JP6467065B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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関連出願の相互参照
[001] 本出願は、２０１５年７月３日に出願された欧州特許出願第１５１７５１６４．１号の優先権を主張する。この出願は引用によりその全体が本願に含まれるものとする。
[001] 本出願は、２０１５年７月３日に出願された欧州特許出願第１５１７５１６４．１号の優先権を主張する。この出願は引用によりその全体が本願に含まれるものとする。
[0002] 本発明は、リソグラフィ装置、及び、リソグラフィ装置を用いてデバイスを製造するための方法に関する。
[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。
[0003] リソグラフィ方法を用いたデバイス製造では、しばしば３０以上ある多数の層を、極めて高い精度の相対的位置決めで印刷する必要がある。連続した層の位置決めにおけるエラーは、オーバーレイエラー又は単にオーバーレイとして知られている。オーバーレイを制御するには、とりわけ、基板上のアライメントマーカの、マーカ相互の位置と、露光中に基板を支持する基板テーブル上に設けられた基準（ｆｉｄｕｃｉａｌ）に対する位置とを、極めて高い精度で測定する必要がある。アライメントマーカの位置を測定するプロセスは、アライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）として知られている。オーバーレイを軽減するため、アライメントマーカの位置をより高精度で測定すること、及び／又はより多くのアライメントマーカの位置を測定することが望ましい。
[0004] リソグラフィ装置によって基板を露光することができる速度は、スループットとして知られている。スループットを増大してリソグラフィ装置の所有コストを削減することが望ましい。スループットを増大するため、アライメントに要する時間量を低減させることが望ましい。アライメントにかかる時間の削減は、測定数が減ること、又は各測定をより迅速に行うことを意味している。測定をより迅速に行うと、精度を維持することが困難になる。従って、オーバーレイの軽減とスループットの増大を求める要望は、アライメントに対して相反する圧力をかけている。
[0005] 露光の前後に基板に対して実行される他の測定プロセスにも、同様の相反する圧力がかかっている。
[0006] 例えば、リソグラフィ装置のための改良された測定装置を提供することが望ましい。
[0007] 本発明の一態様によれば、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、基準フレームと、基準フレームに対して移動可能であり、基板を保持するように構成された基板ステージと、基準フレームに対して軟性マウント（ｓｏｆｔ ｍｏｕｎｔ）を介して結合されたサブフレームと、基板の属性を検知するように構成された測定デバイスと、を備え、測定デバイスはサブフレーム上に搭載され、軟性マウントは、測定デバイスの動作に対する基準フレームにおける振動の効果を軽減するように構成されている。
[0008] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置を用いたデバイス製造方法が提供される。この方法は、測定デバイスを用いて基板の属性を測定することであって、測定デバイスはサブフレーム上に搭載され、サブフレームは軟性マウントを介して基準フレームに結合されていることと、基準フレームに対する測定デバイスの位置を測定することと、属性の測定及び位置の測定に部分的に基づいて、基準フレームに対して基板を位置決めすることと、基板に放射ビームを投影してその放射感応層を露光することと、を備える。
[0009] 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。
[0013] 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したものである。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ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成され、特定のパラメータに従って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のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−例えば１つ以上のセンサを支持するセンサテーブル又は基板（例えばレジストコート基板）Ｗを保持するように構成された基板テーブルＷＴのような、特定のパラメータに従って例えば基板Ｗ等のテーブルの表面を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された支持テーブルと、
− 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つ以上のダイを含む）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と、を備える。
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ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成され、特定のパラメータに従って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のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−例えば１つ以上のセンサを支持するセンサテーブル又は基板（例えばレジストコート基板）Ｗを保持するように構成された基板テーブルＷＴのような、特定のパラメータに従って例えば基板Ｗ等のテーブルの表面を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された支持テーブルと、
− 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つ以上のダイを含む）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と、を備える。
[0014] 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ＳＯ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ＳＯ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ＳＯ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。
[0015] 照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組み合わ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。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ためのアジャスタＡＤを備えていてもよい。一般に、少なくとも、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。放射源ＳＯと同様、イルミネータＩＬは、リソグラフィ装置の一部を形成すると考えてもよいし、又は考えなくてもよい。例えば、イルミネータＩＬは、リソグラフィ装置の一体化部分であってもよく、又はリソグラフィ装置とは別の構成要素であってもよい。後者の場合、リソグラフィ装置は、イルミネータＩＬをその上に搭載できるように構成することもできる。任意選択として、イルミネータＩＬは着脱式であり、（例えば、リソグラフィ装置の製造業者又は別の供給業者によって）別に提供されてもよい。
[0016] 支持構造ＭＴはパターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡ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ＭＡ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ＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡ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。支持構造ＭＴ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。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムＰＳなど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。放射ビームＢは、支持構造（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ＭＡによってパターン形成される。パターニングデバイス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。
[0017] 第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナ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ＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナ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。同様に、基板テーブルＷＴ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。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造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。
[0018] パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗ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（スクライブライ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ＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、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。
[0019] 例えば投影システムの有効ＮＡを増大させるため、投影システムＰＳの最終要素と基板との間に液体を配することができる。液体を配するために適した任意のシステムを使用可能であり、例えば槽型（ｂａｔｈ ｔｙｐｅ）構成、いわゆる局所液浸システム、及びオールウェット液浸システムが含まれる。
[0020] 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付与す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、放射ビームに付与されるパターンは、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するべきである。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路等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。
[0021] リソグラフィ装置は、放射感応性基板に対してプロセスが実行される２つのステーション、すなわち露光ステーションＥＳ及び測定ステーションＭＳを有する。露光ステーションＥＳでは、放射感応性基板上の放射感応層にパターンを付与するため、放射感応性基板がパターン付投影ビームに露光される。投影システムＰＳは露光ステーションＥＳに配置されている。測定ステーションＭＳでは、基板の露光前に、また時として露光後にも、基板に対して様々な測定プロセスが実行される。測定プロセスは、特徴付け（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）と称されることがあり、基板上に設けられた複数のアライメントマーカの位置が基板テーブル上に設けられた１つ以上の基準に対して測定されるアライメントプロセスを含み得る。アライメントプロセスは、視野内でアライメントマーカの存在を検出するアライメントセンサＡＳを用いて実行することができる。基板の変位を測定しながら、アライメントセンサの視野全体で基板をスキャンする。また、基板の特徴付けは、例えばレベルセンサＬＳを用いて基板表面のトポロジを測定することも含み得る。
[0022] リソグラフィ装置は、２つ以上のテーブル（又はステージ又は支持体）を有するタイプとすることができ、これは例えば２つ以上の基板テーブル、又は１つ以上の基板テーブルと１つ以上の洗浄テーブル、センサテーブル、もしくは測定テーブルとの組み合わせであり得る。例えば、一実施形態におけるリソグラフィ装置は、投影システムの露光側に配置された２つ以上のテーブルを備えるマルチステージ装置であり、各テーブルが１つ以上の物体を具備及び／又は保持する。一実施形態において、テーブルのうち１つ以上は放射感応性基板を保持し得る。一実施形態において、テーブルのうち１つ以上は、投影システムからの放射を測定するためのセンサを保持し得る。一実施形態において、マルチステージ装置は、放射感応性基板を保持するように構成された第１のテーブル（すなわち基板テーブル）と、放射感応性基板を保持するように構成されていない第２のテーブル（以降、限定ではないが概して、測定テーブル、センサテーブル、及び／又は洗浄テーブルと称する）と、を備える。第２のテーブルは、放射感応性基板以外の１つ以上の物体を具備及び／又は保持し得る。そのような１つ以上の物体は、投影システムからの放射、１つ以上のアライメントマークを測定するためのセンサ、及び／又は（例えば液体閉じ込め構造を洗浄するための）洗浄デバイス、から選択された１つ以上を含み得る。
[0023] そのような「複数ステージ」（又は「マルチステージ」）マシンにおいて、複数のテーブルは並行して用いることができ、又は、１つ以上のテーブルを露光に用いている間に１つ以上の他のテーブルで準備ステップを実行することができる。リソグラフィ装置は、基板テーブル、洗浄テーブル、センサテーブル、及び／又は測定テーブルと同様に並行して使用できる２つ以上のパターニングデバイステーブル（又はステージ又は支持体）を有してもよい。
[0024] 図２は、参照用リソグラフィ装置の露光ステーションを示す。計測フレームと称することがある基準フレームＲＦは、レベルセンサＬＳ及びアライメントセンサＡＳを支持する。レベルセンサＬＳは２つのユニットを備えている。レベルセンサの一方のユニットは、レベル測定ビームを基板Ｗに対して傾斜入射角で誘導する。レベル測定ビームは基板によって反射される。レベルセンサの他方のユニットは、基板によって反射された後のレベル測定ビームを検出する。レベルセンサＬＳは、基板によって反射された後のレベル測定ビームの位置から、基板表面の垂直（ｚ方向）位置を決定する。アライメントセンサＡＳは、アライメント測定ビームを基板Ｗへ向けて放出する。アライメント測定ビームは基板によって反射され、アライメントセンサによって受光される。アライメントセンサは、アライメントマーカと称される所定の形態のマーカがアライメントセンサの関心ポイント（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）に存在するか否かを検出する。様々な異なるタイプのレベルセンサＬＳ及びアライメントセンサＡＳが既知であり、実施形態では任意の好都合なタイプのセンサを使用できる。基板の変位を測定しながら、レベルセンサＬＳ及びアライメントセンサＡＳの下で基板Ｗをスキャンすることによって、アライメントマーカの相対的な位置を決定できると共に、基板の表面トポロジのマップを生成できる。また、アライメントマーカと同様の形態である複数の基準の相対的な位置を測定することで、基板テーブルＷＴに対する基板Ｗの位置を決定できる。
[0025] スキャンの間に、位置測定システムを用いて基板テーブルＷＴの位置が追跡される。位置測定システムは、例えば、基板テーブルＷＴに搭載された複数のエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２と、基準フレームＲＦに搭載された複数のグリッドプレートＧＰ１、ＧＰ２と、を備えている。そのような位置測定システムの様々な異なる構成が既知であり、任意の適切なシステムを使用できる。測定ループを完成するため、アライメント基準センサＡＲ１、ＡＲ２を用いて、グリッドプレートＧＰ１、ＧＰ２に対するアライメントセンサＡＳの位置をそれぞれ測定する。
[0026] アライメントマーカの位置と、上記のプロセスにより生成した基板トポロジマップとを用いて、露光プロセスを制御する。アライメントマーカの位置の知識を用いて、基板上の露光を正確に位置決めすると共に、オーバーレイエラーを最小限に抑える。トポロジマップによって、露光中にベストフォーカス面に正しく基板を位置決めすることができる。アライメントマーカの位置測定の精度を向上させることによって、及び／又は追加マーカの位置を測定することによって、オーバーレイエラーを低減することができ、これによって歩留まりが向上する可能性がある。しかしながら、追加の測定を行うために要する時間は装置のスループットを著しく低下させ、その所有コストを増大させる恐れがある。オーバーレイ低減とスループット増大の双方を達成するため、露光前に基板の特徴付けのため行う測定にかかる時間を大幅に削減することが望ましい。
[0027] 本発明者等は、例えばアライメント測定を実施するために要する時間の短縮を妨げる１つの要因が、例えばアライメントセンサＡＳのようなセンサに入射する高周波外乱であることを見出した。そのような外乱には、音響ノイズ、振動、及び温度変動が含まれ得る。音響ノイズは、センサに直接入射するか、又はセンサが取り付けられている基準フレームＲＦを介して伝達する場合がある。リソグラフィ装置内の音響ノイズの１つのソースは、基板テーブルＷＴ及び支持構造ＭＴのような移動するコンポーネントである。既知のシステムでは、アライメントマーカの位置の測定には数ミリ秒かかる。これは、１００又は２００ヘルツより高い周波数の外乱は測定プロセス中に平均化され、無視できるということを意味する。しかしながら、位置測定を行うために要する時間が大幅に短縮された場合、測定は、もっと高い周波数の外乱に対して感度が高くなる。
[0028] 一実施形態によれば、リソグラフィ装置は、例えばアライメントセンサ又はレベルセンサのような、サブフレームに搭載された測定デバイスを備えている。サブフレームは、軟性マウントを用いて基準フレームに柔軟に（ｃｏｍｐｌｉａｎｔｌｙ）搭載されている。基準フレームは、この基準フレームへの振動の伝達を軽減する隔離マウント（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｍｏｕｎｔ）に搭載することができる。基準フレームは、測定のための基準ターゲットを提供することができる。基準ターゲットは、例えば、位置測定システムのためのグリッドプレートであり、位置測定システムは、物体上に搭載された読み取りヘッドとも称されるエンコーダヘッドを用いて、グリッドプレートに対する物体の移動を検出する。サブフレームは、測定デバイスの動作に影響を及ぼす高周波振動のような振動が基準フレームからサブフレームへ伝達するのを軽減する軟性マウントを介して、基準フレームに搭載されている。軟性マウントは低域フィルタとして機能することができる。望ましくは、軟性マウントは、所定のカットオフ周波数よりも高い周波数を有する振動のサブフレームへの伝達を実質的に防止する。所定のカットオフ周波数は、望ましくは約１００から約２００ヘルツの範囲内である。
[0029] 測定デバイスへの高周波振動の伝達を軽減することによって、測定システムは、測定が高周波振動によって悪影響を受けることなく、短い時間期間で測定を実行するように動作することができる。一実施形態において軽減できる振動は、音響ノイズに由来する振動を含み得る。また、一実施形態では、熱擾乱の伝達も軽減することができる。一実施形態では、測定デバイスが基準フレームに直接搭載される場合に比べ、約２桁高速で測定を実施することが可能となる。一実施形態において、測定デバイスは、所定のカットオフ周波数よりも高速で測定を実施することができる。
[0030] 基準フレーム上の基準ターゲットが位置測定システムで用いられる１つ以上のグリッドプレートを含む実施形態において、特別な利点を達成することができる。例えば、位置測定システムが基板テーブルの位置及び／又は変位を測定するためのものである場合、グリッドプレートは、少なくとも基板テーブルの移動範囲と同じ面積をカバーしなければならない。基板テーブルの回転及び変位を測定できるように、グリッドプレートの総面積は基板テーブルの範囲の数倍となり得る。大きな面積を有するグリッドプレートはマイクロフォンとして作用し、音響振動を捕らえて基準フレームに伝達する可能性がある。音響振動又はノイズは、リソグラフィ装置において、移動するコンポーネントとそれに伴う空気流のために発生し得る。移動するコンポーネント及び様々なパージガス流によって、最大で数十キロヘルツに及ぶ広域スペクトルの音響ノイズが生じる可能性がある。
[0031] 一実施形態において、軟性マウントは、ダンパと組み合わせた弾性要素等の受動デバイスを備えることができる。弾性要素は、ばねとすればよい。ダンパは、流体ダンパ又は渦電流ダンパとすればよい。ゴムブロックも使用できる。一実施形態において、軟性マウントは、アクチュエータ及び制御システムを含む能動デバイスを備えることができる。アクチュエータは、ローレンツアクチュエータ又は圧電アクチュエータとすればよい。能動アマウントを用いる場合、永久磁石を利用した重力補償器（ｇｒａｖｉｔｙ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）も使用され得る。
[0032] 一実施形態において、サブフレームは、例えば高い剛性、大きい熱質量、低い熱膨張係数、及び／又は高い熱伝導率のような望ましい特性を有する材料から構成される。サブフレームの構成に適した材料には、急冷凝固アルミニウムを含むアルミニウム、ＳｉＳｉＣ、コーディエライト、及びガラスセラミックが含まれる。サブフレームは比較的小さいので、これらの材料が適切であり得るが、これらの材料は、比較的大きい基準フレームの構成に適した機械的特性は持っていない。
[0033] 一実施形態では、基準フレームに対するサブフレームの位置及び／又は変位を測定するため、サブフレーム位置センサが設けられている。一実施形態では、測定デバイスを用いて、例えば基板テーブルのような可動物体に対する測定を行う。可動物体の位置は基準ターゲットに対して測定される。従って、サブフレーム位置は、可動物体から基準ターゲット、サブフレーム、更に可動物体に至る測定ループを閉じる。
[0034] 望ましくは、サブフレーム位置センサは、基準ターゲットに対するサブフレームの位置及び／又は変位を少なくとも６の自由度で、望ましくは８自由度で測定するように構成されている。サブフレームを全ての自由度で測定するセンサを設けることによって、また、任意選択的にサブフレームの変形を測定するため追加の自由度を用いることで、測定デバイスの関心ポイントがサブフレームから遠い距離に変位した場合であっても、確実に関心ポイントの移動を計算することができる。
[0035] 一実施形態において、測定デバイス自体は、センサ軟性マウントを介してサブフレームに柔軟に搭載されている。センサ軟性マウントは、サブフレームから測定デバイスへの高周波外乱の伝達を軽減する。センサ軟性マウントとして、上述のような能動及び受動軟性マウントを使用することができる。
[0036] 一実施形態によれば、サブフレームに対する測定デバイスの位置及び／又は変位を測定するため、センサ位置測定センサが設けられている。一実施形態では、サブフレームに搭載された測定デバイスを用いて、基準ターゲットに対する位置が測定される可動物体の測定を行う。従って、センサ位置測定センサは、可動物体から基準ターゲット、サブフレーム、測定デバイス、更に物体に至る測定ループを閉じる。
[0037] 一実施形態において、測定デバイスは、視野内で関心ポイントにおけるアライメントマーカの存在を検出するように構成されたアライメントセンサデバイスである。アライメントセンサを用いて、基板の特徴付けの一部であるアライメントプロセスが実行される。本発明は、精度を維持しながらアライメント測定の実行を高速化できることにより、スループットを維持又は向上させると同時に、オーバーレイを大幅に改善することができる。
[0038] 一実施形態では、サブフレーム上に、第２の測定デバイスが搭載されている。望ましくは、第２の測定デバイスは、例えば基板Ｗのような物体の表面の位置及び／又は傾斜を測定するためのレベルセンサＬＳである。アライメントセンサと同一のサブフレーム上にレベルセンサを搭載することによって、基板トポロジマップがアライメントマーカの位置測定と充分に合致することを保証できる。
[0039] 一実施形態では、第１の時間期間にわたって基準フレームを実質的に一定の温度に維持するための第１の温度調節システムが設けられ、第１の時間期間よりも短い第２の時間期間にわたってサブフレームを実質的に一定の温度に維持するように第２の温度調節システムが構成されている。
[0040] 従って、一実施形態では、基準フレーム及びサブフレームの温度調節を、それぞれの要件に合わせて別個に最適化することができる。具体的には、基準フレームは、装置の基本的な位置基準を形成するグリッドプレートが存在するため、相対的に長い時間期間にわたって安定した温度を有することが望ましい。しかしながらサブフレームは、もっと短い期間、例えば概ねアライメントプロセスに要する時間、温度安定性を有することが望ましい。
[0041] 一実施形態では、サブフレーム及び測定デバイスの周囲に区画部（ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）が設けられている。区画部は、サブフレーム及び測定デバイスを音響及び／又は熱の外乱から遮蔽するように構成されている。基準ターゲットが設けられている基準フレームの一部は、区画部の外側にある。区画部を設けることで、測定デバイスの近傍に、より安定した小型の環境を維持することができる。具体的には、ガス供給デバイスを設けて、区画部の内部へガスを過圧（ｏｖｅｒ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ）で、すなわち区画部の外部に接触しているガスの圧力よりも高い圧力で供給することができる。測定デバイスの温度安定性を向上させるため、区画部の内部へのガス供給は、区画部の外部にあるガスよりも高い精度で温度調節することができる。温度調節したガスを区画部の内部へ過圧で提供することにより、相対的に調節されていないガスの流入が防止される。
[0042] 一実施形態は、基板がパターン付放射ビームに露光される露光ステーションと、露光ステーションとは別個の、基板の測定が実施される測定ステーションと、を有するタイプのリソグラフィ装置である。このタイプのリソグラフィ装置をデュアルステージリソグラフィ装置と呼ぶことができる。上述のような測定デバイスは測定ステーションに設けられている。
[0043] 一実施形態は、リソグラフィ装置を用いたデバイス測定方法を提供する。この方法は、測定デバイスを用いて基板の属性を測定することであって、測定デバイスはサブフレーム上に搭載され、サブフレームは軟性マウントを介して基準フレームに結合されている、ことと、基準フレームに対する測定デバイスの位置を測定することと、属性の測定及び位置の測定に部分的に基づいて、基準フレームに対して基板を位置決めすることと、基板に放射ビームを投影してその放射感応層を露光することと、を備える。
[0044] 図３は、一実施形態に従ったリソグラフィ装置の測定ステーションＭＳの一部を概略的に示す。アライメントセンサＡＳ及びレベルセンサＬＳはサブフレーム１００に搭載されている。サブフレーム１００は、少なくとも１つの軟性マウント１０１によって基準フレームＲＦに搭載されている。軟性マウント１０１は受動マウントとすることができ、例えば、軟性マウントは弾性部材１０１ａ及びダンパ１０１ｂを備え得る。弾性部材１０１ａは、例えばばね、又はゴムのような柔軟な材料のブロックとすればよい。ダンパ１０１ｂは、例えば流体ダンパ又は渦電流ダンパとすればよい。渦電流ダンパは、１つ以上の永久磁石と、この永久磁石により発生した磁界に設けられた１つ以上の導体板と、を備える。導体板及び永久磁石の相対移動によって導体板に渦電流が発生し、これが磁界を発生させる。渦電流により発生した磁界は、永久磁石により発生した磁界と相互作用して、相対移動に抵抗する。これによって制動力が発生する。
[0045] 一実施形態では、軟性マウント１０１の数、並びに各軟性マウント１０１のばね定数及び制動係数は、所望の制動効果を与えるように選択される。一実施形態では、軟性マウントの各々は、低域フィルタとして作用するように構成されて、所定のカットオフ周波数を超える外乱のサブフレームへの伝達を抑制する（すなわち軽減する）。所定のカットオフ周波数は、望ましくは１００ヘルツから２００ヘルツの範囲内である。この効果を達成するために必要なばね定数及び制動係数、並びに軟性マウントの数は、サブフレーム及びサブフレームによって支持される構成要素の質量に依存する。
[0046] 一実施形態では、軟性マウント１０１の１つ以上は能動マウントである。能動マウントは、例えばローレンツアクチュエータ又は圧電アクチュエータのようなアクチュエータと、制御システムと、を備え得る。
[0047] 一実施形態においてサブフレーム１００は、堅固である、すなわち高い剛性を有するように構成されている。サブフレーム１００は、望ましくは約７００ヘルツよりも高い最低固有周波数を有する。サブフレーム１００は望ましくは、いかなる熱擾乱の効果も抑制するために大きい熱質量を有する。サブフレームは望ましくは、低い熱膨張係数を有し、望ましくは高い熱伝導率も有する材料で作製される。サブフレーム１００を構成することができる適切な材料には、アルミニウム、急冷凝固アルミニウム、ＳｉＳｉＣ、コーディエライト、及びガラスセラミックが含まれる。
[0048] 本発明の一実施形態では、サブフレーム１００に１つ以上のサブフレーム位置センサ１０５が搭載されている。サブフレーム位置センサ１０５、又はそのようなセンサが多数ある場合にはサブフレーム位置センサ１０５の各々は、基準フレームＲＦ上に設けられた基準ターゲット（例えばグリッドプレートＧＰ１）に対するサブフレーム１００の位置を測定するように構成されている。基準ターゲットは、別の測定システム（例えば基板テーブルＷＴのための位置測定システム）によって、基準ポイントとして用いられる。望ましくは、各サブフレーム位置センサ１０５、又はサブフレーム位置センサ１０５の全ては、少なくとも６の自由度、望ましくは８自由度で、サブフレームの位置を測定する。これにより、サブフレーム位置センサ（複数のセンサ）１０５がアライメントセンサＡＳの関心ポイントから遠い距離に位置する場合であっても、基準ターゲットに対する関心ポイントの正確な位置を計算できると共に、サブフレームの変形を考慮に入れる。アライメントセンサＡＳの関心ポイントＰＯＩとサブフレーム位置センサ（複数のセンサ）１０５との距離のため、サブフレームが基準フレームＲＦに対して傾斜しているか又は変形している場合、関心ポイントＰＯの計算位置にアッベエラーが生じる可能性がある。アッベエラーは、充分な自由度でサブフレームの位置を測定することによって補正できる。望ましくは、システム全体が対称的な変形に反応しないようにするため、サブフレーム位置センサ（複数のセンサ）１０５の構成を対称的にする。サブフレーム位置センサ（複数のセンサ）は、１つ以上のエンコーダ、及び１つ以上のグリッドプレート、及び／又は１つ以上の容量センサを備えることができる。
[0049] サブフレーム１００、アライメントセンサＡＳ、及びレベルセンサＬＳは、一体化測定モジュールを形成する。一体化測定モジュールは、アライメントセンサＡＳ及びレベルセンサＬＳが別々に基準フレームに搭載される場合よりも堅固であるように構築することができる。リソグラフィ装置の外部で測定モジュールを較正し、アライメントセンサＡＳ及びレベルセンサＬＳを相互に位置合わせすることで、リソグラフィ装置のアフターサービス（ｓｅｒｖｉｃｉｎｇ）及びアップグレードを容易に行うことができる。
[0050] 図３に示すように、サブフレーム１００は、基準フレームＲＦに設けられたくぼみ１０９内に配置されている。囲まれた区画部１０６を形成するように、区画部の壁１０２、１０３が設けられている。区画部の壁１０２、１０３は、サブフレーム１００及びこれに搭載された測定デバイス（例えばアライメントセンサＡＳ及びレベルセンサＬＳ）を、外乱から、具体的には周囲環境の音響ノイズ及び装置内の空気又はガスの温度変動による熱擾乱から、遮蔽するように構成されている。
[0051] 区画部１０６の内部に温度調節ガスを供給するため、ガス供給１１０が設けられている。ガス供給１０８によって供給される温度調節ガスは、その温度が、例えば２０ｍｓのような所定の時間尺度で、例えば２５ｍＫのような所定の量未満だけ変動するように制御されている。望ましくはガス供給１１０は、過圧で、すなわち区画部１０６の外側で区画部の壁１０２、１０３に接触している周囲ガスよりも高い圧力で、温度調節ガスを区画部１０６に供給する。過圧で温度調節ガスを区画部１０６に供給することにより、望ましいよりも安定しない温度であり得る区画部の外側からの周囲ガスが区画部１０６内に漏出しないことを保証できる。
[0052] 区画部１０６の精密な形態は、基準フレームＲＦに対するサブフレーム１００の配置に依存する。例えば、サブフレーム１００が基準フレームＲＦから突出するように基準フレームＲＦの表面に搭載されている場合、区画部の壁１０２、１０３は、サブフレーム１００及びこれに搭載された測定デバイスを取り囲むボックスの形態で設けることができる。図示する実施形態では、区画部の壁１０３は、グリッドプレートＧ１、Ｇ２の下面とほぼ同一平面に設けられている。
[0053] 区画部の壁１０２、１０３に、所望のようにウィンドウ又は開口を設けて、レベル測定ビーム及び／又はアライメント測定ビームのような測定ビーム、及び／又は電気用導管（ｕｔｉｌｉｔｙ ｃｏｎｄｕｉｔ）を、区画部１０６内へ及び区画部１０６外へ通すことができる。具体的には、図示する構成では、区画部の壁１０３に複数の開口が設けられて、レベルセンサＬＳからのレベル測定ビーム及びアライメントセンサＡＳからのアライメント測定ビームを関心ポイントＰＯＩに誘導し、更に、そこから反射したレベル測定ビーム及びアライメント測定ビームを受光することを可能とする。
[0054] 図４に、別の実施形態に従ったリソグラフィ装置の測定ステージを示す。図４に示す装置において、図３の装置の要素と同一又は同様の要素については同一の参照番号で示し、以下で詳細には説明しない。図４の装置では、アライメントセンサＡＳは、１つ以上のセンサ軟性マウント１０７を介してサブフレーム１００に搭載されている。センサ軟性マウント（複数のマウント）１０７は、軟性マウント（複数の軟性マウント）１０１と同様に、受動マウント又は能動マウントとすることができる。例えば、センサ軟性マウント１０７は弾性要素１０７ａ及びダンパ１０７ｂを備え得る。また、図４の装置は、サブフレーム１００に対するアライメントセンサＡＳの位置及び／又は変位を測定する１つ以上のセンサ位置測定センサ１０８も含む。
[0055] 図４の構成はアライメントセンサに２レベルの隔離を与え、サブフレーム１００の質量が、アライメントセンサへの高周波振動の伝達を軽減するためのダンパとして追加的に作用する。一実施形態において、図３の構成に比べて図４の構成では、振動及び他の外乱の伝達を更に３分の１に軽減することが可能となる。
[0056] センサ位置測定センサ（複数のセンサ）１０８は、望ましくは、サブフレーム１００に対するアライメントセンサＡＳの関連する剛体移動を測定する。センサ位置測定センサ１０８、又は全てのセンサ位置測定センサ１０８は共に、望ましくはアライメントセンサの移動を少なくとも３の自由度で、より望ましくは４自由度で測定する。サブフレーム位置センサ（複数のセンサ）１０５と同様に、センサ位置測定センサ（複数のセンサ）１０８は、関心ポイントＰＯＩの位置の決定におけるアッベエラーを排除するように構成することができる。この場合も、望ましくは、複数のセンサ位置測定センサ（複数のセンサ）１０８をアライメントセンサＡＳの周りに対称的に配置して、この構成が対称的な変形に反応しないようにする。
[0057] 基準ターゲットに対するサブフレームの位置、及び、図４の構成ではサブフレームに対するアライメントセンサの位置を測定するための上述の構成によって、基準ターゲット又は基準フレームに対するアライメントセンサの位置を直接測定する構成に比べ、サブフレーム位置センサ１０５及びセンサ位置測定センサを小さい体積で構成することができる。本発明の一実施形態におけるサブフレーム位置センサ１０５及びセンサ位置測定センサ１０８は、アライメントセンサＡＳとグリッドプレートＧＰ１、ＧＰ２との間を直接測定するセンサに比べて短い距離を測定するだけでよい。従って、装置において貴重な空間が使えるようになる。
[0058] 理解されるように、以上で説明したフィーチャはいずれも、任意の他の形態→フィーチャとともに使用することができ、本出願で扱われているのは、明示的に述べられた以上の組み合わせだけではない。
[0059] 更に、本発明について便宜上、液浸リソグラフィ装置の文脈で上述したが、本発明は任意の形態のリソグラフィ装置に関連付けて使用できることは認められよう。
[0060] 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）、計測ツール及び／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。更に基板は、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。
[0061] 本明細書で用いる「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、又は１２６ｎｍの波長又はこれら辺りの波長を有する）、及びＥＵＶ（例えば約５ｎｍから約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包含する。「レンズ」という用語は、文脈が許す場合、屈折光学コンポーネント及び反射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１つ又は組み合わせを指すことができる。
[0062] 上記の説明は例示的なものであり、限定するものではない。従って、以下に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された本発明に対して変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
Claims (9)
- 基準フレームと、
前記基準フレームに対して移動可能であり、基板を保持するように構成された基板ステージと、
前記基準フレームに対して軟性マウントを介して結合されたサブフレームと、
基板の属性を検知するように構成された測定デバイスと、
前記サブフレーム上に前記測定デバイスを搭載するように、かつ、１００Ｈｚよりも高い周波数を有する外乱の前記サブフレームから前記測定デバイスへの伝達を軽減するように構成されたセンサ軟性マウントと、
前記サブフレームに対する前記測定デバイスの位置を決定するための位置決定システムと、を備え、
前記測定デバイスは、前記サブフレーム上に搭載され、
前記軟性マウントは、前記測定デバイスの動作に対する前記基準フレームにおける振動の効果を軽減するように構成されている、
リソグラフィ装置。 - 前記基準フレームに対する前記サブフレームの位置を測定するように構成されたサブフレーム位置センサを更に備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
- 前記基準フレームに対する前記測定デバイスの位置を決定するための位置決定システムを更に備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
- 前記軟性マウントは、所定のカットオフ周波数よりも高い周波数を有する振動の前記サブフレームへの伝達を実質的に防止するように構成され、
前記所定のカットオフ周波数は、１００から２００Ｈｚまでの範囲内である、請求項１から３の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。 - 前記測定デバイスは、関心ポイントにおけるアライメントマーカの存在を検出するように構成されたアライメントセンサ、及び、物体の表面の位置及び／又は傾斜を測定するためのレベルセンサのうち１つである、請求項１から４の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
- 第１の時間期間にわたって前記基準フレームを実質的に一定の温度に維持するように構成された第１の温度調節システムと、
第２の時間期間にわたって前記サブフレームを実質的に一定の温度に維持するように構成された第２の温度調節システムであって、前記第２の時間期間は前記第１の時間期間よりも短い、第２の温度調節システムと、
を更に備える、請求項１から５の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。 - 前記サブフレーム及び前記測定デバイスの周囲の区画部であって、前記サブフレーム及び前記測定デバイスを音響及び／又は熱の外乱から遮蔽するように構成されている、区画部を更に備え、
基準が設けられている前記基準フレームの一部は、前記区画部の外側にある、請求項１から６の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。 - 前記区画部の外側に接触しているガスの圧力よりも高い圧力で前記区画部の内部にガスを供給するように構成されたガス供給デバイスを更に備える、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
- 基板がパターン付放射ビームに露光される露光ステーションと、
前記露光ステーションとは別個の、前記基板の測定が実施される測定ステーションと、を有し、
前記測定デバイスは、前記測定ステーションに配置される、請求項１から８の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
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