JP2020506416A - リソグラフィ装置、リソグラフィ投影装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

リソグラフィ装置、リソグラフィ投影装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、リソグラフィ装置に関し、この装置は、パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された、複数の光学素子を含む投影システムと、センサフレームと、センサフレームに対する光学素子の位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、センサ要素がセンサフレームに設置されている第１位置測定システムと、基準上でセンサフレームを支持するセンサフレームサポートと、センサフレームサポートによってセンサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、力測定データを受け取り、少なくとも力測定データに基づいて相対位置を制御するように構成された位置制御デバイスとを備える。【選択図】図２

Description

関連出願への相互参照
[001] 本願は、２０１７年２月２日に出願した欧州特許出願第１７１５４３２８．３号の優先権を主張し、その全体を本願に参考として組み込む。
[002] 本発明は、リソグラフィ装置、リソグラフィ投影装置及びデバイスを製造する方法に関する。
[003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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用いることができる。このパターンは、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、ダイの一部、又は１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニング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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、及び放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行又は逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[004] リソグラフィ装置の投影システムにおける光学素子は、基板上に投影されるパターン付き放射ビームから良好な画質を得るために、互いに対してかつ基板に対して非常に正確に位置合わせされる必要がある。パターン付き放射ビームが基板に衝突する位置も、非常に正確に制御されなければならない。したがって、光学素子は、センサによって綿密に監視される。特に、各光学素子の位置は、綿密に監視される。
[005] 光学素子の監視のために、センサフレームに設置されたセンサ要素を有するセンサが少なくとも１つ設けられる。センサフレームは、光学素子が設置されたフレームとは別である。光学素子の最適な位置のずれが検出された場合、光学素子の位置を訂正すること、パターン付き放射ビームを受けるべき基板が配置されたステージ又は他の基板サポートの位置を訂正すること、又はその両方の組み合わせにより、このずれを訂正することができる。
[006] センサフレームの機械的変形は、光学素子の位置の位置測定に不正確性をもたらす影響のうちの１つである。測定結果とともに基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を訂正することができるように、この不正確性のためにセンサフレームの変形を知ることが望ましい。
[007] 既知のリソグラフィ装置では、センサフレームの変形は、センサフレームの加速度を測定することによって決定される。センサフレームの加速度は、センサフレームに加えられる機械的力に比例し、これらの力により、例えば、センサフレームの機械的特性（例えば、剛性）及び幾何学的形状のモデル（例えば、有限要素モデル）を用いることによってセンサフレームの変形を決定することができる。
[008] しかしながら、加速度センサのノイズがセンサフレームの比較的小さい加速度と比べて比較的大きいため、加速度センサを先端のリソグラフィ装置に信頼できる形で使用することができない。さらに、低い周波数（例えば、０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの範囲内）では、加速度センサの測定精度は、センサフレームの変形を決定する目的の対しては十分ではない。
[009] 基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を能動的に制御できるリソグラフィシステムを提供することが望ましい。
[0010] 本発明のある実施形態によると、リソグラフィシステムが提供され、このシステムは、
パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムであって、複数の光学素子を含む投影システムと、
センサフレームと、
センサフレームに対する複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、位置測定システムは、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、センサはセンサフレームに設置された少なくとも１つのセンサ要素を含む、第１位置測定システムと、
基準上でセンサフレームを支持するように構成されたセンサフレームサポートと、
センサフレームサポートによってセンサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、
基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、位置制御デバイスは、力測定データを受け取り、少なくとも力測定データに基づいて基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように構成される、位置制御デバイスとを備える。
[0011] 本発明の別の実施形態では、リソグラフィ装置が提供され、この装置は、
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き放射ビームを形成することが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サポートと、
パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムであって、複数の光学素子を含む投影システムと、
センサフレームと、
センサフレームに対する複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、位置測定システムは、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、センサはセンサフレームに設置された少なくとも１つのセンサ要素を含む、第１位置測定システムと、
基準上でセンサフレームを支持するように構成されたセンサフレームサポートと、
センサフレームサポートによってセンサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、
基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、位置制御デバイスは、力測定データを受け取り、少なくとも力測定データに基づいて基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように構成される、位置制御デバイスとを備える。
[0012] 本発明の別の実施形態では、パターンをパターニングデバイスから基板上に投影するように配置されたリソグラフィ投影装置が提供され、この装置は、
パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムであって、複数の光学素子を含む投影システムと、
センサフレームと、
センサフレームに対する複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、位置測定システムは、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、センサはセンサフレームに設置された少なくとも１つのセンサ要素を含む、第１位置測定システムと、
基準上でセンサフレームを支持するように構成されたセンサフレームサポートと、
センサフレームサポートによってセンサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、
基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、位置制御デバイスは、力測定データを受け取り、少なくとも力測定データに基づいて基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように構成される、位置制御デバイスとを備える。
[0013] 本発明の別の実施形態では、パターンをパターニングデバイスから基板上に転写することを含むデバイス製造方法であって、請求項１に記載のリソグラフィ装置を使用するステップを含むデバイス製造方法が提供される。
[0014] 本発明の別の実施形態では、パターン付き放射ビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、請求項１に記載のリソグラフィ装置を使用するステップを含むデバイス製造方法が提供される。
[0015] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
[0016] 図１は、本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す。 [0017] 図２は、本発明によるリソグラフィ装置のある実施形態を概略的に示す。 [0018] 図３は、本発明によるリソグラフィ装置の一部のさらなる可能な実施形態を概略的に示す。 [0019] 図４は、本発明によるリソグラフィ装置の一部のさらなる可能な実施形態を概略的に示す。 [0020] 図５は、本発明によるリソグラフィ装置の一部のさらなる可能な実施形態を概略的に示す。
[0021] 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している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は他の適切な放射）を調整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、かつ特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に連結されたマスクサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを備える。装置は、さらに、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、かつ特定のパラメータに従って基板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に連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板サポート」を含む。装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上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を含む。
[0022] 照明システムＩＬとしては、放射を誘導し、整形し、又は制御するために、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コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
[0023] マスクサポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの重量を支えるなどしてパターニングデバイスを支持する。マスクサポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。マスクサポート構造は、機械式、真空式、静電式又はその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。マスクサポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定又は可動式にすることができるフレーム又はテーブルであってもよい。マスクサポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」又は「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0024] 本明細書において使用される「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内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、その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内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[0025] パターニングデバイスＭＡ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、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、及びハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[0026] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用又は真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、及び静電型光学系、又はそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0027] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、又は反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
[0028] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル又は「基板サポート」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスクサポート」）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、又は予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。少なくとも１つの基板テーブルＷＴに加えて、リソグラフィ装置は、基板Ｗを保持するように配置されていないが測定を行うように配置された測定テーブルを含んでもよい。測定テーブルは、放射ビームＢの強度、投影システムＰＳの収差又は放射ビームＢの均一性などの投影システムＰＳの特性を測定するためにセンサを保持するように配置されてもよい。測定テーブルは、リソグラフィ装置の少なくとも一部、例えば、投影システムＰＳの最終レンズ要素の近くの部分を洗浄するために洗浄デバイスを保持するように配置されてもよい。
[0029] また、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満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクＭＡと投影システムＰＳとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることに使用できる。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
[0030] 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。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源ＳＯとリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源ＳＯが水銀ランプである場合、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
[0031] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（通常、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。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性及び強度分布をもたせることができる。
[0032] 放射ビームＢは、マスクサポート構造ＭＴ上に保持されているパターニングデバイスＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に放射ビームＢの焦点をあわせる。第２位置決めデバイス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、又は静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後又はスキャン中に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、マスクサポート構造ＭＴの移動は、第１位置決めデバイスＰＭの一部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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部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使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクサポート構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、又は固定されてもよい。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及びＭ２と、基板アライメントマークＰ１及びＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークＰ１，Ｐ２が専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（このような専用のターゲット部分は、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、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークＭ１，Ｍ２は、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0033] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップモードにおいては、マスクサポート構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームＢに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板サポート構造ＷＴは、Ｘ及び／又はＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャンモードにおいては、マスクサポート構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクサポート構造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（縮小）拡大率及び像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分Ｃの高さ（スキャン方向）が決まる。
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクサポート構造ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、又はスキャンする一方で、放射ビームＢに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブル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。
[0034] 上述の使用モードの組合せ及び／又はバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0035] 図２は、本発明によるリソグラフィ装置１のある実施形態を概略的に示している。
[0036] 図２は、本発明によるリソグラフィ装置１における投影システムに存在する複数の光学素子のうちの１つの光学素子１１を示している。投影システムは、リソグラフィ装置内に配置された基板上にパターン付き放射ビームを投影するように構成される。
[0037] 図２の実施形態では、リソグラフィ装置１は、センサフレーム２０と、センサフレーム２０に対する複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システム２１とをさらに備える。図２の実施形態では、位置測定システム２１は、光学素子１を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含む。センサは、センサフレーム２０に設置された少なくとも１つのセンサ要素２２を含む。
[0038] 図２によるリソグラフィ装置１の実施形態は、基準上でセンサフレーム２０を支持するように構成されたセンサフレームサポート３０をさらに含む。基準とは、例えば、力フレーム６０又はベースフレームなどといった、リソグラフィ装置１に存在するさらなるフレームである。力フレームは、投影システムの複数の光学素子、特に光学素子１１を支持するフレームである。
[0039] 図２の実施形態では、リソグラフィ装置は、力測定デバイス４１をさらに含む。力測定デバイス４１は、センサフレームサポート３０によってセンサフレーム２０に加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合される。
[0040] リソグラフィ装置１は、位置制御デバイス３５をさらに含む。位置制御デバイス３５は、基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合される。位置制御デバイス３５は、力測定デバイス４１によって生成された力測定データを受け取り、少なくとも力測定データに基づいて基板とパターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように構成される。
[0041] 例えば、可能な実施形態では、リソグラフィ装置１は、パターン付き放射ビームの投影中に基板を保持するように適合された基板サポートをさらに含み、位置制御デバイス３５は、複数の光学素子１１のうちの少なくとも１つと基板サポートとの相対位置を制御するように適合される。このような実施形態では、位置制御デバイス３５は、例えば、基板サポートを、パターン付き放射ビーム及び／又は投影システムの少なくとも１つの光学素子１１に対して移動させるように適合される。代替的に又はそれに加えて、位置制御デバイス３５は、パターン付き放射ビーム及び／又は投影システムの少なくとも１つの光学素子１１を基板サポートに対して移動させるように適合させることができる。
[0042] 位置制御デバイス３５は、例えば、コントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータ等として具体化されてもよい。示される実施形態では、位置制御デバイス３５は、入力信号４４を受信するための入力端子３６を含む。ある実施形態では、入力端子３６は、例えば、第１位置測定システム２１の位置測定信号を受信するように構成され、位置制御システム３５は、受信した測定信号に基づいて、投影システムの光学素子の位置を決定するように構成されてもよい。この位置情報に基づき、位置制御デバイス３５は、例えば、制御信号を生成し、この制御信号４５を位置制御デバイス３５の出力端子３７を介して出力することができる。このような制御信号４５は、例えば、投影システムの１つ以上の光学素子の位置を制御するためにアクチュエータの動作を制御するための制御信号であってもよい。
[0043] ある実施形態では、位置制御デバイス３５は、センサフレーム２０の変形を監視するように適合された変形監視デバイス４０を含む。変形監視デバイス４０は、力測定デバイス４１によって生成された力測定データに基づいてセンサフレーム２０の変形を決定するように構成される。力の決定は、例えば、変形監視コントローラ４２を用いて行うことができる。変形監視コントローラ４２は、センサフレーム２０のモデルを有するコンピュータを含んでもよく、コンピュータは、センサフレームのモデル及び力測定デバイス４１によって測定された力に基づいてセンサフレーム２０の変形を計算する。任意選択として、変形監視コントローラ４２は、力測定デバイス４１に接続されることにより、力測定デバイス４１によって生成された測定データを、変形監視コントローラ４２に直接移行することができる。力測定デバイス４１と変形監視コントローラ４２との間の接続は、有線接続又は無線接続であってよい。
[0044] センサフレーム２０の変形の決定は、基板とパターン付き放射ビームとの所望の相対位置の決定を補助する。例えば、第１位置測定システム２１によって行われたセンサフレーム２０に対する少なくとも１つの光学素子１１の位置の測定を、位置制御デバイス３５によって使用して基板とパターン付き放射ビームとの所望の相対位置を決定し、かつ基板サポート及び投影システムの少なくとも１つの光学素子１１を互いに相対的になるようにそれに応じて位置決めすることができる。したがって、この基板とパターン付き放射ビームとの所望の相対位置の決定では、センサフレーム２０の変形によって引き起こされる測定エラーを考慮に入れてよい。
[0045] 代替的に、基板に対するパターンビームの所望の位置は、センサフレーム２０の変形を計算する別の工程なしに制御することができる。この変形例では、基板に対するパターン付きビームの位置を、少なくとも力測定データに直接基づいて制御することができる。
[0046] 図２の実施形態では、光学素子１１は、例えば、力フレーム６０によって支持される。光学素子１１は、光学素子サポート６１によって力フレームに接続される。任意選択として、光学素子サポート６１は、光学素子１１を力フレーム６０に対して移動させるためのアクチュエータを含む。
[0047] 任意選択として、センサフレームサポート３０は力フレーム６０に接続され、それによってセンサフレーム３０も力フレーム６０によって支持される。したがって、図２の実施形態では、力フレーム６０は、センサフレーム２０が支持される基準である。
[0048] リソグラフィ装置１における光学素子１１及び／又はセンサフレーム３０を支持する代替の構成も可能であることに留意されたい。
[0049] 力フレーム６０は、力フレームサポート６２を介してベースフレーム６３に任意に接続される。力フレームサポート６２は、例えば、エアマウントである。ベースフレーム６３は、マウント６４を介してサポート面６５上で支持される。
[0050] 任意選択として、図２に示す実施形態では、センサフレームサポート３０は、少なくとも１つの振動絶縁システム３１を含む。力測定デバイス４１は、次いで、センサフレーム２０への振動絶縁システム３１の力を決定するように任意に適合される。可能な実施形態では、センサフレームサポート３０は、複数の振動絶縁システム３１、例えば、３つ又は４つの振動絶縁システム３１を含む。
[0051] 任意選択として、振動絶縁システム３１は、センサフレーム２０を能動的に移動及び／又は能動的に位置決めするアクチュエータを含む能動的振動絶縁システムである。
[0052] 図２に示す実施形態では、センサフレーム２０に作用する全ての又は大多数の外力は、センサフレームサポート３０を通じて加えられる。したがって、センサフレーム２０への振動絶縁システム３１の力を測定することは、センサフレームの変形の決定に対して信頼性のある入力を提供する。
[0053] 図３は、本発明によるリソグラフィ装置の一部のさらなる可能な実施形態を概略的に示している。
[0054] この実施形態では、力測定デバイス４１は、少なくとも１つの方向のセンサフレーム２０と基準（例えば、力フレーム６０）との間の距離を決定するように適合された位置センサ５０を含む。可能な実施形態では、位置センサ５０は、特に、パターン付き放射ビームが基板上に投影される期間中、センサフレーム２０と基準との相対変位を、この相対変位を測定しかつ経時的にこの距離を監視することによって決定するように構成される。代替的又はそれに加えて、センサフレームサポート３０がばねを含む場合、例えば、センサフレームサポート３０がばね３１ｂを含む振動絶縁システム３１を含む場合、位置センサ５０は、特に、パターン付き放射ビームが基板上に投影される期間中、ばねの圧縮及び／又は伸長を測定し、これらを経時的に監視するように構成することができる。
[0055] この実施形態では、力測定デバイス４１は、位置センサ５０によって生成された測定データに基づいて、センサフレーム２０へのセンサフレームサポート３１の力を決定するように適合された力測定コントローラ５１をさらに含む。センサフレーム２０と基準との間の距離が決定されている方向のセンサフレームサポートの剛性ｋｓｆｓが既知であった場合、力を以下の式によって求めることができる。
Ｆ＝ｋｓｆｓ・ｘｄｉｓｐｌ
ここで、Ｆは、第１方向の力を示し、ｘｄｉｓｐｌは、同じ第１方向のセンサフレーム２０と基準との相対変位を示し、ｋｓｆｓは、同じ第１方向のセンサフレームサポート３０の剛性を示す。したがって、力は、センサフレーム２０と基準との相対変位に比例する。
[0056] センサフレーム２０の第１方向の変形は、この計算された力に基づいて以下の式を用いて求めることができる。
ｄ＝Ｆ／ｋｓｆ
ここで、ｄは、変形を示し、Ｆは、センサフレーム２０と基準との相対変位から計算される力を示し（Ｆ＝ｋｓｆｓ・ｘｄｉｓｐｌ）、ｋｓｆは、第１方向のセンサフレーム２０の剛性を示す。
[0057] センサフレーム２０の変形が既知であった場合、例えば、光学素子及び基板サポートは、基板上へのパターン付き放射ビームの正確な投影に必要な正しい相対位置を得るために、互いに相対的に移動させることができる。
[0058] 図３の実施形態では、センサフレームサポート３０は、ばね３１ｂを含む振動絶縁システム３１を含む。図３に示す特定の実施形態では、振動絶縁システム３１は、ばね３１ｂに加えてアクチュエータ３１ａを含む能動的振動絶縁システムである。
[0059] 図３の実施形態では、位置センサ５０は、センサフレーム２０にかつ振動絶縁システム３１に隣接して配置される位置センサ要素５２を含む。
[0060] 図３の実施形態では、センサフレームサポート３０は、制振力を加えるように適合されたダンパシステム３２をさらに含む。この実施形態では、力測定コントローラ５１は、制振力及び位置センサ５０によって生成された測定データの両方に基づいて、センサフレームに対するセンサフレームサポート３０の力を決定するように適合される。
[0061] 制振力は、ダンパシステム１２自体によって決定することができる。制振力は、以下の式を用いて計算することができる。
Ｆｄａｍｐ＝Ｃ・ａｓｆ
ここで、Ｆｄａｍｐは第１方向の制振力を示し、Ｃは減衰定数を示し、ａｓｆは同じ第１方向のセンサフレーム２０の加速度を示す。
[0062] センサフレーム２０の加速度は、例えば、ダンパシステムの一部を形成する加速度センサによって測定される。
[0063] 図３の実施形態では、ダンパシステム３２は能動的ダンパシステムである。この実施形態では、ダンパシステム３２は、振動絶縁システム３１のアクチュエータ３１ａに関連する（例えば、接続される）。ダンパシステム３２は、例えば、アクチュエータ３１ａがセンサフレーム２０に与える変位又はアクチュエータ３１ａがセンサフレーム２０に加える力に影響を及ぼすことによって、振動絶縁システムのアクチュエータ３１ａの制御に寄与する。ダンパシステム３２は、センサフレーム２０に追加の力を加えさせ得る。この追加の力を制振力と呼ぶ。制振力は、アクチュエータ３１ａの法線作動力の上に加えられる力であるが、アクチュエータの法線作動力はゼロとなる場合があり、この場合、制振力が、アクチュエータ３１ａによって加えられる唯一の力である。
[0064] アクチュエータ３１ａは、センサフレーム２０の動きを作動周波数で制御するように適合される。この作動周波数は、例えば、３Ｈｚ〜１０Ｈｚの間、例えば、５Ｈｚ又は６Ｈｚである。ダンパシステム３２は、この作動周波数又はそれに近い作動周波数のセンサフレーム２０上にのみ追加の制振力を生成する。作動周波数は、通常、ダンパシステム３２の加速度センサが正確な測定データを提供するのに十分に高い。
[0065] ダンパシステムが追加の制振力を生成する周波数又は周波数範囲に対して、センサフレーム２０の変形を、以下の式を用いて制振力のために修正することができる。
Figure 2020506416
ここでは、ｄは変形を示し、Ｐは比例定数であり、ｘｄｉｓｐｌは同じ第１方向のセンサフレーム２０と基準との相対変位を示し、ｋｓｆｓは、同じ第１方向のセンサフレームサポート３０の剛性を示し、Ｃは減衰定数を示し、ａｓｆは、同じ第１方向のセンサフレーム２０の加速度を示し、ｋｓｆは第１方向のセンサフレーム２０の剛性を示す。
[0066] 図３の実施形態の変形例では、センサフレームサポート３０は、複数の振動絶縁システム３１を含む。この変形例では、力測定デバイス４１は、複数の位置センサ５０を含む。各位置センサ５０は、センサフレームと基準（例えば、関連する振動絶縁システム３１に隣接する力フレーム６０）との間の第１方向の相対変位を決定するように適合される。
[0067] この変形例では、力測定コントローラ５１は、複数の位置センサ５０によって生成された測定データに基づいて、センサフレーム２０へのセンサフレームサポート３０の力を決定するように適合される。
[0068] 先の段落で記載した図３の実施形態の変形例と組み合わせることができる図３の実施形態のさらなる変形例では、力測定デバイス４１は、多自由度（例えば、６自由度）のセンサフレーム２０と基準（例えば、力フレーム６０）との間の相対変位を決定するように適合される。この変形例では、力測定コントローラ５１は、多自由度（例えば、６自由度）のセンサフレーム２０と基準（例えば、力フレーム６０）との相対変位の決定に基づいて、センサフレーム２０へのセンサフレームサポート３０の力を決定するように適合される。
[0069] 図４は、本発明によるリソグラフィ装置の一部のさらなる可能な実施形態を概略的に示している。
[0070] 図４の実施形態では、力測定デバイス４１は、少なくとも１つの歪ゲージ５４を含む。
[0071] 歪ゲージ５４は、例えば、センサフレームサポート３０とセンサフレーム２０との間に配置されたセンサブロック５３に配置される。代替的に、センサブロック５３は、センサフレームサポート３０と基準との間に配置されてもよく、基準は、例えば、力フレーム６０である。
[0072] センサブロック５３は、固体ブロックであってもよく、例えば、ステンレス鋼などの金属から成ってもよい。代替的に、センサブロック５３は、センサブロック５３に１つ以上の弾性ヒンジを与えるために１つ以上の方向に１つ以上の切れ目を含んでもよい。
[0073] 任意選択として、センサブロック５３は、複数の歪ゲージ５４を含み、これらは、センサブロック５３の変形を種々の方向で測定するように配置されてよい。
[0074] 図５は、本発明によるリソグラフィ装置の一部のさらなる可能な実施形態を概略的に示している。
[0075] 図５の実施形態では、力測定デバイス４１は、少なくとも１つのピエゾ力センサ５５を含む。
[0076] ピエゾ力センサ５５は、例えば、センサフレームサポート３０とセンサフレーム２０との間に配置されたセンサブロック５３に配置される。代替的に、センサブロック５３は、センサフレームサポート３０と基準との間に配置されてもよく、基準は、例えば、力フレーム６０である。
[0077] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」又は「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光され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されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツール及びその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[0078] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
[0079] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、又は１２６ｎｍの波長、又はおよそこれらの値の波長を有する）、及び極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0080] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、及び静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つ又はこれらの組合せを指すことができる。
[0081] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、又はこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク）の形態であってもよい。
[0082] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (17)

  1. リソグラフィ装置であって、
    パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムであって、複数の光学素子を含む投影システムと、
    センサフレームと、
    前記センサフレームに対する前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、前記第１位置測定システムは、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、前記センサは前記センサフレームに設置された少なくとも１つのセンサ要素を含む、第１位置測定システムと、
    基準上で前記センサフレームを支持するように構成されたセンサフレームサポートと、
    前記センサフレームサポートによって前記センサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、
    前記基板と前記パターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、前記位置制御デバイスは、前記力測定データを受け取り、少なくとも前記力測定データに基づいて前記基板と前記パターン付き放射ビームとの前記相対位置を制御するように構成される、位置制御デバイスとを備える、リソグラフィ装置。
  2. 前記位置制御デバイスは、測定された力に基づいて前記センサフレームの変形を決定するように適合された変形監視デバイスを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記リソグラフィ装置は、前記パターン付き放射ビームの投影中に前記基板を保持するように適合された基板サポートをさらに含み、前記位置制御デバイスは、前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つと前記基板サポートとの相対位置を制御するように適合される、請求項１〜２のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記センサフレームサポートは、少なくとも１つの振動絶縁システムを含み、前記力測定デバイスは、前記センサフレームへの前記振動絶縁システムの力を決定するように適合される、請求項１〜３のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記力測定デバイスは、少なくとも１つの方向の前記センサフレームと前記基準との相対変位を決定するように適合された位置センサを含み、前記位置センサによって生成された測定データに基づいて前記センサフレームへの前記センサフレームサポートの力を決定するように適合された力測定コントローラをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  6. 前記センサフレームサポートは、制振力を加えるように適合されたダンパシステムを含み、前記力測定コントローラは、前記制振力及び前記位置センサによって生成された測定データの両方に基づいて前記センサフレームへの前記センサフレームサポートの力を決定するように適合される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  7. 前記位置センサは、前記センサフレームに配置されかつ前記振動絶縁システムに隣接する位置センサ要素を含む、請求項４及び５に記載のリソグラフィ装置。
  8. 前記センサフレームサポートは、複数の振動絶縁システムを含み、前記力測定デバイスは、複数の位置センサを含み、各位置センサは、前記センサフレームと関連振動絶縁システムに隣接する前記力フレームとの間の第１方向の相対変位を決定するように適合され、前記力測定コントローラは、前記複数の位置センサによって生成された測定データに基づいて前記センサフレームへの前記センサフレームサポートの前記力を決定するように適合される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記力測定デバイスは、多自由度の前記センサフレームと前記基準との相対変位を決定するように適合され、前記力測定コントローラは、前記多自由度の前記センサフレームと前記力フレームとの相対変位の決定に基づいて、前記センサフレームへの前記センサフレームサポートの前記力を決定するように適合される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記力測定デバイスは、少なくとも１つのピエゾ力センサを含む、請求項１〜９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  11. 前記力測定デバイスは、少なくとも１つの歪ゲージを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  12. 前記リソグラフィ装置は、前記複数の光学素子及び前記センサフレームを支持するように適合された力フレームをさらに含み、前記センサフレームサポートは、前記センサフレームと前記力フレームとの間に配置される、請求項１〜１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  13. 前記リソグラフィ装置は、パターンをパターニングデバイスから基板上へと転写するように配置される、請求項１〜１２のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  14. リソグラフィ装置であって、
    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き放射ビームを形成することが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サポートと、
    パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムであって、複数の光学素子を含む投影システムと、
    センサフレームと、
    前記センサフレームに対する前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、前記第１位置測定システムは、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、前記センサは前記センサフレームに設置された少なくとも１つのセンサ要素を含む、第１位置測定システムと、
    基準上で前記センサフレームを支持するように構成されたセンサフレームサポートと、
    前記センサフレームサポートによって前記センサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、
    前記基板と前記パターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、前記位置制御デバイスは、前記力測定データを受け取り、少なくとも前記力測定データに基づいて前記基板と前記パターン付き放射ビームとの前記相対位置を制御するように構成される、位置制御デバイスとを備える、リソグラフィ装置。
  15. パターンをパターニングデバイスから基板上に投影するように配置されたリソグラフィ投影装置であって、
    パターン付き放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムであって、複数の光学素子を含む投影システムと、
    センサフレームと、
    前記センサフレームに対する前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つの位置を測定するように構成された第１位置測定システムであって、前記第１位置測定システムは、光学素子を監視するように適合された少なくとも１つのセンサを含み、前記センサは前記センサフレームに設置された少なくとも１つのセンサ要素を含む、第１位置測定システムと、
    基準上で前記センサフレームを支持するように構成されたセンサフレームサポートと、
    前記センサフレームサポートによって前記センサフレームに加えられる力に関連する力測定データを生成するように適合された力測定デバイスと、
    前記基板と前記パターン付き放射ビームとの相対位置を制御するように適合された位置制御デバイスであって、前記位置制御デバイスは、前記力測定データを受け取り、少なくとも前記力測定データに基づいて前記基板と前記パターン付き放射ビームとの前記相対位置を制御するように構成される、位置制御デバイスとを備える、リソグラフィ投影装置。
  16. パターンをパターニングデバイスから基板上に転写することを含むデバイス製造方法であって、請求項１に記載のリソグラフィ装置を使用するステップを含む、デバイス製造方法。
  17. パターン付き放射ビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、請求項１に記載のリソグラフィ装置を使用するステップを含む、デバイス製造方法。
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