JP2011520245A - リソグラフィ装置のための剪断層チャック - Google Patents

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Abstract

物体（２１０）を保持するためにサポート構造（３００）を含むリソグラフィ装置が開示される。物体は露光されるパターニングデバイスまたは基板であってよい。サポート構造は、物体が上で支持されたチャック（３２１）と、チャックおよびステージ（２３０）に対して垂直の剪断コンプライアント細長要素のアレイ（３２５）とを含み、それによって細長要素の第１端はチャックの第２表面に接触し、細長要素の第２端はステージに接触する。細長要素のアレイを用いることによって、ステージとチャックとの間の応力の移動は実質的に均一になり、結果的に応力によるチャックの変形中におけるチャックの第１表面に対する物体のずれの最小化となる。
【選択図】図３

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置およびリソグラフィ装置において物体を確実に保持する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に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）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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を用いることができる。このパターンは、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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、ＵＶ放射ビームを用いてパターンを基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上へと結像することよって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングさ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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、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り、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] 従来、レチクルまたは基板などの物体を「ステージ」と呼ばれる支持ベース構造にしっかりと保持するためにクランプデバイスが使用される。「ステージ」を「テーブル」、「フレーム」または「フォースフレーム」と呼ぶこともある。クランプを「チャック」と呼ぶこともできる。ステージは、３箇所における動的サポートを含む様々な手段によってチャックに結合されてよい。チャックはステージと一体化して構成されてよい。ステージの移動中または露光動作中、物体は、典型的には、物体とチャックとの間の静電引力または部分真空によって生成される垂直力（すなわち、チャックに対して垂直に作用する力）を用いてチャックにしっかりと結合される。垂直力およびチャックの垂直剛性は、移動中または露光中に物体を垂直方向に固定するように作用する。接線方向、すなわちチャックの平面においては、物体は、チャックと物体との間の摩擦を介して移動中または露光中にチャックに対して動くことが防止される。
[0004] 露光中または露光前アライメント中に加速がステージに付与された場合、ステージからチャックへと応力が移動され、この応力はチャックとともに物体が変形することをもたらすことがある。典型的には、ステージからチャックへ（およびチャックから物体へ）の加速誘導された応力の移動は均一ではない。これは、特にチャック変形が大きい場合にチャックと物体との間のずれの可能性を上げる。チャック変形は、ステージ、チャックおよび／または物体の間の温度差によってもたされる場合があり、チャックに対する物体のずれという結果となる。
[0005] チャックとステージとの間の応力の移動を制限するための従来の取り組みは、チャックをステージから離すために精密に機械加工された動的または半動的マウントを使用することである。しかしながら、多数の別個の配置における動的マウントは応力の移動を均一に分配しない場合がある。ストレスの移動をより均一に分配するための代替の取り組みは、被支持物体と局所的接触を行う複数のバールを含むチャックを使用することである。
[0006] 図２Ａは、複数のバール２２５を含む従来のチャック２００を示す。ステージ２３０は、例えば、垂直方向に平面電極２２０を介して加えられた静電力によって物体２１０を保持する。物体２１０は、上面２１２および上面の２１２の反対側である底面２１４を有する。バール２２５は物体２１０を支持する。バール２２５の各々は、ばね２０５として符号で示されるばねのように機能し、所定量の剪断コンプライアンス(shear compliance)を提供する。
[0007] 図２Ｂは、物体２１０の底面２１４を示す底面図である。バール２２５の上端は、物体２１０の底面２１４で局所接点２２７を形成する。
[0008] バール２２５の寸法および構成は、剪断コンプライアンスを提供するためにある程度調整されてよい。しかしながら、バール２２５に使用される材料は多数の追加の要件を有しており、その要件は、硬度、機械性能、熱膨張係数などを含むが、これらに限定されない。したがって、関心のある全方向において所望の剪断コンプライアンスに対してバール２２５を調整することが困難な場合がある。例えば、物体２１０とバール２２５との境界面に高い剪断コンプライアンスを有することが望ましい一方、境界面に低い垂直コンプライアンスを有することも望ましい。物体２１０と直接接触するバール２２５は、通常垂直方向においても高いコンプライアンスを有しており、システムの全体的な剪断コンプライアンスを最適化することを難しくする。さらに、所望の剪断コンプライアンスを有するバール２２５は、典型的には、長くて細く、その形状は物体の静電クランピングをかなり困難にする。さらに、物体２１０の平面性は、バール２２５内の不均一な応力分配により損なわれる場合がある。
[0009] 応力状態下における被支持物体のずれを最小化するために所望の剪断コンプライアンスを提供するチャックを設計することが望ましいが、上記した限定を受けない。
[0010] 本発明の第１実施形態によると、システムは、チャックと、第１端および第２端のそれぞれを有する細長要素のアレイであって、それによって第１端はチャックに接触し、第２端はステージに接触する、細長要素のアレイとを含む。細長要素のアレイを用いることによって、ステージとチャックとの間の応力の移動は実質的に均一になり、結果的にステージに対するチャックの移動中におけるチャックの第１表面に対する物体のずれの最小化となる。
[0011] 別の実施形態によると、方法は、細長要素のアレイをチャックとステージとの間で結合することであって、それによって細長要素の縦軸はチャックおよびステージに対して垂直であり、細長要素の第１端はチャックの第２表面に接触し、細長要素の第２端はステージに接触する。応力状態下において、ステージとチャックとの間の応力の移動は、細長要素のアレイを用いることによって実質的に均一になる。方法は、チャックの第１表面上で物体を支持することであって、第１表面は第２表面の反対側である、ことをさらに含む。方法は、チャックおよびステージに応力状態を受けさせることと、測定された変形をチャックの第１表面に対する物体のずれと相互に関連させるために応力状態下におけるチャックおよびステージの変形を測定することとをさらに含む。
[0012] さらなる実施形態によると、リソグラフィ装置は、放射ビームを生成するように構成された照明システムと、放射ビームをパターン付けするように構成されたパターニングデバイスと、パターン付けされた放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムと、サポートシステムとを含む。サポートシステムは、第１表面および第２表面を有するチャックと、第１端および第２端のそれぞれを有し、かつチャックの第２表面に対して垂直の縦軸を有する細長要素のアレイであって、それによって第１端はチャックの第２表面に接触し、第２端はステージに接触する、細長要素のアレイとを含む。細長要素のアレイを用いることによって、ステージとチャックとの間の応力の移動は実質的に均一になり、結果的に応力によるチャックの変形中におけるチャックの第１表面に対する物体のずれの最小化となる。パターニングデバイスまたは基板は、チャック上に設置された物体になるように構成される。
[0013] さらなる別の実施形態によると、物体を支持するシステムは、物体を支持する第１表面を有するチャックと、１つ以上の移動方向または回転方向においてチャックを支持するステージと、他の移動方向または回転方向に対して少なくとも１つの移動方向または回転方向において相対的に低い剛性を有するチャックとステージとの間の中間層であって、結果的にステージとチャックとの間の応力によるチャックの変形中におけるチャックの第１表面に対する物体のずれの最小化となる、中間層とを含む。
[0014] さらなる別の実施形態によると、システムは、第１表面および第１表面の反対側に配置された第２表面を有するチャックであって、物体を保持するように構成されたチャックと、第１端および第２端のそれぞれを有し、かつチャックの第２表面に対して垂直の縦軸を有する細長要素のアレイであって、細長要素のアレイがチャックとステージとの間に応力を均一に分配するようにチャックをステージに堅く結合することによってチャックをステージから離すために第１端はチャックの第２表面に接触し、第２端はステージに接触する、細長要素のアレイとを含む。
[0015] 本発明のさらなる実施形態、特徴および利点、さらに本発明の様々な実施形態の構造および動作を、添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。
[0016] 本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の１つ以上の実施形態を図示し、さらに、記述とともに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して使用することを可能にするように作用する。
[0017] 図１は、本発明の一実施形態によるレチクルベースのリソグラフィ装置を概略的に示す。 [0018] 図２Ａは、物体を支持する複数のバールを含むリソグラフィ装置におけるチャックを概略的に示す。 [0018] 図２Ｂは、物体を支持する複数のバールを含むリソグラフィ装置におけるチャックを概略的に示す。 [0019] 図３は、本発明の一実施形態による、細長要素を含む剪断層を介してステージに結合されたチャックを有するサポート構造を概略的に示す。 [0020] 図４Ａは、本発明の一実施形態による、図３に示すサポート構造の詳細を概略的に示す。 [0020] 図４Ｂは、本発明の一実施形態による、図３に示すサポート構造の詳細を概略的に示す。 [0021] 図４Ｃは、本発明の一実施形態による、剪断層を有する例示的チャックの詳細なピンレイアウトの上面図を概略的に示す。 [0021] 図４Ｄは、本発明の一実施形態による、剪断層を有する例示的チャックの詳細なピンレイアウトの側面図を概略的に示す。 [0022] 図５は、本発明の一実施形態による、加速力がステージ上に付与された場合の図３のチャック、細長要素およびステージの変形を概略的に示す。 [0023] 図６は、本発明の一実施形態によるサポート構造の一部の等角図を概略的に示し、熱応力の影響を示す。 [0024] 図７は、本発明の一実施形態による、ステージに温度勾配がない場合の図６に示すチャック、被支持物体および剪断層の細長要素の変形を概略的に示す。 [0025] 図８は、本発明の一実施形態による、ステージに例示的温度勾配があった場合の図６に示すチャック、被支持物体、ステージおよび剪断層の細長要素の変形を概略的に示す。 [0026] 図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の２つの実施形態による、図３の剪断層の細長要素の２つの異なる構成を概略的に示す。 [0027] 図１０Ａは、チャックとステージとの間に中間膜層が使用される本発明の一実施形態の図を概略的に示す。 [0027] 図１０Ｂは、チャックとステージとの間に中間膜層が使用される本発明の一実施形態の図を概略的に示す。 [0027] 図１０Ｃは、チャックとステージとの間に中間膜層が使用される本発明の一実施形態の図を概略的に示す。 [0028] 図１１は、本発明の様々な実施形態による、例示的プロセスを記載しているフローチャートを概略的に示す。 [0028] 図１２は、本発明の様々な実施形態による、例示的プロセスを記載しているフローチャートを概略的に示す。
[0029] 本発明の１つ以上の実施形態は、添付の図面を参照して説明される。図面では、同様の参照番号は同一または機能的に類似する要素を示してよい。さらに、参照番号の最も左側の（１つ以上の）桁は、参照番号が最初に現れた図面を識別することができる。
[0030] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される(１つ以上の)実施形態は、本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される（１つ以上の）実施形態に限定されない。本発明は添付の特許請求の範囲によって規定される。
[0031] 記載される（１つ以上の）実施形態、および「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」などへの本明細書における言及は、記載される（１つ以上の）実施形態が特定の特徴、構造または特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造または特性を含まないことを示す。さらに、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造または特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、または特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識にあることが理解される。さらに、物理的な向きを示す用語、例えば「上」、「下」、「側」などは、例示目的のためのみに使用されており、本発明を特定の向きに限定しない。
[0032] 本発明の実施形態はハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはその任意の組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサで読み取り、実行することができる機械読取可能媒体に記憶した命令としても実施することができる。機械読取可能媒体は、機械（例えば、計算デバイス）で読取可能な形態で情報を記憶するか、伝送する任意の機構を含むことができる。例えば、機械読取可能媒体はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響または他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを、本明細書では特定の行為を実行するものとして記述することができる。しかしながら、このような記述は便宜的なものにすぎず、このような行為は実際には計算デバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行する他のデバイスの結果であることを認識されたい。
リソグラフィ装置
[0033] 図１は、本発明の１つ以上の実施形態との使用に適したリソグラフィ装置１００の一実施形態を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば紫外線またはＤＵＶ放射）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成され、かつ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１ポジショナＰＭに連結されたサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、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、かつ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２ポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
[0034] 照明システムＩＬとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[0035] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの重量を支えるなどしてパターニングデバイスＭＡを支持する。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置１００の設計、および、パターニングデバイスＭＡが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスＭＡを保持することができる。サポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスＭＡを、例えば、投影システムＰＳに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0036] 本明細書において使用される「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内または上にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまた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内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内または上に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[0037] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[0038] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0039] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
[0040] リソグラフィ装置１００は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
[0041] 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。例えば、放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯとリソグラフィ装置１００は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームＢは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
[0042] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータＩＬの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、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といったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使って放射ビームＢを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
[0043] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１ａには明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形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って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0044] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといった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適用することができる。
[0045] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0046] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン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）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、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で処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[0047] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）または極端紫外線（５ｎｍ以上）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0048] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折および反射型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
物体サポート構造の例示的実施形態
[0049] 図３は、本発明の一実施形態による、物体２１０のための例示的サポート構造３００を示す。サポート構造３００は、チャック３２１をステージ２３０に結合する剪断コンプライアント(shear-compliant)応力層３２０と呼ばれる（「剪断層」とも呼ぶ）中間層を含む。物体２１０はチャック３２１の第１表面３２２上に設置される。上記したように、物体はパターニングデバイスまたは基板であってもよい。
[0050] 様々な例においては、ステージ２３０は、ケイ素−炭化ケイ素（ＳｉＳｉＣ）、Ｉｎｖａｒ、ステンレス鋼、酸化アルミニウム、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）（Ｓｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社によるガラスセラミック複合材）などを含むが、これらに限定されない様々な材料から成ってよい。一例では、ステージ２３０は、複数の動的マウント（図示せず）によって運動学的に支持されてよい。ステージ２３０を支持するために例えばエアベアリングなどの様々なベアリング構成を使用した場合に同様の構成が使用されてもよい。図３に示す例示的実施形態では、ステージ２３０はＸＹ平面において磁気的に駆動される。この例では、ヨーク３６５はステージ２３０内に収容される。ヨーク３６５は他の適した材料であっても、それを含んでもよい。この例では、ステージ２３０を磁気浮上させるためにｚ方向磁気アクチュエータ３７０を使用し、それによってステージ２３０をＸＹ平面において駆動することができる。
[0051] 一例では、チャック３２１は、物体２１０がチャック３２１の第１表面３２２上に必要な平面度で設置されるように高い平面度で設計される。例えば、チャック３２１は、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）などの相対的に低い熱膨張係数を有する材料からなってよいが、本発明はＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）チャックに限定されておらず、他の材料を使用してもよい。チャック材料の所望の特性としては、化学安定性、化学均質性、良い機械性能などが挙げられる。
[0052] 一例では、剪断層３２０は細長要素３２５（「ピン」とも呼ぶ）のアレイを含んでよい。細長要素３２５の第１端はチャック３２１の第２表面３２３に結合され、第２表面３２３は、物体２１０が上に設置された第１表面３２２と反対側である。細長要素３２５は均一に間隔が空けられていてよい。細長要素３２５は物体２１０と直接接触しないことがある。すなわち、細長要素３２５とチャック３２１との間の境界面は、チャック３２１と物体２１０との間の境界面から少し離れている。この構成では、細長要素３２５の垂直コンプライアンスにはあまり設計上の問題がないため、細長要素３２５の剪断コンプライアンスを調整することはより容易である。剪断層３２０の組み込みは、チャック３２１の他の移動または回転方向に対して少なくとも１つの移動または回転方向において相対的に低い剛性を達することを可能にする。細長要素３２５は、剪断層３２０の所望の機能性により、Ｉｎｖａｒ、ＳｉＳｉＣ、ステンレス鋼などを含むが、これらに限定されない材料を含んでよい。一例では、剪断層３２０の主要な機能性は、応力を均一に分配することであってよい。細長要素３２５の寸法および空間構成は、応力状態下においてステージ２３０とチャック３２１との間の応力の移動が均一であるように選択されてよい。これは、例えば、応力の均一の移動がチャック３２１の変形中における物体２１０のずれの可能性を最小限にするために行われ得る。
[0053] 一例では、サポート構造３００は、製造しやすい単一の構造で異種材料を組み合わせることを可能にするが、柔軟性のある設計を提供する。構造は、質量の減少および垂直方向における剛性の改善を可能にし得る。異種材料を用いる一例示的実施形態は、チャック３２１に対してＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）、ピン３２５に対してＩｎｖａｒおよびステージ２３０に対してＳｉＳｉＣを用いることを含む。別の例示的実施形態は、ピン３２５に対してＩｎｖａｒを用いることを排除するが、適宜ＳｉＳｉＣまたは他の材料からなるステージ２３０と一体化された形状コンプライアントピンまたは細長バールを用いることを含む。さらなる別の実施形態は、例えばＩｎｖａｒ、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）などといった同じ材料からなるチャック３２１、ステージ２３０および剪断層３２０を含む。
[0054] さらに、または代替的に、１つ以上の追加の物体３５０および／または３６０がチャック３２１によって支持されてよい。例えば、物体３５０および／または３６０は、物体２１０の所望の位置および／またはアライメントを決定するために使用される位置決めセンサであってよい。位置決めセンサ３５０および／または３６０は、基準位置に対する応力状態下でのｘｙ平面における物体２１０の変位またはずれを測定することができる。基準位置は、固定の座標または応力状態前の物体２１０の初期位置によって示されてよい。追加の物体３５０および／または３６０は、物体２１０の初期の位置決めおよび／またはアライメントを容易にする基準マークであってもよい。これらは、物体２１０の相対的な変位の測定、ならびに物体２１０の位置およびアライメントの調整に役立つことができる。
[0055] 図４Ａは、サポート構造３００の上下逆の図を示しており、ステージ２３０の底面３７２に結合されたｚ方向磁気アクチュエータ３７０を示す。
[0056] 図４Ｂは、本発明の一実施形態によるステージ２３０の内部構造の切欠図を示す。この実施形態では、ステージ２３０は、質量を減少させて他の構造に合わせるために固体のブロックとして構成されない場合がある。ステージ２３０の中央領域４２３は、それぞれｘおよびｙ方向に互いに交差する交差バッフル４３４および４３２を含んでよい。この種類の構造は、全体の質量を低く保つ一方で、ステージ２３０に対して十分な構造強度および剛性を提供する。
[0057] 図４Ｃは、チャック３２１の底面３２３上の細長要素３２５の例示的構成（すなわち、例示的ピンレイアウト）を示す。チャック３２１の底面３２３上の細長要素３２５の接触領域を４２５で示す。チャック３２１は、細長要素３２５を介してステージ２３０の中央領域４２３（図４Ｂに示す）と位置合わせされて結合された中央領域４２４を有する。図４Ｃには具体的に示していないが、物体２１０は中央領域４２４の上に設置されてよい。中央領域４２４の外側の拡大領域４２２および４２７も接触領域４２５を含んでよい。
[0058] 図４Ｄは、ステージ２３０に結合されたチャック３２１の側面図を示し、図４Ｃに示す上面図に対応する。例示的実施形態では、細長要素３２５の高さ「ｈ」は約６ｍｍであってよく、細長要素３２５のピッチ「ｐ」は約２０ｍｍであってよい。各細長要素は、直径約２ｍｍであってよい。本発明は細長要素３２５の特定の寸法値または特定の構成に限定されていないので、代替の設計で他の寸法値を用いてもよい。
加速誘導されたおよび熱的誘導された応力シミュレーション
[0059] 図５〜図８は、予測される応力状態下におけるチャック３２１、ステージ２３０および細長要素３２５（図３に示す）の予測される変形を予想するために実行されたコンピュータシミュレーションの結果を示す。一例では、例えば（コンコルド、マサチューセッツのＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓ社による）Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ（登録商標）などのコンピュータ援用設計(Computer Aided Design)（ＣＡＤ）を使用してシミュレーションを実行するための概略的な幾何学的形状を構成することができる。応力状態下における実際のシミュレーションを行うためには、例えば（キャノンズバーグ、ＰＡのＡＮＳＹＳ社による）ＡＮＳＹＳ（登録商標）などの設計解析ソフトウェアを使用してもよい。
[0060] 特に、図５は、加速力５０５がステージ２３０に付与された場合のサポート構造３００の構成要素の変形を示す。図５では、変形の縮尺が拡大されてサポート構造３００の異なる構成要素の変形の本質をより容易に示す。例示的シミュレーションによると、約１０ｇの加速力がステージ２３０に付与されて約１０〜２０ｎｍだけステージ２３０を変形させた場合、物体２１０の下のチャック３２１の変形は、約１．５ｎｍという低さである。約３０Ｎ／μｍといった例示的剪断剛性値は、高さ約６ｍｍおよび直径約２ｍｍと想定される細長要素３２５によって表される。この例では、チャック３２１は、約１００ｍ／秒２という高さの加速に対して約１〜２ｎｍの範囲内で変形する。それに比べて従来のベースラインサポート構造の構成は、同様の加速の下で２７ｎｍという高さのチャック変形値を経験し得る。
[0061] 図６は、本発明の一実施形態によるサポート構造３００の部分６００の等角図（例えば、全体構造の４分の１）を示す。以下の図７および図８では、物体２１０、チャック３２１および／またはステージ２３０の間の温度差によって生成される（かなり誇張された）変形を示す。図６に示す構造は、図３に示す構造と同様である。追加の物体３５０および３６０は図６に示されていないが、チャック３２１およびステージ２３０の両方を通る任意の冷却チャネル６１５の断面図を示す。冷却チャネル６１５は、サポート構造の一部において目標の温度を維持することに役立つ。ｘおよびｙ方向のそれぞれに沿って続くバッフル４３４および４３２も図６に示す。
[0062] 図７〜図８は、図６のサポート構造３００が相対的な温度差による熱応力の下にあった場合の物体２１０、チャック３２１および細長要素３２５の（例示目的のために誇張された）変形を示す。この例では、ステージ２３０はＳｉＳｉＣを含んでよい。図７は、ステージ２３０に温度勾配がない状態を示す。このシミュレーションは、約１．７ｎｍの熱オーバーレイ(thermal overlay)を示す。
[0063] 図８は、約０．０５Ｋの温度勾配がＳｉＳｉＣステージ２３０に想定された場合の物体２１０、チャック３２１および細長要素３２５の（例示目的のために誇張された）変形を示す。ステージ２３０自体もこの状態で変形している。この状態では熱オーバーレイは少し改善される。
剪断層ピン構成
[0064] 図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の様々な実施形態による、剪断層の細長要素３２５の２つの異なる構成、例えば３２５Ａおよび３２５Ｂのそれぞれを示す。両方の実施形態では、細長要素３２５を介してチャック３２１をステージ２３０に結合するためにエポキシ層９８０が使用される。図９Ａはピン構成３２５Ａを示しており、このピン構成３２５Ａはチャック３２１に結合された平坦な第１端９９０と、ステージ２３０に結合された（例えば、エポキシで埋められ得るステージ２３０のぴったりした穴９８６の中の）第２端９８５とを有する。図９Ｂはピン構成３２５Ｂを示しており、このピン構成３２５Ｂはチャック３２１のゆったりした穴９９３内でチャック３２１に結合された第１端９９２と、同様にエポキシで埋められ得るステージ２３０のぴったりした穴９８６内でステージ２３０に結合された第２端９８５とを有する。
[0065] 本発明の範囲から逸脱することなく様々な他の構成のピンまたは細長要素３２５が使用されてもよいことが当業者に理解されるであろう。例えば、ピンをチャックおよび／またはステージにろう付けすること、留め具（例えばねじ込み継手）を使用すること、ピンまたは他の形状の構造をチャックおよび／またはステージに直接機械加工することなどは全て本発明の可能な代替の実施形態である。
中間膜を有する物体サポート構造の代替の実施形態
[0066] 図１０Ａ〜図１０Ｃは、剪断層１０２０を採用するサポート構造３００の代替の実施形態１０００を示しており、チャック３２１とステージ２３０との間に中間膜層１０３５（図１０Ｂを参照）が配置される。図１０Ａはサポート構造１０００の等角図を示しており、その一部（境界付けられた正方形Ａ内に囲われた）を図１０Ｂでより大きく拡大して示す。図１０Ｂでは、中間膜層１０３５ははっきりと見える。中間膜層１０３５は、その中にピンパターンが機械加工されていてよく、細長要素３２５がそこを通り抜ける。中間膜層１０３５および細長要素３２５は、例えば、Ｉｎｖａｒ、ＳｉＳｉＣなどといった同じ材料から形成されて互いに一体化されていてよい。中間膜層１０３５の厚みは、剪断層１０２０が所望の剪断コンプライアンスを提供することができるように設計される。図１０Ｃは、図１０Ａの正方形Ａ内のサポート構造１０００の一部のさらに拡大化された側面図を示し、剪断層１０２０の詳細を示す。
応力下における物体のずれを測定する方法
[0067] 図１１および図１２は、本発明の実施形態による、方法１１００および方法１２００のフローチャートをそれぞれ概略的に示す。方法１１００はサポート構造における加速誘導された応力に関し、方法１２００はサポート構造における熱応力に関する。一例では、方法１１００および方法１２００は、上述したシステムのうちの１つ以上によって実行されてよい。
[0068] ブロック１１１０では、チャックおよびステージは細長要素を含む剪断層を介して結合される。
[0069] ブロック１１１５では、パターニングデバイスまたは基板はチャック上で支持される。
[0070] ブロック１１２０では、加速がステージに付与される。結果として、ステージ、細長要素およびチャックは変形する。
[0071] ブロック１１２５では、チャックの変形が測定される。
[0072] ブロック１１３０では、チャックの測定された変形がチャック上のパターニングデバイスまたは基板のずれと相互に関連される。
[0073] 図１２では、方法１２００のブロック１２１０、１２１５、１２２５および１２３０は、それぞれ、方法１１００のブロック１１１０、１１１５、１１２５および１１３０と実質的に同一であるが、ブロック１２２０では、ステージと、チャックと、パターニングデバイスまたは基板との間の温度差によりサポート構造に熱応力が誘導される。
[0074] さらに、または代替的に、他の実施形態では、方法は、加速および温度差の組み合わせによって応力が生成された場合にも使用されてよい。
結論
[0075] 本発明の様々な実施形態が以上で説明されているが、この実施形態は一例として示されているだけで限定ではないことを理解されたい。形態および詳細の様々な変更が、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、本発明においてなされてよいことは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の幅および範囲は、以上で説明したいかなる例示の実施形態によっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物に従ってのみ定義されるべきである。
[0076] 発明の概要および要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって、本発明および添付の請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。

Claims (35)

  1. 第１表面および前記第１表面の反対側に配置された第２表面を有し、前記第1表面は物体を支持する、チャックと、
    第１端および第２端のそれぞれを有し、かつ前記チャックの前記第２表面に対して垂直の縦軸を有する細長要素のアレイであって、それによって前記第１端は前記チャックの前記第２表面に接触し、前記第２端はステージに接触する、細長要素のアレイとを含み、
    前記細長要素のアレイを用いることによって、前記ステージと前記チャックとの間の応力の移動は実質的に均一になり、結果的に前記応力による前記チャックの変形中における前記チャックの前記第１表面に対する前記物体のずれを最小化する、システム。
  2. 前記チャックは、前記ステージの加速が前記応力を引き起こすように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記チャックは、前記物体と、前記チャックと、前記ステージとの間の相対的な温度差が前記応力を生成するように構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
  4. 前記チャックは、放射ビームをパターン付けするパターニングデバイスを前記物体として支持する、請求項１、２または３に記載のシステム。
  5. 前記チャックは、パターン付けされた放射ビームによってパターンが上に生成される基板を前記物体として支持する、請求項１、２または３に記載のシステム。
  6. 別の物体が前記チャックの前記第１表面上に支持されている、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記別の物体は、前記物体の所望の位置決めまたはアライメントを決定する位置決めセンサである、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記別の物体は、前記物体の位置決めまたはアライメントを可能にする基準マークである、請求項６または７に記載のシステム。
  9. 前記アレイの前記細長要素は、前記応力を均一に分配するように均等に構成されている、請求項１〜８のうちのいずれかに記載のシステム。
  10. 前記細長要素のアレイは、前記ステージと一体化され、かつ前記チャックに結合されている、請求項１〜９のうちのいずれかに記載のシステム。
  11. 前記細長要素のアレイは、前記チャックと一体化され、かつ前記ステージに結合されている、請求項１〜９のうちのいずれかに記載のシステム。
  12. 前記システムは、
    前記細長要素のアレイが通り抜けるように、前記チャックと前記ステージとの間に配置された中間膜層をさらに含む、請求項１〜１２のうちのいずれかに記載のシステム。
  13. 前記中間膜層および前記細長要素のアレイは同じ材料を含む、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記チャック、前記細長要素のアレイおよび前記ステージは、コンプライアントエポキシ(compliant epoxy)によってお互いに結合されている、請求項１〜１３のうちのいずれかに記載のシステム。
  15. 前記チャックおよび前記ステージのうちの少なくとも１つは、冷却チャネルを含む、請求項１〜１４のうちのいずれかに記載のシステム。
  16. 放射ビームを生成する照明システムと、
    前記放射ビームをパターン付けするパターニングデバイスと、
    基板上に前記パターン付けされた放射ビームを投影する投影システムとをさらに含み、
    前記パターニングデバイスまたは前記基板は前記物体となるように構成されている、請求項１〜１５のうちのいずれかに記載のシステム。
  17. 縦軸、第１端および第２端のそれぞれを有する細長要素のアレイをチャックとステージとの間で結合することであって、それによって前記縦軸は前記チャックおよび前記ステージに対して垂直であり、前記第１端は前記チャックの前記第２表面に接触し、前記第２端は前記ステージに接触し、応力状態下において、前記ステージと前記チャックとの間の前記応力の移動は実質的に均一である、ことと、
    前記チャックの第１表面上で物体を支持することであって、前記第１表面は前記第２表面の反対側である、ことと、
    前記チャックおよび前記ステージに前記応力状態を受けさせることと、
    測定された変形を前記チャックの前記第１表面に対する前記物体のずれと相互に関連させるために前記応力状態下における前記チャックの変形を測定することとを
    含む、方法。
  18. 放射ビームを生成する照明システムと、
    前記放射ビームをパターン付けするパターニングデバイスと、
    前記パターン付けされた放射ビームを基板上に投影する投影システムと、
    サポート構造であって、
    第１表面および前記第１表面の反対側に配置された第２表面を有するチャックと、
    第１端および第２端のそれぞれを有し、かつ前記チャックの前記第２表面に対して垂直の縦軸を有する細長要素のアレイであって、それによって前記第１端は前記チャックの前記第２表面に接触し、前記第２端はステージに接触する、細長要素のアレイとを含み、
    前記細長要素のアレイを用いることによって、前記ステージと前記チャックとの間の応力の移動は実質的に均一になり、結果的に前記応力による前記チャックの変形中における前記チャックの前記第１表面に対する物体のずれを最小化する、サポート構造とを含み、
    前記パターニングデバイスまたは基板は前記物体になるように構成されている、リソグラフィ装置。
  19. 物体を支持するシステムであって、
    前記物体を支持する第１表面を有するチャックと、
    １つ以上の移動方向または回転方向において前記チャックを支持するステージと、
    他の移動方向または回転方向に対して少なくとも１つの移動方向または回転方向において相対的に低い剛性を有する前記チャックと前記ステージとの間の中間層であって、結果的に前記ステージと前記チャックとの間の応力による前記チャックの変形中における前記チャックの前記第１表面に対する前記物体のずれを最小化する、中間層と
    を含む、システム。
  20. 前記応力は前記ステージの加速から生じる、請求項１９に記載のシステム。
  21. 前記応力は、前記物体と、前記チャックと、前記ステージとの間の相対的な温度差によって生じる、請求項１９または２０に記載のシステム。
  22. 前記物体は、放射ビームをパターン付けするパターニングデバイスである、請求項１９、２０または２１に記載のシステム。
  23. 前記物体は、パターン付けされた放射ビームによってパターンが上に生成される基板である、請求項１９、２０または２１に記載のシステム。
  24. 別の物体が前記チャックの前記第１表面上に支持されている、請求項１９〜２３のうちのいずれかに記載のシステム。
  25. 前記別の物体は、前記物体の所望の位置決めまたはアライメントを決定する位置決めセンサである、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記別の物体は、前記物体の位置決めまたはアライメントを可能にする基準マークである、請求項２４に記載のシステム。
  27. 前記中間層は、前記応力を均一に分配する細長要素のアレイを含む、請求項１９〜２６のうちのいずれかに記載のシステム。
  28. 前記細長要素のアレイは、前記ステージと一体化され、かつ前記チャックに結合されている、請求項２７に記載のシステム。
  29. 前記細長要素のアレイは、前記チャックと一体化され、かつ前記ステージに結合されている、請求項２７に記載のシステム。
  30. 前記システムは、
    前記細長要素のアレイが通り抜けるように、前記チャックと前記ステージとの間に配置された中間膜層をさらに含む、請求項２７、２８または２９に記載のシステム。
  31. 前記中間膜層および前記細長要素のアレイは同じ材料を含む、請求項３０に記載のシステム。
  32. 前記チャック、前記細長要素のアレイおよび前記ステージは、コンプライアントエポキシによってお互いに結合されている、請求項２７、２８または２９に記載のシステム。
  33. 前記チャックおよび前記ステージのうちの少なくとも１つは、冷却チャネルを含む、請求項１９〜３２のうちのいずれかに記載のシステム。
  34. 第１表面および前記第１表面の反対側に配置された第２表面を有し、物体を保持するチャックと、
    第１端および第２端のそれぞれを有し、かつ前記チャックの前記第２表面に対して垂直の縦軸を有する細長要素のアレイであって、前記細長要素のアレイが前記チャックとステージとの間に応力を均一に分配するように前記チャックを前記ステージに堅く結合することによってチャックをステージから離すために第１端はチャックの第２表面に接触し、第２端はステージに接触する、細長要素のアレイと
    を含む、システム。
  35. 前記細長要素のアレイを用いることによって、前記チャックの前記第１表面に対する前記物体のずれは、前記ステージが加速されたときの応力による前記チャックの変形中において最小化される、請求項３４に記載のシステム。
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