JP5143246B2 - リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置のステージ等の位置測定値を補正する方法 - Google Patents

リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置のステージ等の位置測定値を補正する方法 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置の基準構造に対するステージの位置を補正する方法に関する。
[0002] 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。
[0003] 一般に、リソグラフィ装置は、オブジェクト、例えば、基板又はパターニングデバイスを保持するように構成され、基準構造に対して可動のステージを含む。ステージの位置決めは、基準構造に対するステージの測定方向の位置を測定する位置測定システムと、基準構造に対してステージを移動させるアクチュエータシステムと、位置測定システムの出力に基づいてアクチュエータシステムに駆動信号を提供する制御システム又はコントローラとを用いて実行される。
[0004] ステージをオブジェクトの平面の方向に、すなわち、オーバレイのためにオブジェクトに付与された放射ビームに垂直にステージを位置決めすることが望ましい。オーバレイは、以前に形成されている層に関して層が印刷される精度であり、歩留まり、すなわち、正確に製造されたデバイスの百分率において重要なファクタである。
[0005] 例えば、基板上にパターンを合焦させるために、オブジェクトの平面外の方向に、すなわち、オブジェクトに付与された放射ビームに平行にステージを位置決めして、基板上のパターンのボケの量を決定することが望ましい。
[0006] １つ又は複数の方向の位置決め精度が十分でなく、特にリソグラフィにおける将来の要求を満足しない場合がある。
[0007] 改良型リソグラフィ装置、特に向上したステージの位置決め精度を有するリソグラフィ装置を提供することが望ましい。
[0008] 本発明の第１の実施形態によれば、リソグラフィ装置であって、基準構造と、オブジェクトを保持するステージであって、上記基準構造に対してある運動範囲内で移動可能なステージと、上記運動範囲の少なくとも一部に空間的に変化する磁界を提供する磁石構造であって、上記基準構造及び上記ステージに対して移動可能な磁石構造と、上記基準構造に対する上記ステージ及び／又は上記オブジェクトの測定方向の位置に対応する第１の測定信号を提供する第１の位置測定システムと、上記磁石構造に対する上記ステージの位置に対応する第２の測定信号を提供する第２の位置測定システムと、上記第２の測定信号に依存する値で上記第１の測定信号を補正して、上記基準構造に対する上記ステージ及び／又は上記オブジェクトの上記測定方向の位置を表す第１の補正測定信号を提供するように構成されたデータプロセッサとを備えるリソグラフィ装置が提供される。
[0009] 本発明の別の実施形態によれば、基準構造に対するステージ及び／又はステージによって保持されたオブジェクトの測定方向の位置測定値を補正する方法であって、上記ステージは空間的に変化する磁界内で移動可能であり、該磁界は上記ステージ及び上記基準構造に対して移動可能であり、上記基準構造に対する上記ステージ及び／又は上記オブジェクトの上記測定方向の位置に対応する第１の測定信号を提供するステップと、上記磁界に対する上記ステージの位置に対応する第２の測定信号を提供するステップと、上記第２の測定信号に依存する値で上記第１の測定信号を補正して、上記基準構造に対する上記ステージ及び／又は上記オブジェクトの上記測定方向の位置を表す第１の補正測定信号を提供するステップとを含む方法が提供される。
[0010] 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。
[0011]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0012]本発明のある実施形態による図１のリソグラフィ装置の一部概略図である。 [0013]ステージの変形が図１のリソグラフィ装置の第１の位置測定システムに与える影響の概略図である。 [0014]本発明のある実施形態による図１のリソグラフィ装置のデータ処理デバイスの概略ブロック図である。 [0015]本発明の別の実施形態によるリソグラフィ装置の一部概略図である。 [0016]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置の位置測定システムを示す図である。 [0017]本発明のある実施形態による図５のリソグラフィ装置のデータ処理デバイスの概略ブロック図である。
[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示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は任意の他の適切な放射）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築され、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配置するように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイス支持体又はマスクステージ（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。
[0019] この装置は、また、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、一定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板支持体」を含む。さらに、この装置は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢへ付与さ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、屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。
[0020] 照明システムは、放射の誘導、整形、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。
[0021] パターニングデバイス支持体又はマスクは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイス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を保持する。このパターニングデバイス支持体又はマスクステージは、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイス支持体又はマスクステージは、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。パターニングデバイス支持体又はマスクステージは、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置にくるようにできる。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。
[0022] 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に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
[0023] パターニングデバイス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。
[0024] 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。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。
[0025] 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）。
[0026] 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又は「基板支持体」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスク支持体」）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、追加のテーブル又は支持体を並行して使用するか、又は１つ又は複数の他のテーブル又は支持体を露光に使用している間に１つ又は複数のテーブル又は支持体で予備工程を実行することができる。
[0027] 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、例えばマスクと投影システムの間など、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と基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
[0028] 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。放射源とリソグラフィ装置とは、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。
[0029] 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アジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、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。
[0030] 放射ビームＢは、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ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の位置決めデバイスＰＷと位置センサＩＦの形態の第１の位置測定システム（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の経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１の位置決めデバイス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（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めできる。一般に、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイス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）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。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）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。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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。パターニングデバイス（例えばマスク）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は、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
[0031] 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。
１．ステップモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」は、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が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ＷＴ又は「基板支持体」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。
２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」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。
３．別のモードでは、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」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又は「基板支持体」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又は「基板支持体」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。
[0032] 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。
[0033] 図２は、図１のリソグラフィ装置の一部の概略図を示す。共に基板を保持するステージＳＴを形成する第２の位置決めデバイスＰＷ及び基板テーブルＷＴが示されている。さらに、基準構造ＲＳを支持するベースＢＡ及び要素又は磁石構造ＲＥが示されている。基準構造ＲＳは、ばねＫによって示されるようにベースに対して支持される低周波である。これによってベースを介して基準構造に侵入する擾乱、例えば、リソグラフィ装置を支持するグランドＧＲの振動の量が制限される。基準構造ＲＳは、ベースＢＡによってではなくグランドＧＲ上に支持されていてもよいことに留意されたい。
[0034] ステージＳＴは、要素又は磁石構造ＲＥによって支持されている。あるいは、ステージは、直接ベースＢＡによって指示されていてもよい。ステージＳＴは、第２の位置決めデバイスＰＷ上に配置されたコイル（図示せず）と要素又は磁石構造ＲＥ上に配置された永久磁石ＡＭのアレイとを含み、コイル及び永久磁石が協働してステージに力Ｆを加えてステージを移動及び／又は位置決めする第２の位置決めデバイスＰＷのロングストロークモジュールによって位置決めされる。磁石構造は、他のタイプの磁石、例えば、非永久磁石を含んでいてもよいことに留意されたい。この構成によって、要素又は磁石構造ＲＥは、ステージに磁界ＭＦを提供する。この実施形態では、永久磁石のアレイはステージを位置決めする作動システムの一部であるため、ステージの移動範囲全体に磁界が提供される。しかし、本発明のある実施形態は、また、ステージの移動範囲の一部にのみ磁界を提供する磁石構造に関する。さらに、永久磁石が第２の位置決めデバイスＰＷ上に配置され、コイルが要素又は磁石構造ＲＥ上に配置される逆の構成もまた本発明のある実施形態に含まれる。
[0035] 要素又は磁石構造ＲＥによって提供される磁界ＭＦは、その性質からして空間的に変化する磁界であり、したがって、ステージが「見る」、すなわち、曝される磁界はステージに対する要素又は磁石構造の位置に依存する。第２の位置決めデバイスでは、磁界ＭＦはコイルと協働するだけでなく、ステージの他のコンポーネント、例えば、強磁性体を含むコンポーネントにも作用し、ステージの変形を引き起こすことがある。磁界は空間的に変化するため、上記変形はステージに対する要素又は磁石構造の位置の関数としても変化する。要素又は磁石構造によって提供される磁界によって引き起こされるこれらの変形は、基準構造に対するステージの測定方向Ｘの位置を測定する位置センサＩＦの測定精度に影響することが分かっている。これを図３に関連して説明する。
[0036] 図３に、ステージＳＴの一部が示されている。また、基準構造ＲＳに対するステージＳＴの位置を測定する位置センサＩＦも示されている。ステージＳＴと磁界ＭＦとの間の相互作用（図２を参照）によって、ステージＳＴは、図３に示すように変形する。
[0037] 位置センサＩＦは、基準構造から戻り、好適な検出器によって検出される光又は放射ビームを基準構造へ放出するセンサヘッドＳＨを含む。センサヘッドＳＨは、この実施形態ではステージＳＴ上に配置され、ステージＳＴが変形すると基準構造ＲＳへ光又は放射ビームＭＢ１を放出する。センサＳＨは、ステージＳＴの非変形状態で破線で示されている。その場合、センサヘッドは光又は放射ビームＭＢ２を放出する。２つの光又は放射ビームＭＢ１及びＭＢ２を比較することで、当業者は磁界によるステージＳＴの変形が位置センサＩＦの位置測定値に影響していることを理解するであろう。ステージＳＴの変形は空間的に変わる磁界に依存し、したがって、ステージＳＴの変形は磁界、すなわち要素又は磁石構造ＲＥに対するステージＳＴの位置に依存するため、位置測定値、すなわち、位置センサＩＦの測定信号の不整合性も磁界に対するステージＳＴの位置に依存する。位置測定値の不整合性とステージＳＴに対する磁界の位置との間の関係に気付くことで本発明のある実施形態が考案された。このことに気付く瞬間まで、「変動する」不整合性の原因は不明であった。
[0038] この実施形態では、位置センサＩＦは、基準構造ＲＳに対するステージＳＴの位置を測定する。しかし、位置センサＩＦは、ステージＳＴによって保持されているオブジェクト、例えば基板の位置を測定するとも考えられる。例えば、位置センサはパターン付放射ビームに対する基板の焦点を測定するか、又は位置センサはレチクル、すなわちオーバレイ用のパターニングデバイスに対する基板のアライメントを測定する。基準構造は、必ずしも図１に示すフレーム部である必要はない。実際、基準構造は、位置センサがステージ及び／又はステージによって保持されるオブジェクトの構造に対する位置又は間接的に別のオブジェクト、例えばパターニングデバイスに対する位置を正確に決定することを可能にする任意の種類の構造であってもよい。
[0039] 図２を再度参照すると、ロングストロークモジュールの形態の作動システム又はアクチュエータが、要素又は磁石構造ＲＥとステージＳＴとの間に提供される。１つの利点は、それがベースＢＡに加えられた力を最小限にするということである。この実施形態では、要素又は磁石構造ＲＥは、要素又は磁石構造ＲＥとベースＢＡとの間の摩擦を最小限にするベアリングＢＥを介してベースＢＡによって支持されている。ステージのロングストロークモジュールによる力Ｆが第２の位置決めデバイスＰＷと要素又は磁石構造ＲＥとの間に印加される。その結果として、ステージはベース（及び基準構造）に対して移動し、要素又は磁石構造ＲＥは反対方向に移動する。要素又は磁石構造ＲＥはベアリングＢＥを介してベースＢＡによって支持されているので、力Ｆは完全には、又はある実施形態では全くベースＢＡに伝達されず、したがって、力Ｆから発生する擾乱はベースに関して吸収され、それによってベースを介して基準構造内に共振を引き起こすことができず、又は少なくとも共振の振幅を低減することができる。この構成の結果、ステージに対する要素又は磁石構造、したがって、磁界の位置は、基準構造に対するステージの位置だけでなく、要素又は磁石構造ＲＥとベースＢＡとの間の摩擦やステージの以前の移動／加速などのその他のパラメータにも依存する。デュアルステージ概念などのように、要素又は磁石構造ＲＥと他方のステージとの間に提供される別の作動システムを有する別のステージが提供される時にこの影響はさらに深刻である。ステージに対する要素又は磁石構造ＲＥの位置は、また、基準構造に対する他方のステージの位置にも依存する。
[0040] リソグラフィ装置は、要素又は磁石構造ＲＥに対するステージの位置を測定し、それにより要素又は磁石構造ＲＥに対するステージの位置に対応する第２の測定信号Ｏ２を提供する第２の位置測定システムＳＭを含む。この第２の測定信号Ｏ２は、基準構造に対するステージの位置に対応する位置センサＩＦの第１の測定信号Ｏ１と共にデータ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤに提供される。
[0041] 図４は、図２のデータ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤの作動原理の概要を示す概略ブロック図を示す。データ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤには、それぞれ位置センサＩＦ及び第２の位置測定システムＳＭの第１及び第２の測定信号Ｏ１及びＯ２が入力される。データ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤは、補正ユニット又は補正器が、値Ｖを第１の測定信号Ｏ１に追加することで不整合性について第１の位置測定システム、すなわち、位置センサＩＦの第１の測定信号Ｏ１を少なくとも部分的に補償する、すなわち、補正することができる値Ｖに変換するためのステージと要素又は磁石構造との間の相対位置の関数としての不整合性に関する情報を含む補正ユニット又は補正器ＣＵを含む。データ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤは、基準構造に対するステージの測定方向Ｘの位置を表す較正、すなわち、補正測定信号Ｏ１＋Ｖを出力する。
[0042] 補正ユニット又は補正器に含まれる相対位置の関数としての不整合性に関する情報は、補間を用いて情報が得られるルックアップテーブルとして又は連続的もしくは離散的な数学関数として利用することができる。
[0043] 位置センサＩＦは、干渉計又はエンコーダタイプのセンサなどの光学センサであってもよい。後者の場合、センサは、基準構造及びステージの一方の上に提供された格子及び格子と協働し、基準構造及びステージの他方の上に提供されるセンサヘッドを含んでいてもよい。ある実施形態では、格子は基準構造上に提供され、センサヘッドはステージ上に提供される。
[0044] 図２で、第２の位置測定システムＳＭは、２つのセンサと、処理ユニット又はプロセッサとを含んでいてもよく、センサの一方は、その出力信号が測定基準としての役割を果たすベースに対するステージの位置を表すように配置され、センサの他方は、その出力信号がベースに対する要素又は磁石構造の位置を表すように配置され、処理ユニット又はプロセッサは、両方のセンサの出力を組み合わせて要素又は磁石構造に対するステージの位置を表す第２の測定信号を提供するように構成されている。この場合、ベースは測定基準としての役割を果たすが、リソグラフィ装置の他のコンポーネントも測定基準、例えば、基準構造としての役割を果たすと考えられる。
[0045] 補正値Ｖはいくつかの方法で入手することができる。一実施形態では、ステージＳＴは基準構造に対して静止状態を保ち、したがって、理想的な状況では、位置センサＩＦは常に同じ位置を測定しなければならない。ステージに対する要素又は磁石構造の位置を変えることで、磁界のステージへの影響も変化し、これによりステージの変形が変化する。図３に関連して示すように、ステージの変形は測定エラーを引き起こすことがある。ステージに対する要素又は磁石構造の異なる位置の第１の測定信号を測定することで、相対位置の関数としての測定エラーを入手することができる。測定エラーから補正値Ｖを導出することができる。
[0046] 永久磁石の規則的なアレイの場合などに磁界が周期的な挙動を示すことがある。磁界の１周期の測定エラーを決定することで、この周期性を用いて測定エラーすなわち補正値Ｖを磁界全体に外挿することができる。
[0047] ある実施形態では、測定エラー／不整合性は異なる重なった範囲内で決定され、その後、重なった範囲の測定結果が組み合わされて磁界の全移動範囲又は周期の測定結果が得られる。
[0048] 別の実施形態では、ステージと要素又は磁石構造との間の２つの異なる相対位置に対して第１の位置測定システムを較正することで補正値Ｖが得られる。例えば、位置精度の観点から調整が不良の測定システムを用いてステージを一定の速度で移動させ、第１の位置測定システムの測定結果内の擾乱を登録することで第１の位置測定システムの較正を実行することができる。測定結果内の擾乱は第１の位置測定システム自体に関連し比較的一定であり、ステージの変形に関連する。ステージに対する要素又は磁石構造のずらした位置による較正を繰り返すことで、２つの測定結果を組み合わせてずらした位置に起因する擾乱を得ることができ、位置範囲全体に対して補正値を抽出することができる。ある実施形態では、さらにずらした位置を用いて相対位置の関数としての補正値をより正確に決定することができる。一例では、磁界、したがって、要素又は磁石構造は基準構造に対して第１の位置で静止状態を保ち、ステージは次いで様々な位置に配置され、その後、要素又は磁石構造は第１の位置とは異なる第２の位置で基準構造に対して静止状態を保ち、様々な位置で測定が繰り返される。第１及び第２の位置の測定結果を比較することで補正値を得ることができる。
[0049] 図５は、本発明の別の実施形態によるリソグラフィ装置の一部の概略平面図を示す。各々がオブジェクト（図示せず）、例えば、基板又はパターニングデバイスを保持することが可能な２つのステージＳＴ１、ＳＴ２を支持する要素又は磁石構造ＲＥを支持するベースＢＡが示されている。
[0050] 要素又は磁石構造ＲＥは、ベースＢＡ及びステージに対して移動可能である。要素又は磁石構造ＲＥの質量は、個別のステージの質量よりも大きい。実際、要素又は磁石構造ＲＥの質量はステージとオブジェクトの合計の質量よりもはるかに大きい。
[0051] 各ステージと要素又は磁石構造ＲＥとの間に、対応するステージを移動させ、それにより基準構造（図示せず）に対してステージを位置決めする作動システム（図示せず）又はアクチュエータが配置されている。作動システム又はアクチュエータは、オブジェクトをＸ及びＹ方向の両方に位置決めできる。要素又は磁石構造ＲＥは、ある実施形態では、ベースに対して自由に移動することができ、したがって、要素又は磁石構造ＲＥとステージとの間に印加される作動力は要素又は磁石構造ＲＥとステージの両方を最小限の伝達力でベースＢＡへ移動させる。ステージを移動させる結果、要素又は磁石構造ＲＥも移動するので、要素又は磁石構造ＲＥの位置は両方のステージの移動に依存する。
[0052] この実施形態の要素又は磁石構造ＲＥは、例えば、コイル又は永久磁石などの作動システムのコンポーネントを含むため、ステージの移動範囲内に空間的に変化する磁界を提供する。この磁界が個別のステージを変形させることがある。
[0053] 図５のリソグラフィ装置は、基準構造（図示せず）上の格子（図示せず）と協働する４つのセンサヘッドＨ１を含む第１の位置測定システムを有する。そのような協働の一例をセンサヘッドＨ１と格子の側面図である図６に示す。センサヘッドＨ１の出力は第１の処理ユニット又は第１のプロセッサＰＵ１に提供され、第１の処理ユニット又は第１のプロセッサＰＵ１は、センサヘッドＨ１の出力信号を測定基準に対する第１のステージＳＴのそれぞれＸ及びＹ方向の位置に対応する第１の測定信号Ｘ１と第２の測定信号Ｙ１に変換する。
[0054] リソグラフィ装置は、要素又は磁石構造に対する第１のステージＳＴ１のそれぞれＸ及びＹ方向の位置を測定するように配置された２つのセンサＳ１及びＳ２を含む第２の位置測定システムをさらに含む。
[0055] 第１及び第２の両方の測定信号が第１のデータ処理デバイス又は第１のデータプロセッサＤＰＤ１に提供され、ここで信号は第２の位置測定デバイスの出力Ｏ１、Ｏ２に基づいて補正され、測定基準に対する第１のオブジェクトのそれぞれＸ及びＹ方向の位置を表す第１の補正測定信号Ｃ１＿Ｘ及び第２の補正測定信号Ｃ１＿Ｙが提供される。補正は、磁界によって引き起こされる変形したステージに起因する測定エラーを補償するために実行される。
[0056] 同様に、図５のリソグラフィ装置は、基準構造（図示せず）上の格子（図示せず）と協働する４つのセンサヘッドＨ２を含む第３の位置測定システムを有する。そのような協働の一例を、センサヘッドＨと格子ＧＰの側面図である図６に示す。センサヘッドＨ２の出力は第２の処理ユニットＰＵ２に提供され、第２の処理ユニットＰＵ２はセンサヘッドＨ２の出力信号を基準構造に対する第２のステージＳＴ２のそれぞれＸ及びＹ方向の位置を表す第３の測定信号Ｘ２と第４の測定信号Ｙ２に変換する。
[0057] リソグラフィ装置は、要素又は磁石構造に対する第２のオブジェクトＯＢ２のそれぞれＸ及びＹ方向の位置を測定するように配置された２つのセンサＳ３及びＳ４を含む第４の位置測定システムをさらに含む。
[0058] 第３及び第４の両方の測定信号が第２のデータ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤ２に提供され、ここで信号は第４の位置測定デバイスの出力Ｏ３、Ｏ４に基づいて較正され、測定基準に対する第２のオブジェクトのそれぞれＸ及びＹ方向の位置を表す第３の較正測定信号Ｃ２＿Ｘ及び第４の較正測定信号Ｃ２＿Ｙが提供される。
[0059] 図６は、センサヘッドＳＨと、グリッドプレートＧＰとを含みグリッドプレートＧＰに対するセンサヘッドＳＨの位置を測定するように構成されたエンコーダ／センサを示す。この例では、インクリメントエンコーダが適用され、グリッドプレートに対してセンサヘッドを移動させる時に周期的なセンサヘッド出力信号が提供される。センサヘッドの対応するセンサヘッド出力信号の周期性及び位相から位置情報を入手することができる。図示の実施形態では、グリッドプレートへ向けて２つの測定ビームＭＢＡ、ＭＢＢを放出するセンサヘッドアセンブリが示されている。グリッドプレート上のパターンとの相互作用（１次元又は２次元の）によって、ビームは図６に概略を示すように、ある角度でセンサヘッドの方へ戻り、センサヘッドの好適なセンサ要素ＳＥ１、ＳＥ２によって検出される。したがって、センサヘッドは２回の測定、すなわち、グリッドプレートＧＰ上のＡ及びＢでの測定に備える。測定の各々は、水平及び垂直方向の感度を規定する。左側のセンサ要素ＳＥ１の感度がベクトルｅａで図式的に示され、右側のセンサ要素ＳＥ２の感度がベクトルｅｂで図式的に示されている。この実際の実施態様では、水平に対する角度ｅａ及びｅｂは小さく、図６に示すよりも小さい。実際、水平面に対する角度ｅａ及びｅｂは図示の目的で多少誇張されている。ｅａ及びｅｂを追加することで、水平位置の測定値を得ることができる。垂直位置の測定値は、以下の式で概要を示すように、ｅａ及びｅｂを減算して得ることができる。
posX = k1(ea+eb)/2
上式で、ｐｏｓＸはエンコーダ水平位置情報を表し、ｋ１はベクトルｅａ及びｅｂが正確には水平方向を向いていないという事実を補償する利得率である。
[0060] 図７は、図５のリソグラフィ装置の第１のデータ処理デバイスＤＰＤ１の詳細図を示す。データ処理デバイス又はデータプロセッサＤＰＤ１には、第１及び第２の測定信号Ｘ１及びＹ１と、第２の位置測定システムの出力Ｏ１及びＯ２とが入力される。第１の測定信号Ｘ１は、第１の測定信号Ｘ１自体に基づいて補正される。第１の補正ユニット又は補正器ＣＵ１は測定信号Ｘ１を第１の測定信号Ｘ１に追加される第１の補正値ＣＶ１に変換する。第１の補正値ＣＶ１は、基準構造に対するオブジェクトのＸ方向の位置によって変化し、センサヘッドＨ１のＸ方向の静的エラー、例えば、グリッドプレートの格子の線内のエラーを表す。同様に、第２の補正ユニット又は補正器ＣＵ２は、第２の測定信号Ｙ１を、第２の測定信号Ｙ１に追加される第２の補正値ＣＶ２に変換する。第２の補正値ＣＶ２は、センサヘッドＨ１のＹ方向の静的エラーを表す。
[0061] 第２の位置測定システムの出力Ｏ１及びＯ２は、第３の補正ユニット又は補正器ＣＵ３によって要素に対するステージの位置の関数としての不整合性を表す値ＶＸ及び値ＶＹに変換される。値ＶＸは第１の測定信号に追加され、ＶＹは第２の測定信号に追加され、それにより測定基準に対する第１のオブジェクトのそれぞれＸ及びＹ方向の位置を表す第１の較正測定信号Ｃ１＿Ｘ及び第２の較正測定信号Ｃ１＿Ｙが提供される。
[0062] 図５の第２のデータ処理出力ユニット又は第２のデータプロセッサＤＰＤ２も第３及び第４の較正測定信号を出力する同様の構成を有する。
[0063] ４つのセンサＨ１及びＨ２は各々２つの座標でステージの位置を測定できるため、対応する測定システム自体によってステージの変形を決定することができ、それにより例えば、基準構造に対してステージを「固定」し、要素又は磁石構造ＲＥを移動させることにより値ＶＸ及びＶＹを得ることができる。
[0064] 添付の図面に示す実施形態はオブジェクトとしての基板を支持する基板テーブルに関するが、同じことがオブジェクトとしてのパターニングデバイスを保持する支持体にもあてはまる。図１の第１の位置決めデバイスＰＭ及びパターニングデバイスＭＴの支持体は、オブジェクトを保持するステージを形成する。
[0065] さらに、図面では要素又は磁石構造が作動システムの一部として示されているが、この原理はステージを変形させ、それにより基準構造に対するステージの位置測定に影響する空間的に変化する磁界を提供する任意の要素又は磁石構造に適用することができる。
[0066] また、補正値の導出がステージの変形工程のモデル化を含んでいてもよい。
[0067] さらに、基準構造に対するステージの位置を測定する第１の位置測定システムが示されている。しかし、前述したように、本発明のある実施形態は、空間的に変化する磁界によるステージの変形によって影響される他の測定システムにも適用可能である。そのような測定システムの例として、パターニングデバイス、レベルセンサ、投影システムセンサなどに対して基板を整列させる測定システムがある。
[0068] 本発明の実施形態は第１の位置測定システムによって測定される全種類の自由度に適用可能であることは当業者には認識されるであろう。さらに、本発明のある実施形態は同時に測定された２つの自由度に適用可能であるが（図５及び図７の実施形態に示すように）、同時に測定された３以上の自由度にも適用可能である。例えば、ステージの位置は６自由度で測定することができ、各々の自由度に対応する測定信号は本発明のある実施形態に従ってすべて補正することができる。
[0069] 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。
[0070] 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の分野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微細構成（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）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微細構成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。
[0071] 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。
[0072] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
[0073] 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つ又は複数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。
[0074] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、添付の特許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 (13)

  1. オブジェクトを保持するステージであって、基準構造に対してある運動範囲内で移動可能なステージと、
    前記運動範囲の少なくとも一部に空間的に変化する磁界を提供する磁石構造であって、前記基準構造及び前記ステージに対して移動可能な磁石構造と、
    前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記基準構造に対する測定方向の位置に対応する第１の測定信号を提供する第１の位置測定システムと、
    前記ステージの前記磁石構造に対する位置に対応する第２の測定信号を提供する第２の位置測定システムと、
    前記第２の測定信号に依存する値で前記第１の測定信号を補正して、前記基準構造に対する前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記測定方向の位置を表す第１の補正測定信号を提供するデータプロセッサと、
    を備え、
    前記第１の測定システムが、格子と、前記格子と協働するセンサヘッドとを備え、
    前記格子が、前記基準構造上に提供され、前記センサヘッドが、前記ステージ上に提供される、
    リソグラフィ装置。
  2. オブジェクトを保持するステージであって、基準構造に対してある運動範囲内で移動可能なステージと、
    前記運動範囲の少なくとも一部に空間的に変化する磁界を提供する磁石構造であって、前記基準構造及び前記ステージに対して移動可能な磁石構造と、
    前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記基準構造に対する測定方向の位置に対応する第１の測定信号を提供する第１の位置測定システムと、
    前記ステージの前記磁石構造に対する位置に対応する第２の測定信号を提供する第２の位置測定システムと、
    前記第２の測定信号に依存する値で前記第１の測定信号を補正して、前記基準構造に対する前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記測定方向の位置を表す第１の補正測定信号を提供するデータプロセッサと、
    を備え、
    前記第２の位置測定システムが２つのセンサとプロセッサとを備え、前記センサのうちの一方のセンサの出力が測定基準に対する前記ステージの位置を表し、前記センサのうちの他方のセンサの出力が前記測定基準に対する前記磁石構造の位置を表し、前記プロセッサが両方のセンサの出力を組み合わせて前記第２の測定信号を提供する、
    リソグラフィ装置。
  3. 前記磁石構造が、前記空間的に変化する磁界を提供する永久磁石を備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記第２の位置測定システムがセンサを備え、前記センサの出力が前記第２の測定信号を提供する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記基準構造が前記ステージと前記磁石構造とを支持するベースである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  6. 放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成できるパターニングデバイスを支持する支持体と、
    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放射ビームを投影する投影システムと、
    を備え、
    前記ステージが前記基板テーブルを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  7. 放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成できるパターニングデバイスを支持する支持体と、
    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放射ビームを投影する投影システムとを備え、
    前記ステージが前記パターニングデバイスを保持する前記支持体を備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  8. 前記ステージが直接的又は間接的にベースによって支持され、前記磁石構造が前記ベースに対して移動可能であり、前記ステージと前記磁石構造との間に前記ステージを移動させる作動システムが提供される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  9. 別のステージを備え、前記別のステージと前記磁石構造との間に、前記別のステージを移動させる作動システムが提供される、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記基準構造に対する前記別のステージの前記測定方向の位置を測定する第３の測定システムを備え、前記第２の位置測定システムが、前記磁石構造に対する前記別のステージの位置を測定するセンサを備え、前記第２の位置測定システムが、前記第１の測定信号、前記第３の測定信号の出力、及び前記第２の測定信号のセンサの出力から前記第２の測定信号を導出する、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
  11. 基準構造に対するステージ若しくはステージによって保持されたオブジェクト又は前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の測定方向の位置測定値を補正する方法であって、前記ステージが、空間的に変化する磁界内で移動可能であり、該磁界が、前記ステージ及び前記基準構造に対して移動可能であり、
    前記基準構造に対する前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記測定方向の位置に対応する第１の測定信号を提供するステップと、
    前記磁界に対する前記ステージの位置に対応する第２の測定信号を提供するステップと、
    前記第２の測定信号に依存する値で前記第１の測定信号を補正して、前記基準構造に対する前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記測定方向の位置を表す第１の補正測定信号を提供するステップと、
    を含み、
    前記第２の測定信号に依存する前記値が、
    ａ）前記ステージを前記基準構造に対して静止状態に保つステップと、
    ｂ）前記磁界を前記ステージに対する様々な位置に位置決めするステップと、
    ｃ）前記第１の測定信号を前記ステージに対する前記磁界の様々な位置で読み取るステップと、
    ｄ）前記ステージに対する前記磁界の位置の関数としての前記第１の測定信号の不整合性を決定するステップと、
    ｅ）前記ステージに対する前記磁界の位置の関数としての不整合性から前記値を導出するステップと、
    によって得られる、
    方法。
  12. 前記ステージに対する前記磁界の位置の関数としての前記第１の測定信号の不整合性が、周期的挙動を示し、前記不整合性の１周期をカバーするためにｂ）の位置が選択され、ｅ）の結果が、前記周期性を用いて前記他の位置に外挿される、請求項１１に記載の方法。
  13. 基準構造に対するステージ若しくはステージによって保持されたオブジェクト又は前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の測定方向の位置測定値を補正する方法であって、前記ステージが、空間的に変化する磁界内で移動可能であり、該磁界が、前記ステージ及び前記基準構造に対して移動可能であり、
    前記基準構造に対する前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記測定方向の位置に対応する第１の測定信号を提供するステップと、
    前記磁界に対する前記ステージの位置に対応する第２の測定信号を提供するステップと、
    前記第２の測定信号に依存する値で前記第１の測定信号を補正して、前記基準構造に対する前記ステージ、又は前記オブジェクト、あるいは前記ステージ及び前記オブジェクトの両方の前記測定方向の位置を表す第１の補正測定信号を提供するステップと、
    を含み、
    前記第２の測定信号に依存する前記値が、
    ａ）前記磁界を第１の位置の基準構造に対して静止状態に保つステップと、
    ｂ）前記ステージを前記基準構造に対する様々な位置に位置決めするステップと、
    ｃ）前記第１の測定信号を前記基準構造に対する前記ステージの様々な各位置で読み取るステップと、
    ｄ）前記磁界が、前記第１の位置とは異なる第２の位置の基準構造に対して静止状態に保たれる時にａ）〜ｃ）を繰り返すステップと、
    ｅ）前記磁界の前記様々な位置での前記第１の測定信号の読み取り値から前記基準構造に対する前記磁界の位置に依存する不整合性を導出するステップと、
    ｆ）前記ステージに対する前記磁界の位置の関数としての不整合性から前記値を導出するステップと、
    によって得られる、
    方法。
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