(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作中に放射ビームで照射されて放射ビームの断面にパターンを付与するパターン形成部分を有するパターニングデバイスの操作方法であって、該方法が、
（ａ）前記パターニングデバイスの周辺部に前記パターン形成部分の周囲に分布した複数の基準マークを提供し、前記マークの相対位置を測定するステップと、
（ｂ）前記パターニングデバイスの動作期間後に、前記周辺マークの位置を再度測定するステップと、
（ｃ）前記周辺マークの測定された位置を基準にして前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で前記放射ビームによるパターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を計算するステップと、を含み、
計算ステップ（ｃ）は、
（ｃ１）前記パターン形成部分を横切る一組の線を画定して前記パターン形成部分内の複数のサブエリアについて各々のサブエリアが複数の前記線によって横切られるように前記周辺マークのペアを選択するステップであって、前記線は前記周辺マークの選択したペアを結ぶことによって画定する、ステップと、
（ｃ２）各々が前記線の各々の両端の前記マークの間の位置偏差測定値を前記線に沿って配置された前記サブエリアの膨張に関連付ける式であって、各々のサブエリアの膨張を計算する式の体系を解くステップと、
（ｃ３）少なくとも１つの測定された周辺マークと当該位置との間のサブエリアについての膨張計算値を組み合わせることで前記当該位置での局所的位置偏差を計算するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
基板のターゲット部分を前記パターン付放射ビームで露光してリソグラフィ工程によって前記パターニングデバイスから前記基板にパターンを施す露光ステップ（ｄ）をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
露光のたびにステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返すことなく露光ステップ（ｄ）が繰り返されて前記パターンが１つ又は複数の基板の連続するターゲット部分に施される、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
リソグラフィ装置内にロードされた連続する基板の各々について露光ステップが数回実行され、新しい基板が前記装置内にロードされる時にステップ（ｂ）及び（ｃ）が主として実行される、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記施されたパターンと前記基板上に存在するパターンとの間のオーバレイエラーを低減するためにステップ（ｄ）が、計算ステップ（ｃ）の結果に従って前記露光ステップの少なくとも１つのパラメータを修正するステップを含む、
請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｄ）が前記パターニングデバイスにエネルギーを印加して後続の露光のために前記局所的位置偏差の分布を低減又は修正するステップを含む、
請求項２から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
加熱の予測進行に従って測定の間に位置偏差の計算値を更新するステップ（ｅ）をさらに含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分が一般に矩形の広がりを有し、前記周辺マークが矩形の四辺すべてに沿って分布する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
リソグラフィ装置であって、
放射ビームを調節する照明システムと、
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支持体と、
基板を保持する基板テーブルと、
前記パターン付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、
各々が前記パターンを前記基板のターゲット部分に施す一連の露光動作を実行するために、前記基板テーブルと前記パターニングデバイスの相対運動と前記投影システムに対する運動とを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
幾つかの露光動作の前後に前記パターニングデバイスの周辺部に分布した複数の基準マークの相対位置を測定し、周辺マークの前記測定値から前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で前記放射ビームによる前記パターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を推定し、位置偏差の前記推定値に従って後続の露光動作の１つ又は複数のパラメータを修正し、
前記コントローラは、
前記パターン形成部分を横切る一組の線を画定して前記パターン形成部分内の複数のサブエリアについて各サブエリアが複数の前記線によって横切られるように前記周辺マークのペアを選択するステップであって、前記線は前記周辺マークの選択したペアを結ぶことによって画定する、ステップと、
各々が前記線の各々の両端のマークの間の位置偏差測定値を前記線に沿って配置された前記サブエリアの膨張に関連付ける式であって各サブエリアの膨張を計算する式の体系を解くステップと、
少なくとも１つの測定された周辺マークと前記当該位置との間のサブエリアについての膨張計算値を組み合わせることで前記当該位置での前記局所的位置偏差を計算するステップと、によって、
前記局所的位置偏差を推定する、
リソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記コントローラが、前記周辺マークの少なくとも１つのサブセットの測定を繰り返し、新しい基板が前記装置内にロードされた時に局所的位置偏差の前記推定値を更新する、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記コントローラが、前記パターニングデバイスと前記基板とを整列させるマークの位置の測定と同時に前記周辺マークの少なくとも１つのサブセットの測定を繰り返す、
請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置が、前記パターニングデバイスにエネルギーを印加して後続の露光のために前記局所的位置偏差の分布を低減又は修正する構成をさらに含む、
請求項９から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記コントローラが、加熱の予測進行に従って測定の間に局所的位置偏差の前記推定値を更新する、
請求項９から１２のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、リソグラフィマスク又はレチクルなどのパターニングデバイスの操作方法に関する。本発明はさらにリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又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、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、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つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えら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は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームで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。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003]  任意のリソグラフィ工程、特に半導体デバイスの製造で使用されるリソグラフィ工程の主要な性能パラメータがいわゆるオーバレイである。オーバレイは、施されたパターンが先行するステップで同じ基板に施された協働するフィーチャの上に直接配置できる精度（又はエラー）である。現代のリソグラフィ工程は、フィーチャの配置の際に多数の測定、モデル化及び修正ステップを適用してわずか数ナノメートルのオーバレイを達成できる。リソグラフィ装置の性能は改善されるため、例えば、露光時の締付け応力、たるみ、及びレチクルの加熱によって引き起こされるレチクルの変形は、オーバレイの改善の制限因子になっている。
【０００４】
[0004]  締付けによるレチクルの変形は、締付け設計によって可能な限り小さく保たれている。米国特許ＵＳ６２７７５３２号は、パターンの変形をレチクル全体にマッピングし、その後締付けによる変形を補償する方法について記載している。別の開発成果では、レチクルの非平坦度による焦点の偏差（Ｚ軸方向の変形）はレチクル形状補正（ＲＳＣ）によって補償される。ＲＳＣは、例えば、Z.G.Chen、K.Lai、K.Racetteによって「液浸リソグラフィの光学エラー感度（Optical error sensitivities of immersion lithography）」Proc.SPIE volume 6250、SPIE CID number 652013に記載されている。ＲＳＣは、追加のマークを用いてイメージフィールドの各辺に沿って幾つかのポイントでＺ位置を測定する。レチクル表面の低次非直線高さ偏差が補正できる。しかし、レチクルの加熱を考慮すると、レチクル平面（Ｘ及びＹ方向）内のパターンの変形に与える熱応力が大きくなり、パターン内の様々な部分の不均等な非直線運動を引き起こす。そのような平面内の変形は言うまでもなく、周知の工程では測定は不可能である。レチクル上に追加のマークを含むことは製品パターン自体に影響し、製品設計の問題を引き起こすことになる。パターン全体にわたって追加のマークを測定するのに必要な時間もリソグラフィ装置のスループットを低減する傾向がある。
【０００５】
[0005]  したがって、幾つかの現代のリソグラフィ装置は、レチクル平面内の高次変形を補償するために適用できる補正機構（ソフトウェアによる）を有するが、それらの変形を測定する手段は容易に利用可能ではない。レチクル全体にわたって実際の温度を遠隔で検知し、結果としての変形を評価してその補正を図るセンサを提供することが考えられる。しかし、これは一般に装置ハウジング内に追加のセンサと空間を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]  本発明の一態様は、装置のスループット及びコストへの影響とバランスをとったレチクルなどのパターニングデバイスの全体にわたる局所的歪みの測定を可能にする方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]  本発明の第１の態様によれば、動作中に放射ビームで照射されて放射ビームの断面にパターンを付与するパターン形成部分を有するパターニングデバイスの操作方法であって、該方法が、
（ａ）パターニングデバイスの周辺部にパターン形成部分の周囲に分布した複数の基準マークを提供し、該マークの相対位置を測定するステップと、
（ｂ）パターニングデバイスの動作期間後に、上記周辺マークの位置を再度測定するステップと、
（ｃ）周辺マークの測定された位置を基準にしてパターニングデバイスのパターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で上記放射ビームによるパターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を計算するステップとを含む方法が提供される。
【０００８】
[0008]  この方法によって、パターニングデバイスのパターン形成部分における時間によって変化する位置偏差をパターン形成部分内のマークを測定することなくモニタすることができる。
【０００９】
[0009]  ある実施形態では、上記パターン形成部分内の複数のサブエリアを画定することで計算ステップ（ｃ）が実行される。各々がパターン形成部分を横切る線の両端のマークの位置偏差測定値を上記線に沿って配置されたサブエリアの膨張に関連付ける式であって、各々のサブエリアの膨張を計算する式の体系を解くことができる。少なくとも１つの測定された周辺マークと当該位置との間のサブエリアについての膨張計算値を組み合わせることで当該位置での局所的位置偏差を計算できる。
【００１０】
[0010]  この方法は、リソグラフィ工程での露光動作に適用できる。そのような用途では、施されたパターンと基板上に存在するパターンとの間のオーバレイエラーを低減するために計算結果に従って露光動作のパラメータを修正することができる。代替的又は追加的に、エネルギーをパターニングデバイスに加えて（例えば、熱の投入又は機械的アクチュエータによって）後続の露光のために局所的位置偏差の分布を低減又は修正することができる。
【００１１】
[0011]  本発明の第２の態様によれば、リソグラフィ装置であって、
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、
放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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支持体と、
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、
各々がパターンを基板のターゲット部分に施す一連の露光動作を実行するために、基板テーブルとパターニングデバイスの相対運動と投影システムに対する運動とを制御するように構成されたコントローラとを備え、
コントローラが、幾つかの露光動作の前後にパターニングデバイスの周辺部に分布した複数の基準マークの相対位置を測定し、周辺マークの該測定値からパターニングデバイスのパターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で上記放射ビームによるパターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を推定し、位置偏差の推定値に従って後続の露光動作の１つ又は複数のパラメータを修正するように構成されるリソグラフィ装置が提供される。
【００１２】
[0012]  本発明の第３の態様は、パターニングデバイスから一連の基板にパターンを施すことによるデバイス製造方法であって、
パターン形成部分を有するパターニングデバイスを提供するステップと、
露光動作で上記パターン形成部分を放射ビームで照射して放射ビームの断面にパターンを付与し、基板のターゲット部分を上記パターン付放射ビームで露光してリソグラフィ工程によってパターニングデバイスから基板にパターンを施すステップと、
上記露光動作を繰り返してパターンを連続する基板のターゲット部分に施すステップと、
パターニングデバイスのパターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で上記放射ビームによるパターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を、
（ａ）パターニングデバイスの周辺部にパターン形成部分の周囲に分布した複数の基準マークを提供し、該マークの相対位置を測定することと、
（ｂ）パターニングデバイスの動作期間後に、上記周辺マークの位置を再度測定することと、
（ｃ）周辺マークの測定された位置を基準にして上記局所的位置偏差を計算することとによって計算するステップと
を含むデバイス製造方法を提供する。
【００１３】
[0013]  本発明は、リソグラフィ装置又はその他のパターニングデバイスのコントローラに上記の本発明の態様による方法ステップを実行させる命令を含むコンピュータプログラムプロダクトをさらに提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
[0014]  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以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【００１５】
【図１】[0015]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】[0016]図１の装置内へのパターニングデバイスと基板との装着の概略図である。
【図３】[0017]（ａ）は、図２の装置内のパターニングデバイスのレイアウトの概略図である。（ｂ）は、パターニングデバイス内の加熱及び歪みの影響を示す図である。
【図４】[0018]（ａ）は、パターニングデバイス全体にわたる歪みがパターニングデバイスの周辺部分の測定値から推定される本発明のある実施形態による方法の原理を示す図である。（ｂ）は、パターニングデバイス全体にわたる変形がパターニングデバイスの周辺部分の測定値から推定される本発明のある実施形態による方法の原理を示す図である。
【図５】[0019]本発明のある実施形態による測定工程を示すフローチャートである。
【図６】[0020]（ａ）は、本発明のある実施形態による逆投影法で使用できる異なる形態の式を示す図である。（ｂ）は、本発明のある実施形態による逆投影法で使用できる異なる形態の式を示す図である。
【図７】[0021]本発明の別の実施形態によるパターニングデバイスエリアの様々なサイズのセルへの分割を示す図である。
【図８】[0022]リソグラフィ製造工程で適用される本発明の方法のある実施形態を示すフローチャートである。
【図９】[0023]図１及び図２の装置の動作中に加熱されるパターニングデバイスの温度プロファイルの概略を示すグラフである。
【図１０】[0024]図１及び図２の装置内の処理ユニットのある実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0025]  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示したものである。この装置は、
−  放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＥＵＶ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成され、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のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−  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成され、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のポジショナ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と、
−  パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に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と、
−  プログラマブル処理ユニットと、上記機能要素の各機能を制御し同期させるインタフェースとを含むリソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵと
を備える。
【００１７】
[0026]  照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１８】
[0027]  支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００１９】
[0028]  本明細書において使用する「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し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又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における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００２０】
[0029]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００２１】
[0030]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００２２】
[0031]  本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。
【００２３】
[0032]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２４】
[0033]  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充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００２５】
[0034]  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。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備える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へと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２６】
[0035]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２７】
[0036]  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）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば様々なターゲット部分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できる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持体」の移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。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をショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２８】
[0037]  実際、制御ユニットＬＡＣＵは、各々が装置内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムのデータ獲得、処理及び制御を取り扱う多数のサブユニットのシステムとして実現可能である。例えば、１つの処理サブシステムは、基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用であってもよい。別々のユニットで粗動及び微動アクチュエータ又は異なる軸を取り扱ってもよい。別のユニットを位置センサＩＦの読み出し専用にしてもよい。装置全体の制御は、オペレータと他の装置をリソグラフィ製造工程に投入したままで上記サブシステム処理ユニットと通信する中央処理装置が実行することができる。
【００２９】
[0038]  図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が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）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、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。
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられる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に対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴ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、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したような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使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００３０】
[0039]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３１】
[0040]  図２は、本発明の方法を理解するために、パターニングデバイスＭＡと基板Ｗの装着をより明確に示す図１の装置の簡単な概略図である。マスクテーブルＭＴは概略が示され、第１のポジショナＰＭによって基準フレームに接続されている。ポジショナは、Ｘ−Ｙ方向（この図の向きで水平方向）及びＺ方向（垂直方向）に独立して動作する。当業者には周知であるが、高性能リソグラフィ装置内のコンポーネントの装着は極めて複雑で困難な問題である。この例では、簡略化されたバージョンが示されている。パターニングデバイスＭＡ（この例では透過型マスク又はレチクル２００）は、真空チャック２０２によって移動式マスクテーブルＭＴに強く締め付けられている。垂直支持体２０４によってレチクルを位置決めしてＺ方向に向けることができ、一方、Ｘ及びＹ方向の運動は独立して制御される。実際、ポジショナＰＭは粗動及び微動制御構造を備え、真空チャック２０２を搬送するマスクテーブルの部分は、例えば、Ｚ方向に柔軟でＸ及びＹ方向に剛性のメンブレンであってもよい。
【００３２】
[0041]  図３（ａ）の平面図も簡潔に参照すると、他の２つの縁部では、比較的拘束がないレチクルエリアの２辺に沿って走る真空チャック２０２が示されている。レチクル２００は、照明システムＩＬ内で生成される放射ビームＢにパターンを付与する明るい（透明な）部分と暗い（不透明な）部分２０６、２０８とをそれぞれ有する。基板テーブルＷＴ上でレジストコーティング２１０を備えた半導体ウェーハなどの基板Ｗが支持され、投影システムＰＳを介してスケールダウンした形でレチクルパターンの像を受光する。ここでも粗動及び微動位置決め機構を備えてもよい第２のポジショナＰＷはＸ−Ｙ位置及びＺ位置と基板Ｗの向きを制御するので、レジスト層２１０内に最良の可能な像が形成されパターンの全フィーチャが所望の位置に施される。像が形成される絶対位置とは別に、以前の露光で画定されたフィーチャに対する像の位置は、最終製品にとって極めて重要である。別の層上のフィーチャの１つの層の位置エラーをオーバレイエラーと呼ぶ。
【００３３】
[0042]  図１に関して上述したように、様々なアライメントマーク及び互換センサ（図示せず）を用いて第１のポジショナＰＭの基準フレーム２０３に対して極めて安定した位置にある基準フレーム２１２に対する基板Ｗの正確な位置決めが確実に行われる。基板Ｗの基準フレームと基板テーブルＷＴとに対するパターニングデバイスＭＡの像のアライメントを提供するために、様々な方法を使用できる。この実施形態では、画像アライメントセンサ２２０が基板テーブル上に提供され、関連付けられた電子回路２２２が装置全体を制御する処理装置ＰＵへ信号を供給する。このセンサはパターニングデバイス内に含まれる互換アライメントマークからの合焦した放射を受けるように設計されているため、２つのポジショナＰＷ及びＰＭの基準フレームは相互に固定することができる。そのようなセンサと対応するマスクのレイアウトの例は、現在の優先日では未公開の出願番号１２／８６０，２２９号を有する先行の米国出願に示されている。参照によりその内容を本明細書に組み込むものとする上記出願は、加熱による歪みを測定する画像アライメントセンサの使用についても記載している。
【００３４】
[0043]  図３（ａ）は、Ｘ及びＹ軸を示すレチクル２００の形態の通常のパターニングデバイスＭＡの平面図である。例えばクロム金属のパターンを備えた石英基板であるレチクル２００は、アクティブ（パターン搭載）領域２３２を取り囲む周辺領域２３０を有する。周辺領域２３０の外側部分のクランピングエリアは、影付きの矩形で示す真空チャック２０２の場所に対応するＹ方向に平行な２つの辺に沿って延在する。領域２３２内には、１つ又は複数のデバイスパターン領域２３４が配置されている（この例では４つ）。領域２３２は、基板Ｗの表面上に放射ビームＢによって結像されると、図１の図面内の１つのターゲット部分Ｃのエリアに対応する。これらのターゲット部分は、好都合なことにフィールドと呼ばれる。各々のフィールドは、通常、リソグラフィ工程終了後に基板から切断されて個別のデバイスを形成する１つ又は複数のダイに対応する。この例のリソグラフィ装置は上記のスキャンタイプである。レチクル２００を横切って大きい点の矢印で示すスキャン方向に移動する照明のスリット状の帯Ｓの概略が示されている。スキャン方向は、慣例に従ってＹ方向に平行である。
【００３５】
[0044]  デバイスパターンエリア２３４の周囲とその間にリソグラフィ工程を制御するアライメントマークとその他の試験及び測定フィーチャが提供されている。これらのフィーチャのうち、様々な形態であってもよく互いに同じ形態でなくともよいアライメントマーク２３６がある。図を見やすくするために十字で示す各マーク２３６は、Ｘ及びＹ軸の両方に粗及び微細位置情報を提供する幾つかの線及び／又は格子構造の複合物になる傾向がある。マーク２３８は、アクティブ領域２３２内のデバイス領域２３４の間に存在する「スクライブレーン」内に提供できる。空間は大変に貴重であるため、マークを複数の機能に利用できれば有益である。
【００３６】
[0045]  図３（ｂ）は、レチクルがこの例のように透過型であろうが、別の実施形態のように反射型であろうが、光学リソグラフィで生起することがあるレチクルの加熱の問題を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）と同一のレチクル２００を示すが話を簡単にするためにアライメントマークの詳細を省いている。露光時にレチクル２００によって部分的に吸収される放射ビームＢの影響下で、レチクルの材料は加熱して３方向に熱膨張及び歪みを引き起こす傾向がある。斜め陰影を付けたラベル２４０を付与した加熱エリアは、一般にアクティブ領域２３２全体にわたって延在する。デバイス領域内の明るいフィーチャと暗いフィーチャの分布に応じて、陰影を付けたラベルを備えた増加した局所的加熱のエリア２４４、２４６があってもよい。Ｘ及びＹ方向のみを考慮すると（レチクル平面内で）、熱膨張は歪みを生み、レチクル上の任意のポイントの位置（ｘ，ｙ）の局所的運動Δｘ、Δｙが引き起こされる。これらの運動はレチクル全体にわたって分布される矢印によって表されるが、当然これらの矢印は、実際の例で生じる微視的運動と比較すると長さが極端に強調されている。材料は真空チャック２０２によって、また全体及び局所的な温度変化（例えば、レチクルの加熱）のために抑制されるため、材料内に応力が生じ、Ｘ及びＹだけでなく３方向に変形が存在することがある。本開示は、特に平面内（Ｘ，Ｙ）歪みによって引き起こされるオーバレイエラーに関する。その他の技術を適用してＺ方向の歪みを補正できる。
【００３７】
[0046]  本発明の目的は、装置のコストと性能に過度な影響を与えることなく、露光時のオーバレイエラーを低減できるように上記局所的歪みを測定するか、又は少なくとも推定することである。例えば、歪みを直接識別するために測定可能なアクティブ領域２３２内に追加のマークを埋め込むことが提案されている。しかし、この方法は時間とレチクル上の空間のオーバヘッドを含み、それらは共に望ましくない。別の提案は、レチクル上の局所的ポイントで温度を直接測定してそこから補正値を計算することである。これは、追加の検出装置を必要とし、再び装置コストの増加と空間の問題とを引き起こす。
【００３８】
[0047]  本出願は、周辺領域２３０内の変形を測定することでレチクル内の局所的変形を推定し、次に計算によってアクティブ領域２３２内の当該場所での変形を評価する代替解決策を提案する。一実施形態によるこの方法は、最初にレチクルの縁部周囲の様々な位置で位置偏差を測定し、次に逆投影アルゴリズムを用いて周辺部の間の場所でのレチクルの局所的変形を再構築するというものである。周辺測定は、例えば干渉計、距離センサで実行でき、又は多数のレチクル上にすでに存在する画像アライメントセンサマークを測定することで実行できる。周知のタイプの装置では、画像アライメントセンサ２２０は、幾つかのマーク、例えば、図３（ａ）に示すレチクルの上縁部及び下縁部にＸ方向に並んだ５つのマークを同時に測定することができる。
【００３９】
[0048]  図４（ａ）及び図４（ｂ）は、コンピュータ断層撮影法（ＣＴスキャンＸ線装置）で使用する再構築方法に似た逆投影法の基本を示す。ＣＴスキャンでは、対象が円の直径である一連の線に沿って測定され、円の周囲の様々な角度に観察ポイントが置かれるという前提で、いわゆるラドン変換が使用される。マークが幾分まばらに矩形の対象の周囲に分布する現在の状況にこの原理を適合させる必要がある。
【００４０】
[0049]  レチクル２００の周辺の周囲にｎ個のマークが分布している場合（図では、ｎ＝１６）、Ｘ及びＹの各々の方向のマークのｎ−１個の変位を適当なセンサ（多くの場合に既存のセンサ及び／又は既存のマークを含む）で測定できる。逆投影法を用いて一組の積分方程式を解くことでレチクルの小さい部分の局所的膨張Ｄ（ｘ，ｙ）を再構築できる。２つの例示的なマークＭｉとＭｊ間のｘ方向の距離は以下の通りである。
xi - xj =∫D(x(s),y(s))ex ．ds ．．．．．．（１）
上式で、ｅｘはＸ方向の単位ベクトル、ｓはマークｉとマークｊとを結ぶ直線経路である。レチクル２００上の周辺マークを結ぶ線の幾つかを図４（ａ）に点線で示し、マークＭｉとＭｊとの間の経路ｓは太線で示す。
【００４１】
[0050]  周辺マークのすべてのペアに関して上記の式（１）のような式を構成することで，数値的に解ける1/2（ｎ（ｎ−１））個の積分方程式が得られる。同じことをｙ方向の距離ｙｉ−ｙｊについて実行できる。次に、（数値的に）各式を解くことで局所的膨張Ｄ（ｘ，ｙ）を得ることができる。この少数のマークの場合であってもマークのすべてのペアの間の経路ｓの数は極めて多く、図ではそれら全部を示していない。丸で囲んだマークのみについて接続経路の組をすべて示している。８個の周辺マークのみを含む簡略化された計算例を以下に図６に関連して提示する。一方、この方法は図４（ｂ）を参照することで理解できる。一組の積分方程式（１）を解く便利な方法は、積分対象のエリアを以下にセルと呼ぶサブエリアに分割し、セル上の均等な膨張を仮定することである。こうしてマークＭｉとＭｊとを結ぶ線が通過するセルの膨張を総計することによって積分を近似できる。
【００４２】
[0051]  図４（ｂ）は、計算のために矩形のセルのアレイに分割されたレチクル２００のエリアを示す。周辺マーク２３６は、これらのセルの一部のノードを形成する。計算の設計方法によっては、オプションとしてレチクルの被クランプ縁部に別のノード３０２を形成することができる。簡単な実施態様は、測定された周辺ノードとその間に位置するセルのみを使用する。レチクルの挙動のより高度なモデル化が必要な場合、測定された周辺ノードの外部のノード及びセルを画定することができる。これらのノードは測定されないが、周辺マークの測定値が処理される式の組の制約として表すことができ、設計者は実際のレチクルとその装着における一定の物理的制約をモデル化できる。セルへの分割によって上記積分方程式をそれぞれのセルに割り当てられた膨張値の総計によって近似することができる。２つの例示の経路ｓ１及びｓ２が示され、そのうちｓ１は図４（ａ）の強調表示された経路Ｓと同じである。経路ｓ１が横切るセルは一方向に斜めに陰影を付け、経路ｓ２が横切るセルは逆方向に斜めに陰影を付けている。両方の経路が横切るセルは、両方向に陰影を付けている。実際には考慮できるそのような経路は１／２（ｎ（ｎ−１））個あるので、十分な数の経路ｓ内の各々のセルでは、個別の膨張を周辺マークのペアの相対変位から計算することができる。周辺マークで囲まれたエリア内の任意の場所の局所的位置偏差の有用な推定値を得るためにパターン領域２３４内の場所を直接測定する必要はない。
【００４３】
[0052]  図４（ｂ）の下側に、セル膨張計算値を用いて「ｘ」のマークが付いた個々のセルの位置を得る工程を示す。幾つかの周辺マーク２３６の測定位置から始めて、矢印で示すように経路を描画し、経路が横切ったセルの膨張値を当該セルに加算することができる。経路が横切ったセルは、経路を表す矢印上に点でマークを付けている。経路の組をすべて使用する必要はない。原則として、１つの経路はセルのＸ及びＹ方向の変位を提供する。しかし、互いに直交する向きの少なくとも２つの経路、おそらくは３つ以上の経路を使用してその結果の平均値を使用する方が良いであろう。特定のポイントの変位ではなく、歪みのパラメータを知ることが望まれる例では、特定の変位を介してではなく直接そのパラメータに達するように計算を行ってもよい。例えば、スキャンタイプのリソグラフィ装置内で使用する実施形態では、レチクルの照明されたストリップに対応するセルのストリップについてＹ方向の変位又はＸ方向の膨張の平均値を知ることを望んでもよい。制御装置が高次多項式（例えば、３次、５次）の形で補正を受け取るように構成された実施形態では、適当な高次多項式曲線が逆投影法によって推定された膨張に一致すると好都合である。計算は、周辺マークから直接上記多項式のパラメータに達する形式で、次に制御ユニットが容易に解釈し適用できる形式で表すことができる。不必要な計算が回避される。
【００４４】
[0053]  図５のフローチャートを参照すると、図３及び図４を参照して上述した原則を用いる測定工程が示されている。５００で、周辺マーク、デバイスパターン及びその他のアライメント／メトロロジーフィーチャを備えたレチクルがパターニングデバイス支持体ＭＴ上にロードされ、真空チャック２０２によってクランプされる。５０２で、将来の使用のために基準として周辺マークの位置が測定される。これらの位置は、例えば、上記ＵＳ６２７７５３２号のように、クランプによって引き起こされたレチクルの変形を識別するためにも使用される。同じ周辺マークが「正常な」アライメントマークの一部として機能するならば、上記測定値を一般に露光工程の設定にも使用できる。
【００４５】
[0054]  一定期間後、特にレチクル加熱が発生する可能性がある露光動作の期間後、ステップ５０４で周辺マークの位置が再び測定される。これらの値は、ステップ５０２で測定された基準位置と比較され、マークの位置の偏差が識別される。これらの偏差は、例えば各マークについて別々のΔｘ及びΔｙの値として記録できる。あるいは、各々のマークペア（各々の経路）のｘ及びｙ方向の偏差を直ちに計算して記憶することができる。ステップ５０６で、逆投影法を用いて、アクティブ領域２３２内のセルエリアの個々の膨張値が得られる。これを実行するために、図４に関連して上述したタイプの式の完全な組又は十分なサブセットが作成され、解かれて各セルの個別の膨張が得られる。
【００４６】
[0055]  ステップ５０８で、セル膨張の計算値が適用されてレチクルのエリア全体にわたる１つ又は複数の当該ポイントでの推定位置又は偏差が得られる。ステップ５１０で、これらの局所的位置偏差が露光動作制御で適用され、基板Ｗの所望の位置でのレチクルからのパターンの位置決めが加熱によって引き起こされる位置の偏差に合わせて補正される。スキャン露光中、装置を制御してレチクル及び基板のＸ方向及びＹ方向の位置を変化させ、投影システムＰＳの倍率を変化させてレチクルパターン上のデバイスフィーチャの位置と以前の露光から基板上にすでに存在するフィーチャとの整合を改善することができる。オプションとして、機械的及び／又は熱エネルギーをレチクルの部分に向けて熱歪みに能動的に対抗することができる。そのような手段の目的は、全体の歪み量を低減するか、又は特定のリソグラフィ装置の利用可能な制御パラメータを用いてより効果的に又はより容易に補正できる形状に歪みを再分布させることであってもよい。例えば、ＵＳ７６８３３５１号には、スキャンタイプのリソグラフィ装置の制御システムがスキャン経路に沿った領域内の画像の局所的歪みをその領域内の画像の時間的調整によって補正するように構成されている。不定期な測定と測定歪み値をフィードバックして追加の熱の印加を制御することで、歪みの形状をそのような補正方法又はその他の任意の利用可能な補正方法に適用できる形態に維持できる。
【００４７】
[0056]  図６は、８つの周辺マークに囲まれた９つのセルの簡単な例についての積分方程式の計算の幾つかの代替方法を示す。行と列にインデックス１、２、３を用いて、上縁部に沿って１１〜１３のラベルが付いた同じインデックスによって、また右縁部に沿って１３〜３３のラベルが付いた同じインデックスによって、等々、周辺マークを識別することができる。所与の方向の各々のマークの測定位置は、測定が関連するマークを識別するｅ１１、ｅ１２等の表記の文字ｅによって表される。各々のセルは、その熱膨張又は収縮（温度が上昇し、隣接するセルの膨張の影響下で一般に収縮が発生すると仮定して）を表す膨張ｄ（Ｘ及びＹ方向のそれぞれの）を有する。膨張は別々に記録された幾つかの初期位置に対する差分形態で表すことができるが、これは必要ない。膨張ｄ１１〜ｄ１３は、例えば第１の行のセルが経験する。縁部位置ｅを膨張ｄに関連付ける積分が最大２８個の異なるマークペア、すなわち、水平縁部に沿った６つの経路（２つがフルレングス、４つが短い）、垂直縁部に沿った６つの経路、１つの中央の水平経路、１つの中央の垂直経路、６つの１：１の対角線、４つの２：１の対角線、４つの１：２の対角線を結ぶ経路について画定される。（比率１：１、１：２等は対角線の勾配、すなわち、下りステップに対する横断ステップの数を指す。鎖線で強調表示された経路１１〜２３は２：１の対角線である。）各々の積分は、原則として３つのセルの膨張の総和であり、例えば、マーク１１から３３までの１：１の対角線経路は以下のような積分の近似を定義する。
e11-e33 = d11 + d22 + d33 ．．．．．．（２）
【００４８】
[0057]  幾つかの経路、例えば、図で強調表示のマーク１１からマーク２３までの２：１の勾配の対角線経路は４つ以上のセルを通過し、他の経路と比較して幾つかのセルの中央寄りを通過する。式（３）は、マーク１１からマーク２３までの２：１の対角線経路に沿った積分を計算する１つの方法を示す。
e11 - e23 = d11 + 1/2(d12) + 1/2(d22) + d23 ．．．．．．（３）
【００４９】
[0058]  この方法では、経路は、２つのセルの間の境界を有効にまたがるという事実を反映してセル１２及び２２の膨張が各々半分の重みだけ積分に加算される。同じ原理が他のすべての経路に適用される。所望であれば、隅と縁部のセル（強調表示経路の例では１１及び２３）により低い重み付けを与えて、レチクルエリアをセルに分割するこの具体的な方法でそれらが小さいということを反映してもよい。
【００５０】
[0059]  図６（ｂ）は、各セルがネットワーク内のノードとして扱われ、２つの代替経路をたどり、結果が以下のように総計される積分近似の別の方法を示す。
2(e11 - e23) = (d11 + d12 + d23) + (d11 + d22 + d23) ．．．．．．（４）
【００５１】
[0060]  結局、理想的な連続する積分の近似に過ぎない結果に対して多数の多くの公式化が可能である。膨張が未知のセルが９つあり、それらのセルを特徴とする１６の経路の積分があるため、式の組は重複決定され自動的に解かれる。変数の数より多くの式を有する（重複決定された体系）ことでセルの膨張推定内のノイズが低減される。そのような式の組の解は一意である。直線方程式の重複決定された組を高速且つロバストな方法で解く数値的な方法に関する教科書に標準の数値ルーチンが記載されている。例は、Ｇｒａｍｍ−Ｓｃｈｍｉｄｔの直交化及び単一値の分解を示す。解は測定値から直接計算され、例えば、有限要素解析の形の反復工程ではないことに留意されたい。逆投影アルゴリズムによって実施されるモデルはレチクル材料それ自体の熱挙動のモデル化に依存しないため、周辺マークが測定された時点で実際に発生した歪みだけが考慮される。周辺マークの数を増やし、その結果としてセルを小さくすることで任意の所望の精度を達成できる。積分内の各セルの膨張に与えられる重み付けは、適宜より大きい又はより小さい繊細さで決定できる。値は、各矩形のセル内の経路の長さに従って重み付けできる（当然、セルは矩形である必要はない）。値は、経路がセルの中心点に近づく程度に従って重み付けできる。
【００５２】
[0061]  図７は、レチクルのアクティブ領域及び周辺領域のレチクルの各部分の熱拡張を推定するのに適切なセルへの分割の別の例を示す。セルの幾何学的、機械的及び／又は熱に関する相互関係の違いを考慮して、セルの膨張値の様々な重み付けを様々なセルに適用することができる。例えば、セル７０２はレチクル本体内部にあり、他のセルによってすべての辺で拘束され、セル７０４はレチクルの自由縁部又はその付近にあるため低減された拘束を受ける。一方、セル７０６は、このモデルでは線７０８によって表される被クランプ部付近にあるため増大した拘束を受けることがある。
【００５３】
[0062]  図３のマーク２３８の例のようにマークがアクティブ領域２３２内にもある場合、これらの中間マークを測定し、追加の経路を画定して精度を高めることができる。
【００５４】
[0063]  図８の方法で、ステップ９００〜９１０は、図５の基本的な方法で同様の番号が付いたステップ５００〜５１０と同じである。追加のステップは、リソグラフィ製造工程と並列に実行されるこの方法の性能の状況を示す。この製造工程では、ステップ９２０で基板Ｗ（半導体ウェーハ又はその他の基板）がリソグラフィ装置内にロードされる。基板と共に、工程パラメータの「レシピ」が制御ユニットＬＡＣＵによって受け取られ、それに従って装置が設定され運用される。１ロットの同様の基板に幾つかのパラメータを設定し、その他のパラメータを個々の基板に固有のパラメータとしてもよい。ステップ９２２で、図１に関連して上述したようにメトロロジー機能が実行されて基板の正確な位置が測定され、基板が投影システムＰＳに整列する。Ｘ、Ｙ方向の位置及び高さ（Ｚ）方向の位置は、所望の解と基板表面全体にわたる精度でマッピングされる。メトロロジーの結果は、露光動作の制御に用いるため制御ユニットによって記憶される。９２４で、レシピとメトロロジーの結果に従って露光パラメータが設定される。９２６で、通常連続するフィールド（図１のターゲット部分Ｃ）をパターニングデバイスＭＡによってパターニングされた放射ビームＢで露光することで露光工程が進行する。ステップ９２８で、パターニングされた製品基板が排出され、９３０でステップ９２０に戻ることで次の基板がロードされる。
【００５５】
[0064]  幾つかの実施形態では、メトロロジーステップ９２２の実行結果としての中断は、２つの基板テーブルＷＴが提供されるデュアルステージ構成の使用によって低減される。こうして、以前の基板の露光が第２の基板テーブル上で進行中の間に各々の新しい基板上で実行される測定の大半を第１の基板テーブルＷＴ上の露光ステーションから離れた場所で実行できる。第１の基板テーブルが投影システムＰＳの下の所定位置にスワップされると、新しい基板についてアライメント工程を完了するのに数回の測定しか必要でない。本発明は、デュアルステージ動作と何か別の構成のいずれが適用されるかにかかわらず適用可能である。
【００５６】
[0065]  図示のように、レチクルの歪みをモニタしてそれに応じて露光パラメータを修正するステップ９０４〜９１０は、上記露光動作９２４、９２６とある程度並列に実行される。実際、露光が終わるたびにレチクルの歪みを測定することは、スループットを害するため望まれない。さらに、加熱とその結果としてのレチクルの歪みは正常動作中に極めてゆっくりと変化することがあるので、その場合に頻繁な測定は意味がない。したがって、この実際の実施形態では、周辺マークの偏差は、スループットが過度に低下しない時には間欠的にのみ測定される。レチクル又はその他のパターニングデバイスＭＡの漸進的な加熱は必要に応じてモデル化できるため、測定の間の偏差は合理的なレベルの精度まで補間することができる。したがって、ステップ９２６での複数のターゲット部分の露光と並行してステップ９４０が実行されて露光回数及び経験から得たモデルパラメータに従って漸進加熱がモデル化される。９４２で、９０８で計算された局所的位置偏差がモデルの予測に従って更新される。９４４で、露光パラメータが更新された局所的偏差に従って修正される。
【００５７】
[0066]  ９４６で、周辺マークの偏差を更新するか、又は新しい測定を実行することなくモデルを用いた推定を継続するかが決定される。後者の場合に経路９４８が選択され、時折、経路９５０が選択され、周辺マークの偏差の新たな測定が実行される。多くのメトロロジーステップが新しい基板のロード（ステップ９２２）と共に実行されるため、新しい基板のロード時にレチクル上の周辺マークの偏差測定値を更新することは比較的容易である。より「正常な」レチクルと基板とのアライメント工程の場合と同じマークがレチクルの歪みの測定に使用される場合、実際の測定のオーバヘッドは極めて小さい。その場合、ステップ９００〜９１０及び９４０〜９４８の工程は、例えば既存の制御ユニットＬＡＣＵ内の追加の動作を必要とする処理オーバヘッドだけを表す。所与の実施態様では、露光されたパターンのアライメント精度のゲインがスループットの犠牲を正当化する異なるターゲット部分（フィールド）の露光の間を含む他の瞬間に測定を更新することが許容されることは言うまでもない。
【００５８】
[0067]  図９は、図８の工程の実行時の通常の基板内の加熱の進行を示すグラフである。垂直軸は、任意のスケールでの温度の上昇ΔＴを表す。括弧内に示すように、温度上昇は、膨張Ｄの変化とその結果としての位置偏差Δｘ、Δｙにほぼ比例している。上述したように、温度上昇はレチクルの異なる部分で異なる場合があるが、曲線の一般的な形態は同じである。
【００５９】
[0068]  水平軸上では、Ｎｅｘｐのラベルが付いた露光回数にも広い意味で対応する時間が表される。水平軸の底に沿って、幾つかの「目盛り」９６０が、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３等のラベルが付いた一連の基板でのターゲット部分（フィールド）の個々の露光を表す。図示の簡単な動作ルーチンでは、時間軸は新しい基板がロードされるたびに生起する露光シーケンス内の中断９６２を表す。これらの中断は、図８のフローチャートのステップ９２０とメトロロジーステップ９２２で実行される物理的に基板をロードする（また適宜、以前の基板を取り除く）作業に対応する。中断は一定の縮尺で描かれておらず、露光回数の「目盛り」９６０も特定の例を表したものではない。
【００６０】
[0069]  図９に示すグラフでは、実線の曲線９６４がレチクルのある部分の実際の温度プロファイルの時間変化を表す。図から分かるように、通常のレチクルは多数の露光動作にわたって温度上昇を示し、何回かの露光とウェーハのロード動作の後で徐々に定常状態に達する。言うまでもないが、時間定数の正確な値とその露光回数と露光されたウェーハの数との関係は、照明ビーム内のエネルギー、特定のタイプのレチクルの吸収及び施されるパターンの性質、レチクル材料の耐熱性及び動作速度を含むリソグラフィ工程の正確な詳細に大きく依存している。点線の曲線９６６は、露光がメトロロジーのための中断、基板の交換等がなく連続したと仮定した場合に予測される状態をモデル化した理論的加熱プロファイルを示す。実際の曲線９６４は一般にこのプロファイルをたどるが、時折発生する中断のために多少潰れている。したがって、実際の曲線は第２の点線の曲線９６８によって表されるモデル曲線９６６のわずかに遅延したバージョンをたどる。
【００６１】
[0070]  曲線９６４上で、点９０２及び９０４は、ステップ９０２〜９１０の方法を用いて周辺マークの偏差が実際に測定され、局所的な偏差の計算値が更新されるたびにマークされる。これらの測定の間に、上記のように、加熱挙動のモデルが適用されて局所的偏差が更新される。このモデルの性能レベルは設計上の選択である。実際のレチクルの加熱の測定値、及び／又は実際のレチクル歪みの測定値に基づいて、曲線９６６をその後露光回数を積分するための幾つかのパラメータで表すことができ、実際の曲線９６４にかなり近い軌跡をたどる。実際の測定を行う（９０４）時はいつでも、モデルを更新でき、所望であれば、モデル化に使用するパラメータを修正して以降のウェーハ、バッチ等のモデル化を改善することができる。動作の初期段階では、温度上昇が最速であり、基板Ｗ１の露光中に図示のように追加の測定９０４を実行できる。測定にかかる時間に応じて、いくらかの中断とスループットの低下が発生する。これらの中間測定中に周辺マークの一部のみを測定し、完全な計算を実行しないとしてもこれらの結果を用いて膨張の補間値を計算するオプションがある。
【００６２】
[0071]  所与のレチクルについて、モデルパラメータをその設計に基づいて推定し、次に実際の露光中の経験に基づいて更新することができる。あるいは、精度が十分な場合、すべてのレチクルに、又は一般のタイプのレチクルに単一のモデルを使用できる。これらは、当業者であれば可能な詳細な実施態様に属する。
【００６３】
[0072]  なお、上記本発明は、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵの適切なプログラミングを用いて既存の装置内で実施できる。制御ユニットＬＡＣＵは、図１０に示すコンピュータアセンブリに基づいてもよい。コンピュータアセンブリは、本発明のアセンブリの実施形態における制御ユニットの形態の専用のコンピュータであってもよく、あるいは、リソグラフィ装置を制御する中央コンピュータであってもよい。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを含むコンピュータプログラムプロダクトをロードする構成であってもよい。これによって、コンピュータプログラムプロダクトがダウンロードされた時に、コンピュータアセンブリは、上記方法に従ってリソグラフィ装置の新しい動作を実施することができる。
【００６４】
[0073]  プロセッサ１２２７に接続されたメモリ１２２９は、ハードディスク１２６１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１２６２、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）１２６３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２６４等の幾つかのメモリコンポーネントを備えてもよい。上記メモリコンポーネントのすべてが存在している必要はない。さらに、上記メモリコンポーネントは、プロセッサ１２２７の物理的に近くにあるか又は互いに近くにあることは必須ではない。
【００６５】
[0074]  プロセッサ１２２７は、ある種のユーザインタフェース、例えば、キーボード１２６５又はマウス１２６６に接続されてもよい。タッチスクリーン、トラックボール、音声変換装置又は当業者には周知のその他のインタフェースも使用できる。
【００６６】
[0075]  プロセッサ１２２７は、例えば、コンピュータ実行可能コードの形式のデータを着脱式ディスク１２６８又はＣＤＲＯＭ１２６９などのデータキャリアから読み出し、場合によってはそこにデータを記憶するように構成された読み出しユニット１２６７に接続されてもよい。また、ＤＶＤ、又は当業者には周知のその他のデータキャリアを使用してもよい。
【００６７】
[0076]  また、プロセッサ１２２７は、出力データを紙に印刷するプリンタ１２７０と、ディスプレイ１２７１、例えば、モニタ又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、あるいは当業者には周知の別のタイプの任意のディスプレイに接続されてもよい。
【００６８】
[0077]  プロセッサ１２２７は、通信ネットワーク１２７２、例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等に入出力（Ｉ／Ｏ）を処理する送受信機１２７３によって接続されてもよい。プロセッサ１２２７は、通信ネットワーク１２７２を介して他の通信システムと通信するように構成されてもよい。本発明のある実施形態では、外部コンピュータ（図示せず）、例えば、オペレータのパーソナルコンピュータから通信ネットワーク１２７２を介してプロセッサ１２２７にログインできる。
【００６９】
[0078]  プロセッサ１２２７は、独立したシステム又は各々がより大きいプログラムのサブタスクを実行するように構成された並列に動作する幾つかの処理装置として実施できる。処理装置は、幾つかのサブ処理装置を備えた１つ又は複数のメイン処理装置内に分割してもよい。プロセッサ１２２７の幾つかの処理装置は他の処理装置から離れた距離にあって、通信ネットワーク１２７２を介して通信してもよい。リソグラフィ装置の外部の別々の処理装置を用いて上記のような工程の修正を実行してもよい。
【００７０】
[0079]  図面のすべての接続は物理的な接続として示されているが、これらの接続の１つ又は複数は無線方式であってもよい。それらは、「接続された」ユニットが相互に何らかの方法で通信するように構成されていることを示すことを単に意図している。コンピュータシステムは、上記各機能を実行するように構成されたアナログ及び／又はディジタル及び／又はソフトウェア技術を備えた任意の信号処理システムであってもよい。
【００７１】
[0080]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、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である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００７２】
[0081]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成された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内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００７３】
[0082]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００７４】
[0083]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【００７５】
[0084]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００７６】
[0085]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、下記に示す条項の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
１．動作中に放射ビームで照射されて放射ビームの断面にパターンを付与するパターン形成部分を有するパターニングデバイスの操作方法であって、該方法が、
（ａ）前記パターニングデバイスの周辺部に前記パターン形成部分の周囲に分布した複数の基準マークを提供し、前記マークの相対位置を測定するステップと、
（ｂ）前記パターニングデバイスの動作期間後に、前記周辺マークの位置を再度測定するステップと、
（ｃ）前記周辺マークの測定された位置を基準にして前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で前記放射ビームによるパターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を計算するステップとを含む方法。
２．計算ステップ（ｃ）が、
（ｃ１）前記パターン形成部分を横切る一組の線を画定して前記パターン形成部分内の複数のサブエリアについて各々のサブエリアが複数の前記線によって横切られるように前記周辺マークのペアを選択するステップと、
（ｃ２）各々が前記線の各々の両端の前記マークの間の位置偏差測定値を前記線に沿って配置された前記サブエリアの膨張に関連付ける式であって、各々のサブエリアの膨張を計算する式の体系を解くステップと、
（ｃ３）少なくとも１つの測定された周辺マークと当該位置との間のサブエリアについての膨張計算値を組み合わせることで前記当該位置での局所的位置偏差を計算するステップとを含む、実施形態１に記載の方法。
３．基板のターゲット部分を前記パターン付放射ビームで露光してリソグラフィ工程によって前記パターニングデバイスから前記基板にパターンを施す露光ステップ（ｄ）をさらに含む、実施形態１又は２に記載の方法。
４．露光のたびにステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返すことなく露光ステップ（ｄ）が繰り返されて前記パターンが１つ又は複数の基板の連続するターゲット部分に施される、実施形態３に記載の方法。
５．リソグラフィ装置内にロードされた連続する基板の各々について露光ステップが数回実行され、新しい基板が前記装置内にロードされる時にステップ（ｂ）及び（ｃ）が主として実行される、実施形態４に記載の方法。
６．ステップ（ｂ）がパターニングデバイスと基板とを整列させるマークの位置の測定と同時に実行される、実施形態３、４又は５に記載の方法。
７．パターニングデバイスと基板とを整列させる同じ周辺マークの少なくとも幾つかが測定される、実施形態３、４、５又は６に記載の方法。
８．ステップ（ｄ）が、施されたパターンと基板上に存在するパターンとの間のオーバレイエラーを低減するために、計算ステップ（ｃ）の結果に従って露光ステップの少なくとも１つのパラメータを修正するステップを含む、実施形態３〜７のいずれか１項に記載の方法。
９．ステップ（ｄ）が前記パターニングデバイスにエネルギーを印加して後続の露光のために前記局所的位置偏差の分布を低減又は修正するステップを含む、実施形態３〜８のいずれか１項に記載の方法。
１０．ステップ（ｂ）と（ｃ）の実行の間の間隔が連続して実行される露光回数が増加するにつれて長くなる、実施形態３〜９のいずれか１項に記載の方法。
１１．加熱の予測進行に従って測定の間に位置偏差の計算値を更新するステップ（ｅ）をさらに含む、前記実施形態のいずれか１項に記載の方法。
１２．ステップ（ｂ）が、空間感知検出器の付近に各周辺マークの空間像を形成するステップと、検出器を用いて空間像をスキャンして１つ又は複数の方向の位置情報を入手するステップとを含む、前記実施形態のいずれか１項に記載の方法。
１３．位置情報が複数の空間像を並列に検出する複数の空間感知検出器を用いて複数の前記周辺マークについて並列に入手される、実施形態１２に記載の方法。
１４．前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分が一般に矩形の広がりを有し、前記周辺マークが矩形の四辺すべてに沿って分布する、前記実施形態のいずれか１項に記載の方法。
１５．ステップ（ｃ）で計算された局所的位置偏差が、パターニングデバイスが使用されるリソグラフィ装置の制御パラメータに適合する歪みパラメータによって間接的に表される、前記実施形態のいずれか１項に記載の方法。
１６．パターニングデバイスが前記パターン付き部分内の別のマークを備え、前記別のマークがステップ（ｂ）の測定に含まれ、ステップ（ｃ）の計算に含まれる、前記実施形態のいずれか１項に記載の方法。
１７．ステップ（ｂ）とステップ（ｃ）が周期的に繰り返され、前記別のマークが前記周辺マークよりも測定頻度が低い、実施形態１６に記載の方法。
１８．リソグラフィ装置であって、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、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付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支持体と、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、各々が前記パターンを前記基板のターゲット部分に施す一連の露光動作を実行するために、前記基板テーブルと前記パターニングデバイスの相対運動と前記投影システムに対する運動とを制御するように構成されたコントローラとを備え、前記コントローラが、幾つかの露光動作の前後に前記パターニングデバイスの周辺部に分布した複数の基準マークの相対位置を測定し、周辺マークの前記測定値から前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で前記放射ビームによる前記パターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を推定し、位置偏差の前記推定値に従って後続の露光動作の１つ又は複数のパラメータを修正するように構成されるリソグラフィ装置。
１９．コントローラが、前記パターン形成部分内の複数のサブエリアについて、各サブエリアが複数の前記線によって横切られるように前記パターン形成部分を横切る一組の線を画定するために前記周辺マークのペアを選択するステップと、各々が前記線の各々の両端のマークの間の位置偏差測定値を前記線に沿って配置された前記サブエリアの膨張に関連付ける式であって各サブエリアの膨張を計算する式の体系を解くステップと、少なくとも１つの測定された周辺マークと前記当該位置との間のサブエリアについての膨張計算値を組み合わせることで前記当該位置での前記局所的位置偏差を計算するステップとによって、前記局所的位置偏差を推定するように構成される、実施形態１８に記載の装置。
２０．前記コントローラが前記周辺マークの少なくとも１つのサブセットの測定を繰り返し、新しい基板が前記装置内にロードされた時に局所的位置偏差の前記推定値を更新するように構成される、実施形態１８又は１９に記載の装置。
２１．前記コントローラが、前記パターニングデバイスと前記基板とを整列させるマークの位置の測定と同時に前記周辺マークの少なくとも１つのサブセットの測定を繰り返すように構成される、実施形態１８、１９、又は２０に記載の装置。
２２．前記コントローラがパターニングデバイスと基板とを整列させる周辺マークの同じ測定値のうち少なくとも幾つかを使用するように構成される、実施形態１８、１９、２０又は２１に記載の方法。
２３．前記装置が、前記パターニングデバイスにエネルギーを印加して後続の露光のために前記局所的位置偏差の分布を低減又は修正する構成をさらに含む、実施形態１８〜２２のいずれか１項に記載の装置。
２４．前記コントローラが、加熱の予測進行に従って測定の間に局所的位置偏差の前記推定値を更新するように構成される、実施形態１８〜２３のいずれか１項に記載の装置。
２５．前記装置が少なくとも１つの空間感知検出器を備え、前記コントローラが前記空間感知検出器を用いて各周辺マークの空間像をスキャンすることで各周辺マークの位置を測定するように構成される、実施形態１８〜２４のいずれか１項に記載の装置。
２６．前記装置が複数の空間感知検出器を備え、前記コントローラが複数の空間像を並列に検出する複数の空間感知検出器を用いて複数の前記周辺マークについて前記位置情報を並列に入手するように構成される、実施形態２５に記載の装置。
２７．パターニングデバイスから一連の基板へパターンを施すことによるデバイス製造方法であって、該方法が、パターン形成部分を有するパターニングデバイスを提供するステップと、露光動作で前記パターン形成部分を放射ビームで照射して放射ビームの断面にパターンを付与し、基板のターゲット部分を前記パターン付放射ビームで露光してリソグラフィ工程によって前記パターニングデバイスから前記基板にパターンを施すステップと、前記露光動作を繰り返して前記パターンを連続する基板のターゲット部分に施すステップと、前記パターニングデバイスの前記パターン形成部分内の１つ又は複数の当該位置で前記放射ビームによる前記パターニングデバイスの加熱によって引き起こされる局所的位置偏差を、（ａ）前記パターニングデバイスの周辺部に前記パターン形成部分の周囲に分布した複数の基準マークを提供し、前記マークの相対位置を測定することと、（ｂ）パターニングデバイスの動作期間後に、前記周辺マークの位置を再度測定することと、（ｃ）周辺マークの測定された位置を基準にして前記局所的位置偏差を計算することとによって計算するステップとを含むデバイス製造方法。
２８．前記施されたパターンと前記基板上に存在するパターンとの間のオーバレイエラーを低減するために、局所的位置偏差の計算値に従って露光動作の少なくとも１つのパラメータが修正される、実施形態２７に記載の方法。
２９．リソグラフィ装置又はその他のパターニングデバイスのコントローラに実施形態１〜１７，２７及び２８のいずれか１項に記載の方法のステップを実行させるマシン実行可能命令を有する有体のコンピュータ可読媒体。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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