JP5525559B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

Description

本発明は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、通常は基板のターゲット部分、に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、マスクまた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の個々の層に形成されるべき回路パターンを作成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウエハ）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）に転写することができる。パターンの転写は典型的には、基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングを介して行われる。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群のターゲット部分が含まれ、これらは連続的にパターン形成される。公知のリソグラフィ装置にはいわゆるステッパとスキャナとがある。ステッパにおいては、ターゲット部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各ターゲット部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向（「走査」方向）に放射ビームによりパターンを走査するとともに基板をこの方向に平行または逆平行に同期して走査するようにして各ターゲット部分は照射を受ける。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パターンを転写することが可能である。

国際公開第２０１０／０３２８７８号は、リソグラフィ装置の基板テーブルの位置を決定するよう構成されたセンサヘッドを備えるリソグラフィ装置を開示する。センサヘッドは、基板テーブルの下方に延びるセンサアームに設けられている。センサアームはリソグラフィ装置のメトロロジフレームに強固に取り付けられている。リソグラフィ装置の基板テーブルは、基板を保持面に保持するための保持デバイスを備える。基板テーブルはさらに、保持面と平行な測定面に広がるグリッドプレートを備える。グリッドプレートは保持デバイスの下に設けられる。これにより、センサアームに設けられたセンサヘッドはグリッドプレートと協働して基板テーブルの位置を測定することができる。

国際公開第２０１０／０３２８７８号の位置測定システムの欠点は、位置測定システムが動的運動および熱的影響に敏感となりうることである。これにより、位置測定が不正確になりうる。位置測定が不正確になると、フォーカスエラーやオーバーレイエラーなどの露光エラーが生じうる。したがって、位置測定が不正確であることは望ましくない。

基板テーブルの正確な位置測定のための位置測定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。

本発明のある実施の形態によると、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、放射ビームを調整するよう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構成され、そのパターニングデバイスは放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付与された放射ビームを形成することができるサポートと、保持面において基板を保持する保持デバイスを含む基板テーブルと、基板テーブルが露光領域に配置される場合、基板のターゲット部分にパターン付与された放射ビームを投影するよう構成された投影システムと、投影システムを支持する実質的に防振のフレームと、を備える。リソグラフィ装置は基板テーブルの位置を測定する基板テーブル位置測定システムを備える。基板テーブル位置測定システムは、基板テーブルに設けられた基板テーブル基準要素と、基板テーブル基準要素に対する自身の位置を決定する第１センサヘッドと、を含む。基板テーブル基準要素は、保持面と実質的に平行な測定面に広がる。保持面は測定面の一方の側に設けられ、第１センサヘッドは、基板テーブルが露光位置にある場合、測定面の反対側に設けられる。リソグラフィ装置はリソグラフィ装置のサブフレームに取り付けられたセンサフレームを備える。第１センサヘッドはセンサフレームに取り付けられる。リソグラフィ装置は投影システムの位置を測定する投影システム位置測定システムを備える。投影システム位置測定システムは、少なくともひとつの投影システム基準要素と、投影システム基準要素に対する自身の位置を決定するセンサアセンブリと、を含む。センサアセンブリおよび少なくともひとつの投影システム基準要素のうちの一方は投影システムに取り付けられ、センサアセンブリおよび少なくともひとつの投影システム基準要素のうちの他方はセンサフレームに取り付けられる。

本発明の実施の形態は、例示のみを目的として添付の模式的な図面を参照して説明される。図面では、対応する参照符号は、対応する部分を示す。

本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。

本発明の実施の形態に係る、センサヘッドおよびセンサアセンブリを伴うセンサフレームをより詳細に示す図である。

図２のＡ−Ａ断面の上面を模式的に示す図である。

本発明の実施の形態に係る、リソグラフィ装置の測定領域についてのセンサヘッドおよびセンサアセンブリを伴う第２センサフレームを示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射や他の適切な放射）を調節するよう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を支持し、所定のパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めする第１位置決めデバイスＰＭに接続されているパターニングデバイスサポートまたはサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、を含む。この装置は、基板（例えば、レジストでコーティングされたウエハ）Ｗを保持し、所定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めする第２位置決めデバイスＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウエハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」を含む。この装置はさらに、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影する投影システム（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、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射を方向付けるかまたは成形するかまたは制御するためのものである。

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の向き、リソグラフィ装置のデザイン、及びパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否か等のその他の条件に応じた方式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、機械的固定、真空固定、静電固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いてもよい。パターニングデバイスサポートは、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、これらは固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。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対して所望の位置にあることを保証してもよい。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなされてもよい。

本明細書で使用される「パターニングデバイス」なる用語は、例えば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にパターンを付与するのに使用される何らかのデバイスであると広義に解釈されるべきである。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やいわゆるアシストフィーチャを含む場合は、基板のターゲット部分における所望のパターンと厳密に対応していなくてもよいことを注意しておく。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に形成される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する。

パターニングデバイス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には例えばマスク、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の分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜されるというものがある。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスにより反射された放射ビームにパターンを付与する。

本明細書で使用される「投影システム」なる用語は、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および静電光学システムまたはそれらの任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを指し示すものとして広義に解釈されるべきである。投影システムは、使用される露光放射に応じて、あるいは真空の使用や液浸液の使用などのその他の要因に応じて適切とされる投影システムであってもよい。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用する場合はいつでも、より一般的な用語である「投影システム」と同義であると見なされうる。

図示されるように、装置は（例えば透過型マスクを使用する）透過型である。あるいはまた、装置は（例えば上述の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）反射型であってもよい。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブルまたは「基板サポート」を有するタイプのものであってもよい。このような「多重ステージ」型の装置においては、追加的なテーブルまたはサポートが並行して使用されてもよく、あるいは１以上のテーブルまたはサポートが露光に使用されている間に１以上の他のテーブルまたはサポートで準備工程が実行されてもよい。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の高い液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板との間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。液浸液は例えばマスクと投影システムとの間などの、リソグラフィ装置の他の空間に与えられてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を大きくするために使用されうる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構成が液体の中に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に投影システムと基板との間に液体が位置することを意味するのみである。

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取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯからビーム搬送系を介してイルミネータＩＬへと到達する。このビーム搬送系は例えば適当な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含む。他の場合、例えば光源が水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置と一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと称されることがある。

イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するアジャスタＡＤを含んでもよい。一般には、イルミネータの瞳面における照度分布の少なくとも外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常それぞれσアウタ、σインナと呼ばれる）が調整されうる。加えて、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などの種々の他の要素を含んでもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び照度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられてもよい。

放射ビームＢは、パターニングデバイスサポートＭＴ（例えばマスクテーブル）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に入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第２位置決めデバイスＰＷと基板テーブル位置測定システムとにより基板テーブルＷＴは正確に移動される。基板テーブル位置測定システムは、センサフレーム３に取り付けられたセンサヘッド１と、基板テーブルＷＴに取り付けられたグリッドプレート４と、を含む。例えば放射ビームＢの経路に異なる複数のターゲット部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１では明確には示されていない）を使用して、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。この位置決めは例えばマスクライブラリからのマスクの機械検索後や走査中に行われる。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）の移動は、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。これらのモジュールは第１位置決めデバイスＰＭの一部を形成する。同様に、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されうる。これらのモジュールは第２ポジショナＰＷの一部を形成する。ステッパの場合（スキャナとは異なり）、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）はショートストロークアクチュエータにのみ接続されてもよく、あるいは固定されていてもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して揃えられてもよい。図においては基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占拠しているが、基板アライメントマークはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい（これ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、マスクＭＡに複数のダイがある場合に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。

図示の装置は以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。

１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射で１つのターゲット部分Ｃに投影される間、パターニングデバイスサポート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」は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」がＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なるターゲット部分Ｃが露光される。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的露光で転写されるターゲット部分Ｃのサイズを制限することになる。

２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、パターニングデバイスサポート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」は同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。パターニングデバイスサポート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」の速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められてもよい。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でのターゲット部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離がターゲット部分の（走査方向の）高さを決定する。

３．別のモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、パターニングデバイスサポートＭＴまたは「マスクサポート」はプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は移動または走査される。このモードでは一般にパルス放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは走査中に基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が移動するたびに、または連続する放射パルスと放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、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適用可能である。

上記の使用モードを組み合わせて動作させてもよいし、使用モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別の使用モードを用いてもよい。

図２および図３は、本発明の実施の形態に係る基板テーブル位置測定システムを示す。

基板テーブル位置測定システムは、センサフレーム３の第１アーム２に設けられたセンサヘッド１を含む。センサヘッド１は基板テーブル基準要素と協働するよう構成される。基板テーブル基準要素はグリッドプレート４の形態をとり、基板テーブルＷＴの底面側に設けられている。基板テーブルＷＴは真空クランプなどの保持デバイスまたはホルダ５を含む。保持デバイスまたはホルダ５は、保持面において基板Ｗを保持する。グリッドプレート４は保持面と実質的に平行な測定面に広がる。センサヘッド１と協働して基板テーブルＷＴの位置を決定することができる他の任意の基板テーブル基準要素が使用されてもよい。

センサヘッド１は、６つの自由度において基板テーブルＷＴの位置を決定するよう構成される。したがって、センサヘッド１は、測定面の第１方向、例えばｘ方向における位置を測定する第１および第２エンコーダセンサと、第１方向と実質的に直交する測定面の第２方向、例えばｙ方向における位置を測定する第３エンコーダセンサと、を含む。センサヘッド１は、測定面と実質的に直交する方向、例えばｚ方向における位置を測定する３つの干渉センサを含む。

図２および図３の実施の形態においては、センサヘッド１は３つの測定センサ１ａを含む。各測定センサ１ａは、３つのエンコーダセンサのうちのひとつと３つの干渉センサのうちのひとつとを兼ね備えるものである。個々の測定センサ１ａ間の距離は例えば基板Ｗ上のダイの大きさ程度の範囲にあってもよい。この場合、６つの自由度において基板テーブルＷＴの位置を測定するためのセンサヘッド１の測定領域は比較的小さくなる。

ある実施の形態では、センサヘッド１はリソグラフィ装置の光軸Ｏ上に設けられる。その結果、センサヘッド１は、露光中に基板テーブルＷＴ上に支持される基板Ｗに投影ビームＢが投影される場所に非常に近い場所で、グリッドプレート４の位置を測定することができる。このようにして、基板のターゲット箇所の位置すなわち投影ビームＢが基板Ｗ上に投影される場所を比較的正確に決定することができ、そのように決定された場所を使用して基板テーブルＷＴ上の基板Ｗの位置制御を行うことができる。また、この場所での位置測定は基板ステージの変形の影響を受けにくい。

センサヘッド１は保持デバイスまたはホルダ５の保持面に対して測定面の反対側に設けられるので、センサヘッド１は光軸Ｏ上に設けられてはいるものの、基板Ｗへのパターン付与された放射ビームの投影を妨げない。

ある実施の形態では、センサフレーム３はゼロデュアなどの低い熱膨張係数を有する軽量材料により製造される。さらに、センサフレーム３は比較的高い堅牢性を有する軽量構造を有する。

センサフレーム３の最低共振周波数は少なくとも４００Ｈｚであり、ある実施の形態では少なくとも６００Ｈｚである。そのような比較的高レベルの最低共振周波数は、この例では、センサフレーム３を軽量かつ比較的堅牢に構成することにより得られる。

センサフレーム３はメトロロジフレームＭＦに取り付けられる。このメトロロジフレーム３は実質的に防振のフレームすなわち実質的に静止したフレームであり、投影システムＰＳはこのメトロロジフレーム３に取り付けられる。実質的に静止したフレームは、実質的な静止位置に受動的にまたは能動的に保持される任意のフレームであってもよい。リソグラフィ装置のメトロロジフレーム３は、パッシブまたはアクティブのエアマウントでベースフレームに取り付けられている。これにより、工場の床の振動などの外的擾乱をフィルタすることができる。このようにして、投影システムＰＳおよびセンサフレーム３は実質的な静止位置に保持される。

しかしながら、メトロロジフレームにはいくらかの動きが依然として存在しうる。例えば、典型的には１５０−２００Hzの周波数範囲におけるメトロロジフレームの曲げモード（bending modes）である。メトロロジフレームの他の動きは、基板テーブル位置測定システムの測定の質に影響を与えうる。

メトロロジフレームの動きに対するセンサフレーム３の感度を低減するために、センサフレーム３は、非不静定構造を使用して、リソグラフィ装置のメトロロジフレームMFに６つの自由度において運動学的に取り付けられる。非不静定構造はすなわち過小決定的でも過大決定的でもない構造である。示される実施の形態では、センサフレーム３をメトロロジフレームMFに取り付けるために、静定の（すなわち、過小決定的でもなく過大決定的でもない）板バネ構造６が使用される。

センサフレームの最低共振周波数（＞４００Hz）はメトロロジフレームの典型的な共振周波数（１５０−２００Hz）よりも実質的に高いので、また、センサフレーム３は板バネ構造６によってメトロロジフレームMFの共振振動から隔離されているので、基板テーブル位置測定システムのパフォーマンスは実質的に向上する。

フォーカスエラーおよび結像エラーが少ないことが、良い結像品質にとって望ましい。これらのフォーカスエラーおよび結像エラーを制御するために、好ましくはメトロロジフレームの動きとは独立に、投影システムＰＳに対する基板テーブルの位置を制御することが望ましい。このため、センサアセンブリ７はセンサフレーム３の第２アーム８に取り付けられる。これにより、基板テーブルＷＴと投影システムＰＳとの相対位置を正確に決定することができる。センサアーム８は部分的に環状であり、これにより投影システムＰＳの外側リムに対する位置を測定することができる。これらの測定に基づいて、光軸Ｏにおける投影システムの位置を決定することができる。

センサアセンブリ７は投影システムＰＳの位置を６つの自由度において決定するよう構成される。センサアセンブリ７は、投影システムの光軸Ｏに対する半径方向における投影システムＰＳの位置を測定する第１位置センサ９および第３位置センサ１１と、投影システムＰＳの光軸Ｏに対する接線方向における投影システムＰＳの位置を測定する第２位置センサ１０と、を含む。センサアセンブリ７はさらに、投影システムの光軸Ｏと実質的に平行な方向すなわちｚ方向における投影システムＰＳの位置を測定する３つの位置センサ１２を含む。

位置センサ９、１０、１１および１２は、例えばエンコーダ型センサ、干渉計および／または容量性センサであってもよく、投影システムＰＳの底側の端部の外側リムに設けられた小ミラー要素やグリッドプレートなどの基準要素１３に対する位置を決定するよう構成される。代替的な実施の形態では、他の任意のタイプのセンサや基準要素を使用してもよい。基準要素は例えば投影システム自身によって形成されてもよい。

センサアセンブリ７およびセンサヘッド１はセンサフレーム３に取り付けられているので、投影システムＰＳと基板テーブルＷＴとの相対位置を高い正確さで測定することができる。

代替的な実施の形態では、センサアセンブリ７は投影システムＰＳに取り付けられてもよく、投影システム基準要素１３はセンサフレーム３に取り付けられてもよい。

センサアーム自身の共振周波数や、基板テーブルＷＴの運動に起因する空気圧の力により生じるセンサフレームの変形によるセンサアーム３の位置変化や、例えば局所加熱により生じるセンサフレーム３の熱的影響や、センサヘッド１とグリッドプレート４との間の領域における熱的影響による測定ビームの擾乱によって、位置測定の質は影響を受けうる。

これらの影響を低減するかまたは除去するために、以下の手法が使用されうる。

センサフレーム３の最低共振周波数はメトロロジフレームＭＦの最低共振周波数よりも実質的に高いものの、センサフレーム３の共振周波数は依然として位置測定に影響を与えうる。センサフレーム３自身の共振周波数の影響を低減するために、センサフレーム３の動きを減衰させるアクティブ制振デバイスまたはアクティブダンパ１５が設けられる。このアクティブ制振デバイスまたはアクティブダンパ１５は、センサフレーム３の動きを抑制することができる任意の制振デバイスまたはダンパ１５として構成されてもよい。それに代わるものとして、またはそれに加えるものとして、センサアーム３の動きを減衰させるパッシブ制振デバイスが設けられてもよい。そのようなパッシブ制振デバイスは、センサフレーム３のひとつ以上の共振ピークを抑制するために調整されたマスダンパであってもよい。代替的にまたは追加的に、渦電流ベースのダンパが使用されてもよい。

例えば基板テーブルの走査動作中の基板テーブルＷＴの動きは、センサヘッド１が設けられている領域へ伝搬する圧力波を生じさせうる。他の箇所においても、リソグラフィ装置の使用中に圧力波が存在しうる。この圧力波はセンサフレーム３やその一部に作用しうる。圧力波の影響を低減するために、センサフレーム３を少なくとも部分的に囲むシールド材料を含むひとつ以上のシールドフレームが設けられてもよい。図２および図３の例示的な実施の形態では、シールドフレーム１６が設けられ、シールドフレーム１６はセンサアーム２およびセンサヘッド１を囲む。センサフレーム３および／またはセンサアセンブリ７の他の部分に追加的なシールドフレームが設けられてもよい。

追加的にまたは代替的に、センサフレーム３は圧力波の影響を最小化するような空力的デザインを有してもよい。

ある実施の形態では、ひとつ以上のシールドフレーム１６はセンサフレームおよび／またはメトロロジフレームに取り付けられない。圧力波の力はこれらのシールドフレーム１６に加えられるからである。ひとつ以上のシールドフレーム１６は例えばリソグラフィ装置のベースフレームすなわちリソグラフィ装置の非防振フレームに取り付けられてもよい。

センサフレーム３内の熱的条件もまた、センサヘッド１とセンサアセンブリ７のセンサとの相対位置に影響を与えうる。投影システムＰＳに対する基板テーブルＷＴの位置の測定を信頼できるものとするために、これらの相対位置は一定に保たれるべきである。センサフレーム３内の熱的作用により生じる影響を制御するために、センサフレーム３の熱的条件を制御するひとつ以上の熱的調整デバイスまたは熱的コンディショナ１７が設けられてもよい。これらの熱的調整デバイスまたは熱的コンディショナ１７は、例えば、加熱／冷却水路や電気的であってもよい局所ヒータなどを含んでもよい。熱的コンディショナ１７は温度調節された液体および／または気体を含んでもよい。熱的コンディショナ１７は熱を輸送するペルチェ素子またはヒートパイプを含んでもよい。熱的調整デバイスまたは熱的コンディショナ１７は、センサフレーム３に取り付けられてもよく、あるいはまたシールドフレーム１６などの他の任意の適切な箇所に取り付けられてもよい。正確な温度を取得するために、センサフレーム３内またはセンサフレーム３上に温度センサを配置してもよい。

上述の通り、測定ビーム領域すなわちセンサヘッド１とグリッドプレート４との間の熱的条件は、測定に擾乱を引き起こしうる。センサヘッド１の測定ビームの測定領域に調整された空気の流れを提供するひとつ以上の空調デバイスまたはエアコンディショナ１８が設けられてもよい。同様に、センサアセンブリの位置センサ９、１０、１１、１２の測定ビームが走る領域を調節するために、空調デバイス１８が提供されてもよい。空調デバイス１８は、センサフレーム３、メトロロジフレームＭＦおよびベースフレームのうちの少なくともひとつに配置されてもよい。

ひとつ以上の空調デバイス１８は、シールドフレーム１６などの任意の適切な箇所に取り付けられてもよい。測定ビームが部分的に真空化された環境などの調整された環境を通過する場合、空調デバイス１８を使用してこの調整された環境を調整することができる。

図２および図３は、リソグラフィ装置の露光領域すなわちパターン付与された投影ビームＢが基板Ｗに投影される所において基板テーブルＷＴの位置を測定するためのセンサフレーム３を示す。

本発明のセンサフレーム３は、リソグラフィ装置の測定領域に提供されてもよい。基板Ｗにパターンを実際に露光する前に、基板Ｗの表面を測定するために基板Ｗの表面をアライメントセンサおよびフォーカスセンサによって走査する。この情報は、露光フェーズ中に、投影システムに対する基板表面のアライメントおよびフォーカスを最適化するために使用される。

図４は、そのような測定範囲に設けられたセンサフレーム３を示す。同じ部分または実質的に同じ機能を有する部分には同じ参照符号を与える。リソグラフィ装置においては、測定領域および露光領域は互いに近接して配置されてもよい。それらは互いに隣接して配置されるのが好ましい。

アライメント測定およびフォーカス測定を行うためのアライメントセンサ２０およびフォーカスセンサ２１がメトロロジフレームＭＦ上に設けられる。第２センサフレーム３は、静定の（すなわち、過小決定的でも過大決定的でもない）板バネ構造６によってメトロロジフレームＭＦに運動学的に取り付けられる。第２センサフレーム３は、第１センサフレームアーム２と、第２センサフレームアーム８と、を含む。センサフレーム３に対する基板テーブルＷＴの位置を決定する第２センサヘッド１は、第１センサフレームアーム２に取り付けられる。センサフレーム３に対するアライメントセンサ２０およびフォーカスセンサ２１の位置を決定する第２センサアセンブリ７は、第２センサフレームアーム８に取り付けられる。センサアセンブリ７と協働する基準要素１３は、アライメントセンサ２０およびフォーカスセンサ２１に取り付けられる。

第２センサフレーム３、第２センサヘッド１および第２センサアセンブリ７によって、基板テーブルＷＴとアライメントセンサ２０およびフォーカスセンサ２１との相対位置の測定を信頼性の高いものとすることができる。

図２および図３の実施の形態と同様に、センサフレーム３は測定のパフォーマンスを最適化するためのさらなる手段を備えてもよい。そのような手段は、アクティブまたはパッシブ制振デバイス、ひとつ以上のシールドフレーム、センサフレーム３のためのひとつ以上の熱的調整デバイス、および測定ビームの領域内の空気を調整するひとつ以上の空調デバイスであってもよい。

上述の実施の形態において、基板テーブル基準要素は基板テーブルと同じ材料により形成されてもよく、あるいはまた基板テーブルの少なくとも一部と同じ材料により形成されてもよい。この部分は、基板テーブル基準要素と高い位置精度が要求される基板テーブルの上面との間に存在する部分であってもよい。これは、基板テーブルの熱的変形を基板テーブル基準要素で測定可能であるという利点を有する。水平方向に勾配を有する熱的変形や時間と共に変化する熱的変形を測定することもできる。基板テーブルが温度上昇により膨張すると、基板テーブル基準要素も同じように膨張する。保持面と平行な平面内の熱的変形を、関心のある箇所すなわち基板上の露光スリットにおいて直接測定することができる。保持面と直交する方向における熱的変形は依然として存在しうるが、それは典型的にはリソグラフィプロセスにとって１０分の１程度の重要性しか持たない。これにより、非常に低い熱膨張係数ＣＴＥを有するゼロデュアなどの材料とは異なる材料を使用することが可能となる。代わりに、より高いＣＴＥおよびより高いヤング率またはより高い熱伝導率を有するＳｉＳｉＣなどの材料を使用することができる。ある実施の形態では、基板テーブルおよび基板テーブル基準要素はひとつのモノリシックな部分である。

代替的にまたは上述の実施の形態に追加して、リソグラフィ装置は、投影システム位置測定システムの少なくとも一部に対する基板テーブル位置測定システムの少なくとも一部の位置を測定するための追加的な位置測定システムを備えてもよい。追加的な位置測定システムの例は、投影システム位置測定システムに対する基板位置測定システムの位置を測定する干渉計システムである。例えば、干渉計システムはセンサヘッド１に対するセンサアセンブリ７の位置を測定してもよい。センサフレームの熱的変形や振動は干渉計システムによって検出可能であり、したがって補償されうる。干渉計システムは外的干渉計システムであってもよく、そこでは干渉計ビームはセンサフレーム３の外に出て行く。干渉計システムは内的干渉計システムであってもよく、そこではビームはセンサフレーム３を通過する。ビームが通過できるように、センサフレーム３は少なくとも部分的に中空に形成されてもよく、あるいはまた透明な内部部分を備えてもよい。内的干渉計システムは、圧力波などの擾乱からビームをシールドできるという利点を有する。外的干渉計システムは、熱的擾乱や光学的擾乱や音波的擾乱に対する追加的なシールドを備えてもよい。代替的にまたは干渉計システムに追加して、分光干渉レーザが使用されてもよい。

追加的な位置測定システムの他の例は、光学エンコーダシステム、磁気的エンコーダシステム、および非干渉型システムである。非干渉型システムの例は、三角測量、少なくともひとつの光ダイオード上の光学スポットの検出、またはＣＣＤを使用するものである。

追加的な位置測定システムのさらなる例は、歪みベースの測定システムである。このシステムはセンサフレーム３内またはその上に配置された歪みゲージを含んでもよい。

追加的な位置測定システムのさらなる例において、センサフレーム３は光を伝送するための少なくともひとつの光ファイバを備えてもよい。センサフレーム３が変形するとファイバが変形し、それによって偏光や強度などのファイバを通過する光の性質が変化する。この変化は適切なセンサによって測定されうる。

上述の実施の形態において、基板の上側において基板または基板テーブルのＺ、Ｒｘおよび／またはＲｚにおける位置を測定するさらなる位置測定システムが設けられてもよい。

本明細書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、リソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁区メモリ用ガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドなどがある。これらの代替的な適用に際して、本明細書において「ウエハ」あるいは「ダイ」という用語が使用される場合はいつでも、それぞれ「基板」あるいは「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされうると、当業者であれば理解するであろう。本明細書で言及される基板は露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにおいて処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は処理されている多数の層を既に含む基板をも意味してもよい。

上では特に光リソグラフィの文脈における本発明の実施の形態の使用を説明しているが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなど文脈が許す限り他にも適用可能であり、光リソグラフィに限られるものではないことは理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィが基板上に生成されるパターンを決める。パターニングデバイスのトポグラフィを、基板に提供されているレジスト層に押しつけ、その後すぐに電磁放射や熱や圧力やそれらの組み合わせを加えることによりレジストを硬化させる。レジストが硬化した後、レジストにパターンを残したまま、パターニングデバイスがレジストから取り外される。

本明細書において使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５ｎｍ−２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射、およびイオンビームや電子ビームなどの粒子線を包含する。

「レンズ」という用語は文脈が許す限り、屈折光学素子、反射光学素子、磁気光学素子、電磁気光学素子および静電光学素子を含む種々のタイプの光学素子の任意のひとつまたは組み合わせを指し示してもよい。

本発明の具体的な実施の形態が上述のように説明されたが、本発明は上述の形式以外の形式でも実施可能であると理解されたい。例えば、本発明はコンピュータプログラムの形式を取ってもよい。このコンピュータプログラムは機械に読み取り可能なインストラクションの１つもしくは複数のシーケンスを含む。インストラクションは、上述の方法を記述する。あるいはまた、本発明は、そのようなコンピュータプログラムを記憶保持するデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気もしくは光学ディスク）の形式を取ってもよい。

上述の記載は例示を目的としており、それに限定されるものではない。したがって下記の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された発明に変更を加えることができるということは、関連技術の当業者には明らかなことであろう。

Claims (16)

1. 基板を保持面において保持するよう構成されたホルダを含む基板テーブルと、
   前記基板テーブルが露光領域に配置されている場合、基板のターゲット部分にパターン付与された放射ビームを投影するよう構成された投影システムと、
   前記投影システムを支持する実質的に防振のフレームと、
   前記基板テーブルの位置を測定するよう構成された基板テーブル位置測定システムと、
   本リソグラフィ装置のサブフレームに取り付けられたセンサフレームと、
   前記投影システムの位置を測定するよう構成された投影システム位置測定システムと、を備え、
   前記基板テーブル位置測定システムは、
   前記基板テーブルに設けられた基板テーブル基準要素と、
   第１センサヘッドと、を含み、
   前記第１センサヘッドは、前記基板テーブル基準要素に対する前記第１センサヘッドの位置を決定するよう構成され、
   前記基板テーブル基準要素は、前記保持面と実質的に平行な測定面に広がっており、
   前記保持面は前記測定面の一方の側に設けられ、前記第１センサヘッドは、前記基板テーブルが露光位置にある場合、前記測定面の反対側に設けられ、
   前記第１センサヘッドは前記センサフレームに取り付けられ、
   前記投影システム位置測定システムは投影システム基準要素とセンサアセンブリとを含み、
   前記センサアセンブリは、前記投影システム基準要素に対する前記センサアセンブリの位置を決定し、
   前記センサアセンブリおよび前記投影システム基準要素のうちの一方は前記投影システムに取り付けられ、前記センサアセンブリおよび前記投影システム基準要素のうちの他方は前記センサフレームに取り付けられ、
   前記センサフレームは、非不静定構造を使用して、前記投影システムを支持する前記実質的に防振のフレームに運動学的に取り付けられる、リソグラフィ装置。
2. 前記投影システムを支持する前記実質的に防振のフレームに前記センサフレームを取り付けられるために、静定の板バネ構造が使用される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記サブフレームは前記実質的に防振のフレームである、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記センサフレームは静定構造によって前記サブフレームに取り付けられる、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記投影システム位置測定システムの少なくとも一部に対する前記基板テーブル位置測定システムの少なくとも一部の位置を測定する追加的な位置測定システムをさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
6. 前記基板テーブル基準要素および／またはひとつ以上の投影システム測定要素はグリッドまたは格子を含む、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記第１センサヘッドは６つの自由度において前記基板テーブルの位置を測定するよう構成される、および／または、前記センサアセンブリは６つの自由度において前記投影システムの位置を測定するよう構成される、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記第１センサヘッドは、
   前記測定面の第１方向における位置を測定するよう構成された第１および第２エンコーダセンサと、
   前記第１方向と実質的に直交する前記測定面の第２方向における位置を測定するよう構成された第３エンコーダセンサと、を含み、
   前記第１センサヘッドは、前記測定面と実質的に直交する方向における位置を測定するよう構成された３つの干渉センサを含む、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記センサアセンブリは、
   前記投影システムの光軸に対する半径方向における前記投影システムの位置を測定するよう構成された第１位置センサと、
   前記投影システムの光軸に対する接線方向における前記投影システムの位置を測定するよう構成された第２位置センサと、
   前記投影システムの光軸に対する半径方向または接線方向における前記投影システムの位置を測定するよう構成された第３位置センサと、を含み、
   前記センサアセンブリはさらに、前記投影システムの光軸と実質的に平行な方向における位置を測定する３つの位置センサを含む、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記基板テーブルの露光位置において、前記保持面は前記測定面の上方に配置され、前記第１センサヘッドは前記測定面の下方に配置される、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
11. 本リソグラフィ装置は、前記センサフレーム、前記第１センサヘッドおよび／または前記センサアセンブリを少なくとも部分的に覆うおよび／または囲むシールド材料を含むひとつ以上のシールドフレームを備える、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
12. 本リソグラフィ装置は、前記センサフレームの動きを減衰させるよう構成されたひとつ以上のパッシブおよび／またはアクティブダンパを備える、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
13. 本リソグラフィ装置は、前記基板テーブルが測定位置に配置される場合にアライメントおよびフォーカスの測定を行うよう構成されたアライメントセンサおよびひとつ以上のフォーカスセンサを含む測定領域を備え、
    本リソグラフィ装置は、
    前記測定位置における前記基板テーブルの位置を測定するよう構成された第２センサヘッドと、
    前記アライメントセンサおよび前記ひとつ以上のフォーカスセンサの位置を測定するよう構成された第２センサアセンブリと、
    前記第２センサヘッドおよび前記第２センサアセンブリを支持するよう構成された第２センサフレームと、を備える、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記基板テーブル基準要素は前記基板テーブルの少なくとも一部と同じ材料を含む、請求項１から１３のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
15. 前記投影システム位置測定システムに対する前記基板テーブル位置測定システムの位置を測定する干渉計システムを備える、請求項１から１４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
16. 基板の上側において基板または前記基板テーブルのＺ、Ｒｘおよび／またはＲｚにおける位置を測定する追加的な位置測定システムを備える、請求項１から１５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。

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