計測装置、リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法。
【課題】 ステージの位置を高精度に計測するために有用な技術を提供する。
【解決手段】被測定物の位置を計測する計測装置は、前記被測定物に向けて光を射出し、前記被測定物で反射した光を検出する干渉計と、前記干渉計から射出された光と前記被測定物で反射した光の光路へ気体を吹き出す気体吹き出し部と、第１部材および第２部材を含み、前記光路が前記第１部材と前記第２部材の間にあり、前記気体吹き出し部により吹き出される気体を前記被測定物に向けて整流する構造体と、を備える。前記第１部材は、前記被測定物に取り付けられ、前記第２部材は、前記被測定物との間に隙間ができるように配置されている。
【解決手段】被測定物の位置を計測する計測装置は、前記被測定物に向けて光を射出し、前記被測定物で反射した光を検出する干渉計と、前記干渉計から射出された光と前記被測定物で反射した光の光路へ気体を吹き出す気体吹き出し部と、第１部材および第２部材を含み、前記光路が前記第１部材と前記第２部材の間にあり、前記気体吹き出し部により吹き出される気体を前記被測定物に向けて整流する構造体と、を備える。前記第１部材は、前記被測定物に取り付けられ、前記第２部材は、前記被測定物との間に隙間ができるように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノスケールの微細パターンを形成し、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けリソグラフィ工程を可能にする技術として、インプリント技術や露光技術が実用化されている。これらの半導体製造装置には移動体（ステージ）の高い位置決め精度が要求されるため、ステージの位置計測にレーザー干渉計が広く用いられている。レーザー干渉計は、測長光路中の気体の温度、湿度、圧力、密度の変化に起因する屈折率の変化である揺らぎに影響されやすい。そのため、温度が制御された気体を装置内に流して、装置構成体の温度を一定に保つ工夫がされている。
【０００３】
しかし、装置内にはモーター等の発熱体が存在するため、これらに触れて暖められた気体がレーザー干渉計の光路に混入すると、温度の揺らぎによる計測誤差が生じてしまう。図８を用いて、ステージの位置を計測する従来の計測装置の概要を説明する。図８の（ａ）は従来の計測装置を上面から見た図である。計測装置は、ステージ定盤２の上面に沿ってＸＹ方向に移動するステージ３の位置を計測する。計測装置は、ステージ３に向けて気体を吹き出す気体吹き出し部４と、ステージ３のＹ方向及びＸ方向の位置をそれぞれ計測する干渉計５，５’と、干渉計５，５’から射出されるレーザービームを干渉計５，５’へ反射する反射ミラー７，７’とを有する。
【０００４】
計測装置は、干渉計５からステージ３の反射ミラー７にレーザービームを射出し、反射ミラー７で反射されたレーザービームを受けてステージ３のＹ軸方向の位置を計測する。同様に、計測装置は、干渉計５’からステージ３の反射ミラー７’にレーザービームを射出し、反射ミラー７’で反射されたレーザービームを受けてステージ３のＸ軸方向の位置を計測する。ステージ３を駆動するために不図示のリニアモータが用いられている。また、ステージ３はエアベアリング構造でステージ定盤２上を移動する。一般的に、ステージ３の移動速度は気体吹き出し部４から吹き出される気体の風速よりも速い。
【０００５】
図８の（ｂ）〜（ｄ）は、ステージ３と干渉計５の光路９とを側面から見た図である。（ｂ）に示すように、ステージ３が気体吹き出し部４へ近づく方向へ移動するとき、ステージ定盤２近傍の気体を巻き上げる気体流が発生して光路９にステージ定盤２近傍の気体が混入する。また、（ｃ）に示すように、ステージ３が気体吹き出し部４から離れる方向へ移動するとき、ステージ３上やその近傍の気体が吸い込まれる気体流が発生し、光路９にステージ３近傍の気体が混入する。さらに、（ｄ）に示すように、ステージ３が移動しないときには、気体吹き出し部４から吹き出された気体流はステージ３に当たって変化し、ステージ３近傍に渦が生じる。この渦によってステージ３近傍の気体が置換されにくくなるため、光路９にこの淀んだ空気が混入する。そこで、特許文献１、２には、干渉計の光路にカバーを設けて光路内の気体の屈折率の安定化を図った計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８９８０２号公報
【特許文献２】特開平０８−０８２５０９号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の計測装置では、図８の（ｅ）に示されるように、干渉計５の光路９をカバーする構造体８の一端部全体でステージ３との間に隙間が存在するため、ステージ３が気体吹き出し部４へ近づく方向へ移動したときにこの隙間を通過する流れが形成される。その結果、光路９に構造体８外部の気体が混入するので、光路９内の気体の屈折率は安定化されない。また、インプリント装置や露光装置の内部において空気以外の気体を使用する場合、空気以外の気体が干渉計の光路中に混入すると測長誤差となる課題があった。
【０００８】
本発明は、ステージの位置を高精度に計測するために有用な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被測定物で反射した光を検出することで被測定物の位置を計測する計測装置であって、前記被測定物に向けて光を射出し、前記被測定物で反射した光を検出する干渉計と、前記干渉計から射出された光と前記被測定物で反射した光の光路へ気体を吹き出す気体吹き出し部と、第１部材および第２部材を含み、前記光路が前記第１部材と前記第２部材の間にあり、前記気体吹き出し部により吹き出される気体を前記被測定物に向けて整流する構造体と、を備え、前記第１部材は、前記被測定物に取り付けられ、前記第２部材は、前記被測定物との間に隙間ができるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステージの位置を高精度に計測するために有用な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の計測装置を示した図である。
【図２】第１実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図３】第１実施形態の計測装置における気体流の様子を示した図である。
【図４】第１実施形態の計測装置を示した図である。
【図５】第１実施形態の計測装置の変形例を示した図である。
【図６】第２実施形態の計測装置を示した図である。
【図７】第３実施形態の計測装置を示した図である。
【図８】従来の計測装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
〔第1実施形態〕
第１実施形態の計測装置を図１に示す。図１の（ａ）は第１実施形態の計測装置及びステージの断面図、（ｂ）はそれらの斜視図である。第１実施形態におけるステージは、基板を保持する基板ステージであるが、原版を保持する原版ステージであってもよい。第１実施形態における計測装置は、気体吹き出し部４によりステージ３に向けて吹き出される気体を干渉計５の光路９へ整流して導く構造体８を備えている。第１実施形態の構造体は２枚の整流板８Ａ、８Ｂである。そのうちの上側に位置する整流板８Ａは、反射ミラー７が設置されたステージ３に取り付けられている。整流板８Ａ、８Ｂは、ステージ３が移動するときステージ３に追従して移動する。第１実施形態では、整流板８Ａ、８Ｂは、干渉計５の光路９の上下を覆うように平行に配置された平板である。整流板８Ａ、８Ｂは、干渉計５の光路９の少なくとも一部を覆うように配置されていればよい。光路９のすべてを覆うように配置しても良い。
【００１４】
上側の整流板８Ａはステージ３に取り付けられるので、ステージ３との間には隙間がない。第１実施形態では、上側の整流板８Ａは、ステージ３に取り付けられた第１部材を構成している。下側の整流板８Ｂは、ステージ３との間に隙間を保持しながらステージ３に追従して移動する第２部材を構成している。本実施形態では、整流板８Ｂのステージ３とは反対側の端部は、整流板８Ａよりもより気体吹き出し部４側に近づくように構成され、その構造によって、気体吹き出し部４からの気体を光路９に効果的に導く。もし、気体吹き出し部４からの気体流が水平よりも上昇するような気体流であるなら、整流板８Ａの気体吹き出し部４側の端部を整流板８Ｂより長くなるように構成すれば良い。気体吹き出し部４は２枚の整流板８Ａ、８Ｂの間に方向付けて気体を送風する構成としてもよい。整流板８Ａはステージ３から着脱可能な構成としても良い。干渉計（レーザー干渉計）５は、ステージ３の端部に設けられた反射ミラー７に向けて光を射出し、反射ミラー７で反射された光と参照光との干渉光を受けてステージ３の位置を検出する。
【００１５】
図２を用いて本発明に係る計測装置が適用されるリソグラフィ装置を説明する。本実施形態では、リソグラフィ装置としてインプリント装置を説明するが、露光装置を使用してもよい。インプリント装置２０は、パターン面を有するモールド（型、原版ともいう）２１を保持するモールドチャック２２を備えている。モールドチャック２２は、構造体２３に取り付けられ、不図示の駆動機構と制御部によって基板２４とモールド２１が近づいたり離れたりする方向に駆動される。インプリント装置２０は、感光性材料であるインプリント材を光硬化させるために、光源２５および照明光学系２６を含む照射系を備えている。本実施形態のインプリント材は紫外線が照射されることで硬化する樹脂とする。インプリント装置は、モールドに形成されたパターンと基板上に供給されたインプリント材とを接触させた状態で光を照射する。光の照射によって硬化したインプリント材とモールドとを引き離すことによって、モールドのパターンが反転したパターンを形成（転写）することができる。
【００１６】
ステージ定盤２上を駆動するステージ(基板ステージ)３は基板２４を保持する。基板２４にインプリント材（樹脂）を供給（塗布）するために、インプリント装置２０は、内部に塗布装置２８を備えている。塗布装置２８は樹脂２７を吐出するノズルを持ち、ステージ３を駆動して基板２４をノズル下に移動させて樹脂２７を塗布する。樹脂２７が塗布された所望の部分をモールド２１の下へ移動させるために、ステージ３を駆動する。このとき、レーザー干渉計５を用いてステージ３の位置を計測する。不図示の制御部とアライメント機構によって数ナノメートル以下の精度でステージ３の位置合わせ制御をおこなうことも可能である。
【００１７】
レーザー干渉計５の測長誤差を低減させるため、装置全体を筺体４０で仕切り、気体吹き出し部４によって温度が制御された気体をステージ空間に特にステージ３に向けて吹き出す。モールドチャック２２を駆動させて、基板２４上の樹脂にモールド２１のパターン面を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させる。このとき、樹脂の周囲に酸素が存在することで硬化のための重合反応が起こりづらくなるため、周囲の空気を窒素やヘリウムなどと置換するガスを供給ノズル３０から供給する。なお、熱で樹脂を硬化させるためにモールドチャック２２にヒーターなどの熱源を構成しているインプリント装置もある。これら一連の動作により、基板２４にモールド２１のパターンをインプリントする。
【００１８】
このように樹脂の塗布動作とインプリント動作を繰り返すとき、ステージ３が移動するたびにステージ定盤２近傍の空気を巻き上げたり、窒素やヘリウムなどの空気以外の気体を拡散させたりする。気体吹き出し部４から吹き出された空気とそれ以外の気体が干渉計５の光路９に混入すると、干渉計５の測長誤差となりパターン欠陥が発生することがある。本実施形態では、図２に示すように、光路９の上側に配置される整流板８Ａを基板ステージ３と隙間なく配置し、光路９の下側に配置される整流板８Ｂをステージ３との間に隙間を保持しながらステージに追従して移動するように配置している。
【００１９】
図３に示すように整流板８Ａ、８Ｂを配置した場合、気体吹き出し部４から吹き出された空気は、２枚の整流板８Ａ、８Ｂの間を整流された状態で通った後、下側の整流板８Ｂとステージ３との隙間を通じて構造体８の外部に流れる一方向の気体流が形成される。ステージ３が停止している場合でも、気体吹き出し部４の方向へ向かって移動する場合でも、上述の一方向の気体流が得られる。この気体流により、干渉計５の光路９には気体吹き出し部４から吹き出され温度が制御された気体（空気）のみが整流された状態で存在し、かつ、光路９周囲の気体が光路９内に混入するのが防止される。例えば、ステージ３が気体吹き出し部４に向かって移動する場合、従来の構成ではステージ３の移動に伴ってステージ定盤２近傍の空気が巻き上げられて光路９内に侵入してくる。しかし、本実施形態の構成によれば、ステージ３の近傍で巻き上げに対抗する下向きの気体流が生じているため、光路９内に気体が侵入してこない。さらに、ステージ３上のインプリント部から漏出してくるヘリウム等のガスは、上側の整流板８Ａとステージ３との間に隙間がないため、干渉計５の光路９内に侵入してこない。もちろん、ステージ３が移動していない場合においても、光路９には一方向の気体流が生じ、ステージ３と整流板８Ｂとの隙間からは周囲の気体が混入してこない。
【００２０】
図４を用いてステージ３に対して斜め向きに送風する気体吹き出し部４を用いる例について説明する。Ｙ方向干渉計５及びＸ方向干渉計５’のそれぞれの光路９，９’に対して２つの気体吹き出し部４から空気を吹き出しても良い。しかし、図４の例では、１つの気体吹き出し部４が、Ｙ方向干渉計５の光路９とＸ方向干渉計５’の光路９’との間からステージ３に対して斜めに送風し、２つの光路９，９’の両方に気体を吹き出す。２つの光路９，９’の上下には、整流板８Ａ、８Ｂがそれぞれ配置される。空気を斜めに送風する方法としては、気体吹き出し部４自体を斜めに配置しても良いし、送風される風の向きを制御する導風板を設けても良い。ステージ３に対して斜め方向に送風された空気は、ステージ３に当たるとステージ３の側面に沿って流れ、光路９，９’から遠ざかる方向に流れ去るような気体流となる。従って、２枚の整流板８Ａ、８Ｂと組み合わせることで、さらに気体流の停滞や空気以外の気体の混入の可能性を少なくすることができる。
【００２１】
以上、計測装置をインプリント装置に適用した場合について説明してきたが、計測装置を露光装置に適用した場合にも同様な効果が得られる。特に、投影光学系の最終レンズと基板との間を空気以外のガスで置換して露光する露光装置においては、本発明に係る計測装置は良好な計測を提供する。
【００２２】
図１〜３では、上側の整流板８Ａとステージ３との隙間をなくし、下側の整流板８Ｂとステージ３との間に隙間を設けるように構成した。しかし、下側の整流板８Ｂとステージ３との間の隙間をなくし、上側の整流板８Ａとステージ３との間に隙間を設ける構成としても良い。特にインプリント動作や露光動作において空気以外のガスを用いない例などで好適である。また、２枚の整流板８Ａ、８Ｂは、それらが平行に配置される形態に限定されない。２枚の整流板８Ａ、８Ｂは、例えば、相互に傾きをもって配置されていてもよい。さらに、図５に示すように、整流板８Ａ又は整流板８Ｂが側面８Ｃ，８Ｄを有するコの字形状の部材としても良い。構造体８で形状は、直方体形状だけでなく、円筒形、楕円筒形などでも良く、形状に制限されない。また、光路９の下面又は上面に隙間を設けることに限定されず、側面に隙間ないしは開口を設けて光路９が一方向の流れを形成する構成としてもよい。一方向に気体流が形成されるならば、気体吹き出し部４から吹き出される空気が流出する開口は複数あっても良い。
【００２３】
本実施形態の計測装置は、被測定物としてステージを用いて説明した。上述した計測装置は、移動して気体流が発生する恐れのある被測定物の位置を計測する場合に用いることができる。本実施形態の計測装置は、干渉計５の光路９へ温度が制御された空気を良好に供給し、かつ、周囲からの気体が光路９内へ混入することを防ぐ。その結果、干渉計５の計測誤差が低減され、ステージ３の位置を高精度に計測することができる。また、この計測装置を適用して、良好な転写パターンを得るリソグラフィ装置を提供することができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
高精度に位置決めを行うために、大きな駆動範囲をもつ粗動ステージと、その粗動ステージに搭載され支持されて微小な駆動範囲で高精度に位置決め制御を行う微動ステージとから構成されるステージが存在する。そのようなステージでは、粗動ステージが大きなストロークと推力でＸＹ平面上を高速度で移動し、粗動ステージ上で微動ステージは微小なストロークのＸＹ方向、傾き方向、回転方向などの高精度の位置決め駆動を行う。粗動ステージと微動ステージそれぞれに位置の計測装置と駆動機構を備えうる。また、微動ステージはその制御性を高めるために軽量であることが好ましく、さらに振動などの外乱が入らない構造とする必要がある。一方、粗動ステージは、高推力化が容易であり、外乱が入って位置決め精度が低下しても、微動ステージにおける位置決めで解消できる。
【００２５】
図６の（ａ）に示すように、本実施形態におけるステージ３は、粗動ステージ３１と微動ステージ３２からなる。整流板８Ａ（第１部材）は、微動ステージ３２との間に隙間を設けずに微動ステージ３２に取り付けられている。整流板８Ｂ（第２部材）は、ステージ３との間に隙間をおいて粗動ステージ３１に取り付けられている。また、整流板８Ａのステージ側とは反対側の端部から光路９に平行な方向に沿って配置されるように整流板８Ｃ(第３部材)が粗動ステージ３１に取り付けられている。整流板８Ａと整流板８Ｃとの間には、ステージ３と整流板８Ｂとの隙間よりも小さい隙間が存在するが、この隙間は極めて微小であり、気体が通過して気体流が変化する影響は少ない。しかし、気体流に対する影響を低減するために、整流板８Ａと整流板８Ｃとの間の隙間を不図示のシール構造体によって覆うことができる。シール構造体の例としては、ゴムやスポンジ等の弾性材料によるシールや、隙間を気体が通過する流路の幅を狭く、距離を長くして圧力損失を得る構造などがある。
【００２６】
図６の（ａ）には、整流板８Ｂ、８Ｃを、支持部材３３を介して粗動ステージ３１に取り付けた例を示した。整流板８Ｂ、８Ｃを粗動ステージ３１に取り付けることで、整流板８Ｂ，８Ｃを微動ステージ３２に取り付けることによる重量増や重心ずれによる位置決め制御精度の低下を防ぐことができる。また、整流板８Ｂ、８Ｃの振動による外乱を微動ステージ３２に伝達させないため、外乱による位置決め制御精度の低下を防ぐことができる。
【００２７】
図６の（ｂ）に示すように、基板２４を保持するステージ３と同期して移動するステージ（第２ステージ）６を別途設け、このステージ６に２枚の整流板８Ｂ，８Ｃを取り付けてもよい。ステージ６はステージ３と同期して移動するので、ステージ６と整流板８Ｂとの間の隙間は一定の大きさに維持される。図６の（ｂ）では、整流板８Ｃは支持部材６１を介してステージ６に支持されている。本実施形態で示す計測装置は、ステージの位置決め制御特性を良好に保ったまま、ステージ３（微動ステージ３２）の位置を高精度に計測することができる。
【００２８】
〔第３実施形態〕
次に、図７を用いて第３実施形態の計測装置を説明する。第３実施形態における計測装置は、気体吹き出し部４を粗動ステージ３１に支持される整流板８Ｂ（第２部材）と一体に形成されている。この場合、例えば上側の整流板８Ａを気体吹き出し部４の気体吹き出し面と兼ねる構成にしても良い。本実施形態によれば、複数のステージ３がステージ定盤２上を移動しても気体吹き出し部４からステージ３までの距離が大きくなることがない。また、ステージ３の位置によって干渉計５の光軸を切り替えたりする場合でも、２枚の整流板８Ａ，８Ｂの間に良好に空気を供給できる。
【００２９】
〔デバイスの製造方法〕
次に、デバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの製造方法を例に説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、露光装置やインプリント装置を使用して感光剤または光硬化性樹脂が塗布されたウエハ(基板)を露光またはインプリントする工程と、ウエハを現像または残膜を除去する等加工する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。なお、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。
【００３０】
透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に光硬化性樹脂を塗布する工程と、インプリント装置を使用して光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板をインプリントする工程と、ガラス基板を残膜処理する工程とを含みうる。或いは、透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含みうる。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノスケールの微細パターンを形成し、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けリソグラフィ工程を可能にする技術として、インプリント技術や露光技術が実用化されている。これらの半導体製造装置には移動体（ステージ）の高い位置決め精度が要求されるため、ステージの位置計測にレーザー干渉計が広く用いられている。レーザー干渉計は、測長光路中の気体の温度、湿度、圧力、密度の変化に起因する屈折率の変化である揺らぎに影響されやすい。そのため、温度が制御された気体を装置内に流して、装置構成体の温度を一定に保つ工夫がされている。
【０００３】
しかし、装置内にはモーター等の発熱体が存在するため、これらに触れて暖められた気体がレーザー干渉計の光路に混入すると、温度の揺らぎによる計測誤差が生じてしまう。図８を用いて、ステージの位置を計測する従来の計測装置の概要を説明する。図８の（ａ）は従来の計測装置を上面から見た図である。計測装置は、ステージ定盤２の上面に沿ってＸＹ方向に移動するステージ３の位置を計測する。計測装置は、ステージ３に向けて気体を吹き出す気体吹き出し部４と、ステージ３のＹ方向及びＸ方向の位置をそれぞれ計測する干渉計５，５’と、干渉計５，５’から射出されるレーザービームを干渉計５，５’へ反射する反射ミラー７，７’とを有する。
【０００４】
計測装置は、干渉計５からステージ３の反射ミラー７にレーザービームを射出し、反射ミラー７で反射されたレーザービームを受けてステージ３のＹ軸方向の位置を計測する。同様に、計測装置は、干渉計５’からステージ３の反射ミラー７’にレーザービームを射出し、反射ミラー７’で反射されたレーザービームを受けてステージ３のＸ軸方向の位置を計測する。ステージ３を駆動するために不図示のリニアモータが用いられている。また、ステージ３はエアベアリング構造でステージ定盤２上を移動する。一般的に、ステージ３の移動速度は気体吹き出し部４から吹き出される気体の風速よりも速い。
【０００５】
図８の（ｂ）〜（ｄ）は、ステージ３と干渉計５の光路９とを側面から見た図である。（ｂ）に示すように、ステージ３が気体吹き出し部４へ近づく方向へ移動するとき、ステージ定盤２近傍の気体を巻き上げる気体流が発生して光路９にステージ定盤２近傍の気体が混入する。また、（ｃ）に示すように、ステージ３が気体吹き出し部４から離れる方向へ移動するとき、ステージ３上やその近傍の気体が吸い込まれる気体流が発生し、光路９にステージ３近傍の気体が混入する。さらに、（ｄ）に示すように、ステージ３が移動しないときには、気体吹き出し部４から吹き出された気体流はステージ３に当たって変化し、ステージ３近傍に渦が生じる。この渦によってステージ３近傍の気体が置換されにくくなるため、光路９にこの淀んだ空気が混入する。そこで、特許文献１、２には、干渉計の光路にカバーを設けて光路内の気体の屈折率の安定化を図った計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８９８０２号公報
【特許文献２】特開平０８−０８２５０９号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の計測装置では、図８の（ｅ）に示されるように、干渉計５の光路９をカバーする構造体８の一端部全体でステージ３との間に隙間が存在するため、ステージ３が気体吹き出し部４へ近づく方向へ移動したときにこの隙間を通過する流れが形成される。その結果、光路９に構造体８外部の気体が混入するので、光路９内の気体の屈折率は安定化されない。また、インプリント装置や露光装置の内部において空気以外の気体を使用する場合、空気以外の気体が干渉計の光路中に混入すると測長誤差となる課題があった。
【０００８】
本発明は、ステージの位置を高精度に計測するために有用な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被測定物で反射した光を検出することで被測定物の位置を計測する計測装置であって、前記被測定物に向けて光を射出し、前記被測定物で反射した光を検出する干渉計と、前記干渉計から射出された光と前記被測定物で反射した光の光路へ気体を吹き出す気体吹き出し部と、第１部材および第２部材を含み、前記光路が前記第１部材と前記第２部材の間にあり、前記気体吹き出し部により吹き出される気体を前記被測定物に向けて整流する構造体と、を備え、前記第１部材は、前記被測定物に取り付けられ、前記第２部材は、前記被測定物との間に隙間ができるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステージの位置を高精度に計測するために有用な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の計測装置を示した図である。
【図２】第１実施形態のインプリント装置を示した図である。
【図３】第１実施形態の計測装置における気体流の様子を示した図である。
【図４】第１実施形態の計測装置を示した図である。
【図５】第１実施形態の計測装置の変形例を示した図である。
【図６】第２実施形態の計測装置を示した図である。
【図７】第３実施形態の計測装置を示した図である。
【図８】従来の計測装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
〔第1実施形態〕
第１実施形態の計測装置を図１に示す。図１の（ａ）は第１実施形態の計測装置及びステージの断面図、（ｂ）はそれらの斜視図である。第１実施形態におけるステージは、基板を保持する基板ステージであるが、原版を保持する原版ステージであってもよい。第１実施形態における計測装置は、気体吹き出し部４によりステージ３に向けて吹き出される気体を干渉計５の光路９へ整流して導く構造体８を備えている。第１実施形態の構造体は２枚の整流板８Ａ、８Ｂである。そのうちの上側に位置する整流板８Ａは、反射ミラー７が設置されたステージ３に取り付けられている。整流板８Ａ、８Ｂは、ステージ３が移動するときステージ３に追従して移動する。第１実施形態では、整流板８Ａ、８Ｂは、干渉計５の光路９の上下を覆うように平行に配置された平板である。整流板８Ａ、８Ｂは、干渉計５の光路９の少なくとも一部を覆うように配置されていればよい。光路９のすべてを覆うように配置しても良い。
【００１４】
上側の整流板８Ａはステージ３に取り付けられるので、ステージ３との間には隙間がない。第１実施形態では、上側の整流板８Ａは、ステージ３に取り付けられた第１部材を構成している。下側の整流板８Ｂは、ステージ３との間に隙間を保持しながらステージ３に追従して移動する第２部材を構成している。本実施形態では、整流板８Ｂのステージ３とは反対側の端部は、整流板８Ａよりもより気体吹き出し部４側に近づくように構成され、その構造によって、気体吹き出し部４からの気体を光路９に効果的に導く。もし、気体吹き出し部４からの気体流が水平よりも上昇するような気体流であるなら、整流板８Ａの気体吹き出し部４側の端部を整流板８Ｂより長くなるように構成すれば良い。気体吹き出し部４は２枚の整流板８Ａ、８Ｂの間に方向付けて気体を送風する構成としてもよい。整流板８Ａはステージ３から着脱可能な構成としても良い。干渉計（レーザー干渉計）５は、ステージ３の端部に設けられた反射ミラー７に向けて光を射出し、反射ミラー７で反射された光と参照光との干渉光を受けてステージ３の位置を検出する。
【００１５】
図２を用いて本発明に係る計測装置が適用されるリソグラフィ装置を説明する。本実施形態では、リソグラフィ装置としてインプリント装置を説明するが、露光装置を使用してもよい。インプリント装置２０は、パターン面を有するモールド（型、原版ともいう）２１を保持するモールドチャック２２を備えている。モールドチャック２２は、構造体２３に取り付けられ、不図示の駆動機構と制御部によって基板２４とモールド２１が近づいたり離れたりする方向に駆動される。インプリント装置２０は、感光性材料であるインプリント材を光硬化させるために、光源２５および照明光学系２６を含む照射系を備えている。本実施形態のインプリント材は紫外線が照射されることで硬化する樹脂とする。インプリント装置は、モールドに形成されたパターンと基板上に供給されたインプリント材とを接触させた状態で光を照射する。光の照射によって硬化したインプリント材とモールドとを引き離すことによって、モールドのパターンが反転したパターンを形成（転写）することができる。
【００１６】
ステージ定盤２上を駆動するステージ(基板ステージ)３は基板２４を保持する。基板２４にインプリント材（樹脂）を供給（塗布）するために、インプリント装置２０は、内部に塗布装置２８を備えている。塗布装置２８は樹脂２７を吐出するノズルを持ち、ステージ３を駆動して基板２４をノズル下に移動させて樹脂２７を塗布する。樹脂２７が塗布された所望の部分をモールド２１の下へ移動させるために、ステージ３を駆動する。このとき、レーザー干渉計５を用いてステージ３の位置を計測する。不図示の制御部とアライメント機構によって数ナノメートル以下の精度でステージ３の位置合わせ制御をおこなうことも可能である。
【００１７】
レーザー干渉計５の測長誤差を低減させるため、装置全体を筺体４０で仕切り、気体吹き出し部４によって温度が制御された気体をステージ空間に特にステージ３に向けて吹き出す。モールドチャック２２を駆動させて、基板２４上の樹脂にモールド２１のパターン面を押し付けた状態で紫外線を照射して樹脂を硬化させる。このとき、樹脂の周囲に酸素が存在することで硬化のための重合反応が起こりづらくなるため、周囲の空気を窒素やヘリウムなどと置換するガスを供給ノズル３０から供給する。なお、熱で樹脂を硬化させるためにモールドチャック２２にヒーターなどの熱源を構成しているインプリント装置もある。これら一連の動作により、基板２４にモールド２１のパターンをインプリントする。
【００１８】
このように樹脂の塗布動作とインプリント動作を繰り返すとき、ステージ３が移動するたびにステージ定盤２近傍の空気を巻き上げたり、窒素やヘリウムなどの空気以外の気体を拡散させたりする。気体吹き出し部４から吹き出された空気とそれ以外の気体が干渉計５の光路９に混入すると、干渉計５の測長誤差となりパターン欠陥が発生することがある。本実施形態では、図２に示すように、光路９の上側に配置される整流板８Ａを基板ステージ３と隙間なく配置し、光路９の下側に配置される整流板８Ｂをステージ３との間に隙間を保持しながらステージに追従して移動するように配置している。
【００１９】
図３に示すように整流板８Ａ、８Ｂを配置した場合、気体吹き出し部４から吹き出された空気は、２枚の整流板８Ａ、８Ｂの間を整流された状態で通った後、下側の整流板８Ｂとステージ３との隙間を通じて構造体８の外部に流れる一方向の気体流が形成される。ステージ３が停止している場合でも、気体吹き出し部４の方向へ向かって移動する場合でも、上述の一方向の気体流が得られる。この気体流により、干渉計５の光路９には気体吹き出し部４から吹き出され温度が制御された気体（空気）のみが整流された状態で存在し、かつ、光路９周囲の気体が光路９内に混入するのが防止される。例えば、ステージ３が気体吹き出し部４に向かって移動する場合、従来の構成ではステージ３の移動に伴ってステージ定盤２近傍の空気が巻き上げられて光路９内に侵入してくる。しかし、本実施形態の構成によれば、ステージ３の近傍で巻き上げに対抗する下向きの気体流が生じているため、光路９内に気体が侵入してこない。さらに、ステージ３上のインプリント部から漏出してくるヘリウム等のガスは、上側の整流板８Ａとステージ３との間に隙間がないため、干渉計５の光路９内に侵入してこない。もちろん、ステージ３が移動していない場合においても、光路９には一方向の気体流が生じ、ステージ３と整流板８Ｂとの隙間からは周囲の気体が混入してこない。
【００２０】
図４を用いてステージ３に対して斜め向きに送風する気体吹き出し部４を用いる例について説明する。Ｙ方向干渉計５及びＸ方向干渉計５’のそれぞれの光路９，９’に対して２つの気体吹き出し部４から空気を吹き出しても良い。しかし、図４の例では、１つの気体吹き出し部４が、Ｙ方向干渉計５の光路９とＸ方向干渉計５’の光路９’との間からステージ３に対して斜めに送風し、２つの光路９，９’の両方に気体を吹き出す。２つの光路９，９’の上下には、整流板８Ａ、８Ｂがそれぞれ配置される。空気を斜めに送風する方法としては、気体吹き出し部４自体を斜めに配置しても良いし、送風される風の向きを制御する導風板を設けても良い。ステージ３に対して斜め方向に送風された空気は、ステージ３に当たるとステージ３の側面に沿って流れ、光路９，９’から遠ざかる方向に流れ去るような気体流となる。従って、２枚の整流板８Ａ、８Ｂと組み合わせることで、さらに気体流の停滞や空気以外の気体の混入の可能性を少なくすることができる。
【００２１】
以上、計測装置をインプリント装置に適用した場合について説明してきたが、計測装置を露光装置に適用した場合にも同様な効果が得られる。特に、投影光学系の最終レンズと基板との間を空気以外のガスで置換して露光する露光装置においては、本発明に係る計測装置は良好な計測を提供する。
【００２２】
図１〜３では、上側の整流板８Ａとステージ３との隙間をなくし、下側の整流板８Ｂとステージ３との間に隙間を設けるように構成した。しかし、下側の整流板８Ｂとステージ３との間の隙間をなくし、上側の整流板８Ａとステージ３との間に隙間を設ける構成としても良い。特にインプリント動作や露光動作において空気以外のガスを用いない例などで好適である。また、２枚の整流板８Ａ、８Ｂは、それらが平行に配置される形態に限定されない。２枚の整流板８Ａ、８Ｂは、例えば、相互に傾きをもって配置されていてもよい。さらに、図５に示すように、整流板８Ａ又は整流板８Ｂが側面８Ｃ，８Ｄを有するコの字形状の部材としても良い。構造体８で形状は、直方体形状だけでなく、円筒形、楕円筒形などでも良く、形状に制限されない。また、光路９の下面又は上面に隙間を設けることに限定されず、側面に隙間ないしは開口を設けて光路９が一方向の流れを形成する構成としてもよい。一方向に気体流が形成されるならば、気体吹き出し部４から吹き出される空気が流出する開口は複数あっても良い。
【００２３】
本実施形態の計測装置は、被測定物としてステージを用いて説明した。上述した計測装置は、移動して気体流が発生する恐れのある被測定物の位置を計測する場合に用いることができる。本実施形態の計測装置は、干渉計５の光路９へ温度が制御された空気を良好に供給し、かつ、周囲からの気体が光路９内へ混入することを防ぐ。その結果、干渉計５の計測誤差が低減され、ステージ３の位置を高精度に計測することができる。また、この計測装置を適用して、良好な転写パターンを得るリソグラフィ装置を提供することができる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
高精度に位置決めを行うために、大きな駆動範囲をもつ粗動ステージと、その粗動ステージに搭載され支持されて微小な駆動範囲で高精度に位置決め制御を行う微動ステージとから構成されるステージが存在する。そのようなステージでは、粗動ステージが大きなストロークと推力でＸＹ平面上を高速度で移動し、粗動ステージ上で微動ステージは微小なストロークのＸＹ方向、傾き方向、回転方向などの高精度の位置決め駆動を行う。粗動ステージと微動ステージそれぞれに位置の計測装置と駆動機構を備えうる。また、微動ステージはその制御性を高めるために軽量であることが好ましく、さらに振動などの外乱が入らない構造とする必要がある。一方、粗動ステージは、高推力化が容易であり、外乱が入って位置決め精度が低下しても、微動ステージにおける位置決めで解消できる。
【００２５】
図６の（ａ）に示すように、本実施形態におけるステージ３は、粗動ステージ３１と微動ステージ３２からなる。整流板８Ａ（第１部材）は、微動ステージ３２との間に隙間を設けずに微動ステージ３２に取り付けられている。整流板８Ｂ（第２部材）は、ステージ３との間に隙間をおいて粗動ステージ３１に取り付けられている。また、整流板８Ａのステージ側とは反対側の端部から光路９に平行な方向に沿って配置されるように整流板８Ｃ(第３部材)が粗動ステージ３１に取り付けられている。整流板８Ａと整流板８Ｃとの間には、ステージ３と整流板８Ｂとの隙間よりも小さい隙間が存在するが、この隙間は極めて微小であり、気体が通過して気体流が変化する影響は少ない。しかし、気体流に対する影響を低減するために、整流板８Ａと整流板８Ｃとの間の隙間を不図示のシール構造体によって覆うことができる。シール構造体の例としては、ゴムやスポンジ等の弾性材料によるシールや、隙間を気体が通過する流路の幅を狭く、距離を長くして圧力損失を得る構造などがある。
【００２６】
図６の（ａ）には、整流板８Ｂ、８Ｃを、支持部材３３を介して粗動ステージ３１に取り付けた例を示した。整流板８Ｂ、８Ｃを粗動ステージ３１に取り付けることで、整流板８Ｂ，８Ｃを微動ステージ３２に取り付けることによる重量増や重心ずれによる位置決め制御精度の低下を防ぐことができる。また、整流板８Ｂ、８Ｃの振動による外乱を微動ステージ３２に伝達させないため、外乱による位置決め制御精度の低下を防ぐことができる。
【００２７】
図６の（ｂ）に示すように、基板２４を保持するステージ３と同期して移動するステージ（第２ステージ）６を別途設け、このステージ６に２枚の整流板８Ｂ，８Ｃを取り付けてもよい。ステージ６はステージ３と同期して移動するので、ステージ６と整流板８Ｂとの間の隙間は一定の大きさに維持される。図６の（ｂ）では、整流板８Ｃは支持部材６１を介してステージ６に支持されている。本実施形態で示す計測装置は、ステージの位置決め制御特性を良好に保ったまま、ステージ３（微動ステージ３２）の位置を高精度に計測することができる。
【００２８】
〔第３実施形態〕
次に、図７を用いて第３実施形態の計測装置を説明する。第３実施形態における計測装置は、気体吹き出し部４を粗動ステージ３１に支持される整流板８Ｂ（第２部材）と一体に形成されている。この場合、例えば上側の整流板８Ａを気体吹き出し部４の気体吹き出し面と兼ねる構成にしても良い。本実施形態によれば、複数のステージ３がステージ定盤２上を移動しても気体吹き出し部４からステージ３までの距離が大きくなることがない。また、ステージ３の位置によって干渉計５の光軸を切り替えたりする場合でも、２枚の整流板８Ａ，８Ｂの間に良好に空気を供給できる。
【００２９】
〔デバイスの製造方法〕
次に、デバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの製造方法を例に説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、露光装置やインプリント装置を使用して感光剤または光硬化性樹脂が塗布されたウエハ(基板)を露光またはインプリントする工程と、ウエハを現像または残膜を除去する等加工する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。なお、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。
【００３０】
透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に光硬化性樹脂を塗布する工程と、インプリント装置を使用して光硬化性樹脂が塗布されたガラス基板をインプリントする工程と、ガラス基板を残膜処理する工程とを含みうる。或いは、透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含みうる。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物で反射した光を検出することで被測定物の位置を計測する計測装置であって、
前記被測定物に向けて光を射出し、前記被測定物で反射した光を検出する干渉計と、
前記干渉計から射出された光と前記被測定物で反射した光の光路へ気体を吹き出す気体吹き出し部と、
第１部材および第２部材を含み、前記光路が前記第１部材と前記第２部材の間にあり、前記気体吹き出し部により吹き出される気体を前記被測定物に向けて整流する構造体と、
を備え、
前記第１部材は、前記被測定物に取り付けられ、
前記第２部材は、前記被測定物との間に隙間ができるように配置されている
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記第２部材は、前記気体吹き出し部から前記第１部材と前記第２部材との間を通り前記隙間を通じて前記構造体の外部に流れる気体流が生じるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記第１部材および前記第２部材は、平板である、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記被測定物はステージであり、
前記ステージと同期して移動する第２ステージをさらに備え、
前記第２部材は、前記第２ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記被測定物はステージであり
前記ステージは、粗動ステージと該粗動ステージにより支持されている微動ステージとを含み、
前記第１部材は前記微動ステージに取り付けられ、前記第２部材は前記粗動ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記被測定物はステージであり、
前記構造体は、第３部材をさらに含み、
前記第３部材は、前記第１部材の前記ステージ側とは反対側の端部から前記光路に沿って延び、かつ、前記ステージが移動するとき該ステージに追従して移動し、
前記第３部材の前記ステージ側の端部と前記第１部材の前記ステージ側とは反対側の端部との隙間は、前記第２部材と前記ステージとの隙間より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項７】
前記ステージと同期して移動する第２ステージをさらに備え、
前記第２部材および前記第３部材は、前記第２ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記ステージは、粗動ステージと該粗動ステージにより支持されている微動ステージとを含み、
前記第１部材は前記微動ステージに取り付けられ、前記第２部材および前記第３部材は前記粗動ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項９】
前記気体吹き出し部は、前記第２部材と一体に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項１０】
基板に塗布された感光性材料に原版のパターンを転写するリソグラフィ装置であって、
前記原版を保持する原版ステージと、
前記基板を保持する基板ステージと、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の計測装置と、
を備え、
前記計測装置は、前記原版ステージおよび前記基板ステージの少なくともいずれかの位置を計測する、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１】
被測定物で反射した光を検出することで被測定物の位置を計測する計測装置であって、
前記被測定物に向けて光を射出し、前記被測定物で反射した光を検出する干渉計と、
前記干渉計から射出された光と前記被測定物で反射した光の光路へ気体を吹き出す気体吹き出し部と、
第１部材および第２部材を含み、前記光路が前記第１部材と前記第２部材の間にあり、前記気体吹き出し部により吹き出される気体を前記被測定物に向けて整流する構造体と、
を備え、
前記第１部材は、前記被測定物に取り付けられ、
前記第２部材は、前記被測定物との間に隙間ができるように配置されている
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記第２部材は、前記気体吹き出し部から前記第１部材と前記第２部材との間を通り前記隙間を通じて前記構造体の外部に流れる気体流が生じるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記第１部材および前記第２部材は、平板である、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記被測定物はステージであり、
前記ステージと同期して移動する第２ステージをさらに備え、
前記第２部材は、前記第２ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記被測定物はステージであり
前記ステージは、粗動ステージと該粗動ステージにより支持されている微動ステージとを含み、
前記第１部材は前記微動ステージに取り付けられ、前記第２部材は前記粗動ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記被測定物はステージであり、
前記構造体は、第３部材をさらに含み、
前記第３部材は、前記第１部材の前記ステージ側とは反対側の端部から前記光路に沿って延び、かつ、前記ステージが移動するとき該ステージに追従して移動し、
前記第３部材の前記ステージ側の端部と前記第１部材の前記ステージ側とは反対側の端部との隙間は、前記第２部材と前記ステージとの隙間より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項７】
前記ステージと同期して移動する第２ステージをさらに備え、
前記第２部材および前記第３部材は、前記第２ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記ステージは、粗動ステージと該粗動ステージにより支持されている微動ステージとを含み、
前記第１部材は前記微動ステージに取り付けられ、前記第２部材および前記第３部材は前記粗動ステージにより支持されている、ことを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項９】
前記気体吹き出し部は、前記第２部材と一体に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項１０】
基板に塗布された感光性材料に原版のパターンを転写するリソグラフィ装置であって、
前記原版を保持する原版ステージと、
前記基板を保持する基板ステージと、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の計測装置と、
を備え、
前記計測装置は、前記原版ステージおよび前記基板ステージの少なくともいずれかの位置を計測する、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０９４０１（Ｐ２０１２−２０９４０１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３４１５（Ｐ２０１１−７３４１５）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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