JP2017534895A - センサ、オブジェクト位置決めシステム、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの剪断モード圧電変換器（ＴＲ１、ＴＲ２）を含むセンサ（ＳＥ）に関し、それぞれの圧電変換器が、底面（ＢＳ）と、上面（ＴＳ）と、を含み、圧電変換器の上面同士が、互いに強固に接続され、底面が、測定すべきオブジェクト（ＯＢ）に取り付けられるように構成される。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年９月２日に出願された欧州特許出願第１４１８３２１８．８号の利益を請求し、参照により全体として本明細書に取り入れられる。

本発明はセンサに関する。本発明は、オブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）位置決め方法、リソグラフィ装置、及びデバイスを製造するための方法に関する。

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、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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。

最近のリソグラフィの発展は、特に、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構造、基板を保持するように構成された基板テーブル、及び投影システム内のレンズなどの種々のオブジェクトの位置決めに関して、リソグラフィ装置の要求を益々押し付けている。速度を増すために加速度を上げると、位置決めすべきオブジェクトの変形が大きくなる場合、位置決めは通常、高速かつ正確に行う必要がある。このような変形は位置の正確さに悪い影響を及ぼす。解決策は、基準に対してオブジェクト上の異なる場所の位置を測定する位置センサを追加することによりオブジェクトの内部変形を測定することであるが、代替策として、オブジェクト上の異なる場所にひずみセンサ又は加速度センサを追加することは可能である。しかしながら、現行のひずみセンサ及び加速度センサは、所望の解像度を備えていないか及び／又は温度及び／又は電磁干渉に対して敏感すぎる。

改良されたひずみセンサ又は加速度センサ、特に、解像度が改善されるか及び／又は温度及び／又は電磁干渉に対する感度が低減されたセンサを提供することが望ましい。

本発明の一実施形態により、２つの剪断モード圧電変換器（ｓｈｅａｒ−ｍｏｄｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を含むセンサであって、それぞれの圧電変換器が底面と上面とを含み、圧電変換器の上面同士が互いに強固に接続され、底面が測定すべきオブジェクトに取り付けられるように構成され、２つの剪断モード圧電変換器がそれぞれの上面と底面との間に配置された少なくとも２つの剪断モード圧電副変換器（ｓｈｅａｒ−ｍｏｄｅ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）のスタックを含み、変動電磁場が隣接した副変換器内で反対の効果を有するように隣接した副変換器同士が反対の分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を有する、センサが提供される。

本発明のさらなる一実施形態により、２つの剪断モード圧電変換器を含むセンサであって、それぞれの圧電変換器が底面と上面とを含み、圧電変換器の上面同士が互いに強固に接続され、底面が測定すべきオブジェクトに取り付けられるように構成され、圧電変換器の剪断の結果発生する電荷の内部生成を読み出すための読み出し電子機器（ｒｅａｄ−ｏｕｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）をさらに含み、読み出し電子機器がそれぞれの圧電変換器の近くに位置決めされる、センサが提供される。

本発明の他の実施形態により、２つの剪断モード圧電変換器を含むセンサであって、それぞれの圧電変換器が底面と上面とを含み、圧電変換器の上面同士が互いに強固に接続され、底面が測定すべきオブジェクトに取り付けられるように構成され、圧電変換器の剪断の結果発生する電荷の内部生成を読み出すための読み出し電子機器をさらに含み、読み出し電子機器が並列配置の抵抗器とコンデンサとを含むフィードバック回路を備えた電荷増幅器を含み、抵抗器の値が比較的高く選択される、センサが提供される。

本発明のさらに他の実施形態により、２つの剪断モード圧電変換器を含むセンサであって、それぞれの圧電変換器が底面と上面とを含み、圧電変換器の上面同士が互いに強固に接続され、底面が測定すべきオブジェクトに取り付けられるように構成され、追加の剛性のために１つ以上の突出部又は脚部がそこから伸び、ビームの縦方向に見られる断面が実質的に長方形の形状を有するビームによって圧電変換器の上面同士が一緒に強固に接続される、センサが提供される。

本発明のさらなる一実施形態により、２つの剪断モード圧電変換器を含むセンサであって、それぞれの圧電変換器が底面と上面とを含み、圧電変換器の上面同士が互いに強固に接続され、底面が測定すべきオブジェクトに取り付けられるように構成され、比較的低い熱膨張率を備えた材料で作られたビームによって圧電変換器の上面同士が一緒に強固に接続される、センサが提供される。

本発明の他の実施形態により、
− 位置決めすべきオブジェクトと、
− 基準に対して１以上の自由度でオブジェクトの位置を決定するための測定システムと、
− オブジェクトを位置決めするためのアクチュエータシステムと、
− 測定システムの出力に依存してアクチュエータシステムを駆動するように構成された制御システムと、を含み、
測定システムが本発明による１つ以上のセンサを含む、オブジェクト位置決めシステムが提供される。

本発明のさらに他の実施形態により、本発明によるオブジェクト位置決めシステムを含むリソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらに他の実施形態により、本発明によるオブジェクト位置決めシステムが使用される、デバイス製造方法が提供される。

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。

本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示している。 本発明の一実施形態によるオブジェクト位置決めシステムを概略的に示している。 本発明によるセンサの一実施形態を概略的に示している。 図３のセンサの側面図を示している。 本発明によるセンサ内で使用するための増幅回路を示している。 図３のセンサの第１の変形モードを示している。 図３のセンサの第２の変形モードを示している。 無変形状態の本発明によるセンサの他の実施形態を示している。 第１の変形モードの図７Ａのセンサを示している。 本発明によるセンサのさらなる一実施形態を示している。 本発明によるセンサのさらに他の実施形態を示している。

図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置ＬＡを概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＥＵＶ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成され、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のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、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のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴａ又はＷＴｂと、
− 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（例えば１つ以上のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

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。

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ＭＡ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ＭＡ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スＭＡが例えば投影システムＰＳなどに対して確実に所望の位置に来るようにできる。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。

本明細書において使用する「パターニングデバイスＭＡ」という用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ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付与す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、放射ビームに付与されるパターンは、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Ｗのターゲット部分Ｃ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、放射ビームに付与されるパターンは、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。

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、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、小型ミラーのマトリクス配列を使用し、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。

本明細書において使用する「投影システムＰＳ」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。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。

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）。

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（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）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、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。図１の例の２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂはこの一例である。本明細書に開示されている本発明は独立方式で使用することができるが、特に、単一ステージ装置又はマルチステージ装置のいずれかの前露光測定ステージにおいて追加の機能を提供することができる。一実施形態では、リソグラフィ装置は２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂのうちの１つの代わりに測定テーブルを有する。代替的に、リソグラフィ装置は２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂに加えて測定テーブルを有する。測定テーブルは、放射ビームの特性を測定するためのセンサなどの測定機器を保持するように配置されるが、基板Ｗを保持するように構成されるわけではない。

リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を充填するように、基板Ｗ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ＰＳの間など、リソグラフィ装置ＬＡ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。

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ＳＯとリソグラフィ装置ＬＡとは、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ＬＡ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ＳＯが水銀ランプの場合は、放射源ＳＯがリソグラフィ装置ＬＡ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。

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ためのアジャスタＡＤを備えていてもよい。一般に、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／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）を調節することができる。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。

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によってパターン形成される。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のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを、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ように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナ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ＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナ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ＷＴａ／ＷＴｂ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）、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、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、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２をダイ間に配置してもよい。

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。

第１のモード、いわゆるステップモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームＢに与えら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（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ＷＴａ／ＷＴｂ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、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

第２のモード、いわゆるスキャンモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは同期的にスキャンされる一方、放射ビームＢに与えられた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）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの速度及び方向は、投影システムＰＳの磁化（消磁）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。

第３のモードでは、支持構造ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスＭＡを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを移動又はスキャンさせながら、放射ビームＢに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される。このモードでは、一般にパルス状放射源ＳＯを使用して、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂ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間で、プログラマブルパターニングデバイスＭＡ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適用することができる。

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。

リソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂと、露光ステーション及び測定ステーションという２つのステーションとを有し、その２つのステーション間で基板テーブルを交換できる、いわゆるデュアルステージタイプである。露光ステーションにおいて一方の基板テーブル上の１つの基板を露光している間に、測定ステーションにおいてもう一方の基板テーブルに他の基板を装填し、様々な予備行程を実行することができる。予備工程としては、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含むことができる。これにより、装置のスループットの実質的な増加が可能になる。基板テーブルが測定ステーション並びに露光ステーションにある間に位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定できない場合、基板テーブルの位置を両方のステーションで追跡できるようにするために第２の位置センサを設けてもよい。

リソグラフィ装置ＬＡは、上記の様々なアクチュエータ及びセンサの移動及び測定をすべて制御する制御ユニットＬＡＣＵをさらに含む。制御ユニットＬＡＣＵは、リソグラフィ装置ＬＡの動作に関連する所望の計算を実現するための信号処理及びデータ処理能力も含む。実際には、制御ユニットＬＡＣＵは、それぞれがリソグラフィ装置ＬＡ内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムデータ取得、処理、及び制御を処理する多くのサブユニットからなるシステムとして実現される。例えば、１つの処理サブシステムを基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用にすることができる。別々のユニットで粗動アクチュエータと微動アクチュエータ又は種々の軸を処理することもできる。他のユニットを位置センサＩＦの読み出し専用にすることも可能である。これらのサブシステム処理ユニット、オペレータ、リソグラフィ製造プロセスに関係するその他の装置と通信する中央演算処理装置により、リソグラフィ装置ＬＡの全体的な制御を制御することができる。

上記の通り、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基準、例えば投影システムＰＳに対して（正確に）位置決めする必要がある、リソグラフィ装置ＬＡ内のオブジェクトの例である。位置決め可能なその他のオブジェクトの例は投影システムＰＳ内の光学素子である。

リソグラフィ装置ＬＡ内で基準に対してオブジェクトを位置決めするために、リソグラフィ装置ＬＡは、以下により詳細に説明する本発明によるオブジェクト位置決めシステムを１つ以上含む。本明細書の残りの部分では「オブジェクト」という一般的な用語を使用するが、この用語は適用可能な場合に基板テーブルＷＴ、支持構造ＭＴ、光学素子、投影システムＰＳなどで置き換え可能であることは明白である。

本発明によるオブジェクト位置決めシステムは図２に概略的に示されており、
− 例えば図１に示されている基板テーブルＷＴ又は支持構造ＭＴなど、基準ＲＥ、例えば投影システムＰＳに対して位置決めすべきオブジェクトＯＢと、
− 基準ＲＥに対して、例えば並進方向Ｘ、Ｙ又は回転方向Ｒｚに、１以上の自由度でオブジェクトの位置を測定するための測定システムＭＳと、
− 好ましくはオブジェクトＯＢに力Ｆを加えることにより、オブジェクトＯＢを位置決めするために１つ以上のアクチュエータを備えたアクチュエータシステムＡＳと、
− 測定システムＭＳの出力ＯＰとオブジェクトＯＢの所望の位置を表す設定点ＳＰとに依存してアクチュエータシステムＡＳを駆動するように構成された制御システムＣＳと、
を含む。

図２では、アクチュエータシステムＡＳはオブジェクトＯＢと基準ＲＥとの間に力Ｆを加えるものとして示されているが、基準ＲＥに力を加えることは本質的に必要なわけではない。加えられた力の結果としての外乱を最小限にするために、いわゆるセパレートフォースフレーム（ｓｅｐａｒａｔｅ ｆｏｒｃｅ ｆｒａｍｅ）を設けることができ、これは、基準ＲＥから切り離されて、基準ＲＥを乱さずに力Ｆをオブジェクトに加えることができ、基準ＲＥに対するオブジェクトの位置を決定するために測定システムＭＳによって使用される。

図２では、測定システムＭＳは基準ＲＥに対するオブジェクトＯＢの位置を測定するものとして示されている。この図は、直接測定が実行されることを示唆する可能性があるが、測定システムが他の構造に対するオブジェクトの位置を測定するように構成されることも可能である。測定システムＭＳは、この位置を測定システムＭＳの出力ＯＰから導出できる限り、基準ＲＥに対して１以上の自由度でオブジェクトの位置を測定するように考慮されている。測定システムＭＳによって測定可能な自由度の例は、Ｘ方向、Ｘ方向に対して垂直なＹ方向、及び一般にＺ方向と呼ばれ、Ｘ方向とＹ方向の両方に対して垂直な軸の周りの回転方向Ｒｚである。Ｚ方向及び／又はＸ方向とＹ方向の周りの回転方向などのその他の自由度も想定されている。このため、これは平面に限定されない。

設定点ＳＰは、設定点ジェネレータＳＰＧによって制御システムＣＳに提供することができる。設定点ジェネレータと制御システムＣＳはどちらも、図１にも示されている制御ユニットＬＡＣＵの一部にすることができる。

図２の測定システムは、図３に概略的に示されているセンサＳＥを含む。センサＳＥは、第１の剪断モード圧電変換器ＴＲ１と第２の剪断モード圧電変換器ＴＲ２とを含む。第１及び第２の変換器はそれぞれ、それぞれの底面ＢＳと上面ＴＳとを含み、第１及び第２の変換器ＴＲ１、ＴＲ２の上面ＴＳはビームＢＥを介して互いに強固に接続される。第１及び第２の変換器ＴＲ１、ＴＲ２の底面ＢＳは、底板ＢＰを介して測定すべきオブジェクトＯＢに取り付けられるように構成される。ここでは、変換器ＴＲ１、ＴＲ２がオブジェクトＯＢに、例えば接着により、直接取り付け可能である場合、底板は必要ではないことは注目に値する。センサがオブジェクトに取り付けられている場所でオブジェクト内にひずみが発生すると、剪断モード圧電変換器ＴＲ１及びＴＲ２は剪断力を受ける。オブジェクトＯＢが加速されていると、剪断モード圧電変換器ＴＲ１及びＴＲ２はさらに剪断力を受ける。このため、このタイプのセンサＳＥは、以下により詳細に説明するように、ひずみセンサ及び加速度センサとして使用することができる。

第１の変換器ＴＲ１は、この例では、２つの剪断モード圧電副変換器、すなわち上部副変換器ＵＳ１及び下部副変換器ＬＳ１のスタックを含む。それぞれの副変換器ＵＳ１及びＬＳ１内に示されている矢印の方向が示すように、上部副変換器ＵＳ１の分極は同じスタック内の下部副変換器ＬＳ１の分極とは反対であり、その結果、変動電磁場は隣接した副変換器ＵＳ１及びＬＳ１内で反対の効果を有する。

第２の変換器ＴＲ２も、この例では、２つの剪断モード圧電副変換器、すなわち上部副変換器ＵＳ２及び下部副変換器ＬＳ２のスタックを含む。それぞれの副変換器ＵＳ２及びＬＳ２内に示されている矢印の方向が示すように、上部副変換器ＵＳ２の分極は同じスタック内の下部副変換器ＬＳ２の分極とは反対であり、その結果、変動電磁場は隣接した副変換器ＵＳ２及びＬＳ２内で反対の効果を有する。

反対分極の副変換器によるスタックのこの構成の結果として、電磁干渉とも呼ばれる変動電磁場により副変換器内で誘発される信号同士は実質的に打ち消し合い、その結果、電磁干渉に関する感度が低減される。これは、比較的大きい変動電磁場を発生する電磁アクチュエータ付近にセンサが配置された時に特に有利である。

図３の例は２つの副変換器のスタックを開示しているが、３つ以上の副変換器のスタックも想定されている。単一スタックを形成する隣接した副変換器は反対の分極を有する。１つのスタックにより多くの副変換器を使用すると、スタックに沿った勾配を有する変動電磁場の影響が低減されるので、電磁干渉をさらに低減する。好ましい一実施形態では、副変換器の数は偶数である。偶数の副変換器は、電磁場によって誘発された信号を打ち消し合うための相対物をそれぞれの副変換器が同じスタック内に有するという利点を有する。図３の実施形態では、上部副変換器及び下部副変換器は互いに並列に電気的に接続することができるが、読み出し電子機器次第でその他の接続方式も想定される。

変換器ＴＲ１、ＴＲ２の上面ＴＳ同士を強固に接続するビームＢＥは、ビームＢＥの縦方向に見られる長方形の断面を有することができるが、広帯域幅の適用例の場合、長方形の断面から伸びる１つ以上の突出部又は脚部を追加することにより、ビームの剛性をさらに増すことができる。その一例は図４に示されており、同図では図３のセンサＳＥの側面図が示されている。図４は、ビームＢＥ、副変換器ＵＳ２及びＬＳ２を備えた圧電変換器ＴＲ２、並びに底板ＢＰのみを示している。単純にするため、その他のコンポーネントは図３では省略されている。

図４では、ビームＢＥが実質的に長方形の断面を有し、追加の剛性のために第１の脚部ＬＥ１及び第２の脚部ＬＥ２がそこから伸びていることが明確に分かる。その結果は上下反対のＵ字形である。直立のＵ字形及びＨ字形などのその他の構成も想定されている。

一実施形態では、ビームＢＥは、比較的低い熱膨張率（ＣＴＥ）を有する材料、例えばゼロデュア、インバー、又はコージエライトとしてのリチウムアルミノシリケートガラスセラミックで作られる。一実施形態では、底板ＢＰはビームＢＥと同じ材料から作られる。他の実施形態では、底板ＢＰ及びビームＢＥは、それらが接続されるオブジェクトと同じ材料で作られる。

オブジェクトＯＢに対するビームＢＥの熱膨張により、第１及び第２の剪断モード圧電変換器が剪断力を受ける可能性があり、したがって、熱膨張の結果、センサ信号の不要な偏差が発生する可能性がある。低いＣＴＥを有する材料を使用すると、温度差による熱膨張が小さくなることが保証される。オブジェクトとセンサに同じ材料を使用すると、均質な温度上昇により何らかの熱膨張が発生する場合に、ビームＢＥの熱膨張がオブジェクト自体の膨張と実質的に等しくなり、その結果、熱膨張が変換器ＴＲ１、ＴＲ２内に剪断力を誘発しないという利点を有する。

図３に戻って参照すると、センサＳＥは、圧電変換器ＴＲ１、ＴＲ２の剪断の結果発生する電荷の内部生成を読み出すために読み出し電子機器ＲＯＥをさらに含み、読み出し電子機器は、この場合、２つの変換器ＴＲ１、ＴＲ２の間にそれを配置することにより、それぞれの変換器の近くに位置決めされる。これにより、電磁干渉に対する感度がさらに低減されるように、変換器を読み出し電子機器に接続するワイヤの長さが低減される。

読み出し電子機器は、図３に概略的に、図５により詳細に示されているように、変換器ＴＲ１、ＴＲ２について電荷増幅器ＯＰ１、ＯＰ２を含む。図５は、それぞれの変換器ＴＲ１、ＴＲ２からの２つのリードを入力として有する電荷増幅器ＯＰ１／ＯＰ２を備えた増幅回路を示している。増幅回路は、抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１を並列に備えたフィードバック回路をさらに含む。図５の図面をさらに曖昧にしないために、読み出し電子機器の一部のみが示されている。増幅回路の低周波挙動を改善するために、抵抗器Ｒ１は、比較的高く、例えば１Ｔオームになるように選択される。

図３に戻って参照すると、センサは、ビームＢＥ上の第１の温度センサＦＴ１と、第１及び第２の変換器ＴＲ１、ＴＲ２の間の第２の温度センサＦＴ２とをさらに含む。これにより、センサは、ビームＢＥの温度を測定し、例えば、（例えば読み出し電子機器内の電荷増幅器ＯＰ１及びＯＰ２からの信号の処理の際に）温度変化による熱膨張を補償し、電子機器における温度又はその付近の温度を測定することができ、それによりセンサ内に温度勾配が存在するかどうかを測定し、それを（例えば読み出し電子機器内で）補償することができる。

図６Ａは図３のセンサの第１の変形モードを示している。図６Ａには、センサが取り付けられるオブジェクトＯＢと、第１及び第２の変換器ＴＲ１、ＴＲ２と、第１及び第２の変換器を接続するビームＢＥとが示されている。図６Ａでは、オブジェクトは左に加速され、その結果、ビームＢＥの慣性により第１及び第２の変換器がどちらも同じ方向に、すなわち右に剪断する。右への加速についてはその逆が当てはまる。

図６Ｂは図３のセンサの第２の変形モードを示している。図６Ｂも、センサが取り付けられるオブジェクトＯＢと、第１及び第２の変換器ＴＲ１、ＴＲ２と、第１及び第２の変換器を接続するビームＢＥとを示している。図６Ｂでは、オブジェクトＯＢは圧縮され、それにより第１及び第２の変換器を反対方向に剪断させる。反対方向の剪断は、オブジェクトＯＢが膨張される時にも発生する。

第１及び第２の変換器のそれぞれの電荷増幅回路の出力の信号処理は、センサ出力がひずみ及び／又は加速度に対して敏感であるかどうかを決定することになる。第１及び第２の変換器が構成及び分極において同一である場合、増幅回路の出力は、第１の変形モードでは第１及び第２の変換器について同じになり、第２の変形モードでは反対になる。その場合、センサは、互いに出力を減算することにより、加速度に対して鈍感で、ひずみに対して敏感にすることができる。

しかしながら、例えば分極が反対である場合、変換器の電圧出力は、第２の変形モードでは同じになり、第１の変形モードでは反対になる。その場合、センサは、互いに出力を加算することにより、加速度に対して鈍感で、ひずみに対して敏感にすることができる。

当然のことながら、どちらの場合も、センサを加速度に対して敏感で、ひずみに対して鈍感にするために反対の操作が適用される。

図７Ａは、本発明によるセンサＳＥの他の実施形態を示している。この実施形態では、センサは、それぞれが上面ＴＳと底面ＢＳと側面ＳＩとを含む第１の圧電変換器ＴＲ１と第２の圧電変換器ＴＲ２とによって形成される単一の剪断モード圧電変換器ＴＲを含み、第１及び第２の変換器の上面ＴＳは、側面ＳＩを互いに接続することによって互いに接続される。第１及び第２の変換器を読み出し電子機器に接続するために、第１及び第２の変換器は、第１及び第２の変換器の両方に共通する下部電極ＢＬと、第１の変換器に関連する上部電極ＴＬ１と、第２の変換器に関連する上部電極ＴＬ２と、を含む。

センサをオブジェクトに接続するために、変換器ＴＲは底板ＢＰに取り付けられる。

図７Ｂは、底板ＢＰの下の正反対の矢印によって示されるようにオブジェクト内で膨張が発生した時の第１の変形モードにおける図７ＡのセンサＳＥを示している。

図８は、本発明のさらなる一実施形態によるセンサの上面図を示している。構成は、単一の変換器ＴＲを形成する変換器同士がそれぞれの側面を介して互いに接続されるという点で、図７Ａ及び図７Ｂの実施形態と同様のものである。図７Ａ及び図７Ｂの実施形態は２つの変換器のみを有するが、図８の実施形態は、それぞれの上部電極ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、及びＴＬ４のパターンから明確に分かるように、４つの変換器が２×２のアレイに配置されている。上部電極ＴＬ１及びＴＬ２からの信号を上部電極ＴＬ３及びＴＬ４からの信号と比較することにより、Ｘ方向のひずみ又は加速度を求めることができ、上部電極ＴＬ１及びＴＬ３からの信号を上部電極ＴＬ２及びＴＬ４からの信号と比較すると、Ｙ方向のひずみ又は加速度を求めることができる。

図９は、本発明のさらに他の実施形態の上面図を示している。構成は、単一の変換器ＴＲを形成する変換器同士がそれぞれの側面を介して互いに接続されるという点で、図７Ａ〜図８の実施形態と同様のものである。図７Ａ及び図７Ｂの実施形態は２つの変換器のみを有するが、図９の実施形態は、それぞれの上部電極ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４、ＴＬ５、及びＴＬ６のパターンから明確に分かるように、６つの変換器が六角形の構成に配置されている。上部電極ＴＬ１からの信号を上部電極ＴＬ４からの信号と比較することにより、第１の方向ＦＤのひずみ又は加速度を求めることができ、上部電極ＴＬ２からの信号を上部電極ＴＬ５からの信号と比較すると、第２の方向ＳＤのひずみ又は加速度を求めることができ、上部電極ＴＬ３からの信号を上部電極ＴＬ６からの信号と比較すると、第３の方向ＴＤのひずみ又は加速度を求めることができる。

図３〜図６Ｂの実施形態に関連して記載されている特徴は図７Ａ〜図９の実施形態にも適用することができる。図７Ａ〜図９の実施形態の利点は、変換器同士が互いに取り付けられるので、図３〜図６Ｂの実施形態に比べて占有空間が低減されることである。

上記のセンサは使用中にオブジェクトに接続される。これは好ましくは底板ＢＰとオブジェクトとの間に接着層を使用して行われ、接着層もひずみ及び／又は加速度により変形する可能性があるので、接着層は好ましくはセンサ利得に対する影響を最小限にするために可能な限り薄いものである。この接着層は、例えばエポテックなどの粘性接着剤にすることができ、例えば２マイクロメートルの厚さにすることができる。

上記の本文から明確になるように、本発明のセンサは、センサが取り付けられるオブジェクトの加速又は減速を感知するための加速度計として使用することができる。代替的に、本発明のセンサは、センサが取り付けられるオブジェクトの局部変形を感知するための変形センサとして使用することができる。例えば、図１のリソグラフィ装置に関連して、このセンサは基板テーブルの熱的に誘発された変形又は力学的に誘発された変形を感知するために使用することができる。

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。

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。

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。

上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、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 (10)

1. 第１の剪断モード圧電変換器と第２の剪断モード圧電変換器とを含むセンサであって、
   前記第１の剪断モード圧電変換器及び前記第２の剪断モード圧電変換器のそれぞれが、それぞれの底面とそれぞれの上面とを含み、
   前記それぞれの上面同士が互いに強固に接続され、
   前記それぞれの底面が測定すべきオブジェクトに取り付けられるように構成され、
   前記第１の剪断モード圧電変換器及び前記第２の剪断モード圧電変換器のそれぞれが、前記それぞれの上面と前記それぞれの底面との間に配置された少なくとも２つの剪断モード圧電副変換器のそれぞれのスタックを含み、
   それぞれのスタックにおいて、前記副変換器のうちの隣接した副変換器同士が反対の分極を有する、センサ。
2. それぞれのスタックが、偶数の副変換器を含む、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記センサが、前記第１の剪断モード圧電変換器及び前記第２の剪断モード圧電変換器の剪断の結果発生する電荷の内部生成を読み出すように動作する読み出し電子機器を含み、
   前記読み出し電子機器が、前記２つの圧電変換器の間に位置決めされる、請求項１又は２に記載のセンサ。
4. 前記それぞれの上面同士がビームによって一緒に強固に接続され、
   前記ビームの縦方向に、前記ビームが、追加の剛性のために１つ以上の突出部又は脚部がそこから伸びる実質的に長方形の断面を有する、請求項１から３の何れか一項に記載のセンサ。
5. 前記断面が、Ｕ字形又はＨ字形を有する、請求項４に記載のセンサ。
6. 前記それぞれの上面同士が、リチウムアルミノシリケートガラスセラミックを含む材料で作られたビームによって一緒に強固に接続される、請求項４に記載のセンサ。
7. 前記第１の剪断モード圧電変換器が第１の側面を有し、
   前記第２の剪断モード圧電変換器が第２の側面を有し、
   前記第１の側面及び前記第２の側面が互いに向き合い、互いに取り付けられる、請求項１又は２に記載のセンサ。
8. 位置決めすべきオブジェクトと、
   基準に対して１以上の自由度で前記オブジェクトの位置を決定するための測定システムと、
   前記オブジェクトを位置決めするためのアクチュエータシステムと、
   前記測定システムの出力に依存して前記アクチュエータシステムを駆動するように構成された制御システムと、
   を含むオブジェクト位置決めシステムであって、
   前記測定システムが、請求項１から６の何れか一項に記載の１つ以上のセンサを含む、オブジェクト位置決めシステム。
9. 放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
   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って、前記パターニングデバイスが前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成できる、支持部と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記基板のターゲット部分に前記パターン付き放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
   オブジェクト位置決めシステムであって、
   位置決めすべきオブジェクトと、
   基準に対して１以上の自由度で前記オブジェクトの位置を決定するための測定システムと、
   前記オブジェクトを位置決めするためのアクチュエータシステムと、
   前記測定システムの出力に依存して前記アクチュエータシステムを駆動するように構成された制御システムと、を含み、
   前記オブジェクトが、前記支持部及び前記基板テーブルのうちの１つであり、
   前記測定システムが、請求項１から６の何れか一項に記載の１つ以上のセンサを含む、オブジェクト位置決めシステムと、
   を含む、リソグラフィ装置
10. 放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
    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って、前記パターニングデバイスが前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成できる、支持部と、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    前記基板のターゲット部分に前記パターン付き放射ビームを投影するように構成された投影システムと、
    を含むリソグラフィ装置であって、
    前記基板テーブルに、請求項１から７の何れか一項に記載の前記センサを含むセンサシステムが設けられる、リソグラフィ装置。

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