JP2015529839A - セグメント化ミラーを有するリソグラフィー装置 - Google Patents

Abstract

間に空間（２１４）が形成されるように連結されている少なくとも二つのミラーセグメント（２１０）を有するミラー（２００）と、ミラーセグメント（２１０）の相対位置を検出するためのセンサー（２２０、３００）と、を備え、センサー（２２０、３００）は、ミラーセグメント（２１０）の間の空間（２１４）内に配置されていることを特徴とする、リソグラフィー装置（１００）を提供する。【選択図】図２

Description

関連技術の相互参照

本出願は、ドイツ特許出願第10 2012 212 064.5号（２０１２年７月１１日出願）及び米国特許出願第61/670,215号（２０１２年７月１１日出願）に基づく優先権を主張する物であり、これらの文献の開示全体を参照により本出願に援用する。

本出願は一つ又は複数のセグメント化ミラーを備えるリソグラフィー装置に関するものである。

リソグラフィー装置は、例えば集積回路すなわちＩＣの製造中にマスク中のマスクパターンを、例えばシリコンウェーハのような基板上に結像するために使用される。この場合、照明装置によって生成された光線はマスクを通過して基板上に向けられる。複数の光学素子からなる露光レンズを用いて光線を基板上にフォーカスさせる。このようなリソグラフィー装置の例としては、特に、ＥＵＶ（極端紫外）リソグラフィー装置が挙げられるが、かかるＥＵＶリソグラフィー装置は４ｎｍ〜３０ｎｍの範囲の露光光学波長で動作する。このような短波長により、ウェハー上に非常に微細な構造を結像することが可能となる。このような波長域の光は雰囲気ガスにより吸収されてしまうため、かかるＥＵＶリソグラフィー装置のビームパスは、高度な真空状態とされる。さらに、上述のような波長域で十分な透過性を発揮する材料は存在しないため、ＥＵＶ放射を形成及び誘導するための光学素子としてはミラーが使用される。

開口数の大きいＥＵＶリソグラフィー装置は直径の大きいミラーを必要とする。従って、ウェハー付近のミラーは直径３００〜５００ｎｍ以上であることが必要である。しかし、このような直径の大きいミラーは製造コストが高い。さらに、そのようなサイズのミラーブランクや半完成部品には限界がある。さらに、ミラーの直径が大きいと、低変形での取り付けや作動もさらに難しくなる。このような問題に対処することができる一つの可能性としては、セグメント化されたミラー（セグメント化ミラー）を使用することが挙げられる。この場合、複数のミラーセグメントを連結して一つのミラーを形成する。従って、ミラーのサイズはミラーブランクの入手可能性によってもはや制限されることはない。さらに、直径の大きい一体型ミラーを低変形で取り付ける場合と比較して、複数の独立したミラーセグメントを低変形で取り付ける方が簡易である。

しかし、この場合に生じる一つの問題としては、仕上げ研磨されたミラーセグメントを正確に連結するということが挙げられる。共に単一の光学表面を生成するように意図した様々なミラーセグメントには、表面偏差、すなわちミラーセグメント間の高さの違いは、２０ｎｍ以下であることが求められるが、これは困難であることが判明している。この場合、６自由度（並進３自由度、回転３自由度）全てに関してミラーセグメントの位置を決定することが必要であり、さらに、適切な場合にはアクチュエータを用いてこれらを再調整することが必要である。このことは、４つのミラーセグメントを設けた場合、トータルで２４個のセンサーを設けることが必要となり、これによりコストがかさみさらに設置面積が大きくなってしまう。

米国特許出願第2011/0273694号公報は、複数の独立したミラーからなるファセットミラーを開示しており、かかるミラーにおいて、独立したミラーは独立して駆動可能であるとともに、それらの方向を検知するための容量センサーを有している。

米国特許出願第2011/0273694号

従って、本発明の目的は、上述した問題のうちの少なくとも一つを解消するためのミラー機構を備えるリソグラフィー装置を提供することにある。特に、本発明は、省スペースであるとともに、ミラー機構の位置を正確に制御することができる、セグメント化されたミラー機構を備えるリソグラフィー装置を提供することを目的とする。

かかる目的は、間に空間が形成されるように連結された少なくとも二つ（例えば、２〜１２個）のミラーセグメントを有するミラーと、ミラーセグメントの相対位置を検出するためのセンサーとを備え、かかるセンサーは上述の空間内に配置されることを特徴とするリソグラフィー装置によって達成することができる。

センサーをミラーセグメント間の空間内に配置することで、ミラーセグメント間の相対位置を検出できるようにするとともに、特に省スペースな態様で制御することが可能となる。結果的に、ミラーの外に各ミラーセグメント用の複数のセンサーを設ける必要がなくなる。各ミラーセグメントの絶対位置を検出するためには、基準とするミラーセグメントの絶対位置が既知であれば十分である。これは、例えば、基準ミラーセグメントの絶対位置は外部センサーで検出できるか、又は、基準ミラーセグメントは基準ポイントに対して固定されているからである。従って、その他のミラーセグメントの位置は、ミラーセグメント間に配置されたセンサーを用いて検出することができる。このような基準を用いた位置検出により、いわゆるコモンモードエラー、すなわち、全てのミラーセグメントに共通する位置誤差を検出することが可能となる。

さらに、空間内にセンサーを配置することで、インサイチュ（in-situ）測定が実現し、これにより、ミラーセグメントの相対位置を非常に精密に測定するができるようになる。各ミラーセグメントの位置は測定結果に基づいて再調整することができ、それと同時に、ミラーの干渉表面測定に基づいてキャリブレーションを実施することができる。

ミラーセグメントは、それぞれ少なくとも一つの連結表面を有し、ミラーセグメントは、かかる連結表面に沿って連結される。さらに、かかる連結表面の少なくとも一つに切り欠きが設けられ、かかる切り欠き内にセンサーが配置される。これにより、切り欠き内に奥まった（recessed）態様でセンサーを配置できるのでミラーセグメント間の距離をより短く設計することが可能となる。ミラーセグメント間の距離が短いため、（ミラーの結像性能を向上させることができる）ごく小さな空間を有するに過ぎない実質的に完全なミラーを得ることができる。本明細書において、「連結」とは、必ずしもミラーセグメント同士が相互に接触していることを意味する用語ではない。むしろ、ミラーセグメントが相互に接触しない態様で配置されていれば有利である。この場合、上述した連結表面は、相互に短距離で対向配置されたミラーセグメントの表面である。

上述のセンサーは、ミラーセグメント間の距離に応じたセンサー信号を生成する容量センサーであり得る。このような容量センサーは、例えばミラーセグメントの連結表面上に対向して配置された金属電極によって実現することができる。この場合、金属電極は薄い金属層として実装することができ、従って、センサーを連結表面内に奥まった態様で配置しなくても、ミラーセグメント間の距離を短くすることができる。

さらに、センサーを光学センサーとして実装することも可能である。光学センサーは、ドリフト挙動が良好である。

光学センサーは、光学エンコーダーとして実装することも可能であり、特に、干渉ベースのインクリメンタルエンコーダーとして実装することができる。そのようなエンコーダーを用いることで、ピクトメートル範囲の測定精度を達成することができる。

リソグラフィー装置は、センサーを駆動し、及び／又はセンサー信号を評価するためのセンサーコントローラーをさらに備える。ここで、信号は、少なくともセンサーコントローラーとセンサーの間の区間において無線送信される。したがって、第一に省スペース化を実現し、第二に真空状態を損なう信号送信用ケーブルからの蒸気を防ぐことができる。

センサーは、上述の空間における圧力に応じたセンサー信号を生成する圧力センサーであっても良い。ここで、上述の空間は、ミラーセグメントの相対的な動きが上述の空間内における圧力変化をもたらすように構成されている。そのような圧力センサーを用いることにより、ミラーセグメントの位置変化とセンサー信号との線形性を良好にすることができる。

リソグラフィー装置は、上述の空間にガスを供給するガス供給装置及び上述の空間からガスを抽気するガス抽気装置をさらに備えることができる。そのような装置によれば、主に又はもっぱら上述の空間からガスを抜ききることができ、これにより、特にＥＵＶリソグラフィー装置に必須な真空状態を実現することができる。

圧力センサーは、例えば音叉及び音叉のレゾナント周波数及び／又はレゾナント周波数における振幅を検出するための機構を備えることができる。この場合、音叉は励振によって振動させられる二つの振動要素を有しうるが、音叉のレゾナント周波数及び／又はレゾナンと周波数における振幅は上述の空間の圧力に依存する。このことは、特に、振動要素の間の隙間の幅が振動要素の厚さよりも一桁又はそれ以上小さい場合にあてはまり、いわゆるスクイーズ効果が発生する。このような圧力センサーは微細構造エンジニアリングによって製造することができ、相応に平坦となるように設計される。この場合、振動要素は構造を有する半導体材料又は石英から製造することができる。さらに、圧力センサーは、振動要素を振動させるために用いることができ、音叉のレゾナント周波数及び／又はレゾナント周波数における振幅を検出するために用いることができる電極を備えることができる。

最も簡潔な実施形態では、ミラーセグメント間の空間は、センサーが配置された隙間である。この場合、連結表面は必ずしもセンサーを収容するためのあらゆる特別な構造を施されたものでなくてもよい。その代わりに、上述の空間はセンサーを配置するための溝を備えることができる。そのような溝は、具体的には矩形の、ミラーセグメントのうちの一つの少なくとも一つの連結表面に設けられた溝により形成される。この場合、溝は連結表面の長さ方向全体にわたって延在することができる。そのような溝は、ダイヤモンド切削ユニット又は同様のものを用いて、切削することにより比較的簡易に作ることができる。

上述の空間において、複数の自由度についてミラーセグメントの相対位置を検出する複数のセンサーを設けることも可能である。この場合、上述の空間に設けられたセンサーは、例えば、並進３自由度及び回転３自由度についてミラーセグメントの位置を検出することができる。

さらに、リソグラフィー装置は、独立したミラーセグメントを別個に作動させるための少なくとも二つのアクチュエータを備えることができる。これにより、ミラーセグメントの位置は互いに独立して制御することができるようになる。

さらなる例示的実施形態については、添付の図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態に従うＥＵＶリソグラフィー装置の概略図である。 本発明の一実施形態に従うミラー機構の概略図である。 ミラーセグメントのうちの２つを概略的に示す分解斜視図である。 容量センサーの動作原理を示す概略図である。 一つのミラーセグメントを通るzy平面で切った断面図である。 一つのミラーセグメントを通るzy平面で切った断面図である。 二つの隣接するミラーセグメントを通るzy平面で切った断面図である。 第二の例示的実施形態に従う二つのミラーセグメントの斜視図である。 ミラーセグメントの断面及びセンサー溝内の圧力センサーの配置を示す図である。 センサー溝内にガスを注入するための機構の概略図である。 圧力センサーの断面図である。 図示のために圧力センサーの上蓋を除去して示した圧力センサーの平面図である。

特記しない場合、図中において同一の参照符号で示す要素は同一又は機能的に同一な要素である。さらに、図示した縮尺は、必ずしも実際のものと同一ではないことを留意されたい。

図１は、本発明の一実施形態に従うＥＵＶリソグラフィー装置１００の概略図である。ＥＵＶリソグラフィー装置１００は、ビーム形成系１０２、照明系１０４、及び投影系１０６を備える。ビーム形成系１０２、照明系１０４、及び投影系１０６は、それぞれの場合において、排気装置（詳細には図示しない）によって排気することができる真空ハウジング内に設けられている。真空ハウジングは、例えば光学素子を機械的に動かし、及び／又は調節する駆動装置を内部に備える機械室（詳細には図示しない）によって囲まれている。さらに、かかる機械室内には、電気的なコントローラ又はそれと同等のものも備えることができる。

ビーム形成系１０２は、ＥＵＶ光源１０８、コリメーター１１０、及びモノクロメーター１１２を備える。ＥＵＶ光源１０８として、例えば、ＥＵＶ域（極端紫外域）、すなわち、例えば５ｎｍ〜２０ｎｍの波長域の放射を発生させるプラズマ源又はシンクロトロンを設けることができる。ＥＵＶ光源１０８から発せられる放射は、まずコリメーター１１０によって集束され、その後モノクロメーター１１２によって所望の動作波長がフィルタリングされる。このようにして、ビーム形成系１０２は、ＥＵＶ光源１０８によって放射される光の波長と空間分布を調節する。ＥＵＶ放射源１０８によって生成されるＥＵＶ放射１１４は空気中の透過率が低いため、ビーム形成系１０２、照明系１０４、及び投影システム１０６内のビーム形成空間を排気する。

図示した例示的実施形態では、照明系１０４は第一ミラー１１６及び第二ミラー１１８を備える。これらのミラー１１６及び１１８は、例えば、瞳形成用ファセットミラーとして実装することができ、ＥＵＶ放射１１４をフォトマスク１２０上へと方向付ける。

フォトマスク１２０も同様に反射性光学素子として実装されて、系１０２、１０４、１０６の外部に配置されうる。フォトマスク１２０は、ウェハー１２２又はそれと同様なものの上で、投影系１０６によって縮小されて結像される構造を有している。この目的のために、ビームガイド空間１０６内の投影系は、例えば、第三ミラー１２４及び第四ミラー１２６を備える。ＥＵＶリソグラフィー装置１００のミラーの数は、図示した数に限定されるものではなく、図示した数よりも多い、或は少ない数のミラーを備えることも可能である。さらに、一般的に、ビームを形成するために、ミラーの前面は湾曲している。

図２は、一実施形態にかかるミラー機構２００の概略図であり、かかるミラー機構２００は、例えば、図１のミラー１２６に対応する。ミラー機構２００は、例えば、４つのミラーセグメント２１０を備え、具体的には、ミラーセグメント２１０-１、２１０-２、２１０-３、及び２１０-４を備える。平面図では、ミラーセグメント２１０は、それぞれ１／４円の形状をしている。ミラーセグメント２１０は、それらの連結表面２１２に沿って相互に連結されており、幾何学的形状が画定されたセグメント化ミラー表面を共に生成している。ミラーセグメント２１０の反射表面は湾曲しており、図示にかかる例では、ミラーセグメント２１０は、図１に示したように、入射したＥＵＶ光線をウェハー１２２上にて集束させるように凹ミラーを共に形成している。概して、図示にかかる機構は全てのサイズのミラーに関して適用することができる。しかし、ミラーをセグメント化することは、特にミラー直径が大きい場合に有利であり、すなわち、例えば、ミラーの最大直径が３０ｃｍ超又は４０ｃｍ超、そして最大１００cm又はそれ以上である場合に有利である。ミラーのサイズに応じて、ミラー機構全体の高さは、例えば３〜２０ｃｍとすることができる。図示にかかる例では、ミラー機構２００は円形であるが、しかし、かかるミラー機構は円形に限定されるものではなく、楕円形、長円形、キドニー状、或はこれらと同様の形状であっても良い。

ミラーセグメント２１０-１、２１０-２、２１０-３、及び２１０-４は、それぞれ独立に取り付けられており、相互に非接触である。従って、以下に詳述するように、これらは相互に独立してアクチュエータ（詳細には図示しない）によって作動される。隣接するミラーセグメント２１０-１、２１０-２、２１０-３、及び２１０-４の間には空間２１４が設けられている。想定される一変形例では、かかる空間２１４は隙間によって形成され、かかる隙間の幅はdである。

センサー２２０は、空間２１４内に配置されている。かかるセンサー２２０は、ミラーセグメント２１０-１、２１０-２、２１０-３、及び２１０-４の相互の相対位置を測定する。この場合、センサー２２０は、ミラーセグメント２１０-１、２１０-２、２１０-３、及び２１０-４の相互の相対位置を６自由度全てに関して、すなわち、これらの３つの空間軸x、y、及びz上における相対位置と、空間軸x、y、及びzに関する回転とを検出することができる。より正確には、センサー２２０はそれぞれミラーセグメント２１０のうちの２つの相互の少なくとも一自由度に関する相対位置についての情報を含むセンサー信号を生成する。６自由度全てを検出した場合、少なくとも１８個のセンサー２２０を空間２１４内に設ける必要がある。これらのセンサー２２０は、例えば、ミラーセグメント２１０-１のミラーセグメント２１０-２に対する相対位置を検出するための６個のセンサー２２０と、ミラーセグメント２１０-２のミラーセグメント２１０-３に対する相対位置を検出するための６個のセンサー２２０と、ミラーセグメント２１０-３のミラーセグメント２１０-４に対する相対位置を検出するための６個のセンサー２２０である。しかし、空間２１４内に設けられたセンサー２２０によって全自由度を検出しなくても良い。例えば、センサー２２０によって空間２１４に対して横断方向のミラーセグメント２１０の相対位置のみを検出して、残りのパラメータはミラー機構２００の外部に配置されたセンサーによって検出することも可能である。従って、この場合、例えばセンサー２２０は、x方向のミラーセグメント２１０-１及び２１０-４の相対位置と、x方向のミラーセグメント２１０-２及び２１０-３の相対位置と、y方向のミラーセグメント２１０-１及び２１０-２の相対位置と、y方向のミラーセグメント２１０-３及び２１０-４の相対位置とを検出する。

さらに、ミラー機構２００の外部に、リソグラフィー装置１００内に設けられた測定フレーム（詳細には図示しない）に対する、ミラーセグメント２１０のうちの少なくとも一つの全６自由度の位置を検出するセンサーを設けることができる。そのような測定フレームは、リソグラフィー装置内の光学素子の位置を検出するための基準として機能するとともに、特に、温度変化、振動などが変化しても位置が固定されている。そのような基準ミラーセグメント２１０の測定フレームに対する位置を測定するために、レーザー干渉計や容量センサーなどを使用することができる。例えば、ミラーセグメント２１０の一つとしてミラーセグメント２１０-１の位置を測定することにより、測定フレームに対するミラーセグメント２１０の位置を決定する場合、残りのミラーセグメント２１０、すなわち、ミラーセグメント２１０-２、２１０-３、及び２１０-４の位置もセンサー２２０の測定値から推定することができる。

センサー２２０によって生成されるセンサー信号は、センサー信号を評価する（詳細には図示しない）評価装置（センサーコントローラー等）に提供される。この場合の信号は、少なくとも一部の区間ではセンサー及び評価装置又はセンサーコントローラーの間で無線送信可能である。例えば、信号は無線信号（電磁波）又は光信号として送信することができる。これにより、装置内の真空領域を通るケーブルの数を少なくするという利点が得られる。従って、第一に省スペース化を達成し、第二に真空状態を損なうケーブルからの蒸気を防止することができる。

評価結果に応じて、上述のアクチュエータを駆動してミラーセグメント２１０の相対位置を所望の特定の値に制御することができる。例えば、ミラーセグメント２１０は、ミラーセグメント２１０間の空間２１４の最大幅dが０．８ｍｍ以下、好ましくは０．４ｍｍ以下、或は０．２ｍｍ以下とし、及び／又はミラーセグメント２１０間の高低差が２０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下となるように作動されうる。

リソグラフィー装置１００のミラー機構２００は、４つのミラーセグメント２１０にセグメント化されるので、ミラー機構２００はモノリシックミラー機構よりも大きな光学表面を備えることができる。さらに、空間２１４内にセンサー２２０を配置することにより、ミラーセグメント２１０の相互間の位置を省スペースで検出及び制御することができる。

図３は、ミラーセグメント２１０-１及び２１０-２の概略分解斜視図である。ミラーセグメント２１０の表面は湾曲しており、４個のミラーセグメント２１０は共に凹面ミラーを形成することに留意されたい。これに対応して、連結表面２１２の上端も湾曲しているが、簡略化のために、この点は図示していない。連結表面２１２の下端は直線か、或は上端の曲線と同様の曲線、すなわち、上端と並行する曲線であってもよい。図３に示すように、ミラーセグメント２１０のそれぞれの真っすぐな側面が連結表面２１２となっており、ミラーセグメント２１０の連結表面２１２は相互に対向して配置されている。センサー２２０は連結表面２１２内又は連結表面２１２上に配置されている。図示の例では、４つのセンサー２２０がミラーセグメント２１０-１及び２１０-２の相互に対向する連結表面２１２上に配置されており、これらのセンサーを用いて、一つ以上の自由度に関するミラーセグメント２１０-１及び２１０-２の相対位置を検出することができる。この場合、これらのセンサーは、一自由度に関するミラーセグメントの位置変化に実質的に応答する表面センサーか、複数の自由度に関するミラーセグメントの位置変化に応答する複合センサーとして実装することができる。

センサー２２０として、基本的にミラーセグメント２１０の相対的な変位を検出するために用いることができる全てのタイプのセンサーを使用することができるが、特に容量センサーを使用することができる。概して、光学センサーも可能であるが、例えば、ラインパターンを連結表面２１２上に設けて、対向する連結表面２１２上にかかるラインパターンを検出するためのフォトセンサーを設けることができる。しかし、そのような光学エンコーダーセンサーの場合には、一般的に熱が発生するため、ミラージオメトリに影響が生じ、冷却手段が必要となりうる。光学センサーは干渉ベースのインクリメンタルエンコーダーとして実装することもできる。そのようなエンコーダーは、リニア格子に関して移動される干渉計を備える。この場合、例えば、ラインパターン又はリニア格子における光学反射から正弦波信号が生成される。補間によって、ピクトメーター範囲の測定精度を実現する非常に高解像度を実現することができる。上述したように、エンコーダーと評価装置又はセンサーコントローラーとの間では、無線通信で信号送信がなされる。さらに、ミラーに設けられた溝内に、外部に向けて引き回すセンサーを駆動するためのケーブルを配置することができる。この目的のために、以下により詳細に説明する溝を用いることもできる。

以下、センサー２２０を容量センサーとして実装した第一の例示的実施形態を説明する。図４は、容量センサー２２０の動作原理の概略図である。このような容量センサー２２０は測定電極２２２及び２２４を備え、これらの電極は相互に距離wで配置されている。測定電極２２２及び２２４は容量測定装置２２６に接続されており、かかる容量測定装置２２６は、測定電極２２２及び２２４の容量に応じた測定信号Xmを生成する。測定電極２２２及び２２４の容量は、相互に対向配置された連結表面２１２上に位置する測定電極２２２及び２２４の間の距離に大きく依存する。従って、空間の幅dが変化して、測定電極２２２及び２２４の間の距離も変化した場合、測定信号Xmによって電気的に測定可能な容量変化として検出することができる。特定の基準電位に接続されたシールド電極２２８を任意で測定電極２２２の周囲に配置することができるが、かかるシールド電極は電場の不均一な周辺領域を遮断する。結果的に、測定電極２２２及び２２４の間に略平行な電場が生じる。従って、容量の小さな変化でさえ検出することが可能となる。

既に述べたように、測定電極２２２及び２２４は相互に対向する連結表面２１２上にそれぞれ配置することができる。測定電極２２２及び２２４は、例えば、矩形であり、そのサイズは約２ｍｍ〜約１５ｍｍでありうる。一組の測定電極２２２及び２２４を用いて、二つのミラーセグメント２１０の一並進自由度に関する相対位置を検出することができる。二組の測定電極２２２及び２２４を備えることで、二つのミラーセグメント２１０の一回転自由度に関する相対位置を検出することができる。

測定電極２２２及び２２４は、例えば銅などからなる金属片により製造されうる。測定電極２２２及び２２４を容量測定装置２２６に接続する線は連結表面２１２に沿って配線されうる。あるいは、これらの線は連結表面２１２又はミラーセグメント２１０を通じて設けられた溝内に配線されても良い。これに対応して、測定電極２２２及び２２４を連結表面２１２内に設けられた切り欠き内に配置することも可能である。これは、図５Ａ及び図５Ｂに模式的に示す。図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、ミラーセグメント２１０の断面図である。図５Ａに示す変形例では、連結表面２１２内にアンダーカットが施され、かかるアンダーカット内に測定電極２２２及び２２４が配置されている。図５Ｂに示す変形例では、連結表面２１２内に切り欠きが施され、かかる切り欠き内に測定電極２２２及び２２４が配置されている。これにより、測定電極２２２及び２２４はそれぞれ連結表面２１２の間の隙間に突き出ることがなくなり、ミラーセグメント相互をより近接して配置することができるようになる。これらのアンダーカット又は切り欠きを連結表面２１２全体にわたって設けた場合、測定電極２２２及び２２４を駆動するための線も、かかる連結表面２１２内に設けることができる。

図４に示す測定原理によれば、y方向に関する位置変化、又はz軸もしくはy軸に関する回転を、図３、図５Ａ及び図５Ｂに図示したセンサー機構によって検出することができる。しかし、空間２１４及びかかる空間内における測定電極２２２、２２４の配置により、他の自由度に関する位置変化を検出することも可能である。このことは図６に概略的に示す。図６は、二つの隣接するミラーセグメント２１０のzy平面での断面図を示す図である。図６に示すミラーセグメント２１０の場合、連結表面２１２は、測定電極２２２、２２４の領域で実質的にZ形状の断面を有しており、すなわち、ミラーセグメント２１０の上部又は下部は空間２１４に突き出している。この場合、連結表面２１２の一部のセクションはy方向、すなわち、空間２１５の横断方向に延在しており、測定電極２２２、２２４はかかるセクション内に配置されている。これにより、ミラーセグメント２１０がz方向で相対変位した場合、測定電極２２２、２２４により提供される容量が変化し、z方向に関するミラーセグメント２１０の相対位置を検出することができる。図６に示すミラーセグメント２１０は、図３に示すミラーセグメント２１０-１及び２１０-２又はミラーセグメント２１０-３及び２１０-４に対応する。

上述したように容量センサー２２０を使用することで、センサー２２０を非常に平坦に製造して、空間２１４内でほとんどスペースを必要としないようにすることができるという利点が生じる。従って、ミラーセグメント２１０を近接させることができる。さらに、容量センサーは高度な真空状態での使用によく適合している（すなわち、真空に適している）。さらに、容量センサーをリソグラフィー装置１００の真空領域の外部から駆動させることができるので、真空領域では熱が発生しないか、或は、ほんのわずかな熱を発生するに過ぎない。しかし、測定電極２２２、２２４の容量変化が１／ｗ（測定電極間の距離wの逆数）に比例するので、特に、ギャップ幅が小さい場合に特にその関係が非線形となる。この点において、容量センサーには問題がある。この点、図５Ａ及び図５Ｂに示すように測定電極２２２及び２２４を連結表面内に奥まった態様で（引っ込めて）配置して、これらの間に特定の最小距離を設けることは、程度の差はあるが線形動作域を得るために有利である。

第二の例示的実施形態に従うリソグラフィー装置では、上述した容量センサーに代えて圧力センサーを用いる。かかる第二の例示的実施形態に従うリソグラフィー装置の概略構成は、図１に示す構成に対応するので、ここでは改めて説明はしない。第二実施形態によるリソグラフィー装置に用いられる圧力センサーについては、図７〜図１１を参照して説明する。この場合、上述した図面に示す要素と同一又は機能的に同一の要素は同一の参照符号によって示し、詳細には説明しない。以下の実施形態及び図面についても同様である。

図７は、第二の例示的実施形態に従う二つのミラーセグメント２１０-１及び２１０-２の斜視図である。図８は、ミラーセグメント２１０-１の断面図であり、センサー溝２４０内における圧力センサー３００の配置を示す図である。図９は、センサー溝２４０にガスを注入するための機構の概略図である。

図７〜図９に示すように、本実施形態において隣接するミラーセグメント２１０-１及び２１０-２では、溝２４２が各連結表面２１２内にそれぞれ設けられており、かかる連結表面２１２全体にわたって略中心に延在している。例えば、溝２４２はダイヤモンド切削ユニットなどを用いて切削することにより生成することができる。二つの対向する溝２４２は、共にセンサー溝２４０を形成することができる。従って、断面図に示すように、本例示的実施形態における空間２１４は、プラス（＋）記号の形状をしており、かかる形状は、比較的狭い空間がミラー機構２００の上側及び下側に配置され、その間に拡張されたセンサー溝２４０が配置されることにより形成される。

圧力センサー３００は、センサー溝２４０内に配置されている。正確には、圧力センサー３００は二つの対向する溝２４２のうちの一つの内部に配置されうる。さらに、ガス供給装置２５０及びガス抽気装置２６０はそれぞれセンサー溝２４０の二つの末端に配置されている。ガス供給装置２５０は、真空チャンバの外部に配置されたガスリザーバーに接続されたガス供給管２５２と、ガスノズル２５４とを備える。ガス抽気装置２６０は、ガスリザーバーに接続されたガス排気管２６２と、ガス吸引コネクター２６４とを備える。ポンプ（詳細図示しない）を用いて、ガスリザーバーからガス供給管２５２を通じてガスノズル２５４へとガスをポンプ送出して、ガスノズル２５４からセンサー溝２４０へと所定の圧力でガスを噴出させる。センサー溝２４０の他端に配置されたガス吸引コネクター２６４を介して、センサー溝２４０からガスを排気して、ガス排気管２６２を介してガスリザーバーに再度導く。

使用されるガスは、例えば、窒素又はヘリウムなどの不活性ガスでありうる。しかし、空気を使用することも可能である。言うまでもなく、ガス供給管２５２に接続されたガス源や、ガス排気管２６２に接続されたガスシンクを、ただ一つのガスリザーバーに代えて用いることも可能である。

センサー溝２４０内の圧力は、第一に供給されるガス流量に依存し、第二にセンサー溝２４０の断面積に依存する。センサー溝２４０の断面積はミラーセグメント２１０の間の距離に比例して変化する。圧力センサー３００はセンサー溝２４０内でのガス圧力に関する情報を含むセンサー信号を生成する。ガスの流量は既知であるので、かかるセンサー信号からミラーセグメント２１０間の距離を推定することができる。換言すれば、ここでは、圧力センサー３００はミラーセグメント２１０のy方向に関する相対位置を検出する位置センサーとして機能する。対照的に、圧力センサー３００は、x方向及びz方向に関するミラーセグメント２１０の相対位置を全く検知しないか、ほんのわずかしか検知しない。これば、これらの方向における変化は、センサー溝２４０の断面積の変化を生じないからである。

第二の例示的実施形態に従う上述の機構により、圧力センサー３００を用いてミラーセグメント２１０の間の距離を検出することができる。このような機構の場合、測定変数、特にセンサー溝２４０内の圧力は、検出対象であるy方向におけるミラーセグメント２１０の相対位置に略比例して変化する。従って、例えば、容量センサーを用いた場合よりも、大きな測定範囲にわたって測定信号の線形性を良好に保つことができる。

ミラーセグメント２１０のy方向における相対位置は、上述した機構によって検出することができる。しかし、センサー溝の対応する構成によれば、他の自由度についてミラーセグメント１１０の相対位置を検出することも可能である。従って、例えば、ミラーセグメント２１０の間の空間２１４を図６に示した様に構成することができ、そして、測定電極２２２、２２４に代えて、圧力センサー３００をこの場合にセンサー溝として機能するミラーセグメント２１０の間の中心領域に配置することができる。従って、ミラーセグメント２１０のz方向における相対位置の変化は、センサー溝の断面積に変化をもたらし、センサー溝内の圧力も変化させる。従って、このような機構はz方向におけるミラーセグメント２１０の相対位置を検出することを可能にする。

センサー溝の構成を相応とし、また、相応の数の圧力センサーを用いれば、全６自由度に関してミラーセグメント２１０の相対位置を検出することが可能となる。

この場合、セグメントペアにつき複数の溝を形成することも可能であり、ここで、各溝について少なくとも一つの圧力センサーを配置して、さらに、独立センサーは、異なる空間方向におけるミラーセグメント２１０の位置変位に応答する。

一つの代替的実施形態では、星状に配置した様々な溝にガスを導く唯一のガス供給口をミラーの中央に配置することも可能である。この場合、ガスは外部に向かって溝内を導かれるか、ガス吸引コネクターによって外部に向かって吸い上げられる。

上述した第二実施形態によれば、ちょうど一つの圧力センサー３００がセンサー溝２４０内に配置される。しかし、センサー溝２４０に沿って複数の（例えば、２つ又は４つ、或はそれ以上）圧力センサー３００を配置することも可能である。生成されたセンサー信号を平均することにより正確な測定値が得られる。さらに、そのような機構を用いれば、相応の評価により、z軸などに関する回転を検出することも可能である。

さらに、両方の連結表面２１２に溝２４２を設けることは必須ではなく、それを通じてガスが流れ、その内部に圧力センサー３００が配置されている一つのセンサー溝２４０を設ければ十分である。

いわゆる「漏れシール（leaky seal）」を空間の密閉に使用することができる。この場合、溝に流入するガスの自由パス長は、連結部の最も狭いギャップと関連して選択することができる。すなわち、かかる狭いギャップを通じてガスが漏出できないか、非常に少量しか漏出しないように選択することができる。

圧力センサー３００は、空間２１４又はセンサー溝２４０内に配置できるように十分に小さくなくてはならない。そのような圧力センサー３００の想定される一つの実施形態を、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、圧力センサー３００の断面図である。図１１は、圧力センサー３００の平面図であり、図示のために圧力センサー３００の上蓋プレートは除去して示す。

圧力センサー３００は、４層構成であり、下から順に、下蓋プレート３１０、下側チップ平面３２０、上側チップ平面３３０、及び上蓋プレート３４０を備える。蓋プレート３１０及び３４０は、例えば、ガラス又はシリコンから製造され、それらの間に配置されるチップ平面３２０及び３３０の担体要素として機能する。

チップ平面３２０及び３３０は、それぞれの場合においてシリコン又はそれと同等の半導体材料、それ以外では石英などからモノリシック製造される。チップ平面３２０及び３３０は、それぞれの場合において周辺チップフレーム３２１及び３３１、第一バネ要素３２２及び３３２、第二バネ要素３２４及び３３４、振動要素３２５及び３３５を有することができる。チップ平面３２０及び３３０については、チップ平面３３０を例にとって説明する。チップ平面３２０の構成はチップ平面３３０の構成に対応する。図１１は、チップ平面３３０の平面図であり、蓋プレート３１０が除去された状態の圧力センサー３００を示すものである。図１１に示すように、チップフレーム３３１は周辺矩形フレームの形状をしており、上蓋プレート３４０の下側に固定されている。

第一バネ要素３３２は、チップフレーム３３１の短い方の側から延在し、かかるバネ要素はチップフレーム３３１よりも高さが低い。ベース要素３３３は第一バネ要素３３２に隣接し、かかるベース要素は第二バネ要素３３４により振動要素３３５に対して接続されている。第二バネ要素３３４も、チップフレーム３３１、ベース要素３３３、及び振動要素３３５よりも高さが低い。熱酸化物３０５は、チップフレーム３２１及び３３１の間と、第一バネ３２２及び３３２の間と、ベース要素３２３及び３３３の間とに設けられており、かかる熱酸化物は、二つのチップ平面３２０及び３３０の間で断熱材として機能する。

第一バネ要素３２２及び３３２はz方向の振動のみを許容する振動バネとして機能する。従って、これらはフレーム３２１、３３１からベース要素３２３及３３３を振動分離するように機能する。これにより、圧力センサー３００の外部振動などに対する感受性を低くすることができる。そして、振動要素３２５及び３３５は、第二バネ要素３２４、３３４によってベース要素３２３及び３３３に対して自由振動可能な態様で固定されている。振動要素３２５及び３３５は、第二バネ要素３２４、３３４及びベース要素３２３、３３３と共に音叉３５０を形成する。音叉３５０の振動要素３２５及び３３５の間には、振動ギャップ３５２が形成され、その幅は、例えば２〜３μmである。

蓋プレート３１０、３４０の内側には、第一電極３１１、３４１がそれぞれ設けられ、これらの第一電極３１１、３４１はそれぞれ振動要素３２５、３３５に対向して配置されている。電極３１１及び３４１は、それぞれ、蓋プレート３１０、３４０内に配置されたメッキ貫通孔３１２、３４２を通じて、蓋プレート３１０、３４０の外側に配置された導電要素３１３、３４３を介してセンサーコントローラー（詳細図示しない）に接続されている。第二電極３２６、３３６は、振動要素３２５、３３５の蓋プレート３１０、３４０に面する側に配置されており、かかる第二電極は所定の電位に接続されていても良い。電極３１１、３２６、３３６、３４１は、例えばアルミニウムからなる金属薄層から製造することができる。第一電極３１１、３４１はそれぞれ二つの目的、すなわち、振動要素３２５、３３５の振動の励振と、それらの振動状態の検出のために機能する。

蓋プレート３１０及び３４０は、チップフレーム３２１及び３３１と共にハウジングを形成し、かかるハウジングの内部には音叉３５０が配置されている。このハウジングの内部は、貫通孔３１４及び３４４を介して圧力センサー３００の周囲環境と接続されているので、ハウジングの内部と外部とが実質的に同じ圧力となっている。

圧力センサー３００のセンサー原理について以下に概説する。適切なＡＣ電圧を第一電極３１１及び３４１に印加すると音叉３５０が励振して、その機械的な固有振動数で一定の振幅（例えば、数ｎｍ）で連続的に振動する。この場合、振動要素３２５及び３３５は、z軸に沿って反対方向に移動する。従って、振動ギャップ３５２は、周期的に広まったり狭まったりする。振動要素３２５及び３３５が互いに向かって移動する場合、振動ギャップ３５２からガスの一部が漏出し、摩擦損失を生じる。振動ギャップ３５２内にとどまった一部のガスは圧縮されて更なるバネとして作用する（いわゆる「スクイーズ効果」）。摩擦損失及びバネ効果は、両方ともガスを理由とするものであり、特に、真空の範囲内の低い圧力においても圧力に大きく依存するので、説明したような機構は圧力センサーとして適している。音叉３５０の固有振動数と、振動減衰の圧力依存性は、振動要素３２５、３３５、及びバネ要素３２４、３３４のサイズを適切に調節することによって設定することができる。

音叉３５０の励振に必要とされる駆動力であって、駆動電圧の大きさに相当する駆動力は、音叉３５０の振動の減衰に比例する。従って、減衰が主に環境気圧に依存する圧力範囲では、駆動電圧の大きさが圧力の高精度な尺度となる。従って、音叉３５０を励振するための第一電極３１１、３４１は、適切な評価回路とともに、圧力依存性の音叉３５０のレゾナント周波数及び／又はかかるレゾナント周波数における振幅を検出するための機構として利用することができる。従って、センサー３００の領域における圧力、及びミラーセグメント２１０の間の距離は、検出されたレゾナント周波数及び／又は振動振幅から推定することができる。

上述した様な圧力センサーと同様の圧力センサーは、ドイツ特許出願第100 33 182号や、ケムニッツ工科大学のKarla Hiller工学博士によるポストドクトラル論文「Technologieentwicklung fur kapazitive Sensoren mit bewegtenKomponenten（移動部品を備える容量センサーのための技術開発）」、２００４年、の特に第４章にも記載されている。さらに詳細な技術事項についてはこれらの文献を参照されたい。

ここで説明した圧力センサー３００は、低圧力においてさえも非常に高感度であるので、結果的に、センサー溝２４０内に流入するガスの量を比較的少量とし、さらにかかるガスを排出するのに十分である。従って、ミラー機構２００が配置されている真空領域内にガスが漏れ入らない様にし、或はごく少量のガスが漏れ入るのみとすることを確実にすることができる。さらにまた、圧力センサー３００は全体の高さが約３００ｎｍ〜約４００ｎｍと、非常に平坦に構成することができる。これにより、センサー溝２４０を非常に狭く設計することができるので、空間２１４の幅がわずかに変化した場合でも、センサー溝２４０における圧力変化が比較的大きくなる。よって、センサー感度が高くなる。例えば、図２に示す様に、空間２１４にセンサー溝２４０を設けることなく、圧力センサー３００を連結表面２１２上に面積的に設けることも想定することができる。

センサー２２０及び３００によって生成されるセンサー信号は、制御装置（詳細図示しない）に供給することができる。センサー信号に基づいて、制御装置はアクチュエータ信号を決定して、上述したようなアクチュエータに供給する。かかるアクチュエータは、各ミラーセグメント２１０をそれぞれの場合にそれらの所望の位置及び方向に導き、かかる位置及び方向においてミラーセグメント２１０は、相互に平行に同一平面状に整列して、表面のばらつきが最小（すなわち、例えば２０ｎｍ以下）となる。この場合、各ミラーセグメント２１０は、相互に独立して全６自由度に関して精密に作動可能である。従って、４つのミラーセグメント２１０の場合、例えば２４個のアクチュエータを設けることができる。従って、上述した例示的実施形態では、ミラーセグメント２１０の全６自由度における相対位置を制御するための制御機構を備える。この場合、ミラーセグメント２１０は、最初はリソグラフィー装置１００などの起動により調整され、制御ループにより動作中に再調整される。

アクチュエータは、例えば、ローレンツアクチュエータや、ピエゾアクチュエータとして実装することができる。

上述した実施形態は例示に過ぎず、特許請求の範囲により保護される範囲において様々な変形例を想定することができる。特に、上述した実施形態における特徴は相互に組み合わせることができる。

さらに、リソグラフィー装置１００のミラー機構２００に基づいて、ミラー機構の様々な構成について説明してきた。しかし、説明した様な構成は、リソグラフィー装置１００のいかなる他のミラーに適用することももちろん可能である。

さらに、ＥＵＶリソグラフィー装置のミラー機構の例示的実施形態について説明してきた。しかし、本発明はＥＵＶリソグラフィー装置に限定されるものではなく、むしろ、他のリソグラフィー装置に対しても適用することが可能である。

さらに、ミラー機構は４つのミラーセグメントを有する物に限定されるものではなく、４未満（すなわち、２つ又は３つ）のミラーセグメント、或は４超のミラーセグメントを設けることも可能である。

１００ ＥＵＶリソグラフィー装置
１０２ ビーム形成系
１０４ 照明系
１０６ 投影系
１０８ ＥＵＶ光源
１１０ コリメーター
１１２ モノクロメーター
１１４ ＥＵＶ放射
１１６ 第一ミラー
１１８ 第二ミラー
１２０ フォトマスク
１２２ ウェハー
１２４ 第三ミラー
１２６ 第四ミラー
２００ ミラー機構
２１０-１〜２１０-４ ミラーセグメント
２１２ 連結表面
２１４ 空間
２２０ センサー
２２２，２２４ 測定電極
２２６ 容量測定装置
２２８ シールド電極
２４０ センサー溝
２４２ 溝
２５０ ガス供給装置
２５２ ガス供給管
２５４ ガスノズル
２６０ ガス抽気装置
２６２ ガス排気管
２６４ ガス吸引コネクター
３００ 圧力センサー
３０５ 熱酸化物
３１０ 下蓋プレート
３１１、３４１ 第一電極
３１２、３４２ メッキ貫通孔
３１３、３４３ 導電要素
３２０ 下側チップ平面
３２１、３３１ チップフレーム
３２２、３３２ 第一バネ要素
３２３、３３３ ベース要素
３２４、３３４ 第二バネ要素
３２５、３３５ 振動要素
３２６、３３６ 第二電極
３３０ 上側チップ平面
３４０ 上蓋プレート
３５０ 音叉
３５２ 振動ギャップ

Claims (19)

1. 間に空間（２１４）が形成されるように連結されている少なくとも二つのミラーセグメント（２１０）を有するミラー（２００）と、
   前記ミラーセグメント（２１０）の相対位置を検出するためのセンサー（２２０、３００）と、を備え、
   前記センサー（２２０、３００）は、前記ミラーセグメント（２１０）の間の前記空間（２１４）内に配置されていることを特徴とする、
   リソグラフィー装置（１００）。
2. 前記ミラーセグメント（２１０）は、少なくとも一つの連結表面（２１２）をそれぞれ有し、前記ミラーセグメント（２１０）は前記連結表面（２１２）に沿って連結され、さらに、前記連結表面（２１２）の少なくとも一つには切り欠きが設けられており、前記センサー（２２０、３００）は前記切り欠き内に配置されていることと特徴とする、請求項１に記載のリソグラフィー装置（１００）。
3. 前記センサー（２２０、３００）は、前記ミラーセグメント（２１０）間の距離に応じたセンサー信号を生成する容量センサー又は光学センサーであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリソグラフィー装置（１００）。
4. 前記光学センサーは光学エンコーダー、特に、干渉ベースのインクリメンタルエンコーダーであることを特徴とする、請求項３に記載のリソグラフィー装置（１００）。
5. 前記センサーを駆動し、及び／又は、センサー信号を評価するためのセンサーコントローラーをさらに備え、前記センサーコントローラーと前記センサーとの間の少なくとも一部の区間で信号を無線送信することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。
6. 前記空間（２１４）は、前記ミラーセグメント（２１０）の相対的な移動が前記空間（２１４）内で圧力変化をもたらすように構成されており、前記センサー（２２０、３００）は前記空間（２１４）内の圧力に応じたセンサー信号を生成する圧力センサーであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。
7. 前記空間（２１４）にガスを供給するためのガス供給装置（２５０）と、
   前記空間（２１４）からガスを抽気するためのガス抽気装置（２６０）と、をさらに備える、請求項６に記載のリソグラフィー装置（１００）。
8. 前記圧力センサー（３００）は、
   励振により振動可能な二つの振動要素（３２５、３３５）を有する音叉（３５０）であって、該音叉（３５０）のレゾナント周波数及び／又はレゾナント周波数における振幅は前記空間（２１４）内の圧力に依存することを特徴とする音叉と、
   前記音叉（３５０）のレゾナント周波数及び／又はレゾナント周波数における振幅を検出するための機構と、
   を備えることを特徴とする、請求項６又は７に従うリソグラフィー装置（１００）。
9. 前記振動要素（３２５、３３５）は構造を有する半導体材料又は石英で作られていることを特徴とする、請求項８に記載のリソグフラフィー装置（１００）。
10. 前記圧力センサー（３００）は、前記振動要素（３２５、３３５）を振動させ、さらに、前記音叉（３５０）のレゾナント周波数及び／又はレゾナント周波数における振幅を検出するために用いることができる電極（３１１、３４１）をさらに備えることを特徴とする、請求項８又は９に記載のリソグラフィー装置（１００）。
11. 前記空間（２１４）は、前記ミラーセグメント（２１０）間のギャップであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。
12. 前記空間（２１４）は、前記センサー（２２０、３００）が配置される溝（２４０）を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。
13. 前記溝（２４０）は、前記ミラーセグメント（２１０）の一つの少なくとも一つの連結表面（２１２）内の、特に、矩形である溝（２４２）により形成されたことを特徴とする、請求項１１に記載のリソグラフィー装置（１００）。
14. 前記溝（２４２）は、前記連結表面（２１２）の長さ方向の全体にわたって延在していることを特徴とする、請求項１３に記載のリソグラフィー装置（１００）。
15. 前記センサー（２２０、３００）は、真空に適していることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。
16. 前記空間（２１４）内に、複数自由度に関する前記ミラーセグメント（２１０）の相対位置を検出するための複数のセンサー（２２０、３００）を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。
17. 前記空間（２１４）内に配置された前記センサー（２２０、３００）は、並進３自由度及び回転３自由度に関する前記ミラーセグメント（２１０）の位置を検出することを特徴とする、請求項１６に記載のリソグラフィー装置（１００）。
18. 前記各ミラーセグメント（２１０）を分離して作動させるための少なくとも２つのアクチュエータをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）
19. 前記ミラーセグメント（２１０）は、相互に非接触の態様で配置されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のリソグラフィー装置（１００）。

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