(57)【要約】  チャック（１３）上のターゲット（２３）を処理するためのターゲット処理システムを動作させる方法であって、この方法は、チャック（１３）上に少なくとも第１のチャック位置マーク（２７）と第２のチャック位置マーク（２８）とを与えることと、第１及び第２のチャック位置マーク（２７，２８）を検出するために配置され、少なくとも第１のアライメントセンサ（６１）と第２のアライメントセンサ（６２）とを有するアライメント感知システム（１７）を与えることと、アライメント感知システム（１７）の少なくとも１回の測定に基づいてチャック（１３）を第１の位置に移動させることと、チャックの第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとを具備する。
2015513219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック（１３）上のターゲット（２３）を処理するためのターゲット処理システムを動作させる方法であって、
前記チャック（１３）上に少なくとも第１のチャック位置マーク（２７）と第２のチャック位置マーク（２８）とを与えることと、
前記第１及び第２のチャック位置マーク（２７，２８）を検出するために配置され、少なくとも第１のアライメントセンサ（６１）と第２のアライメントセンサ（６２）とを有するアライメント感知システム（１７）を与えることと、
前記アライメント感知システム（１７）の少なくとも１回の測定に基づいて前記チャック（１３）を第１の位置に移動させることと、
前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとを具備する方法。
【請求項２】
前記第２のチャック位置マーク（２８）に対する前記第１のチャック位置マーク（２７）の相対位置は、前記第２のアライメントセンサ（６２）に対する前記第１のアライメントセンサ（６１）の相対位置とほぼ同じである請求項１の方法。
【請求項３】
前記アライメント感知システム（１７）は、ほぼ水平方向（ｘ，ｙ方向）で前記チャック位置マークを測定するために配置される請求項１又は２の方法。
【請求項４】
前記ターゲット（２３）上にパターニングビーム（１８）を投影するために配置される最終投影システム（１１）を与えることをさらに具備し、
前記第１のアライメントセンサ（６１）は、第１の方向（ｙ軸）に前記最終投影システム（１１）から間隔を空けて配置され、前記第２のアライメントセンサ（６２）は、第２の方向（ｘ軸）に前記最終投影システム（１１）から間隔を空けて配置される請求項１ないし３のいずれか１の方法。
【請求項５】
前記ターゲット上にビームグリッド（６０）を形成するために、前記ターゲット上にパターニングビーム（１８）を投影することをさらに具備し、
前記第１のアライメントセンサ（６１）は、前記第１の方向（ｙ軸）で前記ビームグリッド（６０）から間隔を空けた位置マークを検出するために配置され、前記第２のアライメントセンサ（６２）は、前記第２の方向（ｘ軸）で前記ビームグリッド（６０）から間隔を空けた位置マーク（７７）を検出するために配置される請求項１ないし４のいずれか１の方法。
【請求項６】
前記ターゲット上にビームグリッド（６０）を形成するために、前記ターゲット上にパターニングビーム（１８）を投影することをさらに具備し、
前記アライメント感知システム（１７）は、前記ビームグリッド（６０）から間隔を空けた位置マークを検出するために配置される１以上のアライメントセンサ（６１，６２）を有し、
この方法は、前記１以上のアライメントセンサと前記ビームグリッド（６０）との空間的関係を決定することをさらに具備する請求項１ないし５のいずれか１の方法。
【請求項７】
前記アライメント感知システム（１７）は、前記ターゲットと前記チャックとの少なくとも一方の表面上の位置マークを検出するための少なくとも１つのアライメントセンサを有し、前記アライメントセンサは、
アライメント光ビームを与えるために配置される光源と、
前記表面による前記アライメント光ビームの反射によって発生された反射アライメント光ビームの光強度を決定するために配置される光強度検出器と、
前記表面上に前記アライメント光ビームを合焦させるために、及び、前記反射アライメント光ビームを前記光強度検出器にガイドするために配置される光学系とを有する請求項１ないし６のいずれか１の方法。
【請求項８】
前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することは、前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントするために前記チャック（１３）を移動させることと、前記チャック（１３）の現在位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとを含む請求項１ないし７のいずれか１の方法。
【請求項９】
前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントすることは、前記第１のチャック位置マーク（２７）を前記第１のアライメントセンサ（６１）とアライメントすることと、前記第２のチャック位置マーク（２８）を前記第２のアライメントセンサ（６２）とアライメントすることとを含む請求項８の方法。
【請求項１０】
前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントすることは、第１のアライメントセンサと第１のチャック位置マークとを、及び第２のアライメントセンサと第２のチャック位置マークとをアライメントするための最小二乗法を実行することを含む請求項９の方法。
【請求項１１】
前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントするために前記チャック（１３）を移動させることは、前記アライメントを達成するために、必要に応じて、２つの水平軸（ｘ，ｙ軸）に前記チャックを移動させることと、垂直軸（Ｒｚ方向）のまわりに前記チャックを回転させることとを含む請求項９又は１０の方法。
【請求項１２】
少なくとも２つの干渉計（１５）を有するチャック位置測定システムを与えることをさらに具備し、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することは、前記干渉計の出力を測定することを含む請求項１ないし１１のいずれか１の方法。
【請求項１３】
前記第１の位置に位置された前記チャック（１３）に対して前記干渉計（１５）を初期化することをさらに具備する請求項１２の方法。
【請求項１４】
複数のレベルセンサ（５７，５８，５９）を有するレベル感知システム（１９）を与えることと、
前記チャック（１３）上に基準面（２６）を与えて、前記レベルセンサに対して前記基準面（２６）の向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとをさらに具備する請求項１ないし１３のいずれか１の方法。
【請求項１５】
前記ビームグリッド（６０）の向きに関連付けて少なくとも１つの値を測定する前に、前記レベルセンサ（５７，５８，５９）の前記基準面（２６）をレベルセンサ平面とアライメントするために前記チャック（１３）を移動させることをさらに具備する請求項１４の方法。
【請求項１６】
前記基準面（２６）を前記レベルセンサ（５７，５８，５９）のレベルセンサ平面とアライメントするために前記チャック（１３）を移動させることは、
前記第１のレベルセンサ（５７）から前記基準面（２６）までの距離を測定して、前記第２のレベルセンサ（５８）から前記基準面（２６）までの距離を測定することと、
前記基準面（２６）が前記レベルセンサ平面と一致するように、必要に応じて前記チャックを移動させることとを具備する請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記レベル感知システム（１９）は、少なくとも、第１の方向（ｙ軸）に前記最終投影システム（１１）から間隔を空けて配置される第１のレベルセンサ（５７）と、第２の方向（ｘ軸）に前記最終投影システム（１１）から間隔を空けて配置される第２のレベルセンサ（５８）とを有する請求項１４ないし１６のいずれか１の方法。
【請求項１８】
前記アライメントセンサの少なくとも１つは、第１の点で前記表面（１２）上の位置マークを検出するために配置され、
前記レベルセンサの少なくとも１つは、前記第１の点で、又は前記第１の点の近くで、前記表面（１２）への距離を測定するために配置される請求項１４ないし１７のいずれか１の方法。
【請求項１９】
前記アライメント感知システム（１７）に対して前記チャック（１３）に直接又は間接的に載置されたターゲットに対する公称ターゲット中心位置を測定することをさらに具備する請求項１ないし１８のいずれか１の方法。
【請求項２０】
前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた測定値に少なくとも部分的に基づいて第２の位置に前記チャック（１３）を移動させることと、
前記チャックの前記第２の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとをさらに具備する請求項１ないし１９のいずれか１の方法。
【請求項２１】
中心位置にターゲット位置マーク（８１）を有する基準ターゲット（８０）を与えることと、
前記中心位置を前記アライメントセンサ（６１，６２）の少なくとも１つとアライメントするために前記チャック（１３）を移動させることと、
前記チャック（１３）の現在位置を測定することとを具備する請求項１ないし２０のいずれか１の方法。
【請求項２２】
前記アライメントセンサ（６１，６２）の各々に対して前記基準ターゲットの前記中心位置の相対位置を決定することをさらに具備する請求項２１の方法。
【請求項２３】
チャック（１３）上のターゲット（２３）を処理するためのターゲット処理システムであって、
少なくとも第１のチャック位置マーク（２７）と第２のチャック位置マーク（２８）とを含む移動可能なチャック（１３）と、
前記第１及び第２のチャック位置マーク（２７，２８）を検出するために配置され、少なくとも第１のアライメントセンサ（６１）と第２のアライメントセンサ（６２）とを有するアライメント感知システム（１７）と、
前記アライメント感知システム（１７）の少なくとも１回の測定に基づいて前記チャック（１３）を第１の位置に移動させるために配置されたアクチュエータシステムと、
前記チャック（１３）の前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定するために配置された測定システム（１０）とを具備するシステム。
【請求項２４】
前記第２のチャック位置マーク（２８）に対する前記第１のチャック位置マーク（２７）の相対位置は、前記第２のアライメントセンサ（６２）に対する前記第１のアライメントセンサ（６１）の相対位置とほぼ同じである請求項２３のシステム。
【請求項２５】
前記アライメント感知システム（１７）は、ほぼ水平方向（ｘ，ｙ方向）で前記チャック位置マークを測定するために配置されている請求項２３又は２４のシステム。
【請求項２６】
前記ターゲット（２３）上にパターニングビーム（１８）を投影するために配置された最終投影システム（１１）をさらに具備し、
前記第１のアライメントセンサ（６１）は、第１の方向（ｙ軸）に前記最終投影システム（１１）から間隔を空けて配置され、前記第２のアライメントセンサ（６２）は、第２の方向（ｘ軸）に前記最終投影システム（１１）から間隔を空けて配置されている請求項２３ないし２５のいずれか１のシステム。
【請求項２７】
前記ターゲット上にビームグリッド（６０）を形成するために、前記ターゲット上にパターニングビーム（１８）を投影するための最終投影システム（１１）をさらに具備し、
前記第１のアライメントセンサ（６１）は、前記第１の方向（ｙ軸）で前記ビームグリッド（６０）から間隔を空けた位置マークを検出するために配置され、前記第２のアライメントセンサ（６２）は、前記第２の方向（ｘ軸）で前記ビームグリッド（６０）から間隔を空けた位置マーク（７７）を検出するために配置されている請求項２３ないし２６のいずれか１のシステム。
【請求項２８】
前記ターゲット上にビームグリッド（６０）を形成するために、前記ターゲット上にパターニングビーム（１８）を投影するための最終投影システム（１１）をさらに具備し、
前記アライメント感知システム（１７）は、前記ビームグリッド（６０）から間隔を空けた位置マークを検出するために配置された１以上のアライメントセンサ（６１，６２）を有し、
このシステムは、前記１以上のアライメントセンサと前記ビームグリッド（６０）との空間的関係を決定するための測定システム（１０）をさらに具備する請求項２３ないし２７のいずれか１のシステム。
【請求項２９】
前記測定システム（１０）は、ほぼ水平方向（ｘ，ｙ方向）で前記ビームグリッド（６０）に対する前記アライメントセンサの位置を記述する各アライメントセンサに対するベクトルを決定することによって、前記１以上のアライメントセンサと前記ビームグリッド（６０）との間の空間的関係を決定するために配置されている請求項２８のシステム。
【請求項３０】
前記アライメント感知システム（１７）は、前記ターゲットと前記チャックとの少なくとも一方の表面上の位置マークを検出するための少なくとも１つのアライメントセンサを有し、前記アライメントセンサは、
アライメント光ビームを与えるために配置された光源と、
前記表面による前記アライメント光ビームの反射によって発生された反射アライメント光ビームの光強度を決定するために配置された光強度検出器と、
前記表面上に前記アライメント光ビームを合焦させるために、及び、前記反射アライメント光ビームを前記光強度検出器にガイドするために配置された光学系とを有する請求項２３ないし２９のいずれか１のシステム。
【請求項３１】
前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定するために、前記アクチュエータシステムは、前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントするために前記チャック（１３）を移動させるために配置され、前記測定システム（１０）は、前記チャック（１３）の現在位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定するために配置されている請求項２３ないし３０のいずれか１のシステム。
【請求項３２】
前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントするために前記チャック（１３）を移動させるために、前記アクチュエータシステムは、アライメントを達成するために、必要に応じて、２つの水平軸（ｘ，ｙ軸）に前記チャックを移動させるために、及び垂直軸（Ｒｚ方向）のまわりに前記チャックを回転させるために配置されている請求項３１のシステム。
【請求項３３】
前記チャック位置マーク（２７，２８）を前記アライメントセンサ（６１，６２）とアライメントするために、前記測定システム（１０）は、第１のアライメントセンサと第１のチャック位置を、及び第２のアライメントセンサと第２のチャック位置マークをアライメントするための最小二乗法を実行するために配置されている請求項３２のシステム。
【請求項３４】
少なくとも２つの干渉計（１５）を有するチャック位置測定システムをさらに具備し、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することは、前記干渉計の出力を測定することを含む請求項２３ないし３３のいずれか１のシステム。
【請求項３５】
複数のレベルセンサ（５７，５８，５９）を有するレベル感知システム（１９）と、
前記チャック（１３）上の基準面（２６）とを具備し、
前記レベルセンサに対して前記基準面（２６）の向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定する請求項２３ないし３４のいずれか１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハなどのターゲットを処理するためのリソグラフィシステム及びウェーハなどのターゲットを処理するためのリソグラフィシステムを動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この分野で周知のターゲットを処理するためのシステムは、通常、ターゲット面上にパターンを投影するための最終投影システムと、最終投影システムに対するウェーハの位置を決定するためのシステムとを有する。一般的に、これらシステムは、ウェーハ上の位置マークを使用することができる。パターンを投影する第１のセッションと第２のセッションとの間に、リソグラフィシステムからウェーハを取り外すために位置マークが必要とされることができる。この場合、第２のセッションのパターンの位置が第１のセッションのパターンの位置と適合されることが必要とされることがあり、最終投影システム（又はパターニングビーム）に対するウェーハの位置が、各セッションの初めに、２回、決定されなければならないことがある。しかしながら、高い再現性を有する最終投影システムに対してウェーハの位置を決定するのは難しいことがある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、ウェーハなどのターゲットを処理するための改良されたリソグラフィシステム及び方法を提供することである。本発明は、チャック上のターゲットを処理するためのターゲット処理システムを動作させる方法であって、前記チャック上に、少なくとも第１のチャック位置マークと第２のチャック位置マークとを与えることと、前記第１及び第２のチャック位置マークを検出するために配置され、少なくとも第１のアライメントセンサと第２のアライメントセンサとを有するアライメント感知システムを与えることと、前記アライメント感知システムの少なくとも１回の測定に基づいて前記チャックを第１の位置に移動させることと、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとを具備する方法である。
【０００４】
前記第２のチャック位置マークに対する前記第１のチャック位置マークの相対位置は、前記第２のアライメントセンサに対する前記第１のアライメントセンサの相対位置とほぼ同じであることができる。前記アライメントシステムは、ほぼ水平方向（ｘ，ｙ方向）で前記チャック位置マークを測定するために配置されることができる。本方法は、前記ターゲット上にパターニングビームを投影するために配置される最終投影システムを与えることをさらに具備することができ、前記第１のアライメントセンサは、第１の方向（ｙ軸）に前記最終投影システムから間隔を空けて配置され、前記第２のアライメントセンサは、第２の方向（ｘ軸）に前記最終投影システムから間隔を空けて配置される。このように、アライメントセンサは、両次元でチャック位置マークの位置のより速い決定を与えるために、垂直なｘ軸及びｙ軸に沿って配置されることができる。
【０００５】
本方法は、前記ターゲット上にビームグリッドを形成するために、前記ターゲット上にパターニングビームを投影することをさらに具備することができ、前記第１のアライメントセンサは、前記第１の方向（ｙ軸）で前記ビームグリッドから間隔を空けた位置マークを検出するために配置され、前記第２のアライメントセンサは、前記第２の方向（ｘ軸）で前記ビームグリッドから間隔を空けた位置マークを検出するために配置される。この配置では、アライメントセンサは、両次元でチャック位置マークの位置のより速い決定を与えるために、ターゲット上に投影されるビームグリッドに対して垂直なｘ軸及びｙ軸に沿って配置される。
【０００６】
本方法は、前記ターゲット上にビームグリッドを形成するために、前記ターゲット上にパターニングビームを投影することをさらに具備することができ、前記アライメント感知システムは、前記ビームグリッドから間隔を空けた位置マークを検出するために配置される１以上のアライメントセンサを有し、この方法は、前記１以上のアライメントセンサと前記ビームグリッドとの空間的関係を決定することをさらに具備する。１以上のアライメントセンサとビームグリッドとの間の空間的関係を決定することは、ほぼ水平方向（例えばｘ，ｙ方向）でビームグリッドに対するアライメントセンサの位置を記述する各アライメントセンサのベクトルを決定することを含むことができる。
【０００７】
前記アライメント感知システムは、前記ターゲットと前記チャックとの少なくとも一方の表面上の位置マークを検出するための少なくとも１つのアライメントセンサを有することができ、前記アライメントセンサは、アライメント光ビームを与えるように配置された光源と、前記表面による前記アライメント光ビームの反射によって発生された反射アライメント光ビームの光強度を決定するように配置された光強度センサと、前記表面にアライメント光ビームを合焦させるために、及び、前記反射アライメント光ビームを光強度検出器にガイドするために配置された光学系とを有することができる。
【０００８】
前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することは、前記チャック位置マークを前記アライメントセンサとアライメントするために前記チャックを移動させることと、前記チャックの現在位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとを含むことができる。前記チャック位置マークを前記アライメントセンサとアライメントするために前記チャックを移動させることは、前記アライメントを達成するために、必要に応じて、２つの水平軸（ｘ，ｙ軸）に前記チャックを移動させることと、垂直軸（Ｒｚ方向）のまわりに前記チャックを回転させることとを含むことができる。
【０００９】
前記チャック位置マークを前記アライメントセンサとアライメントすることは、第１のアライメントセンサと第１のチャック位置マークとを、及び第２のアライメントセンサと第２のチャック位置マークとをアライメントするための最小二乗法を実行することを含むことができる。
【００１０】
少なくとも２つの干渉計を有するチャック位置測定システムが与えられることができ、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することは、前記干渉計の出力を測定することを含む。本方法は、前記第１の位置に位置された前記チャックに対して前記干渉計を初期化することをさらに具備する。本方法は、さらに、チャック初期化位置としてチャックの第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの測定値を記憶することを具備することができる。
【００１１】
複数のレベルセンサを備えたレベル感知システムが与えられることができ、基準面が前記チャック上に与えられ、本方法は、前記レベルセンサに対して前記基準面の向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとをさらに具備することができる。本方法は、前記ビームグリッドの向きに関連付けて少なくとも１つの値を測定する前に、前記レベルセンサの前記基準面をレベルセンサ平面とアライメントするために前記チャックを移動させることをさらに具備することができる。これは、チャックの傾きが後続の測定及び処理を簡単にするために直されるかアライメントされることを可能にする。前記基準面を前記レベルセンサのレベルセンサ平面とアライメントするために前記チャックを移動させることは、前記第１のレベルセンサから前記基準面までの距離を測定して、前記第２のレベルセンサから前記基準面までの距離を測定することと、前記基準面が前記レベルセンサ平面と一致するように、必要に応じて、前記チャックを移動させることとを具備することができる。前記レベル感知システムは、ほぼ垂直方向（例えばｚ方向）で表面までの距離を測定するために配置されることができる。前記レベル感知システムは、少なくとも、第１の方向に前記最終投影システムから間隔を空けて配置された第１のレベルセンサと、第２の方向に前記最終投影システムから間隔を空けて配置された第２のレベルセンサとを有することができる。
【００１２】
前記アライメント感知システムは、少なくとも１つのアライメントセンサを有することができ、前記レベル感知システムは、少なくとも１つのレベルセンサを有することができ、前記少なくとも１つのアライメントセンサは、第１の点で前記表面上の位置マークを検出するために配置され、前記レベルセンサの少なくとも１つは、前記第１の点で、又は前記第１の点の近くで、前記表面までの距離を測定するために配置されることができる。
【００１３】
本方法は、前記アライメント感知システムに対して前記チャックに直接又は間接的に載置されたターゲットに対する公称ターゲット中心位置を測定することをさらに具備することができる。本方法は、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた測定値に少なくとも部分的に基づいて前記チャックを第２の位置に移動させることと、前記チャックの前記第２の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することとをさらに具備することができる。本方法は、中心位置にターゲット位置マークを有する基準ターゲットを与えることと、前記中心位置を前記アライメントセンサの少なくとも１つとアライメントするために前記チャックを移動させることと、前記チャックの現在位置を測定することとを具備することができる。本方法は、例えばベクトルを計算することによって、アライメントセンサの各々に対して基準ターゲットの中心位置の相対位置を決定することを含むことができる。
【００１４】
本発明はまた、上で述べられた方法に付加的に、又は上で述べられた方法とは別個に行われることができる方法に関し、この方法は、焦点面上に焦点距離を有するパターニングビームを生成する工程と、前記ビーム位置センサ上にビームグリッドを形成する前記パターニングビームの下に前記ビーム位置センサを配置するために前記チャックを移動させる工程と、前記ビーム位置センサ上の前記ビームグリッドの向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定する工程とを具備する。パターニングビームを生成する工程は、グリッドの形態で配置される複数のサブビームを生成することを含むことができる。本方法は、前記ビーム位置センサ上に少なくとも１つのブロッキングフィーチャを与えることができ、前記ビーム位置センサ上に前記ビームグリッドの向きと関連付けられた少なくとも１つの間を測定する工程は、前記ビーム位置センサの前記少なくとも１つのブロッキングフィーチャを横切って前記パターニングビームを掃引することを含むことができる。
【００１５】
前記パターニングビームを生成する工程は、グリッドの形態で配置される複数のサブビームを生成することを含むことができ、前記ビーム位置センサ上の少なくとも１つのブロッキングフィーチャを与える工程は、サブビームの公称相対空間位置に対応する相対空間位置で前記ビーム位置センサ上に配置された複数のブロッキングフィーチャを与えることを含むことができ、前記パターニングビームを掃引する工程は、前記複数のブロッキングフィーチャの対応するものを横切って前記複数のサブビームを掃引することを含むことができる。
【００１６】
前記ターゲットは、第１のパターンと、表面上に形成されたターゲット位置マークとを有することができ、この方法は、さらに、前記チャックの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値及び前記ビームグリッドの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値に基づいて、前記チャック及び前記ビームグリッドをアライメントすることを含むことができる。前記チャック及び前記ビームグリッドをアライメントする工程は、垂直軸（例えばＲｚ方向）のまわりにチャックを回転させることを含むことができる。前記アライメントセンサに対する前記チャックの向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定する工程は、ほぼ水平なチャック軸を決定することを含むことができ、前記パターニングビームを生成する工程は、グリッドの形態で配置される複数のサブブームを生成することを含むことができ、前記サブブームは、ほぼ水平なビームグリッド軸に対して配置され、前記チャック及び前記ビームグリッドをアライメントする工程は、前記ビームグリッド軸に平行に前記チャック軸をアライメントすることを含む。
【００１７】
本発明は、さらに、上で述べられた方法に付加的に、又は上で述べられた方法とは別個に行われることができる方法に関し、この方法は、前記ターゲットの表面を前記パターニングビームの前記焦点面とアライメントする工程を具備する。前記ターゲットの表面を前記パターニングビームの前記焦点面とアライメントする工程は、前記ビームグリッドの原点の下に前記チャックの原点を配置するために、必要に応じて、２次元（ｘ，ｙ方向）でほぼ水平に前記チャックを移動させることと、前記最終投影システムの前記焦点面に前記チャックの前記原点を配置するために、必要に応じて、ほぼ垂直方向（ｚ方向）に前記チャックを移動させることとを含む。本方法は、さらに、前記基準面をレベルセンサ平面にアライメントするために、必要に応じて、ほぼ水平軸（Ｒｘ，Ｒｙ方向）のまわりに前記チャックを回転させることを含むことができる。
【００１８】
本方法は、前記チャック軸を前記ビームグリッド軸とアライメントするために、必要に応じて、ほぼ垂直軸（Ｒｚ方向）のまわりに前記チャックを回転させることを含むことができ、また、前記焦点面と一致するレベルセンサ平面まで前記レベルセンサを較正することを含むことができる。
【００１９】
本発明は、さらに、上で述べられた方法に付加的に、又は上で述べられた方法とは別個に行われることができる方法に関し、この方法は、前記ターゲットのための公称中心位置に対する前記ターゲット上の第１のパターンの中心位置のオフセットを測定する工程と、前記オフセットに基づいて前記アライメントセンサシステムに対する前記ターゲット位置マークの位置及び前記ターゲットに対する前記ターゲット位置マークの位置と関連付けられた少なくとも１つの値を計算することとを具備することができる。
【００２０】
上で述べられた方法において前記第１のパターンビームグリッドの向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定する工程は、前記第１のアライメントセンサの下に前記ターゲット上の前記第１のパターンの中心位置を配置するために前記チャックを移動させることと、第１のアライメントセンサの下に第１のターゲット位置マークを配置するために前記チャックを移動させることと、前記ビームグリッドに対する前記第１のターゲット位置マークの位置を決定することとを具備する。本方法は、前記第２のアライメントセンサの下に前記ターゲットの中心を配置するために前記チャックを移動させることと、前記第２のアライメントセンサの下に第２のターゲット位置マークを配置するために前記チャックを移動させることと、前記ビームグリッドに対する前記第２のターゲット位置マークの位置を決定することとをさらに具備することができる。
【００２１】
上で述べられた方法は、前記第１のパターンの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値及び前記ビームグリッドの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値に基づいて、前記表面上に形成された前記第１のパターンを前記ビームグリッドにアライメントすることをさらに具備することができる。本方法は、前記第１のターゲットパターンの軸（ｙ軸）を前記ビームグリッドの対応する軸（ｙ軸）とアライメントするために、前記ターゲットを回転させることを含むことができ、また、前記パターニングビームで前記表面上に第２のパターンを形成することを含むことができる。
【００２２】
本発明はまた、パターニングビームでターゲット上に第２のパターンを形成するための方法に関し、前記第２のパターンは、前記ターゲットの表面上に既に形成された第１のパターンとアライメントされ、本方法は、前記パターニングビームを生成するためのリソグラフィシステムを与えることを具備し、前記リソグラフィシステムは、前記表面上に前記パターニングビームを投影するための最終投影システムを有し、さらに、アライメント感知システム及びレベル感知システムを有し、本方法は、チャック位置マーク及びビーム位置センサを有するチャックを与えることを具備する。本方法は、前記アライメント感知システムの少なくとも１回の測定に基づいて前記チャックを第１の位置に移動させて、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定する工程と、前記アライメント感知システムに対して前記チャック上に直接又は間接的に載置されたターゲットの公称中心の位置を測定する工程と、焦点面上に焦点距離を有するパターニングビームを生成する工程と、前記ビーム位置センサ上にビームグリッドを形成する前記パターニングビームの下に前記ビーム位置センサを配置するために前記チャックを移動させる工程と、前記ビーム位置センサ上に前記ビームグリッドの向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定する工程とを具備することができる。本方法は、前記チャック上に直接又は間接的に前記ターゲットを配置する工程をさらに具備し、前記ターゲットは、表面を有し、前記表面上に形成された第１のパターン及びターゲット位置マークを有し、本方法は、前記チャックの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値に基づいて前記チャック及び前記ビームグリッドをアライメントする工程と、前記チャックの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値及び前記ビームグリッドの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値に基づいて前記チャック及び前記ビームグリッドをアライメントする工程と、前記ターゲットの表面を前記パターニングビームの前記焦点面とアライメントする工程と、前記第１のパターンの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値及び前記ビームグリッドの向きと関連付けられた前記少なくとも１つの測定値に基づいて前記ビームグリッドで前記表面に形成された前記第１のパターンをアライメントする工程と、前記パターニングビームで前記表面上に前記第２のパターンを形成する工程とを具備する。
【００２３】
本発明は、さらに、ビームグリッドに対してパターンの空間的関係を決定するための方法に関し、前記パターンは、ターゲットの表面に形成され、前記ターゲットは、チャック上に直接又は間接的に配置され、前記ビームグリッドは、前記表面上にパターニングビームを投影することによって形成される。本方法は、前記チャックを第１の位置に移動させて、基準座標フレームに対する前記チャックの空間的関係と関連付けられた少なくとも第１の値を測定することと、前記第１の値に少なくとも部分的に基づいて前記チャックを第２の位置に移動させることと、前記基準座標フレームに対する前記ターゲットの空間的関係と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することと、前記第１の値、前記第２の値及び前記第３の値に少なくとも部分的に基づいて前記チャックを第４の位置に移動させることと、前記基準座標フレームに対する前記パターンの空間的関係と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することを具備する。
【００２４】
他の態様では、本発明は、チャック上のターゲットを処理するためのターゲット処理システムに関し、このシステムは、少なくとも第１のチャック位置マークと第２のチャック位置マークとを含む移動可能なチャックと、前記第１及び第２のチャック位置マークを検出するために配置され、少なくとも第１のアライメントセンサと第２のアライメントセンサとを有するアライメント感知システムと、前記アライメント感知システムの少なくとも１つの測定に基づいて前記チャックを第１の位置に移動させるために配置されたアクチュエータシステムと、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定するために配置された測定システムとを具備する。
【００２５】
前記第２のチャック位置マークに対する前記第１のチャック位置マークの相対位置は、前記第２のアライメントセンサに対する前記第１のアライメントセンサの相対位置とほぼ同じであることができる。アライメントシステムは、ほぼ水平方向（ｘ，ｙ方向）で前記チャック位置マークを測定するために配置されている。このシステムは、前記ターゲット上にパターニングビームを投影するために配置された最終投影システムをさらに具備し、前記第１のアライメントセンサは、第１の方向（ｙ軸）に前記最終投影システムから間隔を空けて配置され、前記第２のアライメントセンサは、第２の方向（ｘ軸）に前記最終投影システムから間隔を空けて配置されている。
【００２６】
このシステムは、前記ターゲット上にビームグリッドを形成するために、前記ターゲット上にパターニングビームを投影するための最終投影システムをさらに具備することができ、前記第１のアライメントセンサは、前記第１の方向（ｙ軸）で前記ビームグリッドから間隔を空けた位置マークを検出するために配置され、前記第２のアライメントセンサは、前記第２の方向（ｘ軸）で前記ビームグリッドから間隔を空けた位置マークを検出するために配置されている。
【００２７】
このシステムは、前記ターゲット上にビームグリッドを形成するために、前記ターゲット上にパターニングビームを投影するための最終投影システムをさらに具備し、前記アライメント感知システムは、前記ビームグリッドから間隔を空けた位置マークを検出するために配置された１以上のアライメントセンサを有し、このシステムは、前記１以上のアライメントセンサと前記ビームグリッドとの空間的関係を決定するための測定システムをさらに具備する。
【００２８】
前記測定システムは、ほぼ水平方向（ｘ，ｙ方向）で前記ビームグリッドに対する前記アライメントセンサの位置を記述する各アライメントセンサに対するベクトルを決定することによって、前記１以上のアライメントセンサと前記ビームグリッドとの間の空間的関係を決定するために配置されている。前記アライメント感知システムは、前記ターゲットと前記チャックとの少なくとも一方の表面上の位置マークを検出するための少なくとも１つのアライメントセンサを有することができ、前記アライメントセンサは、アライメント光ビームを与えるために配置された光源と、前記表面による前記アライメント光ビームの反射によって発生された反射アライメント光ビームの光強度を決定するために配置された光強度検出器と、前記表面上に前記アライメント光ビームを合焦させるために、及び、前記反射アライメント光ビームを前記光強度検出器にガイドするために配置された光学系とを有する。
【００２９】
前記チャックは、前記チャック上に少なくとも２つのチャック位置マークを有することができ、前記測定システムは、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定するために、前記チャック位置マークを前記アライメントセンサとアライメントするように前記チャックを移動させ、前記チャックの現在位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定するために配置されることができる。前記測定システム及びチャックアクチュエータは、前記チャック位置マークを前記アライメントセンサとアライメントするために前記チャックを移動させるために、アライメントを達成するように、必要に応じて、２つの水平軸（ｘ，ｙ軸）に前記チャックを移動させるために、及び垂直軸（Ｒｚ方向）のまわりに前記チャックを回転させるために配置されることができる。
【００３０】
このシステムは、前記チャック位置マークを前記アライメントセンサとアライメントするために配置され、第１のアライメントセンサと第１のチャック位置を、及び第２のアライメントセンサと第２のチャック位置マークをアライメントするための最小二乗法を実行することを含む。このシステムは、少なくとも２つの干渉計を有するチャック位置測定システムをさらに具備し、前記チャックの前記第１の位置と関連付けられた少なくとも１つの値を測定することは、前記干渉計の出力を測定することを含む。このシステムは、第１の位置に位置されたチャックに対して前記干渉計を初期化するために配置されることができる。前記測定システムは、チャック初期化位置としてチャックの第１の位置と関連付けられた前記少なくとも１つの測定値を記憶するために配置されることができる。
【００３１】
このシステムは、複数のレベルセンサを有するレベル感知システムと、前記チャック上の基準面とを具備することができ、このシステムは、前記レベルセンサに関して前記基準面の向きに関する少なくとも１つの値を測定するために配置される。測定システム及びアクチュエータは、前記ビームグリッドの向きと関連付けられた少なくとも１つの値を測定する前に前記基準面を前記レベルセンサのレベルセンサ平面とアライメントするために前記チャックを移動させるために配置されることができる。
【００３２】
前記レベル感知システムは、前記第１のレベルセンサから前記基準面までの距離を測定するために配置されることができ、前記第２のレベルセンサから前記基準面までの距離を測定し、前記アクチュエータは、前記基準面が前記レベルセンサ平面と一致するように、必要に応じて、前記チャックを移動させるために配置される。前記レベル感知システムは、ほぼ垂直方向（ｚ方向）で前記表面までの距離を測定するために配置されることができる。前記レベル感知システムは、微分容量感知システムを有することができる。前記レベル感知システムは、少なくとも、第１の方向（ｙ軸）で前記最終投影システムから間隔を空けて配置された第１のレベルセンサと、第２の方向（ｘ軸）で前記最終投影システムから間隔を空けて配置された第２のレベルセンサとを有することができる。
【００３３】
本発明が、添付図面に示される例示的な実施の形態で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明によるリソグラフィシステムの一実施の形態の一部の概略的な横断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態のアライメントセンサ及びレベルセンサの構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態による微分容量センサを概略的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態によるアライメントセンサを概略的に示す図である。
【図５】図５は、リソグラフィシステムにおけるｘ、ｙ及びｚ方向の及びＲｘ、Ｒｙ及びＲｚ回転方向の定義を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、チャックの一実施の形態を概略的に示す上面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の一実施形態における、アライメントセンサとビームグリッドとの空間的関係を概略的に示す上面図である。
【図７】図７は、ビーム測定センサの一実施の形態を概略的に示す上面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態によるターゲット位置マーク又はチャック位置マークなどの位置マークを概略的に示す全体図である。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態による位置マークの構成を概略的に示す全体図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第１の部分を概略的に示す全体図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第１の部分を概略的に示す全体図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第２の部分を概略的に示す全体図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第３の部分を概略的に示す全体図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第３の部分を概略的に示す全体図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第４の部分を概略的に示す全体図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第４の部分を概略的に示す全体図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第５の部分を概略的に示す全体図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第５の部分を概略的に示す全体図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第５の部分を概略的に示す全体図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第５の部分を概略的に示す全体図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、本発明の一実施の形態による測定及びアライメントの手順の第５の部分を概略的に示す全体図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態によるリソグラフィシステムを概略的に示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下は、単なる例として図を参照して与えられる本発明のさまざまな実施の形態の説明である。図１を参照して、リソグラフィシステムの横断面を概略的に示す図が与えられる。最終投影システム１１は、ビーム源からビームを受けて表面１２上にパターニングビーム１８を投影するために配置されることができる。ビーム源は図１には示されないが、一例が図１５に見られることができる。最終投影システム１１は、パターニングビームの成形や方向付けのためのコリメータレンズやデフレクタや他の（電気）光学素子を有することができる。最終投影システム１１は、投影カラムの（最終的な）部分であることができ、投影カラムは、ビーム源やデフレクタやビーム切換部や他の（電気）光学素子を有する。投影カラムは、光学投影カラム又は荷電粒子光学投影カラムであることができる。
【００３６】
パターニングビーム１８は、表面１２に向かって方向付けられる。表面１２は、ウェーハなどのターゲットの表面であるか、ビーム測定センサ２０などのセンサの測定表面であることができる。ビーム測定センサやターゲット／ウェーハは、チャック上に直接、又はチャック上にある他の要素の上に載置してチャック１３上に設けられることができる。チャック１３は、少なくとも１次元で、好ましくは多次元で移動可能であることができる。
【００３７】
リソグラフィシステムには、１以上の次元でチャックを移動させるためのアクチュエータシステムが設けられることができる。アクチュエータシステムは、一般的に、ロングストローク及びショートストロークステージを有し、これらは一緒になってこれらの移動を果たし、リソグラフィシステムで一般的に使用されるタイプであることができる。
【００３８】
最終投影システム１１は、焦点面上にパターニングビーム１８を合焦させるために配置され、リソグラフィシステムは、表面を焦点面上にもたらすために配置されている。パターニングビーム１８は、シングルビーム又はマルチサブビーム（しばしば小ビームと称される）を有することができ、好ましくは、多数のサブビームを有する。パターニングビーム１８は、ここでは「ビームグリッド」と称される表面１２上の領域を照射するために表面１２上に投影されることができる。パターニングビーム１８がマルチサブビームを有する場合、サブビームは、表面にビームグリッド６０を形成するために、好ましくは、グリッドの形態で配置された表面１２上のスポットに方向付けられる。
【００３９】
表面１２に対するビームグリッド６０の位置／向きを定義するために、ビームグリッド６０の原点又は基準点６４が、例えば、ビームグリッド６０中のビーム１８の全てのサブビームによって最小二乗法によるグリッドフィットで（実際に又は仮想的に）配置された基準ビームの公称焦点位置として定義されることができる。例えば、ビームグリッド６０のｘ及びｙ軸も定義されることができ、例えば、ｘ軸は、原点を通って延び、グリッド上のサブビームの列に平行であり、ｙ軸は、原点を通って延び、ｙ軸に垂直である。レベル感知システム１９のレベルセンサ平面又はパターニングビーム１８の焦点面に垂直なｚ軸もまた定義されることができる。この座標系は、ビームグリッド６０に対して定義され、ここではビームグリッド座標系と称される。
【００４０】
図１にはチャック位置センサシステムの一実施の形態が示され、このシステムは微分干渉計１５を有している。微分干渉計は、２つのミラーと、チャックに固定されたチャック位置ミラー１４と、支持体６３に固定されることができるか、最終投影システム１１に固定されることができる最終投影システム位置ミラー１６とを使用する。このように、干渉計は、最終投影システム１１に対するチャック１３の移動を検出し位置を測定するために配置されている。チャック位置センサシステムは、複数の方向でチャックの位置を測定するために、複数の微分干渉計を、例えば、ｘ方向でチャックの位置を測定するために配置されたｘ軸微分干渉計と、ｙ方向でチャックの位置を測定するためのｙ軸微分干渉計と有することができる。干渉計１５は、３軸干渉計であることができる。他のタイプのチャック位置センサシステムが、最終投影システム１１に対するチャック１３の位置を決定するための使用されることができることが理解される。
【００４１】
図１はまた、アライメント感知システム１７の一実施の形態の一部分を示し、これは、表面上の位置マークを検出するために配置される。このような位置マークは、例えば、チャック１３の表面上に設けられたチャック位置マークであることができるか、ターゲットの表面上に設けられたターゲット位置マークであることができる。
【００４２】
図１はまた、レベル感知システム１９の一実施の形態の一部分を示している。レベル感知システム１９は、ｚ方向で表面１２の位置を決定するために、レベルセンサと表面１２との間の距離を検出するために配置されている。レベル感知システム１９は、支持体６３や、最終投影システム１１や、他の適切な位置に配置されたセンサ、例えば、容量センサを有することができる。アライメント感知システム１７及びレベル感知システム１９のセンサは、好ましくは、最終投影システム１１及びビームグリッド６０と一定の空間的関係にある。
【００４３】
測定システム１０が設けられることができ、測定システム１０は、チャック位置測定システム１５と、アライメント感知システム１７と、レベル感知システム１９と、ビーム測定システムとの少なくとも１つからの入力と測定との少なくとも一方を受ける。
【００４４】
図２は、本発明によるリソグラフィシステムの一実施の形態の横断面の一部を描いている。図２は、この実施の形態ではリングの形態である最終投影システム１１及び支持体６３の装置、及びアライメント感知システム１７のさまざまな部分を示している。この配置は、他の図面に示される座標との比較を簡単にするために、カラムのビーム源からターゲットを見ているかのように示されている。
【００４５】
この実施の形態では、アライメント感知システム１７は、２つのアライメントセンサ６１、６２を有し、レベル感知システム１９は、６つのレベルセンサ５７、５８、５９を有する。最終投影システム１１は、正方形のビームグリッドで描かれているが、長方形か、菱形か、六角形か、円形か、他の形状のビームグリッドが使用されてもよい。レベルセンサ５９は、ビームグリッド６０に近接している最終投影システム１１の底面に配置されることができる。支持体６３は、アライメントセンサ６１、６２と、レベルセンサ５７、５８とを支持し、また、支持体６３は、干渉計ミラー１６を支持することができる。
【００４６】
ビームグリッド座標系のｘ軸及びｙ軸が図２に示される。この実施の形態では、第１のアライメントセンサ６１及び第１のレベルセンサ５７は、ｙ軸に沿って配置され、また、第２のアライメントセンサ６２及び第２のレベルセンサ５８は、ｙ軸に沿って配置されている。アライメントセンサ６１、６２及びレベルセンサ５７、５８は、ビームグリッド６０の原点６４からの一定の距離でアライメントセンサ６１、６２のビーム軸に対して、原点６４との本質的に一定の空間的関係で装着される。
【００４７】
支持体６３は、フレーム７１から吊り下げられることができる。図１には、支持体６３が３つの撓み部材７２（２つの撓み部材のみが図１に示される）によってフレーム７１にどのようにして接続されることができるかが描かれている。少なくとも３つの撓み部材が、空間においてリングの位置を定義するために必要とされることができる。撓み部材７２は、弾性材料、又はヒンジや可撓ジョイントを備えた、あるいはフレーム７１や支持体６３への接続部を備えた支柱を有することができる。撓み部材７２は、図１に示されるように、支持体６３に凹部で接着されることができる。図１並びに図６から、最終投影システムが例えば温度差によって引き起こされた熱膨張に起因して径方向（即ち、パターニングビーム１８の軸に垂直な方向）に膨張したとき、膨張が表面１２に対してビーム軸を移動させないことが理解されることができる。支持体６３はまた、ビーム原点６４に対してアライメントセンサ及びレベルセンサを移動させうる熱膨張に起因して径方向に膨張しうる。支持体６３は、この効果を弱めるために、ガラスセラミック、パイレックス（登録商標）、ゼロデュア（登録商標）などの低熱膨張材料を含むことができる。撓み部材７２のおかげで、支持体６３のいかなる膨張もフレーム７１の径方向への膨張力を引き起こさない。同様に、径方向へのフレーム７１のいかなる膨張も、撓み部材７２のおかげで支持体６３に膨張力を引き起こさない。これは、フレーム７１が、アライメントの位置及びビームグリッドに対するレベルセンサに不当な影響を与えることなく、アルミニウムなどの高い熱膨張材料を使用して構成されることを可能にする。
【００４８】
図３は、本発明による一実施の形態のレベル感知システム１９で使用されることができる微分容量センサ５１の一実施の形態を概略的に示す図である。容量センサは、第１の測定電極５２と、第２の測定電極５３と、ガード電極５４とを有し、これら電極は互いに全て電気的に絶縁されていることができる。電極５２、５３及びガード電極５４は、銅などの金属を含む薄い層として形成されることができる。第１の及び第２の測定電極は、両方とも、半月状の形状を有することができ、これらの間に開口５５を有することができる。電極５２、５３及びガード電極５４は、距離と傾きとの少なくとも一方を測定するために配置された微分容量高さ測定システム（例えば、図１に示される高さ測定システム４０）の処理ユニットに接続されることができる。傾きを決定するための、２対の測定電極が、例えば、図３に示されるような２つのセンサ構造体が必要とされることができる。
【００４９】
開口５５は、アライメントセンサの１つの動作中、アライメント光ビーム及び反射されたアライメント光ビーム（反射アライメント光ビーム）が開口５５を通過することができるように配置されることができる。この配置により、微分容量センサ５１の距離測定は、アライメントセンサのビーム軸の位置で、開口５５の中心の下でなされることができ、これにより、レベル測定は、アライメントセンサが読んでいる位置でなされることができる。また、傾きは、２対の測定電極を使用して、開口５５の中心で測定されることができる。これらは、一方を他方の上に配置することができ、両方が開口５５のまわりに配置されることができる。第１の対の測定電極の向きは、例えば９０度だけ、第２の対の測定電極の向きに対してシフトされることができる。
【００５０】
例えば容量センサを使用するレベル感知システム１９は、絶対的な距離測定を可能にすることができる。この場合、レベル感知システム１９のセンサは、レベルセンサ平面で、例えばゼロの読み取りである既知の読み取りを与えるために較正されることができる。レベルセンサ平面は、一般的には、ｘ、ｙ平面にあり、較正は、レベルセンサ平面がパターニングビーム１８の焦点面とできるだけ近くに一致するように行われる。
【００５１】
図４は、本発明の一実施の形態によるアライメントセンサを概略的に示す全体図である。光源４０１は、アライメント光ビーム４０３を与えるためのレーザ４０２を有することができる。レーザ４０２は、６００〜６５０ｎｍの範囲の、又は約６３５ｎｍの波長のアライメント光ビーム４０３を与えるために配置されることができる。光源４０１は、さらに、レーザ４０２からのビーム４０３を光学系４０５に向かってガイドするための光ファイバ４０４を有することができる。光ファイバ４０４を出たアライメント光ビームは、ほぼ完全なガウス分布を有し、容易にコリメートされることができる。光源は、光ファイバ４０４からのビーム４０３をコリメートするために配置されたコリメータレンズ４０６を有することができる。しかしながら、ファイバが使用されず、レーザ又は別の発光装置がコリメートされたビームを与えるとき、このようなコリメータレンズ４０６は必要とされなくてもよい。
【００５２】
他の実施の形態では、光源４０１は、ベッセル光ビームを与えるために配置される。ベッセル光ビームは、ベッセル光ビームのスポットにおいて、エネルギ分布（例えば中心からの距離の関数としての強度）がガウス関数に代わってベッセル関数で説明されることができるという点で特徴付けられることができる。ベッセル光ビームの利点は、スポットが小さいことができる一方、焦点深度が大きいということである。
【００５３】
光学系４０５は、光ビーム４０３を表面１２に向かって方向付けるためのビームスプリッタ４０７を有することができる。光学系４０５は、表面１２にアライメント光ビーム４０３を合焦させるための合焦レンズ４０８を有することができる。反射アライメント光ビーム４０９は、アライメント光ビーム４０３の表面１２での反射によって生成される。合焦レンズ４０８もまた、反射光ビーム４０９をコリメートするために使用されることができる。そして、ビームスプリッタが、光強度検出器４１０に向かって反射ビーム４０９を方向付けることができる。
【００５４】
光強度検出器４１０は、光起電力モードで動作するフォトダイオード又は非バイアスシリコンＰＩＮダイオードを有することができる。このモードは、フォトダイオードのバイアスモード動作に対して発生された熱量を低下させることができる。光強度検出器はまた、フォトダイオードからの電流をフィルタ処理されることができる電圧に変換するためのオペアンプを有することができる。フィルタ処理された電圧は、処理ユニットによって、例えばアライメント感知システム１７の処理ユニットによって使用されることができるデジタル信号に変換されることができる。光強度検出器４１０の受光領域は、ビームスプリッタ４０７を出る反射アライメント光ビーム４０９の直径よりも大きいことができる。
【００５５】
他の焦点レンズ（図４に示されない）は、ビームスプリッタ４０７を出るエネルギを全て使用するために、受光領域に反射アライメント光ビームを合焦させるように、ビームスプリッタ４０７と光強度検出器４１０との間に配置されることができる。非偏光ビームスプリッタでは、アライメント光ビーム１１の５０％が表面１２に向かって方向付けられることができる一方、他の５０％が失われうる。また、反射アライメント光ビームの５０％のみが光強度検出器に方向付けられることができる一方、他の５０％が失われうる。これは、アライメント光ビーム４０３の７５％が失われ、すなわち、位置検出に使用されないことを示唆している。それ故、偏光ビームスプリッタ４０７は、アライメントセンサの一実施の形態で使用されることができる。その場合、光源は、偏光アライメント光ビーム４０３を与えることができる。光源は、非偏光ビームを偏光ビームに変換するために配置された偏光子４１２を有することができる。
【００５６】
アライメント光ビーム４０３は、Ｓ１０偏光ビームであることができ、これは、１点で図４に示される。偏光ビームスプリッタ４０７は、表面に向かうＳ偏光アライメント光ビームをガイドするために配置されることができる。光学系は、４分の１波長板４１１を有することができ、これは、偏光ビームスプリッタ４０７と合焦レンズ４０８との間に配置されることができる。アライメント光ビーム４０３が４分の１波長板４１１を介して移動したとき、図４に曲がった矢印で示されるように、アライメント光ビームは、その偏光をＳ偏光から右回転偏光に変化させることができる。
【００５７】
アライメント光ビーム４０３が表面１２で反射されたとき、偏光は再び変えられることができ、図４に他の曲がった矢印で示されるように、反射アライメント光ビーム４０９が左回転偏光を有することができる。反射アライメント光ビーム４０８が４分の１波長板４１１を通って進行したとき、これは、図４に直線の矢印によって示されるように、その偏光を左回転偏光からＰ偏光に変化させることができる。ビームスプリッタ４０７の偏光は、光強度検出器４１０に向かってＰ偏光反射アライメント光ビームをガイドするために配置されることができる。偏光されたアライメント光ビーム、偏光反射アライメント光ビーム及び偏光ビームスプリッタの使用は、迷光、後方反射、ビームスプリッタのエネルギ損失の減少をもたらすことができる。さらに、偏光フィルタ４１２は、光源に戻る光の反射を最小化するために配置されることができる。
【００５８】
アライメントセンサの一実施の形態では、合焦レンズ４０８は、透明板４１３と協働して表面１２上にアライメント光ビーム４０３を合焦させるために配置され、これは、アライメント光ビーム４０３と反射アライメント光ビーム４０９との両方を屈折させることができる。屈折は、透明板４１の材料によって決まる。
【００５９】
高さ測定システム４０は、アライメントセンサと表面１２との間の距離ｈと、表面に対するアライメントセンサの傾きとの少なくとも一方を測定するために設けられることができる。アライメントセンサと表面との間の距離ｈ及び表面に対するアライメントセンサの傾きとの少なくとも一方の情報を用いて、アクチュエータは、距離ｈと傾きとの少なくとも一方を調節するためにチャックを移動させるために配置されることができる。このような高さ測定システムは、光学高さ測定システム又は容量高さ測定システムであることができ、レベル感知システム１９とは別個であるか、レベル感知システム１９の一部であることができる。
【００６０】
図３に示されるセンサ５１のような微分容量センサは、図４に示される透明板４１３上に配置されることができ、微分容量センサは、表面１２に面している。このセンサは、高さ測定システム又はレベル感知システム１９で使用されることができる。この配置では、容量センサとアライメントセンサビーム４０３の焦点面との間の距離は（ここで表面１２は理想的に配置されている）最小であることができ、これは、センサと、それが面している物体、この場合には表面１２との間の距離が増加するのにしたがって容量センサの性能が低下するので、効果的である。
【００６１】
一実施の形態では、アライメント感知システム１７は、図２に示されるセンサ６１、６２のような２つのアライメントセンサを有し、各アライメントセンサは、本明細書に説明される実施の形態に従うことができる。２つのアライメントセンサを用いて、２つの位置マークを備えた表面の位置は、例えば、ｘ方向及びｙ方向、又は偏向方向及び走査方向である２次元で容易に決定されることができる。走査方向又は軸は、電子ビームリソグラフィにおいてウェーハなどのターゲットがパターニング中に機械的に移動される方向に関連することができ、一方、偏向方向又は軸は、パターニングビーム（又はサブビーム）がパターニング中に偏向される方向に関連することができる。
【００６２】
上で言及されたように、チャック１３は、少なくとも１次元又は方向に、好ましくは２次元（例えばｘ、ｙ）又は３次元（例えばｘ、ｙ、ｚ）で移動可能であることができる。チャック１３はまた、少なくとも１つの回転方向（例えばＲｚ）、２つの回転方向（例えばＲｙ、Ｒｚ）又は３つの回転方向（例えばＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ）に移動可能であることができる。図５は、リソグラフィシステムにおけるこれらの方向の１つの可能な定義を示しており、ｘ、ｙ及びｚ方向及びＲｘ、Ｒｙ、Ｒｚ回転方向を示している。この配置では、ｘ方向の移動は、チャックの水平移動を表し、ｙ方向の移動は、（ｘ方向に垂直であることができる）他の方向へのチャックの水平移動を表し、ｚ方向の方向は、ｘ（ｘ方向及びｙ方向に垂直であることができる）チャックの垂直移動を表している。Ｒｘ方向の移動は、ｘ軸のまわりのチャックの回転を表し、Ｒｙ方向の移動は、ｙ軸のまわりのチャックの回転を表し、Ｒｚ方向の移動は、ｚ軸のまわりのチャックの回転を表している。図５はまた、各方向に対する符号の定義を示しており、例えば、矢印の方向が正方向であり、特定の方向で正負の移動が定義されることができる。
【００６３】
図５に描かれる方向の定義は、リソグラフィシステムのためのさまざまな座標系のために、例えば、チャック１３に対する位置及び移動を定義するためのチャック座標系のために、ターゲット２３に対する位置及び移動を定義するためのターゲット座標系のために、及び、ビームグリッド６０及び原点６４に対する位置及び移動を定義するためのビーム座標系のために使用されることができる。しかしながら、これらのさまざまな座標系は、方向のさまざまな定義を使用してもよい。
【００６４】
チャック座標系は、チャックミラー１４を通る平均平面及びターゲット２３の表面１２の公称平面によって定義されることができる。この実施の形態では、ｘ軸及びｙ軸は、平均ミラー面とターゲット面平面との間の交差として定義される。垂直なｚ軸は、平均ターゲット面レベルに垂直であるとして定義される。チャック座標系の原点は、ターゲット面平面の交差、及びチャックに配置されたターゲットの意図された（幾何学的）中心にある。この実施の形態では、（ｚ方向の）チャックの原点の垂直位置は、ターゲットからターゲットまで変わることができる。チャック座標のｘ軸及びｙ軸はこの実施の形態では直交する必要がないので、チャックとビームの座標との間のＲｚ方向の回転は、両座標システムのｙ軸の間の角度として測定されることができる。
【００６５】
測定システム１０は、例えば、ビームグリッドの原点６４とビームグリッドの１以上の軸との少なくとも一方に対して、ビームグリッド６０に対するチャック１３とターゲット２３との少なくとも一方の位置を報告するために配置されることができる。例えば、例えば座標［ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］を有する測定システム１０の座標系は、ビームグリッド６０の原点６４に（すなわち、ビームグリッド６０の原点６４でチャック座標系の原点に）配置されたチャック座標系の座標［ｘ，ｙ，ｚ］と、ビームグリッドの原点及び軸に対して測定されたチャックの回転［Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］とを参照することができる。測定システム１０は、これらの位置を報告するために、チャック位置測定システム１５と、アライメントセンサ６１、６２と、レベルセンサ５７、５８、５９と、ビーム測定センサ２０との少なくとも１つからの測定入力を使用することができる。
【００６６】
測定システム１０の座標系は、チャック座標（すなわちチャックに対する座標）とビームグリッド座標（すなわちビームグリッドに対する座標）との変換を定義することができる。水平面に対して、［ｘ，ｙ，Ｒｚ］の測定システム座標系は、ビームグリッド座標からチャック座標へのｘ，ｙ，Ｒｚ方向の変換として定義されることができる。測定システム１０は、ビームグリッド６０の原点６４で、ｘｙ平面で、観察されるようなチャック座標を報告することができる。垂直面に対して、測定システムの座標［ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ］は、チャック座標からビームグリッド座標への変換を定義する。測定システムは、ビームグリッド座標系に対するターゲットの高さ及び傾きを報告することができる。測定システム座標系の（符号の）定義は、図５に示されるようなものであることができる。
【００６７】
本発明の実施の形態はこの配置によって記載されるが、多くの他の座標系が、ここに規定される測定及び移動方向を記載するために使用されることができ、本発明は、図５に示される特定の構成に限定されない。
【００６８】
図６Ａは、チャック１３の一実施の形態を概略的に示す上面図である。チャック１３には、単一のユニット２０に組み込まれたビーム測定センサ２１とチャック位置マーク２２とが設けられている。図６Ａに示される実施の形態では、チャック位置マーク２２は、ｘ方向及びｙ方向の格子の形態であるが、他の数のチャック位置マーク２２が設けられてもよい。
【００６９】
図６Ａのビーム測定センサ２１は、円形形状を有しているが、矩形形状又は他の形状を有していてもよい。チャック１３は、ターゲット２３を、例えばウェーハを支持していてもよい。ターゲットの表面には、４つのターゲット位置マーク７６、７７が設けられることができる。ターゲット位置マーク７６、７７は、照射フィールド７０の近くに配置されている。ターゲットは、通常、多くの照射フィールド７０を有する。照射フィールド７０は、矩形形状を有することができる。４つのターゲット位置点７６、７７は、矩形形状の側面の端部に、又は他の位置に配置されることができるが、好ましくは、ターゲット位置マークのどれも他のものに隣接していない。この実施の形態では、チャック１３には、チャックの側面に装着された２つのチャック位置ミラーが設けられており、これらミラーは互いに垂直である。チャック１３、従ってビーム測定センサ及びターゲットもまた、少なくともｘ方向及びｙ方向に移動可能であることができる。
【００７０】
チャック１３には、表面２６及びチャック位置マーク２７、２８を備えた基準プレート２５が設けられている。チャック位置マーク２７、２８は、好ましくは、第１及び第２のアライメントセンサ６１、６２の間の、好ましくは同じ空間的配置での間隔と同じ公称間隔で配置されている。チャック位置マークは、例えばｘ方向及びｙ方向の読み取り及びアライメントのための２次元マークであることができる。２つの２次元マークが、図６Ａの実施の形態に描かれるような２つのアライメントセンサのために使用されることができる。他のオプションは、図８に示される実施の形態に描かれるように、１次元チャック位置マークを使用することができ、アライメントセンサにつき２つの１Ｄマークを使用する。
【００７１】
図６Ｂは、本発明の一実施の形態のアライメントセンサ６１、６２及びビームグリッド６０の空間的関係を概略的に示す上面図である。この配置は、他の図面に示される座標との比較を簡単にするために、カラムのビーム源からターゲットを見ているかのように示されている。図６Ａ並びに図６Ｂに見られることができるように、チャック位置マーク２７、２８の間隔及び空間的配置は、アライメントセンサ６１、６２及びビームグリッド６０の間隔及び空間的配置と一致することができるが、間隔や空間的配置に誤差があってもよい。
【００７２】
図７は、ビーム測定センサ２１を概略的に示す上面図である。ビーム測定センサは、（測定）表面３１を有することができ、この表面は、入射ビームが表面３１に入射する位置の関数として入射ビームの強度を検出するために配置されることができる。ビーム測定センサはまた、チャック位置マーク２２と、表面３１上に２次元パターンで配置された複数のビームブロッキング構造３２とを有することができる。パターニングビーム１８は、複数のサブビームを含むことができ、ブロッキング構造のパターンは、表面３１上に投影されたビームグリッド６０の隣接しているサブビーム間の公称距離に対応するピッチで配置されることができる。その場合、各サブビームは、サブビーム位置のような１以上の関連するサブビームパラメータを識別するために、対応するブロッキング構造３２上を走査されることができる。
【００７３】
チャック位置マーク２２を形成する２次元パターンと、荷電粒子ブロッキング構造の２次元パターンとの間の空間的関係は、互いに所定の関係を有する。好ましくは、２つのパターンの空間的関係は、チャック位置マーク２２の中心３０がブロッキング構造３２の２次元パターンの幾何学的中心と一致するようになっている。ブロッキング構造のパターンの幾何学的中心は、全ての周囲のブロッキング構造に向かう距離の平方の合計が最小である位置として定義されることができる。
【００７４】
図８は、本発明の実施の形態による、ターゲット位置マーク又はチャック位置マークなどの位置マーク７３を概略的に示す全体図である。位置マーク７３は、アライメントセンサ６１、６２によって正確に検出されることができるマークを与えるように設計されている。位置マークは、例えばマークから反射されてアライメントセンサで受信された光ビームに影響することによりアライメントセンサによって検出されることができる、一方の領域から他方の領域へのエッジ又は移行部を含むことができる。位置マークは、アライメントセンサが位置マークのさまざまな位置又は向きを区別することを可能にするために、いくつかのこのようなエッジ又は移行部を含むことができる。位置マーク７３は、いくつかの領域７４を有することができ、第１の反射領域は、第２の反射領域よりも高い反射率を有するかその逆である。代わって、又は付加的に、領域７４は、第１の高くなった領域及び第２の高くなっていない領域を含むことができ、第１及び第２の領域は、例えば、その領域から反射されたビームの干渉縞又は位相によって互いに識別されることができる。
【００７５】
図９は、本発明の実施の形態による、ターゲット位置マーク７６、７７の配置を概略的に示す全体図である。ターゲットは、その表面上に形成されたマルチパターンを必要とすることができ、ターゲット位置マーク７６、７７は、マークが第１のパターンと一定の空間的関係にあるように、ターゲット上に形成された第１のパターニング中にターゲット上に形成されることができる。ターゲット上に形成された次のパターンは、パターンの全てが互いにアライメントされているように、ターゲット上に既に形成されたパターンアライメントされることができる。
【００７６】
ターゲット位置マーク７６、７７は、ターゲット上のフィールド７０の近くに配置されることができる。ターゲット位置マークは、ターゲットの１軸、例えばｘ軸に配置された２つのマーク７６と、ターゲットの他の軸、例えばｙ軸に配置された２つのマーク７７として配置されることができる。各軸に対するターゲット位置マーク間の最小の間隔距離は、ターゲットの表面の位置及び傾きのより正確な測定を可能にする。一実施の形態では、各軸に対するターゲット位置マークは、少なくとも２６ｍｍ離間されている。
【００７７】
図９に示される実施の形態では、４つのターゲット位置マークが、領域７８内でターゲットの中心から所定の距離内に、例えばターゲットの中心の±３３ｍｍの内に配置されている。２つのマーク７６は、ターゲット上のパターンのｙ軸上に配置されたターゲット及び２つのマーク７７上のパターンのｘ軸上に配置されている。ターゲット位置マークは、ターゲット面上のフィールド間の描画レーンに位置されてもよい。
【００７８】
オーバーレイを達成するために、チャックのいかなる位置でもアライメントセンサベクトルにビームグリッドを再生することができることが重要である。この再生は、チャックがさまざまなアライメントセンサ測定の間に、又はビームセンサ測定とアライメントセンサ測定との間に回転するとき、はるかにより複雑である。できるだけ単純な手順を保つために、チャックのＲｘ、Ｒｙ及びＲｚ位置は、全てのアライメントセンサ及びビームセンサ測定に対して固定されることができる。
【００７９】
チャック初期化手順は、リソグラフィシステムがチャック１３の動作を正確に測定し、チャック位置のトラックを維持することを可能にするために使用されることができる。チャック位置センサシステムが微分干渉計を使用するところでは、干渉計が相対位置のみを測定するので、システムがチャック１３の現在位置を決定することができるために初期化される必要がある。リソグラフィシステムのある部品が交換されるか、干渉計がその測定信号を失ったとき、チャックの初期化が行われることができる。初期化手順の一例は後述され、図１０Ａ並びに図１０Ｂに描かれる。
【００８０】
特定のチャック位置、例えば、ビーム位置測定のために必要とされるチャック位置及びチャック上のウェーハ位置が、測定システム座標で較正される。これらのチャックの移動の再現性のために、同じ測定システムは、ビームグリッド６０とアライメントセンサ６１、６２との少なくとも一方の下にあるチャックの同じ位置を参照する。
【００８１】
チャックを移動させるためのアクチュエータシステムは、チャックの大まかな位置を決定するためのセンサ又はエンコーダを有することができる。初期化は、チャック１３を十分に正確な限度内の知られた位置にもたらすために、大まかな初期化手順で始まることができ、さらに、チャック１３の移動は、チャック位置測定システム、例えば干渉計からの測定データを使用して制御されることができる。
【００８２】
図１０Ａに描かれるチャックの初期化の第１の工程では、チャック１３は、アライメントセンサ６１、６２を備えた基準プレート２５上にチャック位置マーク２７、２８を配置するために移動される。これは、チャック位置マーク２７、２８がアライメントセンサ６１、６２によって読まれることができる位置にチャック１３を移動させることによって達成されることができる。アクチュエータシステムは、図１０Ｂに描かれるように、アライメントセンサへのチャック位置マークの最良の適合アライメントを得るためにチャック１３を移動させる。例えば、４つのマークの読み取りが、２つのアライメントセンサ６１、６２の各々に対してｘ方向及びｙ方向におけるマーク２７、２８の位置を得ることができ、チャックが、アライメントセンサ６１、６２の位置からマーク２７，２８の位置の偏差の二乗の和を最小にする位置に、ｘ方向及びｙ方向に移動され、Ｒｚ方向で（ｚ軸のまわりに）回転される。これは、アライメントセンサ６１、６２に関連付けてチャック１３の既知のｘ、ｙ及びＲｚ位置を定義する。
【００８３】
第２の工程では、チャック１３がアライメントセンサ６１、６２の下に基準プレート２５を配置している間に、レベルセンサが基準プレートの表面２６までの距離を測定する。このレベル測定に基づいて、チャック１３がｚ方向に移動されて、必要に応じて、Ｒｘ方向及びＲｙ方向に回転され、これにより、基準プレート表面２６はレベルセンサ平面にある。これは、アライメントレベルセンサ６１、６２に関連付けてチャック１３の既知のｚ、Ｒｘ及びＲｙ位置を定義する。
【００８４】
第３の工程では、チャック位置システムは、この位置でチャック１３に対して初期化され、例えば、このチャック位置で干渉計１５、１６から得られた測定値がｘ、ｙ、ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ及びＲｚ次元でチャック初期化位置として記憶されることができる。例えば、これは、座標［ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］initとして表されることができる。測定値及びこれらの座標がアライメントセンサの位置に対するチャックの位置を表すことに留意する。
【００８５】
チャック初期化位置の再現性は、リソグラフィシステムの計測システムの較正の再現性に影響を及ぼし、また、測定システム座標のビーム位置測定センサ、ターゲット座標の公称ターゲット位置、Ｒｚのおおまかなアライメント精度などの全ての他の位置測定の正確性に影響する。干渉計の初期位置は、自由度６であり、基準プレートが（ｘ、ｙ及びＲｚ位置に対して）アライメントセンサにアライメントされ、（ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ位置に対して）レベルセンサ平面にアライメントされたとき、測定システム座標のチャックの座標を定義する。
【００８６】
初期化は、アライメントセンサ位置及びチャック上のターゲットの載置位置の不確かさに起因して、アライメントセンサに対するターゲットの中心の位置を明らかにするために行われることができる。
【００８７】
基準ターゲット８０は、図１１に示されるように、チャック１３に載置される。基準ターゲットは、その中心点を示すターゲット位置マーク８１を備えた特別なターゲットである。基準ターゲット８０を含むチャック１３は、基準ターゲットの中心が第１のアライメントセンサの下に、例えばアライメントセンサ６１の下にアライメントされるように配置される。第１のチャック位置が測定され、第１の位置は、例えば、測定システム座標でベクトル［ｘ，ｙ］TargetCenterToFirstSensorで表される第１のベクトルである。次に、基準ターゲット８０を含むチャック１３が、ターゲットの中心が第２のアライメントセンサの下に、例えばアライメントセンサ６２の下にアライメントされるように配置される。この第２のチャック位置が測定され、第２の位置は、例えば、測定システム座標でベクトル［ｘ，ｙ］TargetCenterToSecondSensorで表される第２のベクトルである。これらベクトルは、アライメントセンサに対する基準ターゲットの中心の位置を確立する。
【００８８】
この較正は、好ましくは、最終投影システム１１又はその構成要素の交換又は調整後に一度行われる。基準ターゲットは、チャック１３から取り外され、処理されるターゲットがチャック１３に載置される。
【００８９】
較正された機械的走査方向へのチャックのアライメントも行われることができる。チャックの初期化手順の後、チャック１３の向きは、最終投影システム１１（すなわちビームグリッド６０）によって生成されたパターニングビーム１８のアライメント又はチャック１３に配置されたターゲット２３のアライメントに直接向けられていない。
【００９０】
チャック１３は、ビーム１８が図１２Ａに描かれるようなビーム測定センサ２０上に向けられるように移動される。ビーム１８がマルチサブビームを有する場合、サブビーム間の間隔距離の測定が行われることができる。この測定に関して、サブビームのグリッドは、ビーム測定センサ２０のブロッキング構造体を横切って掃引し、結果として生じる強度値が、例えば、サブビーム間の距離、近隣のサブビームスティッチベクトルへの平均サブビーム、ビームグリッドのサイズ、及び測定システム座標でのビームグリッドの向きを決定するために使用されることができる。この較正は、各投影レンズの組み込みの後、又は初期化位置が無効になったとき、例えば、チャック交換又は干渉計の再組み込みの後に一度行われることができる。
【００９１】
次に、チャック１３が、初期化中に既に決定されたチャックのｙ軸が、図１２Ｂに描かれるように、ビームグリッド６０の較正されたｙ軸にアライメントされるように、Ｒｚ方向に回転されることができる。電流チャック１３の位置は、ここでは、［ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］init−［０，０，０，０，０，Ｒｚ］BeamGridに等しい。これは、測定システム座標のｙ方向におけるチャックの移動が、意図した機械的走査方向に沿った移動を与えることを可能にし、例えば、これにより、近隣のビームによって描画されたパターンが互いに正確にスティッチされる。
【００９２】
ターゲット２３をチャック１３の上に載置した後、チャックは、ターゲット面（平均又は中心）がパターニングビーム１８の焦点面にアライメントされる向きに置かれ、ターゲットレイアウトのｙ軸は、ビームグリッドのｙ軸にアライメントされる。これら［Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］測定システムは、全てのアライメントセンサ及びビーム位置センサ測定に使用される。
【００９３】
露光が行われている間、アライメントセンサでの最初の測定から最後の測定まで、アライメントセンサベクトルに対してビームグリッドが同一のままであることが重要である。これは、ビームグリッド軸へのアライメントセンサの機械的安定性が安定してとどまることを必要とする。それ故、アライメントセンサは、「低膨張リング」に装着される。
【００９４】
グローバルなアライメントの第１の工程は、傾きの測定である。レベルセンサ平面に対するターゲット面の傾きが測定されて、チャックが、中心にあるターゲット面が投影レンズの焦点面にアライメントされるように配置される。これを行うための１つの方法は、図２５に示される以下の工程を行うことによる。ここに説明される工程のうちのいくつかは、アライメント手順の全ての部分に対して、最終結果を変更することなく、（例えば、中間のチャックの移動を省いた）単一工程に組み込まれて異なる順序のいくつかの工程で行われることができることが理解される。
【００９５】
チャック１３は、図１３Ａに描かれるように、ビームグリッド６０の原点６４の下のチャック１３の原点２９を配置するのに必要なｘ方向及びｙ方向に移動される。チャックはまた、最終投影システム１１の焦点面にチャックの原点２９を配置するために、必要に応じて、ｚ方向に移動される。チャックの原点２９は、基準プレートのアライメントマーク２７、２８及び表面２６と一定の空間的関係を有する。チャックの初期化手順は、干渉計システムがビームグリッド６０に対してチャック１３の位置を測定することを可能にし、これにより、チャックの原点２９がビームグリッド６０の原点６４とアライメントされることができる。
【００９６】
チャック１３は、図１３Ｂに描かれるように、レベルセンサ平面において基準プレートの表面２６をアライメントするために、必要に応じて、Ｒｘ方向及びＲｙ方向に回転される。チャックは、さらに、ビームグリッド６０のｙ軸にチャック１３のｙ軸をアライメントさせるためにＲｚ方向に回転される。これは、チャックの初期化の終わりと同じＲｘ、Ｒｙ及びＲｚであり、例えば、［０，０，０，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ]init−[０，０，０，０，０，Ｒｚ]yBeamGridである。このチャック位置で、ターゲット面１２のレベルがアライメントレベルセンサ５７、５８で測定される。この測定は、レベルセンサ平面に対して行われる。
【００９７】
レベル感知システム１９は、レベルセンサ平面がパターニングビーム１８の焦点面と名目上一致するように較正されることができる。しかしながら、２平面の間に小さな差があってもよく、この差は較正中に注意されることができる。較正セッティングを使用して、チャック１３は、ターゲット面を最終投影システム１１の焦点面にアライメントするために、必要に応じて、Ｒｘ方向及びＲｙ方向に回転される。
【００９８】
次の工程は、ターゲットレイアウトがビームグリッドのｙ軸にアライメントするように、チャックをアライメントして、ターゲットの原点の位置を決定することである。これはｘ、ｙ及びＲｚ方向のグローバルなアライメントを含んでいる。これを実施する１つの方法は、図１４Ａないし図１４Ｅに示される以下の工程を行うことによる。
【００９９】
この点では、測定システム座標のｙ軸に沿った移動は、機械的走査方向に沿った移動と名目上等しい。しかし、結局、ターゲットレイアウトのｙ軸は、ビームグリッドにアライメントされなければならない。ターゲットがツールに載置された後、このアライメントは、グローバルなアライメントの間に起こる。
【０１００】
チャック１３は、図１４Ａに描かれるように、第１のアライメントセンサ、例えばアライメントセンサ６１の下にターゲットの中心を配置するために、距離［ｘ，ｙ］TargetCenterToSecondSensorにわたって移動される。
【０１０１】
ターゲットを載置する前に、ウェーハ載置システムは、「公称」ターゲット位置に対するターゲット位置のオフセットを測定する。基準ターゲットの中心は知られているが、パターニングされるターゲットの中心の位置はわずかに既知の値と異なってもよい。ウェーハ載置システムは、基準ターゲット載置からどれだけのオフセットがあるかを報告することができる。これは、ターゲットがウェーハ載置システムでのチャックに載置されたとき、ターゲット位置マークを正確に示すためにカメラを使用して行われることができる。
【０１０２】
このオフセットに加えてターゲット上のターゲット位置マークのターゲット座標が、ターゲット位置マークの走査パラメータを計算するために使用される。走査パラメータは、一般的に、開始位置及び終了位置を有しており、工程移動の速度を走査する。チャックは、図１４Ｂに描かれるように、ビームに対して第１のアライメントセンサ６１及びＸ軸ターゲット位置マークの実際の位置の下に各ｘ軸ターゲット位置マーク７６を配置するために移動される。
【０１０３】
次に、チャック１３は、図１４Ｃに描かれるように、第２のアライメントセンサ、例えば、アライメントセンサ６２の下にターゲットの中心を配置させるために、距離［ｘ，ｙ］TargetCenterTargetToFirstSensorにわたって移動される。チャックは、図１４Ｄに描かれるように、ビームに対する第２のアライメントセンサ６２及びｙ軸ターゲット位置マークの実際の位置の下に各ｙ軸ターゲット位置マーク７７を配置するために移動される。
【０１０４】
Ｒｚ方向のターゲットレイアウトの回転は、測定システム座標におけるビームグリッドに対して計算される。チャック１３は、図１４Ｅに描かれるように、ターゲットレイアウト座標をビームグリッドのｙ軸にアライメントするために、計算された量だけＲｚ方向に回転される。
【０１０５】
測定システム座標のターゲットの回転と一緒に、測定システム座標のターゲットのシフトが計算されることができる。これは、ターゲットと測定システムとの座標間の変換をもたらし、これは、変換行列として表現されることができる。
【数１】
2015513219.tif 000003
【０１０６】
ここでＴは測定システム座標におけるターゲットの原点の位置を記述している２×１の並進ベクトルであり、Ｒは測定システム座標におけるターゲットの軸（ｘ軸及びｙ軸）の各々の向きを記述している２×２の回転行列である。この変換は、第１のアライメントセンサにアライメントされた第１のターゲット位置マークと、第２のアライメントセンサにアライメントされた第２のターゲット位置マークとを有するように、測定システム座標におけるウェーハのオフセットを記述する。
【０１０７】
図１５は、本発明の一実施の形態によるリソグラフィシステムを概略的に示す全体図である。リソグラフィシステムは、好ましくは、メンテナンスが容易なモジュールであるようにして設計される。主要なサブシステムは、好ましくは、自蔵の（自己完結型の）着脱可能なモジュールで構成され、これにより、これらサブシステムは、他のサブシステムをできるだけ邪魔することなくリソグラフィマシンから取り外されることができる。これは、特に、マシンへのアクセスが制限された真空チャンバに囲まれたリソグラフィマシンにとって効果的である。従って、欠陥のあるサブシステムが、他のシステムを不要に分離したり妨害したりすることなく、素早く取り外されて交換されることができる。
【０１０８】
図１５に示される実施の形態では、これらモジュールのサブシステムは、荷電粒子ビーム源８０２とビームコリメート系８０３とを含む照明光学モジュール８０１と、アパーチャアレイ８０５と集束レンズアレイ８０６とを含むアパーチャアレイ及び集束レンズモジュール８０４と、サブビームブランカアレイ８０８を含むビーム切換モジュール８０７と、ビーム停止アレイ８１０、ビーム偏向器アレイ８１１及び投影レンズアレイ８１２を含む投影光学モジュール８０９とを有する。上で述べられた最終投影システムは、投影レンズアレイ８１２を参照することができる。
【０１０９】
このモジュールは、アライメントフレームから内向き及び外向きに滑動するように設計されている。図１５に示される実施の形態では、アライメントフレームは、アライメント内側サブフレーム８１３と、アライメント外側サブフレーム８１４とを有する。上では、撓み部材が、フレーム７１と最終投影システムを接続すると説明されてきた。図１５では、この接続、従って撓み部材は示されない。しかしながら、フレーム７１は、アライメント内側サブフレーム８１３又はアライメント外側サブフレーム８１４に対応することができる。メインフレーム８１５は、振動緩衝マウント２０７を介してアライメントサブフレーム８１３、８１４を支持している。ウェーハ又はターゲットは、ウェーハテーブル８１７の上に置かれ、このウェーハテーブルは、チャック１３の上に装着される。
【０１１０】
簡略化のため、ウェーハテーブル８１７は、上の説明では言及されていない。チャック１３は、ステーショートストローク８１８及びロングストローク８１９の上にある。ステージショートストローク８１８及びロングストローク８１９は、上に説明されたアクチュエータシステムを有することができる。リソグラフィマシンは、真空チャンバ８２０に囲まれており、この真空チャンバは、１つ又は複数のミューメタルのシールド層８２１を含む。システムは、フレーム部材８２３によって支持されたベースプレート８２２の上に置かれることができる。
【０１１１】
さまざまなモジュールが、一般的に、非常に多くの電気信号、光学信号、モジュールを動作させるための電力を必要とする。真空チャンバの内部のモジュールは、代表的にはチャンバの外部に位置された処理ユニット８２４からこれら信号を受信することができる。
【０１１２】
パターニングビームは、コリメータレンズシステム８０３によってコリメートされる。コリメートされた電子ビームは、アパーチャアレイ８０５に衝突し、アパーチャアレイは、複数のサブビーム１２２を発生させるように、ビームの一部をブロックする。このシステムは、非常に多くのサブビームを、好ましくは、約１０，０００ないし１，０００，０００の小ビームを発生させる。サブビームは、コンデンサレンズアレイ８０６を通過して、ビームブランカアレイ８０８の平面でサブビーム１２２を合焦させる。このビームブランカアレイ８０８は、少なくとも１つの電子小ビームを偏向させるための複数のブランカを有する。偏向された、及び偏向されないサブビームは、複数のアパーチャを有するビーム停止アレイ８１０に達する。サブビームブランカアレイ８０８及びビーム停止アレイ８１０は、サブビームをブロックするか通過させるように、一緒に動作する。サブビームブランカアレイ８０８がサブビームを偏向すれば、ビーム停止アレイ８１０の対応するアパーチャを通過せず、代わって、ブロックされる。しかし、サブビームブランカアレイ８０８が小ビームを偏向しなければ、ビーム停止アレイ８１０の対応するアパーチャを通過して、ビーム偏向器アレイ８１１及び投影レンズアレイ８１２を通る。
【０１１３】
ビーム偏向器アレイ８１１は、ターゲット１３０の表面にわたって小ビームを走査させるように、偏向されていない小ビームの方向にほぼ垂直な、ｘ方向とｙ方向との少なくとも一方への各サブビームの偏向を与える。次に、サブビームは、投影レンズアレイ８１２を通過してターゲット上に投影される。投影レンズ構成体は、好ましくは、（特別な電子光学レイアウトによって決まる）約１００ないし５００倍の縮小を与える。サブビームは、ターゲットを移動させるために、移動可能なチャック１３の上に配置されたターゲットの表面に衝突する。
【０１１４】
リソグラフィ用途に関して、ターゲットは、通常、荷電粒子感応層、すなわちレジスト層が設けられたウェーハである。リソグラフィシステムは、真空環境中で動作することができる。真空は、ビームによってイオン化されて発生源に引きつけられるようになり、解離し、マシンの構成要素上に堆積されえ、ビームを分散させうるパーティクルを除去することが望まれることができる。真空環境を維持するために、リソグラフィシステムは、真空チャンバ中に配置されることができる。リソグラフィシステムの主要要素の全てが、好ましくは、ビーム源、光学カラム及び移動可能なチャックを含む共通の真空チャンバの中に収容されている。
【０１１５】
ターゲットをパターニングするために電子ビームを使用するリソグラフィシステムの説明された実施の形態はまた、ターゲットをパターニングするために光ビームを使用するリソグラフィシステムに準用して適用されてもよいことが理解されることができる。上の説明は、好ましい実施の形態の動作を示すためにされており、本発明の範囲を限定することを意図していないことが理解されるべきである。上の説明から、本発明の意図及び範囲内で、添付の特許請求の範囲に包含される多くの変形が当業者に明らかである。
【図６Ａ】
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【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６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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