(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の放射極を用いて、リソグラフィ装置の投影システムのマスク側のマスク上の回折格子を照明することと、
前記投影システムを介して、各放射極ごとに少なくとも２つの異なる回折次数を結合することであって、前記回折次数の各１つが前記回折格子の前記照明の結果として生じることと、
前記投影システムを用いて前記回折次数をウェーハ上のウェーハ格子に投影して、前記ウェーハ格子における前記回折次数の回折によって１対の組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、
前記組み合わせ回折次数を、前記投影システムを介して戻し、前記１対の組み合わせ回折次数の強度を検出するように構成された検出システムに結合することと、
前記検出された強度を用いて前記ウェーハ格子の位置を決定することと、
を含む、測定方法。
【請求項２】
所定の不要の回折次数が前記ウェーハ格子に投影されるのを防止することを更に含む、請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
所定の不要の組み合わせ回折次数が前記検出システムに到達するのを防止することを更に含む、請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
投影システムを介してウェーハ上にマスクのパターンを結像するように構成されたリソグラフィ装置であって、
前記リソグラフィ装置が、前記マスクを保持するためのマスク支持構造と、前記ウェーハを保持するためのウェーハ支持構造と、を備え、
前記マスクが、回折格子を有し、
前記ウェーハが、ウェーハ回折格子を有し、
前記リソグラフィ装置が、各放射極ごとに複数の回折次数を発生させるため多数の放射極を用いて前記回折格子を照明するように構成され、
前記リソグラフィ装置が、前記回折次数を前記ウェーハ回折格子に投影して、前記ウェーハ格子における前記回折次数の回折によって１対の組み合わせ回折次数を形成させるように構成され、
前記マスクが、前記１対の組み合わせ回折次数を受けるように構成されたマスクセンサ装置を有し、
前記マスクセンサ装置が、前記１対の組み合わせ回折次数の強度を検出するように構成された検出システムを有し、
前記リソグラフィ装置が、前記強度から前記ウェーハ回折格子の位置を決定するように構成されている、リソグラフィ装置。
【請求項５】
前記回折次数のうち望ましくないものが前記ウェーハ回折格子に投影されるのを防止するように構成されたフィルタを備える、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記フィルタが、前記マスク格子の近傍から、前記マスク格子のフィールド面から離れるように延出するタワーを備え、
前記タワーが、前記回折次数のうち望ましくないものが前記ウェーハ回折格子に投影されるのを防止するように位置決めされた１つ以上の壁を有する、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記壁の１つ以上が、前記回折次数のうち所望の１つが通過するための開口を有する、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記タワーが、前記組み合わせ回折次数の特定のものを前記検出システムに反射するように動作する反射性外面を有する、請求項６又は７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記フィルタが、前記マスク支持構造と前記投影システムとの間に位置決めされたスクリーンを含む、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記検出システムが、前記スクリーンに入射する前記１対の組み合わせ回折次数の前記強度を検出するように構成されている、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]  本出願は、２０１４年７月１６日に出願された欧州特許出願第１４１７７１８７．３号の利益を主張する。この出願は引用によりその全体が本願に含まれるものとする。
【０００２】
[0002]  本発明はリソグラフィ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  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、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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。
【０００４】
[0004]  ウェーハ上に像を投影する場合、ウェーハテーブル上に保持されたウェーハが、投影された像を受けるように正しく位置決めされていると保証することが望ましい。ウェーハテーブルは、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ＲＸ、ＲＹ、ＲＺ）を有する位置決めシステムを用いて位置決めされる。ウェーハテーブルの所与の位置のいずれにおいても、６自由度の各々で誤差は存在するものである。これらの誤差を測定し記録するため、位置決めシステムの較正が実行される。この較正によって、以降のリソグラフィ装置の動作中にウェーハテーブルを精度高く位置決めすることが可能となる。ウェーハテーブルの位置決めを較正する１つの既知の方法は、ウェーハ上にアライメントマークを最密構成（ｃｌｏｓｅｌｙ  ｐａｃｋｅｄ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で結像し、次いで結像したアライメントマークを現像し、それらの位置を測定することである。この方法は極めて長い時間がかかり、例えば数時間を要することもある。
【０００５】
[0005]  例えば、本明細書において又は他で特定される従来技術の問題の１つ以上を防止又は軽減する方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  本発明の第１の態様によれば、測定方法が提供される。この方法は、多数の放射極を用いて、リソグラフィ装置の投影システムのマスク側のマスク上の回折格子を照明することと、投影システムを介して各照明極ごとに少なくとも２つの生成された異なる回折次数を結合することと、投影システムを用いて回折次数をウェーハ上の格子に投影して、回折次数の回折によって１対の組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、組み合わせ回折次数を、投影システムを介して戻し、組み合わせ回折次数の強度を測定するように構成された検出器に結合することと、組み合わせ回折次数の測定された強度を用いてウェーハ格子の位置を測定することと、を備える。
【０００７】
[0007]  この方法は、従来技術において既知ではない手法でのウェーハ格子位置の測定を有利に可能とする。これにより、従来技術において既知であるよりも時間効率の高い手法でウェーハテーブルの位置を較正することが可能となり得る。
【０００８】
[0008]  測定方法は、マスク格子によって発生された不要な回折次数を除去することを更に備えてもよい。
【０００９】
[0009]  測定方法は、除去フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、各照明極ごとに少なくとも２つの回折次数のみを投影システム内へと伝送することを更に備えてもよい。
【００１０】
[0010]  測定方法は、組み合わせ回折次数のみが検出器に入射するように不要な放射を除去することを更に備えてもよい。
【００１１】
[0011]  不要な回折次数を除去することは、マスク格子の近傍から、マスク格子のフィールド面から離れるように延出するタワーの壁を用いて実行してもよい。
【００１２】
[0012]  測定方法は、タワーの壁の開口を用いて、マスク格子によって発生された所望の回折次数を伝送することを更に備えてもよい。
【００１３】
[0013]  測定方法は、不要な回折次数を除去する一方で、マスク格子の近傍からマスク格子のフィールド面から離れるように延出するタワーの反射性外面を用いて組み合わせ回折次数を検出器へ反射させることを更に備えてもよい。
【００１４】
[0014]  タワーの壁の開口とタワーの反射性外面とは光軸に対してオフセットされていてもよい。
【００１５】
[0015]  測定方法は、マスクと投影システムとの間のスクリーンを用いて、マスク格子によって発生された不要な回折次数を除去することを更に備えてもよい。
【００１６】
[0016]  組み合わせ回折次数に対応したスクリーン上のロケーションに入射する放射の強度が測定されてもよい。
【００１７】
[0017]  照明放射極が光軸に対してオフセットされていてもよい。
【００１８】
[0018]  ウェーハ格子は１次元であって、リソグラフィ装置のスキャン方向に対して実質的に平行な方向に延出してもよく、その方向におけるウェーハ位置の測定値は２つの放射極を用いて取得されてもよい。
【００１９】
[0019]  ウェーハ格子は１次元であって、リソグラフィ装置のスキャン方向に対して実質的に垂直な方向に延出してもよく、その方向におけるウェーハ位置の測定値は２つの放射極を用いて取得されてもよい。
【００２０】
[0020]  格子の方向と同じ方向に離間させた２つの検出器を用いて組み合わせ次数の強度を測定してもよい。
【００２１】
[0021]  マスク格子は２次元であってもよい。
【００２２】
[0022]  マスク格子はリソグラフィ装置のスキャン方向と非平行な方向に延出してもよい。  
【００２３】
[0023]  投影システムのウェーハ側の格子は２次元であり、ほぼウェーハ全体にわたって延出してもよい。
【００２４】
[0024]  ウェーハ格子はチャネルで分離された正方形を含み、１対１でないデューティサイクルを有してもよい。
【００２５】
[0025]  ウェーハ格子の周期はマスク格子の周期に対応してもよい。
【００２６】
[0026]  多数のマスク格子が同時に照明され、生成されて検出器から出力される信号が監視されてもよい。
【００２７】
[0027]  マスク格子は、隣接したマスク格子間に約１２０度の位相分離を与えるように位置決めしてもよい。
【００２８】
[0028]  多数のウェーハ格子位置が同時に測定され、測定されたウェーハ格子位置間の差が決定されてもよい。
【００２９】
[0029]  測定されたウェーハ位置間の差を用いてウェーハ位置決め誤差を示すベクトルのマップを発生させてもよい。
【００３０】
[0030]  ウェーハ位置決め誤差を示すベクトルが、３の位置自由度及び３の回転自由度でウェーハの位置を特徴付けてもよい。
【００３１】
[0031]  ウェーハ位置決め誤差マップは後に、ウェーハのリソグラフィ露光中にウェーハ位置決め誤差を補正するため用いられてもよい。
【００３２】
[0032]  ウェーハ格子位置が測定され、後にウェーハへの特定のパターンのリソグラフィ露光中に用いられるウェーハ位置についてのみウェーハ位置決め誤差が決定されてもよい。
【００３３】
[0033]  ウェーハ格子位置が、実質的にウェーハの面内の方向で測定されると共に、実質的にウェーハの面に垂直な方向で測定されてもよい。
【００３４】
[0034]  実質的にウェーハの面に垂直なウェーハ格子位置は、対応する組み合わせ回折次数を検出する検出器から出力される信号間の差を決定することによって取得されてもよい。
【００３５】
[0035]  信号間の差は、同時に異なる検出器から出力される信号について決定されてもよい。
【００３６】
[0036]  信号間の差は、異なる時点で同一の検出器から出力される信号について決定されてもよい。
【００３７】
[0037]  ４つの放射極を用いてマスク回折格子を照明し、各々が異なる組み合わせ回折次数の強度を測定する４つの検出器が設けられてもよい。
【００３８】
[0038]  検出器のうち２つを用いて、第１の方向に分離したロケーションで放射強度を測定し、検出器のうち２つを用いて、第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向に分離したロケーションで放射を測定してもよい。
【００３９】
[0039]  本発明の第２の態様によれば、マスクセンサ装置が提供される。この装置は、格子が設けられた基板と、基板から延出し、格子によって発生された不要な回折次数を除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、タワーの壁の外面によって反射された回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える。
【００４０】
[0040]  タワーは光軸に対してオフセットされた開口を含んでもよい。
【００４１】
[0041]  格子、タワー、及び検出器がモジュールを構成し、複数のモジュールが基板上に設けられてもよい。
【００４２】
[0042]  本発明の第３の態様によれば、マスクセンサ装置が提供される。この装置は、格子が設けられた基板と、基板の面から分離し、格子によって発生された所望の回折次数の伝送を可能とするように位置決めされた開口を含むスクリーンと、スクリーンの基板とは反対の側に入射する放射を受けるように配置され、検出されることが望まれる回折次数に対応したロケーションでスクリーンに入射する回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える。
【００４３】
[0043]  開口は光軸に対してオフセットされたアームを含んでもよい。
【００４４】
[0044]  格子、スクリーン開口、及び検出器がモジュールを構成し、マスクセンサが複数のモジュールを備えてもよい。
【００４５】
[0045]  本発明の第４の態様によれば、回折格子が設けられたウェーハであって、回折格子が２次元であると共にウェーハのほぼ全体にわたって延出する、ウェーハが提供される。
【００４６】
[0046]  回折格子は、１対１でないデューティサイクルを有するチャネルによって分離された正方形を含んでもよい。
【００４７】
[0047]  回折格子は、他のマークが設けられているギャップを含んでもよい。
【００４８】
[0048]  本発明の第５の態様によれば、測定方法が提供される。この方法は、多数の放射極を用いて、リソグラフィツールの投影光学部品の第１の側の回折格子を照明することと、投影光学部品を介して各照明極ごとに少なくとも２つの生成された異なる回折次数を結合することと、投影光学部品を用いて回折次数を物体上の格子に投影して、回折次数の回折によって１対の組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、組み合わせ回折次数を、投影光学部品を介して戻し、組み合わせ回折次数の強度を測定するように構成された検出器に結合することと、組み合わせ回折次数の測定された強度を用いて物体格子の位置を測定することと、を備える。
【００４９】
[0049]  本発明の第６の態様によれば、リソグラフィツールが提供される。このツールは、放射のビームを提供するための照明システムと、放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、物体を保持するための支持構造と、物体を保持するための支持構造と、回折させた放射ビームを物体に投影するための投影光学部品と、を備え、マスクセンサ装置が更に、タワーであって、基板から延出し、格子によって発生された不要な回折次数を除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、タワーの壁の外面によって反射された回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える。
【００５０】
[0050]  本発明の第７の態様によれば、リソグラフィツールが提供される。このツールは、放射のビームを提供するための照明システムと、放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、物体を保持するための支持構造と、回折させた放射ビームを物体に投影するための投影光学部品と、を備え、マスクセンサ装置が更に、基板の面から分離し、格子によって発生された所望の回折次数の伝送を可能とするように位置決めされた開口を含むスクリーンと、スクリーンの基板とは反対の側に入射する放射を受けるように配置され、検出されることが望まれる回折次数に対応したロケーションでスクリーンに入射する回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える。
【００５１】
[0051]  本発明の第５の態様によれば、測定方法が提供される。この方法は、放射極を用いて、リソグラフィ装置の投影システムのマスク側のマスク上の回折格子を照明することと、投影システムを介して、少なくとも２つの生成された異なる回折次数を結合することと、投影システムを用いて回折次数をウェーハ上の格子に投影して、回折次数の回折によって組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、組み合わせ回折次数を、投影システムを介して戻し、組み合わせ回折次数の強度を測定するように構成された検出器に結合することと、組み合わせ回折次数の測定された強度を用いてウェーハ格子の位置を測定することと、を備える。
【００５２】
[0052]  本発明の第６の態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。この装置は、放射のビームを提供するための照明システムと、放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、回折させた放射ビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、を備え、マスクセンサ装置が更に、タワーであって、基板から延出し、格子によって発生された不要な回折次数を除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、タワーの壁の外面によって反射された回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える。
【００５３】
[0053]  本発明の第７の態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。この装置は、放射のビームを提供するための照明システムと、放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、回折させた放射ビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、を備え、マスクセンサ装置が更に、基板の面から分離し、格子によって発生された所望の回折次数の伝送を可能とするように位置決めされた開口を含むスクリーンと、スクリーンの基板とは反対の側に入射する放射を受けるように配置され、検出されることが望まれる回折次数に対応したロケーションでスクリーンに入射する回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
[0054]  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。
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に従ったリソグラフィ装置を概略的に示す。
【図２】本発明の一実施形態に従ったリソグラフィ装置の一部及び測定方法を概略的に示す。
【図３】本発明の一実施形態に従った回折次数の発生及び測定を概略的に示す。
【図４】本発明の一実施形態に従った回折次数の発生及び測定を概略的に示す。
【図５】本発明の一実施形態に従った回折次数の発生及び測定を概略的に示す。
【図６】図３〜図５に示す実施形態のシミュレーションの結果を示す。
【図７】図３〜図５に示す実施形態のシミュレーションの結果を示す。
【図８】図３〜図５に示す実施形態のシミュレーションの結果を示す。
【図９】図３〜図５に示す実施形態のシミュレーションの結果を示す。
【図１０】本発明の一実施形態に従った複数のマスクセンサモジュールを備えたマスクセンサ装置を概略的に示す。
【図１１】１つのマスクセンサモジュールの壁の１つを示す。
【図１２】ウェーハ表面全体にわたってウェーハテーブル位置を較正する方法を示す。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態の一部を形成する回折格子を概略的に示す。
【図１４】回折次数の不要な混合を概略的に示す。
【図１５】回折次数の不要な混合を回避又は軽減する本発明の実施形態を概略的に示す。
【図１６】図１５の実施形態を概略的に示すが、軸外照明の効果を示す。
【図１７】回折次数の不要な混合を回避又は軽減する本発明の実施形態に従った回折次数の発生及び測定を概略的に示す。
【図１８】回折次数の不要な混合を回避又は軽減する本発明の実施形態に従った回折次数の発生及び測定を概略的に示す。
【図１９】回折次数の不要な混合を回避又は軽減する本発明の実施形態に従った回折次数の発生及び測定を概略的に示す。
【図２０】図１７〜図１９に示す実施形態の一部を形成するタワーを示す。
【図２１】図１７〜図１９に示す実施形態の一部を形成するタワーを示す。
【図２２】図１７〜図１９に示す実施形態の一部を形成するタワーを示す。
【図２３】本発明の代替的な実施形態を概略的に示す。
【図２４】図１５に示す実施形態及び代替的な関連実施形態を概略的に示す。
【図２５】本発明の更に別の代替的な実施形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
[0055]  図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
−  放射ビームＰＢ（例えば１９３ｎｍのＤＵＶ放射）を調節すると共に所望の照明モードを発生するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−  マスクセンサ装置ＭＳを支持し、このマスクセンサ装置をアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第１の位置決めデバイスＰＭに接続された支持構造ＭＴと、
−  アイテムＰＬに対してウェーハを正確に位置決めするための第２の位置決めデバイスＰＷに接続された、ウェーハＷを保持するためのウェーハテーブルＷＴと、
−  マスクセンサ装置ＭＳによって放射ビームＰＢに与えられたパターンをウェーハＷに結像するように構成された投影システム（例えば一連の屈折レンズ）ＰＬと、を備える。
【００５７】
[0056]  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ＥＵＶリソグラフィ装置）。
【００５８】
[0057]  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、放射源からイルミネータＩＬへと渡される。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。
【００５９】
[0058]  イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調節するための調節手段を備えていてもよい。調節手段を用いて、イルミネータの瞳面における放射ビームの外側及び／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、調節手段を用いて、双極子モード、四極子モード、又は他のモード等の照明モードを選択することができる。イルミネータＩＬは、所望の照明モードを有する放射ＰＢの調節されたビームを与える。
【００６０】
[0059]  放射ビームＢは、支持構造ＭＴによって保持されたマスクセンサ装置ＭＳに入射する。マスクセンサ装置は、放射ビームを回折させる回折格子ＭＧを備えている。回折された放射ビームは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬはビームをウェーハＷ上に結像し、これによってマスク回折格子ＭＧの像を形成する。ウェーハには、回折格子ＷＧのアレイ（そのうち２つのみを概略的に図示する）、又は、ウェーハのほぼ全体にわたって延出する単一の回折格子が設けられている。２次元格子板（図示せず）を用いて、第２の位置決めデバイスＰＷの位置を監視する。代替的な構成では、干渉計（図示せず）を用いて第２の位置決めデバイスＰＷの位置を監視することができる。第２の位置決めデバイスＰＷを用いて、マスク回折格子ＭＧの像に対してウェーハ回折格子ＷＧを位置決めするように、ウェーハテーブルＷＴを移動させる。ウェーハ回折格子ＷＧは入射する放射を回折させる。この回折された放射の一部分は、投影システムＰＬを介して戻り、マスクセンサ装置ＭＳの一部を形成する検出器Ｄ１、Ｄ２に入射する。検出器Ｄ１、Ｄ２は、ウェーハ回折格子ＷＧのＸ方向及びＺ方向の位置を測定するために使用可能な出力信号を与える。以下で更に説明するように、３つ以上の検出器を設けてもよい。コントローラＣＴは、基板テーブルＷＴの移動を制御する。また、コントローラＣＴは、検出器Ｄ１、Ｄ２から出力された信号を受信し、これらを、２次元格子板（又は干渉計）によって測定される基板テーブルＷＴの位置の関数として記録することができる。検出器Ｄ１、Ｄ２から出力される信号は、例えば無線でコントローラＣＴに伝達することができる。あるいは、検出器Ｄ１、Ｄ２から出力される信号は、マスクセンサ装置ＭＳの一部を形成するメモリに保持し、マスクセンサ装置ＭＳがリソグラフィ装置から取り出された（又はリソグラフィ装置の他の何らかの部分に移送された）後に、メモリから検索することができる。ある実施形態では、以下で更に説明するように、光ファイバを位置Ｄ１、Ｄ２に配置し、入射する放射を遠隔配置された検出器に結合するため用いることができる。検出器Ｄ１、Ｄ２から出力された信号を用いて、ウェーハＷの位置を測定し、これによって第２の位置決めデバイスＰＷの較正に備えることができる。検出器から出力された信号を使用してウェーハＷの位置を計算するため、プロセッサを用いることができる。プロセッサは、例えばコントローラＣＴの一部を形成してもよい。
【００６１】
[0060]  図２は、どのようにマスクセンサ装置を用いて組み合わせ回折次数を発生できるかの例を概略的に示す。組み合わせ回折次数は、検出器Ｄ１によって測定された場合、ウェーハ回折格子ＷＧの位置を決定するために使用可能である。マスクセンサ装置ＭＳはマスク基板Ｓを備え、この基板上に、回折格子ＭＧ、検出器Ｄ１、及び１対の壁８、９が設けられている。マスクセンサ装置ＭＳは、リソグラフィ装置の投影システムＰＬのマスク側（すなわち、リソグラフィ装置の通常動作中にマスクが配置される場所）に配置されている。マスク回折格子ＭＧに放射ビームＰＢが入射する。放射ビームは放射源ＳＯ（図１を参照のこと）によって発生される。従って放射ビームは、リソグラフィ装置によって製造中のウェーハを露光するために用いられる波長（例えば１９３ｎｍ）に対応した波長を有する化学線放射である。放射ビームは双極子（又は四極子）モードであるが、簡略化のため図２にはそのうち１つの極のみを示す。マスク回折格子は、放射ビームを回折させて、ゼロ次回折Ｌ０及び１次回折Ｌ１を形成する。これらの２つの回折次数Ｌ０、Ｌ１は投影システムＰＬ内を通って伝搬し、投影システムによってウェーハＷ上に集束される。他の回折次数も発生するが、これらは壁８、９によって阻止される（壁は不要な回折次数を除去するフィルタとして作用する）か、又は投影システムＰＬの開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）の外側にある。ウェーハＷには、入射する放射を回折させる回折格子ＷＧが設けられている。いくつかの回折次数が発生され得るが、２つのみの回折次数を図示する。図示する第１の回折次数は、マスク格子ＭＧによって回折されたゼロ次放射から発生されたウェーハ格子ＷＧの２次回折である。これは記号Ｌ０，２によって識別されている。図示する第２の回折次数は、マスク回折格子ＭＧによって回折された１次放射から発生されたウェーハ格子ＷＧの１次回折である。これは記号Ｌ１，１によって識別されている。これら２つの回折次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、共に伝搬する（それらは同一線上にある）。２つの回折次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、組み合わせ回折次数（又は組み合わせ次数）と称することができる。組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、投影システムＰＬ内を戻って伝搬する。次いで組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、壁９の反射面Ｍ１に入射し、この反射面Ｍ１は組み合わせ次数を検出器Ｄ１へ誘導する。検出器Ｄ１は強度検出器であり、組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１の強度を測定する。他の回折次数（組み合わせ次数を含めて）も、投影システムＰＬ内を戻って伝搬し得るが、これらの他の次数は壁９の反射面Ｍ１に入射せず、従って検出器Ｄ１に入射しない。壁９はこのようにフィルタとして作用し、この場合は組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１を選択すると共に他の回折次数を排除する。従って壁８、９は、２度フィルタとして作用する。１度目はマスク格子ＭＧから回折された放射のためであり、もう１度目はウェーハ格子ＷＧから回折された放射のためである。
【００６２】
[0061]    組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１の強度は、ウェーハ格子ＷＧと、入射回折次数Ｌ０及びＬ１によって形成されたマスク格子ＭＧの空間像との相対的な整合に依存する。マスク格子空間像の明るい線と、ウェーハ格子の反射部分との整合は、検出器Ｄ１において大きい強度を発生させる。逆に、マスク格子空間像の暗い線と、ウェーハ格子の反射部分との整合は、検出器Ｄ１において小さい強度を発生させる。このため、ウェーハ格子ＷＧ（及びウェーハ）をＸ方向に移動させると、マスク格子空間像の明るい線とウェーハ格子の反射部分との相対的な整合が変化し、組み合わせ次数の強度が正弦波状に変動する。ここでは格子の線に言及しているが、線から形成されていない格子（例えばチェッカーボード型の格子のような２方向に延出する格子）にも同じことが当てはまる。
【００６３】
[0062]  マスク格子の空間像は、投影システムＰＬの光軸に対して対称でない２つの回折次数Ｌ０、Ｌ１によって形成されるので、空間像は光軸に対して傾斜している。空間像の傾斜角は、２つの入射回折次数Ｌ０、Ｌ１を二等分し、図２でθとして表されている。マスク格子空間像の傾斜角θのため、空間像の明るい線とウェーハ格子の反射部分との整合は、ウェーハ格子のＺ方向の位置（すなわち、投影システムの焦点面に対するウェーハ格子の位置）の関数として変動する。繰り返すが、ここでは格子の線に言及しているが、線から形成されていない格子にも同じことが当てはまる。
【００６４】
[0063]  以下で更に説明するように、多数の検出器を用いる場合、Ｚ方向の移動は、Ｘ方向の移動によって発生される信号とは異なる信号を検出器において発生する。これにより、Ｚ方向の測定とＸ方向の測定とを区別することが可能となる。
【００６５】
[0064]  図３に、マスクセンサ装置ＭＳの変更された構成を概略的に示す。図３のマスクセンサ装置ＭＳは、図２のマスクセンサ装置とは異なる回折次数を伝送すると共に検出するように構成されている。図２に示す実施形態と同様、図３に示すマスクセンサ装置ＭＳは、マスク基板Ｓ及び回折格子ＭＧを備えている。図３では、入射放射の単一の極及び単一の検出器を示すのではなく、２つの入射極Ｌ、Ｒ、及び２つの検出器Ｄ１、Ｄ２を示す。図３には、上から見たマスク回折格子ＭＧの拡大図が含まれている。壁１８、１９は、マスク基板Ｓの下方に延出し、マスク基板Ｓとの間で放射を通過させることができる開口１０、１１を含む。図３の概略的な性質のため、及び図示の簡略化のため、壁１８、１９をマスク基板Ｓに接続する方法は図示していない（これについては以下で更に説明する）。マスクセンサ装置ＭＳには追加のコンポーネントが設けられ得るが、ここでは簡略化のため省略する。
【００６６】
[0065]  マスクセンサＭＳは、図３では第１及び第２の極Ｌ、Ｒによって概略的に表される双極子モードを含む放射ビームを用いて照明される。双極子モードは、約２／３のσ−ｉｎｎｅｒ及び約３／３のσ−ｏｕｔｅｒを有し得る。換言すると、双極子モードは、投影システムの開口数の外側３分の１を占有する（これは比較的大きいシグマであると見なされ得る）。マスク回折格子ＭＧは、この入射放射を複数の回折次数に回折させる。これは図２において、双極子の左側の極Ｌから発生されるゼロ次Ｌ０、１次Ｌ１、及び２次Ｌ２、並びに双極子の右側の極Ｒから発生されるゼロ次Ｒ０、１次Ｒ１、及び２次Ｒ２として概略的に示されている。壁１８、１９は、外面は反射性であるが、内面は放射を阻止するように作用する。このため、２次回折Ｌ２、Ｒ２は壁１８、１９によって阻止される（壁１８、１９は２次回折を除去する）。いずれにせよ、２次回折Ｌ２、Ｒ２は、マスク回折格子ＭＧの１対１のデューティサイクルのために比較的小さい振幅を有する。ミラーＭ１、Ｍ２の阻止効果のため、ゼロ次Ｌ０、Ｒ０及び１次Ｌ１、Ｒ１のみがリソグラフィ装置の投影システムＰＬ（図示せず）に入射し、ウェーハ上に結像される。これよりも高次（すなわち３次以上の次数）は、投影レンズの開口数の外側にある。
【００６７】
[0066]  図４は、マスク格子によって回折された放射が投影システムを通過した後に入射するウェーハＷを概略的に示す。また、図４は、ウェーハ上に設けられた回折格子ＷＧによって回折された放射も示す。ウェーハ格子ＷＧは透過性でなく反射性であるが、説明を容易にするため、ウェーハ格子から反射された放射をウェーハＷの下側に示す。ウェーハ格子ＷＧは反射性であるので、入射放射は、ウェーハ格子によって回折されることに加えて反射される。
【００６８】
[0067]  図４には、上から見たウェーハ格子ＷＧの拡大図が含まれている。ウェーハ格子ＷＧは対称的であり、マスク格子ＭＧの周期の２倍の周期を有する（投影システムＰＬの縮小率の影響は無視する）。入射放射は、ゼロ次及び１次の放射Ｒ０、Ｒ１、Ｌ０、Ｌ１を含む。ウェーハ格子ＷＧは入射放射をいくつかの回折次数に回折させるが、図４にはその一部のみを示す。まず、ゼロ次の入射放射Ｌ０について検討すると、この放射から発生された最初の２つの回折次数が図示されている。これらはゼロ次Ｌ０，０及び１次Ｌ０，１である。２次は、ウェーハ格子ＷＧの１対１のデューティサイクルのために強度が小さく、図示していない。ウェーハ格子ＷＧの周期はマスク格子ＭＧの周期の２倍であるので、回折次数間の角度分離はマスク格子で観察されるものの半分である。
【００６９】
[0068]  次に１次の入射放射Ｌ１について検討すると、これはゼロ次Ｌ１，０及び１次Ｌ１，−１として回折されている。２次回折も生じるが、ウェーハ格子ＷＧの１対１のデューティサイクルのために強度が小さいので、ここでは図示しない。回折次数間の角度分離はマスクで観察されるものの半分であるので、ゼロ次の入射放射Ｌ０から発生された１次回折Ｌ０，１、及び１次の入射放射Ｌ１から発生された１次回折Ｌ１，−１は、相互に重複する。１次回折Ｌ０，１及びＬ１，−１は、同一の放射源ＳＯから発し、回折限界の投影システムＰＬ（図１を参照のこと）によって結像されるので、相互にコヒーレントである。このため、１次回折Ｌ０，１とＬ１，−１との重複は干渉を発生させる。この干渉は縞の陰影によって概略的に示されている。１次回折Ｌ０，１とＬ１，−１との間の干渉の位相は、ウェーハ格子ＷＧの位置に応じて変動する。これについては以下で更に述べる。回折次数Ｌ０，１及びＬ１，−１を、ひとまとめにして組み合わせ回折次数（又は組み合わせ次数）と称する。
【００７０】
[0069]  他の入射放射Ｒ０、Ｒ１も同様に回折される。このため、ゼロ次の入射放射Ｒ０は、Ｒ０，０及び１次Ｒ０，１として回折される。１次の入射放射Ｒ１は、ゼロ次Ｒ１，０及び１次Ｒ１，−１として回折される。１次回折Ｒ０，１及びＲ１，−１は相互に重複し、従って相互に干渉する。この干渉は縞の陰影によって概略的に示されている。１次回折Ｒ０，１とＲ１，−１との間の干渉の位相は、ウェーハ格子ＷＧの位置に応じて変動する。回折次数Ｒ０，１及びＲ１，−１を、ひとまとめにして組み合わせ回折次数（又は組み合わせ次数）と称する。
【００７１】
図５は、組み合わせ次数Ｌ０，１及びＬ１，−１の第１の検出器Ｄ１による検出、並びに組み合わせ次数Ｒ０，１及びＲ１，−１の第２の検出器Ｄ２による検出を概略的に示す。概略的に示すように、壁１８、１９は、これらの組み合わせ次数のみを検出器Ｄ１、Ｄ２へ反射するように作用する。反射性の壁１８、１９は、他の回折次数Ｌ０，０、Ｌ１，０、Ｒ１，０、及びＲ０，０を検出器Ｄ１、Ｄ２に反射させず、これらを反射なしで通過させるような大きさ及び位置となっている。このため、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１、Ｒ０，１、Ｒ１，−１のみが検出器Ｄ１、Ｄ２に入射する（他の次数は反射性の壁１８、１９により除去される）。投影システムがすでに放射の集束を行っているので、放射を検出器Ｄ１、Ｄ２に集束するために光学部品は必要ない。ウェーハ格子ＷＧで生じる反射のため、各組み合わせ次数は、その組み合わせ次数を発生させた入射放射の極と同じ側で検出される。従って、左側の極Ｌは、左側の検出器Ｄ１によって検出される組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１を発生し、右側の極Ｒは、右側の検出器によって検出される組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１を発生する。
【００７２】
[0070]  検出器Ｄ１、Ｄ２は、入射放射の強度を検出するように構成されている（検出器が結像検出器である必要はない）。組み合わせ次数Ｌ０、Ｌ１、Ｒ０、Ｒ１における干渉の位相はウェーハ格子ＷＧの位置の関数として変化するので、検出器Ｄ１、Ｄ２から出力される強度信号を用いて、ウェーハ格子の位置を測定することができる。
【００７３】
[0071]  ウェーハＷを移動させると、組み合わせ次数Ｌ０，１及びＬ１，−１における干渉の位相が変化し、更に、組み合わせ次数Ｒ０，１及びＲ１，−１における干渉の位相が変化する。以下で更に説明するように、Ｘ方向の移動は、組み合わせ次数における干渉の位相を同じ符号で変化させ、Ｚ方向の移動は、組み合わせ次数における干渉の位相を逆の符号で変化させる。
【００７４】
[0072]  この効果について検討する別の方法は、ウェーハ格子ＷＧとマスク格子ＭＧの空間像との相対的な整合を参照することである。ウェーハ格子をＸ方向に移動させると、ウェーハ格子とマスク格子の空間像との相対的な整合は、双方の検出器Ｄ１、Ｄ２で同じように変化する。しかしながら、各極Ｌ、Ｒによって発生したマスク格子ＭＧの空間像は光軸に対して傾斜しており、左の極Ｌによって発生した空間像の傾斜は、右の極Ｒによって発生した空間像の傾斜とは逆の符号を有する。この結果、ウェーハ格子をＺ方向に移動させると、ウェーハ格子とマスク格子空間像との相対的な整合は、逆の符号で変化する。
【００７５】
[0073]  図６及び図７は、図３から図５に示す装置及び方法のシミュレーションの結果を示す。図６は、シミュレーションで用いたマスク回折格子及びウェーハ回折格子の形態を示す。マスク回折格子は、２１５ｎｍの周期を有する透過性振幅格子である。これは以下の式に基づいて計算される。
【数１】
0006302574.tif 000002
ここで、ｐは格子の周期であり、λは放射ビームの波長（この場合は１９３．３ｎｍ）であり、ＮＡは投影システムの開口数（この場合は１．３５）である。開口数は、投影システムによって捕獲されこの方法によって用いられる回折次数を決定する機構であるので、マスク格子周期の決定に用いられる計算の一部を形成する。マスク格子の周期は、３つの回折次数（すなわち０、１、及び２）は投影システムを通過できるが、これらよりも高次（３、４、等）は投影システムを通過しないように選択される。マスク格子の周期は、ウェーハレベルにおける等価サイズに換算して、すなわち、投影システムによってウェーハ上に結像されたものとして表現される（従来と同様である）。投影システムの縮小率が４ｘである場合、この例における格子の絶対周期（ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｐｅｒｉｏｄ）（すなわち、投影システムのマスク側で測定される）は８６０ｎｍとなる。
【００７６】
[0074]  図６にはウェーハ格子も示されている。これは反射性位相格子であり、４３０ｎｍの周期、すなわちマスク格子の２倍の周期を有する。反射性位相格子は、（以下で更に説明するように）ウェーハに格子をエッチングすることによって形成される。
【００７７】
[0075]  シミュレーションでは、１９３ｎｍの波長の双極子照明モードをマスク格子に適用し、生じた回折放射をウェーハ格子に適用した。シミュレーションの結果を図７に示す。図７は、瞳面における入射放射と生じた回折放射とを表し、図５に示す出力に対応した出力を発生させることが見てわかる。入射放射Ｌ、Ｒは点線で示されている。まず、左側の入射極Ｌについて検討すると、マスク格子は、ゼロ次回折Ｌ０、１次回折Ｌ１、２次回折Ｌ２、及び３次回折Ｌ３を発生させる。３次回折Ｌ３は投影システムの開口数の外側にある（開口数は実線ＮＡで識別されている）。２次回折Ｌ２は、壁１９（点線で識別されている）によって阻止される。照明モードの右側の極に移ると、４つの回折次数Ｒ０〜Ｒ３が発生され、２次回折は壁１８によって阻止され、３次回折は投影システムの開口数ＮＡの外側にある。
【００７８】
[0076]  図７では、説明を容易にするため、マスク格子の通過時及びウェーハ格子による回折時の回折次数のサイド間のスワッピングが省略されている。左側の極から発生されたゼロ次及び１次の回折は、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１を形成するように回折される。同様に、右側の極から発生されたゼロ次及び１次の回折は、組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１を形成するようにウェーハ格子によって回折される。壁１８、１９は、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１、Ｒ０，１、Ｒ１，−１に対応する角度範囲を有し、従って、組み合わせ次数を検出器へと反射する（が、他の不要な次数は除去する）。
【００７９】
[0077]  入射放射極Ｌ、Ｒは、放射波長をマスク格子ＭＧの周期で除算したものよりも角度サイズが小さい。この結果、マスク格子ＭＧによって発生する回折次数は部分充填される（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）。図７において、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１，Ｒ０，１、Ｒ１，−１は部分充填され、従って壁１８、１９のエッジまで完全には延出していない。これは、壁１８、１９とマスク格子ＭＧとの間である程度の位置公差を見込んでおきつつ、組み合わせ次数内の放射全体が壁によって検出器に反射されることを保証するので、有利である。これによって、壁１８、１９からの反射後に組み合わせ次数の強度を正確に検出することができる。壁１８、１９とマスク格子ＭＧとの間で、回折次数の部分充填によって与えられる公差よりも大きい不整合が発生した場合、これは、検出器から出力された信号における非線形から明白となる。ある程度の位置公差を与えるための部分充填回折次数の原理は、本発明の実施形態の任意のものと関連付けて用いることができる。
【００８０】
[0078]  図７に示すシミュレーション出力は、マスク格子に対してウェーハ格子のＸ方向の位置を「位相ステップさせる（ｐｈａｓｅ  ｓｔｅｐｐｉｎｇ）」ことで発生させた。「位相ステップ」という言葉が意図するのは、組み合わせ次数における放射強度の位相の小さい変化を測定できるように、充分に小さいＸ方向の移動を行うという意味である（この文脈において、小さい位相変化とは、位相周期よりも著しく小さい位相変化を意味するものと解釈され得る）。ウェーハ格子の１周期の間に、各位相ステップで測定値を取得した。図６に、個々の測定位置を十字形で示す。シミュレーションでは、ウェーハ格子の１周期内で全ての位相ステップ測定値を取得した。しかしながら、実際には必ずしもそうでない場合がある。多数の周期にわたって位相ステップ測定値を取得することも可能である（例えば、（０．１＋ｋ）ｐのステップサイズで１０ステップ。ここで、ｋは任意の整数に等しく、ｐはウェーハ格子の周期である）。換言すると、単一の格子周期で全ての測定を実行することは必須ではない。その代わり、複数の格子周期にわたって測定を分散させることも可能である（格子周期ごとに１つ以上の測定を実行する）。
【００８１】
[0079]  図８は、マスク格子及びウェーハ格子のＸ方向の相対位相の関数として、シミュレーションした組み合わせ次数の強度を示す。ウェーハ格子を公称初期位置から繰り返し移動させ、生じた組み合わせ次数の強度をシミュレーションにより決定した。ウェーハにおけるマスク格子の像は、像の形成に２つのみの回折次数（ゼロ次及び１次）を用いるので、正弦波変調を有する。このため、マスク格子空間像の下でウェーハ格子を移動させると、正弦波変調が観察される。変調の位相は、ウェーハのＸ及びＺ位置（従ってウェーハを支持するウェーハテーブルのＸ及びＺ位置）に関連する。図８には３つの異なる正弦波が示されている。第１の正弦波２０は、図６に示す相対位置を有するマスク格子及びウェーハ格子によって発生し、第２の正弦波２１は、ウェーハ格子の開始位置をＸ方向に４３ｍｍ変位させて発生し、第３の正弦波２２は、ウェーハ格子の開始位置を−Ｘ方向に４３ｍｍ変位させて発生した。
【００８２】
[0080]  正弦波２０〜２２の周期は、ウェーハ格子の周期の半分である（周期は２１５ｎｍである）。第１の組み合わせ次数（すなわち第１の検出器Ｄ１で観察される信号）は、第２の組み合わせ次数（すなわち第２の検出器Ｄ２で観察される信号）と同じ符号で変動する。これは、ウェーハ格子の各公称初期位置で１つのみの正弦波が見られることから、図８において明らかである。このため、ウェーハ格子のＸ方向の位置を変化させると、双方の検出器Ｄ１、Ｄ２は、同じ符号で変動する位相変化を検出する。これは、検出器Ｄ１、Ｄ２における信号の強度が、結像したマスク格子の明るい線とウェーハ格子の反射部分との重複の程度（異なる検出器間で変動しない）に依存するからである。
【００８３】
[0081]  図９は、投影システムの焦点面の外にウェーハ格子を移動させることの効果を示す。第１の正弦波２４は、ウェーハ格子が投影システムの焦点面内にある場合にウェーハ格子をＸ方向に位相ステップさせることで発生される。図からわかるように、第１の正弦波２４は、図８に示した第１の正弦波に対応する（検出器Ｄ１、Ｄ２は双方とも同じ信号を受信する）。ウェーハ格子を投影システムの焦点面よりも３９ｎｍ下方に位置付けると、１対の正弦波２５ａ、２５ｂが観察される。この場合、第１の組み合わせ次数（第１の検出器Ｄ１によって観察される）は第１の正弦波２５ａであり、第２の組み合わせ次数（第２の検出器Ｄ２によって観察される）は第２の正弦波２５ｂである。図に見られるように、第１及び第２の正弦波２５ａ、２５ｂは、格子が焦点面内にある場合に発生した正弦波２４の各側に等しい量ずつ離間している。このように、ウェーハを焦点面の外に移動させると、各組み合わせ次数について逆の符号を有する位相オフセットが発生する。観察される位相オフセットは、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１，Ｒ０，１、Ｒ１，−１の構成部分間の干渉から生じる。この干渉は、組み合わせ次数を形成する入射放射Ｌ０、Ｌ１、Ｒ０、Ｒ１が異なる入射角を有する（Ｚ方向にマスク格子空間像の異なる傾斜角を生じる）ために発生する。各組み合わせ次数について位相の符号が逆であるのは、放射が逆方向から入射する（従って傾斜角が逆の符号を有する）ためである。
【００８４】
[0082]  焦点面よりも７７ｎｍ下方にウェーハ格子を変位させた場合の第２の対の正弦波２６ａ、２６ｂも示されている。この対の正弦波２６ａ、２６ｂも焦点面正弦波２４の各側で等しく離間し、再び、組み合わせ次数が符号の異なる位相オフセットを有することが示される。観察される位相差は、適用されたデフォーカスに比例している（すなわち、投影システムの焦点面からの距離に比例している）。
【００８５】
[0083]  図８及び図９から認められるように、Ｘ方向のオフセットは検出器Ｄ１、Ｄ２において同相の信号を生じるのに対し、Ｚ方向の変位は逆相の信号を生じるので、Ｘ方向のオフセットをＺ方向の変位から区別することができる。Ｚ方向の変位の測定に用いられる差は、同時に２つの検出器Ｄ１、Ｄ２から出力される２つの信号の減算を行うことで決定され得る。あるいは、Ｚ方向の変位の測定に用いられる差は、異なる時点で単一の検出器Ｄ１又はＤ２から出力される２つの信号の減算を行うことで決定され得る。
【００８６】
[0084]  ある実施形態では、マスク基板Ｓに、Ｙ方向に延出する第２のマスク格子を設けることができ、更に、第２の対の検出器及びこれらに関連付けたミラーを設けることができる。Ｙ方向に延出する格子をウェーハ上に設けてもよい。これにより、Ｘ方向の位置に加えてＹ方向の位置を測定することができる。
【００８７】
[0085]  Ｙ方向の位置を測定する場合、Ｙ方向の成分を含むウェーハの移動が必要となる。これは、Ｙ方向だけのウェーハ移動とすることができる。あるいはこれは、Ｙ方向成分を含む他のいずれかの方向のウェーハ移動としてもよいが、この場合、検出される位相は、Ｙ方向の移動の投影に比例して変動する。この移動はＺ方向に直交してもよい。同様に、Ｘ方向の位置を測定する場合、Ｘ方向の成分を含むウェーハの移動が必要となる。この移動はＺ方向に直交してもよい。
【００８８】
[0086]  Ｚ方向の移動を用いて、位置検知を可能とする信号を検出器において発生することができる。しかしながら、そのような移動ではウェーハ表面全体の位置を測定できず、従って好適ではない。
【００８９】
[0087]  代替的な実施形態では、以下で述べるように、マスクセンサ装置に、２次元格子と、Ｘ方向及びＹ方向に対して４５度の向きに配置した検出器と、を設けることができる（Ｙ方向がリソグラフィ装置のスキャン移動方向である場合）。これによって、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向のウェーハ格子位置の同時測定値が得られる。一般的に、Ｘ方向の成分及びＹ方向の成分を含む任意の移動を用いて、Ｘ、Ｙ、及びＺ位置の格子位置の測定値を得ることができる。
【００９０】
[0088]  図１０の左側はマスクセンサ装置を概略的に示す。これは、単一のマスク格子及び関連付けられた検出器を備えるのではなく、複数のマスク格子及び関連付けられた検出器を備え（ＭＳ１〜ＭＳ７）、それらの各々をモジュールと称することができる。マスクセンサ装置は下から見た図であり、７つのモジュールＭＳ１〜ＭＳ７が設けられたマスク基板Ｓ（例えば石英から形成される）を備えている。５つのモジュールＭＳ１〜ＭＳ５はマスク基板Ｓの中央部に設けられ、その他のモジュールＭＳ６、ＭＳ７はマスク基板Ｓの縁部に設けられている。使用中、所与の時点で、７つのモジュールＭＳ１〜ＭＳ７の各々は、同一のウェーハ格子のＸ、Ｙ、及びＺ位置を測定する。ウェーハ格子は、Ｘ及びＹ方向で充分な距離にわたって延出しているので、各モジュールＭＳ１〜ＭＳ７から形成されたマスク格子空間像はそのウェーハ格子に入射する。ウェーハ格子は、例えばウェーハのほぼ全体にわたって延出し得る。（上述のような）位相ステップで投影システムに対してウェーハを移動させることで、様々なウェーハ位置で各モジュールＭＳ１〜ＭＳ７がウェーハ格子のＸ、Ｙ、及びＺ位置を測定するようになっている。これにより与えられた複数の測定値は、ウェーハ上の所望のロケーションからのウェーハ格子の偏差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）とウェーハの位置決めにおける誤差とを識別するために使用できる。
【００９１】
[0089]  ウェーハ上の所望のロケーションからのウェーハ格子の偏差とウェーハの位置決めにおける誤差との間の区別は、モジュールによって測定された位置とこれらの測定位置間の分離との双方を監視することにより達成できる。例えばＹ方向について検討すると、１回の測定サイクル中に、３つのモジュールＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ４がウェーハ格子の位置を測定する。これらの位置をＰ１、Ｐ２、及びＰ３と称することができる。コントローラＣＴ（図１を参照のこと）又は他の何らかのプロセッサは、これらの測定位置間の分離を測定する。測定された分離をΔＰ１、２及びΔＰ２、３と称することができる。測定位置Ｐ１〜Ｐ３とは異なり、測定分離ΔＰ１、２及びΔＰ２、３は、ウェーハの位置決めにおける誤差とは無関係である（それらが絶対位置測定値とは異なる測定値であるためである）。同様に、Ｘ方向について検討し、ウェーハ格子位置の測定及び分離の測定を行う。
【００９２】
[0090]  分離測定値を用いて、ウェーハ表面全体にわたって所望のロケーションからのウェーハ格子の偏差をマッピングするウェーハ格子のマップを生成する。このマップは、ウェーハ表面全体にわたるウェーハ格子偏差の方向及び振幅を示すベクトルを含み得る。
【００９３】
[0091]  いったんウェーハ格子偏差のマップが求められたら、モジュールＭＳ１〜ＭＳ７を用いて測定した位置からウェーハ格子偏差を減算することができる。これにより、測定位置からウェーハ格子偏差の効果が取り除かれるので、得られた測定位置はウェーハの位置決めにおける誤差だけに依存している。このように、ウェーハ位置決め誤差のマップが得られる。このマップは、位置決め誤差（ウェーハ書き込み誤差と称することもできる）の方向及び振幅を示すベクトルの形態とすることができる。各ウェーハ位置（ｘ、ｙ）で、ベクトルは３つの特性ｄＸ（ｘ，ｙ）、ｄＹ（ｘ，ｙ）、ｄＺ（ｘ，ｙ）を有し、従って３方向のベクトルである。
【００９４】
[0092]  上記のように、２つのモジュールＭＳ６、ＭＳ７はマスクセンサ装置のマスク基板Ｓの縁部に設けられている。これらのモジュールＭＳ６、ＭＳ７にこのように比較的大きい分離を与えると、ウェーハ格子高さの低周波数の変化の検出が向上するので有利である。すなわち、そのような低周波数の変化（例えば数ｍｍ又は数ｃｍで起こる変化）で与えられる信号対雑音比が向上する。モジュールＭＳ６、ＭＳ７はマスク基板の縁部に設けられるものとして図示するが、これらは、例えばマスク基板の縁部に又は縁部に隣接して設ければよい。一般に、モジュールＭＳ６、ＭＳ７間の分離が大きくなればなるほど、ウェーハ格子高の低周波数の変化に対する感度が良くなる。ウェーハ格子高の低周波数の変化は、Ｙ方向に関するウェーハ格子の傾きと同等であると考えられ得る。
【００９５】
[0093]  また、２つのモジュールＭＳ６、ＭＳ７をマスク基板Ｓの縁部に又は縁部に隣接して設けると、Ｚ方向を中心とするウェーハ格子の回転及びＸ方向のウェーハ格子の膨張（又は収縮）に対するマスクセンサ装置の信号対雑音の感度も向上する。
【００９６】
[0094]  モジュールＭＳ１〜ＭＳ７は、これら全てが同一の（相対）位相を測定するように位置決めすることができる。すなわち、所与の測定サイクル（すなわち各モジュールによる１回の測定）について、もしもウェーハ格子の偏差が存在せず、ウェーハの位置決めの誤差も存在しないならば、各モジュールは同一の出力を発生する。一般に、正弦波の振幅及び位相を決定するためには、正弦波の３回の測定が必要である。モジュールＭＳ１〜ＭＳ７は正弦波信号を測定しているので（図８及び図９に関連付けて説明したように）、測定した正弦波を特徴付けるためには３回以上の測定が必要である。
【００９７】
[0095]  代替的な実施形態では、３つのモジュール（例えばＭＳ１、ＭＳ３、ＭＳ５、又はＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ４）は、位相が１２０度ずれた測定を実行するように位置決めすることができる。すなわち、もしもウェーハ格子の偏差が存在せず、ウェーハの位置決めの誤差も存在しないならば、それらのモジュールは相互に位相が１２０度ずれた出力を発生するように位置決めされている。そのような実施形態では、１回の測定サイクル（すなわち各モジュールによる１回の測定）が、測定された正弦波を特徴付けるために充分な情報を提供する。従って、１回の測定サイクルが、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向におけるウェーハ格子の測定値を与える。
【００９８】
[0096]  図１０の右側に、マスクセンサ装置の代替的な実施形態が示されている。この代替的な実施形態では、３つのモジュールＭＳ１Ａ〜ＭＳ３Ａが、マスク基板Ｓの中央部に配置され、Ｙ方向（すなわちリソグラフィ装置のスキャン方向）で相互に分離されている。各隣接モジュールＭＳ１Ａ〜ＭＳ３Ａ間の分離は、１２０度の相対位相オフセットに対応し得る。マスク基板Ｓの１つの縁部に沿って又は隣接して３つのモジュールＭＳ４Ａ〜ＭＳ６Ａが配置され、マスク基板の反対側の縁部に沿って又は隣接して３つのモジュールＭＳ７Ａ〜ＭＳ９Ａが配置されている。いずれの場合でも、各隣接モジュールＭＳ４Ａ〜ＭＳ６Ａ、ＭＳ７Ａ〜ＭＳ９Ａ間の分離は１２０度の相対位相オフセットに対応し得る。図１０の右側に示す実施形態は、３自由度Ｘ、Ｙ、Ｚのウェーハ格子位置の測定と、３自由度Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚのウェーハ格子回転の測定とを、１回の測定サイクルで実行することを可能とする。
【００９９】
[0097]  一般的に言うと、振動信号（図８及び図９に示す信号等）の位相を決定するためには、様々なウェーハとマスクとの整合を用いた多数の強度測定が必要である。振動信号に対して、オフセット、変調、及び位相という３つのパラメータを適合させる。（例えば１２０度分離させて）３回の強度測定が必要となるのは、この理由のためである。
【０１００】
[0098]  強度測定は、順次（同一の検出器で経時的に）又は並行して（一度に多数の検出器で）実行し得る。後者の場合、複数の検出器が必要となる。ウェーハテーブルは６自由度を有し（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚ）、各自由度で少なくとも３回の測定が必要である。従って、少なくとも１８の未知数がある。各モジュールは３つの独立した強度信号を提供する（第４の信号は冗長である）。このため、ウェーハテーブルの全ての自由度を同時に測定するためには、少なくとも６のモジュールが必要となり得る。
【０１０１】
[0099]  図１１は、より詳細な１つのマスク格子及び検出器モジュールを概略的に示す。図１０から、マスク格子ＭＧがＸ軸及びＹ軸に対して４５度の向きに配置され、同様に検出器Ｄ１〜Ｄ４もＸ軸及びＹ軸に対して４５度の向きに配置されていることがわかる。以下で更に説明するように、マスク格子ＭＧ及び検出器Ｄ１〜Ｄ４をこのような向きに配置すると、ウェーハの位相ステッピング中にウェーハ格子のＸ位置及びＹ位置の双方を測定することが可能となる。
【０１０２】
[00100]  マスクセンサ装置の各モジュールは、マスク基板Ｓから下向きに延出するタワー３０を更に備えている。タワーは４つの壁を備え、その１つ３１を一方側から見たものを図１１に示す。壁３１には開口３２が設けられ、これは、マスク格子ＭＧによって回折されて伝搬する所定の角度範囲の放射を伝送できるような寸法である。壁３１は、開口３２の下に、使用中に組み合わせ回折次数を反射する反射面３３を有する。図３及び図５とともに図１１を参照すると、一実施形態において、開口３２は、入射したゼロ次回折Ｌ０（又はＲ０）の伝送を可能とし、反射面３３は、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１（又はＲ０，１、Ｒ１，−１）を反射し得ることがわかる。また、壁３１は、入射した２次回折Ｌ２（又はＲ２）の伝送を阻止することもできる。
【０１０３】
[00101]  開口３２の適切な寸法及び位置決めは、三角法を用いて選択することができる。タワー３０は、マスク基板Ｓから下方に、例えば６ｍｍ延出し得る（この深さはリソグラフィ装置において通常の使用中にペリクルを収容するため提供され得る）。図３に関連付けて上述したように、タワー３０は、マスク格子ＭＧによって発生した２次回折を阻止するように構成されている。この実施形態における２次回折に対応した角度範囲は、投影システムの開口数Ｎの１／３から２／３の間である。この実施形態では、投影システムの開口数は１．３５／４である（４で除算するのは、投影システムの縮小率を考慮に入れるためである）。従って、阻止される角度範囲は以下のように算出される。
【数２】
0006302574.tif 000003
タワーの高さは６０００μｍであるので、マスク格子の中央部からのタワー壁の横方向分離ｄは以下のように算出される。
【数３】
0006302574.tif 000004
図５を参照してわかるように、タワー３０は、検出器に入射するべき組み合わせ次数を反射するように構成されている。組み合わせ次数は、上記のものと同じ角度範囲、すなわち６．４６度＜θ＜１３度を有する。検出器に入射するべきでない回折次数を除去するためには、タワーの壁が他の角度を反射することなく上記の角度範囲を反射することが望ましい。従って開口３２は、θ＝１３度に対応する位置ｈ（マスク基板から測定される）で開始すればよい。これは以下のように算出される。
【数４】
0006302574.tif 000005
開口の上端をマスク基板から１８９５μｍに位置決めすることで、θ＞１９．７度で回折された放射を阻止できる。
【０１０４】
[00102]  再び図２を参照すると、使用中、マスクセンサ装置ＭＳを放射ビームＰＢで照明し、次いで投影システムＰＬの下方のウェーハ格子ＷＧが設けられたウェーハＷを移動させる。ウェーハは例えば、ウェーハのほぼ全体にわたってウェーハ格子の位置の測定を可能とするルートに追従することができる。そのようなルートの一例を図１２に概略的に示す。図１２において、ウェーハＷの移動を矢印４０で示す。見てわかるように、この移動は、Ｘ方向で相互に分離した一連のＹ方向の線形移動を含む。ウェーハを放射ビームで照明していない時にＸ方向で方向及び位置を変化させるので、ウェーハを放射ビームで照明している時はＹ方向の移動のみを行う。ウェーハを漸進的に（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｌｙ）移動させ、各移動の後に測定を実行することができる（これらの移動を位相ステップと称することができる）。この移動及び測定は、放射ビームを形成するレーザパルスと同期させることができる。あるいは、ウェーハを連続スキャン動作で移動させ、位相測定値を取得できる充分に速い速度で検出器の出力をサンプリングしてもよい。
【０１０５】
[00103]  代替的な実施形態では、レーザパルスと同期させた測定を実行する代わりに、検出器から測定値を連続的に取得し、電子機器を用いてサンプリングして個別の「測定ビン」に分けることができる。このサンプリングを行う速度は、制御電子機器によって決定すればよく、レーザパルスの周波数とは無関係としてもよい。このため、得られた信用できる（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）測定値において、各測定値は、（レーザがオンである場合に生じた信用できる測定値についての）有限強度測定値であるか、又は（レーザがオフである場合に生じた信用できる測定値についての）ゼロ強度である。この構成を用いる利点は、レーザパルスごとに１回の測定を実行する場合に比べ、単一のレーザパルス中に複数の信用できる測定値をサンプリングすることで、得られる情報が多くなり得ることである。これによって、他の場合に可能であるよりも迅速にウェーハテーブルを移動させることができる。別の利点は、同期を達成するためにレーザ電子機器を測定電子機器にリンクさせる必要がないことである。
【０１０６】
[00104]  一実施形態では、隣接した測定間の分離は１とすることができる（すなわち、測定は１ｍｍおきに実行する）。隣接したスキャン間のＸ方向の分離も、例えば１ｍｍとすればよい。Ｘ方向及びＹ方向の他の分離も使用可能であり、これは、所望のウェーハ位置決め誤差マップの細かさ又は粗さに応じて決めればよい。
【０１０７】
[00105]  一実施形態では、測定を１ｍｍおきに（又は他の何らかの比較的細かく離間した分離で）実行する代わりに、以降のリソグラフィ装置の使用中の露光位置に対応した位置でのみ測定を実行することも可能である。例えば、リソグラフィ装置を用いて２６ｍｍ×３３ｍｍのダイを露光する場合、後でダイ露光中に用いられる位置に対応した位置でのみ測定を実行すればよい。この例では、隣接したスキャン間でＸ方向の２６ｍｍの分離を用いることができる。この手法は、後でウェーハ露光中に用いられる位置でのみ位置誤差が測定されるという利点を与える。これは必要な測定数を減らし、従って必要な時間を短縮する。また、それらの位置で露光したダイについて、例えばウェーハの膨張及び回転から生じるフィールド間不整合の測定値を得ることができる。また、もっと高次のフィールド間補正を適用することも可能である。ダイのスキャン露光中に、（本発明の実施形態を用いて得た測定値に基づいて）６自由度のフィールド間補正を適用することができる。
【０１０８】
[00106]  図１３は、Ｘ及びＹ方向に延出する（従って、チェッカーボードと称される形態を有する）マスク回折格子ＭＧを概略的に示す。図１３に示すタイプのマスク回折格子ＭＧを用いる場合、これに対応した形態を有するウェーハ格子（例えばマスク格子の周期の２倍の周期を有する）を使用すればよい。ウェーハ格子はウェーハのほぼ全体にわたって延出し得る。これは、ウェーハ上に（例えばウェーハ格子内に設けられたギャップ内に）存在するアライメントマーク等の他のマークを排除するものではない。マスク回折格子は、矢印で示す方向に回折次数を発生させる。すなわち、Ｘ＝Ｙ方向に回折が生じ、Ｘ＝−Ｙ方向に回折が生じる。この実施形態では四極子照明が用いられる（例えば、以下の図１４に概略的に示すように）。再び図１０を参照すると、マスクセンサ装置ＭＳを用いて、４つの検出器Ｄ１〜Ｄ４により、マスク格子及びウェーハ格子の相対的な整合とウェーハ格子の焦点面からのＺ方向の変位とを同時に測定することができる。これは、検出器Ｄ１〜Ｄ４の出力を監視しながら図１２に示すようにウェーハを移動させることで達成され得る。
【０１０９】
[00107]  図１４は、直交方向に回折を生じる格子（例えばチェッカボード格子）を用いる場合に発生し得る問題を概略的に示す。図１４は、瞳面において回折次数間の不要な混合がどのように発生し得るかを概略的に示す。４つの極５１〜５４を含む四極子照明モードを用いてマスク格子を照明する。放射は、ゼロ回折次５１〜５４及び１次回折５０として回折される。図に矢印で概略的に示すように、この放射は、マスク格子（チェッカーボード形態を有する）によって直交方向（Ｘ＝Ｙ及びＸ＝−Ｙ）に回折される。この結果、極５０及び５３の＋／−１次回折が混合して組み合わせ次数５７を形成し、極５０及び５２の＋／−１次回折が混合して組み合わせ次数５６を形成する等となる（組み合わせ次数５５〜５８を模様の付いた円形で示す）。しかしながら、これに加えて、いくらかの放射が不要な方向に回折される。例えば矢印５９、６０で示すように、いくらかの放射が、Ｘ＝Ｙ方向の１次として、及びＸ＝−Ｙ方向の２次として（逆も同様である）、回折された極５３となる。この結果、この極５３からの放射は、組み合わせ回折次数５６、５８と不要に混合する。
【０１１０】
[00108]  回折放射の不要な混合は、マスクセンサ装置ＭＳの検出器Ｄ１〜Ｄ４で検出される信号に望ましくない影響を及ぼす。検出される位相とＸ及びＹの変位との線形の関係は維持されるが、Ｚ方向における位相とレンズ焦点面からの変位との関係はもはや線形でない。この問題に対して様々な解決策が可能である。第１の解決策は、非線形応答を測定し、これによって非線形応答を考慮に入れた信号の較正を得ることである。これを行うには、ウェーハ格子をＸ方向のみでステッピングし、検出器により出力された信号を測定し、ウェーハ格子をＹ方向のみでステッピングし、信号を測定し、ウェーハ格子をＺ方向のみでステッピングし、信号を測定すればよい。
【０１１１】
[00109]  代替的な手法は、直交方向に延出する別々の格子としてウェーハ格子を提供することである。これを行う場合、Ｘ方向及びＺ方向の位置測定値は、Ｘ方向に延出するウェーハ格子を用いて得ることができる。Ｙ及びＺ方向の位置測定値は、Ｙ方向に延出するウェーハ格子を用いて別個に得ることができる。この手法を用いる場合、マスク格子は２次元格子とすればよく、マスクセンサ装置は４つの検出器を含み得る。これらの検出器では、図１４に示す回折次数間の不要な混合は観察されない。これは、Ｘ方向に延出するウェーハ格子を用いた測定中に、Ｙ方向成分による回折次数が観察されないからであり、同様に、Ｙ方向に延出するウェーハ格子を用いた測定中に、Ｘ方向成分による回折次数が観察されないからである。
【０１１２】
[00110]  別の代替的な手法は、レチクル上で直交方向（例えばＸ方向及びＹ方向）に延出する別々の格子と、ウェーハ上で双方の方向（例えばＸ方向及びＹ方向）に延出する１つの格子と、を設けることである。ウェーハが１対１のデューティサイクルを有し、レチクル格子の２倍の周期を有するならば、各検出器では２つの干渉次数のみが観察される（例えば図３から図５に示すように）。ウェーハ上でＸ方向及びＹ方向の別々の格子を用いることに比べて、この手法の欠点は、Ｘ方向のマスク格子に関連付けたマスクセンサ装置が、Ｙマスク格子に関連付けたマスクセンサ装置とは別々でなければならない（すなわち２つのマスクセンサ装置が必要となる）ことである。
【０１１３】
[00111]  別の代替的な解決策について以下に記載する。これは、余分な測定スキャンを必要とせず、非線形応答の較正も必要としないので、好適な解決策であり得る。上記の解決策の２つ以上を組み合わせればよい。
【０１１４】
[00112]  ある実施形態において、マスクセンサ装置ＭＳは、タワーの開口を横方向にオフセットさせる（すなわち、マスク基板Ｓの面内でオフセットさせる）ように構成することができる。これに対応して、マスクセンサ装置の照明に用いられる照明モードの極をオフセットさせ得る。これによって、上記の問題を軽減又は完全に回避することが可能となる。図１５は、これを達成できる１つの方法を概略的に示す。この図は、瞳面において検出信号の発生に用いられる様々な回折次数を概略的に示す。照明は、オフセット四極子モード放射ビームによって提供される（以下で更に説明する）。極は、約１／３．２から約２／３．２の間のシグマを有する。１つの極がマスク格子によって回折され、ゼロ次Ｒ０及び１次Ｒ１を形成する。これら２つの次数Ｒ０、Ｒ１間のウェーハ格子における干渉は、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を発生させる。上述の実施形態とは異なり、ウェーハ格子の周期はマスク格子の周期と同一であり、既存の回折次数の間にあるのではなく既存の次数の一方側にある組み合わせ次数を発生させる。記号で示されるように、組み合わせ次数の一方の次数Ｒ０，２は、入射したゼロ次放射Ｒ０の２次回折である。組み合わせ次数の他方の次数Ｒ１，−１は、入射した１次放射Ｒ１の１次回折である。組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１の強度は、検出器Ｄ１によって検出され、上述したのと同じようにウェーハ格子のＸ、Ｙ、及びＺ位置を測定するために用いられる。このため、検出器は、１次で２度回折された放射を検出し、ゼロ次及び２次で回折された放射を検出する。この回折次数の組み合わせの使用は、組み合わせ次数を形成する双方の次数の強度が等しくなるように回折格子の最適化を可能とするので有利である。この結果、検出される放射は１００％コントラストを有する。
【０１１５】
[00113]  図１５からわかるように、検出器Ｄ１によって検出される組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、Ｘ＝−Ｙ方向の回折によって発生される。また、第２の検出器Ｄ２は、Ｘ＝−Ｙ−方向の回折によって発生される組み合わせ次数を測定するように構成されている。しかしながら、第２の検出器Ｄ２によって検出される回折の発生に用いられる極は、第１の検出器Ｄ１によって検出される回折の発生に用いられる極から、Ｘ＝Ｙ−方向にオフセットされている。マスク回折格子は、ゼロ次回折ＲＡ０及び１次回折ＲＡ１を発生させる。次いでウェーハ回折格子は、第２の検出器Ｄ２により検出される組み合わせ次数ＲＡ０，２、ＲＡ１，−１を発生させる。この第２の組み合わせ次数ＲＡ０，２、ＲＡ１，−１は、第１の検出器Ｄ１によって検出される１次組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１から、Ｘ＝Ｙ−方向にオフセットされている。第１の組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、以下で述べるように、タワーの横方向にオフセットした壁によって、第１の検出器Ｄ１へ選択的に反射される（他の回折次数は壁によって除去される）。同様に、第２の組み合わせ次数ＲＡ０，２、ＲＡ１，−１は、タワーの横方向にオフセットした壁によって、第２の検出器へ選択的に反射される（他の回折次数は壁によって除去される）。
【０１１６】
[00114]  まさに同じように、Ｘ＝Ｙ−方向にオフセットした極を用いて回折次数を発生させ、Ｘ＝−Ｙ方向にオフセットした検出器Ｄ３、Ｄ４によってこれらの回折次数を検出する。これらの次数は、図を複雑にしすぎるのを避けるため図１５では記号を付していない。
【０１１７】
[00115]  図１５に示す実施形態を用いる場合、図１４に示す問題は軽減又は解消される。この結果、検出器Ｄ１〜Ｄ４で検出される信号の位相は、ウェーハ格子のｚ位置の関数として線形に変動する。
【０１１８】
[00116]  図１５は、ウェーハ反射時の光軸に対する回折次数のミラーリング（ｍｉｒｒｏｒｉｎｇ）の効果を示さないという意味で、簡略化されたものである。図１６は、ミラーリングの効果を概略的に示す。円形で示す光軸ＯＡは、Ｚ方向に（すなわち図の面から一直線に出るように）延出している。照明モード極は、約１／３．２から約２／３．２の間のシグマを有し、光軸ＯＡから−Ｘ＝−Ｙ方向にオフセットしている。極は、マスク格子によって回折されて、ゼロ次Ｒ０及び１次Ｒ１を形成する。これらはリソグラフィ装置の投影システムＰＬを伝搬し、次いでウェーハ格子ＷＧによって回折される（例えば図２を参照のこと）。回折次数Ｒ０及びＲ１は軸外であるので、ウェーハ格子ＷＧによって回折された場合に生じる回折次数も軸外であるが、光軸ＯＡの反対側にある。従って、得られる組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、光軸において入射回折次数Ｒ０、Ｒ１に対してミラーリングされる。検出器Ｄ１は組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を受けるように位置決めされているので、光軸において入射回折次数Ｒ０、Ｒ１に対してミラーリングされる。
【０１１９】
[00117]  他の照明モード極についても、照明モード極に対する検出器の同様の変位が用いられる。
【０１２０】
[00118]  図１７から図２０は、図１５及び図１６に示した組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１の発生及び検出を概略的に示す。図１７は、正方形を含むマスク格子ＭＧを示す。これらの正方形は、より狭いチャネルによって分離されている。従って、マスク格子ＭＧは１対１のデューティサイクルを持たず、いくつかの偶数の回折次数を発生させる。代替的な構成では、チャネルは正方形よりも幅が広くてもよい。
【０１２１】
[00119]  図１８を参照すると、マスク基板Ｓ上にマスク格子ＭＧが示されている。また、マスク基板Ｓ上にタワーが設けられ、図１８ではその２つの壁４６、４７が見られる。一方の壁４６は、ミラーとして作用する反射外面を有する。マスク格子ＭＧは、中間シグマを有する放射ビーム極Ｒで照明される。マスク格子ＭＧは放射ビーム極を回折させ、ゼロ次回折Ｒ０及び１次回折Ｒ１を発生させる。他の回折次数も発生され得るが、これらは壁４６、４７によって阻止される。タワーの右側の壁４７は、タワーの左側の壁４６よりも（図１７に示す面内で）短く、これによって、ゼロ回折次数Ｒ０の伝送を可能とする開口５１が提供される。以下で更に説明するように、開口５１は光軸に対してオフセットされている。従って図１８の面は光軸に対応していない。図１８の面は、光軸が位置する面の背後にある。
【０１２２】
[00120]  図１９は、ウェーハ格子ＷＧが設けられたウェーハＷを示す。ウェーハ格子ＷＧはマスク格子ＭＧと同じ周期を有し、このため同じ角度分離の回折次数を発生させる。この場合も、ウェーハ格子は１対１のデューティサイクルを持たず、いくつかの偶数の回折次数を発生させる。ゼロ次回折Ｒ０及び１次回折Ｒ１がウェーハ格子ＷＧに入射する。ゼロ次回折Ｒ０は、ウェーハ格子ＷＧによって、ゼロ次Ｒ０，０及び２次Ｒ０，２として回折される。１次回折Ｒ１は、ウェーハ格子ＷＧによって、ゼロ次Ｒ１，０、１次Ｒ１，−１として回折される。他の回折次数も発生され得るが、図示しない。組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１が形成される。
【０１２３】
[00121]  図２０は、タワーの壁４７の反射面で反射されている組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を示す。組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は壁４７によって検出器Ｄ１へ反射され、ここで組み合わせ次数の強度が測定される。壁４７は他の回折次数を反射せず、これによって組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１のみが検出器Ｄ１に入射することを保証する。図２０の面は図１８の面とは異なる。この面は、紙面から上方向に移動されている。これは、図１６に関連付けて上述したように、照明極の軸外の性質のためである。照明の軸外の性質のため、マスク格子ＭＧによって発生した回折次数を阻止するタワーの壁４６、４７の部分は、ウェーハ格子ＷＧによって発生した回折次数を反射するタワーの壁の部分とは異なる。
【０１２４】
[00122]  図２１から図２３は、本発明のこの実施形態の部分を形成するタワーを示す。図２１は下から見たタワーを示し、図２２は線ＡＡ’に沿ったタワーの断面図であり、図２３はタワーを斜視図で示す。まず図２１及び図２２を参照すると、タワーは４つの壁４６〜４８から形成されている。各壁には開口５０〜５３が設けられ、これらはタワーの最下端（すなわちタワーを支持するマスク基板とは反対側の端部）から上方に延出して、タワーの途中で終端する。各開口は、それぞれが設けられた壁の中央部からオフセットされている。このオフセットの目的は図１８から理解することができる。図１８では、右側の壁４７の開口５１がゼロ次回折Ｒ０を通過させて、ウェーハ格子に入射することを可能とする。図２１において開口よりも上の右側の壁４７の部分（すなわち破線が通過する部分）は、開口が設けられていないが、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を検出器Ｄ１へ反射するように作用する反射面を有する（図２０を参照のこと）。もしもここに開口が存在したら、組み合わせ次数は検出器へ反射されない。一般に、開口５０〜５３は、マスク格子からのゼロ次数の伝送を可能としながら、マスク格子からのもっと高次の回折を阻止するような位置及び寸法となっている（１次マスク格子回折はタワーの底部から外部へ進み、２次以上はタワーによって阻止される）。更に、開口５０〜５３は、検出器へと反射される組み合わせ次数からオフセットされると共にそれらと一致しないような位置及び寸法となっている。
【０１２５】
[00123]  図２３は、２つの壁４７、４８及び対応した開口５１、５２を示すタワーの斜視図である。
【０１２６】
[00124]  タワーの寸法は、リソグラフィ装置において利用可能な空間によって部分的に制約され得る。例えばある実施形態では、タワーＴは５ｍｍの高さＴを有し得る（すなわちマスク基板から５ｍｍ下方に延出し得る）。タワーの横方向の寸法、並びに開口５０〜５３の大きさ及び位置は、入射する放射ビームのモデリング、マスク格子によって発生させる回折次数の位置及び大きさ、並びにウェーハ格子によって発生させる組み合わせ次数の位置及び大きさに基づいて決定することができる。例えば、タワーは約２．２ｍｍの幅ｗを有し得る。各開口５０〜５３は、約２．５ｍｍの高さｈ０、及び約０．５ｍｍの幅ｗ０を有し得る。各開口５０〜５３は、タワーの中央部からタワーの一方側まで延出し得る（開口は隣の壁の内面で終端する）。タワーの壁４６〜４９は約０．５５ｍｍの厚さを有し得る。
【０１２７】
[00125]  タワーは、石英、金属、又は他の任意の適切な材料から形成すればよい。材料は、充分に熱を伝達して、タワーが吸収する放射により引き起こされる損傷を回避することを可能とする。
【０１２８】
[00126]  タワーは、オフセット照明モード極と組み合わせて用いて、検出器Ｄ１〜Ｄ４による不要な回折組み合わせ（例えば図１４に示すもの）の検出を回避する。この結果、検出器Ｄ１〜Ｄ４で観察される信号は、投影システムの焦点面からのウェーハ格子距離の関数として線形に変動する。
【０１２９】
[00127]  図２４は、本発明の別の代替的な実施形態を概略的に示す。図２４のフォーマットは図１５のフォーマットに対応する。すなわち、回折次数及び検出器の位置を瞳面において概略的に表し、光軸に対するオフセットの効果は図示していない。図２４では、入射放射は（従ってゼロ次回折放射も）、この場合も中間シグマ（１／３．２から２／３．２の間）を有する。しかしながら、この実施形態では、検出器Ｄ１〜Ｄ４は瞳の中央部の近くに配置されている。一例として１つの極を取り上げると、ゼロ次回折Ｒ０及び１次回折Ｒ１がマスク格子によって発生される。組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１がウェーハ格子によって発生され、瞳の中央部の近くの検出器Ｄ１に入射する。同様に、対応する（横方向にオフセットされた）極について考えると、ゼロ次回折ＲＡ０及び１次回折ＲＡ１がマスク格子によって発生される。組み合わせ次数ＲＡ０，１、ＲＡ１，−１がウェーハ格子によって発生され、検出器Ｄ２に入射する。図２４に示す実施形態は、４つの検出器Ｄ１〜Ｄ４を相互に隣接して配置するのが実際には困難であり得るので、前述の実施形態に比べて有利でないと考えられる。これに対処するには、例えば、Ｄ１〜Ｄ４と表記したロケーションに検出器の代わりにミラーを位置決めし、各ミラーが、マスクセンサ装置のマスク基板上の他の適切な位置に配置された異なる検出器へ異なる組み合わせ次数を誘導するように、これらのミラーの向きを設定すればよい。
【０１３０】
[00128]  図２５は、代替的な照明モードを用いてマスク格子を照明する効果を概略的に示す。図２５は図１５と同様であり、検出器Ｄ１〜Ｄ４は同じロケーションに示されている。しかしながら、簡略化のため、１つの検出器Ｄ１について用いる回折モードのみを図示している。上述のように、中間シグマ極（１／３．２〜２／３．２）を用いてマスク回折格子を照明し、マスク回折格子はゼロ次回折Ｒ０及び１次回折Ｒ１を発生させることができる。ウェーハ格子は、検出器Ｄ１に入射する組み合わせ次数Ｒ０，２及びＲ１，１を発生させる。しかしながら、代替的な構成では、もっと小さいシグマ（０〜１／３．２）の照明極を用いてマスク回折格子を照明してもよい。この場合、生じるゼロ次回折ＲＢ０及び１次回折ＲＢ１は、中間シグマ極について観察されたものとは反対の位置を有する（適切なマスク格子周期の選択によって達成される）。ウェーハ格子によって発生された、結果として生じる組み合わせ次数ＲＡ０，−１、ＲＡ１，−２は、同じロケーションに入射し、従って同じ検出器Ｄ１に入射する。このため、同一の検出器構成を有する同一のマスクセンサ装置ＭＳは、２つの異なる照明モード、すなわち比較的小さいシグマ極（０／３．２〜１／３．２）及び中間シグマ極（１／３．２〜２／３．２）に使用され得ることが理解されよう。中間シグマ（１／３．２〜２／３．２）照明極を用いた照明は、検出器Ｄ１で観察される信号により良いコントラストを与えるので、好適であり得る。
【０１３１】
[00129]  中間シグマ極（１／３．２〜２／３．２）を有する照明モードでマスク回折格子を照明することは、（比較的小さいシグマ極照明に比べて）検出器Ｄ１〜Ｄ４でより良い干渉コントラストが得られるので、有利である。
【０１３２】
[00130]  検出器Ｄ１〜Ｄ４で観察される干渉コントラストは、検出される組み合わせ回折次数を形成する２つの回折次数の相対振幅に依存する。２つの回折次数が同一の振幅を有する場合にコントラストは最大となる。回折次数の振幅は、マスク格子のデューティサイクル及びウェーハ格子のデューティサイクルの選択によって最適化することができる（デューティサイクルは、異なる回折次数の相対振幅を決定する）。ウェーハ格子は位相格子であり、位相は、ウェーハ内での格子のエッチング深さから生じる。エッチ深さの変更を用いて、異なる回折次数の相対振幅に影響を及ぼすことも可能である。
【０１３３】
[00131]  図２６は、本発明の別の実施形態に従ったセンサ装置９９を概略的に示す。前述の実施形態とは異なり、センサ装置９９は実質的に２次元である（これは、マスク基板から下向きに延出するタワー又は同等の構造を含まない）。代わりにセンサ装置９９は、投影システムのマスク焦点面の外に（すなわち、リソグラフィ装置の従来の動作中にマスクが設けられる面の外に）配置されたスクリーンの形態をとっている。このスクリーンは、リソグラフィ装置の従来の動作中にペリクルが設けられる面に対応した面内に配置することができる。例えばスクリーンは、マスク焦点面よりも約５ｍｍ又は６ｍｍ下方とすればよい。スクリーンは、開口１０１が設けられた放射阻止材料１００を含む。例えばスクリーンは、反射性コーティングを施した石英から作製され、この反射性コーティングを取り除くことで、放射を伝送させる開口を設けることができる。検出器Ｄ１〜Ｄ４は、スクリーン内に提供されており、投影システムを介して戻ってくる放射を検出するように配置されている。検出器Ｄ１〜Ｄ４は、照明システムから投影システムの方へ進行する放射を検出せず、そのような放射を単に阻止する。このため、開口１０１に入射する放射だけが投影システムまで進んでいく。
【０１３４】
[00132]  スクリーン１００及び開口１０１によって与えられる機能性は、図２１〜図２３に示すタワーによって与えられる機能性に対応する。更に、タワーの関連する寸法は開口１０１の寸法に対応する。従って、開口の各アームが有する幅ｗ０はタワーの開口５１〜５３の幅ｗ０に対応し、開口１０１の全幅ｗはタワーの幅ｗに対応する。スクリーン１００及び開口１０１によって与えられる機能性は、図１７〜図１９に示すものに対応する。すなわち、マスク回折格子によって発生したゼロ次及び１次回折放射は伝送されるが、他の次数はスクリーンによって阻止される。検出器は、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１（及び同等の次数）のみを検出するように位置決めされ、他の次数は検出器が存在しないスクリーン上の他の位置に入射する。この実施形態を用いる場合、リソグラフィ装置には、マスク格子が設けられたマスクも提供される。マスク格子は直径数十ミクロンとすることができ、マスクの残り部分は非透過性である。従ってマスク格子は、格子が設けられたピンホールの形態を有し得る。所望の回折次数が開口１０１を通過し、所望の組み合わせ次数が検出器Ｄ１〜Ｄ４に入射するように、マスクに対してマスク格子を位置決めしなければならない。照明放射極の適切な選択による回折モードの部分充填を用いて、スクリーンに対するマスク格子の位置決めにある程度の公差を与えることができる。
【０１３５】
[00133]  図２６に示す実施形態は１つの開口１０１及び４つの検出器Ｄ１〜Ｄ４を含むが、２つ以上の開口及び関連付けられた検出器をスクリーン内に設けることも可能である。例えば、図１０に示したものに対応する構成に開口及び検出器を設けてもよい。この場合、それぞれの開口に対応したマスク格子を設けることができる。
【０１３６】
[00134]  図２６に示す実施形態の利点として、タワーを含まないので製造が容易になると共に損傷を受けにくくすることができる。
【０１３７】
[00135]  使用する検出器は、図２６に示す位置Ｄ１〜Ｄ４に配置されたフォトダイオードとすればよい。あるいは、光ファイバを用いて、図２６に示す位置Ｄ１〜Ｄ４から遠隔配置されたフォトダイオードに放射を移送することができる。この状況では、検出器は図示する位置Ｄ１〜Ｄ４に物理的に配置されないが、それにもかかわらず、それらの位置に入射する放射の検出が行われる。本発明の他の実施形態でも、このように光ファイバを用いることができる。電子検出器とは異なり、光ファイバは熱を発生させず、従って熱調節の必要が生じないので、光ファイバの使用は有利である。更に光ファイバは、電子検出器に比べ、占有する体積が小さく、より容易に装置内に一体化され得る。
【０１３８】
[00136]  本発明の実施形態によって、ウェーハテーブルの位置決めを６自由度で、すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚで較正することができる。このため、ウェーハテーブルの各位置（Ｘ，Ｙ）について、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向の位置誤差が求められ、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸を中心とする回転誤差が求められる。
【０１３９】
[00137]  本発明の実施形態は、従来技術よりも優れた多数の利点を提供する。例えば、ウェーハ全体の較正は、数時間をかけてウェーハの露光、現像、及び測定を行う必要なく、一時間未満（例えば約１５分間）で実行できる。較正を比較的迅速に実行できるので、不経済にならずに、より定期的に較正を実行することが可能となる。較正は、例えば特定のダイ（又はターゲットエリア）レイアウトを有するウェーハの露光に先立って実行され得る。フィールド間整合及びフィールド内整合は双方ともある程度のダイレイアウト依存性を含み得るので、これは有益である。
【０１４０】
[00138]  ほぼウェーハ全面にわたって延出する単一のウェーハ格子についての言及は、ウェーハ上に存在する他のマーク（例えばアライメントマーク）を排除するものではない。ほぼウェーハ全面にわたって延出するウェーハ格子は、他のマークを設けることができるギャップを含み得る。
【０１４１】
[00139]  本発明の実施形態について、ほぼウェーハ全面にわたって延出する単一のウェーハ格子によって説明したが、他の実施形態では他の形態のウェーハ格子も使用され得る。例えば、ウェーハ上に複数の別個のウェーハ格子を提供することも可能である。複数のウェーハ格子は、例えばウェーハの表面に延出するアレイとして提供され得る。
【０１４２】
[00140]  記載した本発明の実施形態は２つの照明モード極又は４つの照明モード極を使用したが、他の照明モード極数を用いてもよい。
【０１４３】
[00141]  単一の照明モード極を用いてもよい。しかしながら、この場合、位置測定を得るためにはウェーハの２方向の移動が必要である。すなわち、実質的にウェーハの面（ＸＹ面）内にある第１の方向と、ウェーハの面に実質的に垂直な（Ｚ方向の）第２の方向である。
【０１４４】
[00142]  ２つの照明モード極を用いる場合、（例えば図５に示すように）マスク格子の各側に配置された２つの検出器を用いればよい。この場合、上述したように、検出器分離方向にウェーハを移動させると、その方向（及びＺ方向）における位置測定値が与えられる。代替的な構成では、検出器は、第１の検出器が第１の方向（例えばＸ方向）における移動の位置測定値を与え、第２の検出器が垂直方向（例えばＹ方向）における移動の位置測定値を与えるように配置することができる。この場合、第１の検出器を用いた位置測定値を得るためには、Ｚ方向の移動に加えてＸ方向の移動が必要である。同様に、第２の検出器を用いた位置測定値を得るためには、Ｚ方向の移動に加えてＹ方向の移動が必要である。各方向に１つの照明極を用いることができる。
【０１４５】
[00143]  ３つの照明極を用いる場合、３つの検出器を設ければよい。そのうち２つはマスク格子の各側にあり、他の１つはマスク格子から垂直方向に離れている。例えば、Ｘ、Ｙ、及びＺの記号を用いると、２つの検出器がマスクのＸ方向の各側にあり、第３の検出器がマスクからＹ方向に離れている。Ｘ成分及びＹ成分を含む方向でのウェーハの移動が、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向における位置測定値を発生させる。
【０１４６】
[00144]  ４つの照明極及び４つの検出器を用いる場合、第４の極及び検出器は測定にいくらかの冗長性を与え得る。例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚの記号を用いると、２つの検出器がマスクのＸ方向の各側にあり、２つの検出器がマスクのＹ方向の各側にある。Ｘ方向に離れた検出器は、Ｘ及びＺ方向における位置測定値を与える。Ｙ方向に離れた検出器は、Ｙ及びＺ方向における位置測定値を与える。このため、Ｚ方向の測定は２度行われる。
【０１４７】
[00145]  本文書において、「回折次数」という言葉の意図する意味は、回折格子によって発生される最大強度の位置を決定する下記の回折次数式を参照して理解され得る。
【数５】
0006302574.tif 000006
ここで、ｄは格子周期であり、ｉは放射が格子に入射する角度であり、λは放射波長であり、ｍは正又は負とすることができる整数である。各整数値は異なる回折次数に対応する。
【０１４８】
[00146]  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、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。
【０１４９】
[00147]  リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素とウェーハとの間の空間を充填するように、ウェーハが比較的高い屈折率を有する液体、例えば水などに液浸されるタイプであってもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。
【０１５０】
[00148]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、適宜、例えば露光放射の使用、あるいは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対する、屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折システムを含む、様々な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。
【０１５１】
[00149]  本発明の実施形態について透過性リソグラフィ装置の文脈で記載したが、本発明は反射性リソグラフィ装置（例えばＥＵＶリソグラフィ装置）においても使用可能である。この場合、リソグラフィ装置の反射性の性質のため、リソグラフィ装置の照明システムからの放射ビームは、ある角度でマスクの方へ誘導され得る（すなわちマスクに対して垂直でない）。この入射角は既知であり、変化しない。従って、検出器及び関連付けられたフィルタは、測定値がこの角度による影響を受けないように構成することができる。例えば、放射ビームの入射方向に整合された検出器（及び関連付けられたフィルタ）を取り除いてもよい。これによって３つの検出器と関連付けられたフィルタとが残り、これらを例えば３つの照明極について上述したように使用することができる。
【０１５２】
[00150]  本発明の実施形態についてリソグラフィ装置の文脈で記載したが、本発明の実施形態は他の装置においても使用可能である。本発明の実施形態は、マスクインスペクション装置、メトロロジ装置、又は、ウェーハ（もしくは他の基板）もしくはマスク（もしくは他のパターニングデバイス）等の物体を測定する任意の装置の一部を形成し得る。これらの装置は一般にリソグラフィツールと称することができる。そのような装置の文脈において、ツールの投影光学部品は投影システムと同等であると見なされ得る。照明モード極を回折させるために用いられる格子は、投影光学部品の第１の側で任意の適切な表面上に設ければよい。物体（例えばウェーハ又はマスク）は、投影光学部品の反対側で支持構造によって保持して設ければよい。
【０１５３】
[00151]  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。この説明は本発明を限定するものではない。
【０１５４】
条項
以下に、詳述した本発明のいくつかの態様を提示する。
１．多数の放射極を用いて、リソグラフィ装置の投影システムのマスク側のマスク上の回折格子を照明することと、
前記投影システムを介して各照明極ごとに少なくとも２つの生成された異なる回折次数を結合することと、
前記投影システムを用いて前記回折次数をウェーハ上の格子に投影して、前記回折次数の回折によって１対の組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、
前記組み合わせ回折次数を、前記投影システムを介して戻し、前記組み合わせ回折次数の強度を測定するように構成された検出器に結合することと、
前記組み合わせ回折次数の前記測定された強度を用いて前記ウェーハ格子の位置を測定することと、
を備える測定方法。
２．前記マスク格子によって発生された不要な回折次数を除去することを更に備える、条項１の測定方法。
３．前記除去フィルタを用いて、各照明極ごとに前記少なくとも２つの回折次数のみを前記投影システム内へと伝送することを更に備える、条項２の測定方法。
４．前記組み合わせ回折次数のみが前記検出器に入射するように不要な放射を除去することを更に備える、条項１から３のいずれかの測定方法。
５．前記不要な回折次数を除去することが、前記マスク格子の近傍から、前記マスク格子のフィールド面から離れるように延出するタワーの壁を用いて実行される、条項２又は条項３の測定方法。
６．前記タワーの前記壁の開口を用いて、前記マスク格子によって発生された所望の回折次数を伝送することを更に備える、条項５の測定方法。
７．不要な回折次数を除去する一方で、前記マスク格子の近傍から前記マスク格子のフィールド面から離れるように延出するタワーの反射性外面を用いて前記組み合わせ回折次数を前記検出器へ反射させることを更に備える、条項４の測定方法。
８．前記タワーの前記壁の前記開口と前記タワーの前記反射性外面とが光軸に対してオフセットされている、条項５から７のいずれかの測定方法。
９．前記マスクと前記投影システムとの間のスクリーンを用いて、前記マスク格子によって発生された不要な回折次数を除去することを更に備える、条項１の測定方法。
１０．前記組み合わせ回折次数に対応した前記スクリーン上のロケーションに入射する放射の強度が測定される、条項９の測定方法。
１１．前記照明放射極が光軸に対してオフセットされている、条項１から１０のいずれかの測定方法。
１２．前記ウェーハ格子が１次元であって、前記リソグラフィ装置のスキャン方向に対して実質的に平行な方向に延出し、その方向におけるウェーハ位置の測定値が２つの放射極を用いて取得される、条項１から１１のいずれかの測定方法。
１３．前記ウェーハ格子が１次元であって、前記リソグラフィ装置のスキャン方向に対して実質的に垂直な方向に延出し、その方向におけるウェーハ位置の測定値が２つの放射極を用いて取得される、条項１から１２のいずれかの測定方法。
１４．前記格子の方向と同じ方向に離間させた２つの検出器を用いて前記組み合わせ次数の強度を測定する、条項１２又は条項１３の測定方法。
１５．前記マスク格子が２次元である、条項１から１４のいずれかの測定方法。
１６．前記マスク格子が前記リソグラフィ装置のスキャン方向と非平行な方向に延出する、条項１４の測定方法。
１７．前記投影システムのウェーハ側の前記格子が２次元であり、ほぼウェーハ全体にわたって延出する、条項１から１６のいずれかの測定方法。
１８．前記ウェーハ格子がチャネルで分離された正方形を含み、前記ウェーハ格子が１対１でないデューティサイクルを有する、条項１７の測定方法。
１９．前記ウェーハ格子の周期が前記マスク格子の周期に対応する、条項１５から１８の測定方法。
２０．多数のマスク格子が同時に照明され、生成されて前記検出器から出力される信号が監視される、条項１から１９のいずれかの測定方法。
２１．前記マスク格子が、隣接したマスク格子間に約１２０度の位相分離を与えるように位置決めされている、条項２０の測定方法。
２２．多数のウェーハ格子位置が同時に測定され、測定されたウェーハ格子位置間の差が決定される、条項２０又は条項２１の測定方法。
２３．前記測定されたウェーハ位置間の差を用いてウェーハ位置決め誤差を示すベクトルのマップを発生させる、条項２２の測定方法。
２４．前記ウェーハ位置決め誤差を示すベクトルが、３の位置自由度及び３の回転自由度で前記ウェーハの位置を特徴付ける、条項２３の測定方法。
２５．前記ウェーハ位置決め誤差マップが後に、ウェーハのリソグラフィ露光中にウェーハ位置決め誤差を補正するため用いられる、条項２３又は条項２４の測定方法。
２６．ウェーハ格子位置が測定され、後にウェーハへの特定のパターンのリソグラフィ露光中に用いられるウェーハ位置についてのみウェーハ位置決め誤差が決定される、条項２５の測定方法。
２７．前記ウェーハ格子位置が、実質的に前記ウェーハの面内の方向で測定されると共に、実質的に前記ウェーハの面に垂直な方向で測定される、条項１から２６のいずれかの測定方法。
２８．実質的に前記ウェーハの面に垂直な前記ウェーハ格子位置が、対応する組み合わせ回折次数を検出する検出器から出力される信号間の差を決定することによって取得される、条項２７の測定方法。
２９．前記信号間の差が、同時に異なる検出器から出力される信号について決定される、条項２８の測定方法。
３０．前記信号間の差が、異なる時点で同一の検出器から出力される信号について決定される、条項２８の測定方法。
３１．４つの放射極を用いて前記マスク回折格子を照明し、各々が異なる組み合わせ回折次数の強度を測定する４つの検出器が設けられている、条項１から３０のいずれかの測定方法。
３２．前記検出器のうち２つを用いて、第１の方向に分離したロケーションで放射強度を測定し、前記検出器のうち２つを用いて、前記第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向に分離したロケーションで放射を測定する、条項３１の測定方法。
３３．格子が設けられた基板と、
前記基板から延出し、前記格子によって発生された不要な回折次数を除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、
前記タワーの壁の外面によって反射された回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、
を備えるマスクセンサ装置。
３４．前記タワーが光軸に対してオフセットされた開口を含む、条項３３のマスクセンサ装置。
３５．前記格子、タワー、及び検出器がモジュールを構成し、複数のモジュールが前記基板上に設けられている、条項３３又は３４のマスクセンサ装置。
３６．格子が設けられた基板と、
前記基板の面から分離し、前記格子によって発生された所望の回折次数の伝送を可能とするように位置決めされた開口を含むスクリーンと、
前記スクリーンの前記基板とは反対の側に入射する放射を受けるように配置され、検出されることが望まれる回折次数に対応したロケーションで前記スクリーンに入射する回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、
を備えるマスクセンサ装置。
３７．前記開口が光軸に対してオフセットされたアームを含む、条項３６のマスクセンサ装置。
３８．前記格子、スクリーン開口、及び検出器がモジュールを構成し、前記マスクセンサが複数のモジュールを備える、条項３６又は条項３７のマスクセンサ装置。
３９．回折格子が設けられたウェーハであって、前記回折格子が２次元であると共に前記ウェーハのほぼ全体にわたって延出する、ウェーハ。
４０．前記回折格子が、１対１でないデューティサイクルを有するチャネルによって分離された正方形を含む、条項３９のウェーハ。
４１．前記回折格子は、他のマークが設けられているギャップを含む、条項３９又は条項４０のウェーハ。
４２．多数の放射極を用いて、リソグラフィツールの投影光学部品の第１の側の回折格子を照明することと、
前記投影光学部品を介して各照明極ごとに少なくとも２つの生成された異なる回折次数を結合することと、
前記投影光学部品を用いて前記回折次数を物体上の格子に投影して、前記回折次数の回折によって１対の組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、
前記組み合わせ回折次数を、前記投影光学部品を介して戻し、前記組み合わせ回折次数の強度を測定するように構成された検出器に結合することと、
前記組み合わせ回折次数の前記測定された強度を用いて前記物体格子の位置を測定することと、
を備える測定方法。
４３．放射のビームを提供するための照明システムと、
前記放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、
物体を保持するための支持構造と、
前記回折させた放射ビームを前記物体に投影するための投影光学部品と、
を備え、前記マスクセンサ装置が更に、タワーであって、前記基板から延出し、前記格子によって発生された不要な回折次数を除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、前記タワーの壁の外面によって反射された回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える、リソグラフィツール。
４４．放射のビームを提供するための照明システムと、
前記放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、
物体を保持するための支持構造と、
前記回折させた放射ビームを前記物体に投影するための投影光学部品と、
を備え、前記マスクセンサ装置が更に、
前記基板の面から分離し、前記格子によって発生された所望の回折次数の伝送を可能とするように位置決めされた開口を含むスクリーンと、
前記スクリーンの前記基板とは反対の側に入射する放射を受けるように配置され、検出されることが望まれる回折次数に対応したロケーションで前記スクリーンに入射する回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、
を備える、リソグラフィツール。
４５．放射極を用いて、リソグラフィ装置の投影システムのマスク側のマスク上の回折格子を照明することと、
前記投影システムを介して少なくとも２つの生成された異なる回折次数を結合することと、
前記投影システムを用いて前記回折次数をウェーハ上の格子に投影して、前記回折次数の回折によって組み合わせ回折次数が形成されるようにすることと、
前記組み合わせ回折次数を、前記投影システムを介して戻し、前記組み合わせ回折次数の強度を測定するように構成された検出器に結合することと、
前記組み合わせ回折次数の前記測定された強度を用いて前記ウェーハ格子の位置を測定することと、
を備える測定方法。
４６．放射のビームを提供するための照明システムと、
前記放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記回折させた放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
を備え、前記マスクセンサ装置が更に、タワーであって、前記基板から延出し、前記格子によって発生された不要な回折次数を除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、前記タワーの壁の外面によって反射された回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、を備える、リソグラフィ装置。
４７．放射のビームを提供するための照明システムと、
前記放射ビームを回折させるための格子が設けられた基板を備えるマスクセンサ装置を支持する支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記回折させた放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
を備え、前記マスクセンサ装置が更に、
前記基板の面から分離し、前記格子によって発生された所望の回折次数の伝送を可能とするように位置決めされた開口を含むスクリーンと、
前記スクリーンの前記基板とは反対の側に入射する放射を受けるように配置され、検出されることが望まれる回折次数に対応したロケーションで前記スクリーンに入射する回折次数を受けるように位置決めされた検出器と、
を備える、リソグラフィ装置。
【図１】
0006302574.tif 000007
【図２】
0006302574.tif 000008
【図３】
0006302574.tif 000009
【図４】
0006302574.tif 000010
【図５】
0006302574.tif 000011
【図６】
0006302574.tif 000012
【図７】
0006302574.tif 000013
【図８】
0006302574.tif 000014
【図９】
0006302574.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0006302574.tif 000032