(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板テーブルと、
パターンが付与されたビームを基板の目標部分に投影する投影系と、
前記基板テーブルの位置を測定するように構成された変位測定系と、を備え、
前記変位測定系は、前記基板テーブル上に取り付けられ、実質的に静止した隣接する二つ以上の格子プレートに対する第１の方向におけ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および第２のエンコーダ型のｘセンサと、前記隣接する二つ以上の格子プレートに対する第２の方向におけ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および第２のエンコーダ型のｙセンサと、を備え、
前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサのいずれもが、ｘ方向およびｙ方向の同一線上に配置されないように位置合わせされ、前記変位測定系は、前記隣接する二つ以上の格子プレートの間にある横断線を横切るとき、前記基板テーブルの位置を連続的に測定するように構成され、
前記変位測定系は、前記基板テーブルの位置に応じて前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサのうち三つを選択的に使用して、同一平面上の少なくとも三つの自由度（ｘ，ｙ，Ｒｚ）で前記基板テーブルの位置を決定するように構成されることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記二つ以上の格子プレートは前記基板テーブルのあらゆる可能性のある位置を覆っており、前記基板テーブルの連続的な位置測定が可能であることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記ｘセンサとｙセンサはそれぞれ、少なくとも前記横断線の方向と直角の方向において、他のｘセンサとｙセンサから離して配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記ｘセンサとｙセンサはそれぞれ、少なくとも前記第１の方向および／または第２の方向と直角の方向において、他のｘセンサとｙセンサから離して配置されることを特徴とする請求項１または２に記載リソグラフィ装置。
【請求項５】
前記変位測定系は、第１および第２の方向と直角の方向における基板テーブルの位置を測定する四つのｚセンサを備え、
前記変位測定系は、前記基板テーブルの位置に応じて前記四つのｚセンサのうち三つを選択的に使用して、さらに三自由度（ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ）での前記基板テーブルの位置を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記四つのｚセンサはそれぞれ、少なくとも前記横断線の方向と直角の方向において、他のｚセンサと離して配置されることを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記ｚセンサはそれぞれ、少なくとも前記第１および／または第２の方向と直角の方向において、他の三つのｚセンサと離して配置されることを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記基板テーブルの各角に、前記第１および第２のｘセンサまたは前記第１および第２のｙセンサのうち一つと、前記四つのｚセンサのうち一つが取り付けられることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記二つのｘセンサと、前記二つのｙセンサと、前記四つのｚセンサが内側の長方形と外側の長方形の角に配置されており、各長方形は一つのｘセンサと、一つのｙセンサと、二つのｚセンサとを備え、ｚセンサは、前記内側長方形の向かい合った角と、前記外側長方形の二つの別の向かい合った角に配置されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
二つ以上の基板テーブルを備え、基板テーブルのそれぞれに少なくとも一つのｘセンサが取り付けられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記格子プレートの少なくとも三つの位置に、それぞれ二組のセンサセットが配置され、各センサセットが一つのｘセンサまたは一つのｙセンサと、一つのｚセンサとを有していることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の方向における前記少なくとも一つの格子プレートの寸法が、前記第１および第２の方向における前記基板テーブルの寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記二つ以上の格子プレートがそれぞれウェハであり、回折格子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
基板を保持する基板テーブルと、
パターンが付与されたビームを基板の目標部分に投影するための投影系と、
六自由度（ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）で前記基板テーブルの位置を測定するように構成された変位測定系と、を備え、
前記変位測定系は、
第１の方向におけ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および第２のｘセンサと、
第２の方向におけ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および第２のｙセンサと、
第１および第２の方向と直角の第３の方向における基板テーブルの位置を測定するように構成された四つのｚセンサと、を備え、
前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサとは、少なくとも一つの格子プレートに対する前記センサそれぞれの位置を測定するように構成されたエンコーダ型のセンサであり、前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサのいずれもが、ｘ方向およびｙ方向の同一線上に配置されないように位置合わせされ、前記変位測定系は、前記隣接する二つ以上の格子プレートの間にある横断線を横切るとき、前記基板テーブルの位置を連続的に測定するように構成され、
前記変位測定系は、前記基板テーブルの位置に応じて、前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサのうち三つと、前記四つのｚセンサのうち三つとを選択的に使用して、六自由度での前記基板テーブルの位置を決定するように構成されていることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１５】
パターンが付与された放射ビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、
基板の目標部分にパターンが付与されたビームを投影する間は少なくとも、前記基板が基板テーブルに支持され、前記基板テーブルの位置が変位測定系によって測定され、
前記変位測定系は、前記基板テーブル上に取り付けられ、実質的に静止した隣接する二つ以上の格子プレートに対する第１の方向におけ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および第２のエンコーダ型のｘセンサと、前記隣接する二つ以上の格子プレートに対する第２の方向におけ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および第２のエンコーダ型のｙセンサと、を備え、
前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサのいずれもが、ｘ方向およびｙ方向の同一線上に配置されないように位置合わせされ、前記変位測定系は、前記隣接する二つ以上の格子プレートの間にある横断線を横切るとき、前記基板テーブルの位置を連続的に測定するように構成され、
前記変位測定系は、前記基板テーブルの位置に応じて前記第１および第２のｘセンサと前記第１および第２のｙセンサのうち三つを選択的に使用して、同一平面上の少なくとも三つの自由度（ｘ，ｙ，Ｒｚ）で前記基板テーブルの位置を決定するように構成されることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板の目標部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。この場合、マスク、レチクルとも呼ばれるパターニング用デバイスを用いて、ＩＣの個々のレイヤ上に形成される回路パターンを生成することができる。基板（例えば、シリコンウェハ）上の目標部分（例えば、一つまたは複数のダイの部分を含む）にこのパターンを転写することができる。パターンの転写は、通常、基板に施された放射感受性材料（レジスト）の層にイメージングを介してなされる。一般に、単一の基板は、連続してパターン付与される隣接する目標部分のネットワークを有する。従来のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナとがある。ステッパでは、各目標部分にパターンの全体を一度に露光することによって、各目標部分が照射される。スキャナでは、所与の方向（「走査」方向）に放射ビームを用いてパターンを走査する一方、この方向と平行にまたは逆平行に基板を同期させて走査することによって、各目標部分が照射される。パターンを基板上に刻み込むことによって、パターニング用デバイスから基板にパターンを転写することができる。
【０００３】
集積回路のみならず液晶ディスプレイパネルも製造するマイクロリソグラフィに求められる要件のうち、最も挑戦的な要件の一つは、テーブルの位置決めである。例えば、１００ｎｍ以下のリソグラフィでは、基板位置決めステージとマスク位置決めステージに対して、最高３ｍ／ｓの速度で、六自由度（ＤＯＦ）の全てで１ｎｍのオーダーのダイナミック確度と機械間の整合とが要求される。
【０００４】
このような厳しい位置決め要件を満たすための一般的なアプローチは、ステージ位置決めアーキテクチャを、マイクロメートルの精度であるが作業範囲の全体にわたって移動する粗い位置決めモジュール（例えば、ＸＹテーブルまたはガントリーテーブル）と、その上に重ねる微細な位置決めモジュールとにさらに分割することである。後者のモジュールは、粗い位置決めモジュールの最後の数ナノメートルという残留誤差を修正する役割を持つので、非常に限られた移動範囲にだけ対応していればよい。このようなナノ位置決めに一般に使用されるアクチュエータには、圧電アクチュエータや、音声コイルタイプの電磁アクチュエータがある。微細モジュールによる位置決めは、通常六自由度の全てにおいて実行される一方、広範囲の移動では三自由度以上を要求されることはほとんどない。したがって、粗いモジュールの設計はかなり簡単になる。
【０００５】
粗い位置決めのために必要となるマイクロメートルの精度は、比較的単純な位置センサ、例えば光学または磁気インクリメンタルエンコーダを用いて、容易に達成することができる。これらは、一自由度で測定する単一軸のデバイス、または、より近年では、Schaffelらによる「Integrated electro-dynamic multicoordinate drives」, Proc. ASPE Annual Meeting, California, USA, 1996, p.456-461に記載されているような、最大三自由度である多数自由度のデバイスであってもよい。同様のエンコーダは、商業的にも入手可能であり、例えば、Dr. J. Heidenhain GmbHにより製造されている位置測定システムＴｙｐｅ  ＰＰ２８１Ｒがある。この種のセンサは造作なくサブマイクロメートルレベルの解像度を提供できるが、絶対精度と、特に長距離の移動範囲にわたる熱安定性とは、容易に達成できるものではない。
【０００６】
他方、微細位置決めモジュールの端部におけるマスクおよび基板テーブルの位置測定は、ナノメートルの精度と安定性とを持ちつつ、六自由度の全てでナノメートル以下の解像度で実行される必要がある。これは、通常、複数軸の干渉計を用いて六自由度の全てで変位を測定することで達成される。冗長な軸は、さらなる較正機能、例えば基板テーブル上の干渉計ミラーの平坦度の較正のために用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記アプローチの不利な点は、微細位置決めモジュールの範囲内にステージが（戻って）来るたびに、ステージの位置を六自由度で（再び）較正しなければならないことである。これには相当の時間がかかり、結果としてリソグラフィ装置のスループットが低下する。
【０００８】
干渉計の代わりに光学エンコーダを用いることが知られており、干渉計と組み合わせて使用することができる。このような光学エンコーダは、例えば、米国特許出願公開第２００４／０２６３８４６号に開示されており、この文書は参照により本願明細書に援用される。本出願に記載されている光学エンコーダは、格子パターンを備える格子プレートを利用する。格子パターンは、格子パターンに対するセンサの位置を決定するために用いられる。一実施形態では、センサは基板テーブル上に取り付けられ、格子プレートはリソグラフィ装置のフレームに取り付けられる。
【０００９】
光学エンコーダ型センサの不利な点は、この種のセンサの検出範囲が原則として格子プレートの寸法に限られるということである。しかしながら、格子には高解像度が要求されるために、この種の格子プレートの寸法は物理的に制限される。したがって、実際には、このようなセンサの作用領域のサイズは、限定されている。さらに、例えば投影ビームが通過する開口部のような穴／開口部を格子プレート内に設けなければならない可能性がある。このような穴／開口部のあるところでは、センサが自身の位置を決定することができない。さらに、格子プレートが局所的に損傷する可能性があり、損傷位置におけるセンサの位置を正確に決定することができなくなるおそれがある。
【００１０】
あらゆる可能性のある位置において基板テーブルの位置を測定するように構成された、リソグラフィ装置用の高精度の変位測定系を提供し、基板テーブルの連続的な位置測定を可能にすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によると、
基板を保持する基板テーブルと、
パターンが付与されたビームを基板の目標部分に投影する投影系と、
基板テーブルの位置を測定するように構成された変位測定系と、を備え、変位測定系は、基板テーブル上に取り付けられ、実質的に静止している隣接する二つ以上の格子プレートに対する第１の方向における基板テーブルの位置を測定するように構成された少なくとも一つのエンコーダ型のｘセンサを備え、変位測定系が、隣接する二つ以上の格子プレートの間にある横断線を横切るとき、基板テーブルの位置を連続的に測定するように構成されているリソグラフィ装置が提供される。
【００１２】
本発明の一実施形態によると、
基板を保持する基板テーブルと、
パターンが付与されたビームを基板の目標部分に投影するための投影系と、
六自由度（ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）で基板テーブルの位置を測定するように構成された変位測定系と、を備え、変位測定系は、
第１の方向における基板テーブルの位置を測定するように構成された一つのｘセンサと、
第２の方向における基板テーブルの位置を測定するように構成された二つのｙセンサと、
第３の方向における基板テーブルの位置を測定するように構成された三つのｚセンサと、を備え、
変位測定系は、第２のｘセンサと第４のｚセンサとをさらに備え、第１および第２のｘセンサと第１および第２のｙセンサとは少なくとも一つの格子プレートに対するセンサそれぞれの位置を測定するように構成されたエンコーダ型のセンサであり、変位測定系が、基板テーブルの位置に応じて、第１および第２のｘセンサと第１および第２のｙセンサのうち三つとｚセンサのうち三つとを選択的に使用して、六自由度での基板テーブル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が提供される。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、パターンが付与された放射ビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、基板の目標部分にパターンが付与されたビームを投影する間は少なくとも、基板が基板テーブルに支持され基板テーブルの位置が変位測定系によって測定され、変位測定系は、基板テーブルに設けられ実質的に静止した隣接する二つ以上の格子プレートに対する第１の方向における基板テーブルの位置を測定するように構成された少なくとも一つのエンコーダ型のセンサを備え、変位測定系が、隣接する二つ以上の格子プレート間にある横断線を横切るとき、基板テーブルの位置を連続的に測定するように構成されているデバイス製造方法が提供される。
【００１４】
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て、例示のみを目的として本発明の実施形態を以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を模式的に表す。リソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、紫外線放射または他の任意の適切な放射）を調節するように構成された照明系（照明器）ＩＬと、パターニング用デバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築されたマスク支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを備える。マスク支持構造ＭＴは、特定のパラメータにしたがってパターニング用デバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続される。リソグラフィ装置は、基板（例えば、レジストコートされたウェハ）Ｗを保持するように構築された基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴすなわち「基板支持体」をさらに備える。基板テーブルＷは、特定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続される。リソグラフィ装置は、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つまたは複数のダイを含む部分）に、パターニング用デバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するように構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳをさらに備える。
【００１６】
照明系は、放射を導き、成形し、または制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気または他のタイプの光学部品、またはそれらの任意の組み合わせといった様々なタイプの光学部品を備えていてもよい。
【００１７】
マスク支持構造は、パターニング用デバイスを支持、すなわちその重量を支える。マスク支持構造は、パターニング用デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、例えばパターニング用デバイスが真空環境に保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニング用デバイスを保持する。マスク支持構造は、機械的、真空、静電気、または他の固定技術を使用して、パターニング用デバイスを保持することができる。マスク支持構造は、フレームまたはテーブルであってもよく、それらは必要に応じて固定されていても移動可能でもよい。マスク支持構造は、例えば投影系に対してパターニング用デバイスを確実に所望の位置に置くことができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニング用デバイス」と同義であるとみなしてよい。
【００１８】
本明細書で使用される「パターニング用デバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与え、基板の目標部分にパターンを形成するために使用可能である任意のデバイスを参照するものとして、広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応していなくてもよいことに注意する。例えば、パターンが位相シフト特徴、すなわちいわゆるアシスト特徴を備える場合がある。通常、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、目標部分に作成されるデバイス内の特定の機能層と対応する。
【００１９】
パターニング用デバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニング用デバイスの例には、マスク、プログラム可能なミラーアレイ、プログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、交互位相シフト（alternating phase-shift）、ハーフトーン型位相シフト（attenuated phase-shift）、および様々なハイブリッド型などのマスクタイプを含む。プログラム可能なミラーアレイの例は、各ミラーが独立して傾き入射する放射ビームを異なる方向に反射させる、小型ミラーのマトリックス配列を使用する。傾斜した鏡が、鏡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を与える。
【００２０】
本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用中の露光放射に適した、あるいは液浸の使用または真空の使用といった他の要因に適した、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、および静電気の光学系、またはそれらの組み合わせを含むあらゆるタイプの投影系を包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなしてよい。
【００２１】
図示するリソグラフィ装置は、透過型（例えば、透過型マスクを使用するもの）である。代替的に、リソグラフィ装置は反射型（例えば、上述したようなタイプのプログラム可能なミラーアレイを使用するもの、または反射型マスクを使用するもの）であってもよい。
【００２２】
リソグラフィ装置は、二つのテーブルすなわち「基板支持体」を有するタイプ（デュアルステージ）であっても、より多数の基板テーブルを有するタイプであってもよい。および／または、リソグラフィ装置は、二つ以上のマスクテーブルすなわち「マスク支持体」を有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」の装置では、追加のテーブルすなわち支持体が並列して使用されてもよいし、または、テーブルすなわち支持体の一部に対して予備的なステップが実行される一方、テーブルまたは支持体の残りが露光のために使用されてもよい。
【００２３】
リソグラフィ装置は、投影系と基板の間の空間を満たすように、比較的屈折率の高い液体（例えば、水）によって基板の少なくとも一部が覆われているタイプの装置であってもよい。リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影系の間にも液浸を適用してもよい。液浸技術は、投影系の開口数を増やすために用いることができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸漬されていなければならないことを意味するわけではなく、露光中に投影系と基板との間に液体が存在していることを意味するに過ぎない。
【００２４】
図１を参照して、照明器ＩＬは放射源ＳＯからの放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は別個のものであってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、例えば適切な配向ミラー（directing mirror）および／またはビーム・エキスパンダを備えるビーム伝送系ＢＤを用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬに放射ビームが渡される。他の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置と一体的な部品であってもよい。放射源ＳＯと照明器ＩＬ、必要であればビーム伝送系ＢＤを合わせて、放射系と称してもよい。
【００２５】
照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節器ＡＤを備えてもよい。一般に、照明器の瞳面における強度分布の外径範囲および／または内径範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を少なくとも調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、例えばインテグレータＩＮおよび集光器ＣＯ等の様々な他の構成要素を備えてもよい。照明器を使用して放射ビームを調節し、その断面において所望の均一性および強度分布を持たせることができる。
【００２６】
放射ビームＢは、マスク支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニング用デバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニング用デバイスによってパターンが付与される。放射ビームＢはマスクＭＡを横切った後、投影系ＰＳを通過し、そこでビームの焦点が基板Ｗの目標部分Ｃに合わせられる。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）を用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動して、例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの経路に配置することができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的復帰の後にまたは走査中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成する長ストロークモジュール（粗い位置決め）と短ストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成する長ストロークモジュールと短ストロークモジュールを用いて達成することができる。ステッパの場合には、スキャナとは対照的に、マスクテーブルＭＴが短ストロークのアクチュエータにのみ接続されていてもよいし、または固定されていてもよい。マスクＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２とを用いて位置合わせされてもよい。図示の基板アライメントマークは専用の目標部分を占めているが、基板アライメントマークは目標部分と目標部分の間の空間にあってもよい（これらはスクライブレーン（scribe-lane）・アライメントマークとして公知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが設けられている場合には、マスクアライメントマークがダイとダイの間にあってもよい。
【００２７】
図示する装置は、以下のモードのうち少なくとも一つのモードで使用することができる。
【００２８】
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」と、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」とが本質的に静止状態を保つ一方、放射ビームに与えられたパターン全体が目標部分Ｃ上に一度に投影される（つまり、単一の静的露光）。続いて、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」をＸおよび／またはＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光領域の最大サイズにより、単一の静的露光で像が与えられる目標部分Ｃのサイズが制限される。
【００２９】
２．走査モードでは、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」と、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」とが同期して走査される一方、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。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、投影系ＰＳの倍率（縮小）および像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一の動的露光における目標部分の（非走査方向における）幅を制限するのに対して、走査移動の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
【００３０】
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」が、プログラム可能なパターニング用デバイスを本質的に静的に保持し続ける。基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が移動すなわち走査する一方、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される。このモードでは、通常、パルス状の放射源が使用され、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の毎回の移動後に、または走査中の連続する放射パルスの間に、プログラム可能なパターニング用デバイスが必要に応じて更新される。この動作モードは、上述したようなタイプのプログラム可能なミラーアレイなどのプログラム可能なパターニング用デバイスを利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
【００３１】
上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形や、または全く異なる使用モードも利用することができる。
【００３２】
図２は、本発明に係る変位測定系の第１の実施形態を示す。変位測定系は、全体として参照番号１で示される。変位測定系１は、同一平面上の三自由度、すなわちｘ位置、ｙ位置およびｚ軸周りの回転Ｒｚ（ｚ軸は、図示するｘ軸、ｙ軸に対して垂直の軸である）における基板テーブル２の位置を測定するように設計される。
【００３３】
変位測定系１は、リソグラフィ装置に載置される、例えばいわゆる計測フレームのようなフレーム上またはレンズ上に載置される、四つの隣接する格子プレート３で構成される。格子プレート３は、実質的に同一平面に配置される実質的に平坦なプレートであり、ｘ軸およびｙ軸方向に延びる。「四つの格子プレート３が隣接する」とは、各格子プレートの少なくとも一辺が、別の格子プレート３の辺に寄せて、または少なくとも辺とともに配置されることを意味する。四つの格子プレート３は基板テーブル２の実質的に全ての必要な位置を覆い、その結果、測定系１は基板テーブル２の位置を連続的に測定することができる。
【００３４】
本実施形態では、基板テーブル２は格子プレート３の下に配置される。基板テーブル２上には、二つのｘセンサ４、５と、二つのｙセンサ６、７が配置される。ｘセンサ４、５は、ｘ方向における基板テーブルの位置を測定することができる。ｙセンサ６、７は、ｙ方向における基板テーブル２の位置を測定することができる。二つのｘセンサと二つのｙセンサのうちの一組（すなわち、ｘセンサとｘセンサ、ｘセンサとｙセンサ、またはｙセンサとｙセンサ）の信号を使用して、ｚ軸周りの回転（ｘ−ｙ平面における回転）を定めることができる。このように、二つのｘセンサ４、５とｙセンサ６、７のうち三つを用いることで、基板テーブル２のあらゆる可能性のある配置における、同一平面上の三自由度（ｘ，ｙ，Ｒｚ）での基板テーブルの位置を決定することができる。結果として、基板テーブル２を高精度（ナノメートルまたはサブナノメートルの解像度）で連続的に測定することが可能になる。
【００３５】
ｘセンサ４、５とｙセンサ６、７は、格子プレート３上に配置される格子に対するそれぞれのセンサの位置を決定可能であるエンコーダ型のものである。ｘセンサおよびｙセンサのそれぞれは、例えば米国特許出願公開第２００４／０２６３８４６号に記載されているように設計することができ、この文書は参照により本明細書に援用される。
【００３６】
格子プレート３の物理的寸法が限定されるので、本実施形態では４枚の格子プレートを使用している。本出願のために必要とされる精度を得るための解像度の格子を有する、動作範囲サイズの格子プレートを製作することは、実際には大変困難であるか、少なくとも非常にコスト高になる。基板テーブルによって使用される動作範囲が格子プレート３の物理的な最大サイズよりも実質的に大きいので、動作範囲を四つの領域に分割し、各領域が自身の格子プレート３を有している。
【００３７】
上述したように、格子プレート３は隣接して配置される。これにより、一つの格子プレート３から別の格子プレート３へのセンサの引き継ぎが可能になる。このようなセンサ引き継ぎの間、すなわち、センサが最初に第１の格子プレート３と最初に協働し、その後第２の格子プレート３と協働する間、連続的な測定を可能にするための信号を別のセンサが提供してもよい。第１のセンサが他の格子プレート３の範囲内にあるとき、おそらくは再初期化の後に、このセンサが基板テーブルの位置を表す信号を再び提供してもよい。
【００３８】
それぞれが専用の格子プレート３を有する四つのサブ領域へと動作範囲を分割することにより、比較的効率的な方法で基板テーブル２のあらゆる必要な配置をカバーすることが可能になるとはいえ、格子プレート３の間を横切ることで、単一のセンサを用いて基板テーブル２の位置を連続的に測定することが困難になる。また、穴または開口部（例えば、４枚の格子プレート３の中央にある、投影系の一部を受け入れ可能な開口部８）の存在や、格子プレート３の損傷した領域のために、その位置にある単一のセンサが、格子プレート３の一つに対する基板テーブル２の位置を測定できなくなるおそれがある。
【００３９】
上述したように、二つのｘセンサ４、５およびｙセンサ６、７のうち三つを用いれば、同一平面上の三自由度で基板テーブルの位置を決定することができる。したがって、冗長なセンサが一つ存在する。この余分なセンサを、他のセンサのうち一つが格子プレート３の範囲外にあるため使用できない場合に、有利に使用することができる。例えば、ｘセンサまたはｙセンサのうち一つが、ある格子プレート３と別の格子プレート３の横断部の直下に配置される可能性がある。この場合、それぞれのセンサは、基板テーブル２のｘ位置またはｙ位置を表す信号を送り出すことができない（例えば、基板テーブル２がｘ方向に移動する場合に、二つの格子プレート３の間の横断線３ａの下にｘセンサ４が配置されるときである）。しかしながら、その他の三つのセンサ（この例では、ｘセンサ５、ｙセンサ６、７）は、同一平面上の三自由度において基板テーブル２の位置を決定することができ、したがって、高精度で連続的な変位／位置測定を維持することができる。
【００４０】
基板テーブル２がさらにｘ方向に移動すると、第１のｘセンサ４は別の格子プレート３（この例では、図２の右上側にある格子プレート３）の下に移動する。そして、再初期化後、ｘセンサ４は再び基板テーブル２のｘ位置を表す信号を供給する。しかしながら、今度はｙセンサ６が二つの格子プレート３の横断線の下に配置されうる。この状況においては、基板テーブル２のｙ位置を表す信号を取得するためにｙセンサ６を使用することができない。しかしながら、いまやｘセンサ４が格子プレート３のうち一つの下に位置するので、このｘセンサ４をｘセンサ５およびｙセンサ７と組み合わせて使用して、三自由度における基板テーブル２の位置を決定することができる。ｘ方向またはｙ方向における位置を表す信号をそれぞれ適切に決定できる三つのセンサのセットを選択的に使用することによって、連続的な制御が達成される。それぞれのｘセンサおよびｙセンサの選択は、選択装置によって実行されてもよい。それぞれの格子プレート３の選択／選定は、基板テーブルの位置に依存する。四つのセンサ全てが信号を送ることができる場合、例えば測定系の較正のために余分な信号を使用してもよい。
【００４１】
本実施形態では、格子プレート３は実質的に長方形の板であり、互いに面して配置される。これらのプレートの辺は、ｘ方向およびｙ方向に正しく合わされている。したがって、二つのｘセンサ４、５と二つのｙセンサ６、７は、ｘ方向およびｙ方向において互いに間隔を空けて（ｘ−ｙ平面に）配置されていることが好ましい。言い換えると、基板テーブル２のこの実施形態では、四つのセンサ４、５、６、７のいずれもがｘ方向の同一線上に配置されず、また、四つのセンサ４、５、６、７のいずれもがｙ方向の同一線上に配置されないように、ｘセンサ４、５とｙセンサ６、７が位置合わせされている。このように、ｘ方向またはｙ方向に横断線３ａを横切るときに、四つのセンサのうち一つのみが格子プレート３の範囲外にあるようになっている。
【００４２】
別の実施形態では、互いに向き合って配置された格子プレートの辺をｘ方向およびｙ方向に位置合わせせずに、ｘ−ｙ平面における一つまたは複数の他の方向に位置合わせしてもよい。これら他の方向は、本明細書では格子プレート横断線方向と定義される。この場合、二つのｘセンサ４、５と二つのｙセンサ６、７は、一つまたは複数の横断線方向において互いに間隔を空けて配置される。
【００４３】
さらに、特定の理論においては、基板テーブル２の動作範囲内において、二つのｘセンサ４、５および／または二つのｙセンサ６、７のうち二台以上が、格子プレート３のうち一つに対するそれぞれのセンサの位置を同時に決定することができない、という可能性があることに注意する。例えば、一つのｘセンサがｘ方向において格子プレート３の横断線の下に位置する一方で、他のｘセンサがｙ方向に延びる横断線の下に位置することが起こり得る。このような状況は非常に望ましくない。なぜなら、基板テーブル２の位置を決定可能なセンサが二台のみであるという結果につながるからである。その結果、基板テーブル２の位置を二自由度までしか導き出すことができない。
【００４４】
基板テーブル２の異なる位置により多数の冗長センサを設けることによって、上述の望ましくない状況を回避することができる。この状況の別の解決法は、本実施形態において、基板テーブル２が一回に一つの横断線方向しか横切らないように、または少なくとも上述の状況が発生すると分かっているような位置へと至らないように、基板テーブルの動作を制限することである。より多数のセンサを設けると基板テーブル２のコストおよび重量が増加するため、一般には後者の解決法が好ましい。
【００４５】
したがって、両解決法において、リソグラフィ装置の使用中に、基板テーブル２のあらゆる可能性のある配置において測定系が基板テーブル２の位置を決定できることが保証される。これらの配置には、例えば、露光領域、露光領域への移動または露光領域からの移動の範囲、基板を交換する範囲、および多岐にわたる機能、位置合わせなどの範囲が含まれる。
【００４６】
図３は、本発明に係る測定系１０の第２の実施形態を示す。本実施例形態では、測定系は、二つの基板テーブル１１、１２の位置を高精度レベルで決定するように構成される。各基板テーブル１１、１２上には、同数および同型のセンサが搭載され、基板テーブル１１、１２の位置を六自由度で求める。基板テーブル１１、１２は、二つの格子プレート１３の一方または両方の下に配置される。これらの格子プレート１３は、基板テーブル１１、１２の動作範囲全体を実質的に覆い、したがって、測定系１０は、六自由度の基板テーブル１１、１２の位置を高精度レベルで連続的に決定することができる。六自由度で基板テーブルのそれぞれの位置を決定するために用いられる格子プレート１３の下に、基板テーブル１１、１２の両方が直接配置されるとき、基板テーブル１１、１２のそれぞれの位置の測定は、基板テーブル１２、１１の他方によって妨げられない。したがって、本発明の測定系１０は、二つの基板テーブルを有するいわゆる「デュアルステージリソグラフィ装置」において基板テーブルの位置を決定するのに非常に適している。
【００４７】
基板テーブル１１、１２のそれぞれは、図２の実施形態に関して説明したのと同じく、（同一平面上の）三自由度（ｘ，ｙ，Ｒｚ）でそれぞれの基板テーブル１１、１２の位置を決定するために、二つのｘセンサ１４、１５と二つのｙセンサ１６、１７を備える。三つのセンサ信号に基づいて三自由度を決定することができるので、二つのｘセンサおよび二つのｙセンサのうち一つは冗長である。さらに、各基板テーブル１１、１２は、ｚ位置における基板テーブルの位置を決定するために四つのｚセンサ１８を備える。これら四つのｚセンサ１８のうち三つの信号を用いて、さらに三自由度、すなわちｘ位置、ｘ軸周りの回転（Ｒｚ）、ｙ軸周りの回転（Ｒｙ）を決定することができる。
【００４８】
エンコーダタイプのｘセンサ１４、１５およびｙセンサ１６、１７は、図２の実施形態に関して述べたタイプのものであってもよい。ｚセンサ１８は、好ましくは干渉計であるが、後述するような任意の適切なタイプのものでもあってもよい。
【００４９】
基板テーブル１１、１２のそれぞれに四つのｚセンサ１８が設けられているので、ｚセンサのうちの一つは冗長である。したがって、二つのｘセンサ１４、１５および二つのｙセンサ１６、１７のうち一つと、四つのｚセンサ１８のうち一つが、格子プレート１３に対する自身の位置を決定できない場合でも、基板テーブル１１、１２の位置は、依然として六自由度で決定することができる。
【００５０】
図３に示すようなｘ方向での横断線１３ａを越える横断を可能にするために、ｘセンサ１４、１５とｙセンサ１６、１７とが次のように配置される。すなわち、これら四つのセンサ１４，１５，１６，１７のそれぞれが、横断線１３ａの方向と直角の方向においてｘ−ｙ平面内で他の三つのセンサと離して配置される。本実施形態では、直角の方向はｙ方向であり、横断線の方向はｘ方向である。また、ｙ方向で横断線を越える横断を可能にするために、これら四つのセンサ１４、１５、１６、１７の各々は、そのような横断線のｙ方向とは直角の方向において他の三つのセンサと離して配置される。センサ１４、１５、１６、１７の後者の配置は、ｙ方向に横断線がないため、本実施形態では厳密にいうと必要ではないことに注意する。
【００５１】
また、同じ理由から、四つのｚセンサ１８のそれぞれは、ｘ方向に直角の方向およびｙ方向に直角の方向の両方で、ｘ−ｙ平面内で他のｚセンサ１８と離して配置される。このようにすると、ｘ方向またはｙ方向における横断線（ｙ方向の横断線は、図３に示す実施形態には現れていない）を横断すると、ｚセンサ１８のうち最大一つが、格子プレート１３上の回折格子（grid grating）に対して自身の位置を決定できないようになる。
【００５２】
ｘセンサ１４、１５、ｙセンサ１６、１７、およびｚセンサ１８は、内側の長方形と外側の長方形の角に配置されるのが有利である。各長方形の四隅に、ｘセンサ１４、１５のうち一つ、ｙセンサ１６、１７のうち一つ、および二つのｚセンサ１８が配置され、ｚセンサは向かい合った角に配置される。さらに、内側長方形のｚセンサは、外側長方形のｚセンサとは異なる角に配置される。この構成によって、二つのｘセンサおよび二つのｙセンサのそれぞれが、ｘ方向と垂直な方向およびｙ方向と垂直な方向の両方において、他のｘセンサとｙセンサからｘ−ｙ平面内で離れて配置され、また、ｚセンサ１８のそれぞれが、ｘ方向と垂直な方向およびｙ方向と垂直な方向の両方において、他のｚセンサ１８からｘ−ｙ平面内で離れて配置される。さらに、この構成では、基板テーブル１１、１２上に必要な空間が比較的少なくて済む。この構成では、最も正確にＲｚの測定をすることができるように、ｘセンサとｙセンサが最大限離れた配置になっていることが好ましい。
【００５３】
図４は、エンコーダ型センサを使用して基板の位置を測定する本発明に係る測定系２１の第４の実施形態を示す。この実施形態では、基板テーブル２２の動作範囲の全体をカバーする多数の格子プレート２３（明快さのために、三つにのみ参照番号２３を付している）によって回折格子が形成される。格子プレートは、点線で示されている。格子プレート２３は、例えば、回折格子がその上に設けられているウェハであってもよい。このようなウェハのサイズは限られる（通常、３００ｍｍ）が、リソグラフィ露光プロセスを用いて、非常に高精度でウェハ上に格子を設けることができる。しかしながら、格子プレート２３のサイズは制限されるため、基板テーブル２２上のセンサの配置は、後で説明するように、別の配置であることが好ましい。
【００５４】
基板テーブル２２は、二つのセンサのセットを６つ（各コーナーに２セット）、合計で、二つのｘセンサ２４、２５、四つのｙセンサ２６、２７、および６つのｚセンサ２８を備える。したがって、基板テーブル２２は、基板テーブル２２上に存在する各センサについて一つの冗長なセンサを備える。
【００５５】
基板テーブル２２の三つの角のそれぞれにおいて、基板テーブル２２は二つのｘセンサ２４、２５または二つのｙセンサ２６、２７と、二つのｚセンサ２８とを備える。すなわち、基板テーブル２２は、各セットがｘセンサ２４、２５のうち一つまたはｙセンサ２６、２７のうち一つと、一つのｚセンサ２８とからなる二つのセットを備える。四つのセンサの全てが、一つの格子プレート２３の領域よりも小さい領域の内部に配置されることが好ましい。基板テーブル２２の一つの角にある四つのセンサのうち一つが、回折格子に対する自身の位置を決定できない場合、四つのセンサのうち対応する他のセンサを使用して基板テーブル２２の位置を決定してもよい。例えば、ｘセンサ２４、２５のうち一つが横断線の下に位置するとき、他のｘセンサ２５、２４を使用して基板テーブル２２のｘ位置を決定してもよい。
【００５６】
各角の四つのセンサは、一つの角に配置された四つのセンサの全てが、ｘ方向と直角な方向およびｙ方向直角な方向の両方において、ｘ−ｙ平面内で互いに間隔を空くように配置されると有利である。さらに、例えば基板テーブルがｘ方向の横断線を横切るときに最大で二つのセンサが同時のこの横断線を横切るように、ある角のセンサまたはｙセンサが別の角のｚセンサと位置合わせされている。なお、二つのセンサのうち一つはｘセンサまたはｙセンサであり、もう一つはｚセンサである。
【００５７】
冗長性を高めるために、また測定系２１のロバスト性向上の結果として、さらに多数のセンサを基板テーブル２２に設けてもよい。特に、基板テーブル２２の四隅に、二つのｘセンサと二つのｚセンサとをさらに設けてもよい。
【００５８】
ｘセンサ、ｙセンサ、およびｚセンサは、図２および図３の実施形態に関して述べたように設計されていてもよい。
【００５９】
本発明で使用される典型的なシステムは、２（ｍｕ）ｍ以下の周期と、二自由度の干渉読み込み（エンコーダ）ヘッドと、各軸について最大２００００倍の補間器（interpolator）とを備える。
【００６０】
残りの三自由度すなわちＺ、Ｒｘ、Ｒｙを測定するために、種々の短距離変位検出技術を使用することができる。これには、光学三角測量、光ファイバー後方散乱、干渉センサ（空気中の光学距離が非常に短く、したがって環境変動の影響をはるかに受けにくい）、容量センサ、誘導センサが含まれる。
【００６１】
現在のところ、容量センサおよび光学センサが他の測定原理のものより好ましいが、本発明のいくつかの応用形態では別のものが適当であってもよい。ゼロデュアー（Zerodur）チャックに対して誘導センサを使用することは問題があるが、これはセンサの導電対象が必要だからである。他方、空気式近接センサ（エアマイクロメータ）には、対象に対して有限の力を与えるほか、解像度と動作範囲が限定されるという欠点がある。
【００６２】
光学センサは、干渉のものでも三角測量のものでも、作動距離が比較的大きく（数ミリメートル）なるように設計することができ、これは組み立て公差を緩和するのに役立つ。容量センサと比較して、光学センサはより大きな帯域を有し、絶対距離センサとして構成することもできる。しかしながら、絶対センサとしては、定期的な較正が必要となる機械的変動（熱的またはそれ以外）のために、光学センサには長期的な安定性の問題という欠点がある。
【００６３】
他方、容量センサは、非常に高い安定性を持つ絶対センサとして設計することができる。さらに、比較的大きいターゲット表面にわたる距離測定が実行され、これは、対象表面の局所的な起伏によるあらゆる影響を緩和するのに役立つ。
【００６４】
エンコーダベースのナノ位置決めシステムは、干渉計に対する有利な代替物となり、また実装もはるかに簡単である。例えば、Ｘ−Ｙ平面内の測定格子が計測フレーム上に永久的に固定されているという事実によってより優れた測定安定性が達成される。計測フレームは、例えばゼロデュアーなどのゼロＣＴＥ（線膨張係数）材料で実装されている場合、長期間の寸法的安定性と熱非感受性がある。これによって、特に１５７ｎｍ以下の波長を使用するリソグラフィ投影装置の場合における、干渉計ビームの光路のすぐ周りの領域の環境制御に対する厳しい要求がかなり緩和される。このようなデバイスは、空気に大きく吸収されるビームを吸収しないガスでパージされる必要があり、また、干渉計ビームの長さにわたる空気シャワーの必要性を回避することによって、本発明はパージガスの消費を実質的に低減することができる。
【００６５】
投影光学系に対するマスク位置は、異なる構成に頼ることなく、エンコーダ解決法で測定することもできる。投影光学系の上部に直接読み出しヘッドを配置すると、読み出しヘッドの熱拡散に対する要求が多くなるが、能動冷却などのこれを最小化する技術、および光ファイバで接続される離れた位置の光源と検出器とが既に利用可能となっており、最先端の干渉計システムでは既に装備されている。エンコーダベースのナノ位置決めシステムは、以下のように配置されてもよい。すなわち、第１のセンサヘッドが基板テーブル上に配置され、第１の格子が投影系またはフレーム上に設置されてもよい。一実施形態では、このようなフレームは投影系に対して少なくとも実質的に静止しており、これは、投影系と第１の格子が取り付けられているフレームの部分との相対変位が、ごくわずかであることを意味している。これが達成できない場合、投影系に関するフレームの変位は同様にして測定されると考えられる。また、フレームが実質的に静止していると考えられる場合、相対変位が実際上は無視できることを確かめるために、投影系に対するフレームの変位が同様にして測定されると考えられる。
【００６６】
第１のセンサヘッドは、投影系またはフレームに設置された第１の格子に対して上方を向いた状態で、基板テーブルの上面に取り付けることができる。基板テーブルの全ての動きの間、投影系に対する基板テーブルの変位を測定するときに第１のセンサヘッドと第１の格子とが協働できるような態様で、センサヘッドと第１の格子とが配置される。
【００６７】
この構成では、測定系は第１のｚセンサを備えてもよい。ｚセンサと第１の格子は、第３の測定方向における投影系に対する基板テーブルの変位を決定するときに協働する。第３の測定方向は、第１の測定方向と第１の格子のラインの方向とで定義される平面と垂直の方向である。例えば、第１の測定方向がｘ方向であり、センサヘッドがｚ方向に分極化された放射ビームを第１の格子に対して送る場合、第１の格子のラインはｙ方向に延びる。この場合、第１の測定方向と第１の格子のライン方向とで定義される平面は、ｘ−ｙ平面である。その場合、第３の測定方向は、ｘ−ｙ平面と垂直の方向、すなわちｚ方向である。したがって、この状況において、第１の格子は、ｘ方向における投影系に対する基板テーブルの変位を測定するために使用されるのみならず、ｚ方向における投影系に対する基板テーブルの変位を測定するためにも使用される。
【００６８】
ｚセンサは干渉計であってもよく、また第１の格子が干渉計と協働する反射面を有していてもよいことが認められる。例えば、格子の性質のために、格子が二つの相互に平行な反射面を備えることも可能である。これは、格子が二つの平行線グループを備える場合にあり得る。この場合、第１および第２面上での反射の間（すなわち、両反射面の間）の光路長の差は、干渉計ビームの波長のＮ倍（Ｎは正の整数（１，２，３，４・・・））であることが好ましい。
【００６９】
代替的に、ｚセンサは容量センサであってもよい。機能するために、容量センサは、容量センサから測定方向に数ミリメートルといった短距離に配置される導電性カウンタープレートを必要とする。第１格子の少なくとも一部を導電性にすることによって、第１格子が容量センサのカウンタープレートとして機能する。クロム線を用いてガラスから格子を作ることは公知である。クロム線を相互接続しそれを接地することによって、このような格子を容量センサとともに使用することができる。
【００７０】
本発明のリソグラフィ投影系において、投影系に対する基板テーブルの変位を測定するために使用する干渉計の数が削減される。この方法で、測定系と基板テーブルの両方のコストが削減される。第１の方向と第２の方向の両方において、投影系に対する基板テーブルの変位がセンサヘッドまたは読み出しヘッドを用いて測定されることが認められる。本実施形態では、リソグラフィ装置は、第１のセンサヘッドと第２のセンサヘッドを有する測定系を備えている。この目的を達成するために、第１の格子は、第１の測定方向に垂直に延びる相互に平行な線の第１グループだけでなく、第２の測定方向に垂直に延びる相互に平行な線の第２グループを含んでもよい。第１センサヘッドと第２センサヘッドの両方と関連して使用するために、第１の格子は市松模様（checkerboard pattern）を備えていてもよい。その場合、市松模様の明領域と暗領域の間の移り変わりが格子の平行線の役割を引き継ぐ。代替的に、第２のセンサヘッドによって使用されるために、別個の第２の格子が存在してもよい。第１センサヘッドと第２センサヘッドは、単一のセンサユニットに一体化されていることが好ましい。
【００７１】
別の実施形態では、測定系は、第１および第２の測定方向で定義される平面内の三自由度の全てで、センサヘッドを用いて投影系に対する基板テーブルの変位を測定するために適応される。この平面がｘ−ｙ平面である場合、ｘ方向およびｙ方向における基板テーブルの平行移動変位とｚ方向の軸周りの回転変位とが、センサヘッドを用いて測定されることを意味する。
【００７２】
この目的のために、本実施形態の測定系は、第１、第２、および第３のセンサヘッドを備える。これらのセンサヘッドのうち二つが第１の測定方向における基板テーブルの変位を測定するために使用され、別のエンコーダが第２の測定方向における基板テーブルの変位を測定するために使用される。もちろん、これは逆であってもよい。第３の測定方向に延びる軸周りの基板テーブルの任意の回転をセンサヘッドの測定に基づいて決定できるように、センサヘッドが既知の相対距離で配置される。
【００７３】
各センサヘッドは自身の格子と関連付けられていてもよい。これは、測定系が第１、第２、第３の格子を備えることを意味する。しかしながら、特定の実施形態では、例えば市松模様の存在のために、二方向の測定に適した少なくとも二つのセンサヘッドが格子を共有する。
【００７４】
上述のように、センサヘッドを使用して第１および第２の測定方向で定義される平面内で三自由度の全てで投影系に対する基板テーブルの変位を測定するための測定系が、ｚセンサを用いることなく使用されることが認められる。この場合、センサヘッドは基板テーブル上に取り付けられる。
【００７５】
さらに別の実施形態では、測定系は、第１、第２、第３のｚセンサを備えている。これらのｚセンサは、第１の測定方向回りおよび第２の測定方向回りの基板テーブルの任意の回転をｚセンサの測定で決定することができるように、周知の相対位置に配置される。投影系に対する基板テーブルの変位を測定する際に、全てのｚセンサが格子と協働することが好ましい。これにより、測定系は六自由度（６ＤＯＦ）で位置測定ができるようになる。
【００７６】
以上、基板テーブルの位置を決定するための測定系について説明した。しかしながら、このような測定系は、高精度で位置を決定すべきである任意の他の移動可能な物体に対しても使用することができる。この点において、測定系は、リソグラフィ装置におけるパターニング用デバイス支持体の位置決定にも有効に使用することができる。特に、六自由度で高精度にパターニング用デバイス支持体の位置を決定するために、測定系を使用することができる。上述した測定系の全ての特徴は、パターニング用デバイス支持体などの他の移動可能な物体に対しても、測定系内で適用することができる。
【００７７】
ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について本文書において特に言及をしてきたが、本明細書で述べたリソグラフィ装置は、他の応用形態も有していることを理解すべきである。例えば、集積された光学システム、磁気領域メモリ用の誘導および検出パターン（guidance and detection pattern）、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造といった応用である。当業者は、このような代替的な応用形態の文脈において、本明細書における「ウェハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれより一般的な用語である「基板」または「目標部分」と同義とみなすことができることを認められよう。本明細書で参照された基板は、例えばトラック（通常、レジスト層を基板に付加し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで露光の前後に加工されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示は、そのような基板処理工具または他の工具に対しても適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために二回以上基板が加工されてもよく、その結果、本明細書で使用された基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板のことも指してもよい。
【００７８】
光リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について特に言及してきたが、文脈が許す限り、光リソグラフィに限定されない、例えばインプリントリソグラフィなどの他の応用形態でも、本発明を使用できることを認められよう。インプリントリソグラフィでは、パターニング用デバイスにおけるトポグラフィが基板に形成されるパターンを定義する。パターニング用デバイスのトポグラフィが、基板に供給されるレジスト層に押し付けられると、電磁気放射、熱、圧力、またはこれらの組み合わせを与えることによってレジストが硬化される。レジストが硬化した後、パターンを残してパターニング用デバイスがレジストから取り除かれる。
【００７９】
本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、あらゆるタイプの電磁気放射、例えば、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７、１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、イオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を包含する。
【００８０】
「レンズ」という用語は、文脈が許す場合、種々のタイプの光学部品、例えば屈折、反射、磁気、電磁気、静電気の光学部品のうち任意のものまたはその組み合わせを指してもよい。
【００８１】
本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、上記以外にも実施可能であることはいうまでもない。例えば、本発明は、上述したような方法を記述した、機械により読み取り可能な一つ以上の命令シーケンスを収容するコンピュータプログラムの形態をとってもよく、あるいは、そのようなコンピュータプログラムを内部に記憶するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク）の形態をとってもよい。
【００８２】
上述の説明は例示を意図しており、限定を意図していない。したがって、特許請求の範囲から逸脱することなく、上述した本発明に対して修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を表す図である。
【図２】本発明による測定系の第１の実施形態を示す図である。
【図３】本発明による測定系の第２の実施形態を示す図である。
【図４】本発明による測定系の第３の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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