(57)【要約】  本発明は、光学装置（１０１）の位置測定装置（１０７）を構成する方法に関する。測定ステップ（１１０．２）で、規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で光学装置（１０１）の可動ユニット（１０６．２）を移動し、少なくとも１つの自由度で可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、位置測定装置（１０７）の第１測定装置（１０７．１）による第１測定で、少なくとも１つの自由度で可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、可動ユニット（１０６．２）に接続された基準素子（１０７．５）を使用して、位置測定装置（１０７）の第２測定装置（１０７．３）による第２測定で、少なくとも１つの自由度で可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、較正ステップ（１１０．５）で、第１測定および第２測定の結果を使用して第１測定装置（１０７．１）を較正する。第２測定装置（１０７．３）としてエンコーダシステムを使用し、基準素子（１０７．５）にエンコーダシステム（１０７．３）の基準格子を設ける。
2010541231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置（１０１）の位置測定装置（１０７）を較正する方法であって、
測定ステップ（１１０．２）で、前記光学装置（１０１）の可動ユニット（１０６．２）を規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で移動し、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記位置測定装置（１０７）の第１測定装置（１０７．１）による第１測定で少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記可動ユニット（１０６．２）に接続された基準素子（１０７．５）を使用して、前記位置測定装置（１０７）の第２測定装置（１０７．３）による第２測定で少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
較正ステップ（１１０．５）で、前記第１測定および前記第２測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正する方法において、
前記第２測定装置（１０７．３）としてエンコーダシステムを使用し、
前記基準素子（１０７．５）に、前記エンコーダシステム（１０７．３）の基準格子を設けることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記エンコーダシステム（１０７．３）として、２次元のエンコーダシステムを用い、前記基準格子として、２次元の基準格子を用い、かつ／または
前記エンコーダシステム（１０７．３）として、解像度を１ナノメートル以下とする高解像度のエンコーダシステムを用いる方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記基準素子（１０７．５）として、熱膨張率が低い素子を用い、かつ／または
熱安定化装置によって前記基準素子（１０７．５）を熱的に安定化させる方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記測定ステップ（１１０．２）を第１測定ステップとし、
第２測定ステップ（１１０．３）で、前記可動ユニット（１０６．２）を規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で移動し、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記第１測定装置（１０７．１）による第３測定で、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記第２測定装置（１０７．３）による第４測定で、前記基準素子（１０７．５）を使用して、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記較正ステップ（１１０．５）で、第１測定、第２測定、第３測定および第４測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
前記第２測定ステップ（１１０．３）で、前記第１測定ステップ（１１０．２）と同じスキームに従って前記可動ユニット（１０６．２）を移動する方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、
前記第１測定ステップ（１１０．２）で、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して第１位置および第１配向をとらせ、
前記第２測定ステップ（１１０．３）の前に、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して規定可能な第２位置および／または規定可能な第２配向をとらせ、
前記第１位置と前記第２位置とが異なるようにし、かつ／または、第１配向と第２配向とが異なるようにする方法。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか一項に記載の方法において、
第２測定のために前記第２測定装置（１０７．３）の第１測定ユニット（１０７．４）を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
第４測定のために前記第２測定装置（１０７．３）の第２測定ユニット（１０７．６）を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
少なくとも１つの自由度に沿った方向に対して横方向に、前記第１測定ユニット（１０７．４）に対して前記第２測定ユニット（１０７．６）をずらして配置する方法。
【請求項８】
請求項４から７までのいずれか一項に記載の方法において、
第３測定ステップ（１１０．４）で、前記可動ユニット（１０６．２）を規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で移動し、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記第１測定装置（１０７．１）による第５測定で、少なくとも１つの自由度で前記光学装置（１０１）の前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記第２測定装置（１０７．３）による第６測定で、前記基準素子（１０７．５）を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
前記較正ステップ（１１０．５）で、第１測定、第２測定、第３測定、第４測定、第５測定および第６測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正する方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記第３測定ステップ（１１０．４）で、前記第１測定ステップ（１１０．２）および／または前記第２測定ステップ（１１０．３）と同じスキームに従って前記可動ユニット（１０６．２）を移動する方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の方法において、
前記第１測定ステップ（１１０．２）で、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して第１位置および第１配向をとらせ、
前記第２測定ステップ（１１０．３）の前に、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して規定可能な第２位置をとらせ、前記第３測定ステップ（１１０．４）の前に、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して規定可能な第３配向をとらせ、
前記第１位置と前記第２位置とが相互に異なるようにし、前記第１配向と前記第３配向とが相互に異なるようにするか、または、
前記第２測定ステップ（１１０．３）の前に、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して規定可能な第２配向をとらせ、前記第３測定ステップ（１１０．４）の前に、前記基準素子（１０７．５）に、前記可動ユニット（１０６．２）に対して規定可能な第３位置をとらせ、
前記第１位置と前記第３位置とが相互に異なるようにし、第１配向と第２配向とが相互に異なるようにする方法。
【請求項１１】
請求項４から１０までのいずれか一項に記載の方法において、
前記較正ステップ（１１０．５）を第１較正ステップとし、前記エンコーダシステム（１０７．３）のシステムエラーを除去するために少なくとも前記第２測定の結果および前記第４測定の結果を評価し、該評価結果を基準データセットに記憶し、
前記第１較正ステップ（１１０．５）に続く前記第４測定ステップ（１１０．２；１１０．３；１１０，４）で、規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）を移動し、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
第７測定で、前記第１測定装置（１０７．１）によって、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を検出し、
第８測定で、前記第２測定装置（１０７．３）によって、前記基準素子を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニットの位置を検出し、
第２較正ステップ（１１０．５）で、前記基準データセットならびに前記第７測定および前記第８測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正する方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法において、
前記可動ユニット（１０６．２）によって、前記光学装置（１０１）の通常運転時に前記第１測定装置（１０７．１）によって位置を検出すべき有効範囲を規定し、
前記第２測定装置（１０７．３）によって、少なくとも第２測定で前記基準素子（１０７．５）の測定範囲を検出し、
少なくとも前記有効範囲の近傍に前記測定範囲を配置する方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学装置（１０１）によって、前記光学装置（１０１）の通常運転時に前記可動ユニット（１０６．２）を移動する作動範囲を規定し、
前記測定ステップ（１１０．２）で、少なくとも前記作動範囲の大部分にわたって少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）を移動する方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法において、
少なくとも前記第２測定の間に、前記第２測定装置（１０７．３）によって前記基準素子（１０７．５）の少なくとも１つの基準マークを検出する方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法において、
マイクロリソグラフィ装置（１０１）のマスクテーブル（１０４．２）のための位置測定装置を較正するか、前記マイクロリソグラフィ装置（１０１）の基板テーブル（１０６．２）のための位置測定装置（１０７）を較正するか、基板検査装置の基板テーブルのための位置測定装置を較正するか、またはマスク検査装置のマスクテーブルのための位置測定装置を較正するために用いる方法。
【請求項１６】
特にマイクロリソグラフィのための光学装置において、
駆動ユニットによって移動可能な可動ユニット（１０６．２）と、
制御装置（１０８）と、
位置決め装置（１０７）とを備え、
該位置決め装置（１０７）が、第１測定装置（１０７．１）と第２測定装置（１０７．３）とを有し、
前記位置決め装置（１０７）が、測定ステップで、規定可能なスキームに従って駆動ユニットにより移動される可動ユニット（１０６．２）の位置を少なくとも１つの自由度で検出するように構成されており、
前記第１測定装置（１０７．１）が、第１測定で、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す第１変数を検出し、前記制御装置（１０８）に伝達するように構成されており、
前記第２測定装置（１０７．３）が、前記可動ユニット（１０６．２）に接続された基準素子（１０７．５）を備え、第２測定で、前記基準素子（１０７．５）を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す第２変数を検出し、前記制御装置（１０８）に伝達するように構成されており、
前記制御装置（１０８）が、較正ステップで、前記第１測定および前記第２測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正するように構成されおり、
前記第２測定装置がエンコーダシステム（１０７．３）を備え、
前記基準素子（１０７．５）が、前記エンコーダシステム（１０７．３）の基準格子を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光学装置において、
前記エンコーダシステム（１０７．３）が、２次元の基準格子を有する２次元のエンコーダシステムであり、かつ／または
前記エンコーダシステム（１０７．３）が、１ナノメートル以下の解像度を有する高解像度のエンコーダシステムである光学装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の光学装置において、
前記基準素子（１０７．５）が、低い熱膨張率を有しており、かつ／または
前記基準素子（１０７．５）を熱的に安定化させるように構成された熱安定化装置が設けられている光学装置。
【請求項１９】
請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の光学装置において、
前記測定ステップが第１測定ステップであり、
前記位置測定装置（１０７）が、少なくとも第２測定ステップで、駆動ユニットによって規定可能なスキームに従って移動される前記可動ユニット（１０６．２）の位置を少なくとも１つの自由度で検出するように構成されており、
前記第１測定装置（１０７．１）が、第３測定で、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す第１変数を検出し、前記制御装置（１０８）に伝達するように構成されており、
前記第２測定装置（１０７．３）が、第４測定で、前記基準素子（１０７．５）を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す第２変数を検出し、前記制御装置（１０８）に伝達するように構成されており、
前記制御装置（１０８）が、較正ステップで、第１測定、第２測定、第３測定および第４測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正するように構成されている光学装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光学装置において、
前記基準素子（１０７．５）が、前記第１測定ステップで、前記可動ユニット（１０６．２）に対して第１位置および第１配向をとり、
前記第２測定ステップの前に、前記基準素子（１０７．５）に前記可動ユニット（１０６．２）に対して規定可能な第２位置および／または第２配向をとらせるように構成した操舵装置が設けられており、
前記第１位置と前記第２位置とが相互に異なり、前記第１配向と前記第２配向とが相互に異なる光学装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の光学装置において、
前記第２測定装置（１０７．３）が、第１測定ユニット（１０７．４）と第２測定ユニット（１０７．６）とを備え、
前記第１測定ユニット（１０７．４）が、第２測定のために、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す変数を検出するように構成されており、
前記第２測定ユニット（１０７．６）が、第４測定のために、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す変数を検出するように構成されており、
前記第２測定ユニット（１０７．６）が、第１測定ユニット（１０７．４）に対して、前記少なくとも１つの自由度に沿った方向に対して横方向にずらして配置されており、
前記第１測定ユニット（１０７．４）と前記第２測定ユニット（１０７．６）とが、特に熱的に安定化された、共通の支持素子（１０９）に配置されている光学装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の光学装置において、
較正ステップが第１較正ステップであり、前記制御装置（１０８）が、エンコーダシステム（１０７．３）のシステムエラーを除去するために少なくとも前記第２測定の結果および前記第４測定の結果を評価し、評価結果を基準データセットに記憶し、
前記位置測定装置（１０７）が、第１較正ステップに続く少なくとも別の測定ステップで、規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で移動される前記可動ユニット（１０６．２）の位置を少なくとも１つの自由度で検出するように構成されており、
前記第１測定装置（１０７．１）が、少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す第１変数を第７測定で検出し、前記制御装置（１０８）に伝達するように構成されており、
前記第２測定装置（１０７．３）が、前記基準素子（１０７．５）を使用して少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）の位置を表す第２変数を第８測定で検出し、前記制御装置（１０８）に伝達するように構成されており、
前記制御装置（１０８）が、第２較正ステップで、前記基準データセットならびに前記第７測定および前記第８測定の結果を使用して前記第１測定装置（１０７．１）を較正するように構成されている光学装置。
【請求項２３】
請求項１６から２２までのいずれか一項に記載の光学装置において、
前記可動ユニット（１０６．２）が前記光学装置（１０１）の通常運転時に前記第１測定装置（１０７．１）が位置を検出すべき有効範囲を規定し、前記第２測定装置（１０７．３）が、少なくとも前記第２測定で前記基準素子（１０７．５）の測定範囲を検出し、前記測定範囲が、少なくとも前記有効範囲の近傍に配置されており、かつ／または、
前記光学装置（１０１）が、前記光学装置（１０１）の通常運転時に前記可動ユニット（１０６．２）が移動される作動範囲を規定し、前記駆動ユニットが、前記測定ステップで、少なくとも前記作動範囲の大部分にわたって少なくとも１つの自由度で前記可動ユニット（１０６．２）を移動するように較正されている光学装置。
【請求項２４】
請求項１６から２３までのいずれか一項に記載の光学装置において、
前記第２測定装置（１０７．３）が、前記第２測定時に前記基準素子（１０７．５）の少なくとも１つの基準マークを検出するように構成されている光学装置。
【請求項２５】
請求項１６から２４までのいずれか一項に記載の光学装置において、
前記位置測定装置（１０７）が、前記マイクロリソグラフィ装置（１０１）の前記マスクテーブル（１０４．２）のための位置測定装置（１０７）であるか、マイクロリソグラフィ装置（１０１）の基板テーブル（１０６．２）のための位置測定装置であるか、またはマスク検査装置のマスクテーブルのための位置測定装置である光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置の位置測定装置を較正する方法に関する。本発明は、特に微小電子回路の作製時に使用するマイクロリソグラフィに関連して、同様にそのような微小電子回路の作製時に使用される構成部材の検査（例えば光学マスクの検査）に関連して、またはマイクロリソグラフィの中間製品または最終製品の結果（例えば露光した基板の検査）に関連して使用することができる。従って、本発明はさらに対応した位置測定装置を有する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特にマイクロリソグラフィ分野では、できるだけ高精度に構成された構成部材を使用することの他に、とりわけ結像装置の構成部材、すなわち、例えば光学素子（レンズ、ミラーなど）、結像すべきパターンを有するマスク、および露光すべき基板を、対応して高い結像品質を得るためにできるだけ正確に相互に位置決めする必要がある。微視領域で約数ナノメートル以下の高い精度の要求は、とりわけ電子回路の作製時に使用する光学系の解像度を高め、作製すべき電子回路の微小化を促進するという絶え間ない必要性の結果である。
【０００３】
解像度の改善、ひいてはこれに付随した一般に使用される光の波長の減少により、使用する構成部材の位置決め精度に対する要求が高まる。それだけではなく、光学装置全体の結像エラーの最小化に関する要求も高まる。
【０００４】
マイクロリソグラフィで使用する、例えば１９３ｎｍの領域の作動波長を有するＵＶ領域、特に１３ｎｍの領域の作動波長を有するいわゆる極紫外線領域（ＥＵＶ）の作動波長で、関係する構成部材の位置決めに対する高い要求を満たすためには、個々の構成部材、例えばマスクテーブル、光学素子および基板テーブル（例えばいわゆるウェーハのためのテーブル）の位置を、基準、例えば（位置、配向および幾何学形状に関して、動的および熱的影響に対して安定化させた）基準パターンに関してそれぞれ個々に検出し、次いでこれらの構成部材を能動的に相互に位置決めすることが提案されることが多い。
【０００５】
この場合、複数の問題が生じる。まず、一般に６つまでの自由度で位置決め精度、ひいては使用される測定システムの測定精度をナノメートル以下の領域で達成することが必要である。同様に、使用される測定システムを規則的に較正し、このような光学装置の作動時に（例えば熱の影響などによって）生じる場合のあるドリフト減少を防止する必要がある。その結果、場合によっては数分から数時間にわたる測定システムの構成部材の高い位置安定性を達成するか、または適宜な頻度で較正を行う必要がある。最終的には測定システムの（例えば測定システムの構成部材における目標状態からの偏差により生じる）システムエラーを除去する必要がある。
【０００６】
例えば、可動ユニット（例えば、マイクロリソグラフィ装置の基板テーブルなど）の位置が、平面ミラーを備え、位置測定装置として形成された干渉システムによって決定される場合、平面ミラーの平面偏差（通常は約１０ｎｍの範囲）が可動ユニットの測定精度、ひいては位置決め精度に影響を及ぼす。このようなシステムエラーを（概して係数２０だけ）低減するために、例えば欧州特許出願公開第１１８２５０９号明細書（クワン）によって既知のように、通常は位置測定装置の較正を行う（同明細書の開示内容は引用により本明細書に組み込まれる）。このような較正は、一般にドリフト現象（すなわち、例えば測定に関係する構成部材の相対位置における熱に起因した変化）が生じる恐れのある時間にわたって規則的に繰り返す必要がある。
【０００７】
このような規則的な較正では、一般に２つの異なるアプローチが行われる。まず、位置測定装置に冗長性を設けること、すなわち、位置測定を行うべきそれぞれの自由度について２つ以上の測定装置を設け、これにより得られる冗長な位置情報によってシステムエラーを同定し、除去することが知られている。しかしながら、高価で高精度な手間のかかる測定装置が多数必要となるので、位置測定装置のコストが極めて高くなることが欠点である。
【０００８】
別のアプローチは、例えば米国特許第６７５７０５９号明細書（エーベルト等）または米国特許第７１６０６５７号明細書（スミス等）により既知のように、いわゆる第２基準素子を使用することである。第２基準素子は、作動時に位置を測定すべき可動なユニットに持続的に、または時間毎に接続される（これらの明細書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれる）。位置測定装置を較正する場合、可動ユニットの位置は、作動時に使用する第１測定装置と、これに並行して基準素子を使用して第２測定装置によって検出される。例えば既に引用した米国特許第７１６０６５７号により既知のように、可動ユニットに関して正確に規定された位置および配向で位置する基準素子は、一般に十分な数の（基準素子における正確に規定された位置を有する）基準マークを有しており、これらの基準マークは、第２測定装置によって（例えばＣＣＤカメラによって）検出され、これにより、第２測定装置の測定データの対応した処理によって可動ユニットの位置および／または配向を決定する。
【０００９】
これら既知の較正方法の主な欠点は、比較的ゆっくりと作動し、特に高い測定精度が必要となり、従って一般に多数の基準マークを検出すべき場合に、較正に比較的長い時間がかかることである。典型的には、較正のために３０分以上を要し、このことは、例えば半導体作製では、マイクロリソグラフィ装置の処理能力ひいては生産性に極めてネガティブに作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１１８２５０９号
【特許文献２】米国特許第６７５７０５９号
【特許文献３】米国特許第７１６０６５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の基礎をなす課題は、上記欠点を有していないか、または少なくともわずかにしか有しておらず、特に簡単で、できるだけリアルタイムで素早く信頼性の高い位置測定装置の較正を可能とする、光学装置の位置測定装置を較正する方法および適宜な光学装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第２測定装置としてエンコーダシステムを用い、基準素子がエンコーダシステムの基準格子を備えている場合には、場合によっては通常運転時にリアルタイムでも位置測定装置の素早く信頼性の高い較正を達成できるといる認識に基づいている。測定装置にエンコーダシステムを使用することにより、このようなエンコーダシステムは一般に対応して高い処理量を有しており、従って、場合によっては可動ユニットが光学装置の通常運転時に到達する極めて高い速度においても、較正に使用する基準の測定をエンコーダシステムによってリアルタイムで行うことができるという利点が得られる。最終的に、基準測定の速度は、測定およびデータ収集に使用する構成部材の制限によってのみ制限される。
【００１３】
これにより、較正のために光学装置の通常運転を中断する時間を著しく短縮することができ、これにより、一方では、較正間の時間間隔は同じままでも光学装置のより高い処理能力ひいてはより生産性を達成することができる。他方では、較正間の時間間隔を減じることもでき、これにより、ドリフト効果により生じる光学装置のエラーを減じ、ひいては光学装置の精度を高めることもできる。
【００１４】
さらに、このようなエンコーダシステムによって、既知の方法に比べて著しく多数の測定点を検出することができ、ひいては基準測定の枠内で位置決定における高い解像度を達成でき、これにより、較正精度を簡単に、著しく高めることができる。
【００１５】
ナノメートル以下の領域の解像度を有する極めて正確な１次元および多次元のエンコーダシステムを使用することができ、これにより、マイクロリソグラフィで使用される構成部材に関連した高度な較正課題にも対応することができる。例えばこのような（２次元の）エンコーダシステムのための実施例は、米国０１９８３マサチューセッツ州トップスフィールド、オプトラ社（ＯＰＴＥＲＡ，Ｉｎｃ．）から「オプトラ・ナノグリッド平面エンコーダ（Optra Nano Grid Planar Encoder）」の名称で市販されている、０．５ｎｍ未満の解像度を達成するエンコーダシステムである。
【００１６】
エンコーダシステムの別の利点は、（例えば露光プロセスによって）適宜な熱的に安定した基板（例えば、熱膨張率が極めて低い基板、例えばゼロデュア、ＵＬＥなど）に基準格子を問題なしに取り付けることができることである。特にマイクロリソグラフィの分野で使用されるマスクおよび露光すべき基板（例えばウェーハ）に関連して、関連するマスクまたは関連する基板と同じ寸法で基準素子を構成し、関連したマスクテーブルまたは基板テーブルの所定の場所に較正のための基準素子を固定することが可能である。これにより、通常運転で重要な領域の少なくとも近傍で基準測定が行われ、通常運転時の位置決めのために較正すべき位置決め装置の測定値が使用されるという利点が得られる。
【００１７】
従って、本発明の対象は、測定ステップで、光学装置の可動ユニットを規定可能なスキームに従って少なくとも１つの自由度で移動し、少なくとも１つの自由度で可動ユニットの位置を検出する、光学装置の位置測定装置を較正する方法である。位置測定装置の第１測定装置による第１測定で少なくとも１つの自由度で可動ユニットの位置を検出する。さらに可動ユニットに接続された基準素子を使用して、位置測定装置の第２測定装置による第２測定で少なくとも１つの自由度で可動ユニットの位置を検出する。最後に、較正ステップで、第１測定および第２測定の結果を使用して第１測定装置を較正する。この場合、第２測定装置としてエンコーダシステムを使用し、基準素子は、エンコーダシステムの基準格子を備える。
【００１８】
本発明の別の対象は、駆動ユニットによって移動可能な可動ユニットと、制御装置と、第１測定装置と第２測定装置とを有する位置決め装置とを備える、特にマイクロリソグラフィのための光学装置である。位置決め装置は、測定ステップで、規定可能なスキームに従って駆動ユニットにより移動可能な可動ユニットの位置を少なくとも１つの自由度で検出するように構成されている。第１測定装置は、第１測定で、少なくとも１つの自由度で可動ユニットの位置を表す第１変数を検出し、制御装置に伝達するように構成されており、第２測定装置は、可動ユニットに接続された基準素子を備え、少なくとも１つの自由度で可動ユニットの位置を表す第２変数を、第２測定で基準素子を使用して検出し、制御装置に伝達するように構成されている。制御装置は、較正ステップで、第１測定および第２測定の結果を使用して第１測定装置を較正するように構成されている。第２測定装置はエンコーダシステムを備え、基準素子は、エンコーダシステムの基準格子を備える。
【００１９】
本発明の他の好ましい構成が従属請求項または添付の図面に関連した好ましい実施例の以下の説明に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による光学装置の好ましい実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の光学装置によって実施することができる、本発明による位置測定装置を較正するための方法の好ましい実施形態による結像方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１および図２を参照して、マイクロリソグラフィ用の結像装置１０１の形態の本発明による光学装置の好ましい実施形態を以下に説明する。この結像装置１０１によって、本発明による位置測定装置を較正するための方法の好ましい実施例を実施することができる。
【００２２】
図１は、マイクロリソグラフィ装置１０１の形態の本発明による光学装置の好ましい実施形態の概略図を示す。このマイクロリソグラフィ装置１０１は、１９３ｎｍの所定の作動波長の光で作動する。しかしながら、本発明の別の変化態様で別の波長を使用することもできることは自明である。特に極紫外線領域（ＥＵＶ）の作動波長は、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲、典型的には１３ｎｍである。
【００２３】
マイクロリソグラフィ装置１０１は、照明系１０３と、マスク装置１０４と、光軸１０５．１を有する対物レンズ１０５の形態の投影装置とを有する光学投影系１０２を備える。マイクロリソグラフィ装置１０１の通常運転時に、照明系１０３は適宜な（詳述しない）導光系を介して（詳述しない）投影光束によってマスク装置１０４のマスク１０４．１を照明する。マスクテーブル１０４．２に配置したマスク１０４．１には投影パターンが位置し、この投影パターンは、投影光束によって、対物レンズ１０５に配置した光学素子を介して基板１０６．１、例えばいわゆるウェーハに投影される。ウェーハは、基板装置１０６の移動可能な基板テーブル１０６．２の形態の可動ユニットに配置されている。
【００２４】
対物レンズ１０５は、このために一連の（詳述しない）光学素子を備えており、これらの光学素子は対物レンズ１０５のハウジングに格納されている。使用する作動波長に応じて、光学素子は任意の光学素子であってよい（レンズ、ミラー、格子など）。
【００２５】
マイクロリソグラフィ装置１０１の通常運転時に、マイクロリソグラフィ装置１０１における結像に関係する個々の素子は、十分な質の結像結果が得られるように、相互に所定の位置および配向にもたらされる必要がある。この場合、とりわけ（マイクロリソグラフィ装置１０１のそれぞれの作動原理に対応して）、基板テーブル１０６．２は、（正確に規定された位置および配向で）基板テーブルに位置する基板１０６．１と共に６つの自由度まで位置決めされる。
【００２６】
このために、それぞれの自由度で基板テーブル１０６．２ひいては基板１０６．１の位置を表す第１変数を、位置測定装置１０７の第１測定装置１０７．１によって検出し、第１測定装置１０７．１に接続された、位置測定装置１０７の処理ユニット１０７．２に伝達する。処理ユニット１０７．２は、場合によっては第１測定装置１０７．１の信号を処理し、対応した信号を制御装置１０８に供給する。制御装置１０８は、既知のように位置測定装置１０７によって検出された基板テーブル１０６．２の実際の位置と、基板テーブル１０６．２の目標位置との偏差を検出し、基板テーブル１０６．２の駆動ユニットを対応制御して偏差に抗して作用し、これにより、基板１０６．１を必要な自由度で所望の位置に移動させる。
【００２７】
第１測定装置１０７．１は、本実施例では、十分に知られている干渉システムであり、これにより、（有利には熱的に安定化された）支持構造１０９に固定された測定装置１０７．１と基板テーブル１０６．２との間の相対位置における変化を検出することができる。測定装置１０７．１に対して基板テーブル１０６．２の絶対位置を決定することができるように、測定装置１０７．１は十分に公知のように１つ以上の別の位置センサを備え、これらの位置センサによって、測定装置１０７．１に対して基板テーブル１０６．２の初期のスタート位置を決定することができる（例えば、機械的ストッパまたは非接触式に作動するセンサ、例えば容量センサなど）。
【００２８】
しかしながら本発明の他の変化態様では、第１測定装置は、測定装置と基板テーブルとの間の位置を決定するための任意の別の装置を備えていてもよい。特にここでもエンコーダシステムを使用することができる。
【００２９】
第１測定装置１０７．１では、例えば熱に起因するマイクロリソグラフィ装置１０１の構成部材の膨張によって、第１測定装置の構成部材の相対位置に変化が生じる。このような相対位置変化は、第１測定装置１０７．１の測定結果にドリフト効果をもたらす。このようなドリフト効果は、基板テーブル１０６．２の位置決めエラー、ひいては基板１０６．１の露光時の結像エラーを引き起こす。
【００３０】
このようなドリフト効果をできるだけ小さく抑えるために、マイクロリソグラフィ装置１０１の作動時に規定可能な間隔をおいて位置測定装置１０７の較正を行う。このために、位置測定装置１０７は、エンコーダシステム１０７．３の形態の第２測定装置を有している。エンコーダシステム１０７．３は、第１読取りヘッド１０７．４の形態の第１測定ユニットと、２次元の基準格子を有する対応配置した基準素子１０７．５とを備える。
【００３１】
第１読取りヘッド１０７．４は支持構造部１０９に固定されており、基準素子１０７．５は基板テーブル１０６．２に位置している。基準素子１０７．５は、熱膨張係数がほぼゼロの熱的に極めて安定したガラス材からなる素子（例えばゼロデュア、ＵＬＥガラスなど）である。付加的または代替的に、対応した熱安定化装置（例えば能動的または受動的な温度調整装置など）によって基準素子を熱的に安定化させることができる（従って、規定可能な温度に保持することもできる）。
【００３２】
この基準素子１０７．５には、例えば露光プロセスにより基準格子を取り付けることができる。基準素子１０７．５は、通常運転時に露光すべき基板１０６．１の寸法を有しており、較正時には、この場所で正確に規定された位置および配向で基板テーブル１０６．２に固定されている。
【００３３】
このような２次元のエンコーダシステム１０７．３の例は、米国０１９８３マサチューセッツ州トップスフィールド、オプトラ社から「オプトラ・ナノグリッド平面エンコーダ」の名称で市販されているエンコーダシステムである。このエンコーダシステムは、位置測定に関して、０．５ｎｍ未満の解像度（より正確には０．３０５ｎｍの解像度）を達成する。しかしながら、本発明の他の変化態様では、他の適切なエンコーダシステムを使用することもできることは自明である。特に、較正に関連した自由度の数に応じて１つ以上の１次元エンコーダシステムを個別に使用するか、または１つ以上の２次元エンコーダシステムと組み合わせて使用することもできる。
【００３４】
エンコーダシステム１０７．３によって、本実施例では２つの並進的な自由度（ｘ方向およびｙ方向）で基板テーブル１０６．２の位置を検出することができる。しかしながら、本発明の他の変化態様では、６つまでの自由度で基板テーブルの位置または配向を検出するために、このようなエンコーダシステムを複数設けてもよい。
【００３５】
次に図１および図２を参照して、マイクロリソグラフィ装置１０１の作動および本発明による位置測定装置１０７を較正する方法を説明する。まずステップ１１０．１で、マイクロリソグラフィ装置１０１の作動を開始する。
【００３６】
第１測定ステップ１１０．２で、まず基準素子１０７．５が所定の位置および配向で基板テーブル１０６．２に固定される。次いで上記の２つの自由度（ｘ，ｙ）で規定可能なスキームに従って制御装置１０８によって制御して基板テーブル１０６．２を基準素子１０７．５と共に移動する。このために、正確に規定したスタート位置に移動され、このスタート位置で、基板テーブルは支持構造部１０９に対して正確に規定された相対位置をとる。第１測定装置１０７．１の上述の付加的な絶対位置センサによって、スタート位置に到達したことを検出することができる。しかしながら、有利には、スタート位置の到達は第２測定装置１０７．３によって検出される。このために、基準素子１０７．５は１つ以上の対応した基準マークを有しており、これらの基準マークは第１読取りヘッド１０７．４により検出される。
【００３７】
スタート位置に到達したことが検出された場合、基板テーブルは所定のスキームに従って移動され、第１測定装置１０７．１による第１測定で、上記の２つの自由度（ｘ，ｙ）で基板テーブル１０５．２の位置を検出する。同時に、エンコーダシステム１０７．３によって、第２測定で基準素子１０７．５の位置、ひいては同様に基板テーブル１０５．２の位置を上記２つの自由度（ｘ，ｙ）で検出する。第１測定装置１０７．１およびエンコーダシステム１０７．３は、この場合、対応した位置を表すそれぞれ１つの変数を同期的に検出し、対応した信号を処理ユニット１０７．２に供給する。
【００３８】
有利には、規定可能なスキームに従って、基板テーブル１０６．２は有効範囲、すなわち、基板１０６．１の露光時の通常運転状態においても移動する、基板テーブル１０６．２の移動範囲全体を移動する。エンコーダシステム１０７．３を使用することにより、リアルタイムで、ひいては基板テーブル１０６．２が基板１０６．１の露光時の通常運転状態で得られる速度によってこれを行うことができる。このプロセスは、位置測定装置１０７においてデータ収集に関係する構成部材の処理速度によってのみ制限される。このようにして収集し、場合によっては適宜に処理したデータは、（即座に、または後の時点で）第１測定および第２測定の結果として制御装置１０８に伝達される。
【００３９】
第２測定ステップ１１０．３で、２つの自由度（ｘ，ｙ）の平面で、（詳述しない）操舵装置によって２つの自由度に対して横方向に所定量だけ、まず基準素子１０７．５を変位する。この場合、エンコーダシステム１０７．３によって変位量を監視することができる。次いで所定のスキームに従って基板テーブルを新たに移動し、第１測定装置１０７．１による第３測定で上記の２つの自由度（ｘ，ｙ）で基板テーブル１０６．２の位置を検出する。同時に第４測定でエンコーダシステム１０７．３によって２つの自由度（ｘ，ｙ）で基準素子１０７．５ひいては基板テーブル１０６．２の位置を検出する。第１測定装置１０７．１およびエンコーダシステム１０７．３は、この場合にも、対応位置を表すそれぞれ１つの変数を検出し、対応した信号を処理ユニット１０７．２に供給する。このようにして収集し、場合によっては適宜に処理したデータは、（即座に、または後の時点で）第３測定および第４測定の結果として制御装置１０８に伝達される。
【００４０】
第３測定ステップ１１０．４で、２つの自由度（ｘ，ｙ）の平面で、（詳述しない）操舵装置によって、所定の角度、有利には９０°だけ、まず基準素子１０７．５を回動する。この場合、所定のセンサ装置によって回動量を監視することができる。次いで所定のスキームに従って基板テーブルを新たに移動し、第１測定装置１０７．１による第５測定で上記の２つの自由度（ｘ，ｙ）で基板テーブル１０６．２の位置を検出する。同時に第６測定でエンコーダシステム１０７．３によって２つの自由度（ｘ，ｙ）で基準素子１０７．５ひいては基板テーブル１０６．２の位置を検出する。第１測定装置１０７．１およびエンコーダシステム１０７．３は、この場合にも、対応位置を表すそれぞれ１つの変数を検出し、対応した信号を処理ユニット１０７．２に供給する。このようにして収集し、場合によっては適宜に処理したデータは、（即座に、または後の時点で）第５測定および第６測定の結果として制御装置１０８に伝達される。
【００４１】
第２測定ステップ１１０．３における基準格子の移動と、第３測定ステップ１１０．４における基準格子の回動は、エンコーダシステム１０７．３のシステムエラー、例えば基準格子の（例えば基準格子に固有の、または基板テーブル１０６．２への固定時に基準格子の変形により生じた）歪みおよび直交性エラーなどを検出し、較正時に対応して考慮できるようにする役割を果たす。
【００４２】
しかしながら、本発明の他の変化態様において基準素子のこのような移動および／または回動は、可能であったとしても、より高い費用をかけてのみ可能であることは自明である。この場合、第２測定装置１０７．３は、図１に破線輪郭１０７．６で示したような第２読取りヘッドを備えている。基準素子を移動させる代わりに、第２ステップで第４測定を第１読取りヘッド１０７．４によってではなく、第２読み取りヘッド１０７．６によって行ってもよい。
【００４３】
第２読取りヘッド１０７．６は、第１読取りヘッド１０７．４に対して正確に規定された位置に配置されている。この場合、有利には、２つの読取りヘッド１０７．４および１０７．６は、熱的に安定した、または適宜な手段によって熱的に安定化されたホルダーに配置されており、これにより、両方の読取りヘッド１０７．４および１０７．６の相対位置は安定的に保持される。このような保持を容易に達成するために、有利には、ホルダーは、熱膨張係数がほぼゼロの熱的に極めて安定した材料（例えばゼロデュア、ＵＬＥガラスなど）により構成されている。
【００４４】
さらに、基準素子１０７．５の回動は、必ずしも基準素子１０７．５の変位後に行う必要はないことは自明である。むしろ反対に、まず回動した基準素子で測定を行い、次いで側方に変位した基準素子で測定を行ってもよい。さらに、第２または第３測定ステップは必ずしも行う必要はないことは自明である。むしろこれら両ステップの一方はなくてもよい。
【００４５】
較正ステップ１１０．５では、次いで制御装置１０８は、第２、第３および第６測定の結果からエンコーダシステムのシステムエラーを算出し、これらを適宜な補正データセットに記憶する。さらに第１から第６までの測定の結果から、（補正データセットを利用して）第１測定装置１０７．１の測定値とエンコーダシステム１０７．３の測定値との偏差を算出し、そこから既知のように、測定装置１０７．１についての較正値を算出し、この較正値を較正データセットに記憶し、測定装置１０７．１の較正のために使用する。
【００４６】
ステップ１１０．６では、マイクロリソグラフィ装置１０１の通常運転を行うべきかどうかをチェックする。そうであった場合、通常運転を行い、通常運転と並行して連続的に繰り返されるステップ１１０．６で通常運転を中断すべきであることが検出されるまでこれを行う。
【００４７】
この場合、さらなる較正を行うべきかどうかをステップ１１０．７でチェックする。さらなる較正を行うべきでない場合、方法プロセスはステップ１１０．８で終了する。そうでない場合、ステップ１１０．２に戻る。しかしながら、本発明の別の変化態様では、新たな較正のために３つの測定ステップ１１０．２〜１１０．４を全て行う必要がないことは自明である。むしろ、測定ステップ１１０．２〜１１０．４の２つまたは１つの測定ステップのみを（新たに基板テーブル１０６．２に固定した基準素子１０７．５）によって繰り返してもよい。場合によっては、ステップ１１０．３（第２測定ステップ１１０．３および第３測定ステップ１１０．４の繰返し）にのみ戻ることもでき、場合によっては、基準素子１０７．５の変位も不要となる。同様にステップ１１０．４（第３測定ステップ１１０．４の繰返し）にのみ戻ることもでき、場合によっては、基準素子１０７．５の回動も不要となる。
【００４８】
測定ステップの一部の繰返しは、先行する較正により算出された補正データセットまたは較正データセットからのエンコーダシステム１０７．３のシステムエラーを新たな較正ステップ１１０．５における較正のために使用し、基板テーブル１０６．２への基準素子１０７．５の新たな固定によってシステムエラーのさしたる変化が予想されない場合に選択することができる。
【００４９】
さらに、本発明の別の実施態様では、第１較正時および／またはこれに続く（個々の、または全ての）較正時に、精度を高めるために第３測定ステップ１１０．４をＮ回実施することが可能である。繰返しの回数Ｎは、任意に規定することができる。
【００５０】
このために、測定ステップ１１０．４の後に点検ステップ１１０．９で点検を行うことができ、Ｎ回目の繰り返しが得られる。この場合、較正ステップ１１０．５は飛ばされる。そうでない場合、第３測定ステップ１１０．４に戻り、基準素子１０７．５の新たな回動を行う。これにより、例えば、基準素子１０７．５による測定を複数の回動位置（例えば、０°、９０°、１８０°２７０°）で行うことが可能である。
【００５１】
既に上述したように、エンコーダシステム１０７．３によって、この実施例では２つの並進的な自由度（ｘ方向およびｙ方向）で基板テーブル１０６．２の位置を検出することができる。本発明の他の実施形態では、６つまでの自由度で基板テーブルの位置および配向を検出するために複数のこのようなエンコーダシステムを設けてもよい。この場合、エンコーダシステムが基準素子１０７．５を分割できることは自明である。特に、例えば第１読取りヘッド１０７．４に（対物レンズ１０５に関して）向かい合って配置した第３読取りヘッド１０７．７によって、１つ以上の測定ステップ１１０．２〜１１０．４で（基準素子１０７．５を使用して）並行した測定を行うことができ、これにより、後の較正精度が高められる。この解決方法のさらなる利点は、基板テーブル１０６．２の移動範囲全体にわたって測定が可能なことである。
【００５２】
本発明による方法によってリアルタイムで可能な素早いデータ検出によって、既知の較正方法に比べて較正時間の明らかな低減を達成することができる。上述の本発明による較正方法では、約５分の較正時間に低減することが可能である。後続の較正時の測定ステップの一部のみを繰り返すことによって較正時間をさらに低減することができる。従って、マイクロリソグラフィ装置１０１の精度を高めるためにより短い間隔で較正を行うことができるか、または（較正間のマイクロリソグラフィ装置１０１の安定性が十分な場合には）較正間隔は等しいままでマイクロリソグラフィ装置１０１の処理能力ひいては生産性を高めることがきる。
【００５３】
本発明の別の利点は、第２の測定装置１０７．３が基板テーブル１０６．２の有効範囲の近傍に配置されており、第２測定装置１０７．３の測定範囲が基板テーブル１０６．２の有効範囲によって実質的に重なっていることである。これにより、有利には、較正のために、基板テーブル１０６．２の重要な作動範囲の近傍の領域を使用することが可能である。基板テーブル１０６．２の正確な位置決めは、マイクロリソグラフィ装置１０１の通常運転時に、較正すべき第１の測定装置１０７．１の測定によって行うべきである。
【００５４】
従って、基準測定は少なくとも通常運転で重要な領域の近傍で行い、通常運転時のこの領域の位置決めのために、較正すべき位置測定装置の測定値が使用される。しかしながら、本発明の他の実施態様では、基準素子を基板テーブルの別の場所に配置することもでき、従って、エンコーダシステムの測定範囲と通常運転時に重要な（較正すべき第１測定装置の測定値によって位置決めされた）範囲とは単に重畳するか、または、場合によっては全く接触しない。
【００５５】
以上には、光学装置の可動素子をマイクロリソグラフィ装置の基板テーブルとした実施例に基づいて本発明を説明した。しかしながら、本発明はマイクロリソグラフィ装置の別の可動な構成部材（例えば、同様に可動な、マイクロリソグラフィ装置のマスクテーブル）に関連しても、他の光学装置に関連しても使用することもできることは自明である。特に、例えば、マスクおよび／または露光される基板（例えばウェーハなど）に関連して本発明を使用することも可能である。なぜなら、ここでも同様に、検査すべきマスクまたは基板を有する可動な構成部材は、対応した高い精度で位置決めされるべきだからである。
【００５６】
さらに、本発明をマイクロリソグラフィ分野の実施例に基づき説明したことに注意されたい。しかししながら、本発明は、任意の他の用途または結像方法のためにも同様に使用でいることは自明である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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