JP6845305B2 - 位置決めシステムおよびリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[001] 本出願は、２０１６年９月１３日出願の米国特許出願第６２／３９４，１２４号の優先権を主張し、本特許は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[002] 本記載は、位置決めシステムと、この位置決めシステムを備えたリソグラフィ装置に関する。

[003] 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。公知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。

[004] リソグラフィ装置のスループットを向上させるために、パターニングデバイスおよび基板をそれぞれ保持するステージの速度および加速度を高める傾向がある。これらステージの速度および加速度を高めることによって、パターニングデバイスおよび基板上のターゲット部分がより速く放射ビーム中を移動することができ、単位時間当たりにより多くのーゲット部分を露光することができる。

[005] 公知のリソグラフィ装置において、ターゲット部分上にパターンを結像する光学システムは、典型的には、その像を４分の１の大きさまで縮小する。これは、パターニングデバイスが、基板よりも４倍速く移動する必要があることを意味する。新たに、４分の１よりも高い縮小倍率、例えば、１０分の１へと縮小倍率を変更する開発が進行している。これは、パターニングデバイスが、基板よりも１０倍速く移動する必要があることを意味している。

[006] ステージの速度および加速度を高めることにより、ステージ内に蓄積される運動エネルギ量が増加する。例えばソフトエアエラーなどの非常時の場合、ステージは、制御不能な動きをし、リソグラフィ装置の一部と衝突するおそれがある。このリソグラフィ装置の一部は、ステージの運動エネルギの一部または全部を吸収する必要があり得る。

[007] 参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開番号第２０１５／００９８０７４号に開示されるように、運動エネルギを吸収することができるリソグラフィ装置がある。このリソグラフィ装置は、ステージアセンブリ、リアクションマス、およびステージベースを有する。通常の使用時には、ステージアセンブリはＸ軸とＹ軸に沿い、かつ、Ｚ軸を中心に移動する。ステージアセンブリが一定の力によって移動させられると、等しい大きさの反対方向の反力がリアクションマスに加えられる。非常時には、ステージアセンブリはリアクションマス上に付勢され、リアクションマスはステージベース上に付勢されることで、ステージアセンブリおよびリアクションマスを停止させるための制動力が生成される。

[008] このリソグラフィ装置は、非常時に大きな力がリソグラフィ装置全体に伝達されるといった短所を有する。大きな力の伝達により、リソグラフィ装置の１つ以上の繊細な構成要素が変位したり、振動したりすることがある。

[009] 例えば、位置決めシステムであって、非常時にこの位置決めシステムから伝達される力の量を減少させる位置決めシステムを提供することが望ましい。

[010] 一態様によると、物体を位置決めするための位置決めシステムであって、ステージ、バランスマスおよびアクチュエータシステムを備える位置決めシステムが提供される。ステージは、物体を保持するためのものである。アクチュエータシステムは、ステージを第１方向に駆動する一方で、バランスマスを第１方向とは逆の第２方向に駆動するように配置される。ステージは、ある移動範囲において第１方向に可動である。ステージが第１方向に移動し、移動範囲の端部にある時に、位置決めシステムは、ステージを前向きにバランスマスに衝突させるように配置される。

[011] 別の態様によると、本明細書に記載の位置決めシステム、サポート構造、基板テーブル、および投影システムを備えるリソグラフィ装置が提供される。サポート構造は、パターニングデバイスを支持するように構築される。パターニングデバイスは、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができる。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。位置決めシステムのステージは、サポート構造および基板テーブルの一方を含む。位置決めシステムの物体は、パターニングデバイスおよび基板の一方を含む。

[012] 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。

[013] 一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [014] 一実施形態に係る位置決めシステムを示す。 [015] 図２の位置決めシステムの詳細図を示す。 [016] 別の実施形態に係る位置決めシステムを示す。 [017] さらに別の実施形態に係る位置決めシステムを示す。 [018] さらに別の実施形態に係る位置決めシステムを示す。

[019] 図１は、一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す。このリソグラフィ装置は、照明システムＩＬ、サポート構造ＭＴ、基板テーブルＷＴ、および投影システムＰＳを備える。照明システムＩＬは、放射ビームＢを調整するように構成される。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持するように構築され、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の位置決めシステムＰＭに接続される。基板テーブルＷＴ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、特定のパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２の位置決めシステムＰＷに接続される。投影システムＰＳは、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る。

[020] 照明システムＩＬは、放射を誘導し、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学コンポーネント、ある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。

[021] 照明システムＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームＢ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、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよび照明システム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。

[022] 照明システムＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、照明システムＩＬ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、照明システム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。照明システムＩＬを使って放射ビームＢを調整すれば、放射ビームＢ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。

[023] 本明細書で使用される「放射ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、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。

[024] 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ＭＡ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。

[025] 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Ｂ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Ｗのターゲット部分Ｃ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Ｂに付けたパターンは、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の機能層に対応することになる。

[026] パターニングデバイスＭＡ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、レべンソン型(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。

[027] 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。

[028] 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。

[029] 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（および／または２つ以上のパターニングデバイス支持テーブル）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つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。追加のテーブルは、基板Ｗを保持するのではなく、少なくとも１つのセンサを保持するように配置されてもよい。この少なくとも１つのセンサは、投影システムＰＳの特性を測定するセンサ、パターニングデバイスＭＡ上にあるマーカのセンサに対する位置を検出するセンサ、または他の任意のタイプのセンサであり得る。追加のテーブルは、例えば、投影システムＰＳの一部またはリソグラフィ装置の任意の他の一部を洗浄するためのクリーニングデバイスを備えてもよい。

[030] また、リソグラフィ装置は、投影システムＰＳと基板Ｗ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Ｗ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ＭＡと投影システムＰＳとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板Ｗ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ＰＳと基板Ｗとの間に液体があるということを意味するものである。

[031] 放射ビームＢは、サポート構造ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス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。サポート構造ＭＴ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位置決めシステム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の経路内に位置決めするように、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位置決めシステム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ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、サポート構造ＭＴの移動は、第１位置決めシステムＰＭ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。ロングストロークモジュールは、制限された精度で大きい範囲にわたりサポート構造ＭＴを移動させる（粗動位置決め）一方、ショートストロークモジュールは、高精度で小さい範囲にわたりサポート構造ＭＴをロングストロークモジュールに対して移動させる（微動位置決め）。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２位置決めシステム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）、サポート構造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。

[032] パターニングデバイス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Ｐ１およびＰ２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Ｐ１およびＰ２をターゲット部分ＣとターゲットＣ部分との間の空間内に置くこともできる。基板アライメントマークＰ１およびＰ２は、ターゲット部分Ｃとターゲット部分Ｃとの間の空間に置かれている場合、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Ｍ１およびＭ２は、ダイとダイの間に置かれてもよい。

[033] 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。

[034] 第１のモードであるステップモードにおいては、サポート構造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。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。

[035] 第２のモードであるスキャンモードにおいては、サポート構造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。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Ｃ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Ｃの高さ（スキャン方向）が決まる。

[036] 第３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ＭＡを保持した状態で、サポート構造ＭＴを基本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。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ＭＡ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、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。

[037] リソグラフィ装置は、上述したアクチュエータおよびセンサを制御する制御ユニットをさらに備える。制御ユニットは、リソグラフィ装置の動作に関連した所望の計算を実行するための信号処理能力およびデータ処理能力も備える。実用においては、制御ユニットは、多くのサブユニットのシステムとして実現されることになる。各サブユニットは、リソグラフィ装置内の構成要素のリアルタイムデータ収集、処理、および／または制御を扱い得る。例えば、あるサブユニットは、第２位置決めシステムＰＷのサーボ制御専用であり得る。別個のサブユニットは、ショートストロークモジュールおよびロングストロークモジュール、あるいは別の軸を扱ってもよい。別のサブユニットは、位置センサＩＦの読み取り専用であってもよい。リソグラフィ装置の全体的な制御は、中央処理装置によって、上記サブユニット、オペレータ、およびリソグラフィ製造プロセスに関連する他の装置との通信を行いながら制御され得る。

[038] 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。

[039] 図２は、第１位置決めシステムＰＭまたは第２位置決めシステムＰＷを備え得る位置決めシステム２００を示す。位置決めシステム２００は、例えばパターニングデバイスＭＡまたは基板Ｗなどの物体を位置決めするように構成される。位置決めシステム２００は、ステージ２１０、バランスマス２２０、およびアクチュエータシステム２３０を備える。ステージ２１０は、物体を保持するように構成される。アクチュエータシステム２３０は、ステージを第１方向に駆動する一方、バランスマス２２０を第１方向とは逆の第２方向に駆動するように配置される。第１方向は、＋ｘ方向であり得る。第２方向は、−ｘ方向であり得る。ステージ２１０は、一定の移動範囲２４０内で第１方向に可動である。位置決めシステム２００は、ステージ２１０が第１方向に移動し、移動範囲２４０の端部２５０にある時、このステージ２１０をバランスマス２２０に前向きに衝突させるように配置されている。

[040] 位置決めシステム２００は、バランスマス２２０を支持するためのベースフレーム２６０を備え得る。バランスマス２２０は、ベースフレーム２６０に対して第２方向に可動である。アクチュエータシステム２３０が第１方向にステージ２１０を移動させる駆動力を与えると、この駆動力により反力が生成される。駆動力に対し、反力は等しい大きさと逆の方向を有する。したがって、アクチュエータシステム２３０がステージを第１方向に移動すると、バランスマス２２０は第２方向に移動する。運動量の保存により、ステージ２１０の速度とバランスマス２２０の速度との間の比率は、ステージ２１０の質量とバランスマス２２０の質量との間の比率の逆数に等しい。典型的には、バランスマス２２０は、ステージ２１０よりも大幅に大きな質量（例えば、５倍、１０倍、または２０倍以上の質量）を有する。その結果、バランスマス２２０の速度は、ステージ２１０の速度よりも大幅に遅くなる。

[041] ステージ２１０は、第１表面を有する。ステージ２１０が第１方向に移動する時、第１表面は前面２８０を形成する。前面２８０は、先頭面であり得る。前面２８０は、第１方向に沿ってバランスマス２２０に最も近い表面であり得る。バランスマス２２０は、第２表面２９０を有する。ステージ２１０は、前面２８０で第２表面２９０に衝突するように配置される。バランスマス２２０に前向きに衝突するステージ２１０は、バランスマス２２０の第２表面２９０に前面２８０で衝突するステージ２１０と同じであるとみなすことができる。

[042] ステージ２１０が第１方向に移動する時、運動量の保存により、バランスマス２２０は第２方向に移動する。例えば、ソフトウェアエラー、位置コントローラの誤作動、位置測定エラー等の非常事態が起こる場合もある。このような非常事態の際、ステージ２１０は、移動範囲２４０の端部２５０に到達するまで、第１方向に移動し続け得る。端部２５０において、ステージ２１０は、前面２８０で第２表面２９０に衝突する。図３は、ステージ２１０が前面２８０で第２表面２９０に衝突する様子をより詳細に示している。

[043] 図３は、バランスマス２２０に衝突するステージ２１０を示している。前面２８０は、第２表面２９０と接触する接触領域３１０を有する。接触領域３１０が第２表面２９０と接触すると、第２表面２９０は、接触領域３１０に衝突力３２０を加える。この衝突力３２０は、ステージ２１０の第１方向の移動を減速させる。接触領域３１０が１つのみであり、かつ衝突力３２０も１つのみである場合、衝突力３２０は、合成衝突力に等しい。一実施形態では、２つ以上の接触領域３１０が存在し、ゆえに複数の衝突力が存在する。そのような実施形態では、合成衝突力は、全ての衝突力３２０を単一の力に合成することによって得られる単一の力であるため、合成衝突力は、衝突力３２０と同一の作用をステージ２１０に及ぼす。この作用は、ステージ２１０が剛体であると考えられる場合に同じであり得る。

[044] ステージ２１０がバランスマス２２０に衝突すると、合成衝突力により、ステージ２１０が第１方向に減速し、かつバランスマスが第２方向に減速する。ステージ２１０とバランスマス２２０とは互いに衝突するため、ステージ２１０とバランスマス２２０との組合せの運動量が保存される。その結果、ベースフレーム２６０に伝達される合成衝突力の量は、小さくなるか、もしくはゼロになる。それでも、ワイヤやホースといったステージ２１０への接続部およびバランスマス２２０への接続部により、合成衝突力のいくらかがベースフレーム２６０へ伝達されることもある。ベースフレーム２６０に伝達される合成衝突力の量は小さいため、ベースフレーム２６０に接続される１つ以上の繊細な構成要素は、合成衝突力の影響を受けない。このようにして、ステージ２１０のバランスマス２２０への衝突の際に、例えば投影システムＰＳの光学コンポーネントが変位されるのを防ぐことができる。光学コンポーネントは、投影システムＰＳ内において、光学ホルダ上に載置され得る。光学コンポーネントは、光学ホルダ内または投影システムＰＳ内で注意深く設定された向きおよび／または位置を有し得る。大きな合成衝突力がベースフレーム２６０に伝達された場合、そのように注意深く設定された向きおよび／または位置が失われるおそれがある。リソグラフィ装置には、ベースフレーム２６０に伝達される合成衝突力の量が制限されることの恩恵を受ける１つ以上の他の構成要素が存在し得る。そのような１つ以上の他の構成要素には、位置測定システムおよび／または投影システムＰＳと基板Ｗとの間に液浸液を供給する供給システムが含まれ得る。位置測定システムは、スケールと、このスケールと協働するエンコーダヘッドとを備え得る。スケールまたはエンコーダヘッドは、ベースフレーム２６０に連結され得る。

[045] 位置測定システムは、複数のエンコーダヘッドを備え得る。複数のエンコーダヘッドは、エンコーダヘッドフレーム上に配置される。エンコーダヘッドフレームは、例えばメトロロジフレームを介して、ベースフレームに連結され得る。ステージ２１０が移動範囲２４０内の第１の位置にある時には、複数のエンコーダヘッドの第１のサブセットを使用して、ステージ２１０の位置が決定される。ステージ２１０が移動範囲２４０内の第２の位置に移動すると、位置測定システムは、複数のエンコーダヘッドの第２のサブセットへと切り替える。第２のサブセットは、第１のサブセットとは異なる少なくとも１つのエンコーダヘッドを有する。第１のサブセットから第２のサブセットへと切り替えることにより、ステージ２１０は、１つのエンコーダヘッドの測定範囲から出て、別のエンコーダヘッドの測定範囲へと入り得る。第１のサブセットから第２のサブセットへの切り替えの間は、位置測定システムは、第１のサブセットと第２のサブセットの両方を使用して、ステージ２１０の位置を決定することができる。

[046] 中間フレームが設けられ、ベースフレーム２６０に連結されている場合がある。中間フレームは、スケール、エンコーダヘッド、供給システム、および／または投影システムＰＳといったリソグラフィ装置の１つ以上の構成要素を支持し得る。中間フレームは、ベースフレーム２６０から動的に分離され得る。中間フレームは、ステージ２１０の第１の側でエンコーダヘッドを支持し得る一方、投影システムＰＳは、第１の側とは反対側であるステージ２１０の第２の側にある。

[047] ステージ２１０は、図３に示すような第１重心３３０を有する。衝突力３２０は、第１方向（例えば、ｘ方向）に平行であり得る。一実施形態において、第１重心３３０および衝突力３２０は、第１方向に平行に整列する。例えば、第１重心３３０および衝突力３２０は、図３において点線で示されるようにｘ軸に沿って整列する。その代わりに、あるいはそれに加えて、第１重心３３０および衝突力３２０は、ｙ軸に沿って整列する。第１重心３３０および衝突力３２０を第１方向に平行に整列させると、ステージ２１０とバランスマス２２０との間の衝突の際に生成されるトルク量が減少される。トルク量を減少することによって、ベースフレーム２６０に伝達される振動が少なくなる。ステージ２１０が１つの接触領域３１０のみを有する場合、衝突力３２０は合成衝突力と同一である。ステージ２１０が複数の接触領域３１０を含む場合、複数の衝突力３２０が合わさって合成衝突力を形成する。合成衝突力は、第１方向に平行であり得る。第１重心３３０および合成衝突力は、例えばｘ軸に沿ってかつ／またはｙ軸に沿って、第１方向に平行に整列する。

[048] 図４は、一実施形態のｘｙ平面図を示す。図４は、接触領域３１０でバランスマス２２０に衝突するステージ２１０を示している。接触領域３１０において、バランスマス２２０によって衝突力３２０がステージ２１０に加えられ、ステージ２１０が減速する。バランスマス２２０は、第２重心４００を有する。一実施形態において、第１重心３３０、合成衝突力、および第２重心４００は、例えば第１方向に平行な方向に整列する。ステージ２１０が１つの接触領域３１０のみを有する場合、合成衝突力は、衝突力３２０と同じである。ステージ２１０が複数の接触領域３１０を有する場合、合成衝突力は、複数の接触領域３１０に加わる衝突力３２０の組み合わせによって形成される。第１重心３３０、合成衝突力、および第２重心を第１方向に沿って整列させることで、ステージ２１０がバランスマス２２０と衝突した場合に、バランスマス２２０に加わる運動量が実質的になくなるという利点を得ることができる。運動量がバランスマス２２０に加わることを回避することによって、バランスマス２２０は、例えば、ｙ軸またはｚ軸に沿って傾斜することがない。バランスマス２２０が傾斜すると、このバランスマス２２０がベースフレーム２６０内に振動を引き起こす可能性がある。

[049] 図５は、別の実施形態のｘｙ平面図である。ステージ２１０は、ステージ２１０を第１方向に駆動するためのアクチュエータシステム２３０を備える。アクチュエータシステム２３０は、第１アクチュエータ２３１および第２アクチュエータ２３２を備える。本実施形態において、第１アクチュエータ２３１および第２アクチュエータ２３２は、ステージ２１０の両側に配置されている。バランスマス２２０は、複数のバランスマス部分を備え、本実施形態では、第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２を備える。各バランスマス部分は、第２方向に沿って、互いに対して可動であり得る。第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２は、第２方向に沿って、互いに対して可動であってもよい。第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２は、第２方向に沿って、ステージ２１０に対して可動である。第１バランスマス部分２２１は、第３重心５０１を有する。第２バランスマス部分２２２は、第４重心５０２を有する。ステージ２１０およびバランスマス２２０を動的システムとみなすと、第３重心５０１および第４重心５０２は、合成され、合成重心５００と表すことができる。合成重心５００は、第２重心４００を形成する。本実施形態において、第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２は、同一のサイズおよび質量を有するため、合成重心５００は、第１バランスマス部分２２１と第２バランスマス部分２２２との中間にある。

[050] ステージ２１０には、２つの接触領域３１０が設けられている。衝突の際、第１衝突力３２１および第２衝突力３２２によって合成衝突力５２０が形成される。第１重心３３０は、第１方向に沿って、合成衝突力５２０と整列する。第１重心３３０、合成衝突力５２０、および、第２重心４００を形成する合成重心５００は、第１方向に沿って整列する。図５の実施形態では、第１重心３３０、合成衝突力５２０、および第２重心４００は、ｘ軸に沿って整列する。その代わりに、あるいはそれに加えて、第１重心３３０、第１重心、合成衝突力５２０、および第２重心４００は、ｙ軸に沿って整列する。ステージ２１０は、第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２に同時に衝突してもよく、最初に第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２の一方に衝突し、次に第１バランスマス部分２２１および第２バランスマス部分２２２の他方に衝突してもよい。

[051] 第１アクチュエータ２３１および第２アクチュエータ２３２のそれぞれは、第１方向に駆動力を生成するように配置される。第１アクチュエータ２３１によって生成される駆動力は、第１バランスマス部分２２１を第２方向に移動させ得る。第２アクチュエータ２３２によって生成された駆動力は、第２バランスマス部分２２２を第２方向に移動させ得る。第１アクチュエータ２３１によって生成される第１方向の駆動力および第２アクチュエータ２３２によって生成される第１方向の駆動力が合わさって、ステージ２１０を第１方向に駆動する合成駆動力５３０を形成する。合成駆動力５３０は、力の中心５４０に与えられる。力の中心５４０および第１重心３３０は、第１方向に沿って整列する。一実施形態において、力の中心５４０、第１重心３３０、および第２重心４００は、第１方向に沿って整列する。一実施形態において、力の中心５４０、第１重心３３０、第２重心４００、および合成衝突力５２０は、第１方向に沿って整列する。力の中心５４０、第１重心３３０、第２重心４００、および合成衝突力５２０は、ｘｙ平面、ｘｚ平面、またはｘｙ平面およびｘｚ平面の両方において、第１方向に沿って整列する。

[052] アクチュエータシステム２３０は、複数のコイルおよび複数の磁石を備え得る。複数のコイルは複数の磁石と協働して、ステージ２１０を駆動する電磁力を生成する。一実施形態において、複数のコイルは、第１方向に沿って、ステージ２１０またはバランスマス２２０上に配置される。複数の磁石は、ステージ２１０およびバンスマス２２０の他方に配置される。例えば、第１アクチュエータ２３１は、ｘ軸に沿って配置された複数のコイル（つまり、電気コイル）を有する。この複数のコイルは、ステージ２１０がバランスマス２２０に対して大きな移動範囲２４０で移動することができるように整流され得る。このように移動範囲２４０が大きいため、ステージ２１０は、加速して高速に到達するための大きい空間を有する。非常時には、ステージ２１０は、高速であることにより、激しく衝突する場合がある。一実施形態の位置決めシステム２００は、このような激しい衝突を吸収し、ベースフレーム２６０に伝達される力の量を制限することができる。

[053] 位置決めシステム２００は、衝突バッファを備えてもよく、この衝突バッファは、接触領域３１０および／または第２表面２９０を形成する。衝突バッファは、ステージ２１０の一部であってもよく、バランスマス２２０の一部であってもよく、あるいは、ステージ２１０およびバランスマス２２０の両方の一部であってもよい。例えば、衝突バッファは、可撓性要素および衝突部材を備える。可撓性要素は、衝突部材をバランスマス２２０に接続させる。一実施形態において、衝突部材は、衝突の際に、接触領域３１０に接触する第２表面２９０を形成する。その代わりに、あるいはそれに加えて、可撓性要素は、衝突部材をステージ２１０に接続させる。その場合、衝突部材は、接触領域３１０を形成し得る。衝突バッファは、バネおよびダンパの組み合わせを備え、可撓性要素を提供し、ステージ２１０の運動エネルギを分散させることができる。

[054] 可撓性要素は、バネおよび／またはダンパを含み得る。衝突バッファは、衝突距離にわたって衝突力３２０を与えることによって、衝突力３２０を制限するように配置される。衝突距離が長いほど、衝突力３２０は小さくなり得る。衝突距離が十分に長い場合、衝突バッファは、ステージ２１０の第１方向への移動を完全に停止させることができる。衝突バッファは、実質的に全衝突距離にわたって一定の衝突力３２０を与えるように配置され得る。

[055] 衝突バッファは、ステージ２１０がバランスマス２２０に衝突する時、最大衝突減速度でステージ２１０を減速させるように配置され得る。例えば、可撓性要素は、最大衝突減速度の所望の値を達成するのに好適な剛性を有するために必要な寸法を有し得る。剛性が高いと、最大衝突減速度の値が高くなる、つまりステージ２１０が素早く減速することになる。剛性が低いと、最大衝突減速度の値が低くなる、つまり、ステージ２１０がゆっくりと減速することになる。

[056] アクチュエータシステム２３０は、最大駆動加速度でステージ２１０を加速させるように配置される。最大駆動加速度は、合成駆動力５３０の最大値およびステージ２１０の質量によって決定され得る。最大衝突減速度および最大駆動加速度は、実質的に互いに等しくてよい。ステージ２１０は、最大駆動加速時に、許容可能な応力および歪みを受けるように設計される。最大衝突減速度を最大駆動加速度と実質的に等しく設定することにより、ステージ２１０は、衝突減速中に許容可能な応力および歪みを受けることができる一方、衝突距離が最小限に抑えられる。

[057] ステージ２１０は、ショートストロークモジュールおよびロングストロークモジュールを備え得る。アクチュエータシステム２３０は、バランスマス２２０に対してロングストロークモジュールを移動させるように配置される。ロングストロークモジュールは、ショートストロークモジュールをロングストロークモジュールに対して移動させるように配置される。ショートストロークモジュールは、物体を保持するように構成される。ロングストロークモジュールは、前面２８０を備える。ロングストロークモジュールは、接触領域３１０を有する前面２８０を備える。ロングストロークモジュールは、ロングストロークモジュールが第１方向に移動し、移動範囲２４０の端部２５０にある時に、バランスマス２２０に衝突するように配置される。一実施形態において、ショートストロークモジュールは、前面２８０を備える。ショートストロークモジュールは、ショートストロークモジュールが第１方向に移動し、バランスマス２２０に対して移動範囲２４０の端部２５０にある時、バランスマス２２０に衝突するように配置され得る。一実施形態では、ショートストロークモジュールおよびロングストロークモジュールの両方がバランスマス２２０に衝突するように配置される。あるいは、ショートストロークモジュールがロングストロークモジュールに衝突するように配置されてもよい。

[058] バランスマス２２０は、ステージ２１０を支持するように配置され得る。一実施形態において、ステージ２１０は、ベースフレーム２６０または任意の他の好適なフレームに支持される。バランスマス２２０は、ロングストロークモジュールおよび／またはショートストロークモジュールを支持するように配置され得る。

[059] 図６は、さらに別の実施形態の上面図を示す。バランスマス２２０は、ｘｙ平面においてステージ２１０を囲む。ｘｙ平面は、基板Ｗの表面に平行であり得る。基板Ｗの表面は、複数のターゲット部分を有する。ステージ２１０には、８つの衝突バッファが設けられる。バランスマス２２０は、それぞれがステージ２１０に対向する表面６９０ａ、６９０ｂ、６９０ｃおよび６９０ｄを有する。ステージ２１０が＋ｘ方向に移動する時、表面６８０ａが前面２８０を形成し、バランスマス２２０が−ｘ方向に移動する。ステージ２１０が＋ｘ方向に移動し、バランスマス２２０に衝突すると、表面６８０ａは、第２表面２９０を形成する表面６９０ａに衝突する。ステージ２１０が−ｘ方向に移動する時、表面６８０ｂが前面２８０を形成し、バランスマス２２０が＋ｘ方向に移動する。ステージ２１０が−ｘ方向に移動し、バランスマス２２０に衝突すると、表面６８０ｂは、第２表面２９０を形成する表面６９０ｂに衝突する。ステージ２１０が＋ｙ方向に移動する時、表面６８０ｃが前面２８０を形成し、バランスマス２２０が−ｙ方向に移動する。ステージ２１０が＋ｙ方向に移動し、バランスマス２２０に衝突すると、表面６８０ｃは、第２表面２９０を形成する表面６９０ｃに衝突する。ステージ２１０が−ｙ方向に移動する時、表面６８０ｄが前面２８０を形成し、バランスマス２２０が＋ｙ方向に移動する。ステージ２１０が−ｙ方向に移動し、バランスマス２２０に衝突すると、表面６８０ｄは、第２表面２９０を形成する表面６９０ｄに衝突する。

[060] 図６は、ｙ方向に沿って互いから所定距離にある２つの表面６８０ａを示す。２つの表面６８０ａをｙ方向に沿って互いから所定距離に置くと、ステージ２１０が表面６９０ａと衝突する時に、衝突バッファがステージ２１０のＲｚ回転（ｚ方向を中心とした回転）を止めることができるといった利点がある。同様に、２つの表面６８０ｂはｙ方向に沿って互いから所定距離にあるため、ステージ２１０が表面６９０ｂに衝突する時に、衝突バッファがステージ２１０のＲｚ回転を止めることができる。同様に、２つの表面６８０ｃはｘ方向に沿って互いから所定距離にあるため、ステージ２１０が表面６９０ｃに衝突する時に、衝突バッファがステージ２１０のＲｚ回転を止めることができる。同様に、２つの表面６８０ｄはｘ方向に沿って互いから所定距離にあるため、ステージ２１０が表面６９０ｄに衝突する時に、衝突バッファがステージ２１０のＲｚ回転を止めることができる。

[061] 上記の実施形態では、単一のステージ２１０のみが図示されている。単一のステージ２１０の代わりに、位置決めシステム２００内には、複数のステージ２１０（例えば、２つまたは３つのステージ２１０）が配置されてもよい。複数のステージ２１０は、１つのバランスマス２２０を共有し得る。複数のステージ２１０のそれぞれの合成駆動力５３０がバランスマス２２０に加えられ得る。運動量の保存により、バランスマス２２０の移動は、複数のステージ２１０の移動に応じて変わり得る。例えば、１つのステージが＋ｘ方向に移動し、別のステージが−ｘ方向に移動する状況においては、バランスマス２２０は、静止状態で留まり得る。したがって、アクチュエータシステム２３０がステージ２１０の１つを第１方向に駆動しつつ、バランスマスを第１方向とは逆の第２方向に駆動するように配置されていたとしても、全ての状況においてバランスマスが第２方向に移動するという意味ではない。

[062] バランスマス２２０は、１つの可撓性要素または複数の可撓性要素を介してベースフレーム２６０によって支持され得る。可撓性要素は、第２の方向、例えばｘ方向に沿って可撓性を有し得る。可撓性要素は、別の方向、例えばｚ方向に剛性または実質的な剛性を有してもよい。あるいは、可撓性要素は、ｘ、ｙおよびｚ方向に可撓性を有する。バランスマスは、１つ以上のガスベアリング（例えば、１つ以上のエアベアリング）、１つ以上のローラベアリング、または１つ以上のスライドベアリングなどのベアリングによって支持されてもよい。

[063] 上記実施形態で説明されたステージ２１０は、物体を支持するように配置されてもよい。この物体は、パターニングデバイスＭＡまたは基板Ｗであり得る。物体は、ミラーまたはレンズといった、投影システムＰＳの光学コンポーネントであってもよい。ステージ２１０は、ターゲット部分Ｃの露光中、光学コンポーネントを移動させ得る。

[064] 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Ｗ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Ｗ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Ｗ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。

[065] 以上、本開示の具体的な実施形態を説明してきたが、本開示は、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、本開示は、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。

[066] 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ＭＡ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ＭＡ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。

[067] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、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 (13)

1. 物体を位置決めするための位置決めシステムであって、
   前記物体を保持するように構成され、ある移動範囲において第１方向に可動であるステージと、
   バランスマスと、
   複数のエンコーダヘッドを備えた位置測定システムと、
   前記ステージを前記第１方向に駆動する一方で、前記バランスマスを前記第１方向とは逆の第２方向に駆動するように構成されたアクチュエータシステムと、を備え、
   前記ステージが前記第１方向に移動し、前記移動範囲の端部にある時に、前記位置決めシステムは前記ステージを前向きに前記バランスマスに衝突させるように配置され、
   前記位置測定システムは、前記ステージが第１の位置にある時に前記ステージの位置を決定するための前記複数のエンコーダヘッドの第１サブセットを備え、
   前記位置測定システムは、前記ステージが第２位置にある時に前記ステージの前記位置を決定するための前記複数のエンコーダヘッドの第２サブセットを備え、
   前記ステージは、前記第１方向に移動する時に前面を形成する第１表面を有し、前記バランスマスは第２表面を有し、
   前記ステージは、前記前面で前記第２表面に衝突するように配置され、
   前記前面は、前記第２表面に接触するための接触領域を有し、
   前記ステージは、第１重心を有し、
   前記接触領域が前記第２表面に接触する時、前記第２表面は前記接触領域に衝突力を加え、
   前記第１重心及び合成衝突力は、前記第１方向に平行に整列し、
   前記ステージは、ショートストロークモジュール及びロングストロークモジュールをさらに備え、
   前記アクチュエータシステムは、前記ロングストロークモジュールを前記バランスマスに対して移動させるように配置され、
   前記ロングストロークモジュールは、前記ショートストロークモジュールを前記ロングストロークモジュールに対して移動させるように配置され、
   前記ショートストロークモジュールは、前記物体を保持するように構成され、
   前記ショートストロークモジュール及び／又は前記ロングストロークモジュールが、前記前面を含む、位置決めシステム。
2. 前記第２サブセットは、前記第１サブセットとは異なる少なくとも１つのエンコーダヘッドを有する、請求項１に記載の位置決めシステム。
3. 前記第１サブセットから前記第２サブセットへの切り替えの間、前記位置測定システムは、前記第１サブセットと前記第２サブセットとの両方を使用して前記ステージの前記位置を決定する、請求項１又は２に記載の位置決めシステム。
4. 前記アクチュエータシステムは、前記ステージ又は前記バランスマス上に前記第１方向に沿って配置された複数のコイルを備える、請求項１〜３の何れか一項に記載の位置決めシステム。
5. 前記バランスマスは、第２重心を有し、
   前記第１重心、前記合成衝突力、及び前記第２重心は、前記第１方向に平行に整列する、請求項１〜４の何れか一項に記載の位置決めシステム。
6. 前記バランスマスは、複数のバランスマス部分を備え、
   前記複数のバランスマス部分の合成重心が、前記第２重心を形成する、請求項５に記載の位置決めシステム。
7. 前記アクチュエータシステムは、前記ステージを前記第１方向に駆動するために力の中心に合成駆動力を与えるように構成され、
   前記力の中心、前記第１重心、前記第２重心、及び前記合成駆動力は、前記第１方向に平行に整列する、請求項５又は６に記載の位置決めシステム。
8. 衝突バッファをさらに備え、
   前記衝突バッファが、前記接触領域及び／又は前記第２表面を形成する、請求項１〜７の何れか一項に記載の位置決めシステム。
9. 前記衝突バッファは、前記ステージが前記バランスマスに衝突する時に、最大衝突減速度で前記ステージを減速するように配置され、
   前記アクチュエータシステムは、最大駆動加速度で前記ステージを加速するように配置され、
   前記最大衝突減速度及び前記最大駆動加速度は、実質的に互いに等しい、請求項８に記載の位置決めシステム。
10. 前記バランスマスは、前記ステージを囲む、請求項１〜９の何れか一項に記載の位置決めシステム。
11. 前記バランスマスを支持するように構成されたベースフレームをさらに備え、
    前記バランスマスは、前記ベースフレームに対して前記第２方向に可動である、請求項１〜１０の何れか一項に記載の位置決めシステム。
12. 前記ベースフレームは、可撓性要素を介して前記バランスマスを支持するように配置され、
    前記可撓性要素は、前記第２方向に可撓性を有する、請求項１１に記載の位置決めシステム。
13. 請求項１〜１２の何れか一項に記載の位置決めシステムと、
    放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き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築されたサポート構造と、
    基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    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ように構成された投影システムと、を備え、
    前記ステージが前記サポート構造を含みかつ前記物体が前記パターニングデバイスを含むか、又は、前記ステージが前記基板テーブルを含みかつ前記物体が前記基板を含む、リソグラフィ装置。

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