(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン化された放射ビームを基板上に投影するステップと、
移動可能な物体の位置を複数のセンサを使用して複数の自由度で決定するステップであって、複数のセンサは複数の自由度よりも多く、移動可能な物体の複数の自由度での位置が各センサの信号を使用して求められるステップと、
センサの信号を各センサのノイズレベルの差に基づいて重みづけするステップとを含み、
ノイズレベルの差を決定するために、センサに対する移動可能な物体の位置が考慮されるデバイス製造方法。
【請求項２】
パターン化された放射ビームを基板上に投影するステップと、
移動可能な物体の位置を複数のセンサを使用して複数の自由度で決定するステップであって、複数のセンサは複数の自由度よりも多く、移動可能な物体の複数の自由度での位置が各センサの信号を使用して求められるステップと、
センサの信号を各センサのノイズレベルの差に基づいて重みづけするステップとを含み、
さらに、移動可能な物体の複数の自由度での位置の標準偏差を最適化するために、移動可能な物体の複数の自由度での位置と各センサの信号に関連付ける関数を選択するステップを含むデバイス製造方法。
【請求項３】
ノイズレベルは、各センサの信号の標準偏差によって表される請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
断面にパターンを付与し放射ビームをパターン化して、パターン化された放射ビームを形成するように構成されたパターニングデバイスと、
基板を保持するように構成され配置された基板テーブルと、
パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
移動可能な物体の位置を複数の自由度で測定するように構成され、複数の自由度よりも多い複数のセンサを有する位置測定システムと、
（ａ）移動可能な物体の位置を各センサの信号に基づいて複数の自由度で計算し、（ｂ）各センサのノイズレベルの差に基づいてセンサの信号を重みづけするように構成された計算装置とを有し、
計算装置が、各センサのビーム長に基づいてセンサの信号を重みづけするように構成されたリソグラフィ装置。
【請求項５】
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
断面にパターンを付与し放射ビームをパターン化して、パターン化された放射ビームを形成するように構成されたパターニングデバイスと、
基板を保持するように構成され配置された基板テーブルと、
パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
移動可能な物体の位置を複数の自由度で測定するように構成され、複数の自由度よりも多い複数のセンサを有する位置測定システムと、
（ａ）移動可能な物体の位置を各センサの信号に基づいて複数の自由度で計算し、（ｂ）各センサのノイズレベルの差に基づいてセンサの信号を重みづけするように構成された計算装置とを有し、
計算装置が、移動可能な物体の複数の自由度での位置と各センサの信号とを関連付ける関数に基づいて、移動可能な物体の複数の自由度での位置の標準偏差を最適化するように構成されたリソグラフィ装置。
【請求項６】
計算装置が各センサの信号の標準偏差を使用してノイズレベルを表すように構成された請求項４または請求項５のいずれか一項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】
本発明は、デバイス製造方法およびリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板に所望のパターンを加える機械であり、通常は基板のターゲット部分に加える。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。そうした場合に、別名としてマスクあるいはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成するべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）の（例えば、１つまたは幾つかのダイの一部分を含む）ターゲット部分に転写することができる。通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）層に画像を形成することによってパターン転写を行う。一般的に、単一の基板は、パターンが連続して形成された、隣接するターゲット部分からなるネットワークを含む。一般的なリソグラフィ装置には、ターゲット部分にパターン全体を一度に露光することで各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、放射ビームによって所与の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、それに同期して、この方向に対して平行にまたは逆平行に基板をスキャンすることで各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナ装置とがある。パターンを基板にインプリントすることで、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することもできる。
【０００３】
公知のリソグラフィ装置は、特定の自由度で基板テーブルの位置を測定する位置測定システムを有する。そのような位置測定システムは１組のセンサを有し、センサの数量は、位置測定システムで測定される自由度に少なくとも等しい。通常、基板テーブルの位置は６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｚ、Ｒｙ、Ｒｘ）で測定される。例えば、公知のリソグラフィ装置では、少なくとも６つのセンサを有する干渉計システムが基板テーブルの位置を測定するのに使用される。一方、基板テーブルおよびパターニングデバイス用支持体などの移動可能な物体の位置を測定する他の構成も公知である。
【０００４】
製品品質および解像度に関する必要条件は絶えず増えていることから、基板に投影された画像の精度およびそれの再現性（焦点および重ね合わせ）をさらに高めることが求められている。そうしたさらに高い精度を獲得するために、パターニングデバイス用支持体や基板テーブルなどの移動可能な物体の位置を高い精度で測定することが望ましい。
【発明の開示】
【０００５】
重ね合わせおよび焦点合わせが改良され、かつ／または公知のリソグラフィ装置の位置測定システムよりも高い精度で移動可能な物体の位置を測定するように構成された位置測定システムを有するリソグラフィ装置を提供することが望ましい。
【０００６】
本発明の実施形態によれば、パターン化された放射ビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、移動可能な物体の位置は多数のセンサを使用して多自由度で決まり、センサの数量は自由度よりも多く、移動可能な物体のその自由度での位置は各センサからの信号を使用して決まり、センサの信号は、各センサのノイズレベルの差に基づいて重みづけされる。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、その横断面で放射ビームにパターンを付与してパターン化された放射ビームを形成できるパターニングデバイスと、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供され、そのリソグラフィ装置は、移動可能な物体の位置を多自由度で測定するように構成された位置測定システムを有し、その位置測定システムは幾つかのセンサを有し、センサの数量は自由度よりも多い。リソグラフィ装置は、各センサからの信号に基づいて移動可能な物体の位置をその自由度で計算するように構成された計算装置を有し、その計算装置は、センサからの信号を各センサのノイズレベルの差に基づいて重みづけする。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、パターン化されたビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、その方法はキャリブレーション工程を有し、キャリブレーション工程は、二つまたはそれ以上のマークを有するパターニングデバイスレイアウトを基板面に投影し、パターニングデバイスのレイアウトの投影を読み込むことを含み、パターニングデバイスレイアウトの投影は、実質的に基板面全体に及ぶように繰り返され、キャリブレーション領域を拡大するために、一部を基板面よりも外側に向けることができる。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、断面にパターンを付与してパターン化された放射ビームを形成できるパターニングデバイスと、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供され、そのリソグラフィ装置は、測定領域にある基板テーブルの位置を測定するように構成された第１の位置測定システムと、露光領域にある基板テーブルの位置を測定するように構成された第２の位置測定システムとを有し、露光領域および測定領域は、第１の方向に互いに隣接し、第１の位置測定システムは第１のセンサを有し、第２の位置測定システムは第２のセンサを有し、第１および第２のセンサはそれぞれ、第１の方向に対して垂直な第２の方向で基板テーブルの位置を測定するように構成され、第１および第２のセンサは、基板テーブルが移動できる領域の両側で第２の方向に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
同じ参照符号が対応する部品を示す添付の概略図を参照して、本発明の実施形態を単なる例示として以下に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示している。その装置は、放射ビームＢ（たとえば、紫外線または任意の他の適切な放射線）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に配置するように構成された第１の位置決め装置ＰＭに連結されたマスク支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを有する。その装置はまた、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２の位置決め装置ＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴすなわち「基板支持体」を有する。さらにその装置は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば、１つあるいはそれ以上のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズシステム）ＰＳを有する。
【００１２】
照明システムは、放射の向きを決めるか、放射を成形するか、または放射を制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型もしくは他のタイプの光学コンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００１３】
マスク支持構造体は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。支持構造体は、パターニングデバイスの配置、リソグラフィ装置の設計、およびパターニングデバイスが真空環境で保持されているかどうかなどの他の条件に従った態様でパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造体はパターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式または他のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えば、必要に応じて固定できるか、または移動可能であるフレームまたはテーブルであってよい。マスク支持構造体は、パターニングデバイスが、例えば、投影システムに対して所望の位置を確実にとることができるようにする。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用する場合はすべて、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義語であるとみなしてよい。
【００１４】
本明細書で使用する「パターニングデバイス」という用語は、その横断面で放射ビームにパターンを付与して、基板のターゲット部分にパターンを形成するために使用できる任意の装置を示すものと広く解釈されねばならない。放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフト特特徴（phase-shifting feature）、すなわち、いわゆるアシスト特徴（assist feature）を有している場合に、基板のターゲット部分に望まれるパターンと必ずしも同じではないことに留意すべきである。一般に放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に形成される集積回路のようなデバイスの特定の機能層に一致する。
【００１５】
パターニングデバイスは透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィでは公知であり、バイナリ、alternating位相シフト、減衰位相シフト、ならびに各種のハイブリッドマスク式のようなマスク形式が含まれる。プログラマブルミラーアレイの例は小さなミラーのマトリックス配列を使用しており、個々のミラーは入射する放射ビームを異なる方向へ反射するように個別に傾動させることができる。ミラーを傾動させることで、ミラーマトリックスによって反射された放射ビームにパターンが付与される。
【００１６】
本明細書で使用する「投影システム」という用語は、使用される露光用放射や、他の因子、例えば液浸液の使用や真空の使用に適当とされる屈折、反射、屈折反射、磁気、電磁気、静電またはそれらの任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを包含するものと広く解釈しなければならない。本明細書で「投影レンズ」という用語を使用する場合はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義語と考えることができる。
【００１７】
本明細書に記載するように、この装置は（例えば、透過型マスクを使用する）透過型のものである。これに代えて、この装置は（例えば、上述した形式のプログラマブルミラーアレイ、または反射マスクを使用する）反射型とするものにできる。
【００１８】
このリソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルすなわち「基板支持体」（および／または二つ以上のマスクテーブルすなわち「マスク支持体」）を有するタイプとすることができる。そのような「マルチステージ」装置では、追加されるテーブルすなわち支持体は並行して使用することができ、あるいは１つ以上のテーブルすなわち支持体が露光に使用されている間に他の１つ以上のテーブルすなわち支持体で予備的なステップを実行してもよい。
【００１９】
このリソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率の液体、例えば、水で覆われて、投影システムと基板との間の空間を満たすことができるタイプとすることもできる。液浸液はリソグラフィ装置の他の空間、例えば、マスクと投影システムとの間に加えることもできる。液浸技術は投影システムの開口数を増やすために使用することができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体が液体中に沈められなければならないことを意味するのではなく、単に、液体が露光中に投影システムと基板との間に配置されることを意味する。
【００２０】
図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受入れる。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源が励起レーザである場合に分離した構成要素とすることができる。そのような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えず、放射ビームは放射源ＳＯから、例えば適当な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いてイルミネータＩＬへ送られる。他の例では、例えば放射源が水銀灯であるときは、放射源はリソグラフィ装置の一体部分とされる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムとみなすことができる。
【００２１】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面の強度分布における少なくとも外側および／または内側の半径方向範囲（一般にそれぞれσ−outerおよびσ−innerと称される）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬはインテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような他のさまざまな構成要素を含むことができる。イルミネータは、断面に所望の均一性および強度分布を有するように放射ビームＢを調整するために使用することができる。
【００２２】
放射ビームＢはマスク支持構造体（例えば、マスクテーブルＭＴ）に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、その投影システムはビームの焦点を基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に結ぶ。第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサー）により、基板テーブルＷＴは正確に移動することができ、例えば放射ビームＢの光路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするようになされる。同様に、例えばマスクライブラリからマスクが機械的に取り出された後またはスキャン時に、第１の位置決め装置ＰＭおよび（図１に明確に示されていない）他の位置センサは放射ビームＢの光路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。一般に、マスクテーブルＭＴの動きは、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）によって実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の動きは、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合には（スキャン装置とは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータのみに連結するか、固定することができる。マスクＭＡおよび基板ＷはマスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置あわせできる。基板アライメントマークは、図示するように、専用のターゲット部分に設けられているが、ターゲット部分間の空間に配置してもよい（これらはけがき線（scribe-lane）アライメントマークとして公知である）。同様に、１つを超えるダイがマスクＭＡに設けられている場合には、マスクアライメントマークをダイの間に配置してもよい。
【００２３】
図示した装置は以下のモードの少なくとも１つで使用できる。
【００２４】
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」および基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」は基本的に静止状態に保持される一方、放射ビームに与えられたパターン全体は一度にターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、１回の静止露光）。基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」はその後Ｘおよび／またはＹ方向へ移動され、別のターゲット部分Ｃが露光できるようにする。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が１回の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法を限定する。
【００２５】
２．スキャンモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」および基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が同期してスキャンされる（すなわち、１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の速度および方向は、倍率（縮小率）および投影システムＰＳの像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大寸法は１回の動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向の）幅を制限するのに対して、スキャン動作の長さはターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決める。
【００２６】
３．他のモードでは、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」はプログラマブルなパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が移動すなわちスキャンされる。このモードでは、一般にパルス化された放射源が使用され、プログラマブルなパターニングデバイスは基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の各移動の後、またはスキャン時の連続する放射パルスの間にて、要求に応じてアップデートされる。この作動モードは、上述で引用したタイプのプログラマブルミラーアレイのようなプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィにも容易に適用できる。
【００２７】
上述した使用モードまたは全く異なる使用モードの組合せおよび／または変更形態も使用することができる。
【００２８】
公知のリソグラフィ装置では、移動可能な物体の位置を決定するために様々な位置測定システムが使用される。例えば、基板テーブルの位置を６自由度で決定するのに、８つのセンサを含む干渉計システムが使用され、パターニングデバイス用支持体の同一平面上の３自由度を測定する４つの容量センサおよび９点スポットセンサ（9 spots level sensor）を有する位置測定システムが、基板面のｚ位置と、ｙ軸まわりの回転とを測定するために使用される。
【００２９】
これら位置測定システムでは、このように、センサの数量が、基板テーブルの位置を測定する自由度よりも多くなっている。本願では、そのような系を冗長（redundant）位置測定システムと呼ぶ。
【００３０】
図２は、参照符号１で全体的に指定される冗長位置測定システムの一例を示している。その位置測定システムは、同一平面上の３自由度ｚ、Ｒｘ、Ｒｙでパターニングデバイス２の位置を測定するように構成されており、ここで、ｚ方向は図面の平面に対して垂直である。
【００３１】
位置測定システムは、それぞれ計算装置４に接続された４つの容量センサを有する。容量センサ３はパターニングデバイス２より上に配置され、パターニングデバイスとそれぞれの容量センサ３との間の（変動する）距離を表す、つまりパターニングデバイス２のｚ位置を表す信号を供給するようにそれぞれ構成されている。原理的には、４つの容量センサ３のうちの３つを使用して同一平面上の３自由度でパターニングデバイスの位置を計算することが可能であるので、容量センサ３のうちの１つは冗長センサとみなすことができる。各容量センサ３のそれぞれの信号は計算装置４に送られ、そこでパターニングデバイス２の実際の位置を計算することができる。
【００３２】
本発明の第１の実施形態によれば、位置測定システムの各センサの信号は、移動可能な物体の実際の位置を計算するために使用することができる。そのような計算の利点は以下に説明される。位置測定システムのセンサ値Ｓが自由度の実際値ｑにどのように依存するかを表す関数は、ｓ＝ｆ（ｑ）と書ける。この関数ｆは、位置測定システムのレイアウトによって決まり、通常は非線形である。しかし、この関数はｑ＝０の近傍、すなわち値域の中心近傍で線形化できる。
【００３３】
ｓ＝ｆ（ｑ）＝Ｍｑ＋ｄ（ｑ）
【００３４】
上式でＭ＝ｄｆ／ｄｑ｜（ｑ＝０）である。
【００３５】
上式をもとに、疑似逆を決定してｑのモデルを導くことができる。
【００３６】
ｑ＝Ｍ−Ｐｓ＋ｅ（ｑ）
【００３７】
上式でＭ−ｐはＭの疑似逆を示し、ｅ（ｑ）＝−Ｍ−Ｐｄ（ｑ）である。
【００３８】
ここで、図２の位置測定システム用にこのモデルを導くと、容量センサ３のセンサ値と同一平面上の３自由度の実際の位置との間の関係は次のように書ける。
【００３９】
Ｚｉ＝Ｚ＋ｙｉ＊Ｒｘ−ｘｉ＊Ｒｙ＋ｄＺｉ（Ｙ）、ｆｏｒｉ＝１,…,４
【００４０】
上式で、Ｚｉは４つの容量センサ３のセンサ値であり、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙは、センサ値が従属する３自由度であり、ｄＺｉ（Ｙ）は容量センサの電極の非平面性に起因する誤差値である。
【００４１】
上式は次のように書ける。
【００４２】
【数１】
0004555276.tif 000002
【００４３】
このとき、たとえばｙ１＝ｙ４＝０、ｘ４＝−ｘ１、ｘ３＝−ｘ２、ｙ３＝−ｙ２と仮定すると、Ｚ、Ｒｘ、およびＲｙのモデルは疑似逆を決定することによって得ることができる。
【００４４】
【数２】
0004555276.tif 000003
【００４５】
このモデルでは、重み（weight）が等しい４つの容量センサすべてがＺの大きさを決定する。それとともに、各センサの信号ノイズは、ノイズレベルが平均化されるために抑制される。これにより、ノイズレベルは１／４１／２＝１／２倍に低減することができる。
【００４６】
位置測定システム１での容量センサ３の冗長性は一貫性キャリブレーション（consistency calibration）に使用されてもよい。この場合の一貫性とは、４つのセンサが１つの平面に広がっていることを意味する（これは、例えば、４つ足をもつテーブルにたとえることができ、４つの足の端部は、４つの足すべてによって一貫した支持を得るために同一平面につかなくてはならない）。キャリブレーションの前後でＺ＝Ｒｘ＝Ｒｙ＝０であると物理位置が同じであることになるが、センサの一貫性キャリブレーションではこれらの値を変えても意味がないため、これをキャリブレーションに関するコンストレインツとすればよい。したがって、コンストレインツには３つ、すなわちＺ、Ｒｘ、およびＲｙに関する必要条件がある。
【００４７】
各容量センサのモデルにはゲインおよびオフセットがある、すなわちセンサ当たり２つのパラメータがある。３つのセンサの場合には６つのパラメータがある。３つのコンストレインツがあるので、３つの独立パラメータのキャリブレーションができない。一方、４つのセンサの場合には８つのパラメータがある。この場合にも３つのコンストレインツがあるので、結局、独立パラメータは５つになる。パターニングデバイス２を様々な組み合わせのＺ、Ｒｘ、Ｒｙ設定点に配置し、４つの容量センサすべてから読み込むことで、５つの独立パラメータから４つのパラメータが、決定／キャリブレーションされ得る。
【００４８】
一貫性キャリブレーションでは５つのパラメータのうち４つを決定できるので、キャリブレーションされていないパラメータは１つのみである。このパラメータは、例えば、平均ゲインである。これがキャリブレーションできない理由は絶対的な外部参照がないからである。このように、位置測定システムの冗長性により、一貫性キャリブレーションは部分的に絶対化（absolute）される。
【００４９】
一貫性キャリブレーションは位置の測定値を使用するだけであり、すなわち他のセンサを用いたツールも測定値も何ら使用しないので、非常に迅速に行うことができる。ライン内でも、すなわち製造中でもキャリブレーションが可能である。その結果、（理由は何であれ）パラメータの変化が非常に迅速に検出できる。パラメータを適合させるか、または製造を止めることによって歩留まり損失が回避できる。さらに、それぞれの移動物体の不自然な動作もしくは予期しない動作あるいは衝突を防止することができる。
【００５０】
上記したように冗長位置測定システムの様々なセンサの信号を重みづけすることで、特に平均化することで、様々なセンサのノイズを公知のリソグラフィ装置におけるノイズレベルよりも大幅に低いレベルに抑えることができる。計算では、センサのノイズレベルを信号の標準偏差によって表すことができる。各自由度での異なるセンサの信号を実際の位置に関連づける関数を選択しこれを利用すれば、各自由度での位置測定時のノイズレベルを最適化することができる。
【００５１】
さらに、一貫性キャリブレーション、すなわち本発明の実施形態による位置測定システムの（冗長）センサのキャリブレーションは、（部分的に）絶対キャリブレーションとして使用することができる。これは、一貫性キャリブレーションの後で、センサが３つの場合には未知のパラメータが３つになるが、センサが４つの場合は未知のパラメータが１つだけになるという事実に基づく。そのようなキャリブレーションは比較的迅速に行えるので、ライン内での変化を検出するのにその一貫性を非常にうまく利用することができ、したがって、歩留まり損失および／または危険な状況を防止するために非常に有用である。
【００５２】
ポジションレンジは、追加のセンサを配置したり、ステージを移動させる際に次にチャックを「見る（see）」すなわち別のセンサに取って代わるセンサに依存したモデルを具現化したりすることによって拡張することができる。また、さらなるセンサを位置測定システムに設けて、さらなる冗長性と、それに伴う上述の関連した利点とを得ることができる。以上から、一貫性キャリブレーションの後では、３自由度を測定するのにどのセンサを３つ組み合わせて（または４つのセンサすべてを）使用するのかは、原則的にはもはや問題ではないことが分かる。
【００５３】
以上、図２に示す位置測定システム１に関連させて本発明の実施形態を説明した。当業者には明らかなように、基板テーブルの位置を６自由度で測定する８つのセンサ、または基板平面のＺおよびＲｙ自由度を測定する９点高さセンサを有する干渉計システムなどの他の冗長位置測定システムに対しても、同様なモデルおよび同じ結果を得ることができる。そのような他の冗長位置測定システムで上記の本発明による第１の実施形態を使用することは、本発明の範囲に入るものとする。
【００５４】
本発明の第１の実施形態に対する代替の実施形態では、センサ信号のビーム長が考慮に入れられる。位置測定システムの特定の実施形態では、様々なセンサのビーム長（すなわち、位置を測定する移動可能な物体とセンサとの間の距離）は、使用中に大幅に変えることができる。干渉計の能力はビーム長に依存するので、センサに対する基板テーブルの位置は、それぞれの干渉計のノイズレベルを表すことができる。そうした様々なノイズレベルは、移動可能な物体の位置測定を最適化するために重みづけされてよい。
【００５５】
例えば、ｘ方向およびｙ方向に移動する基板テーブルのｘ位置、ｙ位置、およびｚ軸まわりの回転（Ｒｚ）を測定するように構成された２つのｘ干渉計および２つのｙ干渉計を有する位置測定システムでは、様々な干渉計のビーム長は、基板テーブルの移動中に大幅に変わることができる。基板テーブルの位置を考慮に入れると、基板テーブル位置の関数としてのセンサ出力ｓは、一般に次のように書ける。
【００５６】
ｓ＝ｆ（ｑ）
【００５７】
ここで、σ（ｓ，ｑ）は基板テーブルの位置を考慮に入れている。この関数は次のようにも書ける。
【００５８】
ｓ＝Ａｑ−ｅ（ｑ）
【００５９】
上式により、関数は線形関数と非線形関数に分けられる。この関数を書き換え、行列Ｂをかけると次のようになる。
【００６０】
ＢＡｑ＝Ｂｓ＋Ｂｅ（ｑ）
【００６１】
ｑに対するモデルを導くために以下であることが必要である。
【００６２】
ＢＡ＝Ｉ
したがって
【００６３】
ＢＡｑ＝Ｂｓ＋Ｂｅ（ｑ）［１］
【００６４】
Ｂ＝Ａ−Ｐ、すなわちＢがＡの疑似逆の場合、必要条件ＢＡ＝Ｉが満たされる。ただし、列よりも行が多い場合、次のように定義すると、Ｂを選択する際に自由度に幾らかの余裕ができる。
【００６５】
Ｂ＝Ａ−Ｐ＋Ｗ
【００６６】
さらに必要条件にこの定義を代入すると以下の必要条件が導かれる。
【００６７】
（Ａ−Ｐ＋Ｗ）Ａ＝Ｉ
【００６８】
Ａ−ＰＡ＋ＷＡ＝Ｉ
【００６９】
Ａ−ＰＡ＝Ｉであるので（疑似逆の定義）、以下の式が成立する。
【００７０】
ＷＡ＝０
書き換えると次式となる。
【００７１】
ＡＴＷＴ＝０
【００７２】
数学用語でいえば、行列ＷＴは行列ＡＴの零空間にある。換言すると、Ｗの行（ＷＴの列）は、ＡＴの零空間に広がるベクトルの一次結合である。
【００７３】
ここで、センサ値（例えば、ビーム長）および／または基板テーブルの位置に依存するセンサノイズをσ（ｓ，ｑ）と定義すると、位置測定値ｑのノイズが等式［１］から導かれ、Ｂσ（ｓ，ｑ）となる。
【００７４】
ＢおよびＷの選択にあたっては、対応する自由度のノイズを最小化する重み係数が自由度ごとに幾つか存在する。実際、特に行列Ｂ（＝Ａ−Ｐ＋Ｗ）はこのために検討されることに留意すべきである。そのときには、実際にＢσ（ｓ，ｑ）がある程度まで最小化される。
【００７５】
上記の最適化は、動作範囲の様々な箇所に対して、すなわち様々な組み合わせのビーム長に対して行うことができる。すべての箇所で計算された様々な重みから、ビーム長の自由度に関連する重みに関連する関数を導くことができる。
【００７６】
例えば、ｍ自由度を測定するｎ個のセンサがある場合、行列Ａはｎｘｍであり、このときｎ≧ｍである。したがって、行列Ｂはｍｘｎ、すなわち、選択できるｍ＊ｎ値である。一方、行列Ｂ＊Ａはｍｘｍであり、Ｉ、すなわちｍ＊ｍ必要条件に等しくなければならない。それで、ノイズを最適に抑制するのに自由に選択できるｍ＊（ｎ−ｍ）（＝ｍ＊ｎ−ｍ＊ｍ）個の変数が存在する。ＷＡ＝０に対しても同様の解析がなされてよい。
【００７７】
上記のモデルでは、基板テーブルの位置測定を最適化する場合に、以上のように基板テーブルの位置を考慮に入れることができる。
【００７８】
図３は、各コーナーにマーク１１を有するパターニングデバイスのレイアウト１０を示す。このレチクルレイアウトでは、以下に説明するように、本発明の第２の実施形態による方法を行うことができる。その方法は、基板面に、例えば、６自由度でマッピング（mapping）するためのキャリブレーション工程を有する。そうしたマッピングの際にマークを有するレチクルレイアウトが基板面に投影される。基板面に投影したマークがセンサによって読み込まれ、よって、（例えば６自由度で）基板面にマッピングすることができるようになる。
【００７９】
公知のリソグラフィ装置では、すべての露光、すなわちパターニングデバイスレイアウトの投影はすべて、完全に基板面上になされる。このことは、グリッドのキャリブレーション範囲が最大で基板の直径から投影画像の大きさを引いたものとなることを意味する。その結果、基板のｘ極値およびｙ極値に近いグリッドはキャリブレーションすることができず、そのために、基板の縁部に近接した部分が画像エラーになることがある。
【００８０】
本発明の第２の実施形態によれば、２つもしくはそれより多いのマークを有するパターニングデバイスレイアウトを使用すること、およびグリッドのキャリブレーション範囲が拡張されるようにパターニングデバイスレイアウトを部分的に基板面よりも外側に投影することが提案される。
【００８１】
図４では、基板面１２にある、図３のパターニングデバイスレイアウト１０の様々な順次投影１０’が示されている。マーク１１のこれらの投影（図４では示していない）は、基板面のグリッドを測定してこの面をキャリブレーションするために使用される。パターニングデバイスレイアウト１０は、各コーナーにマークを有しているので、パターニングデバイスレイアウトの半分が基板面よりも外側に投影された場合に、パターニングデバイスレイアウト１０は、基板面に投影された２つのマークを常に有する。ここで、マークがパターニングデバイスレイアウトの各コーナーに設けられているので、パターニングデバイスレイアウトが一部基板面よりも外側に投影されている基板面側とは無関係である。結果として、基板面に投影されたこれら２つのマークはキャリブレーション用に使用することができる。このようにして、基板面のキャリブレーション範囲は拡大される。したがって、基板面の縁部をキャリブレーションするために一部が基板面よりも外側に投影される、マルチマーク型パターニングデバイスレイアウトを使用すれば、外側のダイ（基板縁部の近くにあるダイ）の重ね合わせと焦点合わせが改良された。
【００８２】
ＸＰＡマーク、ＳＰＭマーク、およびオルソボックスマーク（orthobox mark）のような任意の適切なマークがパターニングデバイスレイアウト上のマークとして使用することができる。例えば、標準的なマークおよびオルソボックスマークはＸ、Ｙ、およびＲｚマッピング用に使用でき、一方、Ｚ、Ｒｘ、およびＲｙは、いわゆる焦点キャリブレーションを使用してキャリブレーションされてもよい。さらに、キャリブレーションの精度を改良する目的で４つを超えるマークを用いても良い。
【００８３】
本発明の第２の実施形態による方法は、単一の基板テーブルを有するか、または２つの基板テーブルを有するリソグラフィ装置に使用でき、結合した測定領域および露光領域だけでなく分離した測定領域および露光領域にも使用することができる。
【００８４】
図５は、基板テーブル２１の位置を測定するように構成された従来の位置測定システム２０を示す。位置測定システム２０は、基板テーブルに支持された基板面を測定する測定領域２２と、画像を基板面に投影する露光領域２３との両方に配置されている。測定領域２２および露光領域２３は、領域２２と領域２３との間で基板テーブル２１の交換を行うために、ｙ方向に互いに近接して配置されている。近接とは、測定領域２２と露光領域２３が互いに隣り合って配置されていることを意味しており、その領域は重複していてもよいし、または二つの領域の間にこれら領域２２および２３のうちの１つに直接には属さない特定の空間があってもよい。
【００８５】
測定領域２２および露光領域２３には、それぞれの領域で基板テーブルの位置を測定するために、干渉計２４、２５、２６、および２７が設けられている。重ね合わせおよび焦点合わせを要求レベルにするために、測定領域と露光領域との両方で位置を高精度に測定することが望ましい。
【００８６】
公知のリソグラフィ装置では、干渉計２４および２６はｙ位置を測定するように構成され、干渉計２５および２７は両方ともｘ位置を測定するように構成される。
【００８７】
原則的に、測定領域２２および露光領域２３での基板テーブル２１の位置は少なくとも部分的に一致する。したがって、基板テーブル２１の特定の位置、例えば、図面で左側よりにある位置に対して、測定領域２２にある干渉計２４のビーム長は長くなり、一方、干渉計２６のビーム長は、露光領域にある基板テーブル２１の対応する位置で短くなる。一方、測定領域２２および露光領域２３にある基板テーブル２１の対応する位置に対して、干渉計２５および２７のビーム長は同じになる（例えば、両方の領域で長くなる）。
【００８８】
本願の精度レベルでは、干渉計の能力がビーム長に依存する、すなわち能力がビーム長の増加とともに落ち、かつ重ね合わせ精度と焦点精度とが測定領域２２および露光領域２３での位置測定を組み合わせたものに依存するので、本発明の第３の実施形態では、干渉計２５を露光領域の反対側に配置して、ｘ位置測定用の干渉計がｘ方向で基板テーブル２１の両側に配置されるようにすることを提案している。本発明のこの実施形態によるこのような配置は図６に示されている。その結果として、Ｘ位置の測定は、もはや測定領域２２の長いビーム長と露光領域２３の長いビーム長との組み合わせではなく、領域２２、２３のうちの一方の長いビーム長が領域２２、２３の他方の短いビーム長と組み合わされることになる。
【００８９】
上記で説明したように、測定を組み合わせたものは、重ね合わせ能力および焦点合わせ能力を表すので、領域２２および２３の両方で干渉計のビーム長が比較的長いことに起因して、位置測定がどちらかというと不適切になる位置はもはやどの範囲にも存在しない。それどころか、測定領域２２での比較的不適切な測定（長いビーム長）は、露光領域２３での比較的良好な測定（短いビーム長）によって補われることとなり、逆も同様である。
【００９０】
代替の実施形態では、干渉計２７を測定領域２２の反対側に配置し、露光領域２３で図５の配置を維持することも可能である。
【００９１】
本発明のこの第３の実施形態によって提案された干渉計配置では、重ね合わせ精度および焦点精度が改良されるとともに、センサを追加して設けることやその種のものを追加して設ける必要がない。さらに、公知のリソグラフィ装置にあるエアーシャワー（air shower）などの既存の調整装置が、原則的には干渉計の位置を変えないまま、再配置することなくリソグラフ内に維持することができる。しかし、光ファイバの経路および／または電子機器に関しては、干渉計の交換を可能にするように若干の変更を行うことが望ましいであろう。
【００９２】
図５および図６による配置では、ｘ位置およびｙ位置を測定する干渉計だけが示されている。実際上は、位置測定システムは同じあるいは他の自由度で基板テーブルの位置を測定する別のセンサを有することができる。ｘ位置干渉計に関連して説明した本発明の第３の実施形態は、位置測定システムの他の任意のセンサに対して使用することもできる。これらのセンサは干渉計であってよく、他の任意のタイプの適切なセンサであっても良い。冗長センサの場合、本発明の第１の実施形態によるセンサ信号の重みづけを適用することができる。
【００９３】
さらに、測定距離が長くなるほど能力が落ちるセンサを利用した他の任意の位置測定システムで本発明の第３の実施形態によるものと同様の配置を使用することができる。提案した配置を含むシステムは本発明の範囲に入るものとする。そうしたシステムは基板テーブルに限定される必要はなく、任意の移動可能な物体の位置測定に使用でき、そのような配置は、例えば、パターニングデバイス用支持体の位置測定などに有用である。
【００９４】
ここではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされたが、本明細書で説明されるリソグラフィ装置は一体光学システムの製造、磁気ドメインメモリのガイドおよび検出パターンの製造、フラットパネルディスプレイの製造、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造、薄膜磁気ヘッドの製造などの他の応用例のあることを理解しなければならない。このような別の用途に関して、本明細書の「ウェーハ」や「ダイ」の用語の使用は、それぞれより一般的な用語の「基板」または「ターゲット部分」の同義語と考えられることが当業者にはわかるであろう。本明細書で言及する基板は露光前または露光後に例えばトラック（基板に対してレジスト層を典型的に付与する、また露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツールで処理される。適用できるならば、本明細書による開示内容は上記およびその他の基板処理ツールに適用できる。さらに、基板は、例えば複層ＩＣを製造するために１回より多く処理することができ、これにより本明細書で使用する基板という用語は、既に複数回処理された層を含む基板を表すこともできる。
【００９５】
光リソグラフィに関する本発明の実施形態の使用について上記で具体的な言及がなされたが、本発明は他の応用例、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、状況が許す限り、光リソグラフィに限定されるのもではないことがわかるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの凹凸構造が基板に作られるパターンを画定する。パターニングデバイスの凹凸構造は、基板に供給したレジスト層に押し付けることができ、同時に、レジストは電磁放射線、熱、圧力またはそれらの組み合わせを加えることで硬化される。レジストが硬化された後で、パターニングデバイスはレジストにパターンを残したままレジストから離される。
【００９６】
本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームのような粒子ビームを含む全てのタイプの電磁放射線を包含する。
【００９７】
「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折型、反射型、磁気的、電磁的、および静電的を含む種々のタイプの光学コンポーネントの任意の１つまたはそれらの組み合わせを指すことができる。
【００９８】
本発明の特定の実施例が上述されたが、本発明は記載した以外の方法で実現できることがわかるであろう。例えば、本発明は上記に開示した方法を記述した機械読取可能命令からなる１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態をとってもよいし、またはそのようなコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態をとってもよい。
【００９９】
上記の記載は説明することを意図しており、限定するものではない。したがって、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、説明した本発明に対して変更を行うことができるのは当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】本発明の実施形態による位置測定システムを示す。
【図３】本発明の実施形態によるパターニングデバイスレイアウトを示す。
【図４】図３のパターニングデバイスレイアウトの基板表面にある投影を示す。
【図５】従来の位置測定システムを示す。
【図６】本発明の実施形態による位置測定システムを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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