JP2015532448A - エンコーダスケールの較正方法及びリソグラフィ装置 - Google Patents
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Abstract
第１方向にマークのアレイを有するエンコーダスケールを較正する方法は、第１エンコーダタイプセンサ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサに対して第１方向にエンコーダスケールを移動させるステップを含み、第１エンコーダタイプセンサ及び第２エンコーダタイプセンサが相互に第１距離で第１方向に固定して間隔を空けられ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサが相互に第２距離で第１方向に固定して間隔を空けられている。【選択図】図２
Description
[0001] 本出願は、２０１２年１０月１日出願の米国仮出願第６１／７０８，４１１号の利益を主張し、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
[0002] 本発明は、エンコーダスケールを較正する方法に関する。
[0003] 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、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）上のターゲットに転写することができる。ターゲット部分は、１つ又はいくつかのダイの一部を含む場合がある。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料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、いわゆるステッパを含む。また、従来のリソグラフィ装置は、基板を所与の方向に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。
[0004] 既知のリソグラフィ装置では、可動基板支持体及び可動パターニングデバイス支持体のような可動物体が用いられる。これらの可動物体を高い精度で移動させることができる。可動物体の位置を判定するため、高い精度で位置を測定することができる位置測定システムを設けなければならない。例えば、リソグラフィ装置における可動物体の高精度位置測定のため、干渉計システム及びエンコーダ測定システムが提供されている。
[0005] エンコーダタイプの測定システムは、例えばグリッドプレート又は他の基準要素の上に、少なくとも１つのエンコーダタイプセンサ及びエンコーダスケールを備えている。エンコーダスケールは、少なくとも第１方向に配されたスケールマークのアレイを備える。少なくとも１つのセンサは、エンコーダスケールに対して少なくとも第１方向に相対的に可動であり、スケールマークを読み取ってエンコーダスケールと少なくとも１つのセンサとの間の第１方向の相対的な位置の変化を判定するように構成されている。
[0006] エンコーダタイプセンサは、可動基板支持体又はパターニングデバイス支持体のような可動物体上に搭載することができ、エンコーダスケールは、メトロロジーフレーム等の基準物体上に搭載又は配置される。代替的な実施形態では、エンコーダスケールを可動物体上に搭載することができ、少なくとも１つのエンコーダタイプセンサを基準物体上に配置することができる。
[0007] エンコーダスケールのスケールマークは、光学マーク、磁気マーク、又は他のマークである場合がある。マークは一定間隔に配列することができる。スケールマークはエンコーダタイプセンサによって読み取り可能であり、エンコーダスケールに対してセンサが相対的に移動することによって、エンコーダタイプセンサとエンコーダスケールとの間の第１方向の相対的な移動を表す信号が取得され得る。
[0008] エンコーダスケールの製造中に、エンコーダスケール上にスケールマークが設けられる。しかしながら、例えば製造の不正確さのため、エンコーダスケール上にスケールマークが完璧には配列されない場合がある。従ってエンコーダスケールの較正が必要となり得る。第１較正は、製造後にエンコーダスケールの製造業者によって実行することができる。しかしながら、この較正では、エンコーダスケールの第１較正後に発生したスケール誤差が考慮されない。
[0009] 例えばエンコーダスケールの取り付け中に、例えばフレーム上への接着によって、エンコーダスケールに誤差が発生することがある。また、エンコーダスケールの損傷又は汚染等の他の原因によっても、エンコーダスケールに誤差が生じる恐れがある。
[0010] 高い精度を有する位置測定システムを提供することが望ましい。特に、例えばリソグラフィ装置におけるエンコーダスケールの設置位置で所望の場合に実行することができるエンコーダスケールの較正方法を提供することが望ましい。
[0011] 本発明の一実施形態によれば、第１方向にマークのアレイを有するエンコーダスケールを較正する方法が提供される。この方法は、
第１エンコーダタイプセンサ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサに対してエンコーダスケールを第１方向に移動させるステップであって、第１エンコーダタイプセンサ及び第２エンコーダタイプセンサが相互に第１距離で第１方向に固定して間隔を空けられ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサが相互に第２距離で第１方向に固定して間隔を空けられている、ステップと、
移動中に、第１エンコーダタイプセンサからの第１信号、第２エンコーダタイプセンサからの第２信号及び第３エンコーダタイプセンサの第３信号を取得するステップであって、第１信号が、マークのアレイに基づくと共に第１エンコーダタイプに対するエンコーダスケールの位置量を表し、第２信号が、マークのアレイに基づくと共に第２エンコーダタイプセンサに対するエンコーダスケールの位置量を表し、第３信号が、マークのアレイに基づくと共に第３エンコーダタイプセンサに対するエンコーダスケールの位置量を表す、ステップと、
第１距離及び第２距離を考慮しながら、第１信号に基づき第１位置信号、第２信号に基づき第２位置信号及び第３信号に基づき第３位置信号を生成するステップと、
第１位置信号、第２位置信号及び第３位置信号を相互に比較することによって比較を生成するステップと、
比較に基づいて、エンコーダスケールのための較正マップを求めるステップと、を含む。
第１エンコーダタイプセンサ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサに対してエンコーダスケールを第１方向に移動させるステップであって、第１エンコーダタイプセンサ及び第２エンコーダタイプセンサが相互に第１距離で第１方向に固定して間隔を空けられ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサが相互に第２距離で第１方向に固定して間隔を空けられている、ステップと、
移動中に、第１エンコーダタイプセンサからの第１信号、第２エンコーダタイプセンサからの第２信号及び第３エンコーダタイプセンサの第３信号を取得するステップであって、第１信号が、マークのアレイに基づくと共に第１エンコーダタイプに対するエンコーダスケールの位置量を表し、第２信号が、マークのアレイに基づくと共に第２エンコーダタイプセンサに対するエンコーダスケールの位置量を表し、第３信号が、マークのアレイに基づくと共に第３エンコーダタイプセンサに対するエンコーダスケールの位置量を表す、ステップと、
第１距離及び第２距離を考慮しながら、第１信号に基づき第１位置信号、第２信号に基づき第２位置信号及び第３信号に基づき第３位置信号を生成するステップと、
第１位置信号、第２位置信号及び第３位置信号を相互に比較することによって比較を生成するステップと、
比較に基づいて、エンコーダスケールのための較正マップを求めるステップと、を含む。
[0012] 本発明の別の実施形態によれば、可動物体と、第１方向にマークのアレイを有するエンコーダスケールと、第１エンコーダタイプセンサと、第２エンコーダタイプセンサと、第３エンコーダタイプセンサと、コントローラと、を備えるリソグラフィ装置が提供される。可動物体は第１方向に移動可能である。第１エンコーダタイプセンサは、マークのアレイに基づくと共に第１エンコーダタイプに対するエンコーダスケールの位置量を表す第１信号を与えるように構成されている。第２エンコーダタイプセンサは、マークのアレイに基づくと共に第２エンコーダタイプセンサに対するエンコーダスケールの位置量を表す第２信号を与えるように構成されている。第３エンコーダタイプセンサは、マークのアレイに基づくと共に第３エンコーダタイプセンサに対するエンコーダスケールの位置量を表す第３信号を与えるように構成されている。第１エンコーダタイプセンサ及び第２エンコーダタイプセンサは、相互に第１距離で第１方向に固定して間隔を空けられている。第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサは、相互に第２距離で第１方向に固定して間隔を空けられている。コントローラは、
可動物体の移動中に、第１信号、第２信号及び第３信号を取得し、
第１距離及び第２距離を考慮しながら、第１信号に基づき第１位置信号、第２信号に基づき第２位置信号及び第３信号に基づき第３位置信号を生成し、
第１位置信号、第２位置信号及び第３位置信号を相互に比較することによって比較を生成し、
比較に基づいて、エンコーダスケールのための較正マップを求める、ことによってエンコーダスケールを較正するように構成されている。
可動物体の移動中に、第１信号、第２信号及び第３信号を取得し、
第１距離及び第２距離を考慮しながら、第１信号に基づき第１位置信号、第２信号に基づき第２位置信号及び第３信号に基づき第３位置信号を生成し、
第１位置信号、第２位置信号及び第３位置信号を相互に比較することによって比較を生成し、
比較に基づいて、エンコーダスケールのための較正マップを求める、ことによってエンコーダスケールを較正するように構成されている。
[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。
[0019] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、照明システムＩＬ、支持構造ＭＴ、第１位置決めデバイスＰＭ、基板テーブルＷＴ、第２位置決めデバイスＰＷ及び投影システムＰＳを含む。照明システムＩＬは、放射ビームＢを調節するように構成されている。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１位置決めデバイスＰＭに接続されている。基板テーブルＷＴは、例えばレジストでコーティングしたウェーハ等の基板Ｗを保持するように構築されている。基板テーブルＷＴは、特定のパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２位置決めデバイスＰＷに接続されている。投影システムＰＳは、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に投影するように構成されている。
[0020] 本明細書で使用する「放射」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もしくは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。
[0021] 照明システムＩＬは、放射の誘導、形成、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
[0022] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び、例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境で保持されているか否か等の条件に応じた方法でパターニングデバイスＭＡを保持する。この支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡ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。支持構造ＭＴ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。支持構造ＭＴは、パターニングデバイＭＡが例えば投影システムＰＳに対して確実に所望の位置に来るようにしてもよい。
[0023] 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Ｃに生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
[0024] パターニングデバイスＭＡ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、レチクル、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。
[0025] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。
[0026] ここに示すように、この装置は透過性マスクを採用するので透過型である。あるいは、装置は反射型であり、上記したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを採用するか、又は反射性マスクを採用することも可能である。
[0027] リソグラフィ装置は、少なくとも１つの基板テーブルＷＴ及び少なくとも１つの支持構造ＭＴを有するタイプとすることができる。追加の基板テーブルＷＴ又は支持構造ＭＴを並列に用いることも可能であり、あるいは、１以上の基板テーブルＷＴ又は支持構造ＭＴを露光に用いている間に１以上の他の基板テーブルＷＴ又は支持構造ＭＴに準備ステップを実行することも可能である。リソグラフィ装置は、投影システムＰＳに対して測定機器を移動させるための測定ステージを有することができる。測定ステージは、基板を保持することに適したものでなくてもよい。
[0028] 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、例えばパターニングデバイスＭＡと投影システムとの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板Ｗ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ＰＳと基板Ｗの間に液体が存在するというほどの意味である。
[0029] 図１を参照すると、照明システムＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置は、例えば放射源ＳＯ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ＳＯ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から照明システムＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源ＳＯが水銀ランプの場合は、放射源ＳＯ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及び照明システムＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
[0030] 照明システムＩＬは、放射ビームの角度強度分布を修正するように構成される装置ＡＤを備えていてもよい。また、照明システム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。照明システムＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面に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。
[0031] 放射ビームＢは、支持構造ＭＴ上に保持されたパターニングデバイスＭＡに入射し、パターニングデバイスＭＡによってパターニングされる。パターニングデバイス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位置決めデバイスＰＷと位置測定システムＩＦ（例えば、干渉計デバイス、エンコーダタイプセンサ又は容量センサ）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の経路に位置決めすることができるように正確に移動することができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭと別の位置測定システム（図１には明示されていない）を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１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及びショートストロークモジュールの助けにより実現することができる。ロングストロークモジュールは、投影システムＰＳに対してショートストロークモジュールを粗動位置決めするためのものである。ショートストロークモジュールは、ロングストロークモジュールに対してパターニングデバイスＭＡを微動位置決めするためのものである。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２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することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造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ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分Ｃの間の空間に位置してもよい。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
[0032] 図示のリソグラフィ装置は、以下の３つのモードのうち少なくとも１つで使用可能である。
[0033] １．第１モード、いわゆるステップモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される。次に、別のターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴ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。
[0034] ２．第２モードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴ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。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴ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Ｃ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Ｃの（スキャン方向における）高さが決まる。
[0035] ３．第３モードでは、支持構造ＭＴ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。
[0036] 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することができる。
[0037] 図２は、エンコーダスケールＥＳの上面図を概略的に示す。エンコーダスケールＥＳは１次元エンコーダスケールであり、矢印Ａで示す測定方向に配したスケールマークＳＭのアレイを備えている。このアレイは周期的なアレイとすることができる。スケールマークＳＭは、例えば相対的に暗い線又は領域のような光学スケールマークであり、２つのエンコーダタイプセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢによって読み取り可能である。エンコーダタイプセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、測定方向Ａに移動可能な可動物体ＭＯ上に配置されている。
[0038] 以下の記載において、エンコーダタイプセンサＳＥＮＡ及びＳＥＮＢを、もっと短い用語すなわち「センサＳＥＮＡ」及び「センサＳＥＮＢ」によって示すことにする。
[0039] 可動物体ＭＯがエンコーダスケールＥＳに沿って移動すると、センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、スケールマークＳＭを読み取って、センサＳＥＮＡ及びＳＥＮＢに対するエンコーダスケールＥＳの測定方向Ａの位置量を判定するように構成されている。位置量は、位置、速度、加速度、又はそれらの他のいずれかの時間導関数とすればよい。位置量は位置の変化とすることができる。一実施形態では、センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、通り過ぎたスケールマークの数をカウントして位置の粗い変化を判定するように構成され、さらに、少数のスケールマークＳＭの範囲内で、これらの少数のスケールマークＳＭに対するセンサの精細な絶対位置を判定するように構成されている。これらの２つの位置データを加算することで、エンコーダスケールＥＳ全体に対するセンサの絶対位置、従って測定方向Ａにおける可動物体ＭＯの絶対位置を判定することができる。
[0040] １つのセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢを用いて測定方向Ａにおける可動物体ＭＯの位置を判定可能であることを注記しておく。多数の測定方向のために多数のセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢを設けると、多数の自由度で可動物体の位置を判定することができる。例えば、直交ｘｙｚ座標系において、ｘ、ｙ、ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ及びＲｚの位置を、６個のセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢによって全ての測定方向のセンサ信号を供給することで判定可能である。例えば、３つのｚセンサ、２つのｘセンサ及び１つのｙセンサを用いることができる。
[0041] エンコーダスケールＥＳの測定方向ＡのスケールマークＳＭのアレイは、例えば完全に等距離の配列のように必ずしもエンコーダスケール上で完璧に配置されているわけではない。この不完全性を補正するため、エンコーダスケールＥＳを較正することが望ましい場合がある。エンコーダスケールＥＳの較正は通常、製造業者によってエンコーダスケールＥＳが製造された後に行われる。エンコーダスケールＥＳと共にエンコーダスケールＥＳの較正マップが与えられる。しかしながら、製造後にも、例えば損傷又は汚染によって、スケールマークＳＭの周期的なアレイに誤差が発生する可能性がある。また、例えばフレーム上にエンコーダスケールＥＳを取り付ける際にエンコーダスケールＥＳに誤差が生じる恐れがある。
[0042] 図２に示すエンコーダスケールＥＳに、誤差領域ＥＡすなわちスケールマークが等距離で配列されていないエンコーダスケールＥＳの一部が示されている。
[0043] 図２は、本発明の一実施形態に従ってエンコーダスケールＥＳを較正する方法を実行するシステムを示す。可動物体ＭＯ上に、エンコーダスケールＥＳのスケールマークＳＭを読み取るように構成された２つのセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢがある。センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、測定方向Ａにおいて相互に固定距離Ｄで固定して間隔を空けられている。固定して間隔を空けられるとは、センサＳＥＮＡ及びＳＥＮＢの相互の位置が固定されているという意味である。距離Ｄは、エンコーダスケールＥＳの測定方向Ａの長さよりも実質的に小さいものに選択することができる。
[0044] 可動物体ＭＯ及びセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢを測定方向ＡにエンコーダスケールＥＳに対して移動させることで、エンコーダスケールＥＳに対する２つのセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢの位置を表す２つのセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢのセンサ信号を取得することができる。この移動は、エンコーダスケールＥＳの全長にわたって一定速度で実行し得る。移動中に取得したセンサ信号を用いて、エンコーダスケールＥＳの誤差を求めることができる。
[0045] 図３及び図４は、エンコーダスケールＥＳに沿ってセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢを測定方向Ａに移動させることによって取得された情報の例を示す。センサＳＥＮＡは、センサＳＥＮＡに対するエンコーダスケールの測定方向Ａの位置量を表すセンサ信号を供給する。センサＳＥＮＢは、センサＳＥＮＢに対するエンコーダスケールの測定方向Ａの位置量を表すセンサ信号を供給する。しかしながら、エンコーダスケールにおける誤差領域ＥＡのために、測定位置は必ずしも真の位置でない。
[0046] 図３及び図４において、センサ信号に基づく位置データは、時間Ｔ１（図３）及び真の位置ＴＰ（図４）に対する測定位置偏差ＰＤとして示されている。図において、第１センサＳＥＮＡ及び第２センサＳＥＮＢの位置データは、明確さのために異なる高さレベルで示されている。
[0047] エンコーダスケールＥＳのスケールマークＳＭが完全に等間隔に並べられていれば、測定位置偏差は一定となり、測定領域全体にわたって双方のセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢで同一となるはずである。しかしながら、エンコーダスケールＥＳの誤差領域ＥＡがあるために、一定レベルから偏差があることがわかる。時間については、まず第１センサＳＥＮＡが誤差領域ＥＡを通過し、結果として第１偏差を示す。その後、第２センサＳＥＮＢが誤差領域を通過し、同じ偏差を示す。
[0048] 第１センサＳＥＮＡ及び第２センサＳＥＮＢは、距離Ｄに関連した時間間隔を空けて測定位置偏差の対応する偏差を有するので、誤差領域ＥＡのために生じる第１及び第２センサＳＥＮＡ及びＳＥＮＢの偏差は、センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢのセンサ信号の比較によって判定することができる。図３におけるセンサＳＥＮＡ及びＳＥＮＢのセンサ信号は、時間の関数としての信号である。これらの信号を用いて、センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ間の固定距離Ｄを考慮に入れることで、位置の関数としての信号を生成することができる。位置の関数としての信号を図４に示す。図４の信号を相互に比較することで、双方のセンサ信号の偏差を判定することができる。双方のセンサ信号の偏差は、エンコーダスケールにおける誤差の存在を示す。この偏差を用いて較正マップを生成することができ、これを例えば位置測定システムのコントローラのメモリに記憶することができる。較正マップは、センサのセンサ信号と真の位置との関係が記録されるいずれかの手段又はデバイスとすればよいことを注記しておく。
[0049] 図４において、測定位置偏差はセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢの真の位置と比較される。このデータは較正マップとして使用可能であるので、位置測定システムの使用中に、この較正マップを用いて測定位置を真の位置に変換することができる。
[0050] 図２の実施形態では、エンコーダスケールＥＳを較正するために２つのセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢを設けて使用することを注記しておく。センサを２つのみ用いるので、距離Ｄの高調波及び／又は更に高次の高調波を有するエンコーダスケールの空間周波数成分は、２つのセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢによって観察することができない。距離Ｄの高調波は、距離Ｄの長さの周期を有する空間周波数である。距離Ｄの更に高次の高調波は、複数の周期の長さが距離Ｄに等しいような周期を有する空間周波数である。この空間周波数成分を観察しない場合、較正誤差が生じることがある。
[0051] エンコーダスケールＥＳを較正することができる精度をさらに高めるため、可動物体ＭＯ上に３つ以上のセンサを設けることができる。追加のセンサは、上述のセンサＳＥＮＡ及びＳＥＮＢと同様のものとすればよい。これらの追加センサは、各々がエンコーダスケールＥＳを測定方向Ａで読み取るように構成され、センサは測定方向Ａに固定して間隔を空けられている。センサは測定方向Ａで一列に配置することができるので、全てのセンサがエンコーダスケールＥＳの同じ不規則配列を横切る。
[0052] ３つ以上のセンサが第１センサ、第２センサ及び第３センサを含む場合、第１センサ及び第２センサを測定方向Ａに第１距離で固定して間隔を空けることができ、第２センサ及び第３センサを測定方向Ａに第２距離で固定して間隔を空けることができる。第１距離及び第２距離は異なるので、センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ間の第１距離のために観察することができないエンコーダスケールの空間周波数成分が、第２距離で間隔を空けた第２及び第３センサによって観察される。
[0053] 一実施形態において、第１距離は第２距離より大きい。第１距離を第２距離の複数倍に等しくない距離に選択することで、第１距離及び第２距離の高調波又はさらに高次の高調波を３つのセンサの測定信号によって観察することができない事態を回避することが可能となる。
[0054] 例えば、第１距離は５ｍｍ又は５０ｍｍに選択することができ、第２距離は５１ｍｍに選択することができる。
[0055] １つの測定方向に固定距離をあけた３つ以上のセンサを用いることの別の利点は、各センサのセンサ測定の不確定性に対する較正の不確定性が低減されることである。この利点は、各センサ間に選択した距離とは無関係である。
[0056] 本発明の一実施形態の較正方法は位置測定システム自体によって実行することができ、従って、例えばリソグラフィ装置のように位置測定システムを設置した構成において用いられる。
[0057] 図５は、リソグラフィ装置の可動ステージ、特に基板ステージＷＳの上面図を示す。基板ステージＷＳは、基板テーブルＷＴ及び第２ポジショナＰＷを備えている。基板ステージＷＳの位置は高い精度で制御されなければならない。エンコーダタイプの測定システムを設けて、基板ステージＷＳの位置を判定する。
[0058] エンコーダタイプの測定システムは、各々が２次元エンコーダスケールを備えた４つのグリッドプレートＧＰを含む。グリッドプレートＧＰは、このグリッドプレートＧＰの主な測定領域を示す点線の円によって示されている。実際には、グリッドプレートＧＰは矩形又は他の適切な形状を有する場合があり、さらに、例えば当接関係に配置することができる。
[0059] 基板ステージＷＳの各コーナーは、２つのエンコーダヘッドＥＨを備えている。全てのエンコーダヘッドＥＨは基板ステージＷＳに対して固定位置に位置付けられるので、エンコーダヘッドＥＨは相互に対して固定位置に配置される。
[0060] 各エンコーダヘッドＥＨは、センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ及び距離センサを備えている。距離センサは、グリッドプレートに垂直な方向すなわちこの実施形態ではＺ方向の位置量を表すセンサ信号を供給するように構成されている。センサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢは、グリッドプレートＧＰに平行な方向すなわちこの実施形態ではＸ−Ｙ平面の位置量を表すセンサ信号を供給するように配置されている。距離センサは、この距離センサとグリッドプレートＧＰとの間の距離を測定する。このような距離センサは、位置測定のためにスケールマークＳＭを用いたり、又は、例えばグリッドプレートＧＰ上での測定ビームの反射のような別の測定原理を用いたりすることができる。
[0061] ３つのエンコーダヘッドＥＨから取得されたセンサ信号に基づいて、基板ステージＷＳの位置を６自由度で判定することができる。
[0062] さらに別のエンコーダヘッドが存在するので、これらのエンコーダヘッドＥＨを、本発明の較正方法を用いたリソグラフィ装置におけるグリッドプレートＧＰの較正のために使用することができる。これは、リソグラフィ装置にグリッドプレートＧＰを取り付けた結果として生じるグリッドプレートＧＰの誤差、及び／又は汚染もしくは他の原因による誤差を、リソグラフィ装置自体によって求めて較正することができるという利点を有する。
[0063] 較正中、基板ステージＷＳを、第１測定方向及びこの第１方向に垂直な第２測定方向に、グリッドプレートＧＰに対して多数回にわたり移動させることで、較正する必要のあるグリッドプレートＧＰの全領域をカバーする。
[0064] 距離センサについて同様の較正方法を使用可能であることを注記しておく。この場合、少なくとも２つの距離センサをグリッドプレートＧＰに対して第２測定方向に移動させながら、距離センサ信号を取得する。少なくとも２つの距離センサ間の固定距離を考慮して、少なくとも２つの距離センサのこれらの距離センサ信号を比較すればよい。距離センサ信号の比較に基づいて、グリッドプレートＧＰの真直度（straightness）較正マップを求めることができる。
[0065] 少なくとも７個のエンコーダヘッドを用いることで、位置測定システム全体を６自由度の全てにおいて較正することができる。
[0066] 図５の実施形態では、基板ステージＷＳが上述の可動物体ＭＯである。リソグラフィ装置において、支持構造ＭＴのような他の可動物体ＭＯに本発明を適用することも可能である。
[0067] 各々が２次元エンコーダスケールを有する４つのグリッドプレートＧＰの代わりに、異なる数のグリッドプレートＧＰを用いてもよい。グリッドプレートＧＰは、１つ又は２つの１次元エンコーダスケールＥＳを有することも可能である。
[0068] しかしながら、リソグラフィ装置の位置測定システムはグリッドプレート較正向けに最適化されていない場合があるので、リソグラフィ装置におけるこの較正にはいくつかの制限があり得る。
[0069] 例えば、エンコーダヘッドＥＨの構成は、較正向けでなく位置測定向けに最適化されていることがある。また、エンコーダヘッドＥＨの数は、最適な較正結果を得るには比較的少ない場合がある。さらに、基板ステージＷＳによって得られるエンコーダヘッドＥＨ間の安定性は限定的であり、この結果、エンコーダヘッドＥＨ間の固定距離の安定性が低くなる。
[0070] 従って、図５の基板ステージＷＳの構造に対して同様の構造を有するがグリッドプレートＧＰの較正向けに最適化された可動ステージシステムを備えることができる較正装置を提供することができれば望ましい。そのような別個の較正装置は、リソグラフィ装置にグリッドプレートＧＰを搭載した場合よりも長い時間を較正のために利用可能であるという利点を有し得る。
[0071] そのような較正装置を用いる場合、較正装置とリソグラフィ装置との間でグリッドプレートＧＰを移送する際に、グリッドプレートＧＰの誤差に与える影響を最小限に抑えなければならない。これを達成するには、例えば、１以上のグリッドプレートＧＰをグリッドプレートフレーム上に搭載し、このフレームを１以上のグリッドプレートＧＰと共に較正装置とリソグラフィ装置との間で移送すればよい。
[0072] 図６は、本発明の較正方法を実行するために使用可能である較正装置の上面図を示す。図６の較正装置と図５のリソグラフィ装置との主な相違点は、各コーナー領域に、各々がセンサＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ、及び距離センサを有する５つのエンコーダヘッドＥＨがあることである。各グリッドプレートＧＰのために設けるエンコーダヘッドＥＨの数を増やすことで、較正誤差をいっそう低減することができる。
[0073] さらに、この較正装置は較正向けに最適化されているので、センサの位置はグリッドプレートの較正向けに最適に選択することができる。例えば、３つ以上のセンサを測定方向で一列に配置して較正結果を改善することができる。また、リソグラフィ装置の基板ステージＷＳよりも、異なるセンサ間の接続を比較的堅固にすることで、エンコーダヘッド間の安定性を改善することができる。
[0074] 上述の実施形態において、エンコーダスケールＥＳのスケールマークＳＭは光学マークである。しかしながら、例えば磁気マークのような他のタイプのマークも使用可能である。磁気マークは、特定のタイプの汚染に対して感度が低いことがある。
[0075] 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。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。更に基板は、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、従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。
[0076] 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。
[0077] 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、本発明の実施形態は、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つ以上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。
[0078] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。従って、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 (14)
- 第１方向にマークのアレイを有するエンコーダスケールを較正する方法であって、
第１エンコーダタイプセンサ、第２エンコーダタイプセンサ及び第３エンコーダタイプセンサに対して前記第１方向に前記エンコーダスケールを移動させるステップであって、前記第１エンコーダタイプセンサ及び前記第２エンコーダタイプセンサが相互に第１距離で前記第１方向に固定して間隔を空けられ、前記第２エンコーダタイプセンサ及び前記第３エンコーダタイプセンサが相互に第２距離で前記第１方向に固定して間隔を空けられている、ステップと、
移動中に、前記第１エンコーダタイプセンサからの第１信号、前記第２エンコーダタイプセンサからの第２信号及び前記第３エンコーダタイプセンサからの第３信号を取得するステップであって、
前記第１信号が、前記マークのアレイに基づくと共に前記第１エンコーダタイプに対する前記エンコーダスケールの位置量を表し、
前記第２信号が、前記マークのアレイに基づくと共に前記第２エンコーダタイプセンサに対する前記エンコーダスケールの位置量を表し、
前記第３信号が、前記マークのアレイに基づくと共に前記第３エンコーダタイプセンサに対する前記エンコーダスケールの位置量を表す、ステップと、
前記第１距離及び前記第２距離を考慮しながら、前記第１信号に基づき第１位置信号、前記第２信号に基づき第２位置信号、及び、前記第３信号に基づき第３位置信号を生成するステップと、
前記第１位置信号、前記第２位置信号及び前記第３位置信号を相互に比較することによって比較を生成するステップと、
前記比較に基づいて、前記エンコーダスケールのための較正マップを求めるステップと、を含む方法。 - 前記比較が、前記第１位置信号、前記第２位置信号及び前記第３位置信号のうちの少なくとも２つの間の測定誤差を求めることを含み、前記較正マップを求める前記ステップが、対応の前記測定誤差をマッピングするステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第１エンコーダタイプセンサ、前記第２エンコーダタイプセンサ及び前記第３エンコーダタイプセンサに対する前記エンコーダスケールの前記第１方向への移動が一定の速度である、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記第１距離が前記第２距離より大きく、前記第１距離が前記第２距離の複数倍に等しくない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記第１距離及び前記第２距離が、前記エンコーダスケールの前記第１方向の長さより実質的に小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 前記方法がリソグラフィ装置の位置測定システムに適用される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
- 前記方法が較正ツールに適用される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
- 移動中に第１距離信号及び第２距離信号を取得するステップであって、前記第１距離信号が、前記エンコーダスケールと、前記第１エンコーダタイプセンサ、前記第２エンコーダタイプセンサ及び前記第３エンコーダタイプセンサのうちの１つとの間の前記第１方向に垂直な距離を表し、前記第２距離信号が、前記エンコーダスケールと、前記第１エンコーダタイプセンサ、前記第２エンコーダタイプセンサ及び前記第３エンコーダタイプセンサのうちの他の１つとの間の前記第１方向に垂直な距離を表す、ステップと、
前記第１距離及び前記第２距離を考慮しながら、前記第１距離信号に基づき第１距離位置信号及び前記第２距離信号に基づき第２距離位置信号を生成するステップと、
前記第１距離位置信号及び前記第２距離位置信号を相互に比較することによってさらなる比較を生成するステップと、
前記さらなる比較に基づいて、前記エンコーダスケールの真直度較正マップを求めるステップと、を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - リソグラフィ装置であって、
可動物体と、
前記第１方向にマークのアレイを有するエンコーダスケールと、
第１エンコーダタイプセンサと、
第２エンコーダタイプセンサと、
第３エンコーダタイプセンサと、
コントローラと、を備え、
前記可動物体は第１方向に移動可能であり、
前記第１エンコーダタイプセンサが、前記マークのアレイに基づくと共に前記第１エンコーダタイプに対する前記エンコーダスケールの位置量を表す第１信号を提供し、
前記第２エンコーダタイプセンサが、前記マークのアレイに基づくと共に前記第２エンコーダタイプセンサに対する前記エンコーダスケールの位置量を表す第２信号を提供し、
前記第３エンコーダタイプセンサが、前記マークのアレイに基づくと共に前記第３エンコーダタイプセンサに対する前記エンコーダスケールの位置量を表す第３信号を提供し、
前記第１エンコーダタイプセンサ及び前記第２エンコーダタイプセンサが相互に第１距離で前記第１方向に固定して間隔を空けられ、前記第２エンコーダタイプセンサ及び前記第３エンコーダタイプセンサが相互に第２距離で前記第１方向に固定して間隔を空けられ、
前記コントローラが、
前記可動物体の移動中に、前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号を取得し、
前記第１距離及び前記第２距離を考慮しながら、前記第１信号に基づき第１位置信号、前記第２信号に基づき第２位置信号及び前記第３信号に基づき第３位置信号を生成し、
前記第１位置信号、前記第２位置信号及び前記第３位置信号を相互に比較することによって比較を生成し、
前記比較に基づいて、前記エンコーダスケールのための較正マップを求める、ことによって前記エンコーダスケールを較正する、リソグラフィ装置。 - 前記第１エンコーダタイプセンサ、前記第２エンコーダタイプセンサ及び前記第３エンコーダタイプセンサが前記第１方向に一列に配置されている、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
- 前記コントローラは、前記比較を生成する場合、前記第１位置信号、前記第２位置信号及び前記第３位置信号のうちの少なくとも２つの間の測定誤差を求め、前記コントローラは、前記較正マップを求める間に対応の前記測定誤差をマッピングする、請求項９又は１０に記載のリソグラフィ装置。
- 前記コントローラは、前記可動物体が一定の速度で移動する間に前記第１信号、前記第２信号及び前記第３信号を取得する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
- 前記第１距離及び前記第２距離のうち大きい方が、前記第１距離及び前記第２距離のうち小さい方の整数倍とは異なる、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
- 前記第１距離及び前記第２距離が、前記エンコーダスケールの前記第１方向の長さより実質的に小さい、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
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