JP5275210B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、及びリソグラフィ工程で使用するパターニングデバイスに関する。

[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付与する機械である。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。このような場合、代替的にマスク又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の個々の層上に形成すべき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）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。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とパターンを転写することが可能である。

[0003] スキャンタイプのリソグラフィ装置では、パターニングデバイス（例えば、マスク）は、マスクテーブル又はパターニングデバイステーブルとも呼ばれるパターニングデバイス支持体によって搬送される。基板のターゲット部分上にパターンを生成する間、パターニングデバイス支持体は、運動線に沿って単一のスキャン方向又は両方向（すなわち、逆方向）に、運動線に沿ったスキャン運動を実行する。方向の転換が行われると、パターニングデバイス支持体は、連続するスキャン運動の間に減速され、加速される。また、パターニングデバイス支持体は、各々のスキャン運動の前後に加速及び減速される。従来、スキャン運動は、一定の速度で実行される。しかし、減速及び／又は加速位相の少なくとも一部を含む運動などのスキャン運動は、部分的に変動する速度で実行されてもよい。

[0004] パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えば、パターニングデバイスが真空環境内に保持されているか否かなどのその他の条件に応じた方法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支持体は、例えば、必要に応じて固定された、又は可動のフレーム又はテーブルを含んでいてもよい。パターニングデバイス支持体（及びその制御システム）によって、パターニングデバイスは、例えば投影システムに対して所望の位置にあることが確保される。

[0005] パターニングデバイスは、クランプによってパターニングデバイス支持体に結合されている。従来、パターニングデバイスは、パターニングデバイスの周辺領域の少なくとも一部が真空パッド上に保持されているパターニングデバイス支持体上に１つ又は複数の真空パッドとして実施することができる真空クランプによってパターニングデバイス支持体に結合されている。クランプによって、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体の隣接する表面間の垂直力が生成され、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体の接触する表面間に摩擦が生じる。真空パッドは、ガス排出及び供給システムに結合された１つ又は複数の開口を含んでいてもよい。パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間の真空結合の代わりに、パターニングデバイス支持体に対してパターニングデバイスを保持する静電又は機械式クランプなどのパターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間の摩擦に基づく別の形態の結合も考えられる。

[0006] 開発の現状では、リソグラフィ装置に課せられる処理能力要件を増大すると、スキャン速度が増大することとなる。したがって、パターニングデバイス支持体の減速及び加速が増大する。減速及び加速位相では、増大した慣性力がパターニングデバイス支持体とパターニングデバイスとに作用する。

[0007] パターニングデバイス支持体とパターニングデバイスとに作用する慣性力によってパターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との相互のずれが発生することがある。ずれは、普通数ナノメートル程度である。比較的小さい減速及び加速の場合、ずれは小さいと思われ、時間の経過と共にほぼ一定であり、各々の減速／加速位相と共にそのような方向を変える。そのような状況では、ずれは十分に小さければ無視され、又はずれは、パターニングデバイス支持体及び／又は基板ステージの位置（したがって、運動）を制御する位置決め装置を好適に較正することで補償することができる。

[0008] しかし、減速及び加速が増大するにつれて、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間に発生するずれは増大し、変動し予測不可能になる。ずれの量に影響する要因は、互いに係合するパターニングデバイスとパターニングデバイス支持体の表面の平滑度と粗さ、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体を扱う大気の湿度、パターニングデバイス又はパターニングデバイス支持体の汚染、及びパターニングデバイスが真空パッドによってパターニングデバイス支持体上に保持されている時の真空度を含むことができるが、これらに限定されない。それ故、慣性力が大きい場合には、位置決め装置を較正してもパターニングデバイス支持体及び／又は基板ステージを正確に位置決めできない。

[0009] パターニングデバイス支持体の運動及び加速の速度が増大するだけでなく、リソグラフィ装置の精度要件もより厳格になる。したがって、パターニングデバイスのずれの結果として基板上に投影されるパターンの位置エラーが発生する可能性があるため、パターニングデバイスのずれはより許容できないものになる。

[0010] パターニングデバイス支持体とパターニングデバイスとの間のずれを回避するために、パターニングデバイス支持体とパターニングデバイス間の強化された締付力及び／又は最適なクランプ設計などの機械的解決法を提供することが提案されている。また、パターニングデバイスの一方の側に補償力を作用させてパターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間のずれを回避するパターニングデバイス押し込み装置を提供することが提案されている。しかし、これらの解決法のいずれも結像エラー、特にパターニングデバイス支持体の高い加速レベルでのオーバレイエラーを十分に回避することはできない。

[0011] 別の解決法では、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間のずれを考慮するフィードフォワード補償コントローラが提供された。しかし、一定の加速レベルでのずれの量の変化は予測不可能である。その結果、フィードフォワード補償は、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間のずれの確実な補償を提供することができない場合がある。

[0012] 参照によりその内容を本明細書に組み込むものとするＥＰ１９１８７７７号には、リソグラフィ装置の第１の構造に対する支持体の位置を測定する支持***置センサと、リソグラフィ装置の第２の構造に対するパターニングデバイスの位置を測定するパターニングデバイス位置センサとを提供することが提案されている。パターニングデバイスの位置と支持体の位置との相関関係を、支持***置センサによって測定される位置と、パターニングデバイス位置センサによって測定された位置と、第１及び第２の構造の相互位置とから決定する制御デバイスが提供される。この相関関係に基づいて、パターニングデバイス支持体の位置制御で、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間のずれの量が決定され補償される。

[0013] パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体との間のずれが考慮されるリソグラフィ装置のパターニングデバイスに位置測定システムを提供することが望ましい。

[0014] 本発明のある実施形態によれば、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、パターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイス支持体であって、パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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支持体と、基板を支持するように構成された基板支持体と、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、パターニングデバイス上に提供されたグリッド又は格子を用いてパターニングデバイス支持体上に支持されたパターニングデバイスの位置量を決定するように構成されたエンコーダタイプの測定システムであって、少なくとも基板のターゲット部分へのパターン付放射ビームの投影の間、連続してパターニングデバイスの位置量を決定するように構成された測定システムとを備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0015] 本発明のある実施形態によれば、スキャンタイプのリソグラフィ装置内にパターン付放射ビームを形成するパターンと、リソグラフィ装置のエンコーダタイプの測定システムと協働するグリッド又は格子であって、少なくともパターンの全長にわたってスキャン方向に延在するグリッド又は格子とを含むパターニングデバイスが提供される。

[0016] 本発明のある実施形態によれば、スキャンタイプのリソグラフィ装置内にパターン付放射ビームを形成するパターンと、リソグラフィ装置のエンコーダタイプの測定システムと協働するグリッド又は格子であって、測定システムの基準グリッド又は格子の機能を有するグリッド又は格子とを含むパターニングデバイスが提供される。

[0017] 本発明のある実施形態によれば、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、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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成されたパターニングデバイス支持体と、基板を支持するように構成された基板支持体と、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、基板上に提供されたグリッド又は格子を用いて基板支持体上に支持された基板の位置量を決定するように構成されたエンコーダタイプの測定システムであって、少なくとも基板のターゲット部分へのパターン付放射ビームの投影の間、連続して基板の位置量を決定する測定システムとを含むリソグラフィ装置が提供される。

[0018] 添付の略図を参照しながら、本発明の実施形態を以下に説明するが、これは単なる例示としてのものにすぎない。図面において、対応する参照符号はその対応する部材を示す。

[0019]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0020]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置のパターニングデバイス支持体と投影システムの側面図である。 [0021]図２の実施形態の線Ａ−Ａで切った断面の上面図である。 [0022]投影システムに対するパターニングデバイスの位置を測定するエンコーダタイプの測定システムのある実施形態の略図である。 [0023]投影システムに対するパターニングデバイスの位置を測定するエンコーダタイプの測定システムの別の実施形態の略図である。 [0024]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置のパターニングデバイス支持体及び投影システムの側面図である。 [0025]図４の実施形態の線Ｂ−Ｂで切った断面の上面図である。 [0026]本発明の第３の実施形態による、図５に類似の上面図である。

[0027] 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放射又は任意の他の適切な放射）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を支持するように構成され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に配置するように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイス支持体又は支持構造（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を保持するように構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に配置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又は「基板支持体」を含む。さらに、この装置は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢへ付与されたパターンを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。

[0028] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又は他のタイプの光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

[0029] パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスの方向、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を保持する。このパターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスを保持するために、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。パターニングデバイス支持体は、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。パターニングデバイス支持体は、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。

[0030] 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与え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されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定機能層に相当する。

[0031] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、及びハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[0032] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、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及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。

[0033] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。

[0034] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル又は「基板支持体」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスク支持体」）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブル又は支持体を並行して使用するか、又は１つ又は複数の他のテーブル又は支持体を露光に使用している間に１つ又は複数のテーブル又は支持体で予備工程を実行することができる。

[0035] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）と投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[0036] 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。

[0037] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを含んでいてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側半径範囲及び／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含んでいてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[0038] 放射ビームＢは、パターニングデバイス支持体（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によってパターンが与えられる。放射ビームＢは、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通り抜けて、投影システムＰＳを通過し、これは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する。第２の位置決めデバイス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、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、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を正確に位置決めすることができる。一般的に、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）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又は「基板支持体」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）、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマーク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ンメントマークは、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配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）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ンメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0039] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

[0040] １．ステップモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」は、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えられたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（つまり単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」がＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0041] ２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」及び基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」は同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり単一動的露光）。パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

[0042] ３．別のモードでは、パターニングデバイス支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は「マスク支持体」はプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」を移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」を移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したような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利用できる。

[0043] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0044] 図２及び図３は、ロングストローク部２とショートストローク部３とを有するパターニングデバイス支持体１を含むリソグラフィ装置の一部を示す。ロングストローク部２は、リソグラフィ装置の実質的に全動作範囲にわたって変位を実行するために提供される。そのために、フレーム１０、例えば、リソグラフィ装置のベースフレームとロングストローク部２との間にロングストロークアクチュエータが提供されている。しかし、ロングストローク部２の位置決め精度は比較的低い。

[0045] パターニングデバイスの位置決め精度を高めるために、ショートストローク部３が提供されている。ショートストローク部３は、パターン４ａを有するパターニングデバイス４を支持するように構成される。ロングストローク部２とショートストローク部３との間にショートストロークアクチュエータが提供されている。このショートストロークアクチュエータは、ロングストローク部２に対して小さい範囲にわたってショートストローク部３を動かすことができるだけであるが、その運動は高精度で実行される。

[0046] パターニングデバイス支持体１は、スキャン方向の上下スキャン運動を実行するように構成されている。小さい運動が必要なのは、ｘ及びＲｚ方向に限られる。

[0047] 従来のリソグラフィ装置では、ショートストローク部３の位置を測定するように構成された位置測定システムが提供される。位置制御システムでは、測定された位置は、ショートストローク部３の所望の位置と比較され、エラー信号が発生する。エラー信号は、コントローラに供給され、コントローラは、エラー信号に基づいて制御信号を提供する。制御信号は、ロングストローク及び／又はショートストロークアクチュエータへ供給されてショートストローク部は所望の位置へ移動する。

[0048] しかし、ショートストローク部３とパターニングデバイス４との間にずれが発生する時には、ショートストローク部３が所望の位置にある時でもパターニングデバイス４は正確な位置にない場合がある。

[0049] 図２及び図３の実施形態では、パターニングデバイス４上に提供されたグリッド又は格子５を用いてパターニングデバイス４の位置を直接測定するエンコーダタイプの測定システムが提供される。パターニングデバイス４は、パターニングデバイス４のコーナー部に提供された３つのグリッド又は格子５を含む。好ましくは、各々のグリッド又は格子５は、パターニングデバイス４のパターン実装側に提供される。本明細書で使用する「格子」という用語は、繰り返しパターンを含み、エンコーダヘッドと協働する任意の構造を含むよう意図されている。

[0050] さらに、エンコーダ測定システムは、少なくとも基板上のパターン付放射ビームの投影の間、位置、速度又は加速度などのパターニングデバイスの位置量を制御する制御システムへの入力としてのパターニングデバイス４の位置を連続して測定するように構成される。

[0051] 図２及び図３の測定システムでは、第２のグリッド又は格子６は、投影システム７の投影ビームの向かい合う両側に装着される。この第２のグリッド又は格子６は、パターニングデバイス支持体１の動作範囲全体に延在し、この実施形態では、スキャン方向ｙに投影システム７自体より大きい寸法を有する。代替実施形態では、第２のグリッド又は格子は、他の任意の実質的に静止しているオブジェクト、例えば、投影システム７を支持するメトロロジーフレーム上に装着することができる。

[0052] 位置測定システムは、リソグラフィ装置のスキャン方向ｙのパターニングデバイス４の位置を決定するように構成された２つのエンコーダヘッド８（一つのみ図示する）と、リソグラフィ装置のスキャン方向に垂直な方向ｘのパターニングデバイス４の位置を決定するように構成された１つのエンコーダヘッド９とを含む。エンコーダヘッド８、９は、それぞれパターニングデバイス４のグリッド又は格子５に整合している。これらのエンコーダヘッド８、９によって、３自由度（ｘ，ｙ，Ｒｚ）のパターニングデバイス４の位置が直接測定することができる。エンコーダヘッド８、９は、パターニングデバイス支持体１のロングストローク部２上に装着されている。別の方法としては、エンコーダヘッド８、９は、ショートストローク部２上に装着されてもよい。

[0053] 各エンコーダヘッド８、９は、投影システム７の第２のグリッド又は格子６に対する位置量を決定するように構成され、それによって、パターニングデバイス４のグリッド又は格子５は基準グリッド又は格子として使用される。参照により全体を本明細書に組み込むものとするＵＳ２００４／０５１８８１Ａ１号に、エンコーダ測定システムの基準グリッド、又はスキャングリッドがエンコーダヘッド自体の内部ではなくパターニングデバイス４上に装着されるということを例外として図２及び図３の実施形態に適用可能なエンコーダヘッドが開示されている。

[0054] 図４及び図５は、パターニングデバイス４のグリッド又は格子が、エンコーダ測定システム１の基準グリッドとして使用される２つの用例を開示する。

[0055] 図４には、パターニングデバイス支持体１、例えば、ロングストローク部２上に装着されたエンコーダヘッド８が示されている。エンコーダヘッド８は、照明源と、検知デバイスとを含む。照明源は、測定ビーム２０を投影システム７上の第２のグリッド又は格子６へ向けて放出する。測定ビーム２０は、グリッド又は格子５が存在しない場所２１でパターニングデバイス４を通過する。パターニングデバイス４上のこの場所に近接して、グリッド又は格子５が提供される。

[0056] 測定グリッド又は格子６上で、測定ビームは、−１次及び＋１次に分割される。このグリッド又は格子６が例えばＸ方向に移動すると、−１次及び＋１次の位相差が生成される。反射した−１次及び＋１次のビームは、パターニングデバイス４上の基準グリッド又は格子５を通過する。パターニングデバイス４の表面で、反射したビームはエンコーダヘッド８の方へ曲げられる。

[0057] エンコーダヘッド８自体には、基準グリッドも格子も存在しない。その結果、エンコーダヘッド８は、パターニングデバイス４上のグリッド又は格子と投影システム７上の第２のグリッド又は格子６との間の相対的変位を直接測定することができ、それ故、投影システム７に対するパターニングデバイス４の位置を直接測定することができる。

[0058] パターニングデバイス４上のグリッド又は格子５と投影システム７上に装着された第２のグリッド又は格子６との間の位置の変化を決定するエンコーダヘッド内の検知デバイスが提供される。

[0059] 図５は、パターニングデバイス支持体、例えば、ロングストローク部２上に装着されたエンコーダヘッド８を含むエンコーダ測定の代替実施形態を示す。エンコーダヘッドの照明源は、測定ビーム２０をパターニングデバイス４上のグリッド又は格子５へ向けて放出する。

[0060] グリッド又は格子５上で、測定ビームは−１次及び＋１次に分割される。この−１次及び＋１次のビームは、エンコーダヘッド８へ向けて投影システム上の第２のグリッド又は格子６上で反射する。

[0061] 反射したビームは、グリッド又は格子５が提供されない場所２１でパターニングデバイス４を通過する。エンコーダヘッド８自体には、基準グリッドも格子も存在しない。図４の実施形態と同様に、エンコーダヘッド８は、パターニングデバイス４上のグリッド又は格子と投影システム７上の第２のグリッド又は格子６との間の相対的変位を直接測定することができ、それ故、投影システム７に対するパターニングデバイス４の位置を直接測定することができる。

[0062] 図４及び図５の実施形態では、パターニングデバイス４上のグリッド又は格子５を基準グリッド又は格子として示してきたことに留意されたい。この用語を使用するのは、エンコーダヘッド８に対するグリッド又は格子５の運動範囲がエンコーダヘッド８に対する第２のグリッド又は格子５の運動範囲より実質的に小さいことによるが、このことが本発明の範囲を限定すると考えるべきではない。

[0063] 図２及び図３を再度参照すると、エンコーダヘッド８、９は、パターニングデバイス支持体１のロングストローク部２上に装着されているため、エンコーダヘッド８、９とパターニングデバイス４との間の唯一の可能な運動範囲は、ショートストロークアクチュエータとショートストローク部３とパターニングデバイス４との間のずれの動作範囲である。この運動範囲は比較的小さいため、それぞれのエンコーダヘッド８、９に対するパターニングデバイスの位置量の連続的な決定を可能にするために、パターニングデバイス５上には小さいグリッド又は格子５だけを提供しなければならない。

[0064] ある実施形態では、エンコーダヘッド８、９の各々は、パターニングデバイス４上のグリッド又は格子５と投影システム７上の第２のグリッド又は格子６との間の距離を決定するように構成されていてもよい。これらの距離に基づいて、３つの別の自由度（ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ）が測定システムによって決定することができる。結果として得られた測定システムは、パターニングデバイスの位置を６自由度で連続測定することができる。

[0065] 図２及び図３の測定システムの別の実施形態では、リソグラフィ装置のスキャン方向に垂直な方向ｘのパターニングデバイス４の位置を決定するように構成された第２のエンコーダヘッド９が提供されてもよいことに留意されたい。第２のエンコーダヘッド９は、パターニングデバイス４のコーナー領域に提供されたグリッド又は格子５に整合してこれと協働することができる。第４のエンコーダヘッド８、９は、位置測定には冗長であるが、例えば、測定システムの較正に使用することができる。

[0066] また、４つのエンコーダヘッド８、９を用いてパターニングデバイス４への熱の影響を決定することができる。例えば、パターニングデバイスがパターニングデバイス４の加熱のために延在すると、グリッド又は格子５がパターニングデバイス４のコーナー場所に配置されているため、エンコーダヘッド８、９は、パターニングデバイス４のサイズに対するこの熱の影響を決定することができる。

[0067] 図２及び図３のエンコーダ測定システムの利点は、位置測定システムが投影システム７に対するパターニングデバイス４の位置を連続して直接に決定することができるということである。結果的に、パターニングデバイスとパターニングデバイス支持体１との間のずれは、パターニングデバイス４の位置制御で問題にならない。これは、制御システムが、従来技術のリソグラフィ装置と同様に、パターニングデバイス４を支持するパターニングデバイス支持体ではなく、パターニングデバイス４それ自体を所望の位置に配置するからである。

[0068] 測定された位置量は、パターニングデバイス４の位置制御に使用することができる。パターニングデバイス４の所望の位置とパターニングデバイス４の決定された実際の位置との差に基づいて、パターニングデバイス４を所望の位置へ移動させるパターニングデバイス支持体のアクチュエータへ、制御信号を提供する位置コントローラを提供してもよい。

[0069] 別の利点は、パターニングデバイス４上のグリッド又は格子５が比較的小さくてよく、パターニングデバイス４上の任意の好適な場所にあってもよいという点である。それ故、パターニングデバイス４の限られた空間のみが、グリッド又は格子５に必要とされる。

[0070] 図２及び図３の実施形態の代替形態として、パターニングデバイス４のグリッド又は格子５に対する位置量、及び投影システム７の第２のグリッド又は格子６に対する位置量を決定するように構成されたエンコーダヘッド８、９を提供することができる。これらの測定された位置量の組合せ、特に加算によって、投影システム７に対するパターニングデバイス４のそれぞれの位置量を決定することができる。

[0071] 図６及び図７は、本発明の別の実施形態による測定システムを開示する。図６及び図７は、図２及び図３と同様に、ロングストローク部１０２と、ショートストローク部１０３とを有するパターニングデバイス支持体１０１を含むリソグラフィ装置の一部を示す。ベースフレーム１１０に対してロングストローク部１０２を移動させるロングストロークアクチュエータが提供される。

[0072] ショートストローク部１０３は、パターン１０４ａを有するパターニングデバイス１０４を支持するように構成される。ロングストローク部１０２とショートストローク部１０３との間には、ショートストロークアクチュエータが提供される。このショートストロークアクチュエータは、ロングストローク部１０２に対して小さい範囲にわたってショートストローク部１０３を動かすことができるだけであるが、その運動は高精度で実行される。

[0073] パターニングデバイス１０４上に提供されたグリッド又は格子１０５を用いてパターニングデバイスの位置を直接測定するエンコーダタイプの測定システムが提供される。パターニングデバイス１０４の全長にわたってスキャン方向（ｙ）にグリッド又は格子１０５が延在する。

[0074] 好ましくは、グリッド又は格子１０５は、パターニングデバイス１０４のパターン実装側に提供される。

[0075] 位置測定システムは、リソグラフィ装置のスキャン方向ｙのパターニングデバイス１０４の位置を決定するように構成された２つのエンコーダヘッド１０８と、リソグラフィ装置のスキャン方向に垂直な方向ｘのパターニングデバイス１０４の位置を決定するように構成された１つのエンコーダヘッド１０９とを含む。エンコーダヘッド１０８、１０９は、投影システム１０７上に配置される。エンコーダヘッド１０８、１０９は、参照により全体を本明細書に組み込むものとするＵＳ２００４／０５１８８１Ａ１号に開示されたものと同じ構成であってもよい。

[0076] これら３つのエンコーダヘッド１０８，１０９で、グリッド又は格子５がそれぞれのエンコーダヘッド１０８，１０９に整合している時に、３自由度（ｘ，ｙ，Ｒｚ）のパターニングデバイス４の位置を決定することができる。

[0077] エンコーダヘッド１０８、１０９は、投影システム１０７の投影スリット１０７ａの向かい合う両側、すなわち、基板上にパターンが実際に投影されている間に投影ビームが通過する領域に配置される。それ故、パターン１０４ａの一部が投影スリット１０７ａより上にある時には、グリッド又は格子１０５はそれぞれのエンコーダヘッド１０８、１０９に整合する。その結果、エンコーダ測定システムは、少なくとも基板上にパターン付放射ビームが実際に投影されている間、パターニングデバイス１０４の位置量を連続して測定することができる。

[0078] パターニングデバイス１０４の位置の位置量はパターニングデバイス１０４上で直接測定されるため、パターニングデバイス１０４とパターニングデバイス支持体１０との間のずれはパターニングデバイス１０４の位置制御問題にならない。制御システムは、パターニングデバイス１０４を支持するパターニングデバイス支持体１０１ではなく、パターニングデバイス１０４それ自体を所望の位置に配置する。

[0079] しかし、図２及び図３の実施形態と同様、エンコーダヘッド１０８、１０９は投影スリット１０７ａに近接して配置されており、パターニングデバイス１０４と一緒に移動しないため、エンコーダ測定システムの動作範囲は限られている。

[0080] グリッド又は格子１０５が投影スリット１０７ａに近接したエンコーダヘッド１０８、１０９に整合していない時に位置測定値を得るために、エンコーダ測定システム１０８、１０９、１０５の動作範囲外でパターニングデバイス１０４又はその支持体の位置量を測定することができるエンコーダタイプ又は干渉計タイプの測定システムなどの第２の位置量測定システムを提供することもできる。代替形態として、別のエンコーダヘッド１０８、１０９をパターニングデバイス支持体１０１の運動の主方向、すなわち、ｙ方向に提供して、そのためグリッド又は格子５がセットのエンコーダヘッド１０８、１０９に連続的に整合するようにできる。この代替形態を図８に示す。図６のこの実施形態では、２つのエンコーダヘッド１０８と１つのエンコーダヘッド１０９からなる１つのセットが、グリッド又は格子５に常に整合している。それ故、パターニングデバイス１０４の位置量の連続測定が可能である。パターニングデバイス１０４に対する熱の影響の較正及び／又は測定にエンコーダヘッド１０８、１０９の別のセットを使用してもよい。

[0081] 以上、方向ｘ、ｙの１つでの測定でのエンコーダヘッドの使用について説明してきた。しかし、エンコーダヘッドを組み合わせてｘ及びｙ方向の両方の位置量を測定することも可能である。また、エンコーダヘッドでエンコーダヘッド及び／又はパターニングデバイス４のグリッド又は格子との間の距離を決定して６自由度の位置測定を行うことも可能である。

[0082] 以上、グリッド又は格子という用語を用いてエンコーダヘッドによって読み取りが可能な繰り返しエンコーダ構造について説明してきた。通常、繰り返しエンコーダ構造はパターニングデバイス上に提供され、例えば、メトロロジーフレーム又は投影システムに接続された類似の繰り返し構造に対する回折に基づいて測定される。

[0083] 以上、パターニングデバイス支持体上に支持されるパターニングデバイスの位置量を直接測定するために使用される測定システムの実施形態について説明してきた。基板テーブル上に支持された基板又は投影システムの可動もしくは変形可能レンズ要素の位置量を直接測定するための類似の測定システムを使用することもできる。その場合、位置量は、基板又はレンズ要素上に提供されたグリッド又は格子を用いて測定される。

[0084] 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）、メトロロジーツール及び／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。さらに基板は、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。

[0085] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると内部にパターンが残される。

[0086] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

[0087] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気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一つ、又はその組合せを指すことができる。

[0088] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

[0089] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

Claims (15)

1. パターニングデバイスを支持するパターニングデバイス支持体であって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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支持体と、
   基板を支持する基板支持体と、
   前記パターン付放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
   前記パターニングデバイス上に提供された格子を用いて前記パターニングデバイス支持体上に支持された前記パターニングデバイスの位置量を決定する測定システムであって、少なくとも前記基板の前記ターゲット部分への前記パターン付放射ビームの投影の間、連続して前記パターニングデバイスの前記位置量を決定する測定システムと、
   を備え、
   前記測定システムが、前記パターニングデバイス支持体上に装着されたエンコーダヘッドと、前記投影システム又は前記投影システムを支持するフレーム上に提供された第２の格子とを備え、前記エンコーダヘッドが、前記パターニングデバイスの格子に対する前記第２の格子の位置量を決定する、リソグラフィ装置。
2. 前記測定システムが、基準グリッドと、測定グリッドとを備え、前記基準グリッドが、前記パターニングデバイス上の前記格子によって形成され、前記測定グリッドが、前記第２の格子によって形成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記パターニングデバイス支持体が、ロングストローク部と、ショートストローク部とを備え、前記エンコーダヘッドが、前記支持体の前記ロングストローク部上に装着される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記エンコーダヘッドが、前記パターニングデバイス上の前記格子に対する位置量を決定する第１の測定ビームと、前記第２の格子に対する位置量を決定する第２の測定ビームとを送信し、これらの位置量の組合せが、それぞれ前記投影システム又は前記フレームに対する前記パターニングデバイスの位置量を提供する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記測定システムが、前記パターニング支持体上に装着された３つ以上のエンコーダヘッドと、第１の方向の位置量を測定する２つのエンコーダヘッドと、前記第１の方向に実質的に垂直の第２の方向の位置量を測定する別のエンコーダヘッドとを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１の方向が、スキャン方向であり、前記第２の方向が、前記パターニングデバイスの主平面に実質的に平行である、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記測定システムが、前記支持体上に装着された第４のエンコーダヘッドを備え、前記第４のエンコーダヘッドが、前記第２の方向の位置量を測定する、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記測定システムが、前記投影システム又は前記投影システムを支持するフレーム上に装着されたエンコーダヘッドを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記エンコーダヘッドが、前記パターン付放射ビームが投影される領域に近接して装着される、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記測定システムが、前記投影システム又は前記投影システムを支持するフレーム上に装着された２つ以上のエンコーダヘッドを備え、前記エンコーダヘッドが、前記パターン付放射ビームが投影される領域の向かい合う両側に配置される、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記測定システムが、前記投影システム又は前記投影システムを支持するフレーム上に装着された３つ以上のエンコーダヘッドを備え、２つのエンコーダヘッドが、第１の方向の位置量を測定し、別のエンコーダヘッドが、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向の位置量を測定する、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記第１の方向が、前記スキャン方向であり、前記第２の方向が、前記パターニングデバイスの主平面に実質的に平行である、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記測定システムが、前記支持体上に装着された第４のエンコーダヘッドを備え、前記第４のエンコーダヘッドが、前記第２の方向の位置量を測定する、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記パターニングデバイス支持体上に支持された前記パターニングデバイスの位置を前記測定システムによって決定された前記位置に基づいて制御するコントローラを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
15. 放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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パターニングデバイス支持体と、
    基板を支持する基板支持体と、
    前記パターン付放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
    前記基板上に提供された格子を用いて前記基板支持体上に支持された前記基板の位置量を決定する測定システムであって、少なくとも前記基板のターゲット部分への前記パターン付放射ビームの投影の間、連続して前記基板の位置量を決定する測定システムと、
    を備え、
    前記測定システムが、前記パターニングデバイス支持体上に装着されたエンコーダヘッドと、前記投影システム又は前記投影システムを支持するフレーム上に提供された第２の格子とを備え、前記エンコーダヘッドが、前記パターニングデバイスの格子に対する前記第２の格子の位置量を決定する、リソグラフィ装置。

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