置変化を測定するために、Ｚ方向に平行にグリッドプレートを提供する必要はないが、別の１Ｄエンコーダヘッド、すなわち、１つの測定ビーム及び結果として１方向の感度を有するエンコーダヘッドを使用する柔軟性を維持する。

[0052] 多数のグリッドプレートが隣接して配置され、それによってグリッドプレートの平面が平行に配置された場合、この利点が依然として存在することに留意されたい。

[0053] 一実施形態では、システムは２つ以上の基準ターゲットを含み、この基準ターゲットは、１つ又は複数の基準ターゲットの平面が実質的に同じ平面内にあるように隣接して配置される。

[0054] 実際には、位置測定システム１は、６自由度で可動オブジェクトの位置を測定できることが望ましい。このような位置測定システムの好ましい実施形態では、それぞれが専用の光源を有する６つの別々の１Ｄエンコーダヘッドを使用することが提案される。このような位置測定システムは、検出器７から入手される測定信号が十分に独立しているため、処理ユニット１２内での異なる方向の動きが区別できるように、エンコーダヘッド２の測定方向が選択される限り、単一のエンコーダヘッド２の取り付けに関してかなりの柔軟性を提供する。好適には、それぞれの１Ｄエンコーダヘッドが異なる測定方向を有することが好ましい。

[0055] 図４は、グリッドプレート３の下に位置する可動オブジェクト１０上に配置される６つの１Ｄエンコーダヘッドの構成の一例を上面図で示す。６つのエンコーダヘッドは、上面図内の測定ビーム方向を表す矢印で示される。それぞれの測定ビームはＺ成分と、Ｘ及び／又はＺ成分とを有することになる。それぞれのエンコーダヘッド２の測定ビームは、グリッドプレート３の平面で異なる角度で誘導され、それによって、エンコーダヘッド２の検出器によって提供される結果として生じる測定信号から、処理ユニット内で可動オブジェクト１０の６自由度を計算するために信号内の十分な独立性を得る。

[0056] 図４に示す構成は、Ｘ方向及びＹ方向に比較的大きな範囲の動きを有し、他の方向（Ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）に比較的小さな範囲を有する可動オブジェクトにとって特に好適であることに留意されたい。このような構成は、例えば、パターニングデバイス支持体又は基板支持体などのリソグラフィ装置内のステージに使用することができる。

[0057] 図５は、１つがＸ−Ｚ面内、１つがＹ−Ｚ面内、及び１つがＸ−Ｙ−Ｚ面内の測定ビームを有する３つのエンコーダヘッド２の上面図を示す。図５の構成の利点は、すべての測定ビームが同じ測定位置２０に誘導されることである。

[0058] Ｚ方向の可動オブジェクト１０の動きは、測定ビームがグリッドプレート３に当たる正確な位置を変更できることに留意されたい。したがって、可動オブジェクト１０の公称位置において測定ビームが同じ測定位置で反射するように、測定ビームの角度及びエンコーダヘッドの位置が選択される。

[0059] 図５の構成では、組み合わせると３方向の成分を有する３つの測定ビームが存在する。この構成では、６自由度で可動オブジェクトの位置を計算するのに十分な情報は提供されない。したがって、６自由度で可動オブジェクト１０の位置を決定するために、他の情報を入手しなければならない。

[0060] この他の情報は、単一の測定位置２０へと誘導される測定ビームを有する他のエンコーダヘッドによって、また他の測定位置へと誘導される測定ビームを有するエンコーダヘッドによっても入手することができる。

[0061] 図６は、グリッドプレート３上の単一の測定位置２０で測定する図５の３つのエンコーダヘッド２と、３つの他の１Ｄエンコーダヘッドとを組み込んだ可能な構成を示す。図５の組合せのエンコーダヘッド２は、可動オブジェクト１０の１つの角に配置され、他の３つのエンコーダヘッド２は可動オブジェクト１０の他の角に配置される。

[0062] ６つのエンコーダヘッド２の測定信号は、６自由度で可動オブジェクト１０の位置を計算するのに十分な測定情報を処理ユニット１２に提供する。これにより、６つの別々の１Ｄエンコーダヘッド２を使用することで、可動オブジェクト１０及び／又は基準オブジェクト１１上でのエンコーダヘッド２の取り付けに関してかなりの柔軟性が提供される。さらに、本発明の位置測定システムは、単一の測定位置２０で可動オブジェクトの位置を測定する可能性を提供する。

[0063] 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、集積光学システム、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の製造である。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。

[0064] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、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、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると内部にパターンが残される。

[0065] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの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、又はこれら辺りの波長を有する）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。

[0066] 「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一つ、又はその組合せを指すことができる。

[0067] 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たデータ記憶媒体（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。

[0068] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、添付の特許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。

Claims (15)

1. 他のオブジェクトに対する可動オブジェクトの位置を測定する位置測定システムであって、
   前記可動オブジェクト及び前記他のオブジェクトのうちの一方に取り付けられ、それぞれが測定方向に沿って測定ビームを放出するように構成された２つ以上の一次元エンコーダヘッドと、
   前記可動オブジェクト及び前記他のオブジェクトのうちの他方に取り付けられた基準ターゲットであって、前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を備える基準ターゲットと、
   前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドの出力に基づいて前記可動オブジェクトの位置を計算するように構成されたプロセッサと、
   を備え、
   前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドそれぞれの前記測定方向が、前記基準ターゲットの前記平面に対して非垂直である位置測定システム。
2. ６つの一次元エンコーダヘッドを備え、前記プロセッサが、前記６つの一次元エンコーダヘッドに基づいて６自由度で前記位置を決定するように構成される、請求項１に記載の位置測定システム。
3. 前記位置測定システムが、１つの基準ターゲットを備える、請求項１に記載の位置測定システム。
4. ２つ以上の基準ターゲットを備え、前記基準ターゲットは、前記１つ又は複数の基準ターゲットの前記平面が実質的に同じ平面内にあるように、隣接して配置される、請求項１に記載の位置測定システム。
5. 前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドのうちの第１の一次元エンコーダヘッドの前記測定ビームと前記２つ以上のエンコーダヘッドのうちの第２の一次元エンコーダヘッドの前記測定ビームとが、前記オブジェクトの名目上の位置において、前記基準ターゲットのうちの１つの上の単一の測定位置で一致する、請求項１に記載の位置測定システム。
6. 前記第１の一次元エンコーダヘッドの前記測定ビームの前記測定方向及び前記第２の一次元エンコーダヘッドの前記測定方向が、前記それぞれの基準ターゲットの前記平面に対して実質的に平行の前記平面内で互いに実質的に垂直に配置される、請求項５に記載の位置測定システム。
7. 少なくとも３つの一次元エンコーダヘッドを備え、前記１つ又は複数のエンコーダヘッドのうちの第３の一次元エンコーダヘッドの測定ビームが前記単一の測定位置で一致する、請求項５に記載の位置測定システム。
8. 前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドが、前記可動オブジェクト上に取り付けられ、前記１つ又は複数の基準ターゲットが、前記他のオブジェクト上に取り付けられる、請求項１に記載の位置測定システム。
9. 前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドのそれぞれが、放射源を備える、請求項１に記載の位置測定システム。
10. 前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドのうちの少なくとも２つの一次元エンコーダヘッドの前記測定ビームが、前記グリッドプレートの前記平面に対して異なる角度で誘導される、請求項１に記載の位置測定システム。
11. 放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するように構築されたパターニングデバイス支持体であって、前記パターニングデバイスは、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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支持体と、
    基板を保持するように構築された基板支持体と、
    前記基板のターゲット部分に前記パターン付放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
    他のオブジェクトに対する前記支持体のうちの１つの支持体の位置を決定する位置測定システムであって、
    前記１つの支持体及び前記他のオブジェクト上に取り付けられ、それぞれが測定方向に沿って測定ビームを放出することができる２つ以上の一次元エンコーダヘッドと、
    前記１つの支持体及び前記他のオブジェクトのうちの他方に取り付けられ、それぞれの基準ターゲットが、前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を備える基準ターゲットと、
    前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドの出力に基づいて前記１つの支持体の位置を計算するように構成されたプロセッサと、
    を備える位置測定システムと、
    を備えるリソグラフィ装置であって、
    前記２つ以上の一次元エンコーダヘッドそれぞれの前記測定方向が、前記基準ターゲットの前記平面に対して非垂直であるリソグラフィ装置。
12. 前記位置測定システムが、６つの一次元エンコーダヘッドを備え、前記プロセッサが、前記６つの一次元エンコーダヘッドに基づいて６自由度で前記位置を決定するように構成される、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. リソグラフィ装置内に位置測定システムを配置してオブジェクトに対して６自由度で前記リソグラフィ装置内のステージの位置を測定する方法であって、
    それぞれが測定方向に測定ビームを放出することができる６つの一次元エンコーダヘッドと、前記１つ又は複数の一次元エンコーダヘッドと協働するグリッド又は回折格子を有する平面を備える基準ターゲットを提供するステップと、
    前記ステージ及び前記オブジェクトのうちの一方に前記一次元エンコーダヘッドを取り付け、前記ステージ及び前記オブジェクトのうちの他方に前記基準ターゲットを取り付けるステップであって、前記６つの一次元エンコーダヘッドのうちの少なくとも２つの一次元エンコーダヘッドの前記測定方向が前記それぞれの基準ターゲットの前記平面に対して非垂直であるステップと、
    前記６つの一次元エンコーダヘッドを、前記エンコーダヘッドの出力に基づいて前記ステージの位置を計算するように構成されたプロセッサに結合するステップと、
    を含む方法。
14. ２つ又は３つの一次元エンコーダヘッドを取り付け、前記ステージの公称位置において、前記２つ又は３つのエンコーダヘッドの測定ビームを前記同じ測定位置へと誘導するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記６つの一次元エンコーダヘッドのそれぞれの一次元エンコーダヘッドの前記測定方向が、前記それぞれの基準ターゲットの前記平面に対して非垂直であるように、前記６つの一次元エンコーダヘッドを取り付けるステップを含む、請求項１３に記載の方法。

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