(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に向けて第一ガス流を出力するように構成された測定出口を有する測定ガス流路と、
前記測定対象物に向かう前記第一ガス流の圧力と基準圧力とを比較するための光学式圧力センサと、を含み、
前記光学式圧力センサが、
前記測定流路に流体接続された第一光キャビティと、
前記基準圧力に流体接続された第二光キャビティと、を含み、
前記第一光キャビティが、電磁放射を受け取り、それに応じて、第一反射電磁放射を出力するように構成され、
前記第二光キャビティが、前記電磁放射または更なる電磁放射を受け取り、それに応じて、第二反射電磁放射を出力するように構成され、
前記光学式圧力センサが、前記第一反射電磁放射を前記第二反射電磁放射と組み合わせ、組み合わされた前記第一反射電磁放射と前記第二反射電磁放射に基づいて、前記第一ガス流の前記圧力と前記基準圧力との圧力差を求め、前記圧力差に基づいて、前記測定出口と前記測定対象物との間の距離を求めるように更に構成される、
ガスゲージ近接センサ。
【請求項２】
前記基準圧力を提供するように構成された基準ガス流路を更に含み、
前記基準流路が、基準対象物に向けて第二ガス流を出力するように構成された基準出口を含み、
前記第二ガス流の圧力が、前記基準圧力に相当し、かつ、前記第二キャビティが、前記基準ガス流路に流体接続される、請求項１に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項３】
前記測定ガス流路および前記基準ガス流路が、前記測定ガス流路に前記第一ガス流をおよび前記基準ガス流路に前記第二ガス流を供給するためのガス供給源に接続されるように構成された共通の入口を有する、請求項２に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項４】
前記光キャビティが、光ファイバに一体化される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項５】
前記光キャビティが、一対のミラー面を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項６】
前記光キャビティが、シリカチューブを含む、請求項５に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項７】
光ファイバ部分が前記ミラー面の各々に取り付けられる、請求項５または６に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項８】
ミラー面の各対が、少なくとも１つの部分反射ミラー面を含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項９】
前記光キャビティが、光学的に直列に配設される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項１０】
前記光キャビティに前記電磁放射を提供するように構成された放射源を更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項１１】
前記電磁放射が、レーザビームなどの光ビームを含み、
前記放射源が、前記光ビームを提供するように構成された光源を含む、請求項１０に記載のガスゲージ近接センサ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガスゲージレベルセンサのアレイを含むガスゲージ近接センサ構成であって、
ガスゲージレベルセンサの前記アレイの前記第二光キャビティが共通の基準圧力に流体接続される、ガスゲージ近接センサ構成。
【請求項１３】
放射ビームを調節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築されたサポートであって、前記パターニングデバイスが、パターン付与された放射ビームを形成するために前記放射ビームの断面にパターンを付与することが可能である、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、
前記パターン付与された放射ビームを前記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、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサまたは請求項１２に記載のガスゲージ近接センサ構成と、
を含む、リソグラフィ装置。
【請求項１４】
パターン付与された放射ビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法であって、
パターン付与された放射ビームを投影する前記ステップが、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のガスゲージ近接センサを用いて前記基板の高さマップを求めることにより進行される、デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[001]本出願は、２０１５年１１月１０日に出願された欧州特許出願公開第１５１９３７７６．０号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[002]本発明は、ガスゲージ近接センサ、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法に関する。
【０００３】
[003]リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを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）の製造に使用することができる。そのような場合、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成するために、代替的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使用してもよい。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、１つのダイの一部またはいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像により行われる。概して、単一の基板は、連続的にパターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、ターゲット部分にパターン全体を１回で露光することにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、照射ビームによりパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンすると同時に基板をこの方向に平行または反平行に同期して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。基板のターゲット部分にパターンを正確に投影または転写するために、露光すべき基板の種々の特性が測定される。求められる特性の１つは、基板のいわゆる高さマップであり、高さマップは、基板の実際の高さプロファイルについての洞察を与える。基板の実際の高さプロファイル、特にターゲット部分の高さプロファイルの知識は、ターゲット部分へのパターンの露光時に基板が投影システム焦点面またはその近傍に位置決めされることを確実にするために必要とされる。典型的には、基板の高さプロファイルを評価するために、例えば、基板の表面に光ビームを提供するように構成された光源と、基板の表面からの光ビームの反射を検出するように構成された検出器と、基板の表面からの光ビームの少なくとも検出された反射に基づいて基板の位置を求めるように構成されたプロセッサと、を含む、レベルセンサなどの、いわゆる水準器またはセンサが使用される。そのようなレベルセンサは、基板の高さレベルを測定するために電磁ビーム（例えば、比較的広い周波数帯域を有する光源）を利用する点で光学式レベルセンサと呼ばれることもある。かかる光学式レベルセンサは、みかけの表面沈下（ＡＳＤ）として知られる現象に悩まされることがある。測定ビームが基板に投影されたときに、ビームの一部が上面から反射されずに基板に入射し、その後、ビームの一部が基板のより下側の層で反射することが起こり得る。したがって、そのような場合に、光学式レベルセンサの検出器は、種々の反射ビームの組み合わせを受け取ってもよく、反射ビームの全てが上面から生じるわけではない。したがって、みかけの表面沈下は、基板の実際の高さレベルの誤判定につながる。このみかけの表面沈下が一貫性のあるものであれば、このみかけの表面沈下を考慮に入れてレベルセンサを校正することが可能であろう。しかしながら、みかけの表面沈下が基板の表面構造との強い依存関係を有することが分かっている。例えば、特定の厚さおよび屈折率のフォトレジストで被覆されたシリコンウェーハは、みかけの表面沈下をもた���すが、別の厚さおよび／または屈折率のフォトレジストで被覆されたシリコンウェーハを含む基板は、全く異なるみかけの表面沈下をもたらすことがある。いくつかのレジスト層、薄膜または構造で被覆されたウェーハを含む基板は、全く異なるみかけの表面沈下をもたらす可能性がある。基板の高さを求めるための光学式レベルセンサの使用の代案は、ガスの流れが基板に提供され、圧力測定または流量測定に基づいて、高さレベルが求められ得る、エアゲージ近接センサの使用である。かかるセンサは、基板からの電磁ビームの反射に依存しない利点を有し、前述のみかけの表面沈下によるエラーが発生しない。しかしながら、既知のエアゲージに基づく近接センサは、測定がかなり遅いという欠点がある。基板表面全体の高さマップの測定は、時間がかかり過ぎるので、リソグラフィ装置の生産性、すなわち単位時間当たりに処理できる基板の数に悪影響を及ぼす。そのようなものとして、かかるセンサは、光学式レベルセンサを校正するためにのみ現在使用されている。しかしながら、校正処理を高速化するかまたは光学式レベルセンサの使用の代案を提供するために、エアゲージに基づく近接センサの測定速度を高めることが有利である。
【発明の概要】
【０００４】
[004]より高速の高さ測定を可能にするガスゲージ近接センサを提供することが望ましい。
【０００５】
[005]本発明の実施形態によれば、
測定対象物に向けて第一ガス流を出力するように構成された測定出口を有する測定ガス流路と、
測定対象物に向かう第一ガス流の圧力と基準圧力とを比較するための光学式圧力センサとを含み、
光学式圧力センサが、
測定流路に流体接続された第一光キャビティと、
基準圧力に流体接続された第二光キャビティと、を含み、
第一光キャビティが、電磁放射を受け取り、それに応じて、第一反射電磁放射を出力するように構成され、
第二光キャビティが、電磁放射または更なる電磁放射を受け取り、それに応じて、第二反射電磁放射を出力するように構成され、
光学式圧力センサが、第一反射電磁放射を第二反射電磁放射と組み合わせ、組み合わされた第一反射電磁放射と第二反射電磁放射に基づいて、第一ガス流の圧力と基準圧力との圧力差を求め、圧力差に基づいて、測定出口と測定対象物との間の距離を求めるように更に構成される、ガスゲージ近接センサが提供される。
【０００６】
[006]本発明の別の実施形態では、
放射ビームを調節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築されたサポートであって、パターニングデバイスが、パターン付与された放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを付与することが可能である、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、
パターン付与された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、
本発明によるガスゲージ近接センサと、
を含むリソグラフィ装置が提供される。
【０００７】
[007]本発明の更なる実施形態によれば、パターン付与された放射ビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法であって、パターン付与された放射ビームを投影するステップが、本発明によるガスゲージ近接センサを用いて基板の高さマップを求めることにより進行される、デバイス製造方法が提供される。
【０００８】
[008]ここで、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、本発明の実施形態を、単に例として、説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[009]
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を描いた図である。
【図２】当技術分野で知られているエアゲージ近接センサを描いた図である。
【図３】本発明において適用される光学式圧力センサにおいて適用される測定原理を概略的に描いた図である。
【図４】本発明によるエアゲージ近接センサの第一実施形態を描いた図である。
【図５】本発明によるエアゲージ近接センサの第二実施形態を描いた図である。
【図６】光学式圧力センサにおいて適用できるセンシングユニットの第一実施形態を描いた図である。
【図７】光学式圧力センサにおいて適用できるセンシングユニットの第二実施形態を描いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0016]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描いている。装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射または他の任意の好適な放射）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一位置決めデバイスＰＭに接続されたマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴを含む。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二位置決めデバイス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または「基板サポート」を含む。装置は、放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）にパターニングデバイスＭＡにより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を更に含む。
【００１１】
[0017]照明システムは、放射の誘導、整形、または制御のための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型または他のタイプの光学コンポーネント、またはこれらの任意の組み合わせなどの、種々のタイプの光学コンポーネントを含み得る。
【００１２】
[0018]マスク支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。マスク支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスが真空環境内に保持されるかどうかなどの他の条件に応じた様式でパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式または他のクランプ技術を使用することができる。マスク支持構造は、例えば、必要に応じて固定され得るまたは移動可能であり得る、フレームまたはテーブルであってもよい。マスク支持構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを確実にし得る。本明細書での「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。
【００１３】
[0019]本明細書で使用される「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にパターンを生成する目的で放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意のデバイスを指すものとして広く解釈されるべきである。例えば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に、放射ビームに付与されるパターンが基板のターゲット部分における所望のパターンに厳密には対応しない場合があることを留意すべきである。通例、放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路のなどのデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００１４】
[0020]パターニングデバイスは、透過型または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パネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいて周知であるとともに、バイナリ、レベルソン型位相シフト、および減衰型位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに種々のハイブリッドマスクタイプを含む。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クス配列が用いられ、小型ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００１５】
[0021]本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適したもの、または液浸液の使用もしくは真空の使用などのその他の要因に適したものとして、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システム、またはこれらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影システム」と同義であると見なしてよい。
【００１６】
[0022]ここで描かれているように、装置は、（例えば、透過型マスクを用いる）透過型である。代替的に、装置は、（例えば、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを用いるか、または反射マスクを用いる）反射型であってもよい。
【００１７】
[0023]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もしくは「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルもしくは「マスクサポート」）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルまたはサポートを並行して使用してもよく、あるいは、１つもしくは複数の他のテーブルまたはサポートを露光のために使用している間に、１つもしくは複数のテーブルまたはサポートに対して予備ステップを実行してもよい。
【００１８】
[0024]リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板との間の空間を満たすために、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で基板の少なくとも一部分が覆われ得るタイプであってもよい。液浸液はまた、リソグラフィ装置内の他の空間に、例えば、マスクと投影システムとの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に投影システムと基板との間に液体が位置することを意味するに過ぎない。
【００１９】
[0025]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取る。例えば、放射源がエキシマレーザである場合には、放射源とリソグラフィ装置とが別体であってもよい。そのような場合に、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、例えば、好適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の助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。他の場合では、放射源は、例えば放射源が水銀ランプである場合、リソグラフィ装置の一体部であってもよい。必要であればビームデリバリシステムＢＤと共に、放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、放射システムと呼ばれることがある。
【００２０】
[0026]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ように構成されたアジャスタＡＤを含み得る。通例では、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（一般にそれぞれσ外側およびσ内側と呼ばれる）を調節することができる。加えて、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などの、他の種々のコンポーネントを含み得る。イルミネータは、ビーム断面における所望の均一性および強度分布を有するように放射ビームを調節するために使用されてもよい。
【００２１】
[0027]放射ビームＢは、マスク支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持される、パターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射して、パターニングデバイスによりパターンが付与される。マスクＭＡを通り抜けた後に、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にビームの焦点を合わせる。第二位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダまたは静電容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば、異なるターゲット部分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させることができる。同様に、第一位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に描かれていない）は、例えば、マスクライブラリの機械検索後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。概して、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイス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）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動は、第二ポジショナ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用して実現されてもよい。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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接続されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてもよい。図示の基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めるが、基板アライメントマークはターゲット部分間の空間に位置してもよい（これらはスクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークがダイの間に位置してもよい。
【００２２】
[0028]描かれている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
ａ．ステップモードでは、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」は基本的に静止状態に維持され、その一方で、放射ビームに付与さ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（すなわち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は、異なるターゲット部分Ｃを露光させることができるようにＸ方向および／またはＹ方向にずらされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
ｂ．スキャンモードでは、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」は同期してスキャンされ、その一方で、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一動的露光）。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の拡大（縮小）特性および像反転特性により決定されてもよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより単一動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、それに対して、スキャン動作の長さによりターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決定される。
ｃ．別のモードでは、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」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、かつ放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が移動またはスキャンされる。このモードでは、通例はパルス放射源が用いられ、かつプログラマブルパターニングデバイスが基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の毎回の移動後にまたはスキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及した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。
【００２３】
[0029]上で説明した使用モードの組み合わせおよび／もしくは変形、または全く異なる使用モードも用いることができる。
【００２４】
[0030]上で説明した露光処理に先立って、基板のいわゆる高さマップが測定される。前記高さマップに基づいて、位置決めデバイスＰＷは、露光されるターゲット部分が投影システムＰＳの焦点範囲内に位置する様式で基板を位置決めするように制御することができる。そのような高さマップを生成するために、リソグラフィ装置は、本発明による１つまたは複数のガスゲージ近接センサを更に含み得る。図１は、ガスゲージ近接センサ１００を概略的に示している。以下でより詳細に解説するように、近接センサ１００は、測定すべき表面に向けてガス流を提供し、圧力測定に基づいて、近接センサの出口と表面との距離を求めるように構成される。この距離が基板上の複数の位置で求められたときに、このような一連の測定は、基板の高さマップと呼ばれることがある。必要な場合には、測定位置とは異なる位置において基板の高さを求めるために補間アルゴリズムまたは適合アルゴリズムを適用してもよい。測定時に、基板Ｗは、位置決めデバイスＰＷの適切な制御により、例えば、近接センサ１００の下方に位置決めすることができる。実施形態において、リソグラフィ装置は、第二基板テーブルと、第二基板テーブルを位置決めするための第二位置決めデバイスとを備え得る。このような構成において、基板は、別の基板が露光されている間に、近接センサ１００を使用した高さマップの測定などの、測定シーケンスを経てもよい。
【００２５】
[0031]図２は、当技術分野で知られているエアゲージ近接センサ１０を概略的に描いている。近接センサ１０は、空気または窒素の供給源などの、ガス供給源に、例えば接続できる入口１５と、測定流路１６と、基準流路１８と、を有する。入口を介して提供されるガス流２０は、測定流路１６を通って測定流路１６の測定ノズルまたは測定出口２２に向かう第一ガス流２０．１と、基準流路１８を通って基準流路１８の基準ノズルまたは基準出口２４に向かう第二ガス流２０．２と、に分流される。近接センサ１０は、圧力センサ３０、すなわち、測定流路１６内の圧力と基準流路１８内の圧力との圧力差を測定するための差圧センサを更に含む。圧力センサ３０は、導管３２および３４を介して、基準流路および測定流路の両方に流体接続され、かつ、一方側で測定流路１６内の圧力Ｐｍｅａｓを受けるとともに他方側で基準流路１８内の圧力Ｐｒｅｆを受ける膜３６を含む。近接センサ１０は、基準対象物４０、例えば、基準出口２４から一定の距離Ｄｒｅｆを置いて取り付けられる基準板を更に含む。
【００２６】
[0032]動作時に、近接センサ１０および測定対象物５０は、求めるべき未知の距離Ｄｍｅａｓを置いて互いに対して位置決めされる。距離Ｄｍｅａｓが基準距離Ｄｒｅｆに等しいときに、圧力Ｐｍｅａｓは基準圧力Ｐｒｅｆ、すなわち基準流路１８内の圧力に実質的に等しくなり、膜３６は撓まない。ＰｍｅａｓとＰｒｅｆとに圧力差がある場合には、例えば破線３７で示すように、膜３６が変形し、膜の撓みは圧力差の測度であり、かつ圧力差は基準距離Ｄｒｅｆと未知の距離Ｄｍｅａｓとの差を示す。そのようなものとして、既知の距離Ｄｒｅｆと組み合わされる、膜３６の撓みの測定に基づいて、Ｄｍｅａｓを求めることができる。代替的に、距離Ｄｍｅａｓは、膜３６の撓みが実質的にゼロになるまで測定対象物５０を近接センサ１０に対して変位させることにより求めることができる。
【００２７】
[0033]既知の近接センサ１０の欠点は、ある程度の慣性および堅牢性を有する膜の変形に測定が依存するので、測定結果を得るのがかなり遅いことである。更に、膜はかなり脆弱なコンポーネントであり、膜の前後の圧力差があまり高くならないことを確実にするための対策が講じられていない場合に損傷を受ける傾向にある。
【００２８】
[0034]この欠点を克服するために、本発明によるガスゲージ近接センサは、差圧を求めるための異なる測定原理に依存する。
【００２９】
[0035]本発明では、光学式圧力センサが利用され、光学式圧力センサは、キャビティ内部の共振電磁波（例えば、光波）の波長がキャビティ内部の圧力によって決まるという原理に依存し、圧力はキャビティ内部のガスの屈折率を決定する。
【００３０】
[0036]本発明において適用される光学式圧力センサは、光キャビティ、共振器キャビティまたは光共振器と呼ばれることがある、２つのキャビティを含む。光キャビティ、共振キャビティまたは光共振器は、光波、概して電磁放射波が、キャビティに印加されたときに特定の共振周波数の定常波を形成することを可能にする、ミラー、すなわち少なくとも部分的に反射する面の構成である。本発明の意味の範囲内では、光が可視光に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、光が、キャビティ内部に定常波を生成するために上述のキャビティに印加できる電磁波を表すために使用されることに留意されたい。概して、共振器内に閉じ込められた光はミラーにより複数回反射し、干渉の影響により、他のパターンおよび周波数が相殺干渉により抑制されている間に電磁放射の特定のパターンおよび周波数のみが共振器により維持される。更に、共振器により維持される周波数は、キャビティまたは共振器の内部の圧力にひいては屈折率によって決まる。
【００３１】
[0037]図３は、本発明によるガスゲージ近接センサの光学式圧力センサにおいて適用される測定原理を概略的に描いている。図３は、基準圧力Ｐｒｅｆ、例えば大気圧または真空圧にある第一キャビティ３１０と、測定圧力Ｐｍｅａｓを受けるかまたは測定圧力Ｐｍｅａｓに接続される第二キャビティ３２０とが設けられた構造３００を概略的に描いている。第二キャビティが測定圧力Ｐｍｅａｓにあることを実現するために、第二キャビティを未知の測定圧力Ｐｍｅａｓに接続するための構造に導管３２５を設けることができる。各キャビティは、キャビティの互いに対向する端部に部分反射光学コンポーネント３３０、３３２、例えばミラーが設けられ、これにより、光キャビティまたは光共振器を形成する。例えばレーザ源を使用して、光ビーム３４０、概して電磁放射がキャビティに提供されたときに、特定の共振周波数を有する光の定常波がキャビティ内で生成される。基準圧力Ｐｒｅｆが測定圧力Ｐｍｅａｓと異なる場合には、測定圧力Ｐｍｅａｓを受けるキャビティ３２０内の定常波３５０が、基準圧力Ｐｒｅｆを受けるキャビティ３１０内の定常波３６０の波長とは異なる波長を有する。これらの定常波３５０、３６０は、キャビティにより部分反射コンポーネント３３０を介して放出することができ、かつ放出波３５５、３６５は、干渉パターン３７０を形成するように組み合わせることができる。この干渉パターンは、フォトダイオードなどの光検出器に提供されてもよい。干渉パターンの強度に比例する信号を提供するフォトダイオードが圧力差を求めるのに十分であり得ると考えられている。しかしながら、代替的に、イメージセンサ、例えばＣＭＯＳまたはＣＣＤイメージセンサなどのより高度な検出器が、干渉パターンを追跡するために適用されてもよい。そのようなイメージセンサは、光学式圧力センサを校正するために適用されてもよい。受け取った干渉パターンに基づいて、基準圧力Ｐｒｅｆと測定圧力Ｐｍｅａｓとの圧力差を求めることができる。
【００３２】
[0038]上で説明した圧力測定原理は、ガスゲージ近接センサにおいて異なる方式で適用することができる。
【００３３】
[0039]図４は、本発明によるガスゲージ近接センサの第一実施形態を概略的に描いている。図４は、ガス流４２０、例えば空気、清浄空気または窒素の流れを受け入れるように構成された入口４１５を含むエアゲージ近接センサ４００を概略的に示しており、ガスの流れ４２０は、測定流路４１６に提供され、測定流路４１６の出口４２２を介して出力される。使用時に、測定出口４２２は、高さプロファイルが求められる測定対象物５０から未知の距離Ｄｍｅａｓを置いて位置決めされる。圧力Ｐｍｅａｓは距離Ｄｍｅａｓの測度であるので、距離Ｄｍｅａｓを求めるために、圧力Ｐｍｅａｓが求められる。本発明の第一実施形態による近接センサ４００は、導管４３４を介して、測定流路４１６と流体連通する第一キャビティ４３０．１と、基準圧力Ｐｒｅｆにある第二キャビティ４３０．２と、を含む光学式圧力センサ４３０を更に含む。そのようなものとして、第一キャビティ４３０．１は、測定圧力Ｐｍｅａｓを受ける。光キャビティ４３０．１および４３０．２は、電磁放射、例えば、レーザまたはレーザダイオードにより放出された光波を受け取って、反射電磁放射、すなわちキャビティ内で反射された波を放出するように更に構成される。このような構成において、光キャビティ４３０．１は、電磁放射を受け取るように構成されてもよく、光キャビティ４３０．２は同じ電磁放射または更なる電磁放射を受け取る。したがって、両方のキャビティが、同じ放射源、例えばレーザなどの光源から生じる電磁放射を受けてもよい。更に以下に示すが、実施形態では、キャビティは、２つのキャビティのうちの第一キャビティにより出力される電磁放射が、２つのキャビティのうちの第二キャビティに対する入力電磁放射として使用される、電磁放射を連続して受けてもよい。図３を参照して解説したように、それぞれのキャビティにより放出される反射電磁放射の波長は、キャビティ内のそれぞれの圧力によって決まる。図４に概略的に示す光学式圧力センサ４３０は、第一キャビティ４３０．１からの反射電磁放射を第二キャビティ４３０．２からの反射電磁放射と組み合わせ、組み合わされた電磁放射に基づいて、測定対象物に向かう圧力Ｐｍｅａｓと基準圧力Ｐｒｅｆとの圧力差を求め、圧力差に基づいて、測定流路４１６の測定出口４２２と測定対象物５０との間の距離Ｄｍｅａｓを求めるように更に構成される。実施形態において、光学式圧力センサ４３０は、組み合わされた信号を受け取るためのフォトダイオードなどの光検出器またはＣＭＯＳまたはＣＣＤイメージセンサなどのイメージセンサと、光検出器から受け取った検出器信号を処理するための処理ユニット、例えばマイクロプロセッサなどと、を含み得、検出器信号は、光検出器により受け取られる組み合わされた信号を表す。測定流路４１６の測定出口４２２と測定対象物５０との間の距離Ｄｍｅａｓは、組み合わされた信号から求められる圧力差に基づいて、例えば光学式圧力センサの処理ユニットにより求めることができる。
【００３４】
[0040]図５は、本発明によるガスゲージ近接センサの第二実施形態を概略的に描いている。図４の第一実施形態と比較して、光学式圧力センサの第二光キャビティは閉鎖されておらず、基準対象物４０に向かって第二ガス流が通って流れる基準流路に流体接続されている。本発明によるガスゲージ近接センサ５００は、空気または窒素の供給源などの、ガス供給源に、例えば接続できる入口５１５を有する。ガスゲージ近接センサ５００は、測定ガス流路５１６と基準ガス流路５１８とを更に有する。入口を介して提供されるガス流５２０は、第一ガス流５２０．１と第二ガス流５２０．２とに分流される。第一ガス流５２０．１は、測定ガス流路５１６を通って、測定ガス流路５１６の測定ノズルまたは測定出口５２２に向かう。第二ガス流５２０．２は、基準ガス流路５１８を通って、基準ガス流路５１８の基準ノズルまたは基準出口５２４に向かう。近接センサ５００は、図３を参照して上で解説したような測定原理を適用した、光学式圧力センサ５３０を更に含む。光学式圧力センサ５３０は、測定ガス流路５１６と基準ガス流路５１８との圧力差を求めるように構成された差圧センサである。光学式圧力センサ５３０は、それぞれ導管５３２および５３４を介して、基準ガス流路５１８および測定ガス流路の両方に流体接続される。光学式圧力センサ５３０は、導管５３４を介して測定ガス流路５１６と流体連通する第一キャビティ５３０．１と、導管５３２を介して基準ガス流路５１６と流体連通する第二キャビティ５３０．２と、を含む。そのようなものとして、第一キャビティ５３０．１は、測定圧力Ｐｍｅａｓ、すなわち測定出口５２２またはその近傍の圧力を受け、それに対して、第二キャビティ５３０．２は、基準圧力Ｐｒｅｆ、すなわち基準出口５２４またはその近傍の圧力を受ける。光キャビティ５３０．１および５３０．２は、電磁放射、例えばレーザまたはレーザダイオードにより放出された光波を受け取って、反射電磁放射、すなわちキャビティ内で反射された電磁放射を放出するように更に構成される。動作時に、近接センサ５１０および測定対象物５０は、求めるべき未知の距離Ｄｍｅａｓを置いて互いに対して位置決めされる。図５に概略的に示す光学式圧力センサ５３０は、第一キャビティ５３０．１からの反射電磁放射を第二キャビティ５３０．２からの反射電磁放射と組み合わせ、組み合わされた電磁放射に基づいて、測定対象物に向かう圧力Ｐｍｅａｓと基準対象物に向かう基準圧力Ｐｒｅｆとの圧力差を求め、圧力差に基づいて、測定ガス流路５１６の測定出口５２２と測定対象物５０との間の距離Ｄｍｅａｓを求めるように更に構成される。
【００３５】
[0041]図４の第一実施形態と比較して、図５に概略的に示す光学式圧力センサ５３０は、光キャビティ５３０．１と５３０．２の両方が開口している。このような構成は、一般的な外乱源の影響が少なくとも部分的に打ち消される利点を有する。当業者により理解されるように、測定ガス流路および基準ガス流路に向かうガス供給５２０に変動がある場合には、この変動は基準圧力Ｐｒｅｆと測定圧力Ｐｍｅａｓの両方に影響を及ぼす。光学式圧力センサ５３０が基準圧力Ｐｒｅｆと測定圧力Ｐｍｅａｓとの圧力差を求めるときに、変動の影響は少なくとも部分的に打ち消される。
【００３６】
[0042]図６および図７は、光キャビティまたは光共振器がどのように実現され得るかについてのいくつかの更なる詳細を概略的に描いている。
【００３７】
[0043]図６は、求めるべき圧力、例えば、図４および図５に示すガスゲージ近接センサにおいて利用可能である基準圧力Ｐｒｅｆまたは測定圧力Ｐｍｅａｓに接続できる開口６１０を有する光キャビティ６０５を含むセンシングユニット６００を概略的に描いている。かかる光キャビティは、シリカキャピラリーチューブ６０５によりまたは中空コアファイバにより形成することができる。そのようなシリカキャピラリーチューブ６０５は、両側６２０、６３０が光ファイバ６２５、６３５に接合され、例えば溶融接合されてもよい。一方側６２０では、適用されるファイバ６２５は、電磁放射６４０を受け取ってキャビティ６０５に電磁放射６４０を提供し、反射電磁放射、すなわちキャビティ内部で反射された信号を、フォトダイオードなどの、例えば光検出器に向けて、矢印６５０で示すように、出力するように構成することができる。ファイバ６３５は、例えば、劈開され、反射ミラーとして機能してもよい。実施形態において、光ファイバ６２５の直径は約１２５μｍであり、かつ定常波を決定する光キャビティ６０５の長さは約２０μｍである。
【００３８】
[0044]図６に示す構造は、キャビティ内部のガスの圧力を検知するためのセンシングユニットと見なすことができる。例えば図４および図５において適用される光学式圧力センサは、２つのかかるユニット、すなわち、図４および図５に示すような、（基準圧力に開放した、開キャビティを使用して、または基準圧力を閉じ込めた、閉キャビティを使用して）基準圧力Ｐｒｅｆを検知するための１つと、測定圧力Ｐｍｅａｓを検知するための１つと、を使用して構築することができる。かかるセンシングユニットが異なる位置に位置決めされ得る、例えば、１つのユニットが図５の基準出口５２４に近接し、１つのユニットが図５の測定出口５２２に近接することに留意すべきである。
【００３９】
[0045]実施形態では、基準圧力Ｐｒｅｆと測定圧力Ｐｍｅａｓの両方の光検知が組み合わされてもよい。図７は、組み合わされるとともに開口７０６、７０７を介して基準圧力Ｐｒｅｆおよび測定圧力Ｐｍｅａｓに接続され得る２つの光キャビティ７０５、７１０の構成７００を概略的に描いている。光キャビティ７０５、７１０は、同じ光路に沿って配設され、かつ両側が光ファイバ７１５、７２５、７３５により接合される。図示の構成では、電磁放射７４０が、光ファイバ７１５を介して、第一光キャビティ７０５に提供されてもよい。電磁放射の一部は、キャビティ７０５内部で反射された後にファイバ７１５へと後方に反射されてもよく、これに対して、電磁放射の別の部分は、第二キャビティ７１０により受け取られ、第二キャビティ７１０内で、反射して光ファイバ７１５に向けて出力されてもよい。したがって、光ファイバ７１５により出力された反射電磁放射７５０は、第一キャビティ７０５および第二キャビティ７１０内で反射された電磁放射と既に組み合わさっている。したがって、この反射電磁放射７５０は、フォトダイオードなどの光検出器に容易に提供されて、第一キャビティ７０５内に適用される圧力と第二キャビティ７１０内に適用される圧力との差を求めるために処理されてもよい。
【００４０】
[0046]図示の構成７００は、例えば、本発明によるガスゲージ近接センサの光学式圧力センサにおいて適用されてもよい。そのような場合に、キャビティの１つ、例えばキャビティ７０５は、キャビティのもう１つ、例えばキャビティ７１０が測定圧力Ｐｍｅａｓに流体接続される一方で、基準圧力Ｐｒｅｆに流体接続されてもよい。
【００４１】
[0047]図７は、光学式圧力センサの光キャビティに電磁放射を、特に光ファイバ７１５に電磁放射７４０を提供するために本発明によるガスゲージ近接センサにおいて適用できる光源８００を更に概略的に示している。図７は、適用される光学式圧力センサの光キャビティ、特に光ファイバ７１５からの反射電磁放射を受け取るために適用できる検出器８１０を更に示している。図に示す検出器８１０は、受け取った反射電磁放射に応じて、処理ユニット８２０に、特に処理ユニット８２０の入力端子８２２に検出器出力信号８１５を提供するように構成される。本発明によれば、そのような処理ユニットは、例えば、データを記憶するためのメモリユニットと、データを処理するための計算ユニットとを含む、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどとして実現されてもよい。本発明の実施形態によれば、ガスゲージ近接センサの処理ユニットは、圧力Ｐｒｅｆと圧力Ｐｍｅａｓとの圧力差を求め、この圧力差に基づいて、例えば図４および図５に示すように測定対象物５０と近接センサの測定出口との間の距離Ｄｍｅａｓを求めるために、検出器信号８１５を受け取って信号を処理するように構成される。当業者に明らかであるように、図７に概略的に示す、光源８００、検出器８１０、および処理ユニット８２０は、上で説明したように電磁放射を提供するとともに光学式圧力センサまたは光キャビティのいずれかへの反射電磁放射を処理するために適用されてもよい。
【００４２】
[0048]実施形態において、本発明による複数のガスゲージ近接センサは、測定対象物上の異なる位置で複数の測定を並行して実施するように構成されるセンサのアレイに組み込むことができる。そのような構成において、センサのアレイの２つ以上のガスゲージ近接センサは、基準圧力Ｐｒｅｆを検知するセンシングユニットを共有してもよい。
【００４３】
[0049]光学式圧力センサの使用によって、図４および図５に示す距離Ｄｍｅａｓを求めることをはるかに迅速に行うことができ、測定対象物としての基板の高さまたは高さプロファイルをより迅速に求めることが可能となる。
【００４４】
[0050]音響ノイズは、ガスゲージ近接センサにより測定される圧力変動に影響を及ぼすことがある。しかしながら、音響ノイズは、光検出器の最終的な出力信号の周波数解析によりフィルタ除去することができる。
【００４５】
[0051]本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用についての具体的な言及がなされ得るが、本明細書で説明する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誘導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）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの、他の用途を有し得ることを理解すべきである。当業者であれば、そのような代替的な用途の文脈では、本明細書での「ウェーハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なされ得ることを認識するであろう。本明細書で言及される基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジツールおよび／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書における開示は、そのような基板プロセシングツールおよび他の基板プロセシングツールに適用されてもよい。更に、基板は、例えば、積層ＩＣを生成するために、２回以上処理され得るので、本明細書で使用される基板という用語は、処理された複数の層を既に含む基板を指すこともある。
【００４６】
[0052]光リソグラフィの文脈での本発明の実施形態の使用についての具体的な言及が上記でなされたが、本発明が他の用途、例えばインプリントリソグラフィに使用され得ることと、文脈が許す限り、本発明が光リソグラフィに限定されないことが認識されるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスにおけるトポグラフィが基板上に生成される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に押し込まれてもよく、その後、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組み合わせを加えることによりレジストを硬化させる。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後に、レジストから外されて、レジストにパターンを残す。
【００４７】
[0053]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）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７もしくは１２６ｎｍまたはそれらの近辺の波長を有する）および極端紫外線（ＥＵＶ）放射（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または電子ビームなどの、粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。
【００４８】
[0054]「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折型、反射型、磁気型、電磁型および静電型光学コンポーネントを含む、種々のタイプの光学コンポーネントの任意の１つまたは組み合わせを指すことがある。
【００４９】
[0055]本発明の具体的な実施形態を上で説明してきたが、上で説明した以外の仕方で本発明が実施され得ることが認識されよう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述する機械可読命令の１つもしくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはかかるコンピュータプログラムが記憶されたデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクもしくは光ディスク）の形態をとってもよい。
【００５０】
[0056]上の説明は、限定的なものではなく例示的なものと意図されている。したがって、以下に記載する特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に修正を加え得ることは、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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