JP4951008B2 - ゼロレベルを規定するように構成されたエンコーダを有するリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は位置測定システムを有するリソグラフィ装置と、このような位置測定システムの使用方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板上、通常は基板のターゲット部分の上に所望のパターンを与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合、ＩＣの個別層上に形成されるべき回路パターンを生成するために、パターニングデバイス、あるいはマスクまたはレチクルとも呼ばれるものを使用できる。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、１つまたは複数のダイの一部を含む）の上に転写できる。パターンの転写は、通常、基板上に提供された放射感応性材料（レジスト）層の上に結像させることによる。一般に、単一の基板は、隣接する、順次パターニングされるターゲット部分のネットワークを含むことになる。従来のリソグラフィ装置には、ターゲット部分の上に全パターンを一度に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、放射ビームを通して所与の方向に（「スキャン」方向）にパターンをスキャンし、一方、これと同期的に基板をこのスキャン方向と平行に、または非平行にスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。基板上にパターンをインプリントすることによって、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。

[0003] リソグラフィ装置は一般に運動制御システムを含む。この運動制御システムは、例えば、リソグラフィ装置の基板テーブルの位置を、少なくとも１平面内、すなわち少なくとも２次元で検出するように構成された位置検出器を含む。さらに運動制御システムは、位置検出器によって与えられた出力信号に応じてアクチュエータを駆動するように構成されたコントローラを含む。運動制御システムは、確実にテーブルが一定の許容範囲内で正確な位置にくるようにするフィードフォワードおよび／またはフィードバック制御システムの一部を形成する。テーブルの位置は、位置検出器によって毎回検出され、検出された位置と所望の位置の間の差異をコントローラの適切な動作によって減少させる。

[0004] 現行のリソグラフィ装置では、テーブルに対する所望の精度はナノメートルの桁内にある。したがって位置検出器は、このような高い精度を達成できることが望ましい。その上、一般に位置検出器が動作する範囲は比較的大きい（例えば基板テーブルに関して最大０．５ｍ）という点で、この位置検出器に関する要件はさらに高度なものとなる。既知の位置検出器は干渉計を含む。しかし、干渉計は費用がかかることがある。

[0005] さらなる位置検出器の形式は光学エンコーダである。このような光学エンコーダは光源または放射源、グレーティングおよび検出器を含む。放射源および検出器に対してグレーティングを動かすことによって、例えば反射または透過が変化することに起因して検出器によって受け取られる放射パターンに変化が生じる。したがってグレーティングは、放射源から検出器に至る光路中に含まれる。グレーティングが動くと検出器によって受け取られるパターンが変化する。これらの変化から、放射源と検出器に対するグレーティングの変位を計算することができる。既知の出発位置と計算した変位から絶対位置を計算することができる。エンコーダは必ずしも絶対センサとは限らないので、追加のセンサによってゼロ位置を測定することが望ましい。

[0006] 特定の形式の光学エンコーダは、放射源、第１グレーティング、第２グレーティングおよび検出器を含む回折タイプのエンコーダを含む。第２グレーティングは第１グレーティングに対して可動であり、検出器は第１および第２グレーティングで回折された放射ビームの回折ビームを検出するように構成されている。一方のグレーティングは基板テーブルに機械的に接続され、他方のグレーティングはリソグラフィ装置の基準フレームに機械的に接続されている。基板テーブルの移動は第２グレーティングに対する第１グレーティングの移動を生じ、動作中に回折ビームの変化を引き起こす。

[0007] 基板テーブルのｚ方向すなわち基板テーブルのｘ−ｙ面の移動に垂直な方向の測定もエンコーダを使って行われる。やはり、このような回折タイプのエンコーダは絶対センサではなく、ゼロ位置を測定し、規定するために追加のセンサが使用されてもよい。

[0008] パターニングデバイスステージのｚ方向の位置測定は容量センサを用いて行われる。これらは絶対センサである。しかし現行の容量センサは十分な精度に到達できない。特に、ノイズが低く、真空適合性であることが望ましい。この件に関して２Ｄエンコーダヘッドを使用することで改善される可能性があるが、ｚ方向の絶対ゼロ位置に欠けることがある。

[0009] 高価なおよび／または追加のセンサを使用する必要なしにｚ方向のゼロレベルを正確に規定できるリソグラフィ装置の位置測定システムを提供することが望ましい。

[0010] 本発明の一実施形態によれば、リソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、放射ビームを調整する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与え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サポートと、基板を保持する基板テーブルと、基板のターゲット部分上にパターン付き放射ビームを投影する投影システムと、可動物体に中心を置く直交ｘ−ｙ−ｚ座標系の少なくとも１方向において、リソグラフィ装置の基準フレームに対する可動物体の位置を測定する位置測定システムとを含み、位置測定システムは、エンコーダの第２グレーティングに対する放射源、第１グレーティング、および検出器の変位を測定する少なくとも１つの光学ｘ−ｚエンコーダを含み、放射源、検出器および第２グレーティングは可動物体および基準フレームの一方に取り付けられ、第１グレーティングは可動物体および基準フレームの他方に提供され、エンコーダは、第１グレーティングに沿ったスキャンの間に、放射源から来る放射ビームを少なくとも第１の正および負の次数の反射ビームに分離し、各次数がグレーティングに対して角度を有して、グレーティングによって回折、反射される応答を検出器上にもたらし、第１グレーティングが少なくとも１つのアライメントマーカを含み、ｘおよびｚの少なくとも１方向にて基準フレームに対する可動物体のゼロレベルを、第１グレーティングに沿ったスキャンを実行することにより規定するコントローラが提供され、アライメントマーカがスキャン段階の間に第１の正および負の次数両方の応答の位相に変化を引き起こす。

[0011] 本発明の他の実施形態によれば、可動物体に中心を置く直交ｘ−ｙ−ｚ座標系の少なくとも１方向において、装置の基準フレームに対する可動物体の位置を測定する位置測定システムが提供され、位置測定システムは、エンコーダの第２グレーティングに対する放射源、第１グレーティング、および検出器の変位を測定する少なくとも１つの光学ｘ−ｚエンコーダを含み、放射源、検出器および第２グレーティングは一方の可動物体および基準フレームに取り付けられ、第１グレーティングは他方の可動物体および基準フレームに提供され、エンコーダは、第１グレーティングに沿ったスキャンの間に、放射源から来る放射ビームを少なくとも第１の正および負の次数の反射ビームに分離し、各次数がグレーティングに対して角度を有して、グレーティングによって回折、反射される応答を検出器上にもたらし、第１グレーティングが少なくとも１つのアライメントマーカを含み、ｘおよびｚの少なくとも１方向にて基準フレームに対する可動物体のゼロレベルを、第１グレーティングに沿ったスキャンを実行することによって規定するコントローラが提供され、アライメントマーカがスキャンの間に第１の正および負の次数両方の応答の位相に変化を引き起こす。

[0012] 本発明のさらなる実施形態によれば、前述した位置測定システムを使用してｘ、ｙまたはｚの少なくとも１方向にてゼロレベルを規定する方法が提供され、該方法は、第１グレーティングに沿ったスキャンを実行するステップと、スキャン段階の間に第１の正および負の次数両方の応答の位相の変化を測定することによって、ｘおよびｚの少なくとも１方向にて基準フレームに対する可動物体のゼロレベルを規定するステップとを含む。

[0013] 次に本発明の実施形態を、対応する参照符号が対応する部分を指す添付の概略図面を参照して単に例として説明する。

[0014]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0015]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の光学エンコーダの例示的実施形態の概略図である。 [0016]スキャン手順を実行中の図２の光学エンコーダの図である。 [0017]本発明の一実施形態によるスキャン中の光学エンコーダの応答を示す図である。

[0018] 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図示する。その装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射または任意の他の適切な放射）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を支持するために構成され、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に接続されるパターニングデバイス支持構造またはパターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。装置は、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するために構成され、一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に接続される基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」も含む。装置は、さらに基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ、または複数のダイを含む）の上に、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投影するように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0019] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御する屈折式、反射式、磁気的、電磁気的、静電気的、または他の形式の光学コンポーネント、またはそれらの任意の組合せなどの様々な形式の光学コンポーネントを含んでよい。

[0020] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件により決まるやり方でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを保持するために機械的、真空式、静電的、または他のクランプ技法を使用できる。パターニングデバイスサポートは、例えば、必要に応じて固定することも移動することもできるフレームまたはテーブルであってよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが、例えば投影システムに関して確実に所望の位置に来るようにすることができる。本明細書で用語「レチクル」または「マスク」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と見なされてよい。

[0021] 本明細書で用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを生成するために放射ビームの断面内にパターンを与えるのに使用できる任意のデバイスを指すものと広く解釈すべきである。放射ビームに与えられたパターンは、例えば、パターンが位相シフトフィーチャ、また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の所望のパターンに正確に一致しない場合があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイス中の特定の機能層に一致することになる。

[0022] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。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、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスク型ならびに様々な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例は、それぞれが入射してくる放射ビームを別の方向に反射するように個々に傾斜可能である小さなミラーのマトリックス配次数を使用する。この傾斜したミラーが、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンを与える。

[0023] 本明細書で用いられる用語「投影システム」は、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気的、電磁気的、および静電的光学システム、あるいは、使用される露光放射に適した、または液浸液を使用するのか、真空を使用するのかなど他の要因に適した、それらの任意の組合せをも含む、どんな形式の投影システムも包含するものと広く解釈すべきである。本明細書で、用語「投影レンズ」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてよい。

[0024] 本明細書に図示したように、装置は透過型（例えば、透過マスクを使用する）である。代替的に装置は反射型（例えば、上で参照したような型のプログラマブルミラーアレイを使用するか、反射マスクを使用する）でもよい。

[0025] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）、またはそれより多い基板テーブルまたは「基板サポート」（および／または、２つ以上のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）を有する形式でもよい。このような「マルチステージ」の機械では追加のテーブルまたはサポートは並行して使用されてよく、または予備的なステップが１つまたは複数のテーブルまたはサポート上で実行され、一方１つまたは複数の他のテーブルまたはサポートが露光のために使用されてよい。

[0026] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすために、少なくとも基板の一部分が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われることがある形式のものでもよい。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に与えられてもよい。液浸技法は、投影システムの開口数を増加させるために使用されてよい。本明細書で用いられる用語「液浸」は、一構成、例えば基板などが、液体中に浸漬されなければならないことを意味するのでなく、むしろ露光の間、液体が投影システムと基板の間に配置されることだけを意味する。

[0027] 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取る。光源およびリソグラフィ装置は、例えば光源がエキシマレーザである場合は、別々の要素であってよい。そのような場合、光源はリソグラフィ装置の部分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および／また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を使って光源ＳＯからイルミネータＩＬへ送達される。他の場合では、例えば、光源が水銀ランプである場合、光源は一体型リソグラフィ装置の一部であってよい。光源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれてよい。

[0028] 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を含んでよい。一般に、照明装置の瞳面内での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ‐outer、およびσ‐innerと呼ばれる）が調整されてよい。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々な他のコンポーネントを含んでよい。イルミネータは、その断面内に所望の均一性と強度分布を有するように放射ビームを調整するのに使用されてよい。

[0029] 放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射し、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、投影システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃの上にビームの焦点を合わせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴが、例えば放射ビームＢの経路内に別のターゲット部分Ｃを位置決めするために、正確に移動されてよい。同様に第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）が、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャンの間に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めするために使用されてよい。一般に、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）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（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って実現されてよい。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」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およびショートストロークモジュールを使用して実現できる。ステッパの場合には（スキャナとは違って）パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続され、または固定されてもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合せ可能である。図示したように基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めているが、それらはターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい（これらは、スクライブラインアライメントマークとして既知である）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に複数のダイが提供される場合には、マスクアライメントマークがダイの間に配置されてよい。

[0030] 図示した装置は以下のモードの少なくとも１つで使用されてよい。

[0031] １．ステップモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」は本質的に静止状態に維持され、一方、放射ビームに与えられた全パターンが一挙にターゲット部分Ｃの上に投影（すなわち、単一静止露光）される。次いで、基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」が、別のターゲット部分Ｃが露光可能となるようにＸおよび／またはＹ方向に位置を変えられる。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一静止露光において像形成されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。

[0032] ２．スキャンモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」は、同期してスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影される（すなわち、単一動的露光）。パターニングデバイス（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率およびイメージ反転特性によって決定されてよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一動的露光におるターゲット部分の幅（非スキャン方向の）を制限し、一方、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決定する。

[0033] ３．別のモードでは、パターニングデバイス（例えばマスクテーブル）ＭＴもしくは「マスクサポート」が、プログラマブルパターニングデバイスを本質的に静止状態に保持し続け、基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」が移動され、またはスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴもしくは「基板サポート」の各移動後、あるいはスキャンの間の連続する放射パルスの合間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したような形式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可能である。

[0034] 前述の使用モードについての組合せ、および／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードが利用されてもよい。

[0035] 図２では本発明の実施形態による位置検出器が示され、この位置検出器は、本発明の一実施形態による位置測定システム、例えば図１においてリソグラフィ装置の基準フレームに対するパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの位置を測定するように配置された位置測定システムの一部を形成することができる。

[0036] この位置検出器はインクリメンタル型のｘ−ｚエンコーダを含み、第１グレーティングｇ１と第２グレーティングｇ２とを有する。グレーティングは実質的に互いに平行に配置される。検出器は、さらに放射ビームＬＢを発生する放射源Ｓを含む。放射ビームＬＢは、少なくとも第１の正および負の次数１、２にそれぞれ分離されて、各々グレーティングｇ１、ｇ２に対して異なる方向の角度を有する。放射ビームＬＢのそれぞれの次数１、２は、第１グレーティングｇ１に入射する場合、ｄｉｆ１によって概略的に示した回折パターンを発生し、したがって回折放射ビームＤＬＢを発生する。回折した放射ビームＤＬＢは再び第２グレーティングｇ２で回折パターンｄｉｆ２を生成し、放射ビームＬＢの両次数１、２の入射放射の一部は、光源Ｓへ戻る同じ経路に沿って進んでいく。

[0037] 回折されて、受け取られた放射を検出するために、光源Ｓには、２度すなわち第１グレーティングｇ１と第２グレーティングｇ２で回折された放射を検出するように構成された放射センサＬＳが一緒に組み込まれており、放射センサＬＳによって受け戻られる。

[0038] 一実施形態では、光源Ｓ、放射センサＬＳ、および第２グレーティングｇ２が、基準フレーム上に取り付けられる。第１グレーティングｇ１は、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に提供される。

[0039] パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動（例えばパターニングデバイスサポートと基準フレームの間の相対的移動）が行われたとき、第１グレーティングｇ１は、第２グレーティングｇ２に対して移動する。図２に示した例では、この移動がｘによって示された方向に行われる。

[0040] ｘによって示された方向に移動すると、第１グレーティングｇ１および第２グレーティングｇ２で光ビームＬＢの次数１、２両方の回折パターンが変化する。これは、結果として放射センサＬＳによって、戻ってきて受け取られる放射に変化を生じる。第１グレーティングｇ１と第２グレーティングｇ２が、互いに対してグレーティングのピッチｐに等しい距離だけ移動する場合、同じ回折パターンが生じ、したがって同じ量の放射が光センサＬＳによって受け取られる。したがって互いに対してグレーティングが移動することによる回折パターンの周期的変化が、結果として放射センサＬＳによって、戻ってきて受け取られる放射に周期的変化を生じる。

[0041] 図２ではグレーティングは概略的にラインによって示されており、これがｘ−ｚエンコーダに対して適切なソリューションを提供することになる。

[0042] 第１グレーティングｇ１はアライメントマーカＡＭを含み、本明細書ではラインの間のスペースによって形成される。さらに、ｘおよびｚ方向共に基準フレームに対してパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴのゼロレベルを規定するように構成されたコントローラＣＯＮが提供される。これは、コントローラによりエンコーダを第１グレーティングｇ１に沿ってスキャン手順を実施させることによって達成される。アライメントマーカが最初に放射ビームＬＢの第１の正の次数１を通過（図３ａを参照のこと）するときおよび次に放射ビームＬＢの第１の負の次数２を通過（図３ｂを参照のこと）するときに、アライメントマーカＡＭは周期的な回折パターンに変化を生ずる。図４において、これらの変化の一例をはっきり見ることができる。

[0043] 光ビームの２つの次数１、２を通過するアライメントマーカＡＭによって生じる前記変化は、ｘ−ｚエンコーダ、すなわちｘ方向とｚ方向の両方において絶対ゼロ基準を規定するのに用いることができる。本発明の実施形態によれば、１μｍ以下のゼロレベルの規定精度を達成する可能性もあり有益である。

[0044] 本発明の一実施形態では、アライメントマーカＡＭから反射した放射ビームの２つの前記変化の間の距離が測定される。

[0045] 種々の高さ（第１グレーティングｇ１に対する光源Ｓ、放射センサＬＳ、第２グレーティングｇ２の間の距離）でアライメントマーカＡＭに沿って複数のスキャンを実行することによって、第１の次数と第２の次数の間の測定距離は、これらのビームがグレーティングに対して角度を持つことから変化する。焦点を合わせた、測定したアライメントマーカＡＭの中間の理論的距離（ｚ範囲の中央）が、例えばゼロレベルとして選択可能である。これは上記手順によって正確（サブミクロン）に見出すことができ、キャリブレーション手順においてゼロ位置として固定されてよい。ｘ信号、ｚ信号に対するエンコーダあたりの応答は、それらの挙動に関して同じであるが、振幅に関しては互いに異なる。これにより、それらを互いに区別することが可能になり、エンコーダに対してｘおよびｚの両方向のゼロレベルを規定することが可能になる。２つの高さでスキャンを実行することによって、所望の情報が正確な方法で獲得できる。

[0046] 特に少なくとも２回以上のゼロ合わせの間の制御ループの帯域幅は、スキャンモードでシステムを使用する間の制御帯域幅に比べて相当低い筈である。グレーティング全体にわたる低い帯域幅の移動により、ｔ１でのマーカ位置（図３ａ）上で測定トリガを、またｔ２でのマーカ位置（図３ｂ）上で第２のトリガを与えることができる。より具体的にはかなり低い帯域幅であって、サーボシステムは対応できない。さらに具体的には帯域幅は以下の式を満たすようなものである。すなわち
ｖ／ｄ＞２＊帯域幅、
ｖ＝可動物体と基準フレームの間の相対速度、および
ｄ＝マーカの測定値。

[0047] エンコーダ内の２つのブランチの間の既知の関係により、ｔ１とｔ２の間の位置の差は、光ビームＬＢの次数１、２両方の出力角度と共に光センサＬＳと比較したアライメントマーカＡＭの位置に関係してよい。

[0048] タイミングに関して、前記ゼロレベルを規定する方法は、初期化の間の、できれば各レチクルをロードする前に実行可能あると言われている。この方法を実行するための所要時間は、数秒かからないこともある。同じパターニングデバイスを用いるロット工程の間、ゼロ合わせはローディング後に一度行うだけでよい。

[0049] 一実施形態では、アライメントマーカＡＭは、ゼロレベルを規定するスキャンを実施する間に放射源から来る放射ビームの直径より１０倍以上小さい寸法を持つことが好ましい。例えばアライメントマーカが放射ビームの直径より少なくとも１０倍小さい厚さを持つストライプである場合に、これらの小さい寸法だけが一方向中にて重視されなければならない。

[0050] グレーティングの間の距離、すなわち図２のｚによって示した方向に沿った距離は大きな範囲にわたって変化する可能性がある。したがってグレーティングは互いに短い距離に位置決めされてよいが、しかしこれらはまた数１０センチメートルあるいは０．５ｍも隔てて位置決めされることもある。

[0051] ｚによって示した方向は、例えばパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動のｘ−ｙ面に垂直な方向に一致する。

[0052] 以上に示した実施形態に加えて、数多くの変形実施形態が可能であってよいことが理解されるであろう。例えば、本発明の一実施形態では、３次元ｘ−ｙ−ｚエンコーダ、例えば、ｘおよびｙ方向に対して１セットの共通のグレーティングを用いるｘ−ｙ−ｚエンコーダが使用されてよい。さらに、離隔部分である２つのアライメントマーカを使用する代わりに、グレーティングのパターンから外れた、例えば局所的に異なるラインパターンのグレーティングが、やはりゼロ合わせを規定するために使用されてよい。本発明の一実施形態において、以上に規定されたコンセプトが、リソグラフィの分野以外に一般にｚエンコーダ技術へのジェネリックアドオン(generic add on)として実施されてもよい。さらにｘおよびｚの両方向に対するゼロレベルを規定するために、それらの１つだけを規定することも可能である。本発明の一実施形態は、ｘ−ｙ方向の絶対基準用に使用することもできる。さらに本発明の一実施形態は、例えばリソグラフィ装置の基板ステージＷＳなどのリソグラフィ分野内外の、またはそれ以外の他の可動物体に対して用いることもできる。これは別個のゼロセンサハードウェアの必要性も排除できる。

[0053] 本明細書ではＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用に特に言及するかもしれないが、本明細書で説明したリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスおよびディテクションパターン、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など、他の適用例も有してよいことを理解されたい。そのような代替の適用例の文脈においては、本明細書で用語「ウェーハ」または「ダイ」を用いる場合は、どれもより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義と見なされてよいことも当業者は理解されよう。本明細書で言う基板は、露光前にまたはその後に、例えばトラック（一般的に基板にレジスト層を付け、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および／またはインスペクションツール内で処理されてもよい。適用可能である場合には、本発明の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに適用されてよい。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理されてよく、したがって本明細書で用いられる用語、基板は、既に複数の処理された層を含む基板を指すこともある。

[0054] 本発明の実施形態の使用に対して、光リソグラフィの文脈で特定の参照が上の方で為されたかもしれないが、本発明は他の適用例、例えばインプリントリソグラフィに使用されることがあり、また文脈が許せば光リソグラフィに限らないことも理解されるであろう。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生成される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、基板に供給したレジスト層中に押し付けることができ、基板上のレジストは電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを加えることによって硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジストから取り外され、そこにパターンを残す。

[0055] 本明細書で用いられる用語「放射」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、またはほぼこれらの波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ならびにイオンビーム、電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

[0056] 用語「レンズ」は、文脈が許せば、屈折式、反射式、磁気的、電磁気的および静電的光学コンポーネントを含む任意の１つまたは様々な種類の光学コンポーネントの組合せを指すことがある。

[0057] 本発明の特定の実施形態が前述されてきたが、本発明は説明されたのとは別の方法で実施できることを理解されるであろう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械読取可能な１つまたは複数のシーケンスの命令を含むコンピュータプログラム、あるいはそうしたコンピュータプログラムが中に記憶されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとることもできる。

[0058] 前述の説明は、例示を意図したものであって、限定するものでない。したがって、別に詳述される特許請求の範囲を逸脱することなく、説明した本発明に対して変更が為され得ることは当業者には明らかであろう。

Claims (12)

1. 放射ビームを調整する照明システムと、前記放射ビームの断面にパターンを与え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サポートと、基板を保持する基板テーブルと、前記基板のターゲット部分上に前記パターン付き放射ビームを投影する投影システムと、可動物体の直交ｘ−ｙ−ｚ座標系の少なくとも１方向にてリソグラフィ装置の基準フレームに対する前記可動物体の位置を測定する位置測定システムと、を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記位置測定システムが、エンコーダの第２グレーティングに対する放射源、第１グレーティング、および検出器の変位を測定する光学ｘ−ｚエンコーダを含み、前記放射源、前記検出器および前記第２グレーティングが前記可動物体または前記基準フレームの一方に取り付けられ、前記第１グレーティングが前記可動物体および前記基準フレームの他方に配置され、前記エンコーダが、前記第１グレーティングに沿ったスキャンの間に、前記放射源から来る放射ビームを少なくとも第１の正および第１の負の次数の前記放射ビームに分離し、前記第１の正および前記第１の負の次数のそれぞれが前記第１および前記第２グレーティングに対して角度を有して、前記第１および前記第２グレーティングによって回折される応答を前記検出器上にもたらし、前記第１グレーティングが、アライメントマーカを含み、前記アライメントマーカが、前記スキャンの間に前記第１の正および負の次数両方の前記応答の位相に変化を引き起こし、
   前記ｘおよびｚの少なくとも１方向にて前記基準フレームに対する前記可動物体のゼロレベルを、前記第１グレーティングに沿った前記スキャンを実行することによって規定するコントローラをさらに備え、
   前記コントローラは、前記可動物体と前記基準フレームの間のｚ方向において異なる距離で前記第１グレーティングに沿った２つのスキャンを実行し、前記ｘ方向に対する前記応答の前記変化を前記ｚ方向に対する前記応答の前記変化からそれらの振幅に基づいて差別化することによって、前記ｘおよびｚの両方向で前記基準フレームに対する前記可動物体の前記ゼロレベルを規定する、
   リソグラフィ装置。
2. 前記アライメントマーカは、前記ゼロレベルを規定する前記スキャンの間に前記放射源から来る前記放射ビームの直径より１０倍以上小さい寸法を有する、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記ゼロレベルを規定するための前記スキャンの間の制御ループは、前記基準フレームに対する前記可動物体の変位を測定するための後続のスキャンの間の制御ループの帯域幅より少なくとも２倍小さい帯域幅を有する、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記第１グレーティングは、前記アライメントマーカの位置にてそのラインパターン中の不規則部分を含む規則的ラインパターンを備える、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記不規則部分はラインの無い離隔部分である、
   請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１グレーティングは前記可動物体上に配置され、前記放射源、検出器および第２グレーティングは前記基準フレーム上に配置される、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記可動物体は、前記パターニングデバイスを支持する前記サポートである、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記可動物体は前記基板テーブルである、
   請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 可動物体の直交ｘ−ｙ−ｚ座標系の少なくとも１方向にて、装置の基準フレームに対する前記可動物体の位置を測定する位置測定システムであって、
   エンコーダの第２グレーティングに対する放射源、第１グレーティング、および検出器の変位を測定する光学ｘ−ｚエンコーダを備え、
   前記放射源、前記検出器および前記第２グレーティングが前記可動物体または前記基準フレームの一方に取り付けられ、前記第１グレーティングが前記可動物体または前記基準フレームの他方に配置され、
   前記エンコーダが、前記第１グレーティングに沿ったスキャンの間に、前記放射源から来る放射ビームを少なくとも第１の正および第１の負の次数の前記放射ビームに分離し、前記第１正および前記第１負次数のそれぞれが前記第１および前記第２グレーティングに対して角度を有して、前記第１および前記第２グレーティングによって回折される応答を前記検出器上にもたらし、前記第１グレーティングが、アライメントマーカを含み、前記アライメントマーカが前記スキャンの間に前記第１の正および負の次数両方の前記応答の位相に変化を引き起こし、
   前記ｘおよびｚの少なくとも１方向にて前記基準フレームに対する前記可動物体のゼロレベルを、前記第１グレーティングに沿った前記スキャンを実行することによって規定するコントローラをさらに備え、
   前記コントローラは、前記可動物体と前記基準フレームの間のｚ方向において異なる距離で前記第１グレーティングに沿った２つのスキャンを実行し、前記ｘ方向に対する前記応答の前記変化を前記ｚ方向に対する前記応答の前記変化からそれらの振幅に基づいて差別化することによって、前記ｘおよびｚの両方向で前記基準フレームに対する前記可動物体の前記ゼロレベルを規定する、
   位置測定システム。
10. 前記可動物体は、リソグラフィ装置内のパターニングデバイスを支持するサポートである、
    請求項９に記載の位置測定システム。
11. 前記可動物体は、リソグラフィ装置の基板テーブルである、
    請求項９に記載の位置測定システム。
12. エンコーダの第２グレーティングに対する放射源、第１グレーティング、および検出器の変位を測定する光学ｘ−ｚエンコーダを備える位置測定システムを使用して直交ｘ−ｙ−ｚ座標系のｘ、y、ｚの少なくとも１方向にてゼロレベルを規定する方法であって、前記放射源、前記検出器および前記第２グレーティングが可動物体または基準フレームの一方に取り付けられ、前記第１グレーティングが前記可動物体または前記基準フレームの他方に配置され、前記エンコーダが、前記第１グレーティングに沿ったスキャンの間に、前記放射源から来る放射ビームを少なくとも第１の正および第１の負の次数の前記放射ビームに分離し、前記第１の正および前記第１の負の次数のそれぞれが、前記第１および前記第２グレーティングに対して角度を有して、前記第１および前記第２グレーティングによって回折される応答を前記検出器上にもたらし、前記第１グレーティングがアライメントマーカを含み、前記アライメントマーカが前記スキャンの間に前記第１の正および負の次数両方の前記応答の位相に変化を引き起こす方法であって、
    前記第１グレーティングの少なくとも一部分に沿って前記放射ビームをスキャンするステップと、
    前記ｘおよびｚの少なくとも１方向にて前記基準フレームに対する前記可動物体のゼロレベルを、前記スキャンの間に、前記第１の正および負の次数両方の前記応答の位相の変化を測定することによって規定するステップと、を含み、
    前記可動物体と前記基準フレームの間のｚ方向において異なる距離で前記第１グレーティングに沿った２つのスキャンを実行し、前記ｘ方向に対する前記応答の前記変化を前記ｚ方向に対する前記応答の前記変化からそれらの振幅に基づいて差別化することによって、前記ｘおよびｚの両方向で前記基準フレームに対する前記可動物体の前記ゼロレベルを規定する、
    方法。

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