JP2012178561A - リソグラフィ装置およびステージシステム - Google Patents

Abstract

【課題】正確なショートストローク位置決めを提供する。
【解決手段】ステージシステムは、オブジェクトを保持するオブジェクトテーブルと、第１の移動範囲にわたりオブジェクトテーブルを移動させるショートストロークアクチュエータ素子と、第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたりショートストロークアクチュエータ素子を移動させるロングストロークアクチュエータ素子と、を備える。ステージシステムは、ショートストロークアクチュエータ素子上の空気外乱力を表す量を測定するセンサと、空気外乱を少なくとも部分的に補償する補償力を提供するアクチュエータと、コントローラと、を有する空気式補償デバイスをさらに備える。センサはコントローラのコントローラ入力に接続され、アクチュエータはコントローラのコントローラ出力に接続される。コントローラは、センサから受け取る信号に応答してアクチュエータを駆動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステージシステムおよびステージシステムを備えるリソグラフィ装置に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の目標部分、通常は基板の目標部分に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、集積回路の各層に対応した回路パターンを形成するために使用される。このパターンが基板（例えばシリコンウェーハ）の（例えばダイの一部、あるいは一つまたは複数のダイからなる）目標部分に転写される。パターン転写は典型的には基板に形成された放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群の目標部分が含まれ、これらは連続的に露光される。従来のリソグラフィ装置にはいわゆるステッパとスキャナとがある。ステッパにおいては、目標部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各目標部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向（スキャン方向）に放射ビームによりパターンを走査するとともに基板をスキャン方向に平行または逆平行に走査するようにして各目標部分は照射を受ける。パターニングデバイスから基板へのパターン転写は、基板にパターンをインプリントすることによっても可能である。

基板は基板テーブルによって保持される。基板テーブルは、例えばステッピング過程またはスキャニング過程を使用して、基板表面の連続的な部分に照射可能となるようにアクチュエータによって移動される。一般的な実装では、アクチュエータは二つの主要部を備える。すなわち、粗い位置決めの役割を持つ下部（いわゆるロングストローク）と、精細な位置決めの役割を持つ上部（いわゆるショートストローク）である。ショートストロークの性能を最適化するために、可能な限り小さな外乱がショートストロークに作用するようにすべきである。これは、ロングストロークとショートストロークの間に機械的な結合または他の結合が理想的には存在せず、ロングストロークの移動または変形がショートストロークの性能に悪影響を与えないようにすることを意味する。従来の設計では、最小数の非常に柔軟な接続部と６自由度（ＤｏＦ）のローレンツアクチュエータシステムとを使用することによって、クロストークを最小化していた。

正確なショートストローク位置決めを提供することが望ましい。

本発明の一実施形態によると、オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、第１の移動範囲にわたりオブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたりショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、を備えるステージシステムが提供される。ステージシステムは、ショートストロークアクチュエータ素子上の空気外乱力を表す量を測定するように構成されたセンサと、空気外乱を少なくとも部分的に補償する補償力を提供するように構成されたアクチュエータと、コントローラと、を有する空気式補償デバイスをさらに備える。センサはコントローラのコントローラ入力に接続され、アクチュエータはコントローラのコントローラ出力に接続される。コントローラは、センサから受け取る信号に応答してアクチュエータを駆動するように構成される。
本発明の別の実施形態では、オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、第１の移動範囲にわたりオブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたりショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、を備えるステージシステムが提供される。ステージシステムは、ロングストロークアクチュエータ素子とショートストロークアクチュエータ素子の間の隙間をステージシステムの外部環境に接続し、接続開口部を通して隙間に気体を流出入させる接続開口部を備える。

本発明のさらなる実施形態によると、オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、第１の移動範囲にわたりオブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたりショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、ロングストロークアクチュエータ素子を貫通して設けられる開口部であって、ショートストロークアクチュエータ素子とロングストロークアクチュエータ素子の間の隙間から、ロングストロークアクチュエータ素子と静止構造の間の隙間に向けて延びる開口部と、を備えるステージシステムが提供される。

本発明のさらに別の実施形態によると、オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、第１の移動範囲にわたりオブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたりショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、を備え、ショートストロークアクチュエータ素子が強化リブを備え、強化リブに貫通孔が設けられるステージシステムが提供される。

本発明のさらに別の実施形態によると、上記のステージシステムのいずれかを備えるリソグラフィ装置が提供される。

以下、対応する参照符号が対応する部分を表す添付の模式図を参照して、本発明の実施形態を例示として説明する。

本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施形態の一般概念を説明するためのステージシステムの模式図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式図である。 本発明の一実施形態を適用可能なステージシステムの模式的な側面図である。 本発明の一実施形態を適用可能なステージシステムの模式的な側面図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式的な側面図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式的な側面図である。 本発明の一実施形態に係るステージシステムの模式図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射または任意の他の適切な放射）を調整するよう構成されている照明系（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を支持するよう構成され、いくつか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構成されている第１の位置決め装置ＰＭに接続されているマスク支持構造またはパターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴと、を備える。リソグラフィ装置は、基板（例えばレジストでコーティングされたウェーハ）Ｗを保持するよう構成され、いくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成されている第２の位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板支持部」も備える。リソグラフィ装置は、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば一つまたは複数のダイからなる）目標部分Ｃに投影するよう構成されている投影系（例えば屈折投影レンズ）ＰＳと、をさらに備える。

照明系は、放射の方向や形状の調整またはその他の制御用に、各種の光学素子例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子または他の各種光学部品を含んでもよく、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

パターニングデバイス支持部は、パターニングデバイスの向きやリソグラフィ装置の構成、あるいはパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否かなどの他の条件に応じた方式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部は、機械的固定、真空固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定用技術を用いてもよい。パターニングデバイス支持部は例えばフレームまたはテーブルであってよく、必要に応じて固定されていてもよいし移動可能であってもよい。パターニングデバイス支持部は、パターニングデバイスを例えば投影系に対して所望の位置に位置決めできるようにしてもよい。本明細書では「レチクル」または「マスク」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「パターニングデバイス」に同義であるとみなされるものとする。

本明細書では「パターニングデバイス」という用語は、例えば基板の目標部分にパターンを形成すべく放射ビームの断面にパターンを付与するために使用されうるいかなるデバイスをも指し示すよう広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよい。このような場合には例えば、放射ビームのパターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合がある。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に形成される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する。

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、例えばマスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、さらに各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜されるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。

本明細書では「投影系」という用語は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義に用いられうる。

ここに図示されるのは、（例えば透過型マスクを用いる）透過型のリソグラフィ装置である。これに代えて、（例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを用いる）反射型のリソグラフィ装置を用いることもできる。

リソグラフィ装置は二つ以上（二つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブルまたは「基板支持部」（及び／または二つ以上のマスクテーブルまたは「マスク支持部」）を備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては追加されたテーブルまたは支持部が並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルまたは支持部で露光が行われている間に他の１以上のテーブルまたは支持部で準備工程を実行するようにしてもよい。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が、比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体で覆われて投影系と基板との間の空間を満たすものであってもよい。液浸液は、例えばマスクと投影系の間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。投影系の開口数を増大させるために液浸技術を使用することができる。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光中に投影系と基板の間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。

図１に示されるようにイルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯからイルミネータＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用のミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が例えば水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系または放射システムと総称される。

イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するよう構成されたアジャスタＡＤを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径及び／または内径の大きさ（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えてイルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。

放射ビームＢは、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴに保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した放射ビームＢは投影系ＰＳに進入する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに投影する。第２の位置決め装置ＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路に異なる目標部分Ｃを順次位置決めするように移動される。同様に、第１の位置決め装置ＰＭと他の位置センサ（図１には明示せず）とにより放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。この位置決めは例えばマスクライブラリからのマスクの機械的交換後や露光走査中に行われる。一般にパターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）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（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現される。同様に基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」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及びショートストロークモジュールにより実現される。ステッパでは（スキャナとは異なり）、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴはショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡと基板Ｗとは、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を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用の目標部分を占拠しているが、アライメントマークは目標部分間のスペースに配置されてもよい（これ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、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに複数のダイがある場合に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。

図示の装置は例えば次のうちの少なくとも一つのモードで使用されうる。

ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射（すなわち単一静的露光）で目標部分Ｃに投影される間、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴまたは「マスク支持部」及び基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」は実質的に静止状態とされる。そして基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」がＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズが単一静的露光で転写される目標部分Ｃのサイズを制限することになる。

スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間（すなわち単一動的露光の間）、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴまたは「マスク支持部」及び基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」は同期して走査される。パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴまたは「マスク支持部」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」の速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが単一動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。

別のモードにおいては、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴまたは「マスク支持部」がプログラム可能パターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」が移動または走査される。このモードではパルス放射源が通常用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板支持部」の毎回の移動後、または走査中の連続放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のプログラマブルミラーアレイ等のプログラム可能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。

上記で記載したモードの組み合わせおよび／または変形例を使用してもよいし、全く別のモードを使用してもよい。

図２は、ショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴとロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴとを備えるステージシステムの模式的な側面図である。ショートストロークアクチュエータ素子は、基板を保持するように構成された基板テーブルなどの物体を保持するオブジェクトテーブルを保持するように構成される。オブジェクトテーブル（図２には示さず）は、ショートストロークアクチュエータ素子の上面に設けられてもよいし、その一体部品を形成してもよい。以下では、例示として、オブジェクトテーブルが基板テーブルであると仮定する。しかしながら、オブジェクトテーブルがパターニングデバイスを保持する構造の支持部であるなどの他の適用形態も考えられることに注意する。ショートストロークアクチュエータ素子は、これに接続された基板テーブルを、ロングストロークアクチュエータ素子に対して（リニアモータなどのモータを用いて）ある範囲で移動させる。ロングストロークアクチュエータ素子は、リニアモータまたは他のモータを備えてもよく、静止構造ＳＴに対してショートストロークアクチュエータ素子を移動させる。したがって、ショートストロークアクチュエータ素子は、ショートストロークアクチュエータ素子とロングストロークアクチュエータ素子との間にアクチュエータ力を発生させることができ、ロングストロークアクチュエータ素子は、ロングストロークアクチュエータ素子と静止構造ＳＴとの間にアクチュエータ力を発生させることができる。ショートストロークアクチュエータ素子の移動範囲は、ロングストロークアクチュエータ素子の移動範囲よりも小さい。ロングストロークアクチュエータ素子は粗い位置決めを提供し、ショートストロークアクチュエータ素子は精細な位置決めを提供することができる。

リソグラフィ装置および他の適用形態では、基板テーブルを正確に位置決めすることが望ましい。この目的のために、ショートストロークアクチュエータ素子および／または基板テーブル上に、光エンコーダ、干渉計などの位置センサを設けてもよい。例えばリソグラフィ装置における放射ビームによるパターン付与の高精度を実現するために、基板テーブルの高い位置決め精度、およびこれによるショートストロークアクチュエータ素子の高い位置決め精度が望まれる。しかしながら、ロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴが垂直方向などに移動ＭＶすると、ショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴに空気（合成空気、極めて清浄な乾燥空気、窒素または任意の他の気体混合物など）による空気外乱力（pneumatic disturbance force）が生じることがある。外乱力ＤＦの発生は、ショートストロークアクチュエータ素子の位置決め精度に影響を与えることがあり、それゆえ基板テーブルの位置決め精度にも影響を与える。

図３は、図２を参照して上述したステージシステムを示す。図３に示す本発明の一実施形態に係るステージシステムは、ロングストロークアクチュエータ素子を貫通する開口部をさらに備える。この開口部は、ショートストロークアクチュエータ素子とロングストロークアクチュエータ素子との間の隙間から、ロングストロークアクチュエータ素子と静止構造との間の隙間に向けて延びる。ロングストロークアクチュエータ素子が移動ＭＶした場合、それぞれの隙間に作られる増圧および減圧が、増圧および減圧を低減する開口部を通した気流を生じさせ、これによってショートストロークアクチュエータ上の外乱が少なくとも部分的に取り除かれる。垂直方向へのロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴの移動の結果、一方の隙間では圧力が増加し、他方の隙間では圧力が減少する。したがって、上記の開口部（単数または複数）がそのような圧力の外乱を効果的に「短絡」し、ショートストロークアクチュエータ上で起こり得る外乱力を低減することに注意する。

図３ないし６に模式的に示すような実施形態について論じる前に、本発明の実施形態に係るステージスステムの取り得る実施形態について、図７ないし９を参照して説明する。

図７Ａおよび７Ｂは、本発明の一実施形態に係るステージシステムのロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴとショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴの極めて模式的な実施形態な実施形態を示す。ショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴには、強化リブＲＢが設けられる（極めて模式的な断面図で図７Ａおよび７Ｂに示す）。これは、例えば５つの側面に沿って閉じた容積（単数または複数）ＶＬを生み出し、ロングストロークアクチュエータ素子に面する方向のみが開放されている。図７Ａおよび７Ｂは、極めて誇張された図での図解を目的として、ロングストロークアクチュエータ素子の曲げモードを示している。この曲げモードがステージシステムの動作中に発生してもよい。ロングストロークアクチュエータの曲げの結果、容積ＶＬがそれぞれ増加したり減少したりして、ショートストロークアクチュエータ素子および基板テーブル上の空気外乱を生じさせる。ロングストロークアクチュエータ素子にも強化リブが設けられてもよいことに注意する。

一実施形態に係る取り得る解決策が図８Ａおよび８Ｂに示されている。図８Ａおよび８Ｂでは、強化リブ（または強化リブの一部）に貫通孔ＴＨが設けられる。貫通孔ＴＨは、例えば基板テーブル表面と平行な方向に（または水平面に）延び、図７Ａおよび７Ｂを参照して上述した圧力の増加および減少が少なくとも部分的に防止されるようになっている。貫通孔ＴＨの拡大図が図８Ａに示されている。貫通孔は開いていてもよいが、図示の実施形態では、上述した効果を可能にするように貫通孔が柔軟膜によって閉じられており、貫通孔を通る気流に起因する「熱汚染（thermal pollution）」を膜によって防止することができる。その結果、例えば、容積ＶＬ内に含まれる加熱された空気を適所に保持することができ、これによって望ましくない動的な温度効果を避けることができる。膜の代わりに、他の柔軟材料を適用してもよいことに注意する。貫通孔は任意の適切な形状を有することができる。ショートストロークアクチュエータ素子の強化リブの一部または全てに貫通孔が設けられてもよいことに注意する。ロングストロークアクチュエータ素子に強化リブが設けられている場合には、ロングストロークアクチュエータ素子にも貫通孔が同様に設けられてもよいことに注意する。

図９は、ロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴとショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴの極めて模式的な実施形態を示す。ステージシステムは接続開口部ＣＯを備える。接続開口部ＣＯは、ロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴとショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴとの間の隙間ＧＰをステージシステムの外部環境ＯＥに接続して、接続開口部を通して隙間への気体（例えば、空気、合成空気、極めて清浄な乾燥空気、窒素）の流出入を可能にする。低い流れ抵抗を得るために、接続開口部の断面、すなわち空気の主要な流入または流出方向と実質的に直交する面が、ショートストロークアクチュエータ素子とロングストロークアクチュエータ素子との間の隙間の断面と等しいか、これより大きくてもよい。

上述の実施形態に加えてまたはこれの代わりに、ロングストロークアクチュエータ素子、ショートストロークアクチュエータ素子、またはその両方が、ハニカム構造または（部分的に）開放した枠組み構造として構成され、空気の容易な流出入および／または圧力設定を可能にしてもよいことに注意する。

上記では、図３および７−９を参照して「受動的な」取り得る解決策について説明した。いわゆる「能動的な」解決策について、図４−６を参照して以下で説明する。このような概念の一般形態では、ステージシステムは空気式補償デバイスを備える。空気式補償デバイスは、ショートストロークアクチュエータ素子上の空気外乱力を表す量を測定するように構成されたセンサと、空気外乱を少なくとも部分的に補償する補償力を提供するように構成されたアクチュエータと、コントローラと、を備える。センサはコントローラのコントローラ入力に接続され、アクチュエータはコントローラのコントローラ出力に接続され、コントローラは、センサから受け取る信号に応答してアクチュエータを駆動するように構成される。

したがって、コントローラは、空気外乱力の測定値から適切な補償を決定し、それにしたがってアクチュエータを駆動することができる。この概念の実施形態について、図４ないし６を参照して以下で説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係るステージシステムの高度に模式化された図である。ステージシステムは、ロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴとショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴとを備える。例えばショートストロークアクチュエータ素子とロングストロークアクチュエータ素子の間の隙間に圧力センサＰＳＲが設けられる。コントローラＣＯＮが設けられる。コントローラは別体のコントローラであってもよいし、ショートストロークアクチュエータ素子および基板テーブルを位置決めするように構成されたコントローラであってもよい。これに加えて、コントローラＣＯＮの入力に、基板テーブル（および／またはショートストロークアクチュエータ素子）の位置（場合により速度、加速度なども）を測定する（エンコーダ、干渉計などからの）位置測定データが与えられてもよく、これにしたがってショートストロークアクチュエータ素子（場合によりロングストロークアクチュエータ素子）を駆動するモータなどのアクチュエータに出力する。コントローラＣＯＮは、アクチュエータを駆動してショートストロークアクチュエータ素子を所望の位置に位置決めするように構成されてもよい。弾性接続を用いてロングストロークアクチュエータ素子（またはショートストロークアクチュエータ素子）にセンサを接続して、センサ信号が実質的に空気的影響のみから生じるように、振動、加速などの機械的影響に対するセンサの感度が低下するようにしてもよい。単一のセンサまたは複数のセンサを設けて、空気外乱の空間分布についての情報を取得するようにしてもよい。

オブジェクトテーブルの位置が位置測定センサによって測定されてもよい。コントローラは、測定されたオブジェクトテーブルの位置からショートストロークアクチュエータ素子（場合によりロングストロークアクチュエータ素子）を駆動するように構成される。測定された空気外乱を用いた、測定されたオブジェクトテーブル位置の修正によって、空気的影響の効果的な補償が達成されてもよい。これに加え、コントローラは、センサから受け取った信号から位置センサ補正信号を導出し、少なくとも一つのオブジェクトテーブル位置センサによって測定されたオブジェクトテーブル位置信号および位置センサ補正信号からオブジェクトテーブルの修正位置信号を導出し、オブジェクトテーブルの修正位置信号に基づきショートストロークアクチュエータ素子を駆動するように構成されてもよい。したがって、一実施形態では、効果的であるが容易な補正が行われる。空気外乱から導出された補正信号によってオブジェクトテーブルの測定位置が修正され、測定された空気外乱によって修正されたオブジェクトテーブルの測定位置に基づきショートストロークアクチュエータ素子（場合によりロングストロークアクチュエータ素子）を駆動する。

振動、加速などの機械的影響を抑制する他の方法は、二つの対向する圧力測定デバイスを備える圧力センサと、二つの対向する圧力測定デバイスの出力信号の和および差を求めるように構成された処理回路と、を含んでもよい。圧力測定デバイスが加速および振動などの同じ機械的影響にさらされるとき、二つの出力信号の和および差を求めることで、そのような機械的影響からのセンサ出力信号の寄与分を、検出された空気外乱から区別することが可能になる。同様に、二つの圧力測定デバイスを設け、そのうち一つを音響的に（すなわち空気力学的に）閉鎖する（この結果、空気外乱がそれに到達しなくなる）ことも可能である。この場合、閉鎖された一つの測定デバイスは、上述の機械的影響（加速および振動）などの他の影響のみに実質的に応答するようになる。処理回路は、音響的に閉鎖された圧力測定デバイスからの出力信号を補正信号として適用して、他の圧力測定デバイスの出力信号を補正するように構成される。

センサは、例えばマイクロフォンまたはジオフォン（geophone）などの任意の種類の圧力センサ（静的、動的など）を含んでもよい。

コントローラによって駆動されるアクチュエータは、ショートストロークアクチュエータ素子そのものであってもよい。すなわち、コントローラは、ショートストロークアクチュエータ素子を駆動して、空気外乱を少なくとも部分的に補償する補償力を発生させてもよい。これによって、追加のアクチュエータの必要がない。

代替的なアクチュエータの構成が、図５に模式的に示されている。ここでは、ショートストロークアクチュエータを駆動するコントローラの代わりに、音響トランスミッタなどの空気式アクチュエータが設けられる。接続チューブＴＵを用いて、ロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴとショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴの間の隙間に、ラウドスピーカなどの音響トランスミッタＬＳが接続される。接続チューブは、例えば、空気外乱の影響が発生しうる周波数帯域と実質的に一致する特定の周波数帯域に調整されていてもよい。

さらなる構成について、図６を参照して以下で説明する。センサ（単数または複数）によって圧力外乱を測定する代わりに、ロングストロークアクチュエータ素子の加速度を測定することも可能である。これに加えて、図６に模式的に示すように、ロングストロークアクチュエータ素子ＬＳＴの上または中に、複数の加速度センサＡＣＣを設けてもよい。圧力外乱はロングストロークアクチュエータ素子の曲げモードおよび／またはねじれモードの励起から部分的に生じるので、そのような曲げモードまたはねじれモードの波腹の位置に実質的に加速度センサを配置して、その励起を正確に決定できるようにしてもよい。測定された加速度から圧力変動を推定する推定器ＥＳＴが設けられてもよい。推定器には、予め定められたステージのモデルが読み込まれていてもよい。代替的に、自己学習推定器が設けられてもよい。自己学習推定器は、例えば使用中にモデルを学習し、基板テーブル位置上のロングストロークアクチュエータの移動の影響を最小化することができる。

それ自体は周知であるロングストロークアクチュエータ素子内の多数の加速度計は、ロングストロークアクチュエータの絶対加速度を測定し、高周波数に対してはその位置を非常に良好に測定する。ショートストロークオブジェクトテーブル（例えばエンコーダブロック）に対するロングストロークアクチュエータ素子の剛体運動の両方を、加速度信号から計算することができ、多数のセンサの冗長性を用いることで、ロングストロークアクチュエータ素子の内部曲げモードおよび内部ねじれモードが推定される。それぞれ個別のモードに対して、ショートストローク上の全体外乱力が決定される（事前に、または繰り返し、または連続的な学習）。コントローラによってモデル状態情報が各モード別々に使用され、ショートストロークアクチュエータ素子上の必要なフィードフォワード力を計算して、そのモードの空気力学的な結合効果を最小化する。

絶対加速度（および導出される絶対位置信号）は、ロングストロークアクチュエータ素子とショートストロークアクチュエータ素子との間の相対距離についての妥当な尺度である。なぜなら、ショートストロークアクチュエータ素子の設定点は、通常は絶対に静止しているメトロロジフレームに対してほぼ平坦な面であり、ロングストロークアクチュエータ素子の剛体および内部運動に対して、この設定点は極めて良好に追従するからである。

加速度計が既に提示されているので、本明細書で提示される概念は低衝撃の解決策を提供することができる。しかしながら、本発明の実施形態は、既存の加速度計を用いることに限定されない。位置センサに対して加速度計を用いることの利点は、精度および信号雑音比がはるかに優れていることである。

一実施形態では、外乱力ＤＦがステージシステムの素子のように振る舞う。上述したように、この素子はショートストロークアクチュエータ素子ＳＳＴであってもよい。この代わりにまたはこれに加えて、ステージの位置を測定する位置センサがステージシステムに設けられる。位置センサは、ショートストロークアクチュエータ素子またはロングストロークアクチュエータ素子の位置を測定してもよい。位置センサは、基準をさらに備える位置測定システムの一部であってもよい。位置センサがエンコーダヘッドである一実施形態では、基準は格子板である。格子板は、ステージシステムの静止部分、例えばメトロロジフレームに接続されてもよい。ステージが移動すると、位置測定システムの一部、例えば格子板上に空気外乱を引き起こす。その結果格子板が振動することがあり、不正確な測定につながる。位置測定システムの一部における振動を低減するために、上述した空気式補償デバイスを適用してもよい。格子板上にまたはその近傍に、あるいはステージ上にセンサを設けて外乱の量を測定してもよい。外乱を補償するアクチュエータを、格子板上にまたはその近傍に、あるいはステージ上に適用してもよい。

一実施形態では、メトロロジフレーム上の投影系の周りに格子板が配置される。ステージの中心が投影系の光軸の近傍にあるとき、ステージのわずかな面のみが格子板に対面する。なぜなら、表面の大半が投影系と対面するからである。この場合、格子板のわずかな面のみに空気外乱が作用して、比較的小さな変形を生じさせる。しかしながら、ステージのエッジが光軸の近傍にあるとき、ステージの大きな面が格子板に対面し、大きな変形を生じさせる。この影響を和らげるために、投影系に近接して、または投影系と格子板の間に、一つ以上の音響トランスミッタＬＳを配置してもよい。

代替的にまたは追加的に、キャビティまたはヘルムホルツ（Helmholtz）共振器などの受動部品を投影系に近接してまたは投影系と格子板の間に配置してもよい。特定の周波数での空気モードを抑えるように、これらの受動部品を調整することができる。受動部品の利点は、上述した「能動的な」解決策と比較して、安価であり本質的に安定していることである。

図２ないし９を参照して上述したステージシステムをリソグラフィ装置に適用することができる。例えば、オブジェクトテーブルが、基板を保持するように構成された基板テーブルであり、これに対応してオブジェクトがウェーハなどの基板であるか、またはオブジェクトテーブルがマスクテーブル、すなわちパターニングデバイスを支持するように構成された支持部であり、これに対応してオブジェクトがパターニングデバイスである。

ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について本文書において特に言及をしてきたが、本明細書で述べたリソグラフィ装置は、他の応用形態も有していることを理解すべきである。例えば、集積された光学システム、磁気領域メモリ用の誘導及び検出パターン（guidance and detection pattern）、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といった応用である。当業者は、このような代替的な応用形態の文脈において、本明細書における「ウェハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれより一般的な用語である「基板」または「目標部分」と同義とみなすことができることを認められよう。本明細書で参照された基板は、例えばトラック（通常、レジスト層を基板に付加し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／または検査ツールで露光の前後に加工されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示は、そのような基板処理工具または他の工具に対しても適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために二回以上基板が加工されてもよく、その結果、本明細書で使用された基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板のことも指してもよい。

光学的リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用についてに特定の言及をしてきたが、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形態にも使用可能であり、文脈が許す限り光学的リソグラフィに限定されないことは理解されるだろう。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トポグラフィーが基板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が基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射、熱、圧力、またはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化した後、パターニングデバイスがレジストから外されてパターンが残る。

本明細書で使用される「照射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）照射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）、極端紫外線（ＥＵＶ）照射（例えば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びに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、あらゆるタイプの電磁気照射を包含する。

「レンズ」という用語は、文脈の許す限り、屈折光学部品、反射光学部品、磁気光学部品、電磁光学部品および静電光学部品を含む様々なタイプの光学部品のうちの任意の一つまたはその組み合わせを指す場合もある。

本発明の特定の実施形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよい。例えば、本発明は、上述の方法を記述する機械で読み取り可能な命令の一つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形式をとってもよいし、その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、磁気ディスク、または光ディスク）であってもよい。

上述の説明は例示であり限定することを意図していない。よって、当業者であれば以下に述べる請求項の範囲から逸脱することなく本発明の変形例を実施することが可能であろう。

Claims (15)

1. オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、
   第１の移動範囲にわたり前記オブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、
   前記第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたり前記ショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、
   空気式補償デバイスと、を備え、
   前記空気式補償デバイスは、
   ステージシステムの素子上の空気外乱力を表す量を測定するように構成されたセンサと、
   空気外乱を少なくとも部分的に補償する補償力を提供するように構成されたアクチュエータと、
   前記センサから受け取る信号に応答して前記アクチュエータを駆動するように構成されたコントローラと、
   を備え、前記センサが前記コントローラのコントローラ入力に接続され、前記アクチュエータが前記コントローラのコントローラ出力に接続される
   ことを特徴とするステージシステム。
2. 前記素子が前記ショートストロークアクチュエータ素子であることを特徴とする請求項１に記載のステージシステム。
3. 前記ショートストロークアクチュエータ素子と前記ロングストロークアクチュエータ素子のうち一方の位置を測定する位置測定システムが設けられ、前記素子が前記位置測定システムの一部であることを特徴とする請求項１に記載のステージシステム。
4. 前記センサが圧力センサを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のステージシステム。
5. 前記圧力センサが前記ロングストロークアクチュエータ素子に弾性的に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載のステージシステム。
6. 前記センサが加速度計を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のステージシステム。
7. 前記加速度計が、前記オブジェクトテーブルの曲げモードまたはねじれモードの波腹の位置に実質的に配置されることを特徴とする請求項６に記載のステージシステム。
8. 前記コントローラが、前記加速度計によって測定される加速度から圧力変動を求めるように構成された推定器を含むことを特徴とする請求項６または７に記載のステージシステム。
9. 前記アクチュエータが前記ショートストロークアクチュエータ素子であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のステージシステム。
10. 前記アクチュエータが音響トランスミッタであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のステージシステム。
11. オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、
    第１の移動範囲にわたり前記オブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、
    前記第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたり前記ショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、
    前記ロングストロークアクチュエータ素子と前記ショートストロークアクチュエータ素子の間の隙間を当該ステージシステムの外部環境に接続し、接続開口部を通して前記隙間に気体を流出入させる接続開口部と、
    を備えることを特徴とするステージシステム。
12. オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、
    第１の移動範囲にわたり前記オブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、
    前記第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたり前記ショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、
    前記ロングストロークアクチュエータ素子を貫通して設けられる開口部であって、前記ショートストロークアクチュエータ素子と前記ロングストロークアクチュエータ素子の間の隙間から、前記ロングストロークアクチュエータ素子と静止構造の間の隙間に向けて延びる開口部と、
    を備えることを特徴とするステージシステム。
13. 前記開口部が膜などの柔軟材料で閉鎖されることを特徴とする請求項１２に記載のステージシステム。
14. オブジェクトを保持するように構成されたオブジェクトテーブルと、
    第１の移動範囲にわたり前記オブジェクトテーブルを移動させるように構成されたショートストロークアクチュエータ素子と、
    前記第１の移動範囲よりも大きい第２の移動範囲にわたり前記ショートストロークアクチュエータ素子を移動させるように構成されたロングストロークアクチュエータ素子と、
    前記ショートストロークアクチュエータ素子が強化リブを備え、該強化リブに貫通孔が設けられることを特徴とするステージシステム。
15. 請求項１ないし１４のいずれかに記載のステージシステムを備えるリソグラフィ装置。

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