(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位測定システムであって、
少なくとも１つのレトロリフレクタと、
回折格子と、
センサと、を備え、
前記変位測定システムは、該変位測定システムに第１放射ビームを提供することによって変位を測定し、
前記回折格子は、前記第１放射ビームを１回目回折して複数の回折ビームを形成し、
前記少なくとも１つのレトロリフレクタは、続いて前記回折ビームを前記回折格子上で２回目回折するように方向転換させ、
前記少なくとも１つのレトロリフレクタは、前記回折ビームが第２ビームを形成するために再結合される前に、前記回折ビームを前記回折格子上で少なくとも３回目回折するように方向転換させ、
前記センサは、前記第２ビームを受信して前記第２ビームの強度から変位を決定し、
前記少なくとも１つのレトロリフレクタおよび前記回折格子は、基板を支持する基板テーブルに設置され、前記センサは、前記基板テーブルを位置決めする位置決めデバイスに設置され、または、
前記少なくとも１つのレトロリフレクタおよび前記回折格子は、パターニングデバイスを支持するサポートに設置され、前記センサは、前記サポートを位置決めする位置決めデバイスに設置される、変位測定システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのレトロリフレクタは、前記回折格子上で３回目に回折された後の前記回折ビームを、前記第２ビームを形成するために再結合される前に前記回折格子上で４回目回折するように方向転換させる、請求項１に記載の変位測定システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのレトロリフレクタはコーナキューブリフレクタを備える、請求項１または２に記載の変位測定システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのレトロリフレクタはルーフトップリフレクタを備える、請求項１から３のいずれかに記載の変位測定システム。
【請求項５】
前記回折格子は、前記第１放射ビームを前記回折ビームに及びさらなる回折ビームに回折するための２次元格子であり、
前記回折ビームは、第１方向における変位に関する情報を含み、
前記さらなる回折ビームは、前記第１方向とは異なる第２方向における変位に関する情報を含む、請求項１から４のいずれかに記載の変位測定システム。
【請求項６】
前記変位測定システムはアライメントマークを備える、請求項１から５のいずれかに記載の変位測定システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのレトロリフレクタは、各々が同等量の擾乱を有する経路上に前記回折ビームを方向転換するように、前記回折格子に相対的に配置される、請求項１から６のいずれかに記載の変位測定システム。
【請求項８】
前記回折ビームをさらに回折するためのさらなる格子を備え、該さらなる格子は前記回折格子と前記少なくとも一つのレトロリフレクタとの間にあり、
前記回折格子は第１ピッチを有し、前記さらなる格子は、該第１ピッチとは異なる第２ピッチを有する、請求項１から７のいずれかに記載の変位測定システム。
【請求項９】
前記センサは、ＣＣＤセンサを備え、
前記変位測定システムは、前記ＣＣＤセンサ上に前記第２ビームを投影し、前記第２ビームが前記ＣＣＤセンサ全体にわたって正弦状の強度を有する、請求項１から８のいずれかに記載の変位測定システム。
【請求項１０】
放射ビームを調節する照明システムと、
前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するサポートと、
基板を保持する基板テーブルと、
前記基板のターゲット部位上に前記パターン付き放射ビームを投影する投影システムと、
請求項１から９のいずれかに記載の変位測定システムと、を備える、リソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記変位測定システムは、前記サポートおよび前記基板テーブルのうちの１つの変位を測定する、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記サポートは、前記パターニングデバイスの粗動位置決めのためにロングストロークモジュールと、前記パターニングデバイスの微動位置決めのためにショートストロークモジュールと、を備え、
前記回折格子は、前記ショートストロークおよびロングストロークモジュールの一方上にあり、前記少なくとも１つのレトロリフレクタは、前記ショートストロークおよびロングストロークモジュールの他方上にあり、
前記変位は、前記ショートストロークモジュールに対する前記ロングストロークモジュールの変位である、請求項１０または１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記基板テーブルは、前記基板の粗動位置決めのためにロングストロークモジュールと、前記基板の微動位置決めのためにショートストロークモジュールと、を備え、
前記回折格子は、前記ショートストロークおよびロングストロークモジュールの一方上にあり、前記少なくとも１つのレトロリフレクタは、前記ショートストロークおよびロングストロークモジュールの他方上にあり、
前記変位は、前記ショートストロークモジュールに対する前記ロングストロークモジュールの変位である、請求項１０から１２のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
第１放射ビームを提供して回折格子によって１回目回折させ、該回折格子によって２回目回折するように少なくとも１つのレトロリフレクタによって方向転換される複数の回折ビームを形成することと、
前記回折ビームを方向転換して前記回折格子上で少なくとも３回目回折させ、該回折ビームを再結合して第２ビームを形成することと、
センサで前記第２ビームを受信することと、
前記第２ビームの強度から変位を決定することと、によって、変位を測定する方法であって、
前記少なくとも１つのレトロリフレクタおよび前記回折格子は、基板を支持する基板テーブルに設置され、前記センサは、前記基板テーブルを位置決めする位置決めデバイスに設置され、または、
前記少なくとも１つのレトロリフレクタおよび前記回折格子は、パターニングデバイスを支持するサポートに設置され、前記センサは、前記サポートを位置決めする位置決めデバイスに設置される、変位を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法に関する。
【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上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームを通してパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。リソグラフィ装置においては、高精度の変位測定システムを設けることが重要である。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]  改良された変位測定システムを提供することが望ましい。
従って、変位測定システムであって、
少なくとも１つのレトロリフレクタと、
回折格子とを備え、
変位測定システムは、該測定システムに第１放射ビームを提供することによって変位を測定するように構築および配置され、
回折格子は、第１放射ビームを１回目回折して複数の回折されたビームを形成するよう配置され、
少なくとも１つのレトロリフレクタは、続いて前記回折されたビームを回折格子上で２回目回折するように方向転換させるよう配置され、
少なくとも１つのレトロリフレクタは、前記回折されたビームが第２ビームを形成するために再結合される前に、前記回折ビームを回折格子上で少なくとも３回目回折するように方向転換させるよう配置され、
変位システムには、第２ビームを受信し第２ビームの強度から変位を決定するよう構成されたセンサが設けられている、変位測定システムが提供されている。
【０００４】
[0004]  本発明の一実施形態によると、第１放射ビームを提供して回折格子によって１回目回折させ、回折格子によって２回目回折するように少なくとも１つのレトロリフレクタによって方向転換される複数の回折ビームを形成することと、
前記回折ビームを方向転換して回折格子上で少なくとも３回目回折させ、該回折ビームを再結合して第２ビームを形成することと、
センサで前記第２ビームを受信することと、
前記第２ビームの強度から変位を決定することと
によって、変位を測定する方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
[0005]  これより本発明の実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
【図１】[0006]  図１は、本発明の一実施形態に従ってリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0007]  図２は、本発明の一実施形態に従って変位測定システムを示す。
【図３】[0008]  図３は、図２に従って変位測定システムの受動コンポーネントの上面図を示す。
【図４】[0009]  図４は、本発明に従って変位測定システムのためのセンサを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[0010]  図１は、本発明の一実施形態に従ってリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば紫外線またはその他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬ、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、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１位置決めデバイスＰＭに連結されているマスク支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴを含む。またこのリソグラフィ装置は、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、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２位置決めデバイスＰＷに連結されている基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」をも含む。このリソグラフィ装置は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されている投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳをさらに含む。
【０００７】
[0011]  照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【０００８】
[0012]  マスク支持構造は、パターニングデバイスを支持する、つまりその重量を支える。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、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。マスク支持構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。マスク支持構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。マスク支持構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【０００９】
[0013]  本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００１０】
[0014]  パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００１１】
[0015]  本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
【００１２】
[0016]  本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００１３】
[0017]  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または「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルまたはサポートは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブルまたはサポート上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたはサポートを露光用に使うこともできる。
【００１４】
[0018]  また、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満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用することができる。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
【００１５】
[0019]  イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００１６】
[0020]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、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（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、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といったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００１７】
[0021]  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）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、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を通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動も、第２位置決めデバイスの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、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連結されてもよく、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およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。 
【００１８】
[0022]  例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。 
【００１９】
[0023]  １．ステップモードにおいては、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」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００２０】
[0024]  ２．スキャンモードにおいては、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」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付与されたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。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（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００２１】
[0025]  ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」を動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付与されているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００２２】
[0026]  上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。示されている図は、例示を目的として使用されている点、注意されたい。
【００２３】
[0027]  図２は、本発明の一実施形態に従って、変位測定システムを示している。この変位測定システムは、少なくとも一つのレトロリフレクタ７、１３および回折格子１を備える。変位測定システムは、該測定システムに第１放射ビーム５を提供することによって、変位を測定するように構築および配置される。第１放射ビーム５は、回折格子１によって１回目の回折をすることができる。複数の回折されたビームは、回折ビーム９、１１を形成するために回折格子１によって再び回折されるよう、少なくとも一つのレトロリフレクタ、例えばルーフトップリフレクタ(roof top reflector)７によって方向転換させられる。レトロリフレクタは、コーナキューブリフレクタ(corner cube reflector)、ルーフトップリフレクタ、キャッツアイ、または反射面と組み合わさったその他の格子であってもよい。これら全ての共通点は、ビームを来た方向と同じ方向に反射するという点である。
【００２４】
[0028]  変位測定システムには、回折ビーム９、１１が回折格子１上で３回目の回折をすることで変位測定システムの精度が高まるよう回折ビーム９、１１の方向転換をするために、ルーフトップリフレクタ１３などのレトロリフレクタを設けることができる。続いて、回折ビームは、図２に示されるように測定ビームを形成するために再結合され得る。レトロリフレクタ７によって方向転換させられることにより、回折ビームは、（干渉）第二ビーム１５を形成するために再結合される前に、第１回折格子１上にて４回目の回折をすることができる。この場合もレトロリフレクタは、コーナキューブリフレクタ、ルーフトップリフレクタ、またはキャッツアイリフレクタであってよい。第２ビームを受信し、第２ビーム１５の強度から変位を決定するために、光ダイオードなどの感応性デバイスを有するセンサ１７を使用することが可能である。変位は、格子１とレトロリフレクタ７、１３の間、格子１と第１放射ビーム５の間、またはレトロリフレクタ７、１３と第１放射ビーム５との間にあり得る。入射放射ビーム５を第２放射ビーム１５から分離し、第２ビーム１５の下にセンサを配置することが可能となるように、ルーフトップリフレクタ７の光学効果の向きは、ルーフトップリフレクタ１３の向きに対して実質的に垂直である。
【００２５】
[0029]  図３は、図２に従って変位測定システムのコンポーネントの上面図を示している。第１放射ビーム５は、回折格子（図２では回折格子１）によってＹ方向にさらなる回折格子３の方向に向かって回折される。回折格子３下のルーフトップリフレクタは、さらなる回折格子３によって回折された後の回折されたビームを第１回折格子に再び方向転換させる。ルーフトップリフレクタは、いかなるタイプのレトロリフレクタ、または適切な反射型のさらなる格子であってよい。格子１は、回折されたビームをわずかに異なるＸ位置において回折格子に反射し返すルーフトップリフレクタ１３に向かって、ＸＹ面に実質的に垂直な方向に、回折されたビームを回折する。ビームは、回折格子によって再びＹ方向にさらなる格子３に向かって回折される。回折されたビームは、さらなる格子３によってさらに回折され、さらなる格子３下のルーフトップリフレクタによって回折格子１に向かって反射される。回折されたビームは、Ｙ方向に再び回折され、最終的に再結合されて、第２放射ビーム１５が形成される。第２放射ビーム１５は、Ｙ方向における変位を測定するためのセンサ１７によって検出される。Ｘ方向において測定を行うために、追加の変位システムが設けられる。この変位は、同じ第１放射ビーム５を使用するが、別のものを使用してもよい。回折格子（図３に示されていない）は、ビームをＸおよびＹ方向に回折する格子、例えばチェッカボードパターン(checkerboard pattern)、であってもよい。さらなる格子３および２３も、チェッカボードパターンを有していてもよい。第１放射ビーム５は、第１回折格子によってＸ方向にさらなる格子２３に向かって回折される。回折格子２３下のルーフトップリフレクタは、回折されたビームを方向転換し、またさらなる格子によって回折された後に再び回折格子に方向転換させる。回折格子は、回折されたビームをわずかに異なるＹ位置において回折格子に反射し返すルーフトップリフレクタ２３に向かって、Ｘ方向に回折する。ビームは、回折格子によって再びＸ方向にさらなる格子３に向かって回折される。回折されたビームは、その後さらなる格子３下のルーフトップリフレクタによって反射され、さらなる格子３によって回折格子に向かって回折される。回折されたビームはその後再びＸ方向に回折され、再結合されて、第２放射ビーム２７が形成される。第２放射ビームは、Ｘ方向の変位を測定するためのセンサによって検出される。ＸおよびＹ方向の双方においてビームは、合計で４回回折格子上で回折されているため、ビームが回折格子によって１回のみしか回折されない状況に対して精密度が4倍増加しており、あるいはビームが回折格子によって２回のみしか回折されない状況に対して２倍増加している。第１格子１による回折の合計数のさらなる増加は精密度をさらに増加させる点を注意されたい。図３に示されるように、さらなる格子３および２３は、単一の面に設けることができる。さらなる格子３および２３、ならびにルーフトップリフレクタ７、１３（図２参照）などのレトロリフレクタといった受動コンポーネントは、上位モジュール（top module）に設けることができる。放射源（例えばレーザまたはダイオード）および／または測定システムのセ���サといった能動コンポーネントは、下位モジュール（bottom module）に設けることができる。能動コンポーネントを備える下位モジュールは、能動コンポーネントによる熱拡散が受動コンポーネントに影響しないように、第２ポジショナＰＷなどの別のボディに設置されることができる。上位モジュールにおける受動コンポーネントは、例えば基板テーブルＷＴに設置されることができる。モジュールの位置をリソグラフィ装置のアライメントシステムに位置合わせするために、上位モジュールにはアライメントマーク３３を設けることができる。そのようなアライメントマーク３３は、精度向上を可能にするため、同様に例えばＷＴなどのどこにでも設けることができる。上位モジュールのエリア３５において、追加のメトロロジツールを設けることが可能である。上位モジュールは、基板テーブルまたはマスクテーブル上に位置決めすることが可能であり、この場合格子は、メトロロジフレーム上に固定して位置決めすることができる。同じボディに、該回折格子１および少なくとも一つのレトロリフレクタ７、１３をおくことによって、該ボディにおける歪みを測定するために相対変位を使用することができる。
【００２６】
[0030]  図３に開示された実施形態の代わりに、さらなる回折格子３を取り除いてもよい。その場合は格子１からの回折されたビームは、図２に示されるように、ルーフトップリフレクタによって格子１に戻るように方向変換される。ルーフトップリフレクタの変わりに、あらゆるタイプのレトロリフレクタを使用してもよい。
【００２７】
[0031]  上記変位測定システムは、第１ビームを回折されたビームおよびさらに回折されたビームに回折するために２次元格子である格子を有し得る。回折されたビームは、第１方向における変位に関する情報を含む。さらに回折されたビームは、第２方向における変位に関する情報を含み、第１方向は第２方向と異なる。例えば、格子は、第１ビームを、ｘ測定に関連する回折されたビームへ、またｙ測定に関連するさらに回折されたビームへ、回折することができる。このように変位測定システムは、面における変位を測定するために使用することができる。
【００２８】
[0032]  少なくとも１つのレトロリフレクタは、複数の経路上に回折されたビームを方向転換するように格子に相対的に配置されてもよく、各経路は同等量の擾乱を有する。回折されたビームは、格子と少なくとも一つのレトロリフレクタ間の温度勾配および圧力変動によって擾乱され得る。これらの擾乱が知られている場合には、レトロリフレクタを、少なくとも二つの回折されたビームが実質的に同じ擾乱を通過するように位置決めして向きを変えることができる。その場合回折されたビームは、位相シフトしうる。しかし、位相シフトは各異なる回折されたビームと大きさおよび符号が類似しており、そのため回折されたビームが第２ビームと組み合わさった際に位相シフトが打ち消されるため、位相シフトは測定エラーをもたらさない。このように擾乱のもたらす測定精度への悪影響は減少される。
【００２９】
[0033]  上記さらなる格子は、格子と少なくとも一つのレトロリフレクタの間にあることができる。格子は、第１ピッチ、すなわち格子上の繰り返されるフィーチャのサイズを有し得る。さらなる格子は、第１ピッチとは異なる第２ピッチを有し得る。さらなる格子は、変位測定に使用されてない回折ビームをセンサから遠ざけるように誘導するために使用することができる。
【００３０】
[0034]  一実施形態において、第１ビームは、格子１において、回折されたビームへ回折される。回折されたビームは、第１測定ビームおよび第２測定ビームを含む。第１測定は、上記のように第１変位、例えば第１ｘ軸並進を決定するために使用される。しかし、第１測定ビームは、格子における回転軸とともに、さらなる格子の長さ、例えばｙ方向に沿った回転に対して敏感でありうる。ｘ軸並進と回転とを区別することが望ましいかもしれない。この区別をつけるために、第2測定ビームは、さらなる格子によって回折される。回折された第２測定ビームは、第１測定ビームと同じ様に使用されるが、ただしこの場合にはさらなる格子はそれが格子であるかのように使用される。このため、回折された測定ビームは、さらなる格子における回転軸とともに、さらなる格子の長さ、例えばｙ方向に沿った回転に対して敏感でありうる。格子とさらなる格子が異なる場所にあることから、回転軸も同様に異なる場所にある。このため第１および第２測定ビームの測定値を加算および減算することによって、変位および回転を決定することが可能となる。
【００３１】
[0035]  センサは、ＣＣＤセンサ、ＣＣＤを含むことができる。変位測定システムは、第２ビームをＣＣＤセンサ上に投影するように配置されることができ、第２ビームは、ＣＣＤセンサ全体にわたって正弦状の強度を有する。図４参照。第２ビームは、ＤＢ１およびＤＢ２の二つの回折されたビームを含む。ビームの方向は、矢印によって示される。回折されたビームＤＢ１およびＤＢ２の光波は、矢印に垂直な線によって示される。回折されたビームＤＢ１およびＤＢ２の間には角度αがある。回折されたビームＤＢ１およびＤＢ２がＣＣＤセンサに入射するとき、回折されたビームは、図３に表される正弦状の干渉パターンＩＰをつくり出す。干渉パターンＩＰは、ＣＣＤセンサのいくつかの部分上には高い光強度をもたらし、その他の部分上には低い強度をもたらす。ＣＣＤセンサ上の正弦形の並進は、回折されたビームＤＢ１およびＤＢ２の間の位相の違いを示す。これは並進によってもたらされ得る。正弦形の空間波長Ｄにおける変化は、角度αにおける変化を示す。これは傾斜によってもたらされうる。そのため変位測定システムによって傾斜が測定され得る。
【００３２】
[0036]  上記リソグラフィ装置は、上記変位測定システムを有し得る。変位測定システムは、サポートおよび基板テーブルのうちの一つの変位を測定するよう構成されることができる。
【００３３】
[0037]  サポートは、パターニングデバイスの粗動位置決めのためにロングストロークモジュールを備えることができる。サポートは、パターニングデバイスの微動位置決めのためにショートストロークモジュールをさらに備えることができる。第１格子は、ショートストロークおよびロングストロークモジュールのうち一つの上にあることができ、また少なくとも１つのレトロリフレクタは、もう一方のショートストロークおよびロングストロークモジュールの上にあることができる。変位測定システムによって測定されるこの変位は、ショートストロークモジュールに対するロングストロークモジュールの変位でありうる。
【００３４】
[0038]  基板テーブルは、基板の粗動位置決めのためにロングストロークモジュールを備えることができ、また基板の微動位置決めのためにショートストロークモジュールを備えることができる。第１格子は、ショートストロークおよびロングストロークモジュールのうち一つの上にあることができ、また少なくとも一つのレトロリフレクタは、もう一方のショートストロークおよびロングストロークの上にあることができる。変位測定システムによって測定されるこの変位は、ショートストロークモジュールに対するロングストロークモジュールの変位でありうる。
【００３５】
[0039]  センサのＸ変位シグナルの周波数フィルタリングによって、位相進み（phase lead）と、第１格子に対する第２回折格子の傾斜がもたらすまたは第１屈折格子に対する第２屈折格子の動きがもたらす位相遅れ（phase lag）との区別をつけることが可能となり得る。これにより、Ｘ変位シグナルをもってＲＹ回転を測定することが可能となる。同様に、上記のことは、Ｙ変位シグナルによってＲＸ回転を測定することが可能となるようにＹ方向に適用される。
【００３６】
[0040]  上記変位測定システムは、実質的に単一波長又は周波数で第１ビームを提供する光源からの第１放射ビームを使用し得る。その場合、第１放射ビームは均質（homogenous）である。
【００３７】
[0041]  また光源は、複数の波長または周波数、例えば２つの波長で、第１ビームを提供することができる。第１放射ビームは、ヘテロダインである可能性がある。第１ビームをつくり出すために波長が組み合わされたときに、組み合わさった波長がそれぞれの波長よりも実質的に低くあるように、波長は、互いに対してわずかな量のみ異なることがある。センサは、組み合わさった波長をより低い波長とともに受信するのにより適していてもよい。
【００３８】
[0042]  本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【００３９】
[0043]  光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００４０】
[0044]  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）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【００４１】
[0045]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
【００４２】
[0046]  以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
【００４３】
[0047]  上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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