JP5525571B2 - リソグラフィ装置、基板テーブルを変形させる方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

リソグラフィ装置、基板テーブルを変形させる方法、及びデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、リソグラフィ装置、基板テーブルを変形させる方法、及びデバイス製造方法に関する。
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板の目標部分に与える機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路(IC)の製造に用いられる。この場合、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、ICの個々の層に形成されるべき回路パターンを生成するために使用されてもよい。このパターンが基板(例えばシリコンウェーハ)の(例えばダイの一部、あるいは1つまたは複数のダイからなる)目標部分に転写される。パターンの転写は典型的には、基板に塗布された放射感応性材料(レジスト)層への結像により行われる。一般に一枚の基板には網状に隣接する一群の目標部分が含まれ、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、目標部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各目標部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向(スキャン方向)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と平行または逆平行に走査するようにして各目標部分は照射を受ける。また、パターンを基板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。
リソグラフィ投影装置において基板を液体に浸すことが提案されている。この液体は比較的高い屈折率をもつ液体であり、例えば水である。そうして投影システムの最終要素と基板との間の空間が液体で満たされる。ある実施例においては液体は蒸留水であるが、その他の液体も使用可能である。本発明のある実施例は液体に言及して説明しているが、その他の流体、特に濡れ性流体、非圧縮性流体、及び/または屈折率が空気より高い、望ましくは屈折率が水より高い流体が適切なこともある。気体を除く流体が特に好ましい。その真意は、露光放射は液体中で波長が短くなるので、より小さい形状の結像が可能となるということである(液体の効果は、システムの有効開口数(NA)を大きくし、焦点深度も大きくすることとみなすこともできる。)。別の液浸液も提案されている。固体粒子(例えば石英)で懸濁している水や、ナノ粒子(例えば最大寸法10nm以下の粒子)で懸濁している液体がある。懸濁粒子はその液体の屈折率と同程度の屈折率を有していてもよいし、そうでなくてもよい。その他に適切な液体として、芳香族、フッ化炭化水素、及び/または水溶液等の炭化水素もある。
基板は、基板テーブルによって支持されている。基板の位置は所望の精度で制御される。一般に、基板テーブルは、リソグラフィ装置の使用中に、装置内の他の構成要素の動きによって動かされる。装置内の振動が上記所望の精度と同程度になることもある。したがって、基板テーブルを所望の精度で制御することは、些末な問題ではない。
米国特許出願公開第2010/0157276号明細書は、基板テーブルの上方に、投影系に接続されたメトロロジフレームを有するリソグラフィ装置を開示する。計測バーがメトロロジフレームに接続され、基板テーブルの下方に延在している。計測バーの端部が投影系の直下に位置し、エンコーダシステムを支持する。エンコーダシステムは、計測目標の下側にあるエンコーダグリッドを使用して、光軸における基板テーブルの位置を計測する。
望まれることは、例えば、リソグラフィ装置の基板テーブルの制御を更に改善することである。
本発明のある側面によると、投影系、基板テーブル、複数のセンサ、少なくとも1つのアクチュエータ、及びコントローラを備えるリソグラフィ装置が提供される。投影系は、パターンが与えられた放射ビームを基板に投影するためにある。基板テーブルは、基板を支持し、投影系に対し移動するよう構成されている。複数のセンサは、基板テーブルの変形を測定するよう構成されている。少なくとも1つのアクチュエータは、基板テーブルを変形させるよう構成されている。コントローラは、センサにより行われた測定に基づいて基板テーブルを変形させるように、アクチュエータを制御するよう構成されている。複数のセンサは、投影系に対向する基板テーブルの第2の片側とは反対の基板テーブルの第1の片側に配置されている。複数のセンサは、投影系に対し実質的に静止している。
本発明のある側面によると、リソグラフィ装置の基板テーブルを変形させる方法が提供される。本方法は、投影系に対向する第2の片側とは反対の基板テーブルの第1の片側にある複数の測定位置であって、投影系に対し実質的に静止している複数の測定位置で基板テーブルの変形を測定することと、測定結果に基づいて基板テーブルを変形させるよう少なくとも1つのアクチュエータを制御することと、を備える。
本発明のある側面によると、パターンが与えられた放射ビームを、少なくとも1つの基板テーブルにより支持される連続する複数基板に投影するようリソグラフィ装置を使用することと、リソグラフィ装置の使用中に基板テーブルを変形させるために、上述の方法を使用することと、を備えるデバイス製造方法が提供される。
本発明の実施形態が付属の図面を参照して以下に説明されるがこれらは例示に過ぎない。対応する参照符号は各図面において対応する部分を指し示す。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
リソグラフィ投影装置における使用のための液体供給システムを示す図である。
本発明のある実施の形態の方法においてデバイスが形成されるべき円形基板を示す図である。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置のベースプレートの平面図である。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置のアクチュエータの1つの横断面図である。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
図1は、本発明のある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、下記の要素を備える。
− 放射ビームB(例えばUV放射、DUV放射、またはEUV放射)を調整するよう構成されている照明系(イルミネータ)IL。
− パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持するよう構成され、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構成されている第1の位置決め装置PMに接続されている支持構造(例えばマスクテーブル)MT。
− 基板(例えばレジストで被覆されたウェーハ)Wを保持するよう構成され、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構成されている第2の位置決め装置PWに接続されている基板テーブル(例えばウェーハテーブル)WT。
− 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からなる)目標部分Cに投影するよう構成されている投影系(例えば屈折投影レンズ系)PS。
照明系は、放射の方向や形状の調整またはその他の制御用に、各種の光学素子例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子または他の各種光学部品を含んでもよく、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
支持構造MTは、パターニングデバイスを支持する。支持構造MTは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の構成、及びその他の条件(例えばパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否か)に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。支持構造MTにおいてはパターニングデバイスを保持するために、機械的固定、真空固定、静電固定、または他の固定用技術が用いられる。支持構造MTは例えばフレームまたはテーブルであってよく、これらは必要に応じて固定されていてもよいし移動可能であってもよい。支持構造MTは、パターニングデバイスが例えば投影系に対して所望の位置にあることを保証してもよい。本明細書では「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」に同義であるとみなされるものとする。
本明細書では「パターニングデバイス」という用語は、例えば基板の目標部分にパターンを形成すべく放射ビームの断面にパターンを付与するために使用され得るいかなるデバイスをも指し示すよう広く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、基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよい。このような場合には例えば、パターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合がある。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、目標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としては例えば、マスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルLCDパネルなどがある。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、小型ミラーのマトリックス状配列がある。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可能である。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。
本明細書では「投影系」という用語は、使用される露光放射あるいはその他の要因(例えば液浸や真空の利用など)に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義に用いられ得る。
ここに図示されているのは、(例えば透過型マスクを用いる)透過型のリソグラフィ装置である。これに代えて、(例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイや反射型マスクなどを用いる)反射型のリソグラフィ装置を用いることもできる。
リソグラフィ装置は2つ以上(2つの場合にはデュアルステージと呼ばれる)の基板テーブル(及び/または2つ以上のパターニングデバイステーブル)を備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは1以上のテーブルで露光が行われている間に他の1以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。
図1に示すようにイルミネータILは放射源SOから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合には、放射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、放射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、放射ビームは放射源SOからイルミネータILへとビーム搬送系BDを介して受け渡される。ビーム搬送系BDは例えば適当な方向変更用のミラー及び/またはビームエキスパンダを備える。あるいは放射源が例えば水銀ランプである場合には、放射源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。放射源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、放射系と総称され得る。
イルミネータILは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタADを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径及び/または内径の大きさ(通常それぞれ「シグマ−アウタ(σ−outer)」、「シグマ−インナ(σ−inner)」と呼ばれる)が調整される。加えてイルミネータILは、インテグレータIN及びコンデンサCOなどの他の要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び強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る。放射源SOと同様に、イルミネータILはリソグラフィ装置の一部とみなされてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、イルミネータILは、リソグラフィ装置の一体的部分であってもよいし、リソグラフィ装置と別体であってもよい。後者の場合、リソグラフィ装置は、イルミネータILを搭載可能に構成されていてもよい。イルミネータILが取り外し可能であり、(例えばリソグラフィ装置の製造業者によって、または他の供給業者によって)別に提供されてもよい。
放射ビームBは、支持構造(例えばマスクテーブル)MTに保持され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MAを通過した放射ビームBは投影系PSに進入する。投影系PSは基板Wの目標部分Cにビームの焦点合わせをする。第2の位置決め装置PWと位置センサIF(例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど)により基板テーブルWTを正確に移動させることができる。基板テーブルWTは例えば放射ビームBの経路に異なる目標部分Cを順次位置決めするように移動される。同様に、第1の位置決め装置PMと他の位置センサ(図1には明示せず)とにより放射ビームBの経路に対してパターニングデバイスMAを正確に位置決めすることができる。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的交換後、あるいは走査中に行われる。一般に支持構造MTの移動は、第1の位置決め装置PMの一部を構成する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)により実現される。同様に基板テーブルWTの移動は、第2の位置決め装置PWの一部を構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により実現される。ステッパでは(スキャナとは逆に)、支持構造MTはショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。パターニングデバイスMAと基板Wとは、パターニングデバイス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を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用の目標部分を占拠しているが、アライメントマークは目標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、パターニングデバイスMAに複数のダイがある場合にはパターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
図示の装置は例えば次のうちの少なくとも1つのモードで使用され得る。
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(すなわち単一静的露光)で目標部分Cに投影される間、支持構造MT及び基板テーブルWTは実質的に静止状態とされる。そして基板テーブルWTがX方向及び/またはY方向に移動されて、異なる目標部分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目標部分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目標部分Cに投影される間(すなわち単一動的露光の間)、支持構造MT及び基板テーブルWTは同期して走査される。支持構造MTに対する基板テーブルWTの速度及び方向は、投影系PSの拡大(縮小)特性及び像反転特性により定められる。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での目標部分の(非走査方向の)幅を制限し、走査移動距離が目標部分の(走査方向の)長さを決定する。
3.別のモードにおいては、支持構造MTがプログラム可能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、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Cに投影される間、基板テーブルWTが移動または走査される。このモードでは、パルス放射源が通常用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルWTの毎回の移動後、または走査中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のプログラマブルミラーアレイ等のプログラム可能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。
上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、各モードに変更を加えて動作させてもよいし、さらに全く別のモードでリソグラフィ装置を使用してもよい。
多くのリソグラフィ装置において、流体が、特に液体が、投影系の最終要素の間に提供される。これは、より微細な形状の結像を可能にするためであり、あるいは、装置の実効NAを大きくするためでもある。本発明の実施の形態はこうした液浸装置に関して後述されるが、非液浸装置に同様に実施してもよい。投影システムPSの最終要素と基板との間に液体を提供する構成は少なくとも二種類に大きく分類することができる。浴槽型の構成と、いわゆる局所液浸システムとである。浴槽型は基板の実質的に全体と任意的に基板テーブルの一部とが液槽に浸される。いわゆる局所液浸システムは、基板の局所域にのみ液体を供給する液体供給システムを使用する。後者の分類では、液体で満たされる空間は平面図にて基板上面よりも小さく、液体で満たされた領域は基板Wがその領域の下を移動しているとき投影システムPSに対し実質的に静止状態にある。本発明のある実施の形態が指向するもう1つの構成は、液体が閉じ込められない全濡れ型である。この構成においては、実質的に基板の上面全体と基板テーブルの全体または一部が液浸液で覆われる。少なくとも基板を覆う液体の深さは浅い。液体は、基板上の(例えば薄い)液体フィルムであってもよい。
提案されている別の構成は液体閉じ込め部材をもつ液体供給システムを設けることである。液体閉じ込め部材は投影システムの最終要素と基板テーブルとの間の空間の境界の少なくとも一部に沿って延在する。こうした構成を図2に示す。液体閉じ込め部材は、投影系に対してXY面で実質的に静止しているが、Z方向(光軸方向)では多少の相対運動があってよい。液体閉じ込め部と基板表面との間にシールが形成されている。ある実施例においては、液体閉じ込め構造と基板表面との間にシールが形成され、このシールはガスシール等の非接触シールであってもよい。そうしたシステムは、米国特許出願公開第2004/0207824号明細書に開示されている。
液体閉じ込め構造12は、投影系PSの最終要素と基板Wとの間の空間11の少なくとも一部に液体を収容する。基板Wに対する非接触シール16が投影系PSの像フィールドの周囲に形成され、基板W表面と投影系PSの最終要素との間の空間に液体が閉じ込められてもよい。この空間11は少なくとも一部が、投影系PSの最終要素の下方に配置され当該最終要素を囲む液体閉じ込め構造12により形成される。液体が、投影系下方かつ液体閉じ込め構造12内部の空間に、液体入口13によって供給される。液体出口13によって液体が除去されてもよい。
その他の多くの形式の液体供給システムも可能である。本発明の実施の形態は、いかなる特定の形式の液体供給システムにも限定されないし、液浸リソグラフィにも限定されない。本発明の実施の形態は、いかなるリソグラフィにも同様に適用することができる。
制御システム又はコントローラ500は、リソグラフィ装置の全体動作を制御し、特に、詳しくは後述する最適化処理を実行する。制御システム500は、中央処理装置、揮発性及び不揮発性の記憶手段、キーボード及びスクリーン等の入出力デバイス、ネットワークへの接続部、及び、リソグラフィ装置の各種部分へのインターフェイスを備える汎用の適切にプログラムされたコンピュータとして具体化されてもよい。制御するコンピュータとリソグラフィ装置との間の一対一の関係は必須ではないと理解されたい。本発明のある実施の形態においては、1つのコンピュータが多数のリソグラフィ装置を制御してもよい。本発明のある他の実施の形態においては、ネットワーク化された多数のコンピュータが1つのリソグラフィ装置を制御するために使用されてもよい。制御システム500は、リソグラフィ装置がその一部を構成するリソセル又はクラスタにおいて関連するプロセス装置及び基板ハンドリング装置も制御するよう構成されていてもよい。制御システム500は、リソセル又はクラスタの監視制御システム、及び/又は、工場の全体制御システムに従属するよう構成されていてもよい。
図3に示されるように、円形の基板(例えばウェーハ)Wは、その全表面積よりもわずかに小さい使用可能領域UAを有しており、デバイス形成には使用不能であるエッジ領域がある。標準的な基板は、例えば150mm、200mm、300mm、又は450mmの公称直径を有することができる。本執筆時点では、300mmがシリコン基板としては標準であり、450mmが提案されている。他の半導体材料、例えばGaAsには小さい寸法が使用される。寸法が大きくなれば、基板の使用可能領域UAが大きくなるという利点がある。本発明の実施の形態は、基板の特定の寸法又は形状の使用には限定されないが、より大型の基板とともに用いられる場合に特に有益である。
図4は、本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す。リソグラフィ装置は、基板テーブルWTと、複数のセンサ41と、少なくとも4つのアクチュエータ51と、コントローラ500と、を備える。基板テーブルWTは、基板Wを支持するよう構成されている。
複数のセンサ41は、各々がある測定位置で基板テーブルWTの変形を測定するよう構成されている。図4においてはセンサ41が基板テーブルWTの下方に位置するが、そうである必要はない。例えば図7に示されるように、センサ41が基板テーブルWTの上方に位置してもよい。ある実施の形態においては、センサ41が基板テーブルWTの内部に設けられている。
アクチュエータ51の少なくとも1つは、単に基板テーブルWTの位置を変化させるというよりも、基板テーブルWTを変形させるよう構成されている。基板テーブルWTの変形とは、基板テーブルWTの位置または向きが変化する代わりに、あるいはそれに加えて、基板テーブルWTの形状が変化することをいう。ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、基板テーブルWTを曲げるよう構成されている。
ある実施の形態においては、本装置は、(基板テーブルWTを変形させないが)基板テーブルWTの位置及び/又は向きを変化させるよう構成されている複数(例えば3つ、又は6つ)のアクチュエータと、基板テーブルWTを変形させるよう構成されている少なくとも1つのアクチュエータと、を備える。ある実施の形態においては、基板テーブルWTの位置及び/又は向きを変化させるよう構成されているすべてのアクチュエータが、さらに、基板テーブルWTを変形させるよう構成されている。
上述のように、第1の位置決め装置PM及び第2の位置決め装置PWは、基板テーブルWTの位置を変化させるよう構成されている。ある実施の形態においては、アクチュエータ51はさらに、基板テーブルWTの向き及び/又は位置を変化させるよう構成されている。アクチュエータ51はさらに、XY面の全体及びZ方向に基板テーブルWTを移動させるよう構成されている。ここで、Z方向は鉛直方向を意味する。
ある実施の形態においては、アクチュエータ51はさらに、上述の第2位置決め装置PWの機能を実行する。ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、第1位置決め装置PM及び第2位置決め装置PWに加えて存在する。
コントローラ500は、センサ41により行われた測定に基づいてアクチュエータ51を制御するよう構成されている。コントローラ500は、基板テーブルWTが所望の形状を有するように基板テーブルWTを変形させるように、アクチュエータ51を制御するよう構成されている。
センサ41は、基板テーブルWTの現在の形状を決定するために、基板テーブルWTの変形量を測定する。ある実施の形態においては、コントローラ500は、センサ41により行われた測定に基づいて基板テーブルWTの形状を決定するよう構成されている。そして、コントローラ500は、所望の形状となるよう基板テーブルWTを制御するために、基板テーブルWTがどのように変形され得るかを決定することができる。そうして、コントローラ500は、所望の形状に到達するよう基板テーブルWTを変形させるように、アクチュエータ51を制御することができる。
従って、本発明のある実施の形態は、標準的なリソグラフィ装置の基板テーブルを剛体にするという考え方から発展している。こうした剛体主義によれば、基板テーブルは、X方向、Y方向、及びZ方向のそれぞれについて剛であるべきである。その目的は、基板テーブルの曲げを防ぐことにある。曲げを防ぐという目的はすなわち、リソグラフィ装置の使用中に経験する望ましくない基板テーブルの変形を防止するということである。その理由は、従前は、基板テーブルが望ましくない変形を被る場合には特に、基板テーブルの位置を、とりわけ基板の露光される部位の位置を正確に制御することが非常に難しかったからである。
特に、剛体主義によると、基板テーブルの1次固有振動数の振動が2kHzよりも有意に大きい振動数を有するように基板テーブルが設計される。その目的は、このような固有振動数で基板テーブルを振動させる原因となるリソグラフィ装置の他の構成要素の動き(例えば振動)の可能性を低減するためである。ここで、1次固有振動数とは、振動が発生する最も低い振動数である。ある実施の形態においては、1次固有振動数は1次曲げモードに相当する。
1次固有振動数は、基板テーブルの剛性を増すことで、大きくすることができる。そのようにするために例えば、基板テーブルの厚さが、基板テーブルの面積に関連して、ある厚さしきい値以上であることを保証してもよい。
上述のように、大型基板Wには、使用可能領域UAが大きくなるという利点がある。基板Wが大きいほど、基板Wを支持する基板テーブルWTが大きくなる。本発明のある実施の形態は、大型の基板テーブルWTを、その剛性を保証するのであれば必要とされたはずの厚さ増加を要することなく、使用可能とする。これは、基板テーブルWTの質量の望まれない増加を避けることができるので、有益である。大型で低質量の基板テーブルWTとすることにより、基板テーブルWTの加速度で妥協することなく、基板Wの使用可能領域UAを広くすることができる。
ある実施の形態においては、基板テーブルWTの1次固有振動数は、約2kHz以下である。こうした低い1次固有振動数は以前は問題であったが、本発明のある実施の形態は、基板テーブルWTを所望の形状に変形させるよう構成されているアクチュエータ51を設けることによって、問題を克服することができる。故に、アクチュエータ51は、基板テーブルWTの望ましくないいかなる振動も補償することができる。アクチュエータは、何らかのこうした振動の作用を軽減し、及び/または、望ましくない振動の発生する可能性を低減することができる。
ある実施の形態においては、基板テーブルWTの平均鉛直厚さは、約60mm以下であり、任意的に、約50mm以下である。ある実施の形態においては、基板テーブルWTの平均鉛直厚さは、約40mm以下であり、任意的に、約30mm以下であり、任意的に約10mm以下である。従って、基板テーブルWTは比較的薄くなることができる。薄型の基板テーブルWTは比較的柔軟となりやすく、それ故に、リソグラフィ装置の使用中にリソグラフィ装置の他の構成要素の動きによって変形されやすくなる。本発明のある実施の形態によると、アクチュエータ51は、基板テーブルWTの変形による基板テーブルWTの何らかの屈曲を補償することができる。
ある実施の形態においては、基板テーブルWTは、約300mm以上の、任意的に、約400mm以上の、基板テーブルWT面に平行な平均直径を有する。ある実施の形態においては、リソグラフィ装置が約450mmの直径を有する基板Wと組み合わせて使用される。この場合、基板テーブルWTは、約500mm以上の、任意的に、約600mm以上の、面内平均直径を有してもよい。基板テーブルWTが大型になると所与の力についての基板テーブルWTの変形量は大きくなる。あらゆる望ましくない変形は、基板テーブルWTを所望の形状に変形させる本発明の実施の形態のアクチュエータ51によって、補償することができる。
ある実施の形態においては、コントローラ500は、複数のセンサ41により行われた測定に基づいて、基板テーブルWTの平坦度を維持するように、アクチュエータ51を制御するよう構成されている。これは、本発明の本実施の形態のアクチュエータ51による基板テーブルWTの変形の目的である。したがって、基板テーブルWTは柔軟であっても(即ち、剛でなくても)よく、アクチュエータが基板Wを支持する平坦表面を維持することができる。このことは、リソグラフィ装置において基板Wの露光される部位を正確に位置決めするのに役立つ。
ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、基板テーブル上面が平坦ではない所望の形状に基板テーブルWTを変形させるよう構成されている。この所望の形状は基板テーブル上面が目標表面形状を有する。従って、本発明のある実施の形態によると、基板テーブルWTの上面の形状を意図的に変形させることが可能である。これは、基板Wの所望の部位が放射ビームによって所望の高さ及び角度で照射されるように基板テーブルWTを制御するために行われ得る。目標の輪郭形状はコントローラ500にプログラムされていてもよい。
従って、コントローラ500は、基板テーブルWTの上面に目標輪郭形状を実現するよう基板テーブルWTを変形させるように、アクチュエータ51を制御するよう構成されている。それとともに、複数のセンサ41は、基板テーブルWTの現在形状を決定するために基板テーブルWTの変形を測定する。従って、センサ41は、コントローラ500に基板テーブルWTの形状を制御させることを可能にするフィードバックループの一部である。
ある所与の形状(例えば、実質的に円形、実質的に方形など)に応じて、基板テーブルWTは既知の固有モードに従った変形を受ける。固有モードは基板テーブルWTの形状に依存する。ある1つの固有モードは基板テーブルWTの振動モードである。各固有モードには、その固有モードの共振を生じさせる特定の固有振動数が関連付けられている。ある基板テーブルWTの固有モード及び関連する固有振動数は、リソグラフィ装置の使用の前に計算し決定することができる。
基板テーブルWTの曲げ振動は、いくつかの固有モード(異なる振幅を有する)の重ね合わせとして記述され得る。ある実施の形態においては、センサ41は、基板テーブルWTの変形の変化を経時的に測定するよう構成されている。ある実施の形態においては、センサ41はコントローラ500に測定結果を出力する。この情報に基づいて、コントローラ500は、それら振動モードを補償するよう基板テーブルWTを変形させるように、アクチュエータ51を制御することができる。
従って、ある実施の形態においては、コントローラ500は、少なくとも1つの固有モードに関して基板テーブルWTの変形を制御するよう構成されている。コントローラ500は、その少なくとも1つの固有モードの特性に基づいてアクチュエータ51を制御するよう構成されている。当該特性は、その特定の固有モードに従った基板テーブルWTの曲がり方であってもよい。
ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、アレイ50に配列されている。アクチュエータ51は、基板テーブルWTの主たる表面に全体的に実質的に均一に分布している。図4に示されるように、ある実施の形態においては、アクチュエータ51はアレイ50に配列されている。アクチュエータ51は、ベースプレート60の主たる表面に全体的に分布している。アクチュエータ51の分布は、制御性及び/または性能を最大化するよう選択されている。ある実施の形態においてはアクチュエータ51は実質的に均一に分布する。ある実施の形態においては、アクチュエータ51の単位面積あたり密度は、投影系PSの最終レンズの直下においてその他の場所よりも大きい。アクチュエータ51の位置は基板テーブルWTに重なっている。ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、基板テーブルWTの実質的に下面の全域にわたって配列されている。
アクチュエータ51を基板テーブルWTの面積にわたって分布させる目的は、基板テーブルWTの位置又は向きを移動させるように基板テーブルWTをアクチュエータ51で駆動することの副作用である基板テーブルWTの何らかの望ましくない変形を低減することである。ある実施の形態においては、リソグラフィ装置は、少なくとも16個のアクチュエータ51を備え、ある実施の形態においては少なくとも24個のアクチュエータ51を備え、ある他の実施の形態においては少なくとも32個のアクチュエータ51を備え、ある実施の形態においては少なくとも56個のアクチュエータ51を備える。望ましくは、基板テーブルWTが大型であるほど、アクチュエータ51の数も多くする。アクチュエータ51の数が多いことにより、個々のアクチュエータ51から作用する力は小さくなり得る。単位面積あたりのアクチュエータ51の密度が大きいほど、基板テーブルWTの制御の空間周波数は小さくなる。アクチュエータ51の数が多いことにより、高次の固有モードを補償することができる。
基板テーブルWTの表面において(テーブルの位置を変えるために)基板テーブルWTを駆動する場所の数が多いほど、副作用としての望ましくない基板テーブルWTの形状の変形は小さくなる。したがって、ある実施の形態においては、リソグラフィ装置は、少なくとも100個のアクチュエータ51を備える。アクチュエータ51の数及び/または分布が大きくなるほど、基板Wの下方の基板テーブルWT内の最大ひずみは小さくなる。
ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、基板テーブルWTの少なくとも2つの端部に位置する。アクチュエータ51は基板テーブルWTをXY方向に、基板テーブルWTの当該端部で、及び/または、基板テーブルWTの主たる表面内の(上記端部から離れた)位置で、駆動してもよい。
ある実施の形態においては、各アクチュエータ51はコイル52を備える。ある実施の形態においては、コイル52はベースプレート60の内部に配設されている。ベースプレート60は基板テーブルWTの下方にある。
図5は、ベースプレート60の平面図である。図5に見られるように、各アクチュエータ51に相当するコイル52は、ベースプレート60の全体に分布している。この分布は一様であってもよいし、そうでなくてもよい。
ある実施の形態においては、基板テーブルWTは、マグネットアレイ55を備える。この磁石配列55は、基板テーブルWTを作動させるための作動システムの一部を構成する。アクチュエータ51は、各々がコイル52を備えており、磁石配列55のある部位に力を与えることにより基板テーブルWTを変形させることができる。磁石配列55は、基板テーブルWTに不可欠である。ある実施の形態においては、磁石配列55はハルバッハ配列を備える。
図4に示されるように、複数のセンサ41は、センサアレイ40に備えられていてもよい。ある実施の形態においては、センサアレイ40は、基板テーブルWTの上方の基準フレームRFに関係づけられている。センサアレイ40に備えられたセンサ41は各々が基板テーブルWTの鉛直高さをある測定位置で測定するよう構成されている。こうして、アクチュエータ51の使用により基板テーブルWTの非剛体制御が可能になる。
任意の適切なセンサ41を本発明の実施の形態に使用することができる。ある実施の形態においては、複数のセンサ41の各々が静電容量センサを備える。しかし、他の形式のセンサを、静電容量センサに加えて、または、静電容量センサに代えて、使用することも可能であろう。例えば、センサ41としては、レーザ干渉計センサ、またはエンコーダセンサ等もあり得る。ある実施の形態においては、センサ41は、焦点センサアレイを備える。上述のように、ある実施の形態においては、センサ41とアクチュエータ51とによって、基板テーブルWTの平坦度が維持される。よって、XY面エンコーダの傾きを制御することもできる。
ある実施の形態においては、各センサ41は、1つのアクチュエータ51のコイル52を通過して測定位置とセンサ41との間を伝播する信号によって、当該測定位置での基板テーブルWTの変形を感知するよう構成されている。ある実施の形態においては、センサアレイ40は、ベースプレート60の下方に位置する。ある実施の形態においては、センサ41は少なくとも部分的に、ベースプレート60の内部に設けられている。従って、センサアレイ41は、ベースプレート60(ここにすべてのコイル52が配置されている)を通じて「視線」を向けている。
ある実施の形態においては、ベースプレート60は台座または外部バランスマスに固定されている。ある実施の形態においては、台座または外部バランスマスはリソグラフィ装置の使用中に、少量のみ移動するか又はまったく移動せず、例えば1mm未満しか移動しない。これにより、センサ41はリソグラフィ装置の使用中にベースプレート60を通じて視線を向けることができる。
図6は、アクチュエータ51の1つの横断面図である。アクチュエータはコイル52を備える。ある実施の形態においては、アクチュエータ51は、冷却プレート53を備える。冷却プレートは、コイル52の内側表面に設けられていてもよい。
図4ないし図6に示す構成によって、複数のセンサ41は各々が、基板テーブルWTの下方で伝達される信号により基板テーブルWTの底面での変形を測定するよう構成されている。よって、センサ41は、基板テーブルWTの底面の鉛直高さを測定するよう構成されていてもよい。
図4に示されるように、基板テーブルWTは、その底面に反射性表面45を備えてもよい。従って、基板テーブルWTの底面は、複数のセンサ41からの信号を反射するよう反射性を有してもよい。ある実施の形態においては、反射性表面45は二次元格子を備える。
センサアレイ40が基板テーブルWTの下方に位置する場合においては、センサアレイ40は、ファイバ型の焦点感知アレイを備えてもよい。ある実施の形態においては、このファイバ型アレイは、ファイバプローブにマウントされたシングルモードファイバと感知素子とを備えるファイバ型ファブリペロー干渉計を備える。ファイバと反射面との間隔はキャビティ長と呼ばれる。反射光はキャビティ長に応じて変調される。ある実施の形態においては、上記のファイバ型アレイは、放射を伝達する送光ファイバの配列と、対象と、放射を捕捉する受光ファイバの配列と、を備える。この放射はプローブの先端にて送光ファイバから出射され、対象に入射し、受光ファイバにより捕捉されて当該プローブに伝達される。観測される強度は、プローブ先端と対象との距離に比例する。ある実施の形態においては、センサアレイ40は、ファイバによる角度測定を実行してもよい。ある実施の形態においては、センサアレイ40は、誘導センサアレイ及び/または音響センサアレイを備える。
基板テーブルWTの下方に位置する複数のセンサ41を使用して基板テーブルWTの変形を計測する利点は、リソグラフィ装置の投影系PSに望ましくない干渉を生じることなくリソグラフィ装置の光軸において基板テーブルの変形を測定することが可能であるということである。光軸で基板テーブルWTの変形を測定することが望ましいのは、基板Wが露光されるのがまさにこの場所だからである。従って、光軸での基板テーブルWTの測定鉛直高さは、基板W上の露光されるダイの鉛直高さを代表する。これは、システムの焦点を制御するのに役立つ。
よって、ある実施の形態においては、複数のセンサ41の少なくとも1つがリソグラフィ装置の投影系PSの光軸で基板テーブルWTの変形を測定する。ある実施の形態においては、複数のセンサ41の少なくとも1つがリソグラフィ装置の投影系PSの光軸外で基板テーブルWTの変形を測定する。この少なくとも1つのセンサ41は、リソグラフィ装置の投影系PS及び/または基準フレームRFに対して基板テーブルWTの変形を測定する。
しかし、センサアレイ40は、基板テーブルWTの下方にある必要はなく、あるいは、基板テーブルWTの下方で伝達される信号によって基板テーブルWTの変形を感知する必要はない。図7は、本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す。図7に示されるように、リソグラフィ装置は、基板テーブルWTの上方に位置する基準フレームRFを備えてもよい。センサアレイ40は基準フレームRFに取り付けられていてもよい。ある実施の形態においては、各センサ41が、基板テーブルWTの位置をエンコーダ格子により検出するよう構成されているエンコーダセンサを備える。これに加えて又はこれに代えて、センサアレイ41は、少なくとも1つの干渉計センサ(表面干渉計など)を備えてもよい。
図7に示されるように、センサアレイ40は、基板テーブルWTの上面で変形を測定するよう構成されていてもよい。干渉計センサ及びエンコーダセンサに加えて又はそれらに代えて、センサアレイ40は、ファイバ型焦点感知アレイ及び/または光学像センサアレイを備えてもよい。
ある実施の形態においては、複数のセンサ41は各々が、基板テーブルWT内部で伝達される信号によって基板テーブルWTの変形を測定するよう構成されている。従って、センサ41は、基板テーブルWTの内側で内部測定を実行してもよい。
内部測定システムを使用する場合、センサアレイ40は、静電容量センサアレイ、遮蔽誘導センサアレイ、干渉計センサ、及び/または、グレーティングセンサを備えてもよい。
ある実施の形態においては、複数のセンサ41は各々が、基板テーブルWT内部でのセンサ41の変形量に対応する信号によって変形を測定するよう構成されている。センサ41は各々が、ファイバブラッググレーティング及び/または圧電素子を備えてもよい。基板テーブルWTが変形するとき、基板テーブルWT内部のセンサ41にも変形が作用する。センサ(例えば圧電素子)の変形が基板テーブルWTの変形を代表する。このようにして光軸での基板テーブルWTの変形を測定することが可能である。
ある実施の形態においては、リソグラフィ装置は、基板テーブルWTを移動させるためのロングストローク・ショートストローク構成を有する。ある実施の形態においては、基板テーブルWTのXY面における作動はロングストロークステージによって与えられる。ショートストロークステージは、ロングストロークステージに包囲されており、重力を補償するよう基板テーブルWTに鉛直力を与える。ショートストロークステージはさらに、6自由度の精密位置決めを実行する。ある実施の形態においては、ショートストロークステージは、基板テーブルWTを備える。
ある実施の形態においては、基板テーブルWTは、基板固定機構を備える。基板固定機構は、静電クランプ及び/または真空クランプを備えてもよい。極紫外リソグラフィ装置の場合、極低圧の環境で使用されるため、静電クランプが有効である。
理解されるように、既述の特徴はいずれも他の任意の特徴とともに用いられ得るものであり、明示的に記載され本願に含まれる組み合わせのみには限られない。
ある実施の形態においては、投影系PSと、基板テーブルWTと、複数のセンサ41と、少なくとも1つのアクチュエータ51と、コントローラ500と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。投影系PSは、パターンが与えられた放射ビームを基板Wに投影するためにある。基板テーブルWTは、基板Wを支持し、投影系PSに対し移動するよう構成されている。複数のセンサ41は、基板テーブルWTの変形を測定するよう構成されている。少なくとも1つのアクチュエータ51は、基板テーブルWTを変形させるよう構成されている。コントローラ500は、センサ41により行われた測定に基づいて基板テーブルWTを変形させるように、アクチュエータを制御するよう構成されている。複数のセンサ41は、投影系PSに対向する基板テーブルの第2の片側とは反対の基板テーブルの第1の片側に配置されている。複数のセンサ41は、投影系PSに対し実質的に静止している。
基板テーブルの第1の片側は、基板テーブルの下方であってもよい。第2の片側は、基板を保持する基板テーブルの上部の上方であってもよい。センサは、ベースプレート、台座、または外部バランスマスに配置されていてもよい。基板テーブルの移動量に比べて、ベースプレート、台座、またはバランスマスの移動量は限られており、0cmないし10cmの範囲にあり、例えば、5cm、1cm、5mm、または1mmを超えない。したがって、センサは投影系PSに対し実質的に静止している。センサを静止させることにより、センサへの配線による動的な外乱が低減される。
少なくとも1つのセンサは、投影系の光軸に配置されていてもよい。こうして基板テーブルの目標部分Cに最も近い部分の変形を測定することができる。これにより、パターンが投影される場所でのアクチュエータによる変形量を正確にすることができる。こうして、投影パターンの品質を改善することができる。
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、マイクロスケールの、あるいはナノスケールの形状をもつ部品を製造するその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、磁区メモリ用案内パターン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。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウェーハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。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装置)、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より処理されてもよい。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既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味する。
本明細書において「放射」及び「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)、及び、極紫外(EUV)放射(例えば5乃至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を指し示す。
「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折光学素子、反射光学素子を含む1つまたは各種の光学素子の組み合わせを指し示すものであってもよい。
本発明の特定の実施形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよい。例えば、本発明の実施の形態は、上述の方法を記述する機械で読み取り可能な命令の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の形式をとってもよいし、そのコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体(例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク)であってもよい。機械で読み取り可能な命令は2以上のコンピュータプログラムにより実現されてもよい。それら2以上のコンピュータプログラムは1つまたは複数の異なるメモリ及び/またはデータ記録媒体に記録されていてもよい。
上述のコントローラは信号を受信し処理し送信するのに適切ないかなる構成であってもよい。例えば、各コントローラが上述の方法のための機械読み取り可能命令を含むコンピュータプログラムを実行するための1つまたは複数のプロセッサを含んでもよい。コントローラはそのようなコンピュータプログラムを記録するデータ記録媒体及び/またはそのような媒体を受けるハードウェアを含んでもよい。
上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、この開示に基づく請求項の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、当業者には明らかなことである。

Claims (15)

  1. パターンが与えられた放射ビームを基板に投影するための投影系と、
    基板を支持し、投影系に対し移動するよう構成されている基板テーブルと、
    基板テーブルの変形を測定するための複数のセンサと、
    基板テーブルを変形させるための少なくとも1つのアクチュエータと、
    前記複数のセンサにより行われた測定に基づいて基板テーブルを変形させるように前記アクチュエータを制御するコントローラと、を備え、
    前記複数のセンサは、投影系に対向する基板テーブルの第2の片側とは反対の基板テーブルの第1の片側に配置されており、
    前記複数のセンサは、投影系に対し実質的に静止した前記基板テーブルの下方の場所に配置されている、リソグラフィ装置。
  2. 前記複数のセンサの少なくとも1つは、前記投影系の光軸に配置され前記基板テーブルの鉛直高さを測定するよう構成されている、請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記コントローラは、前記複数のセンサにより行われた測定に基づいて、前記基板テーブルの平坦度を維持するように前記アクチュエータを制御する、請求項1または2に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記コントローラは、前記基板テーブルの変形を少なくとも1つの固有モードに関して演算し、該少なくとも1つの固有モードの特性に基づいて前記アクチュエータを制御する、請求項1から3のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  5. 複数のアクチュエータを備え、該アクチュエータは、アレイに備えられ、前記基板テーブルの主たる表面にわたって実質的に均一に分布する、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. 各アクチュエータは、前記第1の片側に配置されているベースプレート内に任意的に配設されているコイルを備える、請求項1から5のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  7. 各センサは、前記アクチュエータのうちの1つのコイルを通過して測定位置と当該センサとの間を伝播する信号によって、当該測定位置での前記基板テーブルの変形を感知する、請求項6に記載のリソグラフィ装置。
  8. 前記複数のセンサは各々が、前記基板テーブルの前記第1の片側で伝達される信号によって、前記第1の片側での前記基板テーブルの表面の変形を測定する、請求項1から7のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記第1の片側での前記基板テーブルの表面は、前記複数のセンサからの信号を反射するよう反射性を有する、請求項8に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記複数のセンサは、ベースプレート、台座、または外部バランスマスに配置されている、請求項1からのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  11. 前記基板テーブルの1次固有振動数は2kHz以下であり、及び/または、前記基板テーブルの平均鉛直厚さは60mm以下であり、及び/または、前記基板テーブルは基板テーブル面に平行な平均直径が300mm以上である、請求項1から10のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  12. 前記複数のセンサは各々が、静電容量センサを備える、請求項1から11のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  13. 少なくとも2つのアクチュエータが前記基板テーブルの複数の端部に位置する、請求項1から12のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
  14. リソグラフィ装置の基板テーブルを変形させる方法であって、
    基板テーブルの変形を複数のセンサを使用して測定することと、
    測定結果に基づいて基板テーブルを変形させるよう少なくとも1つのアクチュエータを制御することと、を備え
    前記複数のセンサは、投影系に対向する基板テーブルの第2の片側とは反対の基板テーブルの第1の片側に配置されており、
    前記複数のセンサは、投影系に対し実質的に静止した前記基板テーブルの下方の場所に配置されている、方法。
  15. パターンが与えられた放射ビームを、少なくとも1つの基板テーブルにより支持される連続する複数基板に投影するようリソグラフィ装置を使用することと、
    リソグラフィ装置の使用中に基板テーブルを変形させるために、請求項14に記載の方法を使用することと、を備えるデバイス製造方法。
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