(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハまたはフォトリソグラフィマスクの形態のサンプルを検査または露光するための検査または露光ヘッドと、
ヘッドが挿入される穴を有するベースと、
サンプルを保持するためのチャックを有する移動式ステージと、
ヘッドに関するチャックとサンプルの移動を制御するためのステージコントローラと、
ベースの、チャックの表面と反対の表面に固定された複数の２次元（２Ｄ）エンコーダスケールであって、ヘッドが挿入されるベースの穴の周囲にギャップを形成するように配置される２Ｄエンコーダスケールと、
チャックに固定され、２Ｄエンコーダスケールを介して、ヘッドに関するステージとサンプルの位置を検出する複数のチャックエンコーダヘッドと、
チャックとサンプルの位置を検出するためのステージエンコーダと、
を含む、
半導体ウェハを製造、測定、または検査するための装置において、
ステージコントローラは移動式ステージとチャックの移動を、（ｉ）チャックエンコードヘッドが２Ｄエンコーダスケール間のギャップを横切って移動していないときは、そのようなチャックエンコーダヘッドから検出された位置、または（ｉｉ）チャックエンコーダヘッドがこのようなギャップを横切って移動しているときは、ステージエンコーダから検出された位置、のいずれかに基づいて制御するように構成され、ステージエンコーダはそこからＸ、Ｙ位置が検出される２つのリニアステージエンコーダの形態であり、２つのリニアステージエンコーダは各々、ステージコントローラと一体化されたエンコーダヘッドと、移動式ステージに関して静止しているステージフレームに連結されたエンコーダスケールと、を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
装置は半導体検査ツールの形態であり、サンプル上の欠陥を検出する欠陥検出器をさらに含み、欠陥検出器は、
欠陥位置を、チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動していないときは、そのようなチャックエンコーダヘッドから検出された位置に基づいて判断し、報告し、
チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動しているときは、ステージエンコーダから検出された位置に基づいて判断し、報告する
ように構成されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
２Ｄエンコーダスケールは、ベースの穴の周囲に配置された２つの２Ｄエンコーダスケールを含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
２Ｄエンコーダスケールは、ベースの穴の周囲に配置された４つの２Ｄエンコーダスケールを含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
装置はフォトリソグラフィの形態であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
装置は半導体検査または計測ツールの形態であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
ヘッドは、１つまたは複数の光ビームをサンプルへと方向付ける光学コラムであることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
ヘッドは、１つまたは複数の電子ビームをサンプルへと方向付ける電子ビームコラムであることを特徴とする装置。
【請求項９】
半導体ウェハ上の欠陥を検出する装置において、
半導体ウェハまたはフォトリソグラフィマスクの形態のサンプルを検査または露光するための検査または露光ヘッドと、
ヘッドが挿入される穴を有するベースと、
サンプルを保持するためのチャックを有する移動式ステージと、
ヘッドに関するチャックとサンプルの移動を制御するためのステージコントローラと、
ベースの、チャックの表面と反対の表面に固定された複数の２次元（２Ｄ）エンコーダスケールであって、ヘッドが挿入されるベースの穴の周囲にギャップを形成するように配置される２Ｄエンコーダスケールと、
チャックに固定され、２Ｄエンコーダスケールを介して、ヘッドに関するステージとサンプルの位置を検出する複数のチャックエンコーダヘッドと、
チャックとサンプルの位置を検出するためのステージエンコーダであって、移動式ステージとチャックの移動をステージエンコーダから検出された位置に基づいて制御するように構成されたステージエンコーダと、
サンプル上の欠陥を検出する欠陥検出器であって、欠陥位置をチャックエンコーダヘッドから検出された位置に基づいて判断し、報告するようにさらに構成される欠陥検出器と、
を含み、ステージエンコーダはそこからＸ、Ｙ位置が検出される２つのリニアステージエンコーダの形態であり、２つのリニアステージエンコーダは各々、ステージコントローラと一体化されたエンコーダヘッドと、移動式ステージに関して静止しているステージフレームに連結されたエンコーダスケールと、を含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
欠陥検出器はさらに、
欠陥位置を、チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動していないときのみ、そのようなチャックエンコーダヘッドから検出された位置に基づいて判断し、報告し、および
欠陥位置を、チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動しているときは、ステージエンコーダから検出された位置に基づいて判断し、報告する
ように構成されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
ヘッドは、１つまたは複数の光ビームをサンプルへと方向付ける光学コラムであることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、
ヘッドは、１つまたは複数の電子ビームをサンプルへと方向付ける電子ビームコラムであることを特徴とする装置。
【請求項１３】
方法において、
半導体サンプルを、ステージフレームに関して移動可能なステージのチャックの上に受けるステップと、
ステージ、チャック、およびサンプルを、サンプルを検査または露光するための検査または露光ヘッドの下で移動するステップであって、複数の２次元（２Ｄ）エンコーダヘッドがチャックに連結され、複数の２Ｄエンコーダスケールがベースに連結され、そこにヘッドが挿入され、ステージエンコーダはステージフレームの上に位置付けられるステップと、
ステージ、チャック、およびサンプルの移動を、２Ｄエンコーダスケールによりカバーされていないギャップの中にある所定の位置に到達するまで、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つによって検出される位置に基づいて制御するステップと、
ステージ、チャック、およびサンプルの移動の制御を、２Ｄエンコーダスケールによりカバーされていないギャップの中にある所定の位置に到達したら、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行われるように切り替えるステップと、
を含み、ステージエンコーダはそこからＸ、Ｙ位置が検出される２つのリニアステージエンコーダの形態であり、２つのリニアステージエンコーダは各々、エンコーダヘッドと、移動式ステージに関して静止しているステージフレームに連結されたエンコーダスケールと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
サンプルの欠陥を、ヘッドを使って検査するステップであって、ヘッドは検査ヘッドの形態であるステップと、
欠陥位置を、２Ｄエンコーダスケールによりカバーされていないギャップの中にある所定の位置に到達するまで、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つによって検出される位置に基づいて判断し、報告するステップと、
ギャップ内の所定の位置に到達したら、ステージエンコーダにより検出される位置に基づく欠陥位置の判断と報告に切り替えるステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
ギャップの中にない第二の所定の位置に到達したら、移動の制御と欠陥の判断および報告を、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行うものから、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つにより検出される位置に基づいて行うものに戻すステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
方法において、
半導体サンプルを、ステージフレームに関して移動可能なステージのチャックの上に受けるステップと、
ステージ、チャック、およびサンプルを、サンプルを検査するための検査ヘッドの下で移動させるステップであって、複数の２次元（２Ｄ）エンコーダヘッドがチャックに連結され、複数の２Ｄエンコーダは、そこに検査ヘッドが挿入されるベースに連結され、ステージエンコーダがステージフレームの上に位置付けられるステップと、
ステージ、チャック、およびサンプルの移動を、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて制御するステップと、
欠陥位置を、２Ｄエンコーダスケールによりカバーされていないギャップ内にある所定の位置に到達するまで、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つにより検出される位置に基づいて判断し、報告するステップと、
２Ｄエンコーダによりカバーされていないギャップ内にある所定の位置に到達したら、ステージエンコーダにより検出される位置に基づく欠陥位置の判断と報告に切り替えるステップと、
を含み、ステージエンコーダはそこからＸ、Ｙ位置が検出される２つのリニアステージエンコーダの形態であり、２つのリニアステージエンコーダは各々、エンコーダヘッドと、移動式ステージに関して静止しているステージフレームに連結されたエンコーダスケールと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
ギャップの中にない第二の所定の位置に到達したら、欠陥の判断と報告を、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行うものから、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つにより検出される位置に基づいて行うものに戻すステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１３年１２月６日に出願された米国仮特許出願第６１／９１３，１６９号の優先権を主張するものであり、同出願の全体をあらゆる目的のために参照によって本願に援用する。
【０００２】
本発明は一般に、半導体検査およびリソグラフィシステムの分野に関する。より詳しくは、本発明はこのような検査およびリソグラフィシステムのためのステージ機構に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、半導体製造業には、シリコン等の基板上に積層され、パターンニングされる半導体材料を使用して集積回路を製造するための極めて複雑な技術が関わる。集積回路は一般に、複数のレチクルから製造される。レチクルの生成と、このようなレチクルのその後の光学的検査は、半導体製造における標準的なステップとなっている。ロジックおよびメモリデバイス等の半導体デバイスの製造は一般に、多数の半導体製造プロセスを使って、半導体デバイスの各種の特徴物および複数のレベルを形成するための複数のレチクルにより加工することを含む。複数の半導体デバイスが、１枚の半導体ウェハ上に配置して製造され、その後、個別の半導体デバイスに分離されてもよい。レチクルに関するウェハの位置は、製造の結果に影響を与える重要な要素である。
【０００４】
ウェハの製造後、欠陥の検査が行われてもよく、またはそのウェハの特定の特徴物の測定が行われてもよい。同様に、レチクルも検査され、またはレチクルの特徴物も測定されてよい。１つの要因は、欠陥位置または測定位置を正確に報告できる能力である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３２１６６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リソグラフィおよび検査システムのどちらにも、正確な位置決めおよび位置検出システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下は、本発明の特定の実施形態の基本を理解できるようにするために、本開示の簡単な要旨を示す。この要旨は本開示の詳しい概要ではなく、本発明の肝要／重要な要素を特定しないし、本発明の範囲も定義しない。その唯一の目的は、本明細書中で開示されるいくつかの概念を、後述のより詳細な説明の前置きとして簡単な形で提供することである。
【０００８】
半導体ウェハを製造、測定、または検査するための装置が開示される。この装置は、半導体ウェハまたはフォトリソグラフィマスクの形態のサンプルを検査または露光するための検査または露光ヘッドと、ヘッドが挿入される穴を有するベースと、を含む。この装置はまた、サンプルを保持するためのチャックを有する移動式ステージも含み、また、この装置は、ヘッドに関するチャックとサンプルの移動を制御するためのステージコントローラ（例えば、サーボコントローラ）を含む。この装置は複数の２次元（２Ｄ）エンコーダスケールを含み、これらはベースの、チャックの表面と反対の表面に固定され、２Ｄエンコーダスケールは、ヘッドが挿入されるベースの穴の周囲にギャップを形成するように配置される。この装置はまた、チャックに固定された複数のチャックエンコーダヘッドも含み、これらは２Ｄエンコーダスケールを介して、ヘッドに関するステージとサンプルの位置を検出する。この装置はまた、チャックとサンプルの位置を検出するためのステージエンコーダも有する。ステージコントローラは移動式ステージとチャックの移動を、（ｉ）チャックエンコードヘッドが２Ｄエンコーダスケール間のギャップを横切って移動していないときは、そのようなチャックエンコーダヘッドから検出された位置、または（ｉｉ）チャックエンコーダヘッドがこのようなギャップを横切って移動しているときは、ステージエンコーダから検出された位置、のいずれかに基づいて制御するように構成される。この装置はまた、欠陥検出器も含んでいてよく、これは、サンプル上の欠陥を検出し、その欠陥の位置を、（ｉ）チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動していないときは、そのようなチャックエンコーダヘッドから検出された位置、または（ｉｉ）チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動しているときは、ステージエンコーダから検出された位置、の何れかに基づいて報告する。
【０００９】
具体的な例として、２Ｄエンコーダスケールの数は２つまたは４つであってもよい。ステージエンコーダは２つのリニアステージエンコーダの形態であってもよく、そこからＸ、Ｙ位置が検出される。２つのリニアステージエンコーダは各々、ステージコントローラと一体化されたエンコーダヘッドと、移動式ステージに関して静止しているステージフレームに連結されたエンコーダスケールと、を含んでいてもよい。
【００１０】
この装置は、半導体フォトリソグラフィ、検査、または計測ツールの形態であってもよい。ヘッドは、１つまたは複数の光ビームをサンプルへと方向付ける光学コラムまたは、１つまたは複数の電子ビームをサンプルへと方向付ける電子ビームコラムであってもよい。
【００１１】
代替的な実施形態において、ステージコントローラはその代わりに、移動式ステージとチャックの移動をステージエンコーダから検出された位置に基づいて制御するように構成され、その一方で、欠陥検出器は、欠陥位置を、チャックエンコーダヘッドから検出された位置に基づいて判断し、報告する。この代替的な実施形態において、欠陥位置の判断と報告はまた、チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動していないときだけ、そのようなチャックエンコーダヘッドから検出された位置に基づいて行われてもよい。そうでない場合、欠陥位置の判断と報告は、チャックエンコーダヘッドがギャップを横切って移動しているときには、ステージエンコーダから検出された位置に基づいてい行われる。
【００１２】
他の実施形態において、本発明は方法に関する。半導体サンプルは、ステージフレームに関して移動可能なステージのチャックの上に受けられる。ステージ、チャック、およびサンプルは、サンプルを検査または露光するための検査または露光ヘッドの下で移動され、複数の２Ｄエンコーダヘッドがチャックに連結されている。複数の２Ｄエンコーダスケールはベースに連結され、そこにヘッドが挿入され、ステージエンコーダはステージフレームの上に位置付けられる。ステージ、チャック、およびサンプルの移動は、２Ｄエンコーダスケールによりカバーされていないギャップの中にある所定の位置に到達するまで、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つによって検出される位置に基づいて制御される。ステージ、チャック、およびサンプルの移動の制御は、ギャップの中にあるそのような所定の位置に到達したら、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行われるように切り替えられる。
【００１３】
この方法の実施形態において、サンプルの欠陥検査は、検査ヘッドの形態である検査ヘッドを使って行われてもよい。欠陥位置もまた、２Ｄエンコーダスケールによりカバーされていないギャップの中にある所定の位置に到達するまで、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つによって検出される位置に基づいて判断され、報告されてよい。欠陥位置の判断と報告は、所定の位置に到達したら、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行われるように切り替えられてもよい。移動の制御および欠陥の判断と報告は、ギャップの中にない第二の所定の位置に到達したら、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行われるものから、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つにより検出される位置に基づいて行われるように戻されてもよい。他の実施形態において、移動制御は、ステージエンコーダにより検出される位置に基づいて行われ、その一方で、欠陥位置の判断と報告だけが、ステージエンコーダから検出される位置と２Ｄエンコーダヘッドから検出される位置とのいずれに基づいて行われるかの間で切り替えられる。
【００１４】
以下に、本発明のこれらおよびその他の態様を、図面を参照しながらさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施形態によるステージ位置検出システムの概略側面図である。
【図２】図１のステージ位置検出システムの概略上面図である。
【図３Ａ】本発明のある具体的な実施例による、２Ｄグリッドエンコーダに関して第一の位置にあるエンコーダヘッドの側面図を示す。
【図３Ｂ】本発明のある具体的な実施例による、２Ｄグリッドエンコーダに関して第二の位置にあるエンコーダヘッドの側面図を示す。
【図３Ｃ】本発明のある具体的な実施例による、２Ｄグリッドエンコーダに関して第三の位置にあるエンコーダヘッドの側面図を示す。
【図４】本発明の第一の実施形態による位置検出プロセスを示すフローチャートである。
【図５】反射型リニアエンコーダシステムの概略図である。
【図６】本発明のある具体的な実施形態による、２Ｄグリッドスケールを有する２Ｄグリッドエンコーダシステムを示す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態による位置検出プロセスを示すフローチャートである。
【図８Ａ】特定の実施形態による、マスクパターンをフォトマスクからウェハに転写するためのリソグラフィシステムの簡略化した概略図である。
【図８Ｂ】特定の実施形態による検査装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明において、本発明を十分に理解できるようにするために、多数の具体的な詳細事項が提供されている。本発明は、これらの具体的な詳細事項のいくつかまたは全部がなくても実施できる。あるいは、よく知られている構成要素またはプロセス動作については、本発明を不必要に不明瞭にしないために、詳しく説明していない場合もある。本発明を具体的な実施形態に関連して説明するが、当然のことながら、本発明をその実施形態に限定することは意図されない。
【００１７】
複数のデバイスダイを有する集積回路ウェハは一般に、複数のデバイスダイを有する複数のレチクルから製造される。レチクルの生成とこのようなレチクルのその後の光学的検査は、半導体製造において標準的なステップとなっている。まず、回路デザイナが、特定の集積回路（ＩＣ）デザインを説明する回路パターンデータをレチクル製造システム、すなわちレチクルライタへと提供する。回路パターンデータは一般に、製造されるＩＣデバイスの物理層の代表的なレイアウトの形態である。代表的なレイアウトには、そのＩＣデバイスの各物理層のための代表的な層（例えば、ゲート酸化物、ポリシリコン、金属配線、その他）が含まれ、代表的な層の各々は、特定のＩＣデバイスの層のパターニングを画定する複数の多角形で構成される。
【００１８】
レチクルライタは、回路パターンデータを使って複数のレチクルを書き込み（例えば、一般には電子ビームライタまたはレーザスキャナを使ってレチクルパターンを露光させる）、これらが後に、特定のＩＣデザインを製造するために使用される。レチクルまたはフォトマスクは、少なくとも透明領域と不透明領域および、時々、半透明および位相シフト領域を含む光学素子であり、これらの領域が共同で、集積回路等の電子デバイスにおける同一平面上の特徴物パターンを画定する。
【００１９】
各レチクルまたはレチクル群を製造した後、各レチクルには一般に、制御された照明装置から発せられる光でこれを照明することによって、欠陥の検査が行われる。レチクルの一部のテスト画像が、その光のうち、光センサへと反射、透過、またはそれ以外に方向付けられた部分に基づいて構成される。このような検査方法と装置は当業界でよく知られ、例えばカリフォルニア州ミルピタスのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なもののうちの多くをはじめとする各種の市販製品において実施されている。
【００２０】
１つの従来の検査プロセスにおいて、レチクルのテスト画像は一般に、ベースライン画像と比較される。一般に、ベースライン画像は、回路パターンデータから、またはレチクル自体の隣接するダイから生成される。いずれにせよ、テスト画像の特徴物が解析され、ベースライン画像の特徴物と比較される。次に、各差値が所定の閾値と比較される。テスト画像がベースライン画像から所定の閾値より大きく変化していれば、欠陥とその位置が特定され、報告される。その他の種類の検査モード、例えばスキャタロメトリ等もまた、サンプルの検査または特徴の測定に利用されてよい。
【００２１】
レチクル群に欠陥がないと判断されたら、これらは半導体ウェハ上へのパターン製造に使用できる。レチクルは、フォトリソグラフィ中に、半導体ウェハの中のエッチング、イオン注入、またはその他の製造プロセスの対象として指定された領域を画定するために使用される。半導体デバイス、例えばロジックおよびメモリデバイスの製造には一般に、多数の半導体製造プロセスを使って、半導体デバイスの各種の特徴物や複数のレベルを形成するための複数のレチクルにより半導体ウェハを加工することが含まれる。複数の半導体デバイスが１枚の半導体ウェハ上に配置されて製造されてもよく、その後、個別の半導体デバイスへと分離される。
【００２２】
高い位置精度は、ウェハ検査とリソグラフィツールに関する１つの重要な要素である。ステージ精度に対する将来の要求は、数ナノメートル程度になろうと予想される。例えば、ある検査ツールは、非常に小さい関心対象領域を画定し、ウェハデザインファイルに関する欠陥位置を報告するときに、数ナノメートル以内で欠陥位置を報告し、欠陥をさらに解析できるようにする必要があるかもしれない。同様に、フォトリソグラフィツール内の位置分解能もまた増加している。
【００２３】
本発明の特定の実施形態は、比較的標準的な光学Ｘ，Ｙグリッドエンコーダシステムを使って、ナノメートルレベルの位置決め精度による画像アラインメントを提供できる。図１は、本発明の１つの実施形態によるステージ位置検出システム１００の概略的側面図である。図２は、ステージ位置検出システム１００の概略上面図である。さらに、図１は図２の線Ａ−Ａからの側面図である。図１および２の位置検出システムは、１つの考えうる実施形態を示しており、当然のことながら、他の構成も想定される。
【００２４】
さらに、本発明の特定の位置検出実施形態は、精密位置検出を必要とするいずれの適当な露光、計測、または検査ツールにおいて実施されてもよい。このようなツールは、１つまたは複数の電磁ビームをサンプルへと方向付けるためのいずれの適当な数と種類のヘッドを含んでいてもよい。例えば、ヘッドは、光学コラム、電子ビームコラム、Ｘ線ビームコラム、その他の形態をとってもよい。「光学」ヘッドという用語は、本明細書において、１つまたは複数の電磁ビームを生成するためのあらゆる種類のヘッドを説明するために使用されている。
【００２５】
図のように、光学ヘッド１０４は、ベース１０２に固定される。１つの実施形態において、光学ベース１０２は穴を有し、そこに光学ヘッド１０４が固定された状態に挿入される。ステージ１１０は、サンプルを受け、または保持するためのチャック１１１を含む。ステージ１１０とチャック１１１は光学ヘッド１０４の下でサンプルを移動させる。
【００２６】
図１に示されているように、２つまたはそれ以上の２次元（２Ｄ）エンコーダスケール（例えば、１０６ａおよび１０６ｂ）が光学ベース１０２に固定され、例えばそれを通じて光学ヘッドが挿入される。ある代替的な実施形態において、複数のリニアエンコーダスケールが光学ベース１０２に取り付けられてもよい。２つまたはそれ以上のチャックエンコーダヘッド（例えば、１１２ａおよび１１２ｂ）がステージ１１０に固定されて、２Ｄエンコーダスケール（例えば、１０６ａおよび１０６ｂ）を検出する。２Ｄエンコーダスケールに関する検出位置は、光学ヘッド１０４に関するステージ（およびチャックとサンプル）の精密な位置を提供する。
【００２７】
グリッドエンコーダ（または２Ｄエンコーダスケール）は、光学ベース１０２の、サンプル表面と反対の表面または、サンプルが載せられるステージ表面に固定されてもよい。例えば、ベース１０２は花崗岩材料から形成されてもよく、その上に、そこにグリッドエンコーダスケール（例えば、グリッドエンコーダグラス）を緊締するためのいずれかの緊締機構が取り付けられてもよい。他の例では、両面接着手段等の接着手段を使って各グリッドエンコーダをベース１０２に取り付けてもよい。
【００２８】
エンコーダヘッドはステージ１１０、チャック１１１、およびサンプルと共に、光学ベース１０２および光学ヘッド１０４と静止した状態に位置付けられる２Ｄエンコーダスケールに関して移動する。この相対的配置は、１つまたは複数のエンコーダヘッドが１つまたは複数の２Ｄエンコーダグリッド上の位置を検出し、光学ヘッド１０４に関するサンプルの位置を判断する。各エンコーダヘッドは一般に、位置を符号化する２Ｄエンコーダスケールを読み取ることのできるセンサ、トランスデューサ、または読取ヘッドである。各エンコーダヘッドは、検出したスケール位置をアナログまたはデジタル信号に変換し、これはデジタル読出し（ＤＲＯ）機構またはモーションコントローラ機構によって位置値に復号できる。速度は経時的な位置変化により判断できる。エンコーダスケール位置は、インクリメンタル型とアブソリュート型のいずれとすることもできる。
【００２９】
エンコーダスケールは、例えば光学、誘導、容量、または渦流式等、いずれの適当な技術でも実装できる。光学エンコーダは、回折格子干渉法に基づく回折効率の高い、シャドウ、セルフイメージング、干渉計、またはホログラム式スケールを含む。
【００３０】
光学ベース１０２を通る穴の直径は、光学コラム１０４の直径より大きいか、それと同じであってもよい。図のように、光学ベース１０２と光学コラム１０４は同じ直径１０４ａを有し、それによって光学コラムはベースの穴にぴったりと適合する。光学ベースの穴の大きさにより、１つまたは複数のグリッドエンコーダの設置位置と大きさが限定される。穴の大きさが小さい場合、チャック上の１つのグリッドエンコーダおよびエンコーダヘッドを使ってすべての位置を追跡できる。すなわち、ギャップのフットプリントが問題とならず、チャックを大きくし、グリッドエンコーダをウェハより大きくできる場合、センサは常に１つのグリッド領域内にとどまることができる。通常はこの設定に当てはまらず、フットプリントが問題となる。この後者の場合、ヘッドの各側にグリッドエンコーダが１つずつの、２つ（またはそれ以上の）グリッドエンコーダを使用してもよい。
【００３１】
カバーされない領域が大きいか、または１つのエンコーダグリッドがチャックの移動位置のすべてカバーしきれない場合、複数のエンコーダグリッドを使用できる。複数のエンコーダを光学ベースの下面に、チャック１１１とサンプルのすべてのありうる位置をカバーするようなあらゆる適当な配置で設置できる。１つの実施形態において、複数のエンコーダが設置され、複数のエンコーダグリッドが光学ベースの穴の周囲に設置される。
【００３２】
図２は、チャックとステージの移動範囲全体をカバーするための４部式エンコーダ構成の上面図を示す。図のように、チャックの移動領域は４つのエンコーダグリッド１０６ａ〜１０６ｄによりカバーでき、これらは光学ベースの下面に取り付けられている。１つの実施形態において、エンコーダグリッドの各々は、例えばＸおよびＹ方向の両方への２Ｄスケールを含む。エンコーダグリッドは好ましくは、温度安定性の材料、例えば、ニューヨーク州エルムズフォードのＳｃｈｏｔｔ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．から入手可能なＺｅｒｏｄｕｒｅまたはワシントン州バンクーバのＯｎｅ  Ｄａｙ  Ｇｌａｓｓから入手可能なＮｅｏｃｅｒａｍなどのガラス上に形成される。
【００３３】
システム１００はまた、ｘおよび／またはｙ軸に沿って位置付けられる１つまたは複数のステージエンコーダも含むことができる。図１および２に示されている実施形態において、それぞれ、ｘ軸リニアエンコーダスケール１０８ａがステージエンコーダヘッド１０９ａとペアであり、ｙ軸リニアエンコーダスール１０８ｂがステージエンコーダヘッド１０９ｂとペアである。ステージエンコーダヘッドとスケールは、いずれの適当な方法でも位置付けられてよい。例えば、ステージエンコーダヘッドは、それに対応するエンコーダスケールの上方に配置できる。あるいは、ステージエンコーダヘッドとスケールのペアは、どちらも同様のｚ軸に位置付けることができる。例えば、ｙ軸のエンコーダヘッドおよびスケールは、異なるｘ軸位置であるが同じｚ軸に配置できる。ステージエンコーダヘッドおよびスケールはまた、チャックの下面にまたはチャックの側面にも配置できる。例えば、ステージエンコーダスケールをステージフレーム（例えば１５０）に連結または固定できる。
【００３４】
ステージエンコーダヘッド１０９ａおよび１０９ｂは各々、ステージコントローラ、例えばサーボコントローラおよび増幅器と一体化されてもよい。サーボコントローラは、位置ボイとサーボ制御を行うように構成されるカスタムＦｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等、いずれの適当な方法で実装されてもよい。あるいは、ステージエンコーダヘッドおよびステージコントローラは、物理的に分離され、相互に通信可能に連結された構成要素であってもよい。
【００３５】
システム１００はまた、例えばＸおよびＹ方向の両方にステージとチャックを移動させるために、いずれの数と種類のステージコントローラを含んでいてもよい。図２に示されているように、ステージ１１０が取り付けられ、ｘ軸についてはレール１１４に沿って、Ｙ軸についてはレール１１６ａおよび１１６ｂに沿って、１つまたは複数のサーボコントローラ（図１および２のそれぞれ１０９ａおよび１０９ｂ）を介して移動可能である。ステージ移動機構は、例えば、空気軸受けまたは磁気浮上式機構またはレールガイドを備えるサーボモータ、ステップモータ、リニアモータドライブから形成されてもよい。この例において、ｘ軸のためのレール１１４は一緒に、ｙレールに沿った異なるｙ位置へと移動する。ｙ軸リニアエンコーダ１０８ｂは、ｙレール１６から離れているように示されているが、ｙ軸リニアエンコーダ１０８ｂは、これらのレール１１６ａまたは１１６ｂの一方に連結されていてもよい。
【００３６】
従来の検査ツールの中には、非接触型のリニアエンコーダだけをステージ位置検出と欠陥位置報告に利用しているものがある。リニアエンコーダは一般に、ウェハチャックから離れて配置され、したがって、アッベ誤差とドリフトによって実際のチャック位置を読み取ることができない。他の従来の位置センサにはレーザ干渉計が含まれるが、これには各種の問題、例えばレーザドリフトや空気の振動等がある。
【００３７】
それに対して、基板チャックに取り付けられたセンサからのＸ、Ｙ位置情報の使用に頼る２Ｄエンコーダは、普通であればシステムの精度を制限するアッベ誤差および温度による誤差を除去するために使用できる。アッベ誤差は一般に、ステージ位置に関するフィードバックに実際のサンプル位置に関するずれがある場合、例えばフィードバックエンコーダがステージ基板上にうまく位置付けられていない場合に発生する。ステージ部品はまた、温度差により、または時間の経過により収縮または膨張する可能性があり、それによって、その上に位置付けられたリニアエンコーダもまた移動する。これに対して、２Ｄグリッドエンコーダは、光学ヘッド１０４に関して静止して設置されているため、検査光学ヘッドまたはリソグラフィ印刷ヘッドに関する実際のステージ位置を、ステージエンコーダの情報に頼らずに報告する。２Ｄグリッドエンコーダ１０６は、比較的平たんな静止表面であり、光学ヘッド１０４に固定して取り付けられている光学ベース１０２の上に設置されていることから、チャックエンコーダヘッド１１２により検出される２Ｄグリッドエンコーダ１０６が、光学ヘッド１０４に関して異なる相対位置となる可能性が低い。１つの実施形態において、チャックエンコーダヘッドと光学ベース（および２Ｄグリッドエンコーダ１０６）との間の距離は約２ｍｍ以下である。
【００３８】
例えば、光学ヘッドの周囲の異なる領域をカバーするために複数の２Ｄエンコーダスケールが使用される場合、各エンコーダヘッドは、ベースの穴１０４ａまたはギャップ２０２に対応する位置のほか、１つの２Ｄエンコーダスケールから別の２Ｄエンコーダスケールへと移行する特定の位置をとりうる。図３Ａは、本発明の具体的な実施例による、２Ｄグリッドエンコーダに関して第一の位置にあるエンコーダヘッドの側面図を示す。例えば、第一のエンコーダヘッド１１２ａと第二のエンコーダヘッド１１２ｂは、ｘまたはｙ方向（例えば、ｘ方向３０２）に、２Ｄグリッド１０６ａもしくは１０６ｂまたはギャップ２０２の下に位置付けられるように移動できる。より具体的には、第一のエンコーダヘッド１１２ａは、２Ｄエンコーダグリッド１０６ａの下の位置３０４ａから、ギャップ領域１０４ａへ、その後、２Ｄエンコーダグリッド１０６ｂの下の位置３０４ｂへと移動できる。
【００３９】
異なるチャックエンコーダヘッドが異なる２Ｄエンコーダ部分の下で移動する際、チャックエンコーダヘッドがギャップの上方を移動している間に、各種の技術を利用して、異なる２Ｄエンコーダ部分および取り付けられた光学ヘッド１０４に関するステージ（およびサンプル）の位置が正確に追跡されてもよい。１つの技術において、追跡には、欠陥位置報告および／またはサーボコントロールのため、または信号と位置を失わないようにする（例えば、ステージとチャックの位置決めのためのフィードバックを提供する）ために、ステージエンコーダスケール１０８からの位置の読取りと２Ｄエンコーダグリッド１０６からの位置の読取りとの間での切り替えが含まれていてもよい。システム１００はまた、欠陥検出モジュール３１０も含んでいてよく、これは、後でさらに説明するように、検出された位置信号（例えば、チャックエンコーダヘッド１１２ａ〜ｄおよびステージエンコーダヘッド１０８ａ〜ｂからの位置信号）を受け取って、サンプル上の欠陥の位置を判断し、報告するように構成される。
【００４０】
１つの実施例において、２Ｄグリッドエンコーダは、マスタ位置決めシステムとして使用され、その一方で、ステージエンコーダスケールはスレーブとして使用される。図４は、本発明の第一の実施形態による位置検出プロセスを示すフローチャートである。まず、動作４０２で、２Ｄグリッエンコーダ間のギャップに近接する複数の「不感」エッジが規定されてもよい。一般に、不感領域は、２Ｄグリッドエンコーダによりカバーされないギャップ（例えば、図２の２０２）に対応するように規定されてもよい。不感エッジは、この不感領域の付近であるが２Ｄグリッドエンコーダによりまだカバーされている位置に規定できる。例えば、ギャップ２０２に隣接する位置３０４ａおよび３０４ｂが不感エッジとして規定されてもよい。
【００４１】
次に、動作４０４で、ステージエンコーダおよび２Ｄグリッドエンコーダで位置検出が開始されてもよい。すなわち、チャックエンコーダヘッドは２エンコーダスケールから第一のエンコーダ位置を検出でき、ステージエンコーダはステージエンコーダスケールから第二のエンコーダ位置を検出できる。ステージエンコーダ位置は、２つのリニアステージエンコーダからのｘおよびｙ位置に対応してもよい。
【００４２】
ステージの位置がステージエンコーダスケールを使って検出されると、エンコーダヘッドはリニアエンコーダスケール１０８に関する反射光検出を利用する。図５は、反射型リニアエンコーダシステム５００の概略図である。図のように、リニアエンコーダ５００は、読取ヘッド５０１とエンコーダスケール５０４を含む。読取ヘッドは、２つの光ビーム５０３ａおよび５０３ｂをリニアエンコーダスケール５０４に向かって方向付けるための１つまたは複数の光源５０２を含む。例えば、赤外線ＬＥＤ、可視光ＬＥＤ、豆球、またはレーザダイオードが使用されてもよい。複数の光源が使用されてもよい。
【００４３】
エンコーダスケール５０４は、無反射（例えば、透明／吸光）材料（例えば５０８）の上の複数の反射ライン（例えば、５０６ａ〜５０６ｅ）から形成されてもよい。例えば、反射ラインは、ニューヨーク州エルムズフォードのＳｃｈｏｔｔ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．から入手可能なＺｅｒｏｄｕｒｅガラス等のガラスまたはガラスセラミック材料の上に形成できる。
【００４４】
光は、ステージがリニアエンコーダスール５０４の上で移動する間に反射ライン部分から反射される。すると、反射光ビーム５１０ａおよび５１０ｂは、１つまたは複数のセンサ５０８、例えばフォトセンサによって検出できる。エンコーダシステム５００は、反射光の光路内に位置付けられて、センサ５０８上にシャッタ効果を提供する１つまたは複数のその他の回折格子（図示せず）を含んでいてもよい。
【００４５】
他の種類のエンコーダは他の技術、例えば磁気を、スケールエンコーディングおよび検出器の選択／配置に利用してもよい。磁気リニアエンコーダは能動（磁化された）または受動（可変リラクタンス）スケールを利用してもよく、位置は、センスコイル、ホール効果または磁気抵抗読取ヘッドを用いて検出されてもよい。
【００４６】
リニアエンコーダは、アナログまたはデジタル出力信号を利用でき、これらはエンコーダスケールから、ステージがこのようなスケールに関して移動されている間に反射された複数の光ビームに応答して生成される。図の実施形態において、第一および第二の反射ビーム５１０ａおよび５１０ｂは、それぞれ第一の出力チャネルと第二の出力チャネルに対応する。移動方向は、例えば出力ビーム５１０ａおよび５１０ｂから生成されるような複数のチャネルを用いて検出されてもよい。図の実施形態において、ステージ（およびエンコーダヘッド）が方向５１２に移動している場合、いずれかの特定の反射ライン（例えば、５０６ｄ）からの第二のチャネル５１０ｂからの反射ビームは、同じ特定の反射ラインからの第一のチャネルからの反射ビームの先で受け取られる。
【００４７】
エンコーダシステムはまた、位置信号発生器５０９も含んでいてよく、これはセンサ５０８からの検出信号に基づいて１つまたは複数の位置信号を出力する。いくつかの実施形態において、エンコーダからの出力は、余弦および正弦直交信号の形態であってもよい。これらのアナログ信号は、検出されたスケールの分解能を高めるための内挿プロセスへの入力として使用されてもよい。例えば、内挿プロセスは直交方形波の形態とすることができ、２つのチャネルのエッジ間の距離がエンコーダの分解能である。この例において、内挿の結果、スケールのピッチの４倍となる。検出された信号周期は、（例えば、アナログ−デジタル変換器によって）さらに分割して、検出可能位置の分解能を高めることができる。
【００４８】
（アブソリュート型に対して）インクリメンタル型リニアエンコーダの中には、インデックスまたは基準マークパルスを生成できるものがあり、これは電源投入時または電力喪失後に使用するために、スケールに沿った基準位置を提供する。このインデックス信号は、１つの固有のスケール周期内に位置を特定できる。基準マークは、スケール上の１つの特徴物、自己相関計のパターン、またはチャープパターンを含んでいてもよい。距離符号化基準マーク（ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｃｏｄｅｄ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｍａｒｋ）（ＤＣＲＭ）をインクリメンタルスケール上に固有のパターンで設置して、２つの位置を検出することによりエンコーダヘッドの位置が特定可能となるようにすることができる。基準マークまたはインデックスパルスはまた、デジタル式に処理することもでき、通常は１〜４つ分の分解能単位に相当する幅である。図のように、エンコーダシステム５００はまた、基準デバイス５１４（チャーブデバイスまたは基準マーク）も含んでいてよく、これは、例えば「ホーム」信号を出力すること、または光学的に検出可能な基準を提供することによって、スケール位置のための基準位置を検出する。アブソリュート型２Ｄエンコーダは、日本の大阪の株式会社マグネスケールから入手可能である。複数のアブソリュート型２Ｄエンコーダスケールが検査ヘッドの周囲に位置付けられていれば、ギャップにおいてステージエンコーダと２Ｄエンコーダによる検出位置間での切替えは不要であり、それは、これらのアブソリュート型２Ｄエンコーダスケールによって絶対位置を読み取ることができ、少なくとも１つのチャックエンコーダヘッドを２Ｄエンコーダスケールに関与させることができるからである。すなわち、ステージエンコーダを使用しなくてよいが、絶対位置は依然として、異なる２Ｄエンコーダスケール部分から得られるからである。この例では、２Ｄエンコーダヘッドおよびスケールは絶対位置を提供し、２Ｄエンコーダヘッドおよびスケールは、ステージ、チャック、およびサンプルの絶対位置が２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つによって、２Ｄエンコーダスケールのうちの少なくとも１つから検出できるように位置付けられてもよい。すると、ステージの移動および／またはサンプル上の欠陥位置の判断と報告は、２Ｄエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つにより検出された絶対位置に基づいて行われてもよい。
【００４９】
エンコーダシステム５００からの出力は、ステージコントローラ５１３と欠陥位置検出モジュール３１０によって受け取られてもよい。ステージコントローラ５１３は、ステージ、チャック、およびサンプルをエンコーダ位置信号に基づいて移動させるように構成できる。欠陥検出器は、エンコーダの位置信号に基づいて欠陥位置を判断するように構成できる。
【００５０】
図６は、本発明の具体的な実施形態による２Ｄグリッドスケール６０４を有する２Ｄグリッドエンコーダシステム６００を示す。２Ｄグリッドエンコーダは、リニアエンコーダシステム５００と同様の構成要素を有し、また、ステージコントローラ５１３および欠陥検出器３１０に位置信号を出力する。しかしながら、２Ｄスケールは、無反射基板６０６の上に設置された反射形状（例えば、６０２ａ〜６０２ｅ）、例えば点、正方形、その他のグリッドの形態であってもよい。２Ｄエンコーダのサプライヤの１社が、前述のように、株式会社マグネスケールである。１つのアブソリュート型２Ｄエンコーダは２０１４年１０月２０日の株式会社マグネスケールによる、「自己補償アブソリュート型レーザスケール：絶対位置検出のための固有のアルゴリズムを有する次世代高精度レーザスケール（Ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｌａｓｅｒｓｃａｌｅ：Ｎｅｘｔ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｈｉｇｈ  ａｃｃｕｒａｃｙ  Ｌａｓｅｒｓｃａｌｅ  ｗｉｔｈ  ｕｎｉｑｕｅ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｔｏ  ｄｅｔｅｃｔ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）」と題する出版物に記載されており、同出版物を参照によって本願に援用する。
【００５１】
この実施形態において、動作４０６で、現在位置が２Ｄグリッドエンコーダ１０６のうちの少なくとも１つの出力で追跡される。例えば、チャックヘッドからの出力は、リソグラフィまたは検査のための位置を制御するため、および半導体サンプルについて検出された欠陥または測定に関する位置を提供するための現在位置として使用される。図３Ａの例において、現在位置は、エンコーダヘッド１１２ａによって２Ｄグリッドエンコーダ１０６ａに関して追跡され、例えばサーボコントローラ機構１０９ａを含むステージコントローラへの入力として使用される。現在位置はまた、エンコーダヘッド１１２ｃによって、２Ｄグリッドエンコーダ１０６ｃ（図３Ａには図示せず）を介して追跡され、ステージコントローラへの入力として使用できる。代替的な実施形態において、ステージコントローラは、（サーボ制御のために）常にステージエンコーダからの出力を現在位置として使用し、その一方で、欠陥検出器は、ギャップに到達するまで、２Ｄグリッドエンコーダからの出力を欠陥の現在位置として使用する。
【００５２】
動作４０８で、新しい位置の各々について、または所定の数の位置ごとに、現在位置が規定された不感エッジに到達したか否かが判断されてもよい。例えば、現在位置が、２Ｄグリッドエンコーダによりカバーされないギャップ２０２に到達しそうであるか否かが判断されてもよい。不感エッジにまだ到達していなければ、現在位置が引き続き、２Ｄエンコーダで追跡されてもよい。図３Ａの例において、第一のエンコーダヘッド１１２ａは、まだ不感エッジ３０４ａに到達していない。ＦＰＧＡ位置カウンタの高速ＤＰＳは、リアルタイムで、例えば１ｎｍのエンコーダによる１つのエラーカウント内で、２Ｄエンコーダとステージエンコーダとの間の切替えを行うことができる。
【００５３】
図３Ｂの例において、第一のエンコーダヘッド１１２ａは不感エッジ３０４ａに到達しており、２Ｄグリッドエンコーダ１０６ａから出ようとしている。この現在位置において、第二のエンコーダヘッドは２Ｄグリッドエンコーダ１０６ｂの不感エッジにある。不感エッジに到達すると、動作４１０で、現在位置は（例えば、サーボ制御および／または欠陥位置報告のために）ステージエンコーダからの出力により追跡されてもよい。すなわち、２Ｄグリッドエンコーダを含まない領域に先行する不感エッジに到達したときに、現在位置追跡が、チャックの２Ｄグリッドエンコーダヘッドからの出力を使用するものから、ステージエンコーダヘッドからの出力を使用するものに切り替わる。ステージエンコーダの位置は、チャックエンコーダヘッドがギャップを横断している短い時間中は安定している。
【００５４】
この実施形態において、ステージはすでに移動していて、チャックエンコーダヘッドは１つの２Ｄグリッドから別のグリッドに直ちに移動しないと仮定される。しかしながら、プロセスはまた、チャックエンコーダヘッドが現在、２Ｄエンコーダの付近に位置付けられているか、不感エッジに位置付けられているかについての初期判断を含むことができる。
【００５５】
図４を再び参照すると、動作４１２において、現在位置が不感エッジから移動したか否かが判断されてもよい。図３Ｃの例において、第二のエンコーダヘッド１１２ｂは不感エッジ３０４ｃから移動しており、今度は２Ｄグリッドエンコーダ１０６ｂを読み取る位置にある。現在位置をあるエッジの既知の位置と比較することによって、またはエンコーダヘッドが２Ｄエンコーダスケール部分間で移動するのにかかる時間と等しい時間の経過によって、現在位置が不感エッジから移動したと判断されてもよい。現在位置が不感エッジから移動したら（またはエンコーダヘッドのうちの少なくとも１つが今は２Ｄグリッドエンコーダに隣接して位置付けられていれば）、動作４０６において、（例えば、サーボ制御および／または欠陥位置報告のために）現在位置が再び、２Ｄグリッドエンコーダ１０６のうちの少なくとも１つから検出された位置出力で追跡されてもよい。そうでなければ、現在位置は、引き続きステージエンコーダによって追跡される。追跡は、リソグラフィまたは計測システムの動作中に続いられてもよい。
【００５６】
図７は、本発明の第二の実施形態による位置検出プロセスを示すフローチャートである。動作７０２で、２Ｄエンコーダに関する基準が規定されてもよい。例えば、２Ｄエンコーダ上に複数の基準位置が決定されてもよい。基準位置は、均等に離間され、それらの距離は、熱膨張がステージエンコーダに影響を与えて検出位置を歪めるような、移動速度に応じた移動距離に対応する。例えば、基準は、５０マイクロメートル未満の距離だけ離間されてもよい。
【００５７】
動作７０４で、前述のように、位置検出がステージエンコーダと２Ｄエンコーダの両方により開始されてもよい。次に、動作７０６で、制御された位置がステージエンコーダからの出力で追跡されてもよい。すなわち、現在位置は、（例えば、サーボ制御および／または欠陥位置報告のために）リニアエンコーダ１０８の出力から判断される。
【００５８】
すると、動作７０７で、ステージエンコーダからの現在位置は、２Ｄエンコーダから出力された現在位置と比較されてもよい。次に、動作７０８で、現在位置が一致するか否かが判断されてもよい。特定の動作条件下で、ステージ構成要素が加熱されるか、または熱が放散されるかもしれず、それによってステージ構成要素が膨張または収縮して、ステージエンコーダの位置読取に影響を与える。一致していれば、現在位置は補正されずに追跡が続けられる。一致していなければ、動作７１０で、ステージエンコーダからの現在位置が２Ｄエンコーダ出力に基づいて補正される。現在位置は引き続き、ステージエンコーダから追跡され、必要に応じて２Ｄエンコーダ出力に基づいて補正される。
【００５９】
位置検出方法に関係なく、エンコーダは基準サンプルを使って校正されてもよい。基準サンプルは、例えば、既知の位置または既知の微細寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）（ＣＤ）に正確に印刷された構造を有する“Ｇｏｌｄｅｎ  ｄｅｆｅｃｔ  ｗａｆｅｒ”またはレチクルであってもよい。この構造の位置は、他のいずれかの技術またはツールによって（例えば、サンプル基準に関して）検証されてあってもよい。すると、これらの構造の位置は、２Ｄグリッドエンコーダを有するリソグラフィまたは検査システムによって測定されて、２Ｄグリッドエンコーダおよび／またはステージエンコーダからのいずれかの検出位置に、既知の構造位置と一致するようにオフセットが必要であるか否かを判断できる。
【００６０】
システムの例
本明細書に記載されているステージ位置決めおよび検出システムは、いずれの適当な光学システムに統合されてもよい。システムの例は、フォトリソグラフィシステム、半導体ウェハ、またはレチクルの検査または計測ツール、その他を含んでいてもよい。
【００６１】
図８Ａは、特定の実施形態による、フォトマスクＭからウェハＷにマスクパターンを転写するために使用できる典型的なリソグラフィシステム８００の単純化された概略図である。このようなシステムの例は、スキャナとステッパ、より具体的には、オランダのフェルトホーヴェンのＡＳＭＬから入手可能なＰＡＳ  ５５００システムを含む。一般に、光源８０３は、光ビームを、照明レンズ８０５を通じてマスク平面８０２内にあるフォトマスクＭへと方向付ける。
【００６２】
光源８０３は、レーザ、広帯域光源、その他の形態をとっていてもよい。図のレンズ８０５は、その平面８０２において、ある開口数８０１を有する。開口数８０１の値は、フォトマスク上のどの欠陥がリソグラフィにとって重大な欠陥であり、どれがそうでないかに影響を与える。ビームのうち、フォトマスクＭを通過する部分は、パターニングされた光信号を形成し、これがイメージング光学装置８１０を通じて、ウェハＷへと方向付けられ、パターン転写を開始する。ウェハＷは、前述のようにステージ位置検出機構を含むステージ位置決め機構８０４のチャック上に位置付けられてもよい。
【００６３】
図８Ｂは、特定の実施形態による、平面８５２において比較的大きい開口数８５１ｂを持つ照明システム８５１ａを有する検査（または計測）システム８５０の概略図を提供する。図の検査システム８５０は、高度な検査のために、例えば６０〜２００×の倍率を提供するように設計された顕微鏡拡大光学装置を含んでいてもよい。検査システムの平面８５２における開口数８５１ｂはしばしば、リソグラフィシステム８００の平面８０２における開口数８０１よりかなり大きく、その結果、テスト検査画像と実際に印刷された画像との差が生じる。これらの光学システム（８００、８５０）の各々は、生成された画像の中に異なる光学的効果を生じさせ、このようなシステムは、検査または計測プロセス中にそうした効果を補償する技術を実装できる。
【００６４】
本明細書中に記載されているステージ移動および位置検出装置は、特別に構成された各種の検査または計測システム、例えば図８Ｂに概略的に示されているもので実施されてもよい。図のシステム８５０は光源８６０を含み、これは照明光学装置８５１ａを通じて平面８５２内のサンプルＳ、例えばフォトマスクまたはウェハへと方向付けられる少なくとも１つの光ビームを生成する。前述のように、検査システム８５０は平面８５２において開口数８５１ｂを有していてもよく、これは対応するリソグラフィシステムのレチクル平面の開口数より大きくてもよい。照明光学装置８５１ａはまた、異なる特性を有する複数のビームを実現するための各種のレンズとモジュールを含んでいてもよい。検査／計測対象のサンプルＳは、平面８５２内のステージ機構８０４上に載せられ、光源に曝される。
【００６５】
サンプルＳ（例えば、マスク）から透過された画像は、光学素子の集合８５３ａを通じて方向付けられ、これらがパターニングされた画像をセンサ８５４ａへと投射する。光学素子（例えば、ビームスプリッタ８７６および検出レンズ８７８）は、サンプルＳから反射および／または散乱された光をセンサ８５４ｂへと方向付け、捕捉するように配置される。適当なセンサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＣＤアレイ、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサ、ＴＤＩセンサアレイ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、およびその他のセンサが含まれる。特定の検査ツールは、反射集光光学装置８５３ｂ（またはその他の散乱光学装置）とセンサ８５４ｂのみを含んでいてもよく、光学装置８５３ａおよびセンサ８５４ａを含まない。
【００６６】
照明用光学コラムは、いずれかの適当な機構によって、検出器またはカメラ／センサに関して移動されて、サンプルＳの各種の部分からの光を検出してもよい。例えば、ステージ位置決め機構は、位置検出機構を含め、上述のように実装されてよい。
【００６７】
各センサ（例えば、８５４ａおよび／または８５４ｂ）により捕捉された信号は、コントローラシステム８７３によって、例えば、各々が処理のために各センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するように構成されたアナログ−デジタル変換器を含んでいてもよい１つまたは複数の信号処理装置によって処理できる。コントローラシステム８７３は、入力／出力ポートに接続された１つまたは複数のプロセッサと、適切なバスまたはその他の通信機構を介した１つまたは複数のメモリを含んでいてもよい。コントローラシステムはまた、各種の構成要素を制御するために、フォトリソグラフィシステム内に実装されてもよい（例えば、図８Ａに関して説明したとおり）。
【００６８】
コントローラシステム８７３はまた、例えば焦点およびその他の検査レシピパラメータを変更する等、ユーザ入力を提供するための１つまたは複数の入力装置（例えば、キーボード、マウス、ジョイスティック）も含んでいてよい。コントローラシステム８７３はまた、例えばサンプル位置を制御する（例えば、合焦および走査）ためのステージ位置決め機構に接続され、およびそのような検査／計測／リソグラフィシステムの構成要素のその他の検査パラメータおよび構成を制御するために、他の検査／計測／リソグラフィシステムに接続されてもよい。
【００６９】
コントローラシステム８７３は、（例えば、プログラミング命令で）、結果として得られる光度の値、画像、およびその他の検査／計測／リソグラフィ結果を表示するためのユーザインタフェース（例えば、コンピュータスクリーン）を提供するように構成されてもよい。コントローラシステム８７３は、当初および最終ｚオフセット軌道、分析強度、オートフォーカス測定、および／または反射および／または透過された検出光ビームのその他の特性を生成するように構成されてもよい。コントローラシステム８７３は、結果として得られた光度の値、画像、およびその他の検査／計測／リソグラフィ特性を表示するための（例えば、コンピュータスクリーン上の）ユーザインタフェースを提供するように（例えばプログラミング命令で）構成されてもよい。特定の実施形態において、コントローラシステム８７３は、上述の位置検出法を実行するように構成される。
【００７０】
このような情報およびプログラム命令は、特別に構成されたコンピュータシステム上に実装されてもよいため、このようなシステムは本明細書中に記載された各種の動作を実行するためのプログラム命令／コンピュータコードを含み、これは非一時的コンピュータ読取可能媒体上に保存できる。機械読取可能媒体の例としては、これらに限定されないが、ハードディスク、フロッピディスク、および磁気テープ等の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスクなどの光媒体、およびプログラム命令を保存し、実行するように特別に構成されたハードウェアデバイス、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙデバイス）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）が含まれていてもよい。プログラム命令の例には、コンパイラによって生成されるような機械コード、およびインタプリタを使ってコンピュータにより実行可能なより高レベルのコードを含むファイルが含まれる。
【００７１】
特定の実施形態において、サンプルを検査するシステムは、少なくとも１つのメモリと少なくとも１つのプロセッサを含み、これらは、本明細書中に記載されている技術を実行するように構成される。
【００７２】
上記の発明を、明確に理解されるようにすることを目的としてある程度詳細に説明したが、付属の特許請求の範囲の範囲内で変更や改変を加えられることは明らかであろう。本発明のプロセス、システム、および装置を実施するには、多くの代替的な方法があることに留意すべきである。例えば、欠陥検出の特徴的データは、透過された、反射された、または合成された出力ビームから得てもよい。これに加えて、機械的検査ツール、例えば原子力顕微鏡または走査プローブ顕微鏡ツールに上述のステージ制御および検出位置検出技術と機構が利用されてもよい。したがって、これらの実施形態は例示的であって限定的ではないとみなされ、本発明は本明細書に記載された詳細に限定されないものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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