JP2012212881A

JP2012212881A - リソグラフィ装置及び方法

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Publication number: JP2012212881A
Application number: JP2012067344A
Authority: JP
Inventors: Johannes Petrus Martinus Vermeulen; フェルメーレン，ヨハネス，ペトラス，マルティヌス，ベルナルドス; Johannes Antonius Gerardus Ackermans; アッケルマンス，ヨハネス，アントニウス，ゲラルドス; Maria Johannes Van De Wal Marinus; デヴァル，マリヌス，マリア，ヨハネスファン; Maria Beerens Ruud Antonius Catharina; ベーレンス，ルート，アントニウス，カタリナ，マリア; Huang Yan-Shan; ホァン，ヤン−シャン; Wilhelmus Henricus Theodorus Maria Angenent; アーンゲネント，ウィルヘルムス，ヘンリカス，セオドロス，マリア
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: NL2008353A; US9141004B2; US20120249987A1; JP5568585B2

Abstract

【課題】容積が少なく、コスト効率が高い変形センサ、又は代替の変形センサをリソグラフィ装置に提供する。
【解決手段】リソグラフィ装置は、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付与してパターン付放射ビームを形成できる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と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、リソグラフィ装置のオブジェクトの変形を決定する変形センサとを含み、変形センサはオブジェクト上又はその内部に配置された少なくとも１つの光ファイバであって１つ又は複数のブラッグ格子を含む光ファイバと、１つ又は複数のブラッグ格子に問い合わせする問合せシステムとを含む。
【選択図】図１

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置のオブジェクト内の変形をモニタし、及び／又は制御する方法に関する。

[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] 周知のリソグラフィ装置は、基板を支持する基板支持体の位置を制御する位置制御システム又はコントローラを備える。この位置制御システムは、基板支持体のいくつかのセンサ又はセンサのターゲット位置を測定するように構成された位置測定システムを備える。

[0004] リソグラフィ装置の使用中に、基板支持体には力が働く。例えば、露光段階で、すなわち、基板レベルのターゲット位置へのパターン付ビームの投影中に、レベル操作を実行して基板の上面をレンズ列に対して正しい向きに位置決めすることができる。基板支持体の剛性は限られているため、レベル操作によって基板支持体が一時的に内部変形することがある。また、熱状態によっては基板支持体内に変形が発生することがある。これらの変形は、合焦エラー及び／又はオーバレイ及びＣＤの一様性のエラーを招くことがある。

[0005] 基板テーブルの内部変形の危険とその結果として焦点エラー又はオーバレイオフセットの危険を低減するために、より剛性の構造を提供することで基板支持体の剛性を増大させることが提案されている。しかし、基板支持体の位置決めの精度と速度への要求が高まっているため、別の問題に、例えば、重量に関する問題に遭遇することなく基板支持体の構造の剛性を増大させる可能性は限界に達している。

[0006] 増大する加速度の結果としての基板支持体の可撓性の上記限界は、パターニングデバイス支持体などの他のオブジェクトの位置制御でも問題になる。

[0007] 参照によりその内容を本明細書に組み込むものとするＵＳ２０１１／００２６００４号は、オブジェクトの塊の剛性を高め、及び／又はオブジェクトの塊内の相対運動を抑える補強システムであって、
各々が上記塊内の内部歪又は相対変位を表す測定信号を決定するように構成された１つ又は複数のセンサと、
各々が上記塊の一部に作動力を作用させるように構成された１つ又は複数のアクチュエータと、
上記センサのうち少なくとも１つのセンサの上記測定信号に基づいて上記アクチュエータの少なくとも１つに作動信号を提供して上記塊内の運動を制御し、特に、上記オブジェクトの塊の剛性を高め、及び／又は上記オブジェクトの塊内の運動を抑えるように構成された少なくとも１つのコントローラと
を備える補強システムを備えるリソグラフィ装置を開示する。

[0008] ＵＳ２０１１／００２６００４号で提案されたセンサは、レーザ干渉法、又は代替策として、高性能歪ゲージを用いる光学測定センサである。レーザ干渉法を用いたオブジェクト形状の検知によって、オブジェクト内の動的変形を測定し抑制できるため、オブジェクトの形状をより安定させることができる。

[0009] オブジェクト内で複数の干渉計を使用する方法の欠点は、その結果として得られるレーザ干渉法を用いた測定システムが比較的高価であって、他のコンポーネントとの容積の兼ね合いで場合によって収容することが困難であるという点である。

[0010] 容積が少なく、コスト効率が高い変形センサ、又は代替の変形センサをリソグラフィ装置に提供することが望ましい。

[0011] 本発明のある実施形態によれば、リソグラフィ装置のオブジェクトの変形を決定するように構成された変形センサを備えるリソグラフィ装置であって、変形センサが、オブジェクト上又はその内部に配置された少なくとも１つの光ファイバであって、少なくとも１つのブラッグ格子を備える光ファイバと、少なくとも１つのブラッグ格子に問い合わせするように構成された問合せシステムとを備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0012] 本発明のある実施形態によれば、リソグラフィ装置のオブジェクト内の変形をモニタし及び／又は制御する方法であって、変形センサを用いてリソグラフィ装置のオブジェクトの変形を決定するステップを含み、変形センサが、オブジェクト上又はその内部に配置された少なくとも１つの光ファイバであって、少なくとも１つのブラッグ格子を備える光ファイバと、少なくとも１つのブラッグ格子に問い合わせする問合せシステムとを備え、決定ステップが、光ファイバ内の少なくとも１つのブラッグ格子に問い合わせするステップを含む方法。

[0013] 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。

[0014]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。 [0015]従来技術の基板テーブル用の剛体位置制御システムを示す図である。 [0016]本発明のある実施形態による基板テーブル用の位置制御システムを概略的に示す図である。 [0017]図３の位置制御システムの制御方式を示す図である。 [0018]本発明による分解能を向上させた問合せシステムのある実施形態の一部の概略上面図である。 [0019]図５の問合せシステムの側面図である。 [0020]本発明による分解能を向上させた問合せシステムの代替実施形態の一部の概略上面図である。 [0021]図７の問合せシステムの側面図である。 [0022]本発明による変形センサの第１の代替実施形態を示す図である。 [0023]図９の変形センサ内の測定ビームの強度と第１及び第２のブラッグ格子間の歪の差との関係を示す図である。 [0024]本発明による変形センサの第２の代替実施形態を示す図である。 [0025]本発明による変形センサの第３の代替実施形態を示す図である。 [0026]本発明による変形センサの第４の代替実施形態を示す図である。 [0027]本発明による変形センサの第５の代替実施形態を示す図である。 [0028]本発明による変形センサの第６の代替実施形態を示す図である。

[0029] 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。

[0030] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電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。

[0031] 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、機械式、真空式、静電式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。

[0032] 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。

[0033] 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。

[0034] 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、例えば屈折型光学システム、反射型光学システム、反射屈折型光学システム、磁気型光学システム、電磁型光学システム及び静電型光学システム、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。

[0035] 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）。

[0036] 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。

[0037] 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当技術分野で周知である。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。

[0038] 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。

[0039] 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ように構成されたアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬ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）を調整することができる。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ＩＬ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。

[0040] 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（例えばマスク）ＭＡ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、マスク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、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0041] 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。
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。
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。
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。

[0042] 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。

[0043] 図２は、従来のリソグラフィ装置の部分詳細図を示す。投影システム１は、メトロフレーム２上に取り付けられている。投影システム１は、基板支持体５上に支持された基板４にパターン付放射ビームを投影するように構成されている。基板支持体５は、ショートストロークステージとも呼ばれる基板テーブル６と、基板テーブル６を支持するように配置されたロングストロークステージとも呼ばれる基板テーブル支持体７とを備える。

[0044] 基板テーブル支持体７は、ベースフレーム８上に可動自在に取り付けられている。基板テーブル支持体７は、少なくとも２つの方向（Ｘ，Ｙ）に比較的長い範囲にわたってベースフレーム８に対して可動性がある。基板テーブル６は、比較的小さい範囲にわたって基板テーブル支持体７に対して可動性がある。

[0045] 投影システム１に対して基板４のターゲット部分を整列させる位置制御システム又は位置コントローラ１１が提供される。位置制御システムは、基板テーブル６上に取り付けられたエンコーダヘッド１２を備える基板テーブル位置測定システムと、メトロフレーム２上に配置されたグリッド又は格子１３とを備える。一実施形態では、各々が２方向に位置を測定可能であって、それによって基板テーブル６の少なくとも６自由度（ＤＯＦ）の位置情報を提供する少なくとも３つのエンコーダへッド１２が提供される。複数のエンコーダヘッド１２を備える位置測定システムの代わりに、レーザ干渉システムを使用できる。

[0046] グリッド又は格子１３は、例えば、メトロフレーム２上に取り付けられたグリッドプレート上に提供される。位置制御システムは、基板テーブル６を所望の位置に、極めて正確に、一実施形態では６自由度（ＤＯＦ）で位置決めするように配置された基板テーブルアクチュエータ１５にアクチュエータ信号を提供するコントローラ１４をさらに備える。

[0047] 基板テーブル６は基板テーブル支持体７に対して比較的小さい範囲でしか移動することができないため、位置制御システム１１は、基板テーブル７の要求された運動が基板テーブル支持体７に対する基板テーブル６の比較的小さい移動範囲内に留まるように、基板テーブルの動きに追随するように基板テーブル支持体７を作動する。基板テーブル６のこの小さい範囲は高精度に制御することができる。

[0048] エンコーダヘッド１２の各々は、グリッド又は格子１３に対するエンコーダヘッド１２の位置又は位置の変化を表す測定信号を提供する。コントローラは、セットポイントジェネレータによって生成された所望の位置信号から測定された位置が減算される減算器を備える。その結果として得られるエラー信号は、エラー信号に基づいて作動信号を生成するコントローラ１４の制御デバイスに供給される。この作動信号は、基板テーブルアクチュエータに供給されてアクチュエータを所望の位置へ移動させる。基板テーブル６の位置制御にフィードフォワードループを追加して制御システムの精度と反応時間とをさらに改善することができる。

[0049] 上記位置制御システムは従来の位置制御システムである。位置制御御では、基板テーブルは、本体の加速中に内部変形がない剛体として振舞うものとする。しかし、リソグラフィのスループットと精度の要求が高まるにつれて、位置決め中の基板テーブル６の加速及び減速は増大する。その結果、運動中、特に加速及び減速中の基板テーブル６の内部変形が基板テーブル６の位置決めの精度に果たす役割が増大している。したがって、該当する周波数範囲で、基板テーブル６はもはや剛体とはみなされない。

[0050] 図３は、基板テーブル６が剛体であるという前提でその位置を制御する剛体制御システムを有する位置制御システムと、変形制御システムとを備える本発明のある実施形態を示す。剛体制御システムは、投影システムに対して基板テーブルを位置決めするように構成されたエンコーダヘッド１２、グリッド又は格子１３、コントローラ１４及びアクチュエータ１５を主に使用する。この剛体制御システムは、図２の従来技術の実施形態に関して記載するように機能できる。

[0051] 剛体制御システムに加えて、図３の位置制御システムは、基板テーブル６内の変形を能動的に制御するように構成された変形制御システム又は変形コントローラを備える。変形制御システムは、基板テーブル６内の様々な場所に配置された複数のブラッグ格子２２を有する光ファイバ２１と、問合せシステム２３とを備える変形センサ又はセンサ２０を備える。

[0052] 変形制御システムは、コントローラ１４内に組み込まれた制御ユニット又はコントローラと、いくつかのアクチュエータ２４とをさらに備える。代替実施形態では、変形制御システムの制御ユニットを別個の制御ユニットとして提供できる。

[0053] アクチュエータ２４は、任意の好適なタイプ、例えば、ローレンツタイプのアクチュエータであってもよい。アクチュエータ２４は基板テーブル６の表面上部で分散され、アクチュエータ２４を表す両方向矢印が示すように基板テーブル６上に力を加えるように構成されている。基板テーブル６上に作動力を加えるのに十分な場所を提供するために、例えば、１０〜２０個の複数のアクチュエータ２４を基板テーブル６の表面上部で分散することができる。しかし、ある実施形態では、１つのセンサと１つのアクチュエータとを提供して例えば基板テーブル６の１つの特定の内部変形モードを抑制することも可能である。基板テーブル６と基板支持体の別の部分、例えば、ロングストローク部分との間に、基板テーブル６内又はその上の任意の好適な場所にアクチュエータ２４を提供できる。

[0054] 光ファイバ２１は、小さい溝に収容して好適な樹脂などの好適な材料で溝を充填することで基板テーブル６内に埋め込むことができる。基板テーブル６内に光ファイバ２１を埋め込むその他の任意の方法も利用できる。あるいは、その他の任意の好適な方法で光ファイバ２１を基板テーブル６内又はその上に配置できる。

[0055] 例えば問合せシステム２３内に組み込まれた光源又は放射源は光ファイバ２１内を案内される広帯域光（放射）ビームを提供する。光ファイバ２１は複数のブラッグ格子２２を備える。各々のブラッグ格子２２は、それぞれのブラッグ格子２２の場所で光ファイバ２１内の歪に応じた小さい変動を伴う特定のブラッグ波長を反射するように構成されている。反射した波長ピークは、問合せシステム２３によって受光される。

[0056] 各々のブラッグ格子に異なるブラッグ波長範囲、すなわち、特定のブラッグ波長及び歪によるその変動を与えることで、問合せシステム２３内で、どのブラッグ格子から特定の反射波長ピークが生成されるか、それ故、そのブラッグ格子の場所を容易に検出することができる。なお、時分割多重化を適用して問合せシステムの使用を最適化してもよい。そのような実施形態では、同じ波長範囲のブラッグ格子を適用できる。

[0057] 問合せシステム２３では、反射波長スペクトルの反射波長ピーク又はその他の好適な特性が分析されて反射波長ピークの正確な波長が決定される。反射ピークの波長の検出はピーク検出アルゴリズムに基づいて行われてもよいが、ある実施形態では、好ましくは回折格子による異なる波長の分解後のＣＣＤアレイのピクセル上への反射した光ビームの投影によって行われてもよい。ＣＣＤアレイを用いて波長の変化を測定するデバイスの一例が参照によりその内容を本明細書に組み込むものとするＵＳ２００３／０１５６２８７号に開示されている。

[0058] 各ブラッグ格子の決定された波長とそれに関連する歪に基づいて、基板テーブル６内のそれぞれの場所の光ファイバ２１の変形を決定できる。これは、光ファイバ２１が基板テーブル内又はその上に固定されているからである。

[0059] ブラッグ格子２２の場所は、基板テーブル６内の関連する変形を高精度に観察できるように選択される。例えば、ブラッグ格子は、基板テーブル６の屈曲及びトルクモード形状などの熱及び／又は動的モード形状の可観察性を最適化するような位置にある。

[0060] 基板テーブル６内の様々な場所の決定された歪をコントローラ１４内で用いて基板テーブル６が例えばトルク及び／又は屈曲モード形状を含むどの変形モードを受けるかを決定できる。これらの変形モード形状は、図４の制御方式に関連して説明されるように、基板テーブル６内の変形を抑制するためにアクチュエータ２２が加える作動力をコントローラ１４内で計算する際に有用である。

[0061] ＣＣＤアレイ上の波長の変化の測定において十分な分解能を得るために、又はその他の任意の検出方法によって、比較的高分解能の測定を可能にする様々な問合せシステムが提案されている。分解能を向上させた問合せシステム２３のいくつかの実施形態を図５、図６、図７及び図８を参照して説明する。

[0062] なお、反射ピークの波長を決定する代替策として、伝送広帯域光ビームの窪みの波長を光ファイバ２１の反対側端部から出射する光ビームから決定することができる。

[0063] ブラッグ格子２２のそれぞれの場所の歪を表す問合せシステム２３の信号がコントローラ１４内で計算されるか又は供給される。コントローラ１４は、アクチュエータ２４の１つ以上に作動信号を提供して基板テーブル６上に力を加え、例えば、基板テーブル６内の変形を抑制する。

[0064] 変形制御システムの制御動作は、この実施形態では基板テーブル６内の変形を抑制することを目的とする。その結果、基板テーブル６の剛性を高めることができ、及び／又は基板テーブル６内の相対変位が実質的に回避される。

[0065] 一般に、制御動作は基板テーブル６内の変形を制御することを目的にでき、例えば、基板テーブル６の剛性又は基板テーブル６内の相対運動を抑制することを目的にできる。

[0066] 図４は、単一の位置制御システム内に剛体位置制御システムと変形制御システムとを組み込んだ制御システムの可能なある実施形態を示す制御方式を示す。制御システムは、対象の場所ｚ、例えば、基板テーブル６によって保持される基板のターゲット部分を設定ポイント場所ｒ内に位置決めするように構成されている。

[0067] この位置制御システムでは、制御対象のシステムは、所望の剛体運動座標、通常ｘ，ｙ、Ｒｚ、ｚ、Ｒｘ，Ｒｙに減結合し、第２ステップとして、ＳＩＳＯコントローラはそれらの運動座標用に設計されている。この分散化制御戦略を適用することで所望の性能に達しない場合、コントローラに交さ項を追加してＭＩＭＯコントローラを構築してもよい。

[0068] 図４に示す制御方式では、コントローラＫは、フィードバックコントローラＫＦＢと、フィードフォワードコントローラＫＦＦとを備える。これらのコントローラは、基板テーブル６、剛体アクチュエータＡＲＢ（アクチュエータ１５）、非剛体アクチュエータＡＮＲＢ（アクチュエータ２４）、剛体センサＳＲＢ（エンコーダヘッド１２）及び非剛体センサＳＮＲＢ（ブラッグ格子２２）の機構Ｍを備えるプラントＰを制御する。

[0069] アクチュエータ及びセンサは、システムを対象の周波数範囲内の剛体座標と追加の剛体座標の両方に減結合するアクチュエータ変換機構ＴＡとセンサ変換機構ＴＳとを介してコントローラに接続されている。

[0070] 非剛体制御に使用できる多数の制御戦略がある。非剛体システムの熟達した分散化制御方法も維持できるように、剛体制御システムに使用する分散化制御の自然な延長であるモード制御を使用できる。

[0071] このようにして、基板テーブル６の剛体とそれに関連する動的及び熱非剛体モード形状はそれぞれ分離され、変換機構ＴＳを介してノードハードウェア座標がコントローラＫ用のモード座標に転写される。

[0072] 減結合システムの対角優位として測定される時の達成可能な減結合精度は、アクチュエータ及びセンサの数と場所によって大きく影響される。複数のブラッグ格子２２を有する光ファイバ２１を使用する変形センサ又は本発明のある実施形態の変形センサ２０を用いて、ブラッグ格子２２を基板テーブル６内の実質的に任意の好適な場所に配置するように極めて柔軟な小容積測定システムを構成することができる。この極めて柔軟な測定システムは、図４に示すように位置制御システムの減結合精度を大幅に向上させる。

[0073] 基板テーブルの位置制御システム内に変形センサ２０を提供することで、測定ポイントと対象ポイントとの間の測定エラーの減少によってステージ配置の不確定性を低減することでオーバレイ及び結像性能を向上させることができる。ＵＳ２００１／００２６００４号で提案されたメトロロジーフレーム又はチャック内レーザ干渉法と追加の絶対センサの使用とを比較すると、ブラッグ格子の使用は基板テーブル６又はリソグラフィ装置内の他の任意の対象のオブジェクト内の動的及び熱変形の両方を測定する低コストで超小型の代替策を提供する。ブラッグ格子を使用できるその他のオブジェクトは、パターニングデバイス支持体と、基板テーブル支持体７と、メトロフレーム２と、投影システム１とを備える。

[0074] ブラッグ格子を用いて、メトロフレーム２又は基板テーブル支持体７の基板テーブル６に接続されたグリッドプレートの変形を測定することができる。こうして、グリッドプレートの動力状態はオーバセンシングによって観察不能になる。これは、グリッドプレートの動力学がステージを制御するコントローラの帯域に悪影響をもはや与えないという意味である。

[0075] オブジェクト内又はその上のブラッグ格子の使用の別の利点は、変形センサを比較的容易に実施でき、同様に変形するロングストロークアクチュエータ部又はグリッドプレートなどの基準体から独立して歪を直接測定できるという点である。

[0076] 上記のように、光ファイバ２１の問合せで得られた測定信号は、高精度リソグラフィ工程で有用なように十分な分解能で問合せシステム２３によって分析される必要がある。

[0077] 参照によりその内容を本明細書に組み込むものとするＵＳ２００３／０１５６２８７号は、複数のブラッグ格子を備える光ファイバ内の歪を測定する方法を開示する。この方法では、ブラッグ格子の各反射は回折格子によって分解され、明確なスポットとしてＣＣＤアレイのピクセル上に投影される。この方法は適度な精度でスポットの位置の変化を検出する可能性を提供するが、シリコンベースの（低コストの）ＣＣＤ質問器の波長変化の検出限度は１ｐｍ未満であり、これは約１μεの測定分解能に相当する。

[0078] ＣＣＤアレイ上の様々なスポットを分解できるように、連続するブラッグ格子間で通常数ｎｍの波長の差が維持される。これは、使用するセンサの数とＣＣＤアレイ上のスポットの運動範囲とのトレードオフである。複数のピクセル上での重心検出による１００倍の補間を用いるハイエンドシステムで通常５，０００με程度の測定範囲が達成できる。

[0079] ＵＳ２００３／０１５６２８７号には、特に複数の分散素子を用いて入射光ビームを分散させることで感度をさらに向上させるいくつかの方法が記載されている。その結果、個別のブラッグ格子の個々の信号間の離間距離の拡大が達成できる。ＵＳ２００３／０１５６２８７号では、分散素子としてプリズム又は格子の使用が提案されている。なお、ホログラフィ素子などのその他の光学要素を使用してもよい。

[0080] １με程度の測定分解能は、リソグラフィ装置の基板テーブル６内のメトロロジーに要求されるレベルには十分でない。基板テーブル６内の動的及び熱構造変形検知の場合、通常５００ｍｍの長さで１ｎｍ程度、すなわち、数ｎε程度の測定分解能が必要である。動的モード形状及びその制御にも同様の分解能が必要である。

[0081] 本発明のある実施形態では、問合せシステムは、例えば少なくとも１００倍、好ましくは１０００倍、又はそれ以上の波長決定の向上した分解能を提供する。この実施形態では、各々が互いに実質的に垂直の平面内にある第１の方向と第２の方向の分散素子からの回折を使用することが提案されている。ある実施形態では、第１の方向と第２の方向は好ましくは互いに垂直である。

[0082] 図５及び図６は、それぞれ上面図と側面図に、第１の鉛直平面と第１の平面に実質的に垂直の第２の平面内の分散素子を用いてさらに分解能を向上させた問合せシステム２３のある実施形態を示す。

[0083] ある実施形態では、問合せシステムは、上記光ビームの少なくとも一部を受けて通過させるように構成された入口セレクタと、上記ビームの少なくとも一部を受けて上記信号の各々を第１の回折平面内の上記波長に応じた角度で第１の方向に回折させるように構成された第１の回折装置と、回折信号を受けて上記信号の各々を第２の回折平面内の上記波長に応じた角度で第２の方向に回折させるように構成された第２の回折装置とを備え、上記第１の回折平面と第２の回折平面は互いに平行でない。問合せシステムは、第２の回折装置の回折信号を受けて回折信号に応じて１つ又は複数の検出器出力信号を生成するように構成された複数の検出器素子を備える検出器と、上記検出器出力信号を受けて上記信号の各々の波長を決定する上記検出器に接続されたプロセッサとをさらに備える。

[0084] 例えば、図５及び図６を参照すると、問合せシステム２３内で、水平格子を備える第１の分散素子５０は、各々が異なるブラッグ波長を有する複数の平行の回折信号内の鉛直平面内の光ファイバ２１からの光を回折させる。１つ又は複数のコリメータレンズ５１と、水平格子を備えた第２の分散素子５２とによって、様々な回折信号が完全に「解かれて」複数の整列した平行ビームに変換される。

[0085] ある実施形態では、上記の個々のビームは、好ましくは、各々の回折信号の素子が単一のブラッグ格子に関連付けられた形で、複数の個々の分散素子５３上に投影される。分散素子５３は、各々、様々な個々のビームを個々のビームに基本的に平行で鉛直平面に垂直な平面内で発散レンズ素子５４を介して複数の個々のＣＣＤアレイ５５上に回折させる複数の整列した平行ビームに実質的に垂直な格子を有する。

[0086] 鉛直平面内で各々が１つ又は複数の特定のブラッグ格子に関連付けられた複数の回折信号を提供する光ファイバ２１から出射する光ビームの第１の方向の回折によって、また、第１の鉛直平面に実質的に垂直な平面内の回折信号の各々のその後の第２の方向の回折によって、測定ビームは３方向に分散され、それぞれの回折信号の波長又は波長の検出に利用可能な各々の個々の回折信号に利用可能な比較的大きい表面領域が得られる。この比較的大きい表面領域を有益に用いて現在では市販されていない可能性がある比較的大きいＣＣＤアレイを必要とせずに問合せシステム２３の分解能を増大させることができる。この問合せシステムで得られる分解能は、１桁のｎεに近づくか又はそれを超えることができる。

[0087] なお、すべての回折鉛直格子は、屈折角度範囲α＝アークサイン（λ／ｐ）、したがって、全ブラッグ格子の分解能が同様になるように特定のブラッグ波長λに適合した異なるピッチを有していてもよい。

[0088] 図５及び図６で、各ビームについて単一の線形ＣＣＤアレイが提案されている。代替実施形態では、個々の線形ＣＣＤアレイのセットを二次元ＣＤアレイ内で組み合わせてもよい。

[0089] 図７及び図８はそれぞれ、上面図と側面図に、分解能を向上させた問合せシステム２３の第２の実施形態を示す。この実施形態では、光ファイバ２１の特定の波長を有する反射した光ビームの＋１次及び−１次の屈折次数の間で干渉法が使用される。

[0090] それぞれの光ビームの＋１次及び−１次の屈折次数を生成する前に、光ファイバ２１から出射する光ビームを図７に示すように回折平面に実質的に垂直な平面内で回折させて各ブラッグ波長範囲の回折信号を得ることができる。これらの回折信号を得るために、図５及び図６のボックスＡに示すように問合せシステム２３を構成してもよい。該当する波長範囲の各々について個々の信号を生成することで、異なるブラッグ波長を有するビーム間の干渉を回避できる。光ビームを各々が特定の該当する波長範囲を有する複数の光ビームに分割するその他の任意の好適なビーム分割デバイスを使用してもよい。

[0091] 回折信号は格子６０によって再び回折し、ボックスＡからのそれぞれの光ビームの＋１次及び−１次の屈折次数が得られる。＋１次及び−１次の屈折次数は各々再帰反射器６１によって案内され、専用の検出器素子６２、例えば、フォトダイオードに到達する。検出素子６２の各々が受光した光の強度の変化を測定することで光ビームの特定の波長を決定できる。

[0092] フォトダイオードの先行技術の補間係数はＣＣＤアレイで達成可能な補間の１００倍をはるかに超える５０００倍程度であるため、分解能をさらに向上させて約１０μεの測定範囲で１０ｐε程度まで細かくすることができる。

[0093] なお、１次の任意の好適な組合せを使用できる。例えば、第１の分岐の＋１次及び−１次を使用できる。

[0094] 光ビームの強度は変化することがあるため、測定の確実性が危うくなる。これを防止するため、強度の基準として冗長次数を測定してもよい。例えば、図７で、冗長次数はＡ地点の０次又はＢ地点の１次、又はＣ地点の−１次であってもよい。冗長次数は、測定に不要な任意の次数であってもよい。

[0095] 以上、オブジェクト内の変形を制御する変形制御システムについて説明してきた。本発明のある実施形態による変形制御システムを用いて加速及び減速時の変形を抑制でき、また基板テーブルの異なる部分の温度差又はリソグラフィ装置の液浸システムによって加えられる瞬間の力などの基板テーブル上に加えられる外的な力などの他の原因による変形も抑制できる。

[0096] 図９は、代替変形センサ７０のある実施形態を概略的に示す。変形センサ７０は、第１のブラッグ格子７２を備える第１の光ファイバ７１と、第２のブラッグ格子７４を備える第２の光ファイバ７３とを備える。第１のブラッグ格子７２及び第２のブラッグ格子７４は、実質的に同じブラッグ波長範囲を有する。第１の光ファイバ７１は、基板テーブル６の上又はその内部に配置されている。第２の光ファイバ７３は、問合せシステム７５の一部である。

[0097] 代替実施形態では、第２の光ファイバ７３は、その変形を検出すべきオブジェクト、この例では基板テーブル６上、又は他の任意の好適な場所に配置されていてもよい。ある実施形態では、第２の光ファイバ７３内の第２のブラッグ格子７４は基板テーブル６上の、モード形状の効果が第１のブラッグ格子７２の効果と逆である場所に配置されている。例えば、基板テーブル６の屈曲モード形状を決定するために、第１のブラッグ格子７２を基板テーブル６の上面に配置し、第２のブラッグ格子７４を基板テーブル６の下面に配置してもよい。

[0098] 少なくとも第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４のブラッグ波長範囲を有するスペクトルを有する広帯域光源７６は、第２の光ファイバ７３内に光を放射するように構成されている。第２のブラッグ格子７４は、特定のブラッグ波長ピークを反射し、広帯域光源のスペクトルの残りは第２の光ファイバ７３を通して伝送される。伝送されたスペクトルは、第１の光ファイバ７３へ案内される。第１の光ファイバ７１内の第１のブラッグ格子７２も第１のブラッグ格子７２の場所で第１の光ファイバ７１が受ける歪に応じて特定のブラッグ波長ピークを反射する。反射した光ビームは測定ビーム７７として使用され、半透明ミラー７８及び／又は１つ又は複数の他の好適な光学要素を介して測定ビーム７７の強度を測定できるフォトセンサ７９、例えばフォトダイオードへ案内される。

[0099] ブラッグ格子によって反射された波長ピークへのその他の影響がなく、両方のブラッグ格子７２、７４に全く歪が作用しないか又は同じ歪が作用すると仮定すると、第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４のブラッグ波長は同じであるため、第１のブラッグ格子７２は第２のブラッグ格子７４によって反射されるであろう波長ピークをすでに反射している。その結果、測定ビーム７７は極めて低い強度を有し、それはフォトセンサ７９によって決定されることになる。

[00100] 第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４の上に作用する歪に差がある時には、第１のブラッグ格子７２によって反射される波長ピークと第２のブラッグ格子７４によって反射される波長ピークとは異なる。したがって、第１のブラッグ格子７２によって反射される波長ピークは、第２のブラッグ格子７４に透過されたスペクトル内に部分的に存在する。その結果、フォトセンサ７９によって決定できる２つの波長ピークの非重なり部分のために、測定ビーム７７はより大きい強度を有する。

[00101] ブラッグ格子によって反射される波長ピークは完全な離散的ピークではなく、一定の波長範囲にわたって延在するピークである。公称位置では、すなわち、歪がないか同じ歪の場合、第１のブラッグ格子７２及び第２のブラッグ格子７４によって反射されたピークは完全に重なり、測定信号７７の強度は極めて低い。第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４との間の歪の差が拡大するにつれて各ピークはますます重なり合わず、ついには２つのピーク間に完全に重なり部分がなくなるので、測定信号７７の強度も増大する。

[00102] 図１０は、測定信号７７の強度Ｉと歪ΔＳの差の結果として得られる関係を示す。公称位置０で、強度は比較的低い。公称位置０から始めて歪の差が拡大すると共に、最大強度レベルに達するまで強度が増大する。この関係の曲線を用いて第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４との間の歪の差を測定することができる。この関係はできる限り高い分解能で歪を決定し、同時に必要な電子回路、すなわち、フォトセンサは比較的簡単であることが分かっている。

[00103] 変形センサ７０を用いた測定の分解能は、選択されたフォトセンサ７９、例えば、フォトダイオードの雑音レベルによって制限される。フォトダイオードの信号対雑音比（ＳＮＲ）は、例えばＳＮＲ＝８５ｄＢであってもよい。

[00104] 歪は、波長シフト、したがって、信号強度、すなわち、

に関連する。ここでＬ０は公称長さ、ΔＬは長さの変動、λ０は公称反射波長ピーク、Δλは波長の変動、ｋは定数、Ｉは第２の測定ビーム７７の受信信号強度である。

[00105] 得られる分解能を導出するために、ＦＢＧの反射波長帯域は重要である。この波長帯域は、公称波長１５００ｎｍに対してＢλ＝０．３ｎｍと小さくてもよい。したがって、

の歪で最大信号強度に達する。

[00106] したがって、このシステムの対応分解能は、

である。

[00107] 第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４は完全に同じとは限らないため、またブラッグ格子の挙動には別の要因も影響することがあるため、変形センサ７０を使用前に較正する必要がある。なお、ブラッグ格子が反射する波長ピークには、温度などのその他の影響も作用することがある。これらの影響を考慮する必要があり、又は両方のブラッグ格子が温度などの同様の影響を受ける時にはフィルタリングしてもよい。測定は相対測定であるためこれが可能である。

[00108] 図１１及び図１２は、実質的に同じ波長範囲を有する第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４とを使用する変形センサ７０の代替実施形態を示す。問合せシステムは、第１のブラッグ格子７２の反射と第２のブラッグ格子７４の透過から得られる測定ビーム７７の強度を測定する少なくとも１つのフォトセンサ７９を備える。なお、第１及び第２のブラッグ格子７２、７４は互いに公称オフセットを有し、例えば、圧縮範囲を犠牲にしてより大きい歪範囲を導入する場合があり、またその逆の場合もある。

[00109] 図１１の実施形態では、光源７６の広帯域光ビームは最初に第１の光ファイバ７１内に案内され、特定の波長ピークだけが第１のブラッグ格子７２によって反射される。反射した波長ピークは第２の光ファイバ内を案内され、そこで特定の波長ピークが第２のブラッグ格子７４によって反射される。第２のブラッグ格子７４によって透過されるスペクトルは第２の光ファイバ７４が伝送する測定ビーム７７の強度を測定する。

[00110] 公称位置では、第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４とによって反射される波長ピークは実質的に同じである。測定ビーム７７は、第１のブラッグ格子７２の反射と第２のブラッグ格子７４の透過とを組み合わせるため、測定ビーム７７の強度は、この公称位置では極めて低い。歪に差がある時には、波長ピークは完全には重ならず、測定ビームの強度は大きくなる。

[00111] 図１２の実施形態では、第１のブラッグ格子７２及び第２のブラッグ格子７４も直列に配置され、フォトセンサ７９は第１のブラッグ格子７２の反射と第２のブラッグ格子７４の透過とを測定する。図９の実施形態と図１２の実施形態の相違点は、第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４が両方とも基板テーブル６上に配置された第１の光ファイバ７１内に配置できるという点である。しかし、所望であれば、第１及び第２のブラッグ格子を別々の光ファイバ内に配置してもよい。

[00112] 第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４は基板テーブル６の反対側に配置されているため、この配置は、基板テーブル６の屈曲モード形状を決定するのに好適である。基板テーブル６を屈曲させると、基板テーブル６の一方の側が圧縮され、基板テーブル６の他方の側が伸張する。これによって変形センサ７０の感度が増大する。しかし、他の実施形態と同様、基板テーブル６上にブラッグ格子の一方だけを配置してもよい。

[00113] 図９の実施形態と図１２の実施形態の別の相違点は、図１２の実施形態では、測定ビーム７７は第２のブラッグ格子７４によって透過され、第１のブラッグ格子７２によって反射された波長ピークを有するだけでなく、直接反射した第２のブラッグ格子７４の波長ピークも有する。その結果、フォトセンサ７９によって測定される最小強度は、第２のブラッグ格子７４によって直接反射された波長ピークの強度である。歪の差がない時には、この波長ピークは第２のブラッグ格子７４によってすでに反射されているため、光が第１のブラッグ格子７２によってそれ以上反射されることはない。歪の差がある時には、第２のブラッグ格子７４は第２の波長ピークを反射し、第１のブラッグ格子７２は第２のブラッグ格子によって反射された第２の波長ピークと重ならない第１の波長ピークの部分を反射する。その結果、フォトセンサ７９が受ける強度は、図１０に関連して説明したように第１及び第２の波長ピークがもはや重ならなくなるまで歪の差が増大すると共に増大する。

[00114] なお、フォトセンサ７９が受ける測定ビーム７７は、第１のブラッグ格子７２の反射と第２のブラッグ格子７４の透過との組合せだけでなく、第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４の反射の組合せも含むため、図１２の構成は２つの測定レジームを提供する。

[00115] 第１のレジームでは、図９及び図１１に関連して述べたように、第１及び第２の波長ピークの重なりが使用される。この第１のレジームでは、範囲と分解能は、図９及び図１１の実施形態に対応していてもよい。第２のレジームでは、第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４とによって反射される第１及び第２の波長ピーク間の干渉が使用される。この第２のレジームは、特に第１及び第２の波長ピークが重ならない時に使用できる。この第２のレジームでは、図１４の実施形態に関連して以下に説明するビート周波数を用いる方法が使用できる。第１及び第２のレジームを組み合わせることで２つの測定範囲を有することが可能になる。例えば、公称の対象のポイントの周囲でより高い分解能を有するより小さい測定範囲を使用し、公称の対象のポイントからより離れた場所、すなわち、より小さい測定範囲の外でより低い高い分解能を有するより大きい測定範囲を使用することができる。そのような構成では、より小さい測定範囲に第１のレジームを使用し、より大きい測定範囲に第２のレジームを使用することができる。

[00116] さらに、第１のレジームでは、最小強度と最大強度との間の差はブラッグ格子によって反射される波長ピークの強度であり、図１０に示すように、歪がない時か又は第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４とで歪が同じである時に強度レベルは最小になる。

[00117] 実際、複数の場所で歪を測定することが望ましいが、第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４の各々の組合せについて１つ又は複数の光ファイバを提供することは実際的ではない。そのような場合、１つ又は複数の光ファイバ内に第１のブラッグ格子７２と第２のブラッグ格子７４の複数の組合せを提供してもよく、各々の組合せの第１及び第２のブラッグ格子は実質的に同じブラッグ波長範囲を有するが、各々の組合せは他の組合せとは別のブラッグ波長範囲を有する。

[00118] そのような構成を図１３に示す。変形センサ７０の構成は主として図９の実施形態と同じであるが、光ファイバ７１が３つの第１ブラッグ格子７２ａ、７２ｂ、７２ｃを備え、第２の光ファイバ７３が３つの第２のブラッグ格子７４ａ、７４ｂ、７４ｃを備える点が異なる。ペア７２ａと７４ａ、７２ｂと７４ｂ、及び７２ｃと７４ｃは各々、実質的に同じブラッグ波長範囲を有する第１及び第２のブラッグ格子の組合せを形成する。例えば、ブラッグ格子７２ａ及び７４ａは同じ波長範囲を有する。しかし、異なる組合せの波長範囲は同じ波長範囲を有しない。したがって、ブラッグ格子７２ａ、７２ｂ及び７２ｃの波長範囲は同じではない。

[00119] 例えば光強度を測定するフォトダイオード又はその他のセンサなど、フォトセンサが強度しか測定できない時には、強度の決定における異なる波長範囲の間のセンサによる区別はない。分散素子８０を提供することで、異なる波長範囲を対応するフォトセンサ７９ａ、７９ｂ、７９ｃへ誘導することができ、波長範囲の各々について、反射した強度を別々に決定できる。

[00120] 異なる波長の強度を決定するその他の任意の方法も適用できる。例えば、各々が１つのブラッグ波長範囲しか含まない異なる波長範囲をその後光源から伝送して、そのような波長範囲の１つが光源によって放射される各期間について第１及び第２のブラッグ格子のどの組合せが単一のフォトセンサに関連付けられるかが分かるようにできる。

[00121] 図１４は、本発明のある実施形態による変形センサ９０の別の代替実施形態を示す。この変形センサ９０では、第１のブラッグ格子９２と、第２のブラッグ格子７４を備える第２の光ファイバ９３が並列に配置されている。第１のブラッグ格子９２と第２のブラッグ格子７４は、実質的に同じブラッグ波長範囲を有する。

[00122] 少なくとも第１のブラッグ格子９２と第２のブラッグ格子９４のブラッグ波長範囲の周波数を有するスペクトルを有する広帯域光源が、ビームスプリッタ９６によって第１のビームに分割される光ビームを第１の光ファイバ９１内に放射し、第２のビームを第２の光ファイバ９３内に放射するように構成されている。第１のブラッグ格子９２と第２のブラッグ格子９４は特定のブラッグ波長ピークを反射し、広帯域光源のスペクトルの残りはそれぞれ、第１の光ファイバ９１と第２の光ファイバ９３を通して伝送される。

[00123] 第１のブラッグ格子９２と第２のブラッグ格子９４の反射した波長ピークは共に戻されて１つ又は複数の光学要素を介してフォトセンサ９７へ案内される。フォトセンサ９７は、フォトダイオードなどの、光の強度を測定できるセンサである。第１のブラッグ格子９２と第２のブラッグ格子９４の反射した波長ピーク間の干渉を用いて第１のブラッグ格子９２及び／又は第２のブラッグ格子９４が受ける歪を決定することができる。

[00124] フォトセンサに入射する２つの反射波長ピークは、実質的に同じ振幅であるが歪の差のためにわずかに異なる波長とを有する。その結果、フォトセンサ９７によって受けられるビート信号が得られる。ビートパターンの波長は以下のように定義できる。
[00125]

[00126]上式で、λ_Ｂはビート周波数、λ_１は第１のブラッグ格子によって反射された周波数、λ_２は第２のブラッグ格子によって反射された周波数である。

[00127] ブラッグ格子が実質的に同じブラッグ波長範囲を有する場合のように２つの反射波長ピークの差が小さいと仮定した時、この式は以下のように書き換えることができる。

[00128]

[00129] 歪は、
[00130]

として定義できる。

[00131] 後者の２つの式を組み合わせた結果、
[00132]

が得られる。

[00133] したがって、歪は、受信信号のビート周波数を測定することで測定可能である。例えば、この測定は、位相ロックループ回路によって実現できる。このフォトセンサは差動信号の測定に依拠するため、フォトセンサの絶対精度はあまり重要でない。なお、変形センサのリアルタイム自動較正にビート周波数を用いることができる。

[00134] 分解能を決定するために、フォトセンサが２０ｋＨｚ帯域幅で更新され、そのような期間内に受信する少なくとも１つのビート周波数期間がなければならない。検出可能な関連付けられた最小歪は下式で表される。
[00135]

[00136]上式で、λ_{Ｂ，ｍａｘ}は最大ビート波長、すなわち、
[00137]

[00138]ｃ＝３．０ｅ８ｍ／ｓ（光速）、ｆ_ｍｉｎ＝２０ｋＨｚ（最小センサ帯域幅）。したがって、
[00139]

[00140] λ_ｎ＝１５００ｎｍ、ｆ_ｍｉｎ＝２０ｋＨｚ及びｃ＝３．０ｅ８ｍ／ｓを使用すると、λ_ｍｉｎ＝０．１０ｎｍ／ｍとなる。

[00141] 一般に利用可能な高速フォトダイオード数は、ＧＨｚ範囲内のしゃ断周波数を有する。最大５０ＭＨｚのビート周波数が測定可能であると仮定する。関連する最大歪は、
[00142]

[00143]であり、λ_ｎ＝１５００ｎｍ、ｆ_ｍａｘ＝５０ＭＨｚ及びｃ＝３．０ｅ８ｍ／ｓを使用すると、λ_ｍａｘ＝２５０ｎｍ／ｍとなる。

[00144] したがって、図１４の実施形態で獲得可能な分解能は、少なくとも図５〜図８の分解能を向上させた実施形態による分解能に匹敵する。したがって、図１４の実施形態は、簡単な構成と高い分解能とを有する好適な代替策を提供する。

[00145] 図１２の実施形態と同様、所望であれば、２つの光ファイバ内に第１及び第２のブラッグ格子の複数の組合せを提供して基板テーブル６又はその他のオブジェクト内の様々な場所で歪を測定できる。

[00146] 図１４の実施形態では、第１のブラッグ格子９２を有する第１の光ファイバ９１と、第２のブラッグ格子９４を有する第２の光ファイバ９３の両方が基板テーブル６上に配置されている。代替実施形態では、第１の光ファイバ９１と第２の光ファイバ９３の一方だけを基板テーブル６上に配置でき、第１の光ファイバ９１と第２の光ファイバ９３の他方を別の好適な場所、例えば、問合せシステム内に配置することができる。

[00147] 図９〜図１４に示すすべての実施形態は、第１及び第２のブラッグ格子の１つの組合せに関連付けられた各波長範囲について１つのフォトセンサだけを備える。この結果、比較的少ない数の光学コンポーネントと高い分解能とを有する比較的簡単な設計が可能である。この高い分解能は少なくとも図５〜図８に示す実施形態に匹敵するか、それ以上ですらある。さらに、図９〜図１４の実施形態は、高速信号出力を有する。制約因子は、フォトセンサの読出し電子回路である。

[00148] 以上、第１の鉛直平面と第１の平面に平行でない第２の平面内の分散素子を用いるさらに分解能を向上させた問合せシステムをリソグラフィ装置に関連して説明してきた。しかし、さらに分解能を向上させたそのような問合せシステムは、リソグラフィ装置に限定されない。そのような問合せシステムをその他の任意の好適な用途及び／又は測定システムで使用できる。

[00149] 上記実施形態では、検出器へ戻る光ビームをファイバ通過後に２つのビーム１０１、１０２に分割できる（図１５参照）。２つのビームは互いに角度をなす。これら２つのビームの波を１０１及び１０２に平行な線で概略的に表している。２つのビーム１０１、１０２がＣＣＤ１００上で干渉すると、干渉パターン１０３が生成される。このパターン１０３の幅はＣＣＤ１００で決定でき、戻り波長の尺度になる。したがって、それはブラッグ格子の歪の尺度である。２つのビーム１０２と１０５がより小さい波長を有する戻り光から分割されると、結果として得られる干渉パターン１０６はより小さい幅を有する。

[00150] なお、上記光コンポーネントは別々のコンポーネントであってもよく、又は組み合わせたか若しくは一体化したコンポーネントであってもよい。

[00151] なお、図９〜図１４の変形センサをリソグラフィ装置以外の用途に使用してもよい。

[00152] 以上、位置制御システム内に複数のブラッグ格子を有する少なくとも１つの光ファイバを備える変形センサの使用について説明してきた。実際、リソグラフィ装置の代替用途に変形センサを使用してもよい。変形センサを用いてオブジェクト、例えば、基板又はパターニングデバイスの支持体、さらに投影システムの形状をモニタすることができる。変形センサは、オブジェクトの形状を制御する、例えば、能動制御によって所望の形状を維持し、及び／又はオブジェクトを硬化させるか、又は抑制する制御システムの一部であってもよい。また変形センサは、リソグラフィ装置又はその他の任意のデバイスのオブジェクト内の変形をモニタし、及び／又は制御することが望ましいその他の任意の用途に使用できる。

[00153] 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。

[00154] 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。

[00155] 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）及び極端紫外線光（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。

[00156] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折型、反射型、磁気型、電磁型及び静電型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。

[00157] 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。

[00158] 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

リソグラフィ装置のオブジェクトの変形を決定するように構成された変形センサを備えるリソグラフィ装置であって、
前記変形センサは、オブジェクト上又はその内部に配置され、少なくとも１つのブラッグ格子を備える少なくとも１つの光ファイバと、前記少なくとも１つのブラッグ格子に問い合わせするように構成された問合せシステムと、を備えるリソグラフィ装置。
前記問合せシステムの信号に基づいて前記オブジェクトの形状を決定するように構成されたプロセッサを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記オブジェクト内の変形を制御するように構成された変形制御システムを備え、前記変形制御システムが、前記変形センサと、コントローラと、前記オブジェクト内の少なくとも１つのアクチュエータとを備え、前記コントローラが、前記変形センサによって測定された変形に基づいて前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させるように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記変形制御システムが、前記オブジェクトを事前定義された形状に維持し、及び／又は所望の形状に合わせて作動させるように構成される、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
前記オブジェクトが可動式で、前記変形制御システムが前記リソグラフィ装置の位置制御システムの一部であり、前記位置制御システムが前記可動オブジェクトの位置を制御するように構成される、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
前記位置制御システムが、前記オブジェクトの位置と前記オブジェクト内の変形とを同時に制御するように構成されたＭＩＭＯ制御システムである、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
前記位置制御システムが、剛体の位置制御と任意の非剛体モード形状の変化の抑制とに基づいて前記オブジェクトを制御するように構成される、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
前記ブラッグ格子が、前記オブジェクトの熱及び／又は動的モード形状の観察可能性を最適化するように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記オブジェクトに溝が提供され、前記溝内に前記光ファイバが少なくとも部分的に配置され、前記溝が樹脂などの好適な材料でさらに充填される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記問合せシステムが、各々が専用の波長を有する１つ又は複数の信号を有する光ビームを分析するように構成され、前記問合せシステムが、
前記光ビームの少なくとも一部を受けて通過させるように構成された入口セレクタと、
前記ビームの少なくとも一部を受けて前記信号の各々を第１の回折平面内の前記波長に応じた角度で第１の方向に回折させるように構成された第１の回折装置と、
前記回折信号を受けて前記信号の各々を第２の回折平面内の前記波長に応じた角度で第２の方向に回折させるように構成された第２の回折装置であって、前記第１の回折平面と第２の回折平面が互いに平行でない第２の回折装置と、
前記第２の回折装置の回折信号を受けて回折信号に応じて１つ又は複数の検出器出力信号を生成するように構成された複数の検出器素子を備える検出器と、
前記検出器出力信号を受けて前記信号の各々の波長を決定する前記検出器に接続されたプロセッサと
を備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記第２の回折装置が、前記回折信号の少なくとも１つの＋１次と−１次とを生成するために使用され、前記検出器素子が、前記回折信号のうち１つの信号の＋１次と−１次とを受けてそれぞれの回折信号のうち１つの信号の＋１次と−１次との間の干渉法に基づいて１つ又は複数の信号のうち１つの信号の波長を決定するように構成され、前記第１の回折平面と第２の回折平面とが互いに実質的に垂直である、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
前記変形センサが、実質的に同じブラッグ波長範囲を有する第１のブラッグ格子と第２のブラッグ格子とを備え、前記問合せシステムが、第１のブラッグ格子の反射と第２のブラッグ格子の透過の結果として得られる測定光ビームの強度を測定する少なくとも１つのフォトセンサを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記変形センサが、実質的に同じブラッグ波長範囲を有する第１のブラッグ格子と、第２のブラッグ格子とを備え、前記問合せシステムが、第１のブラッグ格子の反射と第２のブラッグ格子の反射の干渉の結果として得られる測定光ビームの強度を測定する少なくとも１つのフォトセンサを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記変形センサが、第１及び第２のブラッグ格子の複数の組合せを含み、各々の組合せの前記第１及び第２のブラッグ格子が、実質的に同じブラッグ波長範囲を有し、各々の組合せが、他の組合せとは異なるブラッグ波長範囲を有し、前記変形センサが、各々の組合せの測定ビームのブラッグ波長範囲を複数のフォトセンサのうち１つのセンサへ誘導する１つ又は複数の分散素子を備える、請求項１３又は請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
リソグラフィ装置のオブジェクト内の変形をモニタし及び／又は制御する方法であって、
変形センサを用いて前記リソグラフィ装置のオブジェクトの変形を決定するステップを含み、前記変形センサが、オブジェクト上又はその内部に配置された少なくとも１つの光ファイバであって、少なくとも１つのブラッグ格子を備える光ファイバと、少なくとも１つのブラッグ格子に問い合わせする問合せシステムとを備え、前記決定ステップが、前記光ファイバ内の前記少なくとも１つのブラッグ格子に問い合わせするステップを含む方法。