JP5328717B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、
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、
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、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
前記基板のターゲット部分の上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
を備えるリソグラフィ装置に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常は基板のターゲット部分上に付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（IC）の製造時に使用される。そのような場合、選択可能にマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスを使用し、ＩＣの個々の層に形成しようとする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（例えば、ダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上への結像による。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる、網状の隣り合うターゲット部分を含むことになる。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を一度にターゲット部分上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、所与の方向（「スキャン」方向）で放射ビームを介してパターンをスキャンし、一方、この方向に対して平行または逆平行で基板を同期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。パターンを基板上に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。

この装置は光学エンコーダ測定システムを備えることができ、このシステムは、光学エンコーダ測定システムに対する第１スケールの位置を測定するために照射ビームを第１スケールに向けて送る照射システムを含む。このスケールは、例えばメトロロジーフレームに設けることができ、光学エンコーダ測定システムは、メトロロジーフレームに対する基板テーブルの位置を測定できるように基板テーブルに設けられる。光学エンコーダシステムを基板テーブルに設けることの１つの欠点は、光学エンコーダシステムへのファイバが基板テーブルと共に高速で動き、それによって基板テーブルの力学的挙動および熱的挙動が悪化することであるといえる。

改良された光学エンコーダシステムを備えるリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

本発明の一実施形態によれば、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、パターン付き放射ビームを形成するように放射ビームにその横断面内でパターンを与え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、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分の上に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、照射ビームを第１スケールに向けて送る照射システムと、照射ビームによる照射で第１スケールから回折された１次回折ビームを第２スケールに向けて送るための光学部品と、第２スケールに対する第１スケールの位置を測定するために、第２スケール上での１次回折照射ビームの干渉および第２の回折後に２次回折ビームを検出するディテクタとを含む光学エンコーダ測定システムを備える、リソグラフィ装置が提供される。

本発明の一実施形態によれば、パターンをパターニングデバイスから基板の上へ転写するステップと、エンコーダ測定システムを用いて第２スケールに対する第１スケールの位置を測定するステップであって、照射ビームを第１の回折格子上に照射し、第１の回折格子の第１の像を第２の回折格子上に光学部品を用いて投影し、第１の像が投影された第２スケールの第２の像を検出することによって測定するステップとを含む、デバイス製造方法が提供される。

以下、対応する参照符号が対応する部分を表す添付の概略図を参照して、単なる例示として本発明の実施形態が説明される。

本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第１の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第１の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第１の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第２の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第３の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第４の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第５の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第６の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第６の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す図である。 図１による装置内に使用するための、本発明の第６の実施形態による光学エンコーダ測定システムの別の４つの構成を示す図である。

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放射または他の任意の適切な放射）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を支持する構造になっており、かついくつか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の位置決めデバイスＰＭに接続された、マスクサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴとを含む。この装置はまた、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持する構造になっており、かついくつか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または「基板サポート」も含む。この装置はさらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、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）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。

照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、静電気式、もしくは他のタイプ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タイプの光学コンポーネントを含むことができる。

マスクサポート構造は、パターニングデバイスを支持し、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。マスクサポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かのような他の条件に応じる方式で、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、パターニングデバイスを保持するために、機械的クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法、または他のクランプ技法を使用することができる。マスクサポート構造は、例えば必要に応じて固定されても可動でもよいフレームまたはテーブルとすることができる。マスクサポート構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して所望の位置にあるようにすることができる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用している場合、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。

本明細書で使用される「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でパターンを生み出すように、放射ビームにその断面でパターンを与えるために使用することができる任意のデバイスを指すものとして広く解釈するべきである。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、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内の所望のパターンに正確に対応しない可能性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るパターンは、集積回路など、ターゲット部分内で生み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。

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パネルがある。マスクは、リソグラフィにおいて公知であり、マスクには、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの一例は、小型のミラーのマトリックス配列を使用しており、ミラーをそれぞれ、入射する放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾動することができる。傾動されたミラーにより、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が付与される。

本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射にとって、あるいは、液浸液の使用または真空の使用など他の要因にとって適切なように、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、電磁光学システム、静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを含めて、任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈するべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用することがあればそれは、「投影システム」という、より一般的な用語と同義と見なすことができる。

ここで示したように、この装置は、（例えば、透過マスクを使用する）透過型である。あるいは、装置は、（例えば、上記で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）反射型でもよい。

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」）を有するタイプのものとすることができる。そのような「マルチステージ」機では、追加のテーブルまたはサポートを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数の他のテーブルまたはサポートが露光用に使用されている間に、１つまたは複数のテーブルまたはサポート上で準備ステップを実施することができる。

リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を満たすように、比較的高い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分を覆うことができるタイプのものとすることができる。また、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で与えることもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大するために使用することができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板など、ある構造を液体内に沈めなければならないことを意味しておらず、逆に、液体が、露光中に投影システムと基板の間に位置することを意味するにすぎない。

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は、例えば放射源がエキシマレーザであるとき、別体とすることができる。そのような場合、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の助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。他の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源をリソグラフィ装置の一体部分とすることができる。放射源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ることがある。

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）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用し、その断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調節することができる。

放射ビームＢは、マスクサポート構造（例えば、マスクテーブルMT）上で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。放射ビームＢは、マスクＭＡを横切って、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上に集束する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサ（例えば、干渉計デバイス、光学エンコーダ測定システム、または容量センサ）の助けにより、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内で位置決めするように、正確に移動することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと別の位置センサ（例えば、干渉計デバイス、光学エンコーダ測定システム、または容量センサ）を使用し、マスクＭＡを、例えばマスクライブラリから機械的に取り出した後で、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現することができる。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のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。（スキャナではなく）ステッパの場合には、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だけに接続することも、固定とすることもできる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、およ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。図の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しているが、ターゲット部分間の空間内に位置してもよい（これらは、スクライブレーンアライメントマークとして知られる）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークは、ダイ間に位置してもよい。

図示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することが可能である。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が、実質的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられた全パターンが、一度でターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は、別のターゲット部分Ｃを露光することが可能となるように方向および／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静止露光においてイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が、同期してスキャンされ、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大率（縮小率）および像反転特性により決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャニング方向の）幅を限定し、スキャニング動作の長さが、ターゲット部分の（スキャニング方向の）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴまたは「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保持しつつ実質的に静的状態に保たれ、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が、移動されまたはスキャンされるとともに、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、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または「基板サポート」の各移動の後で、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、上述の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応用することが可能である。

上述の使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードを使用することもできる。

図２ａ、２ｂおよび２ｃは、本発明の第１の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す。図２ａはＸ、Ｚ平面の側面図であり、図２ｂは、図２ａに垂直なＹ、Ｚ平面の側面図である。

光学エンコーダ測定システムは、図１のリソグラフィ装置に設けられた第１スケール５に照射ビーム３を向けて送るための照射ミラー１００および照射源１０１を備えた照射システム１を含む。このシステムは、照射ビーム３による照射で第１スケール５から回折された１次回折ビーム９を第２スケール１１に向けて送るための光学部品として機能するミラー７を備えることができる。第１スケール５または第２スケール１１は、光を複数の方向に回折する１次元または２次元の回折構造、例えば交差格子またはチェス盤パターンとすることができ、光学部品は、第１スケール５からの１次回折ビームを第２スケール１１上に向けて送るようにミラーとすることができる。したがって、スケールは反射型または屈折型とすることができる。ミラー７は、回折ビームの偏光を変えるように偏光ミラーとすることができる。２次元回折構造により、２つの次元、例えばＸおよびＹで方向を測定することが可能になる。このシステムは、第２スケール１１に対する第１スケール５の位置を測定するために、第２スケール１１上での１次回折ビーム９の第２の回折後に２次回折ビーム１５を検出する、検出ミラー１３０および検出センサ１３１を備えたディテクタ１３を有することができる。ミラー７、１００および１３０は、ロングストロークムーバ１０２、ＷＭ、ＭＭおよび照射源１０１の上に取り付けることができ、検出センサ１３１は他の場所、例えば、測定システムを妨害することなくロングストロークムーバ１０２、ＷＭ、ＭＭに対して動いていることができるバランスマス１０３上に取り付けることができる。その利点は、光学エンコーダ測定システムのミラー７、１００および１３０などの受動コンポーネントが、照射源１０１および検出センサ１３１などの能動コンポーネントよりも熱の影響を受けやすい場所に設けられることである。別の利点は、ロングストロークムーバ１０２、ＷＭ、ＭＭまで行くことが必要なケーブルがないことである。

図２ｃは、図２ａおよび図２ｂに垂直なＸ、Ｙ平面における上面図である。照射源によって照射された照射ビーム３、１０４は、図２ｃの平面から出るＺ方向で配向され、照射ビーム１０４に対して４５度傾けられた２次元回折格子（図示せず）上で回折される。この回折格子はビームを、ミラー７によって第２回折格子（図示せず）に向けて送られる４つの１次回折ビーム９として回折させ、この第２回折格子は、２次回折ビーム１５、１０５を検出センサへと反射する検出ミラーに向けてビームを２回目に回折させる。

以下で詳細に説明するいくつかの実施形態では、２次回折ビームの１回または複数回の付加的な回折が（第１または第２のスケール上で）、ディテクタによる２次回折ビームの検出の前に起こり得る。言い換えると、２次回折ビームは、ディテクタで受光される前に第１および／または第２のスケール上で１回または複数回さらに回折され得る。

第２スケール１１に対する第１スケール５の位置は、照射ビーム３を第１スケール５に照射し、第１スケール５の第１の像を光学部品７で第２スケール１１上に投影し、第１の像が投影された第２スケール１１の第２の像をディテクタ１３で検出することによって測定することができる。第１スケール５は、図１のリソグラフィ装置の第１部分に設けることができ、第２スケールは、同装置の第２部分に設けることができる。

第１スケール５は、例えばマスクであるパターニングデバイスＭＡ（図１）に設けることができ、第２スケール１１は、投影システムＰＳに接続されているメトロロジーフレームに設けることができる。パターニングデバイステーブルＭＴの移動は、ロングストロークムーバ１０４、ＭＭを粗く動かすロングストロークモジュールと、ロングストロークムーバＭＭに対してパターニングデバイスＭＡを細かく動かすショートストロークモジュールとを使って実現することができ、これらのモジュールおよびムーバは、第１位置決めデバイスＰＭの一部を形成する。光学エンコーダ測定システムの受動コンポーネントは、第１位置決めデバイスＰＭに設けることができ、より詳細には、これらのコンポーネントはロングストロークムーバ１０４、ＭＭに設けることができる。この実施形態の利点は、光学エンコーダ測定システムが投影システムＰＳに設けられ、かつ第１スケール５がパターニングデバイスＭＡに設けられる場合、第１スケール５のための空間を第１位置決めデバイスＰＭの全可動範囲にわたって設けるには、パターニングデバイスＭＡがあまりに小さすぎる可能性があることである。光学エンコーダ測定システムをロングストロークムーバ１０４、ＭＭに設け、パターニングデバイスＭＡ上およびメトロロジーフレーム上に設けられた各スケールを測定することで、パターニングデバイス上のスケールは相対的に小さくなり得る。

第１スケール５は、基板テーブルＷＴ（図１）に設けることができ、第２スケール１１は、投影システムＰＳに接続されているメトロロジーフレームに設けることができる。基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動は、ロングストローク基板ムーバ１０４、ＷＭを粗く動かすロングストロークモジュールと、ロングストローク基板ムーバ１０４、ＷＭに対して基板テーブルＷＴを細かく動かすショートストロークモジュールとを使用して実現することができ、これらのモジュールおよびムーバは、第２ポジショナＰＷの一部を形成する。１つの利点は、ロングストローク基板ムーバＷＭに対する力学的および熱的要件が、投影システムＰＳおよび、または基板テーブルＷＴに対するものほどクリティカルではなく、そのため、正当な力学的および熱的要件を備えた光学エンコーダ測定システムを構築することが容易になることである。

一般に、例えば基準スケールとして利用できる第２スケール１１は、それだけには限らないが、投影システムＰＳ、マスクテーブルＭＴ、ロングストロークムーバＭＭ、基板テーブルＷＴ、またはロングストローク基板ムーバＷＭを含む、図１に示されたリソグラフィ装置の中の様々な場所に配置することができる。さらに、第１および第２のスケールはまた、構造体のいかなる変形も検出または監視するために、同じ（一体の）構造体上に取り付けることができることは注目に値する。したがって、光学エンコーダ測定システムは、例えば図１に示されたリソグラフィ装置内で利用されるような構造体の柔軟な本体制御を可能にし、あるいは容易にすることができる。

スケール、照射源、光学部品およびディテクタを含む様々なコンポーネントの位置に応じて、それぞれ異なるメトロロジー構成を得ることができる。
照射源およびディテクタ、全ての光学部品、ならびに第２スケールを１つのセンサハウジング（すなわち共通ハウジング）内に配置し、結果として非ワイヤレス構成とすることができる。
照射源ディテクタ、および全ての光学部品を１つのセンサハウジング内に配置し、結果として非ワイヤレス構成とすることができる。
照明光源および全ての光学部品を１つのハウジング内に配置し、結果として部分的なワイヤレス構成とすることができる。
ディテクタおよび全ての光学部品を１つのハウジング内に取り付け、結果として部分的なワイヤレス構成とすることができる。
第２スケール、および全ての光学部品を１つのハウジング内に取り付け、結果としてワイヤレス構成とすることができる）。
全ての光学部品は１つのハウジング内に取り付け、結果としてワイヤレス構成とすることができる。
後の２つの構成では、照射源およびディテクタは、単一コンポーネントの一部であっても一部でなくてもよい。

図３は、本発明の第２の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す。この光学エンコーダ測定システムは、図１のリソグラフィ装置の第１部分に設けられた第１スケール５に第１照射ビーム３および第２照射ビーム４を向けて送るための、第１照射システム１および第２照射システム２を含む。このシステムは、照射ビーム３、４による照射で第１スケール５から回折された１次回折ビーム９、１０を第２スケール１１に向けて送るための光学部品として機能するミラー７、８を備えることができる。このシステムは、第２スケール１１に対する第１スケール５の位置を測定するために、第２スケール１１上での１次回折ビーム９、１０の第２の回折後に２次回折ビーム１５、１６を検出するディテクタ１３、１４を有することができる。図３によるシステムは、第１スケール５と第２スケール１１の互いの位置をＸ、ＹおよびＺの３次元で測定することができる。１つの利点は、この「複式」光学エンコーダシステムを用いると、Ｚ方向に関する情報も得られることである。

図４は、本発明の第３の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す。この光学エンコーダ測定システムは、図１のリソグラフィ装置の第１部分に設けられた第１スケール５に第１照射ビーム３および第２照射ビーム４を向けて送るための、第１照射システム１および第２照射システム２を含む。このシステムは、照射ビーム３、４による照射で第１スケール５から回折された１次回折ビーム９、１０を第２スケール１１に向けて送るための光学部品として機能するミラー７を備えることができる。このシステムは、第２スケール１１に対する第１スケール５の位置を測定するために、第２スケール１１上での１次回折ビーム９、１０の第２の回折後に２次回折ビーム１５、１６を検出するディテクタ１３、１４を有することができる。図４によるシステムは、第１スケール５および、または第２スケール１１に対して光学エンコーダ測定システムを傾けることによって生じ得る、いわゆるアッベ誤差の影響を受けにくい。

図５は、本発明の第４の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す。この光学エンコーダ測定システムは、第１スケール５に照射ビーム３を向けて送るための照射システム１を含む。このシステムは、照射ビーム３による照射で第１スケール５から回折された１次回折ビーム９を第２スケール１１に向けて送るための光学部品として機能する屈折レンズ１７を備えることができる。屈折レンズ１７は、前述のミラーと取り替えることができる。このシステムは、第２スケール１１に対する第１スケール５の位置を測定するために、第２スケール１１上での１次回折ビーム９の第２の回折後に２次回折ビーム１５を検出するディテクタ１３を有することができる。

図６は、本発明の第５の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す。この光学エンコーダ測定システムは、第１スケール５に照射ビーム３を向けて送るための照射システム１を含む。このシステムは、照射ビーム３による照射で第１スケール５から回折された１次回折ビーム９を第２スケール１１に向けて送るための光学部品として機能する回折格子１９を備えることができる。回折格子１９は、前述の屈折レンズまたはミラーと取り替えることができる。このシステムは、第２スケール１１に対する第１スケール５の位置を測定するために、第２スケール１１上での１次回折ビーム９の第２の回折後に２次回折ビーム１５を検出するディテクタ１３を有することができる。この実施形態の１つの利点は、光学部品（例えば回折格子１９）の光軸外のディテクタおよび照射システムを有するこの光学エンコーダシステムを用いると、Ｚ方向に関する情報も得られることであるといえる。

図７ａ〜７ｂは、本発明の第６の実施形態による光学エンコーダ測定システムを示す。図７ａは、図７ｂに示された断面Ｓ−Ｓに沿ったＹ、Ｚ平面の側面図を示し、図７ｂは、図７ａに垂直なＸ、Ｙ平面の上面図を示す。この光学エンコーダ測定システムは、照射ビーム３を第１スケール５に向けて送る照射システム（図示せず）を含む。照射ビーム３はビームスプリッタ２００を通過し、それによって、第１スケール５に向かう第１照射ビーム３．１と、ミラー７を介して第１スケールに供給される第２照射ビーム３．２とが生成される。ビームスプリッタの代わりに、２つの入射照射ビームもまた利用できることに留意されたい。照射ビーム３．１および３．２は、２次元回折格子（図示せず）上で回折されるが、この２次元回折格子は照射ビーム３に対して４５度傾けられており、その結果１次回折ビーム９が得られる。第１照射ビーム３．１および第２照射ビーム３．２の回折により得られた１次回折ビーム９は、次に第２スケール１１の方に向けて送られ、この第２スケール上で、回折ビームを第２スケール１１の方、さらにまた第１スケール５の方に向けて送る光学部品として機能する屋根プリズム２１０の方へと回折する。その後、そうして得られた２次回折ビーム１５は、ミラー７またはビームスプリッタ２００を介して、ディテクタ（図示せず）の方に向けて送られる。図示の構成では、照射ビーム３．１および３．２は、スケールを含む平面に垂直ではない方向で第１スケールの方に向けて送られている。そうすることによって、Ｚ方向に関する情報を得ることができる。したがって、２次元の第１スケール５および第２スケール１１を使用することによって、第１スケールと第２スケールの互いの位置をＸ、ＹおよびＺの３次元で測定することができる。

図８には、第６の実施形態による光学エンコーダ測定システムの別の４つの構成（I、II、III、IIII）が示され（X、Z平面で）、第１スケール５、第２スケール１１、ミラー７および屋根プリズム２１０（図７ａにも示す）の互いに異なる構成が示されている。図示の構成では、第１および第２のスケール上で回折される放射照射ビーム３を用いて、第２スケール１１に対する第１スケール５の相対位置を決定することが可能である。図示のように、入射放射ビーム３（例えば、図の平面に対し垂直）は、ミラー７で第１スケール５の上へ反射されてから、第２スケール１１の方に回折される。第２スケールの近くで、いわゆる屋根プリズム２１０が使用されて回折ビーム（すなわち第２スケールで回折されたもの）が再び第２スケールの方に反射され、その上でさらなる回折が起こり、それによって２次回折ビーム１５が得られる。その後、第２スケール１１を離れる２次回折ビーム１５は、第１スケール上で再び回折され、それによって出射ビーム１０５が形成された後、ミラー７を介してディテクタ（図示せず）で受光される。測定システムで使用可能な容積を考慮に入れると、図示の様々な選択肢で、ミラー７、スケール５、１１、および屋根プリズム２１０の別の位置が可能になる。

この光学エンコーダ測定システムは、リソグラフィ投影装置の機能を制御する機械制御システムまでの無線データ伝送を行う伝送システムを備えることができる。この伝送システムは、電磁放射を用いてデータを伝送するアンテナを使用することができ、あるいは赤外線送信機を使用することができる。機械制御システムは、データ伝送のために電磁放射を受信するアンテナ、または赤外線受信機を有することができる。無線データ伝送の１つの利点は、光学エンコーダ測定システムに設ける必要があるケーブルおよび、またはファイバが少ないことであり、それによって、リソグラフィ装置の動的な挙動が改善される。

本文では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照をする場合があるが、本明細書で説明される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誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（LCD）、薄膜磁気ヘッド等々の製造など、他の用途を有し得ることを理解すべきである。それらのような代替の用途の文脈において、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という語はいずれも、より一般的な語である「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なしてよいことが、当業者には理解されよう。本明細書で参照される基板は、例えばトラック（典型的には、基板にレジスト層を塗布し、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および／またはインスペクションツールにおいて、露光の前または後に処理されてよい。応用可能であれば、本明細書において開示されるものは、それらのおよび他の基板処理ツールに応用してよい。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを製造するために２度以上処理されてよく、したがって本明細書で使用される基板という語は、複数の処理された層を既に含む基板を指してもよい。

光リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用に対して上記で特定の参照がなされているが、本発明は、例えばインプリントリソグラフィなどの他の用途において使用することができ、状況において可能な場合、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス中のトポグラフィが、基板上に生成されるパターンを画成する。パターニングデバイスのトポグラフィを基板に塗布されたレジスト層中に押し付けることができ、同時にレジストは、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを与えられることによって硬化される。パターニングデバイスがレジストから取り外されると、レジストが硬化された後に、レジスト中にパターンが残る。

本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）紫外（UV）放射、および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）極端紫外（EUV）放射、ならびに、イオンビームまたは電子ビームなど粒子ビームを含めて、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。

「レンズ」という語は、状況において可能な場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁式および静電式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中の任意の１つまたは組合せを意味し得る。

上記では、本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、述べられているものとは別の方法で実施することができることが理解されるであろう。例えば、本発明は、上述の方法について説明する機械可読命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、あるいは、そ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、または光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は、制限するものでなく、例示的なものであるものとする。したがって、以下で述べられている特許請求の範囲から逸脱することなしに、述べられている本発明に修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。

Claims (14)

1. パターニングデバイスを支持するサポートであって、前記パターニングデバイスはパターン付き放射ビームを形成するように放射ビームにその横断面内でパターンを与えることができる、サポートと、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分の上に投影する投影システムとを含むリソグラフィ装置であって、
   照射ビームを第１スケールに向けて送る照射システムと、
   前記照射ビームによる照射で前記第１スケールから回折された１次回折ビームを第２スケールに向けて送るための光学部品と、
   前記第２スケールに対する前記第１スケールの位置を測定するために、前記第２スケール上での前記１次回折照射ビームの干渉および第２の回折後に２次回折ビームを検出するディテクタとを含む光学エンコーダ測定システムを備え、
   前記第１スケールおよび第２スケールが、ＸＹ平面に延びる２次元回折格子であり、
   前記第１スケールおよび前記第２スケールが、前記光学エンコーダ測定システムに対して可動である、リソグラフィ装置。
2. 前記第１スケールが前記パターニングデバイスまたは基板テーブルに設けられ、前記第２スケールがメトロロジーフレームまたは前記投影システムに設けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記パターニングデバイスまたは前記基板をロングストロークムーバに対して動かすためのショートストロークモジュールを含む位置決めデバイスを備え、前記光学エンコーダ測定システムの前記光学部品が前記ロングストロークムーバに設けられる、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第１スケールおよび／または前記第２スケールが反復構造であり、前記エンコーダ測定システムが、前記第２スケールに対する前記第１スケールの位置を少なくとも１つの方向で測定する、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記照射システムおよび前記光学部品が、および任意選択により前記ディテクタが、および任意選択により前記第２スケールが共通ハウジング内に取り付けられる、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記光学部品がミラー、回折光学部品、屈折光学部品または偏光光学部品を含み、および／または前記光学部品が、前記第１スケールの２次元像を前記第２スケール上に投影するために円対称である、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記第１スケールと第２スケールの一方が、前記光学エンコーダ測定システムに対して比較的短い範囲にわたって可動であり、前記第１スケールと第２スケールのもう一方が、比較的長い範囲にわたって可動である、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
8. 前記照射システムが照射ミラーおよび照射源を備え、前記ディテクタが検出ミラーおよび検出センサを備え、前記照射ミラーおよび前記検出ミラーが前記照射源および前記検出センサに対して可動である、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記光学エンコーダ測定システムを前記第１スケールと前記第２スケールの間に位置づける、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記光学エンコーダ測定システムが、前記第１スケール上に測定ビームを供給するための第２照射システムを含み、前記ビームが、前記第１スケールによって前記光学エンコーダ測定システムの光学部品の方向に回折され、前記光学部品が、前記回折されたビームを前記第２スケールに向けて送り、前記第２スケールが、前記回折されたビームを前記光学エンコーダ測定システムの第２ディテクタの上へ回折させる、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 前記光学エンコーダ測定システムが、前記第２スケールに対する前記第１スケールの位置を前記第１スケールおよび第２スケールの面に対して垂直な第３の方向で測定する、請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記光学エンコーダ測定システムが、前記第１スケールおよび、または前記第２スケールに対する前記光学エンコーダ測定システムの傾きの影響を受けない、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記光学エンコーダ測定システムが、前記第２スケールで回折されたビームを前記第２スケールに向けて送る屋根プリズムをさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
14. パターンをパターニングデバイスから基板の上へ転写するステップと、
    光学エンコーダ測定システムを用いて第２スケールに対する第１スケールの位置を測定するステップであって、照射ビームを前記第１スケール上に照射し、前記第１スケールの第１の像を前記第２スケール上に光学部品を用いて投影し、前記第１の像が投影された前記第２スケールの第２の像を検出することによって測定するステップとを含み、
    前記第１スケールおよび第２スケールが、ＸＹ平面に延びる２次元回折格子であり、
    前記第１スケールおよび前記第２スケールが、前記光学エンコーダ測定システムに対して可動である、デバイス製造方法。