JP5669841B2 - 検出装置及び方法、並びにリソグラフィシステム - Google Patents

Description

[関連出願の相互参照]
[0001] 本出願は、２００９年７月３１日に出願された米国仮出願第６１／２３０，１８９号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は、近接センサ、特に半導体リソグラフィ用途で使用される近接センサに関する。

[0003] 多くの自動製造プロセスが、製造ツールと加工されている製品または材料面との間の距離の検知を必要とする。状況により、例えば半導体リソグラフィにおいて、この距離は、１ナノメータに近い精度で測定される必要がある。

[0004] そのような精度の近接センサの製作に伴う課題は、特にフォトリソグラフィシステムという状況の中で重要である。フォトリソグラフィの状況において、非侵入性であることはもとより非常に短い距離を正確に検出する必要性に加えて、近接センサは、汚染物質を取り込むことも、加工面、通常、半導体ウェーハに接触することもできない。いずれの状況が発生しても、加工されている材料面または製品の品質が著しく低下する、または損なわれるおそれがある。

[0005] 非常に短い距離を測定するために、さまざまなタイプの近接センサが利用可能である。近接センサの例としては、容量ゲージおよび光学ゲージが含まれる。これらの近接センサは、リソグラフィ投影システムで使用される際に深刻な欠点を有する。というのは、ウェーハ上に堆積した物質の物理的特性がセンサの精度に影響を及ぼすことがあるからである。例えば、電荷の集中に依存する容量ゲージは、１種類の材料（例えば、金属）が集中する場所で誤った近接読取値を示すことがある。より一般的に、光学的方法または容量方法では、フォトレジストコーティングの下方の層との有意な相互作用によるエラーが生じる傾向がある。別の部類の問題は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）およびリン化インジウム（ＩｎＰ）などの非導電性および／または感光性材料から形成された新種のウェーハが使用される場合に生じる。このような場合、容量ゲージおよび光学ゲージは誤った結果をもたらすおそれがあり、従って最適でない。

[0006] 米国特許出願公開第１１／６４６，６１２号および１０／３２２，７６８号ならびに米国特許第４，９５３，３８８号および４，５５０，５９２号は、流体センサを使用することによる近接検知の別の手法を開示しており、それらのすべては、参照により全体が本明細書に組み込まれる。本出願において、「流体」という言葉の使用には、液体状態または気体状態のいずれの物質の使用も含まれる。典型的な流体センサは、基準面および測定面上に流体流を放出する１つの基準ノズルおよび１つ以上の測定ノズルを含む。測定ノズルと測定面との間の距離を求めるために、センサ内の背圧差の測定が行われる。流体センサは、電荷の集中、またはウェーハ表面の電気的、光学的、または他の物理的特性の影響を受けにくい。流体センサは、最上部の物理層のみを検出することによって優れた結果をもたらす。従って、これらのタイプのセンサは、リソグラフィ露光に先立って焦点を設けるために使用されるものなど、材料面のトポグラフィ測定にとって理想的である。

[0007] 近接センサ（エアゲージと呼ばれることが多い）がＥＵＶリソグラフィ用途において利用されるために、そのような近接センサは、高真空環境で動作する必要がある。そのような真空条件は、真空を維持するために使用されるポンピングシステムに負荷をかけ過ぎないように制限された流体質量流量を用いる近接センサを必要とする。従来の動作領域における流体力学は、過剰圧力ゲインを有するものの、より低い流体質量流量に起因するより遅い応答時間を有する近接センサをもたらす。

[0008] 他の用途において、近接センサは、大気条件で機能する。そのような環境において、近接センサは、ノイズによる不利点を招かずにいかに多くの流れをノズルを介して押し出せるかということよって制限される。そのような環境において、ノズルを環境の圧力変化から隔離するためにシュラウド（shroud）が設けられることが多い。通常、そのような大気ベースの近接センサは、上述の真空ベースの相当物と比較して、低ゲインおよび高ノイズを招く。

[0009] リソグラフィ用途で使用される際に真空環境または大気環境のいずれにも適した流量に対する適切な応答時間およびゲインを有する正確な近接センサを提供する装置および方法が必要とされる。

[0010] 本発明の一実施形態において、ダイアフラムによって基準チャンバから隔離された測定チャンバを含む近接センサが提供される。測定チャンバおよび基準チャンバは、流体供給部から流体を受け、各チャンバはそれ自体の専用ノズルを介して流体を放出する。基準チャンバの場合、基準面が基準ノズルに近接して配置される。測定ノズルの加工面に対する近接は、測定チャンバ内の圧力に影響を及ぼすので、差圧がダイアフラムにわたって存在する。この差圧（ひいては、加工面の関連する近接）は、ダイアフラムの動きをもたらす。シュラウドが、測定ノズル、基準ノズル、および加工面を実質的に取り囲み、それによってシュラウドと加工面との間に流体を環境に放出する周囲ギャップが残される。

[0011] 本発明のさらなる実施形態において、近接センサの外側環境が真空である場合、部分流体供給部がシュラウドに連結される。調整可能な流体供給部をシュラウドの内部に設けることにより、近接センサを特定の動作レジームへ導くという点で、さらなる柔軟性がもたらされる。

[0012] 本発明のさらなる実施形態において、外側環境が大気圧である場合、部分真空供給部がシュラウドに連結される。シュラウドの内部から調整可能な量の流体を排出することによって、近接センサを特定の動作レジームへ導くという点で、再びさらなる柔軟性がもたらされる。

[0013] 本発明のさらなる実施形態において、ダイアフラムの動きの検知が提供される。外側センサは、差圧に応じたダイアフラムの動きを測定することができる。光学的検知、誘導性検知および容量性検知を含む、さまざまな検知手段が本発明の範囲内にある。

[0014] 本発明のさらなる実施形態、特徴、および利点、ならびに本発明のさまざまな実施形態の構造および動作を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

[0015] 本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。これらの図面において、同様の参照番号は、同一または機能的に同様の要素を示す。

[0016] 図１Ａは、反射型リソグラフィ装置を示す。 [0016] 図１Ｂは、透過型リソグラフィ装置を示す。 [0017] 図２は、本発明の一実施形態に係る、高圧近接センサの図である。 [0018] 図３は、本発明の一実施形態に係る、低圧近接センサの図である。 [0019] 図４は、本発明の一実施形態に係る、チャンバ圧の関数としての近接センサのゲインおよび応答帯域幅を示す。 [0020] 図５は、本発明の一実施形態に係る、シュラウドを使用して近接センサのゲインおよび動作帯域幅を改善する方法のフローチャートである。

[0021] 本発明は、特定の用途について例示的な実施形態を参照しながら本明細書において説明されるが、当然のことながら、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本明細書で提示される教示を利用できる当業者は、その教示の範囲内の追加の変更形態、応用例、および実施形態、ならびに本発明が非常に有用であろう追加の分野を認識するであろう。

[0022] 図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれリソグラフィ装置１００および１００’を概略的に示している。リソグラフィ装置１００および１００’の各々は、放射ビームＢ（例えば、ＤＵＶまたはＥＵＶ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、レチクル、または動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成され、かつパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されたサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、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成され、かつ基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、を含む。また、リソグラフィ装置１００および１００’は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分（例えば、１つ以上のダイを含む）Ｃ上に投影するように構成された投影システムＰＳを有する。リソグラフィ装置１００において、パターニングデバイスＭＡおよび投影システムＰＳは反射性を有し、リソグラフィ装置１００’において、パターニングデバイスＭＡおよび投影システムＰＳは透過性を有する。

[0023] 照明システムＩＬとしては、放射Ｂを誘導し、整形し、または制御するための屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。

[0024] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの向き、リソグラフィ装置１００および１００’の設計、および、パターニングデバイスＭＡが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスＭＡを保持することができる。サポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスを、例えば、投影システムＰＳに対して所望の位置に確実に置くことができる。

[0025] 「パターニングデバイス」ＭＡという用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ内にパターンを作り出すように、放射ビームＢの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。放射ビームＢに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分Ｃ内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応し得る。

[0026] パターニングデバイスＭＡは、（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’のように）透過型であっても、（図１Ａのリソグラフィ装置１００のように）反射型であってもよい。パターニングデバイスＭＡの例としては、レチクル、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、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型、ならびに種々の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一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームＢにパターンを付ける。

[0027] 「投影システム」ＰＳという用語は、使われてい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といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含し得る。ＥＵＶまたは電子ビーム放射に対して真空環境を用いることができる。というのは、他のガスは放射または電子を吸収し過ぎる場合があるからである。従って、真空壁および真空ポンプを用いて、真空環境をビーム経路全体に提供することができる。

[0028] リソグラフィ装置１００および／またはリソグラフィ装置１００’は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）ＷＴを有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加の基板テーブルＷＴは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上の基板テーブルＷＴを露光用に使うこともできる。別の１つ以上の基板テーブルＷＴが露光に使用されている間に予備工程が実行される場合、そのような予備工程は「インラインフェーズ」中に行われると言われる。というのは、予備工程がリソグラフィ装置１００および／またはリソグラフィ装置１００’の所望のスループットの範囲で実行されるからである。これに対して、別の１つ以上の基板テーブルＷＴが露光に使用されている間に予備工程を実行することができない場合、そのような予備工程は「オフラインフェーズ」中に行われると言われる。リソグラフィ装置１００および／またはリソグラフィ装置１００’の所望のスループットの範囲で予備工程を実行することができないからである。本明細書で詳述するように、露光システム（例えば、リソグラフィ装置１００、１００’の投影システムＰＳ）のフォーカス位置決めパラメータは、オフラインフェーズ、インラインフェーズ、またはそれらの組み合わせの中で決定されてよい。

[0029] 図１Ａおよび図１Ｂ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。例えば、放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯとリソグラフィ装置１００、１００’は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００または１００’の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームＢは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、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（図１Ｂ）を利用して進む。その他の場合においては、例えば、放射源ＳＯが水銀ランプである場合、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００、１００’の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0030] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤ（図１Ｂ）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（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。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といったさまざまな他のコンポーネント（図１Ｂ）を含むことができる。イルミネータＩＬを使って放射ビームＢを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。

[0031] 図１Ａを参照すると、放射ビームＢは、サポート構造（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上に入射して、パターニングデバイスＭＡによってパターン形成される。リソグラフィ装置１００において、放射ビームＢはパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡから反射される。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡから反射された後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に放射ビームＢの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサＩＦ１を使い、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付けることもできる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。

[0032] 図１Ｂを参照すると、放射ビームＢは、サポート構造（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上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナ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、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１Ｂには明示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。

[0033] 通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナ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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２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って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、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のみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（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、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。

[0034] リソグラフィ装置１００および１００’は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。

[0035] ステップモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームＢに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。

[0036] スキャンモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームＢに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。

[0037] 別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴを実質的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームＢに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。パルス放射源ＳＯを採用することができ、さらに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の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、本明細書に記載のタイプのプログラマブルミラーアレイといったプログラマブル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。

[0038] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0039] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス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）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ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で処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0040] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）または極端紫外線（例えば、５ｎｍ以上の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0041] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折型および反射型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。

[0042] 図２は、本発明の一実施形態に係る、高圧近接センサ２００の図である。高圧近接センサ２００は、低圧環境、通常、真空において動作する。近接センサ２００は、測定ノズル２０５、測定チャンバ２１０、ダイアフラム２１５、基準チャンバ２２０、基準ノズル２２５、基準面２３０、基準入口２３５、および測定入口２４０を含む。流体供給部２５５が、測定入口２４０および基準入口２３５を介して流体を近接センサ２００に供給する。流体供給部２５５からの流体供給の制御は、任意の基準リストリクタ２５０および任意の測定リストリクタ２６０によって実行することができ、これらのリストリクタは、それぞれの入口２３５および２４０の一部を形成する。

[0043] ダイアフラム２１５は、基準チャンバ２２０と測定チャンバ２１０との間の共通の壁の一部を形成し（すなわち、共通であり、またはチャンバとチャンバとの間のインターフェイスを形成し）、従って基準チャンバ２２０を測定チャンバ２１０から隔離する。流体の放出は、それぞれのチャンバと対応付けられたノズルを介して達成される。流体放出の容易さは、近接する外面に対する当該ノズルの近接度によって決まる。例えば、測定ノズル２０５からの流体放出の容易さは、近接する加工面２９０、例えば、半導体ウェーハ面に対する近接度によって決まる。基準ノズル２２５の場合、基準面２３０は、基準ノズル２２５に隣接かつ近接して配置される。そのような基準面２３０の配置を採用することによって、基準圧力が基準チャンバ２２０内に確立される。測定チャンバ２１０の圧力は、測定ノズル２２５の近接加工面２９０に対する近接度によって確立される。ダイアフラム２１５は、基準チャンバ２２０と測定チャンバ２１０との差圧変動に応じて動く。結果として、そのような圧力変動は、近接センサ２００による精査のもとで加工面２９０のトポグラフィ変化に対して応答する。

[0044] 測定ノズル２０５、基準ノズル２２５、および加工面２９０を取り囲むのは、加工面２９０に近いが完全には接触しないシュラウド２８０である。代わりに、シュラウド２８０は、シュラウド２８０と加工面２９０との間に、流体が低圧環境に流出することができる周辺ギャップ２９５を残す。この低圧環境では、圧力は通常、真空である。測定ノズル２０５および基準ノズル２２５はともに、シュラウド２８０の内部に流体を放出し、さらには、シュラウド２８０と加工面２９０との間の周辺ギャップ２９５を介して流体を環境に放出する。周辺ギャップ２９５の変化は、流体力学、従って測定ノズル２０５および基準ノズル２２５から環境への流体放出に影響を及ぼす。近接センサ２００の精度が周辺ギャップ２９５の変化の影響を受けないことは重要である。というのは、近接センサ２００の差動ブリッジ構成によって、ブリッジ構成の基準分岐および測定分岐に共通するそのような変動の同相モードの除去が行われるからである。除去される同相モード誤差の他の原因としては、当業者に知られているような、流体供給圧の変動、周囲温度の変動、気流による影響などが含まれる。

[0045] シュラウド２８０は、近接センサ２００の性能に以下の利点を与える。上述の通り、流体は、シュラウド２８０を介して測定チャンバ２１０および基準チャンバ２２０から外部環境に放出される。測定ノズル２０５の観点からすれば、測定ノズル２０５は、より低圧の環境、通常、真空に流体を放出するというより、より高圧の環境に流体を放出する。シュラウド２８０の内部から外側環境への実際の圧力降下は、正味の流体質量、周辺ギャップ２９５の断面積、およびシュラウド２８０の周辺長を含む、多数の要因の結果である。これらのパラメータは、過剰空気圧ゲイン（すなわち、差圧の近接距離に対する比率）と所望の応答時間減少、すなわち、近接センサ２００の応答帯域幅の増加の兼ね合いを可能にする。

[0046] 例として、近接センサ２００は以下の動作上の利点をもたらす。１００Ｐａの外部環境への放出を行う従来の高圧近接センサ（すなわち、シュラウド２８０の利益を有さない）は、４０Ｈｚの動作帯域幅をもたらす。しかし、本発明の一実施形態において、シュラウド２８０が上述の態様で追加される場合、測定ノズル２０５の見掛け外圧を４ｋＰａまで上昇させることにより、動作帯域幅は１５０Ｈｚまで増加する。

[0047] 仮に設計上の制限によってシュラウド２８０の大きさおよび周辺ギャップ２９５の寸法が制約を受ける場合は、近接センサ２００の拡張動作範囲は、任意の流体供給部を加えることによって達成することができる。この別の実施形態において、シュラウド２８０は、追加の流体を任意の流体供給部から供給してシュラウド２８０の内部に誘導することができるシュラウドカップリング２８５を含む。任意の流体供給部からの補足の流体供給を調整することによって、近接センサ２００の動作レジームの変化を結果として得るとともに液流を調整することができる。

[0048] また、近接センサ２００に用いられる原理と同様の原理を用いて、低圧近接センサ３００を作成することができる。低圧近接センサ３００は、高圧環境、通常、大気圧で動作する。図３は、本発明の一実施形態に係る、低圧近接センサ３００の図である。近接センサ３００は、測定ノズル３０５、測定チャンバ３１０、ダイアフラム３１５、基準チャンバ３２０、基準ノズル３２５、基準面３３０、基準入口３３５、および測定入口３４０を含む。流体供給部３５５が、測定入口３４０および基準入口３３５を介して流体を近接センサ３００に供給する。流体供給部３５５からの流体供給の制御は、任意の基準リストリクタ３５０および任意の測定リストリクタ３６０によって実行することができ、これらのリストリクタは、それぞれの入口３３５および３４０の一部を形成する。

[0049] 図２と同様に、ダイアフラム３１５は、基準チャンバ３２０と測定チャンバ３１０との間のインターフェイスを形成し、それによって基準チャンバ３２０を測定チャンバ３１０から隔離する。流体の放出は、それぞれのチャンバと対応付けられたノズルを介して達成される。流体放出の容易さは、近接する外面に対する当該ノズルの近接度によって決まる。例えば、測定ノズル３０５からの流体放出の容易さは、近接する加工面３９０、例えば、半導体ウェーハ面に対する近接度によって決まる。基準ノズル３２５の場合、基準スタンドオフ３３０は、基準ノズル３２５に隣接かつ近接して配置される。そのような基準スタンドオフ３３０の配置を採用することによって、基準圧力が基準チャンバ３２０内に確立される。測定チャンバ３１０の圧力は、測定ノズル３２５の近接加工面３９０に対する近接度によって確立される。ダイアフラム３１５は、基準チャンバ３２０と測定チャンバ３１０との差圧変動に応じて動く。結果として、そのような圧力変動は、近接センサ３００による精査のもとで加工面３９０のトポグラフィ変化に対して応答する。

[0050] 測定ノズル３０５、基準ノズル３２５、および加工面３９０を取り囲むのは、加工面３９０に近いが完全には接触しないシュラウド３８０である。代わりに、シュラウド３８０は、シュラウド３８０と加工面３９０との間に、流体を環境から排出することができる周辺ギャップ３９５を残す。この環境では、圧力は通常、大気圧である。測定ノズル３０５および基準ノズル３２５はともに、シュラウド３８０の内部に流体を放出する。シュラウド３８０は、真空供給部によってシュラウド３８０の内部から流体を排出することができるシュラウドカップリング３８５を含む。従って、測定ノズル３０５および基準ノズル３２５は、大気圧ではなく、分圧への放出を行う。特定の実施形態において、シュラウド３８０の外部から内部への圧力降下は、約５０Ｐａとすることができる。

[0051] 近接センサ３００は、以下の利点を提供する。最初に、近接センサ３００のゲイン（すなわち、周辺ギャップ３９５の関数としての圧力変化）は、流体質量流量が対応して増加することなく増加する。これは、周辺ギャップ３９５下の増加した速度に起因する。流体質量流量を増加させることによって速度も増加させることができる（それがゲインを増加させる）一方で、そのような手法は、流体流の密度も増加するという理由でノイズが増加するリスクを招く。

[0052] 第二に、近接センサ３００の構成は、大気圧変動に対して、より良好な隔離を提供する。大気圧変動の原因としては、例えば、作業員のクリーンルームへの立ち入りによる変動、およびウェーハテーブルの高速での移動により生じる気流が挙げられる。この内向き流れ構成でのシュラウド３８０のインターフェイスでの圧力降下は、従来の外向き流れ構成による圧力降下よりはるかに大きい。例えば、従来の外向き流れ構成は、約１００Ｐａのシュラウド圧力降下を実現する。対照的に、近接センサ３００の外側から内側への圧力降下は、近接センサ３００の特定の実施形態において約５０ｋＰａであり得る。従って、外側環境圧力変動が内側シュラウド変動に影響を及ぼす能力は、大幅に低減する。

[0053] 図４は、動作帯域幅およびゲインの点で、近接センサ性能を調整する近接センサ２００および３００の能力を示している。図４は、さまざまなチャンバ圧についてのセンサのゲイン対周波数を示している。ここで、ゲインは、圧力変化の、加工面に対する測定ノズルの近接度の変化に対する比率であり、従って、近接度の小さい変化を測定された圧力変動の有意な変化に変換するセンサの感度の尺度である。通常、近接センサのゲインはｄＢで測定される。図４に示すように、低チャンバ圧（すなわち、１ｋＰａ未満）によって、近接センサは高ゲインを有する一方、低帯域幅を有する。逆に、チャンバ圧が大気圧（すなわち、約１００ｋＰａ）に近づくと、近接センサは高帯域幅を有する一方、低ゲインを有する。これらの両極端の間に最適動作レジームが存在することが明らかである。従って、動作レジームをこれらの両極端から離して中間に移動させることによって（矢印ＡおよびＢが示すように）、近接センサのより良好な性能を達成することができる。例えば、低圧環境（例えば、真空）において、近接センサ２００におけるシュラウド２８０の使用によって動作レジームが図４の矢印Ａの方向に移動する。同様に、高圧環境（例えば、大気圧）において、近接センサ３００におけるシュラウド３８０の使用によって動作レジームが図４の矢印Ｂの方向に移動する。

[0054] 本発明のさらなる実施形態において、差圧に応じたダイアフラム２１５、３１５の動きは、位置センサ２７５、３７５によって測定することができる。位置センサ２７５、３７５は、それぞれのダイアフラム２１５および３１５の動きに対して応答する信号を出力する。これらの位置センサ２７５および３７５は、容量性、誘導性、または光学的手段を含むダイアフラムの動きを検出する多数の異なる手段を使用することができる。また、本発明のさらなる実施形態において、ダイアフラム検知機構に干渉しないという点で、透過性材料（すなわち、窓状）の使用を介して、位置センサ２７５および３７５を測定チャンバ２１０および３１０内のダイアフラム２１５および３１５から隔離することができる。例えば、検知機構が光学的機構である場合、光透過性材料の使用が隔離に適するであろう。同様に、検知機構が容量性機構である場合、非導電性材料が隔離に適している。最後に、検知機構が誘導性機構である場合、低透磁率材料が「透過性材料」として適している。

[0055] 本発明の流体として幅広い種類の気体を使用することができるが、不活性であることが必要である（それによって、トポロジーが精査されている加工面２９０、３９０と相互作用しない）。本発明での使用に適するガスの例としては、空気、窒素、水素または非反応性圧縮ガスが含まれるが、これらに限定されない。

[0056] 図５は、本発明の一実施形態に係る、測定ノズルを介して流体流を用いて加工面に対する近接測定を行う例示的方法５００のフローチャートである。

[0057] このプロセスは、ステップ５１０で開始する。ステップ５１０において、流体が、第１入口を介して、加工面に近接して配置された測定ノズルに放出される。加工面は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、例えば、基板ＷＴによって設けることができる。測定ノズルは、図２および図３に示すように、例えば、測定ノズル２０５および３０５によって設けることができる。第１入口は、図２および図３に示すように、例えば、入口２４０および３４０によって設けることができる。

[0058] ステップ５０２において、流体は、第２入口を介して、基準面に近接して配置された基準ノズルに放出される。基準ノズルは、図２および図３に示すように、例えば、基準ノズル２２５および３２５によって設けることができる。第２入口は、図２および図３に示すように、例えば、入口２３５および３３５によって設けることができる。

[0059] ステップ５３０において、差圧の印加に対して応答するダイアフラムの動きを検知する。ダイアフラムは、図２および図３に示すように、例えば、ダイアフラム２１５および３１５によって設けることができる。検知は、例えば、位置センサ２７５および３７５によって実行することができる。

[0060] ステップ５４０において、測定チャンバ、基準チャンバ、および基準面は、シュラウドによって実質的に取り囲まれる。シュラウドは、図２および図３に示すように、例えば、シュラウド２８０および３８０によって設けられる。

[0061] ステップ５５０において、環境が大気圧である場合、シュラウドを部分真空供給部に連結することによって流体を排出する。あるいは、ステップ５５０において、環境が真空である場合、シュラウドを部分流体供給部に連結することによって流体を供給する。真空環境の場合、ステップ５５０は任意のステップである。

[0062] ステップ５６０において、方法５００は終了する。

[0063] 発明の概要および要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、すべての例示的実施形態を述べることはできず、従って本発明および請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。

[0064] 本発明を、複数の特定の機能の実施およびそれらの関係を示す機能構成ブロックを用いて説明してきた。これらの機能構成ブロックの境界は、説明の都合上、本明細書において任意に定義されている。これら特定の機能やそれらの関係が適切に実現される限り、別の境界を定義することができる。

[0065] 特定の実施形態に関する前述の説明は、本発明の全般的な特徴をすべて示すものであり、従って当業者の知識を適用すれば、過度の実験を行わなくとも、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態などのさまざまな用途に対して容易に変更および／または改変を行うことができる。従って、そのような改変や変更は、本明細書で提示した教示ならびに説明に基づき、開示した実施形態の等価物の趣旨および範囲内に収まるものとする。なお、当然ながら、ここで用いた語法や用語は説明のためであって限定を意図するものではなく、本明細書の用語あるいは語法は、上記教示や説明を考慮しながら当業者が解釈すべきものである。

[0066] 本発明の範囲は上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲および等価物によってのみ規定されるべきである。

Claims (14)

1. 第１入口および測定ノズルを有し、前記測定ノズルが加工面に近接する測定チャンバと、
   第２入口および基準ノズルを有し、前記基準ノズルが基準面に近接する基準チャンバと、
   印加された差圧に対して応答し、前記測定チャンバと前記基準チャンバとの間のインターフェイスを形成するダイアフラムと、
   前記加工面が測定されているときに前記測定ノズルおよび前記基準ノズルを実質的に取り囲むシュラウドと、
   前記シュラウドに連結された部分真空供給部と、を備える、
   検出装置。
2. 第１入口および測定ノズルを有し、前記測定ノズルが加工面に近接する測定チャンバと、
   第２入口および基準ノズルを有し、前記基準ノズルが基準面に近接する基準チャンバと、
   印加された差圧に対して応答し、前記測定チャンバと前記基準チャンバとの間のインターフェイスを形成するダイアフラムと、
   前記加工面が測定されているときに前記測定ノズルおよび前記基準ノズルを実質的に取り囲むシュラウドと、
   前記シュラウドに連結された部分流体供給部と、を備える、
   検出装置。
3. 前記第１入口を介して前記測定ノズルに流体を放出するとともに、前記第２入口を介して前記基準ノズルに流体を放出するように構成され、
   前記流体は、空気、窒素、および水素のうちの１つを含む、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第１入口を介して前記測定ノズルに流体を放出するとともに、前記第２入口を介して前記基準ノズルに流体を放出するように構成され、
   前記流体は、非反応性圧縮ガスを含む、請求項１又は２に記載の装置。
5. 前記第１入口および前記第２入口は、第１リストリクタおよび第２リストリクタをそれぞれ含む、請求項１から４の何れか一項に記載の装置。
6. 前記ダイアフラムの動きに対して応答する信号を出力する位置センサをさらに含む、請求項１から５の何れか一項に記載の装置。
7. 第１入口を介して測定ノズルに流体を放出することであって、前記測定ノズルは加工面に近接することと、
   第２入口を介して基準ノズルに流体を放出することであって、前記基準ノズルは基準面に近接することと、
   印加された差圧に対して応答するダイアフラムの動きを検知することであって、前記ダイアフラムは測定チャンバおよび基準チャンバとの間のインターフェイスを形成することと、
   シュラウドを用いて前記測定ノズル、前記基準ノズル、および前記基準面を実質的に取り囲むことと、
   前記シュラウドを部分真空供給部に連結することと、を含む、方法。
8. 第１入口を介して測定ノズルに流体を放出することであって、前記測定ノズルは加工面に近接することと、
   第２入口を介して基準ノズルに流体を放出することであって、前記基準ノズルは基準面に近接することと、
   印加された差圧に対して応答するダイアフラムの動きを検知することであって、前記ダイアフラムは測定チャンバおよび基準チャンバとの間のインターフェイスを形成することと、
   シュラウドを用いて前記測定ノズル、前記基準ノズル、および前記基準面を実質的に取り囲むことと、
   前記シュラウドを部分流体供給部に連結することと、を含む、方法。
9. 前記第１入口を介して流体を放出することおよび前記第２入口を介して流体を放出することは、前記第１入口および前記第２入口を介して空気、窒素、および水素のうちの１つを放出することを含む、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記第１入口を介して流体を放出することおよび前記第２入口を介して流体を放出することは、前記第１入口および前記第２入口を介して非反応性圧縮ガスを放出することを含む、請求項７又は８に記載の方法。
11. 前記第１入口を介して流体を放出することおよび前記第２入口を介して流体を放出することは、前記第１入口および前記第２入口内の第１リストリクタおよび第２リストリクタをそれぞれ使用することを含む、請求項７から１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記ダイアフラムの動きに基づいた信号を出力することをさらに含む、請求項７から１１の何れか一項に記載の方法。
13. 放射ビームにパターンを形成可能なパターニングデバイスを支持するサポートデバイスと、前記パターン形成されたビームを基板上に投影する投影システムと、前記基板からの近接度を測定する近接センサと、を備えるリソグラフィシステムであって、
    前記近接センサは、
    第１供給入口および測定ノズルを有し、前記測定ノズルが加工面に近接する測定チャンバと、
    第２供給入口および基準ノズルを有し、前記基準ノズルが基準面に近接する基準チャンバと、
    印加された差圧に対して応答し、前記測定チャンバと前記基準チャンバとの間のインターフェイスを形成するダイアフラムと、
    前記加工面が測定されているときに前記測定ノズルおよび前記基準ノズルを実質的に取り囲むシュラウドと、
    前記シュラウドに連結された部分真空供給部と、を有する、
    リソグラフィシステム。
14. 放射ビームにパターンを形成可能なパターニングデバイスを支持するサポートデバイスと、前記パターン形成されたビームを基板上に投影する投影システムと、前記基板からの近接度を測定する近接センサと、を備えるリソグラフィシステムであって、
    前記近接センサは、
    第１供給入口および測定ノズルを有し、前記測定ノズルが加工面に近接する測定チャンバと、
    第２供給入口および基準ノズルを有し、前記基準ノズルが基準面に近接する基準チャンバと、
    印加された差圧に対して応答し、前記測定チャンバと前記基準チャンバとの間のインターフェイスを形成するダイアフラムと、
    前記加工面が測定されているときに前記測定ノズルおよび前記基準ノズルを実質的に取り囲むシュラウドと、
    前記シュラウドに連結された部分流体供給部と、を有する、
    リソグラフィシステム。

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