JP5599510B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[関連出願の相互参照]
[0001] 本出願は、２０１０年７月３０日に出願された米国仮出願第６１／３６９，１１７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、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上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）の製造に用いることができる。そのような場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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用いることができる。このパターンは、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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングさ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としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上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。

[0004] スループット、分解能などに関するリソグラフィ装置の要件は、より高い水準まで引き上げられる傾向がある。しかし、達成される性能は、基板（ウェーハ）テーブルまたは（マスクテーブルなどの）サポートといったリソグラフィ装置のチャックの物理的構造によって制限されている。一方では、（帯域幅を制限する場合がある）ステージでの共振モードの発生を防ぐために堅牢な構造が望ましく、それによって位置決めの高精度を達成することが可能になり、他方では、ステージの高速加速を可能にするために軽量な構造が望ましく、それによって高スキャン速度、高スループットなどを達成することが可能になる。

[0005] 改良されたリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

[0006] 本発明の一実施形態において、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与えてパターン付き放射ビームを形成可能であるパターニングデバイスを支持するように構築されたサポートと、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと、を備えるリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、リソグラフィ装置の可動部分からの音波を検出するように位置決めおよび構成されたセンサアレイと、センサアレイ出力信号を受信するようにセンサアレイに接続されたコントローラ入力および可動部分に作用するように構成された少なくとも１つのアクチュエータに接続されたコントローラ出力を有するコントローラと、をさらに備え、制御システムは、センサアレイ出力信号から可動部分の移動を計算し、計算された移動に応じて少なくとも１つのアクチュエータを、コントローラ出力を介して駆動するように構成される。

[0007] 本発明の一実施形態において、パターニングデバイスサポートによって保持されたパターニングデバイスを用いて放射ビームをパターニングしてパターン付き放射ビームを形成することと、基板サポートによって保持された基板上にパターン付き放射ビームを投影することと、センサアレイを用いて、上記サポートのうちの１つから音波を検出することと、１つのサポートに作用するように構成されたアクチュエータを制御することであって、センサアレイから１つのサポートの移動を計算することと、計算された移動に応じてアクチュエータを駆動することと、を含む、制御することと、を含む、デバイス製造方法が提供される。

[0008] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。

[0009] 図１は、本発明の一実施形態が設けられ得るリソグラフィ装置を示す。 [0010] 図２は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の一部の概略側面図である。 [0011] 図３は、図２に係るリソグラフィ装置の制御システムの一実施形態の動作を示す概略ブロック図である。

[0012] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、紫外線または他の適切な放射）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築され、かつ特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位置決めするように構成された第１位置決めデバイスＰＭに連結された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。また、このリソグラフィ装置は、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築され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２位置決めデバイス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または「基板サポート」を含む。さらに、リソグラフィ装置は、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Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されて投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0013] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、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。

[0014] 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設計、および、パターニングデバイス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を保持する。パターニングデバイスサポートは、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を保持することができる。パターニングデバイスサポートは、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。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を、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。

[0015] 本明細書において使用される「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内にパターンを作り出すように、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。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまた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内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。

[0016] 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の例としては、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にパターンを付ける。

[0017] 本明細書において使用される「投影システム」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ていると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。

[0018] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。

[0019] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルまたは「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）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、追加のテーブルまたはサポートは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブルまたはサポート上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたはサポートを露光用に使うこともできる。

[0020] また、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満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、パターニングデバイス（例えば、マスク）と投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。浸漬技術を用いて投影システムの開口数を増加させることができる。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。

[0021] 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。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、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を使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置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。

[0022] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤ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を含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、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。

[0023] 放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（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。パターニングデバイス（例えば、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位置決めデバイス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位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）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、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。通常、パターニングデバイス（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１位置決めデバイス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または「基板サポート」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）、パターニングデバイス（例えば、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。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（これらは、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、複数のダイがパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に設けられている場合、パターニングデバイス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。

[0024] 例示の装置は、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。
１．ステップモードにおいては、パターニングデバイス（例えば、マスクテーブル）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」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビーム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または「基板サポート」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。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）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」を同期的にスキャンする一方で、放射ビーム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）。パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）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。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
３．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、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴまたは「マスクサポート」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」を動かす、またはスキャンする一方で、放射ビーム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。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、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または「基板サポート」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、前述の型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。

[0025] 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。

[0026] 上述の通り、これまで以上に厳しい要件を満たすために、一方では、（帯域幅を制限する場合がある）ステージでの共振モードの発生を防ぐようにチャック（またはリソグラフィ装置の他の可動部分）の堅牢な構造が望ましく、それによって位置決めの高精度を達成することが可能になり、他方では、ステージの高速加速を可能にするためにチャックの軽量構造が望ましく、それによって高スキャン速度、高スループットなどを達成することが可能になるが、同等の信号対雑音比でのより強力な作動などにより、位置決め精度を犠牲にしないことが好ましい。

[0027] そのような少なくとも部分的に相反する要件に対処するために、過剰決定された数(overdetermined number)の干渉計および／またはエンコーダを設けてステージの位置を測定することと、測定結果から変形および／または共振モード情報を導出することと、そのような変形を少なくとも部分的に打ち消すために１つ以上のアクチュエータを設けることとが述べられてきた。しかし、この解決策は、潜在的にいくつかの欠点を被りやすいように見受けられた。第一に、過剰決定された数のセンサを用いて十分に高い測定精度を達成することを可能にするために、比較的多数の（高価な）エンコーダおよび／またはセンサが必要とされた。第二に、そのようなエンコーダおよび／または干渉計は、通常、該当ステージの外側部分（縁、境界など）の位置測定を実行することしか許されず、そのため、生じ得る共振モードなどに関して限定された情報をもたらす。さらに、チャックは、例えば、リソグラフィ装置のスキャン移動中に移動され得る。基板またはパターニングデバイスは、チャック上に設けられ得る。スキャン移動中、ウェーハまたはパターニングデバイスの一部は、照明ビームによって照射される。ただし、スキャン特性によって、照射されたウェーハまたはパターニングデバイスの一部が変化することがあり、それが正確な位置決めを目的とする変化部分の原因となる場合があり、それがエンコーダおよび／または干渉計による測定と、正確に位置決めされるべき照射部分との位置依存関係をもたらす場合がある。

[0028] 発明者らは、図２に関して以下に説明される、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置によって上記項目のうちの１つ以上が少なくとも部分的に取り除かれることを考案した。

[0029] 図２は、基板Ｗ、本例ではウェーハを保持する基板テーブルＷＴの概略側面図である。メトロロジフレームＭＦが、投影システムＰＳ（その一部、特に、下流部分が図２に示されている）を保持する。メトロロジフレームは、図２でＧＰによって概略的に表された２次元（エンコーダ）グリッドプレートＧＰなどの基準プレートを備える。グリッドプレートＧＰに関する、従って、メトロロジフレームＭＦに関する基板テーブルＷＴの位置は、エンコーダＥＮＣによって測定される。当然のことながら、他の適用可能なタイプの位置測定デバイス、例えば、図１に示すような干渉計（ＩＦ）を代わりに用いてよい。基板テーブルＷＴは、本例でのショートストロークステージＳＳＴとロングストロークステージＬＳＴの組合せなどの位置決めデバイスＰＷによって移動する。チャック、本例では基板テーブルからの音波を検出するように音響センサエレメント（例えば、マイクロホン）を含むセンサアレイが設けられる。センサアレイは、基板テーブルの片側または両側に設けられ得る。本実施形態において、第１センサアレイＳＡ１がメトロロジフレーム上に設けられ、またはメトロロジフレームに関連付けられ、それによって基板テーブルの上（基板）側からの音波を検出することができる。第２センサアレイＳＡ２が、基板テーブルの下方、本例ではロングストロークステージＬＳＴ上に設けられ、それによって基板テーブルの底部側からの音波を検出することができる。図３に関してさらに説明されるように、制御システムまたはコントローラが設けられ、この制御システムまたはコントローラは、センサアレイのセンサアレイ出力信号からステージの移動を計算するように配置される。それによって、使用は、「音響ホログラフィ」(“acoustic Holography”)と呼ばれる技術から構成され得る。ステージの移動は、剛体並進または剛体回転を含み得る。移動は、曲げ、屈曲、ねじれ、膨張、または収縮によって引き起こされたステージの変形を含み得る。移動は、これらのタイプの移動の組合せであり得る。チャック、本例では基板テーブルの共振および／または他の振動は、チャック（基板テーブル）によって放出された音波をもたらし得る。音波は、センサアレイによって受信される。音波のパターンおよび周波数は、チャックの周波数、空間周波数、共振、または他の振動パターンとの相関関係を示す。従って、（共振を含む）振動挙動は、受信した音波から、コントローラによって決定され得る。そしてコントローラの出力信号を与えて１つ以上のアクチュエータを駆動し得る。それに加えて、本例では、基板テーブルに作用するように複数のアクチュエータを設ける。図２では、アクチュエータは、矢印ＡＣＴを用いて非常に概略的に示されている。一例において、１０または２０個のアクチュエータを設け、基板テーブルの表面に分布させる。各アクチュエータは、例えば、ローレンツアクチュエータ、ピエゾアクチュエータ、または他の適切なタイプのアクチュエータを含み得る。本発明の一実施形態において、アクチュエータは、コントローラによって計算されるような移動に応じて駆動される。従って、エンコーダ（例えば、基板テーブルの６自由度位置測定を達成するように、各々が２次元位置測定を提供する３つのエンコーダ）を用いる基板テーブルの移動の測定は、実質的な変化を要さないであろう。その一方、比較的低コストでありながら高分解能および高周波数範囲の、チャックの共振および振動の測定が、センサアレイによる追加の測定によって提供される。

[0030] 図３は、コントローラＣＳの一実施形態の概略ブロック図である。第１センサアレイＳＡ１からのセンサ信号はコントローラＣＳの入力に供給される。同様に、第２センサアレイＳＡ２からのセンサ信号がコントローラＣＳの第２入力に供給される。以下により詳細に説明するように、センサアレイＳＡ１、ＳＡ２からの信号が処理され、（図３でＡＣＴにより概略的に示し、図２に関していくらかより詳細に上述した）アクチュエータは、それに応じて駆動される。アクチュエータは、基板テーブルＷＴに作用し、それによって、センサアレイＳＡ１、ＳＡ２によって測定されるような振動、共振などの影響をコントローラＣＳが少なくとも部分的に補償することができる。本実施形態において、２つのセンサアレイが設けられ、音波の進行方向に相互距離をおいて位置決めされる。従って、基板テーブルからの音波は、最初にセンサアレイＳＡ１によって受信され、音波の進行時間によって決定された遅延後に、当該音波はセンサアレイＳＡ２によって受信される。それによって、センサアレイは、同一の音波を実質的に受信する。センサアレイのうちの第１センサアレイの出力信号は、遅延ユニットＤＬＹによって遅延する。そして、第２センサアレイの出力信号およびセンサアレイの遅延した出力信号が合成され、例えば、加算器ＡＤＤによって互いに加算される（相関関係を用いることなど、他の合成手段も想定できる）。それによって、検出される音波を、他のノイズ、ステージ動作などの外乱からよりよく区別することができる。他の実施形態において、第１または第２センサアレイ、遅延、および加算器は、省略されてよい。そして、得られた信号は、高速フーリエ変換などの周波数領域への変換を受けることができる。再び、音波を外乱から区別することができる。というのは、基板テーブルの固有周波数および共振モードに起因する音波は、特定の周波数帯にあることが推測される一方、（ステージスキャン移動などの）他の音響効果は、他の、例えば低周波数帯域に見られ得るからである。従って、フィルタＦＩＬＴによってフィルタリングを実施することができる。非共振の堅牢なチャックであり得る基準ＲＥＦを用いて比較を行うことができる。比較の結果を用いてアクチュエータを駆動することができる。音響データの速度情報への変換および速度情報の位置情報への変換などさらなるデータ処理を行なうことができる（図３に示されていない）。

[0031] フィルタリングの一実施形態を以下に説明する。国際特許出願ＷＯ２００９／１３０２４３号について言及する。この出願において、ＦＦＴ、フィルタリング、および逆ＦＦＴを含む処理技術が説明されている。フーリエ変換は、測定された音圧に対して行われ、空間アパーチャにおける周波数関数としての音圧になる。打ち切りされた開口は、漏れ(leakage)および空間打ち切り誤差(spatial truncation error)を低減させるように（例えば、線境界パディング(linear border padding)によって）拡張され得る。そして、空間周波数領域すなわち波数領域における波周波数（または波数）としての音圧を投影するように、外挿された空間音圧に対して２次元フーリエ変換を実施する。そして、波数領域の音圧は、マイクロホンアレイ平面から基板テーブル平面（または、概して、放射源平面）に外挿される。そして、逆マッピング中のノイズに起因するエラーを低減させるように波数領域の正則化を実施する。次に、逆２次元フーリエ変換を実施し、空間打切りを実施する。

[0032] 発明者らは、基板ステージ（および、ことによるとマイクロホンアレイ）の動的挙動が既知であるという事実を利用することによって、上記処理に対するさらなる改良が達成され得ると考案した。動的挙動は、有限要素解析またはモード解析を用いて決定され得る。これによって、ステージから発生する測定された音響振動を、マイクロホンアレイなどの他の源または他の部分から発生する測定された音響振動から区別することが可能になる。上記に関して、本実施形態に係る処理は、上述したものと同一または同等のステップで開始する。すなわち、
フーリエ変換は、測定された音圧に対して行われ、空間アパーチャにおける周波数関数としての音圧になる。打ち切りされた開口は、漏れおよび空間打ち切り誤差を低減させるように（例えば、線境界パディングによって）拡張され得る。そして、空間周波数領域、すなわち波数領域の波周波数（または波数）としての音圧を投影するように、外挿された空間音圧に対して２次元フーリエ変換を実施する。そして、波数領域（すなわち、空間周波数領域）の音圧は、マイクロホンアレイ平面から基板テーブル平面（または、概して、放射源平面）に外挿される。空間周波数変換器を用いて、空間周波数領域表現から、対象としているモードのうちの１つに含まれるエネルギーなどの情報を抽出し得る。さらに、基板ステージ、マイクロホンなどの既知の動的挙動は、
−リソグラフィ装置の少なくとも１つの部分の既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって、環境外乱を補償すること、および／または
−測定面（すなわち、本例ではマイクロホンアレイ）の振動と対象としているオブジェクト、すなわち、本例では基板ステージ、によって誘起された振動とを区別すること、が可能になる。

[0033] 一実施形態において、測定面（すなわち、マイクロホンアレイ）は、例えば、対象としているオブジェクト（例えば、図２のショートストロークステージＳＳＴまたは図３の基板テーブルＷＴ）の上部および／または底部に、対象としているオブジェクトに接触して、配置され得る。これにより、距離および音速の組合せに起因する遅延が除外され得るということになり得る。例として、図２において、さらなるセンサアレイがショートストロークステージＳＳＴの上部および／または底部に設けられ得る。

[0034] 空間周波数領域での計算は比較的容易に行うことができ、それによって比較的速くそのような計算を行うことが可能になる。例えば、リソグラフィ装置の一部の既知の動的挙動は、空間周波数領域において、そのような一部の振動の波数が期待される領域に移動する。また、２つのマイクロホンアレイの層構造を利用する際、空間周波数領域表現は、２つのマイクロホンアレイからの情報を比較的容易に合成することを可能にする。例えば、空間周波数領域における上述の動作のうちの１つ以上の結果として得られる空間周波数領域における表現を適用して対象としているオブジェクト、すなわち、本例では基板ステージの音圧像を再構築することができる。空間周波数領域での上記処理によって、（基板ステージなどの）オブジェクトの振動または移動に関する情報を、比較的容易な計算ステップで得ることができ、それによって計算をリアルタイムの用途において用いることができるように、比較的速く計算を行うことが可能になる。

[0035] 上述したチャックの振動／曲げ／移動の決定は、
−センサ出力信号から波周波数表現を決定することと、
−波周波数表現をフィルタリングすることと、
−フィルタリングされた波周波数表現からチャックの音圧像および／または粒子速度像を決定することと、
−音圧像および／または粒子速度像からチャックの移動を決定することと、によって要約され得る。

[0036] 波周波数表現のフィルタリングは、
−リソグラフィ装置の少なくとも１つの部分の既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって環境外乱を補償すること、および／または
−センサアレイの既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって、センサアレイの振動とチャックによって誘起された振動とを区別すること、を含み得る。

[0037] 音響ホログラフィは、音波放射の音響測定を用いて、音波方程式の逆解を介して放射源（すなわち、放射点）の位置を決定する方法として理解することができる。サウンドカメラまたはマイクロホンアレイからの測定データの高速フーリエ変換を経て、周波数内容ならびに速度および強度情報の空間像（ホログラム）を決定することができる。

[0038] これまで、音響ホログラフィは、とりわけ、発生している振動を再構築する非接触モード解析技術、すなわち、発生曲げモードのモード寄与として用いられている。

[0039] ここで、フィードバック制御ループ内で近距離場音響ホログラフィを用いて、リソグラフィシステムの構造コンポーネントの発生曲げモードの潜在的な共振モード寄与を積極的に制御することが提案されている。達成され得る関連した性能特性は、以下を含みうる。

[0040] 分解能：近距離場音響ホログラフィは、音圧または粒子速度測定に基づき、最新技術の装置は、約１μ／ｓの分解能で速度を測定することが可能であり得る。これは、測定の振動振幅の分解能が、

によって周波数に依存し得ることを意味し、１０Ｈｚでの１６ｎｍから１ｋＨｚでの０．１６ｎｍまでであり得る。これらの振動振幅数は、リソグラフィの用途における要件、特に、面外メトロロジに適合し得る。近距離場音響ホログラフィによって、粒子速度は、測定された音圧ホログラムを入力として用いて計算され得る。粒子速度が（例えば、マイクロフロウンセンサ(microflown sensor)によって）測定される場合、音圧は、近距離場音響ホログラフィによっても計算され得る。

[0041] 遅延：マイクロホンアレイと測定されるステージとの通常の距離は、数１００μｍ程度であり得る。これは、測定遅延が１μｓ未満であることを意味する。この遅延は、制御ループ性能を制限することとは別であり得る（Ｉ／Ｏの現在のターゲットおよび計算遅延は、５０μｓ程度である。）。さらに、最新技術のアルゴリズムは、計算コストが低く、時間とともに安価になり得る。これによって非常にコスト効率の良いリアルタイムプロセス、従ってリアルタイム振動制御がおそらく可能になる。

[0042] センサインターフェイスおよび外乱の感度：マイクロホンアレイは、光エンコーダ、干渉計、および静電容量センサなどの従来の距離測定システムとは対照的に、防振マウントインターフェイスを必要としなくてよい。従って、従来のセンサと比較した利点は、近距離場音響ホログラフィ（Near-field Acoustic Holography ＮＡＨ）センサをロングストロークステージに単に設けて正確にショートストローク振動を測定できることであり得る（図２を参照）。また、機械的、電気的、磁気的、電磁的、静電的、または光学的特性に関して、ターゲット面に対して厳しい要件を適用しなくてよい。最後に、スマートアルゴリズムを用いることによって、ＮＡＨは、他の機械コンポーネントからの音響放射の影響を受けないことになり得る。

[0043] 以下の効果の１つ以上が達成され得る。近距離場音響ホログラフィは、多数の従来の位置または距離測定センサ（光エンコーダ、干渉計、および静電容量プローブ）の非常に低コストの代替物を潜在的に可能にして、発生曲げモードのすべての関連するモード寄与を、非剛体制御のフィードバックループに比較的容易に組み込む。

[0044] 速度測定の物理的測定原理に起因して、センサインターフェイスは、光エンコーダ、干渉計、および静電容量センサなどの従来の距離測定システムとは対照的に防振マウントを必要としなくてよく、ロングストロークステージ上へのセンサ搭載が可能になる。表面特性（段差、ギャップ、反射／屈折遷移）の変化であっても問題としなくてよく、従って、今後の段階の設計制約条件が緩和される。

[0045] ＭＥＭＳ技術における複数センサのアレイおよびＦＰＧＡで実施される強力なアルゴリズムを介して、この技術を、非常に低コストで、ナノメートルレベルおよびマイクロ秒の遅延まで拡張することができる。

[0046] マイクロホンアレイの２層スタックを適用することによって、近い将来、複雑な曲面も測定されるであろう（３Ｄメトロロジ）。

[0047] 本発明を基板テーブルに関して説明してきたが、本発明は、パターニングデバイスを支持するサポート、マスクテーブル、またはリソグラフィ装置内の他の可動部分などの他のチャックに適用されてよいことが理解されるであろう。従って、チャックという用語は、基板テーブル、マスクテーブルなどのリソグラフィ装置のあらゆる可動部分を包含すると解釈されるべきである。

[0048] 上記は使用が音響情報からなる例を説明しているが、上述のような空間周波数領域で行われる処理は光センサ（例えば、エンコーダおよび／または干渉計）などの他のセンサから得られたデータにも適用されてよいことが理解されるであろう。

[0049] さらに、上記の例で適用されたフーリエ変換の代わりに、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換などの他の変換を適用してよいことが留意され、それによって、周波数情報に加えて時間情報が提供される。

[0050] 制御システムは、プロセッシングデバイスまたはプロセッサ（マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、分散型計算機システムなど）のメモリにロードされたソフトウェア命令の形態で実現されてよい。プロセッシングデバイスにロードされた際、ソフトウェア命令は、プロセッシングデバイスが規定された機能を果たすことを可能にする。あるいは、制御システム、またはその一部は、適切なハードウェアにおいて実施されてもよい。

[0051] センサアレイは、静電容量型、ピエゾ型、誘導型、または抵抗型マイクロホンアレイなどのあらゆる適切な音響センサアレイであってよい。検出される共振モードの数によって、分解能（画素数）を選択することができる。高空間周波数での共振モードの検出はセンサアレイの高空間分解能、従って多数のセンサピクセルを必要とし得ることが、当業者によって理解されるであろう。

[0052] チャックの曲げという用語は、振動、共振モードなどによるあらゆる種類の曲げを包含すると解釈されるべきであり、あらゆる種類の周期（反復）曲げおよびあらゆる種類の過渡曲げ現象を包含すると解釈されるべきである。

[0053] フィルタリングは、事前に行われたソフトウェアベースの有限要素解析および／またはモード解析にも基づき得ることに留意すべきである。周波数帯域解析の結果は、機械の定数値になり得る。

[0054] 別の可能性は、故障検出デバイスとしての音響測定から導出された測定情報を使用することである。摩耗している、綻びている、および／または緩んでいるコンポーネントは、おそらく、放射された波動場の特定の変化を介して検出され得る。

[0055] センサアレイは、可動部分の波形を検出するように位置決めおよび配置され得る。上述の通り、センサアレイは、音波を検出することによって波形を検出するように配置され得る。

[0056] 別の実施形態において、センサアレイは、光センサを備える。放射源は、放射ビームを提供する。放射ビームの第１部分は可動オブジェクトの領域に入射する。放射ビームの第２部分は、基準ミラーなどの基準構造に入射する。２つの部分の相互干渉によって、領域の形状を特徴づけるフリンジを形成することができる。フリンジは、光センサ上に誘導される。上述のものと同様に、フーリエ変換を用いてフリンジを処理して空間周波数領域の波周波数としてのフリンジを投影することができる。波周波数は、上述の通り、さらに処理され得る。

[0057] フリンジを形成するために、一実施形態においてザイゴ干渉計などの干渉計が用いられ得る。フリンジは可動部分上の領域の持続波形を表現する。これには、光センサに入射する放射ビームがすべての表面情報を含むという利点がある。比較すると、公知のエンコーダシステムは、領域上の個別の位置における位置測定値を用いて可動部分の波形を測定する。波形は、測定位置値を介してパターンを適合させることによって構築される。これは、位置を慎重に選ぶことを必要とし、それによって最も重要な波を測定することができる。

[0058] 可動オブジェクトの移動または変形は、フリンジの変化をもたらす。コントローラは、光センサからの信号を用いて可動オブジェクトの位置依存パラメータを制御し得る。

[0059] 一実施形態において、パターニングデバイスと、基板テーブルと、投影システムとを備えるリソグラフィ装置が提供される。パターニングデバイスは、パターン付き放射ビームを形成可能である。基板テーブルは、基板を保持するように構築される。投影システムは、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成される。リソグラフィ装置は、センサアレイとコントローラとをさらに備える。前述の実施形態に開示されているように、センサアレイは、リソグラフィ装置の可動部分からの音波を検出するように位置決めおよび構成される。コントローラは、センサアレイ出力信号を受信するようにセンサアレイに接続されたコントローラ入力を含む。コントローラ出力は、可動部分に作用するように構成されたアクチュエータに接続される。コントローラは、センサアレイ出力信号から可動部分の移動を計算し、計算された移動に応じてアクチュエータを、コントローラ出力を介して駆動する。

[0060] パターニングデバイスは、表面などにパターンを有するマスクとすることができる。パターニングデバイスは、パターンが付けられていない放射ビームの断面にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成可能であり得る。あるいは、パターニングデバイスは、マスクを含まず、いわゆるマスクレスパターニングデバイスである。パターン付きビームは、放射ビームをミラーアレイ上に供給することによって形成され得る。所望のパターンに応じて、ミラーは、放射ビームの一部のみが基板に向けて誘導されるように傾けられ得る。あるいは、放射ビームを供給する放射源は、パターニングデバイスである。放射源は、ＬＥＤなどの小型放射放出源のアレイを備え得る。小型放射源の各々を制御することによって、パターン付き放射ビームを形成することができる。

[0061] 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。

[0062] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。

[0063] 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）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0064] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電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。

[0065] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。

[0066] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。従って、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (18)

1. リソグラフィ装置であって、
   パターン付き放射ビームを形成可能なパターニングデバイスと、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、
   前記リソグラフィ装置の可動部分からの音波の進行方向に相互距離をおいて位置決めされて、前記音波を検出する第１および第２センサアレイと、
   センサアレイ出力信号を受信するように前記第１および第２センサアレイに接続されたコントローラ入力と、前記可動部分に作用するアクチュエータに接続されたコントローラ出力と、を含むコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記センサアレイ出力信号から前記可動部分の移動を計算し、
   前記計算された移動に応じて、前記コントローラ出力を介して前記アクチュエータを駆動し、
   前記計算することは、前記センサアレイ出力信号の一方を前記センサアレイ出力信号の他方に対して遅延させることと、前記センサアレイ出力信号および前記遅延したセンサアレイ出力信号を加えることと、を含む、リソグラフィ装置。
2. 前記可動部分はチャックを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記チャックは、前記基板テーブル、および、前記パターニングデバイスを保持するサポートのうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記第１センサアレイは前記リソグラフィ装置のメトロロジフレーム上に配置され、前記メトロロジフレームは前記投影システムの少なくとも一部を保持し、前記第１センサアレイは前記投影システムの周りに配置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記第２センサアレイは、前記基板テーブルの下方に少なくとも部分的に配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第２センサアレイは、前記基板テーブルを駆動するロングストロークアクチュエータ上に配置される、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記可動部分の前記移動を計算することは、前記センサアレイ出力信号の周波数領域への変換を決定することと、前記周波数領域でのフィルタリングを行うことと、を含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記可動部分の前記移動を計算することは、
   前記センサアレイ出力信号から波周波数表現を決定することと、
   前記波周波数表現をフィルタリングすることと、
   前記フィルタリングされた波周波数表現から前記可動部分の音圧像を決定することと、
   前記音圧像から前記可動部分の前記移動を決定することと、を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記波周波数表現をフィルタリングすることは、
   前記リソグラフィ装置の少なくとも１つの部分の既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって環境外乱を補償すること、および／または
   前記第１および第２センサアレイの既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって、前記第１および第２センサアレイの振動と前記可動部分によって誘起された振動とを区別すること、を含む、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記可動部分の前記移動を計算することは、前記センサアレイ出力信号を速度情報に変換することと、該速度情報を変位情報に変換することと、を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記第１および第２センサアレイは、微小電子機械システムマイクロホンアレイを備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記可動部分の表面にわたって振り分けられた複数のアクチュエータが設けられる、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記第１および第２センサアレイは、前記可動部分に接触して配置される、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記既知の動的挙動は、有限要素解析および／またはモード解析によって決定される、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
15. デバイス製造方法であって、
    パターニングデバイスを用いてパターン付き放射ビームを形成することと、
    前記パターン付き放射ビームを、基板サポートによって保持された基板上に投影することと、
    第１および第２センサアレイを用いて、前記基板サポート、および、前記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のうちの１つから音波を検出することと、
    前記１つのサポートに作用するアクチュエータを制御することと、を含み、
    前記制御することは、
    前記第１および第２センサアレイのセンサアレイ出力信号から前記１つのサポートの移動を計算することと、
    前記計算された移動に応じて前記アクチュエータを駆動することと、を含み、
    前記計算することは、前記センサアレイ出力信号の一方を前記センサアレイ出力信号の他方に対して遅延させることと、前記センサアレイ出力信号および前記遅延したセンサアレイ出力信号を加えることと、を含む、デバイス製造方法。
16. 前記１つのサポートの前記移動を計算することは、前記センサアレイ出力信号の周波数領域への変換を決定することと、前記周波数領域でのフィルタリングを行うことと、を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記１つのサポートの前記移動を計算することは、
    前記センサアレイ出力信号から波周波数表現を決定することと、
    前記波周波数表現をフィルタリングすることと、
    前記フィルタリングされた波周波数表現から前記１つのサポートの音圧像を決定することと、
    前記音圧像から前記１つのサポートの前記移動を決定することと、を含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記波周波数表現をフィルタリングすることは、
    リソグラフィ装置の少なくとも１つの部分の既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって環境外乱を補償すること、および／または、
    前記第１および第２センサアレイの既知の動的挙動を空間周波数領域において考慮することによって、前記第１および第２センサアレイの振動と前記１つのサポートによって誘起された振動とを区別すること、を含む、請求項１７に記載の方法。

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