JP2005252281A - 基板の表側または裏側に結像するためのリソグラフィ装置、基板識別方法、デバイス製造方法、基板、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】多層ＩＣの製作に複数のリソグラフィ装置を使う場合に、基板の整列、適用処理の選択等のために行う基板識別で、基板の走査に時間が掛らず、識別符号を付けるために基板上に余分なスペースを必要としない方法および装置を提供すること。
【解決手段】基板Ｗ上の整列マークＰ１、参照マークＰ２または回路形態の二つのマーカの位置をセンサＭＳにより測定し、それらの間の距離を識別ユニットＩＵで計算し且つＭＥＭ１およびＭＥＭ２に記憶してある所定の値と比較してその基板を識別し、またはこの基板に適用する処理工程を決め、またはこのシステムの整列値を自動的に調整等する。センサＭＳが基板Ｗの両面を読取れるので、これらのマーカは、基板Ｗの表にあっても裏にあってもよく、マーカをスクライブレーンに設けることもできるので、ＩＣ製作のための基板有効面積を減らすことがない。
【選択図】図１

Description

この出願は、２００４年３月２日に提出した米国特許出願１０／７９０，２５２の部分継続出願および２００４年９月２７日に提出した米国特許出願１０／９５４，６５４の部分継続出願であり、その両方を参考までに完全な形でここに援用する。

本発明は、基板の表側または裏側で行う基板測定に関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分上に所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ぶ、パターニング構造体を使ってこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコンウエハ）上の目標部分（例えば、一つまたは幾つかのダイの一部を含む）に結像することができる。一般的に、単一基板が隣接する目標部分のネットワークを含み、それらを順次露光する。既知のリソグラフィ装置には、全パターンをこの目標部分上に一度に露光することによって各目標部分を照射する、所謂ステッパと、このパターンを投影ビームによって与えられた方向（“走査”方向）に走査することによって各目標部分を照射し、一方、この基板をこの方向に平行または逆平行に同期して走査する、所謂スキャナがある。

集積回路の生産中、互いに重ねた数層から成る回路を作れるためには、基板を典型的にはリソグラフィ装置に数回送込む。３０層も使うことができる。最初の層の回路パターンを創成するために使うリソグラフィ装置は、典型的には最終層の回路パターンを創成するために使うリソグラフィ装置と同じではない。これは、最終層の回路パターンの形態が典型的には最初の層の形態より遥かに大きく、それで、正確でなく、従って高価でないリソグラフィ装置を最終層に所望の回路パターンを付けるために使えるからである。

従来、基板は、目標部分に対する位置が分っている整列マークを備える。整列中、整列センサが整列マークの位置を測定する。この様にして、目標部分の位置を決めてもよい。整列センサは、与えられた時間に基板上の狭い領域を観察し、この狭い領域がこの整列センサのフットプリントと考えられる。屡々、整列が始ったとき、整列マークは、整列センサが観察する領域と一致しない。この問題を解決するために、基板を整列センサの下で、整列マークが整列センサの観察する領域を通過することを確実にするに十分大きい距離に亘って走査する。整列マークの位置は、それが整列センサの観察する領域を通過するときに測定する。

この整列法の有り得る欠点は、基板の走査に時間が掛り、それで時間当りリソグラフィ装置が処理できる基板の数に影響することである。

整列マークを使う代りに、米国特許第３，８９８，６１７号は、回路形態を使って整列を行うように、回路形態の位置を測定する整列システムを記述する。この整列センサは、基板上の目標部分の狭い領域を観察する。このセンサは、目標部分の領域にある回路形態の像を記録する。この像を、回路形態の像およびそれらの関連位置を含むライブラリと対照する。測定した像とライブラリの像の間に一致が見付かれば、ライブラリから検索した関連位置がこの基板の位置を与える。

この方法の有り得る欠点は、整列センサの下での基板の時間が掛る走査が、ライブラリの像と一致する記録像が見付かるまで必要かも知れないことである。

一旦整列を達成すると、幾つかのリソグラフィ装置が関連して、この基板の第１層またはその他の層上に所望のパターンを同時に付けてもよい。これらの機械の較正を出来るだけ正確に行っても、各装置がそれ自体の誤差を持込むかも知れない。これらの誤差が基板に付けた像または基板上の像の位置に悪影響するかも知れない。リソグラフィ装置を二組の基板（普通ロットと呼ぶ）の間で較正する場合、誤差がこれら二組に対しても違うかも知れない。

二つのリソグラフィ装置を同時に使うとき、これは、与えられた層に付けるべきパターンを含む幾つかのパターニング構造体が利用できるかも知れないことを意味する。これら幾つかのパターニング構造体も生産公差のために違うかも知れない。これらの差は、基板に付けた像の差または像を付けた基板上の位置の差に繋がるかも知れない。

普通、基板は、基板を引掻いて符号を付ける。基板は、これらの符号を使って識別することができる。基板の素性と基板上に像を投影するために使うリソグラフィ装置またはパターニング構造体との間の関係を記憶する。記憶した関係と基板の素性との組合せを使って、先に使ったリソグラフィ装置またはパターニング構造体の知識に基づいて、これらの差を補正することができる。

しかし、基板を識別しまたはこの基板に適用する処理工程を決めるためには、この符号を読むためにリソグラフィ装置に特別のセンサが必要である。これは、この符号を読むために時間が必要であるので、リソグラフィ装置のコストおよびスループットに影響する。集積回路の全生産中に使う他の機械に比べてリソグラフィ装置のコストが比較的高いとすれば、このシステムで利用できるリソグラフィ装置の数が限られ、それでリソグラフィ装置のスループットが典型的にこの生産プロセスのボトルネックである。

その上、基板に符号を付けることは、符号を印すために使うスペースが集積回路を製造するために使える貴重なスペースを取上げるので、制限されている。効率を上げ、コストを減らすためには、基板のサイズを増さずに基板上に追加の集積回路を製造するのが望ましい。集積回路の生産は、一つの基板上に多くの集積回路を置けば、集積回路当りに安くなり、または集積回路当りに速くなるだろう。従って、基板上のスペースを余分な集積回路のために解放し且つ符号のスペースを保留するのを控えることによって、生産コストを低下でき、スループットを向上できる。

基板目標領域を増すための既知の方法には、整列マークを基板の表側、または第１側と反対の裏側、または第２側に置くことがある。典型的に、表側には集積回路がある。整列放射線を基板の裏側に向けることができる光学システムを含むリソグラフィ装置が米国特許第６，７６８，５３９号に開示してあり、その全体を参考までにここに援用する。整列マークの像を基板の第１側の平面に設けてもよい。これは、共通整列システムを基板の両側のマークの整列に使用できるようにする。この整列システムは、基板の表および裏にある形態を使って整列を行えるかも知れない。

リソグラフィ生産プロセスでは、マーカまたは形態を対応する基板に関連する諸特性を伝達するように構成してもよい。本発明の一実施例では、これらの形態が基板に関連する整列情報またはその他の情報を提供する整列マーカを含んでもよい。このシステムは、これらの形態の特性に基づいて基板を識別しおよび／またはこれらの形態の特性に基づいて基板に適用すべきプロセスの種類を識別することができるかも知れない。もう一つの実施例では、このシステムがこのシステムの整列値を基板毎基準で、ロット毎基準でまたは基板のその他の量で自動的に調整するためにこれらの形態から情報を導出するかも知れない。

更なる実施例では、複数の形態の空間座標に基づいて情報を伝達するように、形態を基板上に配置してもよい。例えば、複数の形態を使って、位置オフセットを使う符号を創成してもよい。本発明の他の実施例では、形態の位置探知を容易にするために、形態を主要整列マーカに関して方向付けしてもよい。本発明の更に他の実施例では、これらの形態を基板の第１側または第２側に配置してもよい。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置は、基板の第１側または第２側にある第１および第２形態の位置を測定するように構成した少なくとも一つのセンサ、並びにこの第１および第２形態の実測相対位置を、この実測位置に基づいて、複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の少なくとも一つと比較するように構成した識別ユニットを含む。この複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の各々は、少なくとも一つの基板を特徴付ける情報に関連する。この識別ユニットは、この第１および第２形態の実測相対位置と複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つとの間の対応を示すようにも構成してある。

本発明の他の実施例による方法は、基板の第１側または第２側にある第１および第２形態の位置を測定する工程を含む。この方法は、この基板上の第１および第２形態の実測相対位置を、実測位置に基づき、複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の少なくとも一つと比較する工程も含む。これら複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の各々は、少なくとも一つの基板を特徴付ける情報に関連する。この方法は、この第１および第２形態の実測相対位置と複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つの間の対応を表示する工程も含む。

本発明の他の実施例による基板の標識付け方法は、基板の第１側または第２側に第１形態を設ける工程；この基板の対応する第１側または第２側に第２形態を設ける工程；並びにこの第１および第２形態の相対位置とこの基板を特徴付ける情報の間の対応を記録する工程を含む。この情報は、この基板をあるグループの他の基板と区別し、および／またはこの基板のあるグループへの帰属関係を示してもよい。

本発明の他の実施例による基板の標識付け方法は、基板の第１側または第２側に第１形態を設ける工程；この基板の同じ第１側または第２側にこの第１形態に対応する位置に第２形態を設け、この第１および第２形態のこの相対位置がこの基板に関する特徴情報を提供するようにする工程を含む。

本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置は、基板の第１側または第２側にある第１および第２形態の相対位置を測定するように構成した一つ以上のセンサ、並びにこの基板上のこの第１および第２形態の実測相対位置を一つ以上の記憶した第１および第２形態の相対位置と比較するように構成した識別ユニットを含む。この一つ以上の記憶した第１および第２形態の相対位置は、各々一つ以上の基板を特徴付ける情報に関連する。この識別ユニットは、この基板上の第１および第２形態の実測相対位置が一つ以上の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つと一致するかどうかを決めるように構成してある。

本発明の他の実施例によるデバイス製造方法は、１組の基板上に多数のデバイスを製造する工程を含む。各基板は、この基板の位置に関する情報を提供するためにこの基板の第１側または第２側にあるマーカを備える。各基板は、このマーカに対応する位置に形態を備え、この相対位置がこの基板の処理工程の設定を示すようにする。

他の実施例によれば、センサを有するリソグラフィ装置で、互いに対して独特の位置を有する複数の形態を備える物体の位置を決める方法が提供され、それは、この複数の形態の一つの位置に対応して、この複数の形態の残りの位置を示す参照情報を提供する工程；この複数の形態の部分集合の各々の位置を測定するためにこのセンサを使用し、これらの実測位置が座標系での参照位置を含む工程；他の実測形態に対応するこの形態の実測位置に基づいて、この部分集合の形態を識別する工程；およびこの識別した形態の素性、この参照情報およびこの座標系での実測参照位置に基づいて、この物体の位置を決める工程を含み、この複数の形態は、基板の第１側また第２側にあってもよい。

他の実施例によるリソグラフィ装置は、独特の相対位置を有する複数の形態を備える物体を支持するように構成した物体テーブル；この複数の形態の部分集合の各々を検出するように構成した位置センサ；この複数の形態の参照形態の位置に対応して、この複数の形態の残りの位置を示す参照情報を記憶するように構成したメモリユニット；並びにこの位置センサにおよびこのメモリユニットに接続され、この形態の他の検出形態に対応する検出位置に基づいて、この部分集合の形態を識別するように構成し、およびこの参照情報およびこの座標系でのこの参照形態の実測位置に基づいて、このセンサに対するこの物体の位置を決めるように構成した処理装置を含み、この複数の形態は、基板の第１側また第２側にあってもよい。

更なる実施例によれば、複数の形態を備え、この複数の形態の各々がこの複数の形態の他の何れか二つに対して二次元平面で独特の位置を有する、物体の位置を決める方法が提供され、それは、この複数の形態の部分集合の各々の位置を測定するためにリソグラフィ装置のセンサを使用する工程；他の実測形態に対応するこの形態の実測位置に基づいて、この部分集合の形態を識別する工程；および（Ａ）この識別した形態の素性、（Ｂ）この複数の形態の参照形態の位置に対応して、この複数の形態の残りの位置を示す参照情報、および（Ｃ）座標系でのこの参照情報の位置に基づいて、この物体の位置を決める工程を含み、この複数の形態は、基板の第１側また第２側にあってもよい。

次に本発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明する。それらの図面で対応する参照記号は対応する部品を指す。

本発明の実施例には、上に説明したような問題を一つ以上解決する、基板識別をもたらすように構成した方法および装置がある。

この本文では、ＩＣの製造でリソグラフィ装置を使用することを具体的に参照するかも知れないが、ここで説明するリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造のような、他の用途があるかも知れないことを理解すべきである。当業者には、そのような代替用途の関係で、ここで使う“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“基板”または“目標部分”と同義と考えてもよいことが分るだろう。ここで言及する基板は、露光の前または後に、例えば、トラック（典型的には基板にレジストの層を付け且つ露光したレジストを現像する器具）または計測若しくは検査器具で処理してもよい。該当すれば、この開示をそのようなおよびその他の基板処理器具に適用してもよい。更に、この基板を、例えば、多層ＩＣを創るために、二度以上処理してもよく、それでここで使う基板という用語は既に多重処理した層を含む基板も指すかも知れない。

ここで使用する“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、波長３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの）および超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含する。

ここで使う“パターニング構造体”という用語は、投影ビームの断面に、この基板の目標部分に創るようなパターンを与えるために使うことができる構造体を指すと広く解釈すべきである。この投影ビームに与えたパターンは、基板の目標部分の所望のパターンと厳密には対応しなくてもよいことに注目すべきである。一般的に、投影ビームに与えたパターンは、集積回路のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。

パターニング構造体は、透過性でも反射性でもよい。パターニング構造体の例には、マスク、プログラム可能ミラーアレイ、およびプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクは、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型がある。プログラム可能ミラーアレイの一例は、小型ミラーのマトリックス配置を使用し、入射放射線ビームを異なる方向に反射するようにその各々を個々に傾斜することができ；この様にして反射ビームをパターン化する。

この支持構造体は、パターニング構造体を支持、即ち、その重量を坦持する。それは、パターニング構造体を、その向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えば、パターニング構造体が真空環境に保持されているかどうかのような、その他の条件に依る方法で保持する。この支持体は、機械的クランプ、真空またはその他のクランプ手法、例えば真空条件下の静電クランプを使うことができる。この支持構造体は、例えば、フレームまたはテーブルでもよく、それらは必要に応じて固定または可動でもよく、且つ、パターニング構造体の各例で、支持構造体は、例えば、フレームまたはテーブルでもよく、それらは必要に応じて固定または可動でもよく且つこのパターニング構造体が、例えば投影システムに関して、所望の位置にあることを保証してもよい。ここで使う“レチクル”または“マスク”という用語のどれも、より一般的な用語“パターニング構造体”と同義と考えてもよい。

ここで使う“投影システム”という用語は、例えば使用する露光放射線に対して、または浸漬液の使用または真空の使用のような他の要因に対して適宜、屈折性光学システム、反射性光学システム、および反射屈折性光学システムを含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。ここで使う“レンズ”という用語のどれも、より一般的な用語“投影システム”と同義と考えてもよい。

この照明システムも放射線の投影ビームを指向し、成形し、または制御するための屈折性、反射性、および反射屈折性光学要素を含む、種々の型式の光学要素も包含してよく、そのような要素も以下で集合的または単独に“レンズ”とも呼ぶかも知れない。

このリソグラフィ装置は、二つ（二段）以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”機械では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露光用に使ってもよい。

このリソグラフィ装置は、投影システムの最終素子と基板の間のスペースを埋めるように、この基板を比較的屈折率の高い液体、例えば水の中に浸漬する型式でもよい。浸漬液をこのリソグラフィ装置の他のスペース、例えば、マスクと投影システムの最初の素子との間にも加えてよい。浸漬法は、例えば、投影システムの開口数を効果的に増すために、この技術でよく知られている。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に表示する。この装置は：
放射線（例えば、ＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための照明システム（照明器）ＩＬ；
パターニング構造体（例えば、マスク）ＭＡを支持し、且つこのパターニング構造体を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め装置段ＰＭに結合された第１支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ；
基板（例えば、レジストを塗被したウエハ）Ｗを保持し、且つこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め装置ＰＷに結合された基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）ＷＴ；および
パターニング構造体ＭＡによって投影ビームＰＢに与えたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（例えば、屈折性投影レンズ）ＰＬを含む。

ここに表示するように、この装置は、（例えば、透過性のマスクを使用する）透過型である。その代りに、この装置は、（例えば、上に言及したような種類のプログラム可能ミラーアレイを使用する）反射型でもよい。

照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線のビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がエキシマレーザであるとき、別々の存在であってもよい。そのような場合、この線源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射線ビームは、線源ＳＯから、例えば適当な指向ミラーおよび／またはビーム拡大器を含むビーム送出システムＢＤを使って、照明器ＩＬへ送られる。他の場合、例えば、線源が水銀灯であるとき、線源がこの装置の一部分であってもよい。この線源ＳＯと照明器ＩＬは、もし必要ならビーム送出システムＢＤと共に、放射線システムと呼んでもよい。

照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整構造体ＡＭを含んでもよい。一般的に、この照明器の瞳面での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側およびσ内側と呼ぶ）を調整できる。その上、照明器ＩＬは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この照明器は、その断面に所望の均一性および強度分布を有する、投影ビームＰＢと呼ぶ、状態調節した放射線ビームを提供する。

投影ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に保持したマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを通り抜けてから、この投影ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め構造体ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計測装置）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手構造体ＰＭおよびもう一つの位置センサ（図１にはっきりとは図示せず）を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決め構造体ＰＭおよびＰＷの一部を形成する、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）を使って実現する。しかし、ステッパの場合は（スキャナと違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整列マークＭ１、Ｍ２および基板整列マークＰ１、Ｐ２を使って整列してもよい。

図示する装置は、以下の好適モードで使うことができる：
１．ステップモードでは、投影ビームに与えた全パターンを目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一静的露光で）投影しながら、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを本質的に固定して保持する。次に基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる目標部分Ｃを露光できるようにする。ステップモードでは、露光領域の最大サイズが単一静的露光で結像する目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードでは、投影ビームの与えたパターンを目標部分Ｃ上に投影（即ち、単一動的露光で）しながら、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期して走査する。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの（縮）倍率および像反転特性によって決る。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、一方走査運動の長さが目標部分の（走査方向の）高さを決める。

３．もう一つのモードでは、プログラム可能パターニング構造体を保持するマスクテーブルＭＴを本質的に固定し、投影ビームに与えたパターンを目標部分Ｃ上に投影しながら、基板テーブルＷＴを動かしまたは走査する。このモードでは、一般的にパルス化した放射線源を使用し、プログラム可能パターニング構造体を基板テーブルＷＴの各運動後または走査中の連続する放射線パルスの間に必要に応じて更新する。この作動モードは、上に言及した型式のプログラム可能ミラーアレイのような、プログラム可能パターニング構造体を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用できる。
上に説明した使用モードの組合せおよび／または変形または全く異なった使用モードも使ってよい。

図２は、ウエハテーブルＷＴ上のウエハＷを示す。ウエハマークＷＭ３およびＷＭ４がウエハＷの第１側（“表側”）に設けてあり、ＷＭ３およびＷＭ４の上に矢印で示すように、光をこれらのマークから反射して、後に説明する整列システム（図示せず）に関連してマスク上のマークと整列するために使うことができる。更なるウエハマークＷＭ１およびＷＭ２がウエハＷの第２側（“裏側”）に設けてある。ウエハＷのこの裏側のウエハマークＷＭ１、ＷＭ２に光学的にアクセスできるために、光学システムがウエハテーブルＷＴに組込んである。この光学システムは、１対のアーム１０Ａ、１０Ｂを含む。各アームは、二つのミラー１２、１４および二つのレンズ１６、１８から成る。各アームのミラー１２、１４は、それらが水平に対して成す角度の和が９０度であるように傾斜している。この様にして、ミラーの一つに垂直に入射する光ビームは、他のミラーから反射されるとき垂直のままである。

使用する際、光をウエハテーブルＷＴの上からミラー１２上へ向け、レンズ１６および１８を通してミラー１４上へ、および次にそれぞれのウエハマークＷＭ１、ＷＭ２へ向ける。光は、ウエハマークの部分から反射され、ミラー１４、レンズ１８および１６並びにミラー１２を介して、この光学システムのアームに沿って戻る。ミラー１２、１４およびレンズ１６、１８は、ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２の像２０Ａ、２０ＢがウエハＷの表（上）面の平面に、このウエハＷの表側に設けてある何れかのウエハマークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応してできるように構成してある。レンズ１６、１８およびミラー１２、１４の順序は、勿論この光学システムに適宜異なってもよい。例えば、レンズ１８がミラー１４とウエハＷの間にあってもよい（後の実施例参照）。

ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２の像２０Ａ、２０Ｂは、仮想ウエハマークとして作用し、ウエハＷの表（上）側に設けてある実ウエハマークと全く同じ方法で先在する整列システム（図示せず）による整列に使うことができる。

図２に示すように、光学システムのアーム１０Ａ、１０Ｂは、それらをウエハＷの上の整列システムが見えるように、ウエハＷの脇に変位している像２０Ａ、２０Ｂを作る。光学システムのアーム１０Ａ、１０Ｂの二つの有り得る向きを、ＸＹ平面にあるウエハＷの平面図である図３および図４に示す。図３では、光学システムのアーム１０Ａ、１０ＢがＸ軸に沿って整列している。図４では、光学システムのアーム１０Ａ、１０ＢがＹ軸と平行である。両方の場合とも、ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２がＸ軸上にある。ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２は、ウエハＷの下側にあり、それでウエハＷの上側の観点からは逆転している。しかし、この光学システムのアームのミラーの構成は、ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２の像２０Ａ、２０Ｂを廻して正しい方向に再び復原し、倒置していないことを予定し、それでこれらの像は、基板Ｗの上側にあるかのように厳密に同じに見える。この光学システムは、ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２のその像２０Ａ、２０Ｂに対するサイズ比が１：１であるように、即ち拡大も縮小もないように構成してある。従って、像２０Ａ、２０Ｂは、厳密にそれらがウエハＷの表側上の実ウエハマークであるかのように使うことができる。マスク上に設けた共通整列パターンまたはキーを実および仮想ウエハマークの両方と整列するために使うことができる。

現例では、図２に示すように、ウエハマークがウエハＷの表側と裏側の両方に対応する位置に設けてある。図３および図４では、明確にするために、ウエハＷの裏側のウエハマークだけを示す。この構成によれば、ウエハＷをＸ軸かＹ軸周りに回転することによって裏返すとき、ウエハＷの上側にあったウエハマークが今度は下側にあるが、光学システムのアーム１０Ａ、１０Ｂによって結像できるような位置にある。

このミラー構成のために、光学システムのアーム１０Ａ、１０Ｂに平行な一方向のウエハの変位がウエハの下側にあるウエハマークＷＭ１、ＷＭ２の対応する像２０Ａ、２０Ｂを反対方向に変位することに気付くだろう。例えば、図３で、ウエハＷが右に変位すれば、像２０Ａ、２０Ｂは、左へ変位するだろう。ウエハマークＷＭ１、ＷＭ２の位置を決めるとき、およびウエハＷとマスクの相対位置を調整して整列を実施するとき、整列システムを制御するソフトウェアがこれを考慮に入れる。光学システムの二つのアーム１０Ａ、１０Ｂが対称であれば、ウエハが変位しても、像２０Ａおよび２０Ｂの間隔は、実際一定のままだろう。

少なくとも二つのウエハマークがウエハＷの側毎に設けてある。たった一つのマークがマスク上の特定の点の像の、ウエハ上の特定の点に対する相対位置決めについての情報を与えることができる。しかし、正しい方位整列および倍率を保証するために、少なくとも二つのマークを使う。

図５は、ウエハテーブルＷＴの一部を断面で示す。本発明のこの実施例によれば、ウエハの裏側にあるウエハマークを結像するための光学システム１０Ａ、１０Ｂが特別な様式でこのウエハテーブルに組込んである。図５に示すように、光学システムのアームのミラー１２、１４が個別部品として設けられてなく、ウエハテーブルＷＴと一体である。適当な面をウエハテーブルＷＴに機械加工し、次にそれにコーティングを施して反射率を向上し、この様にしてミラー１２、１４を作る。この光学システムは、熱膨張係数が非常に低く、従って高整列精度を維持できることを保証する、ゼロジュール^ＴＭのような、ウエハテーブルと同じ材料で作る。

図１に戻って参照して、このリソグラフィ装置は、直角座標系で表してある。この座標系では、ｚ方向を投影システムＰＬの光軸と平行であると定義する。ｘおよびｙ座標は、この投影システムの光軸に垂直である。有限領域（例えば、目標部分Ｃ）についてのこの文書では、最低ｘ座標を有するその領域の辺をその領域のｘ座標と見做すが、何か他の規則を使ってもよく、もし望むなら、異なる領域に別の規則を使ってもよい。

整列は、基板整列マークＰ１、Ｐ２の位置を軸外しマークセンサＭＳで測定することによって行ってもよい。このセンサによる測定を軸外しで行うならば、このマークは、投影システムＰＬの光軸の近くになくてもよい。この測定を軸外しで行うならば、この軸外し測定の位置と投影システムＰＬの光軸の間の関係を知りまたは決めることが望ましいか必要かも知れない。位置センサＩＦ（例えば、少なくとも一つの干渉計またはその他の光学的若しくは容量式センサを含むシステム）を使ってこの軸外し測定の位置と投影システムＰＬの光軸を関係付けることができる。

マークセンサＭＳは、識別ユニットＩＵに接続してあり、それは第１メモリＭＥＭ１および第２メモリＭＥＭ２にも接続してある。第１メモリＭＥＭ１の目的は、基板上の異なる領域の所定の位置を記憶することである。この文書で所定の位置とは、設計した通り、即ち、リソグラフィ工程の設計中に意図した通りの位置を意味する。同様に、この文書で、所定の相対位置とは、設計した相対位置である。実際には、相対位置が所定の相対位置、即ち、意図する相対位置から逸脱することがある。第２メモリＭＥＭ２の目的は、基板上の異なる領域の相対位置を記憶することである。

基板整列マークＰ１、Ｐ２は、固定位置で基板上に作った領域である。これらの基板整列マークＰ１、Ｐ２は、更なる処理作業のための参照位置となる。第１パターニング作業で第２パターニング作業と同じ参照位置を使うことによって、両作業のパターンを直接互いの上に配置することができる。

本発明の図６に示す実施例では、パターニング構造体ＭＡが整列マークパターンＭ１＠ＭＡ１、第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１および参照マークパターンＭ２＠ＭＡ１を含み、各々別の領域を占める。‘第１回路パターン’という用語は、基板の第１層の回路パターンを意味することを意図する。

この文書で、領域の名前は、それらが作ってあるパターニング構造体または基板の表示を含む。パターニング構造体ＭＡ１上の領域の名前は、＠ＭＡ１を含み、パターニング構造体ＭＡ２上の領域の名前は、＠ＭＡ２を含む。基板Ｗ１上の領域の名前は、＠Ｗ１を含み、基板Ｗ２上の領域の名前は、＠Ｗ２を含む。整列マークパターンＭ１＠ＭＡ１のｘ座標は、ｘＭ１＠ＭＡ１であり、第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１のｘ座標は、ｘＣＰ１＠ＭＡ１であり、参照マークパターンＭ２＠ＭＡ１のｘ座標は、ｘＭ２＠ＭＡ１である。

三つの領域Ｍ１＠ＭＡ１、ＣＰ１＠ＭＡ１、Ｍ２＠ＭＡ１全ての相対ｘ座標が分っている。相対位置の名前は、それらが作ってあるパターニング構造体または基板の同じ表示（例えば、＠ＭＡ１）を含む。更に、これらの名前は、ｄｘＡｔｏＢ＠Ｃのように集積され、このｘは、この座標系での方向を示し、ＡおよびＢは、どの領域が関係するかを示しおよびＣは、それらが作ってあるパターニング構造体または基板を示す。ここでパターニング構造体または基板の表示は、領域のＡまたはＢの名前から除外してある。
一例として、整列マークパターンＭ１＠ＭＡ１と参照マークパターンＭ２＠ＭＡ１の間の相対ｘ座標は、ｄｘＭ１ｔｏＭ２＠ＭＡ１である。

使用する際、リソグラフィ装置が整列マークパターンＭ１＠ＭＡ１、第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１および／または参照マークパターンＭ２＠ＭＡ１を別々に照明して、これらの像を基板上に別々に投影してもよい。これは、各パターンの位置を基板上に投影するとき独立に選択できるようにする。

図７に示すように、パターニング構造体ＭＡ１を照明することによって、三つの領域全ての像を基板Ｗ１上に投影する。実際には、各目標部分Ｃを一度だけ照明するように、第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１を基板Ｗ１上に繰返し投影する。図７は、簡単のために一つの目標部分Ｃだけを示す。これらの像を、第１メモリユニットＭＥＭ１（図１）に記憶してある、それぞれｘＰ１＠Ｗ１、ｘＣＰ１＠Ｗ１およびｘＰ２＠Ｗ１である（図７）、基板Ｗ１の所定の位置に投影する。

基板Ｗ１上へのこれらの像の投影中、基板Ｗ１の上に放射線感応材料がある。この放射線感応材料は、投影した像のエネルギーのために局部的に変る。

照明後、基板Ｗ１を処理する。処理中、ｘ座標毎の放射線感応材料の局部差を同じｘ座標で半導体材料の有無に変換する。処理手順の幾らかまたは全てをこのリソグラフィ投影装置の外部で行ってもよい。処理後、基板Ｗ１は、基板整列マークＰ１＠Ｗ１、基板Ｗ１上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ１および基板参照マークＰ２＠Ｗ１を含む。

整列マークＰ１＠ＭＡ１、第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１および参照マークＰ２＠ＭＡ１の像を、同じリソグラフィ装置を使って第２基板Ｗ２上に投影する。この第２基板Ｗ２に対し、基板整列マークの所定のｘ座標は、やはりメモリユニットＭＥＭ１に記憶してある、ｘＰ１＠Ｗ２（図８）である。この値は、ｘＰ１＠Ｗ１と異なる。基板Ｗ２上の第１回路パターンに対する所定のｘ座標ｘＰ１＠Ｗ２は、基板Ｗ１上のそれに等しい。参照マークＰ２＠Ｗ２の所定のｘ座標ｘＰ２＠Ｗ２も基板Ｗ１上のそれに等しい。

基板Ｗ２も処理する。基板Ｗ２は、今度は基板整列マークＰ１＠Ｗ２、基板Ｗ２上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ２および基板参照マークＰ２＠Ｗ２を含む。

基板Ｗ１に対し、基板参照マークＰ２＠Ｗ１と基板整列マークＰ１＠Ｗ１の位置の間のｘ軸に沿う距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１を次の式を使って識別ユニットＩＵ（図１）によって計算し、
ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１＝ｘＰ１＠Ｗ１−ｘＰ２＠Ｗ１
第２メモリユニットＭＥＭ２（図１）に第１メモリ項目として記憶し、それが基板Ｗ１を識別する。

基板Ｗ２に対し、基板参照マークＰ２＠Ｗ２と基板整列マークＰ１＠Ｗ２の位置の間のｘ軸に沿う距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２を次の式を使って識別ユニットＩＵによって計算し、
ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２＝ｘＰ１＠Ｗ２−ｘＰ２＠Ｗ２
第２メモリユニットＭＥＭ２に第２メモリ項目として記憶し、それが基板Ｗ２を識別する。

距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１とｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２の間の明確な差が基板Ｗ１と基板Ｗ２の識別を可能にする。

未確認基板ＷＵ（図９）をこのリソグラフィ投影装置に持込んでこの基板ＷＵ上の第１回路パターンＣＰ１＠ＷＵの上に第２回路パターンＣＰ２＠ＷＵを作る。この第２回路パターンＣＰ２＠ＷＵを正確に第１回路パターンＣＰ１＠ＷＵの上に作るためには、基板ＷＵ上の第１回路パターンＣＰ１＠ＷＵの位置を決めなければならない。基板テーブルＷＴ上の基板ＷＵをマークセンサＭＳ（図１）の測定領域内に配置する。マークセンサＭＳは、基板整列マークＰ１＠ＷＵの位置ｘＰ１＠ＷＵおよび基板参照マークＰ２＠ＷＵの位置ｘＰ２＠ＷＵを測定する。

識別ユニットＩＵは、基板整列マークＰ１＠ＷＵの実測位置ｘＰ１＠ＷＵと基板参照マークＰ２＠ＷＵの位置ｘＰ２＠ＷＵのｘ軸に沿う距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠ＷＵを計算する。

実測位置の距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠ＷＵを識別ユニットＩＵによって第２メモリＭＥＭ２の項目と比較する。この実測位置の距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠ＷＵは、ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１を含む第２メモリユニットＭＥＭ２の第１メモリ項目に等しい。従って、識別ユニットＩＵは、この未確認基板を基板Ｗ１と認定するだろう。

基板Ｗ１ではなく基板Ｗ２をリソグラフィ装置に送込んだとすると、ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠ＷＵは、基板整列マーカＰ１＠Ｗ２とＰ２＠Ｗ２の実測位置の距離になるだろう。この距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠ＷＵは、第２メモリユニットＭＥＭ２の第２メモリ項目に等しくなり、識別ユニットＩＵは、この未確認基板を基板Ｗ２と認定するだろう。

本発明の少なくとも幾つかの実施例を使って、これらの基板の設計状態にとっての差を補正することができる。例えば、基板Ｗ１上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ１を、パターニング構造体ＭＡ１上の第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１の像を第１リソグラフィ装置ＬＡ１によって基板Ｗ１上に投影することによって作る。基板Ｗ２上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ２を、パターニング構造体ＭＡ１上の第１回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１の像を第２リソグラフィ装置ＬＡ２によって基板Ｗ２上に投影することによって作る。第２リソグラフィ装置ＬＡ２の誤差のために、基板Ｗ２上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ２と基板参照マークＰ２＠Ｗ２の相対位置は、関連するメモリに定めた通りではない。この第２リソグラフィ装置ＬＡ２の誤差は、先の測定から分っていて、この情報を第１リソグラフィ装置ＬＡ１と共有する。

第２回路パターンＣＰ２＠ＭＡ２の像を誤差補正せずに第１リソグラフィ装置ＬＡ１によって基板ＷＵ上に結像したいかも知れない。この基板ＷＵの素性は、第１リソグラフィ装置ＬＡ１にとって最初未知である。この基板ＷＵの素性は、前に説明したように決める。この基板の素性に基づいて、リソグラフィ装置は、第２回路パターンＣＰ２＠ＭＡを基板上に結像するとき、どの補正を行うべきかを決める。基板ＷＵを基板Ｗ１と認定するならば、補正は何も必要ない。基板ＷＵを基板Ｗ２と認定するならば、補正が必要かも知れない。第２回路パターンＣＰ２＠ＭＡ２を、第２リソグラフィ装置ＬＡ２の誤差を補正して、基板Ｗ２上に結像する。

本発明の少なくとも幾つかの実施例は、基板整列マークＰ１および基板参照マークＰ２に関連する位置および／または誤差を考慮に入れるための装置またはその他の構造体を備えることができる。基板参照マークのｘ座標ｘＰ２＠Ｗの所定の位置は、両基板Ｗ１、Ｗ２に対して等しい。基板Ｗ１上の基板整列マークのｘ座標ｘＰ１＠Ｗ１の所定の位置は、基板Ｗ２上の基板整列マークのｘ座標ｘＰ１＠Ｗ２の所定の位置と異なる。これらの所定の差とは別に、実際には誤差も起る。基板Ｗ１上の基板整列マークＰ１から基板参照マークＰ２への実測相対距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１は、次のように表せる
ｒｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１＝ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１＋ｐｅ１＋ｍｅ１
但し、ｐｅ１は位置誤差、ｍｅ１は測定誤差（図１０参照）である。位置誤差の例は、パターニング構造体ＭＡ１の生産中にパターニング構造体ＭＡ１上の回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１と参照マークＰ２＠ＭＡ１の間の距離に作る誤差である。先に説明したように、このリソグラフィ装置は、回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１、参照マークＰ２＠ＭＡ１および／または整列マークＰ１＠ＭＡ１を別々に投影するかも知れない。実際に、回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１の像を基板Ｗ１上の各目標部分Ｃ（図１）に付ける場合、参照マークＰ２＠ＭＡ１の一つの像と整列マークＰ１＠ＭＡ１の一つの像だけを基板Ｗ１上に付ける。この結像は、パターニング構造体ＭＡ１上の相対位置および基板Ｗ１上の所定の位置についての情報を使って行う。

参照マークＰ２＠ＭＡ１および回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１を基板Ｗ１上へ結像する工程中、パターニング構造体ＭＡ１上の参照マークＰ２＠ＭＡ１と回路パターンＣＰ１＠ＭＡ１の間の相対距離を測定せず、確認できない場合、相対距離ｒｄｘＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１は、ｄｘＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１と等しくないかも知れない。
測定誤差の例は、マークセンサが作る誤差および位置センサＩＦが作る誤差（図１）である。

基板Ｗ２に対し、実測したときの対応する距離は、次のように表せる
ｒｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２＝ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２＋ｐｅ２＋ｍｅ２。
両実測相対距離ｒｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１およびｒｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２は、誤差項を含むかも知れない。識別ユニットＩＵは、実測距離ｗＤを基板Ｗ１および基板Ｗ２上の基板整列マークＰ１および基板参照マークＰ２の間の所定の距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１およびｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２と比較する。所定の距離ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１およびｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２のどれも実測距離ｗＤと等しくないことも有り得る。識別ユニットＩＵは、この実測距離ｗＤと所定の距離の各々との差を決めるだろう。実測距離ｗＤとの最小差の所定の距離を基板を識別するときに選択してもよい。｜ｗＤ−ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１｜＜｜ｗＤ−ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２｜の場合、識別ユニットＩＵは、この基板をＷ１と認定するだろう。｜ｗＤ−ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１｜＞｜ｗＤ−ｄｘＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２｜の場合、識別ユニットＩＵは、この基板をＷ２と認定するだろう。

第２基板Ｗ２上で、第１回路パターンに対するｘ座標ｘＣＰ１＠Ｗ２の所定の位置は、基板Ｗ１上のそれに等しい。第２基板Ｗ２上で、ｘ座標ｘＰ２＠Ｗ２の所定の位置も基板Ｗ１上のそれに等しい。両基板Ｗ１、Ｗ２上で、第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ１、ＣＰ１＠Ｗ２の位置は、基板参照マークのｘ座標ｘＰ２＠Ｗ１、ｘＰ２＠Ｗ２を測定し、第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ１、ＣＰ１＠Ｗ２と基板参照マークＰ２＠Ｗ１、Ｐ２＠Ｗ２の所定の相対位置を補償することによって決めることができる。この距離をｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗと呼ぶ。この関係は、
ｘＣＰ１＠Ｗ＝ｘＰ２＠Ｗ＋ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ。 （１）

識別ユニットＩＵは、メモリユニットＭＥＭ１から位置ｘＣＰ１＠ＷおよびｘＰ２＠Ｗを読取り、この距離ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗを計算できるように構成してある。
処理した基板Ｗ１上では、この距離をｒｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１と呼ぶ。所定の距離ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗとの関係は、
ｒｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１＝ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１＋ε１。 （２）
この項ε１は、位置誤差ｐｅｌに類似する位置誤差である。

第１基板パターンＣＰ１＠Ｗ１と基板整列マークＰ１＠Ｗ１の間の所定の距離をｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１と呼ぶ。基板Ｗ１上に実現したこの距離をｒｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１と呼び、次のように表せる
ｒｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１＝ｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１＋δ１ （３）
但し、δ１は、位置誤差ε１に類似する位置誤差である。

同様に、基板Ｗ２上で、基板Ｗ２上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ２および基板整列マークＰ１＠Ｗ２の間の所定の距離は、ｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ２であり、実現した距離は、ｒｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ２である。この関係を次のように表せる
ｒｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ２＝ｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ２＋δ２ （４）
但し、δ２は、位置誤差ε１およびδ１に類似する位置誤差である。

基板参照マークＰ２＠Ｗ１の実測したｘ座標ｘＰ２＠Ｗ１は、次の通りである筈である
ｘＰ２＠Ｗ１＝ｘＰ２＠Ｗ１＋ξ１。 （５）
この項ξ１は、測定誤差ｍｅｌに類似する測定誤差である。

基板整列マークＰ１＠Ｗ１の実測したｘ座標ｘＰ１＠Ｗ１は、次の通りである筈である
ｘＰ１＠Ｗ１＝ｘＰ１＠Ｗ１＋ζ１。 （６）
この項ζ１も測定誤差である。この誤差は、例えばノイズのために、測定誤差ξ１に等しい必要はない。

一旦基板参照マークＰ２＠Ｗ１および基板整列マークＰ１＠Ｗ１の両方が基板Ｗ１上にできると、基板Ｗ１を現像し、それらの両位置を読取ることができ、基板Ｗ１上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ１の位置を決めるために使うことができる。

基板Ｗ１上の第１回路パターンの位置は、次の式から推定できる
ｘＣＰ１＠Ｗ１＝ｘＰ２＠Ｗ１＋ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１。 （７）
ここで、第１回路パターンの実現した位置ｘＣＰ１＠Ｗ１は測定できないので、この実現した距離の代りにＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１間の所定の距離を使うことに注目すべきである。

基板Ｗ２上の第１回路パターンの位置は、次の式から導出できる
ｘＣＰ１＠Ｗ２＝ｘＰ２＠Ｗ２＋ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ２。 （８）
基板Ｗ１上の第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ１の位置は、基板整列マークＰ１＠Ｗ１の実測位置からも推定できる。これは、次によって行うことができる
ｘＣＰ１＠Ｗ１＝ｘＰ１＠Ｗ１＋ｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１。 （９）
基板Ｗ２に対し、第１回路パターンＣＰ１＠Ｗ２の位置を次によって推定することができる
ｘＣＰ１＠Ｗ２＝ｘＰ１＠Ｗ２＋ｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ２。 （１０）

基板の識別後、基板が基板整列マークＰ１＠Ｗ１またはＰ１＠Ｗ２を含むかどうか、即ち、この基板が基板Ｗ１であるか、基板Ｗ２であるかが分る。この基板が基板Ｗ１である場合、第１回路パターンの位置を、基板参照マークの実測位置（式７）か基板整列マークの実測位置（式９）を使って推定できる。この推定は、誤差項を減らすために、基板参照マークの実測位置と基板整列マークの実測位置の両方を使って推定することができる。式７および９の二つの推定を加え、答えを２で割る結果は、
ｘＣＰ１＠Ｗ１＝（ｘＰ２＠Ｗ１＋ｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１
＋ｘＰ１＠Ｗ１＋ｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１）／２。 （１１）
式５、２、６および３を書込むと、如何に誤差が推定したｘＣＰ１＠Ｗ１に入り込むかが明確になる。
ｘＣＰ１＠Ｗ１＝（ｘＰ２＠Ｗ１＋ξ１＋ｒｄＣＰ１ｔｏＰ２＠Ｗ１−ε１
＋ｘＰ１＠Ｗ１＋ζ１＋ｒｄＣＰ１ｔｏＰ１＠Ｗ１−δ１）／２。 （１２）

より多くの基板整列マークを使う場合、上の式を変え、従って推定誤差を最小にすることができる。より多くの基板整列マークを使うことは、勿論、多数の組の基板を独特に識別する可能性も開く。

リソグラフィ生産プロセスでは、整列マーカまたは形態を使って基板に関連する種々の特性を符号化してもよい。本発明の一実施例では、これらの特性が基板を識別するかも知れず、この基板に施すべきプロセスの種類を識別するかも知れない。その上、これらの特性は、基板に関連する整列情報を含むかも知れない。他の実施例では、このシステムが基板上の形態から導出した情報に基づいて特定の基板のためにこのシステムの整列値を調整するかも知れない。リソグラフィシステムは、複数のマーカを解析し、対応する基板を識別するかも知れない。

従来のシステムは、対応する基板を識別するために基板上に書かれたシリアルナンバを有するかも知れない。シリアルナンバは、基板の識別を可能にするかも知れないが、基板の縁に対してそれらを配置することは、ステッパ捕捉範囲を使って捕捉するのが困難である。

本発明は、複数の形態のための空間座標を使って、基板上に符号化した情報に基づいて基板を識別することを可能にする。これらの形態は、主要整列マーカに関して方向付けされてもよい。例えば、複数の整列マーカがそれらの位置オフセットを使って符号を創成してもよい。これらの形態は基板の第１側または第２側に配置してもよい。

本発明は、主要整列マーカの一つに関して位置してもよいｘまたはｙ方向の形態を提供する。本発明の一実施例で、これらの形態は、長さ３０ｍｍ、幅０．２５ｍｍまたは何か他の寸法のスペースを占めるかも知れない。これらの形態は、５０∧４９桁の符号を含み、それをこのシステムが３／４秒以下の時間で走査するかも知れない。この符号を、基板の種類のような、基板特性を識別するためのバーコードとして使ってもよく、または基板のバッチから特定の基板を識別してもよい。この符号は、ステッパの動作を制御するために使う情報を提供するかも知れない。

本発明は、基板上の既知の位置に対して正確に配置した主要マーカを有する形態装置を含むかも知れない。追加の形態を、選択した要素と整列するために基板をｘ、ｙ、またはｚ方向にシフトすべき量のような、整列情報を符号化するために、この主要マーカに対して配置してもよい。結像および読取り公差が一つのマーカ装置に対する符号分解能に限界をもたらすかも知れない。例えば、結像および読取りのための位置分解能が５００ｎｍで、このマーカに対する最大オフセット範囲が５０μｍであれば、マーカ毎に１００^２および六つのマーカに対して１０^２４の符号分解能を達成するだろう。

基板整列マークＰ１の位置を図１に目標領域Ｃと類似する領域にあるように表示する。基板が湾曲しているために、基板の縁には小さ過ぎて完全な円が嵌め込めない領域がある。これらの領域をネズミはみと呼ぶ。ネズミはみは、都合よく基板参照マークまたは基板整列マークを入れるために使うことができ、それによって目標領域Ｃをパターニング回路用に解放する。

目標領域Ｃ間の線は、普通、リソグラフィではスクライブレーンと呼ぶ。回路は、それらのスクライブレーンに沿って互いから分離されている。スクライブレーンは、都合よく、基板参照マークまたは基板整列マークを入れるために使うことができ、それによって目標領域Ｃをパターニング回路用に解放する。その代りに、基板参照マークまたは基板整列マークを基板上にパターニング回路と反対に置いてもよい。他の構成を使ってもよい。

上の実施例では、基板整列マークおよび基板参照マークを、基板の処理後、後続層の結像前に読取る。特別な場合には、これらのマーカを更に処理せずに（例えば、露光後、または露光したレジスト層の現像後）読取ることが可能である。この場合、これらのマーカは潜在していてもよい。当業者には、潜在マーカが本発明の実施例で使えることが明白だろう。

当業者には、基板上のまたは位置を決め得る基板のどんな形態も基板参照マークに置き換わり得ることが明白だろう。当業者には、基板参照マークおよび基板整列マークの相対位置が、日付、シリアルナンバ処理情報、工場情報、またはその他の情報のような、この基板を特徴付ける情報を示し、または含んでもよいことが明白だろう。シリアルナンバ、例えば７に加えた、例えば９の一連の基板内の基板番号は、それが９基板中の基板番号７に関することを示す。これらすべての場合、基板に関するこの特徴情報を関連位置に符号化してもよい。この基板に関する特徴情報を相対位置とある相対位置に対応する特徴情報との間の既知の関係で復号化できる。日付、シリアルナンバ処理情報、工場情報、またはその他の情報のような、この基板に関する特徴情報を基板または基板の組を識別するために考えられることが分るだろう。

当業者には、このリソグラフィ装置を較正するためにこの特徴情報を使ってもよいことが明白だろう。例えば、較正基板の素性が、基板上の二つの位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２）（図示せず）の間の高さの差のような、高さ情報に関連してもよい。高さの差は、ｚ軸に沿う距離である（図１）。この実測距離を特徴情報に従って先に測定した距離と比較する。先に測定した距離とこの実測距離の間の比を較正比として使うことができる。この較正基板上の実測ｚ座標掛けるこの較正比が較正したｚ座標になるだろう。言換えれば、このリソグラフィ装置を較正する。

この較正比は、他の基板Ｗ上の測定値を較正するためにも使ってよい。他の基板Ｗ上で測定したｚ座標にこの較正比を掛けて較正したｚ座標を得る。

当業者には、基板上の各層内で、この基板に関する新しい特徴情報を結像できることが明白だろう。これは、新しい組みの整列マーカと参照マーカを基板上に結像することによって実現できる。この新しい組のマーカは、例えば、基板のスクライブレーンに結像できる。

上に説明した本発明の実施例では、軸外しマークセンサＭＳを使う（図１）。このマークセンサは、軸上でも同等によく機能しただろう。このセンサによる測定をマークが投影システムＰＬの光軸を横切るように保持して行うならば、このセンサを軸上センサと呼ぶ。

特に、二つのテーブルを備えるシステム（図示せず）では、基板Ｗ２のマークセンサＭＳによる測定を、投影システムＰＬを使う基板Ｗ１の照明と同時に行うことができる。この様にして、基板を投影システムＰＬの下に持ってくる前に識別を終えることができる。

上の実施例では、パターニング構造体ＭＡ１が整列マークＭ１および参照マークＭ２を含んでもよい。これらのマークを別々に基板Ｗ１上に結像するので、当業者には、パターニング構造体ＭＡ１上には整列マークＭ１＠ＭＡ１だけしか必要ないことが明白だろう。この条件は、パターニング構造体ＭＡ１上の整列マークＭ１＠ＭＡ１を基板整列マークＰ１＠Ｗ１の位置および基板参照マークＰ２＠Ｗ１の位置で基板Ｗ１上に結像することである。ここで基板整列マークＰ１＠Ｗ１とＰ２＠Ｗ１の相対位置を基板Ｗ１に関する情報を特徴付けるように定めることができる。

ここで説明したような、識別ユニットは、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、またはその他の処理ユニットのような、一つ以上の論理素子のアレイを含んでもよい。そのようなアレイは、ソフトウェアおよび／またはファームウェア命令を実行するように構成してもよい。その代りに、そのようなアレイが少なくとも一部はハードワイヤード（例えば、特定用途向け集積回路）でもよい。更なる代案として、そのようなアレイは、固定であるが再プログラム可能（例えば、現場プログラム可能ゲートアレイ）でもよい。

図１１は、図１のリソグラフィ装置の、図１に比べて異なるｙ位置での断面を示す。本発明の実施例で、測定放射線の線源Ｓは、フレームＦに固定してある（または、フレームＦに対して既知の位置にある）。この測定放射線をマスクＭＡ上の整列マークＭ１に向ける。センサ検出光学系ＤＯがカメラＣＡＭ（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、または他のそのようなセンサを有する）上にこの整列マークＭ１の像を作る。このカメラＣＡＭ上に作った像の表現を位置処理装置ＰＰＤによって検索する。位置処理装置ＰＰＤ（例えば、プロセッサ、または１組の命令をファームウェアおよび／またはソフトウェアで実行する論理素子のその他のアレイ）がこのマスクの位置を決める。この位置処理装置ＰＰＤは、位置センサＩＦ２、カメラＣＡＭおよび入力装置ＩＰから入力を受けるかも知れない。位置センサＩＦ２は、フレームＦに固定してあってもよく（または、フレームＦに対して既知の位置にある）および第１位置決め装置ＰＭの位置を測定する。この実施例で、位置センサＩＦ２は、干渉計であり、そのベースは、フレームＦに固定してあり、その可動部品は、第１位置決め装置ＰＭ上にある。それで、この第１位置決め装置ＰＭの位置は、カメラＣＡＭを読取るときに、このフレームに対して分る。入力装置ＩＰは、キーボード、タッチスクリーン、マウス、またはその他のデータ入力用装置である。

図１２は、整列マークを含むマスクの領域を概略的に示す。図１２に示すように、図１のｘｙ座標系がある。マスク上のこの領域をここでは整列領域と呼ぶ。この整列領域は、整列中に測定する領域、測定領域より遥かに大きいことがある。有効な整列測定をこの整列領域内の測定領域の多重位置で行うことができる。

この整列領域Ｍ１は、この整列領域Ｍ１上に分布した多数の形態（図１２に点で示し、一つの点が一つの形態を示す）を含んでもよい。これらの形態は、測定放射線源Ｓが出す放射線を反射する高反射性の小さい領域から成る。これらの形態を囲む領域は、背景で、低反射性である。

これらの形態の位置を示す参照情報が整列領域Ｍ１のデカルト座標系の原点ＯＲｍに関して、位置処理装置ＰＰＤに記憶してある。これらの形態の位置は、ｘおよびｙ方向の形態間の距離が形態それ自体を識別できるように設計してある。例えば、形態Ｆ１だけが正のｙ方向に次の隣までの距離が１単位および正のｘ方向に次の隣までの距離が１単位である。形態Ｆ２だけが正のｙ方向に次の隣までの距離が５単位および正のｘ方向に次の隣までの距離が５単位である。その上、どれか一つの形態の位置を決めることによって、他のどれかの形態の位置を計算してもよい。

与えられた形態に対して、位置処理装置ＰＰＤは、記憶した形態の位置を使って、正のｘおよびｙ方向に次形態までの距離を決める。位置処理装置ＰＰＤは、その形態のためのｘおよびｙ方向の距離をテーブルに記憶する。これを他の形態に対して繰返してもよい。

全整列領域Ｍ１の一部だけを検出光学系ＤＯによって結像する。これが測定領域ＩＡ１である。図１２に破線で示す、この測定領域ＩＡ１は、カメラＣＡＭに見える。この測定領域ＩＡ１は、四つの形態を含み、一つがＦ１であり、これらが整列領域Ｍ１内に形態の部分集合を作る。

カメラＣＡＭの出力は、電子データに変換した、測定領域ＩＡ１の像（図１３に示す）を含む。位置処理装置ＰＰＤは、測定領域ＩＡ１内の点で示し且つＵ１、Ｕ２、Ｕ３およびＵ４と表示するかも知れない、これら四つの形態の素性についての予備知識が無いかも知れない。位置処理装置ＰＰＤは、カメラＣＡＭの（例えば、このカメラのセンサの）デカルト座標系の原点ＯＲｓに対する形態Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３およびＵ４の位置を決める。このカメラＣＡＭのデカルト座標系の１単位は、整列領域のデカルト座標系の１単位に対応する。これらの位置を使って測定領域ＩＡ１内の形態の正のｘおよびｙ方向に次の形態までの距離を計算し且つ記憶する。これらの距離を未確認形態の各々（即ち、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３およびＵ４）に対して記憶する。

像ＩＡ１内の形態Ｕ１は、正のｘ方向に次の形態までの距離が１単位であり、正のｙ方向に次の形態までの距離も１単位である。

整列領域Ｍ１内で形態Ｆ１だけが正のｘ方向に次の形態までの距離が１単位であり、正のｙ方向に次の形態までの距離も同様に１単位であるので、位置処理装置ＰＰＤは、計算した距離を使って像ＩＡ１内の形態Ｕ１を整列領域Ｍ１内の形態Ｆ１と認定する。

形態Ｕ１のこの素性を使って、この整列領域の位置をカメラＣＣＤの位置に対して決めることができる。これらの形態の位置を整列領域の原点ＯＲｍに対して位置処理装置ＰＰＤに記憶する。この例では、整列領域内の形態Ｆ１の座標が（２，８）であり、この括弧間の最初の数はｘ座標を示し、二番目の数はｙ座標を示す。像ＩＡ１内の確認した形態Ｕ１の座標は、カメラＣＡＭの原点ＯＲｓに対して分っていて、（１，１）である。カメラＣＡＭの原点ＯＲｓに関する整列領域の原点ＯＲｍの位置は、次の式によって決め：
ＯＲｍ＝座標Ｕ１−座標Ｆ１
但し、座標Ｕ１は形態Ｕ１の座標の略であり、座標Ｆ１は形態Ｆ１の座標の略である。

図１２および図１３の例で、並びにＦ１を使って、カメラＣＡＭの座標系に於ける整列領域Ｍ１の原点ＯＲｍの位置は、ＯＲｍ＝（１，１）−（２，８）＝（−１，−７）。
マスクＭＡ上の整列領域Ｍ１の位置は分っている。従って、このマスクをこのリソグラフィ装置に関して整列できる。

当業者には、整列領域Ｍ１内の全ての形態の位置を位置処理装置ＰＰＤに記憶する必要がないことが分るだろう。参照情報外の位置が記憶してない形態は、測定してないか、それらの実測位置が識別に繋がらないかである。

図１４は、本発明の実施例の測定領域Ｍ２を示す。図１４内の点は、個々の形態を示す。全整列領域Ｍ２の一部だけを検出光学系ＤＯによって結像する。これが測定領域ＩＡ２である。この測定領域ＩＡ２を破線で示し、二つの形態Ｆ５、Ｆ６を含む。

このカメラＣＡＭの出力は、電子データに変換した、測定領域ＩＡ２の像（図１５に示す）を含む。位置処理装置ＰＰＤは、測定領域ＩＡ２内の形態の素性についての予備知識が無いかも知れない。位置処理装置ＰＰＤは、測定領域ＩＡ２の二つの形態のカメラＣＡＭの座標系での位置を、Ｕ５に対して（０．５，２．５）およびＵ６に対して（０．５，０．５）と決める。これらの位置を使って、測定領域ＩＡ２内の形態Ｕ６の、正のｙ方向に次の形態である、形態Ｕ５までの距離を決め且つ記憶する。

形態Ｕ５には正のｘ方向に隣がない。像ＩＡ２の縁は、正のｘ方向に２．５単位にある。整列領域Ｍ２内内の形態Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５およびＦ６だけが２．５単位未満の距離内に正のｘ方向に隣がない。従って、形態Ｕ５を形態Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５またはＦ６の何れか一つと認定する。

形態Ｕ５には正のｙ方向に隣がなく、それで像ＩＡ２の縁までの形態Ｕ５の距離は０．５単位である。位置処理装置ＰＰＤに記憶したテーブルで、正のｙ方向に隣までの全ての距離は、少なくとも１単位である。従って、それ以上識別できない。

形態Ｕ６には、正のｙ方向に２単位の距離に隣がある。形態Ｆ７、Ｆ８およびＦ６だけに正のｙ方向に２単位の距離に隣があるので、形態Ｕ６を形態Ｆ７、Ｆ８およびＦ６の何れか一つと認定する。

形態Ｕ６を形態Ｆ７、Ｆ８またはＦ６の一つであると認定すると、形態Ｕ５を形態Ｆ９、Ｆ１０またはＦ５の一つであると認定する。形態Ｕ５は、既に形態Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５またはＦ６の一つであると認定したので、この組合せで形態Ｕ５を形態Ｆ５と認定する結果になる。

カメラＣＡＭの座標系での整列領域の原点の位置は、形態Ｆ５のこの素性を使って次のように見付けられる
ＯＲｍ＝座標Ｕ５−座標Ｆ５
但し、形態Ｆ５の座標Ｆ５は、整列領域の座標系にあり、形態Ｕ５の座標Ｕ５は、カメラＣＡＭの座標系にある。これは、次にこのマスクをこのリソグラフィ装置に関して整列できるようにする。

当業者には、整列領域を測定領域が各有り得る像の少なくとも一つの形態を独特に識別するために十分な数の形態を含むように設計することが望ましいかも知れないことが分るだろう。例えば、形態を整列領域に無作為に配置してもよい。形態の高密度を選ぶことによって、各有り得る像に十分な数の形態があることを想定できる。

整列領域で全ての他の形態から遠い、孤立性の形態が整列領域にあってもよい。測定領域をそのような孤立性の形態の上に置き、他の形態がこの測定領域に何もなければ、それでもこの孤立性の形態を識別するかも知れない。識別は、位置処理装置ＰＰＤに記憶した参照情報に、カメラＣＡＭに見える他の形態なしにカメラＣＡＭに対する実測位置に有り得る、他の形態が何も無いかどうかをチェックすることによって行う。

本発明の実施例では、マスク上の形態間の実測距離を使って整列領域またはマスクさえも識別できる。マスクＭＡ３は、整列領域Ｍ３（図１６）を含み、マスクＭＡ４は、整列領域Ｍ４（図１７）を含む。整列領域Ｍ４は、サイズが整列領域Ｍ３と同じである。両整列領域Ｍ３、Ｍ４は、座標（２，１０）に基本形態Ｆ１（図１６に点で示す）を含み、且つ同じ形態のパターン（図１６に点で示す）を含む。しかし、基本形態までの全ての距離は、整列領域Ｍ４では整列領域Ｍ３の距離に対して係数２を掛ける。整列領域Ｍ３にある幾つかの形態は、それらの基本形態Ｆ１までの距離が整列領域Ｍ４の外部に落ちるほど大きいので、整列領域Ｍ４に対応物がない。整列領域Ｍ３で各軸方向の距離は、奇数単位（１、３、…のように）であるように選んである。これは、整列領域Ｍ４で各軸方向の距離は、偶数単位（２および４のように）であることを意味する。２形態間の距離を同じｘ座標で測定することは、今や形態およびマスクＭＡ３上の整列領域Ｍ３またはマスクＭＡ４上の整列領域Ｍ４も識別する。整列領域Ｍ４の一部を検出光学系ＤＯ（図１１）によって結像する。図１７は、カメラＣＡＭに見える像ＩＡ３を示す。

図１７は、図１６の像ＩＡ３に点で示す形態Ｕ９およびＵ１０を示す。形態Ｕ９とＵ１０の間の距離は、（２，０）である。従って、この像を採った整列領域をＭ４と認定する。整列領域Ｍ４は、マスクＭＡ４上にあり、マスクＭＡ３上にはないので、このマスクをマスクＭＡ４と認定する。

上にこのマークが存在する整列領域、またはマスクさえも識別できるので、整列領域を情報領域（それが識別情報を提供するという意味で）として説明できることが分るだろう。

比較的高反射性の形態および低反射性の形態間の領域に多数の代案があることが分るだろう：
１．形態を特定の放射線に対して低反射性の点によって作ってもよい。これらの点の外部の領域は、その放射線に対して高反射性だろう。
２．形態を特定の放射線に対して背景と異なる透過率の点によって作ってもよい。そうするとこのマスクをセンサ（センサがＣＣＤカメラのような位置感応装置である場合）またはセンサの組み（センサが位置感応装置でなく、例えば、フォトセルである場合）と放射線源との間に置くだろう。
３．形態を、特定の入射放射線を背景がこの入射放射線を散乱する方向とは異なる方向に散乱する点で作ってもよい。
４．形態を、特定の入射放射線を背景がこの入射放射線を回折する方向とは異なる方向に回折する点で作ってもよい。
５．形態が整列領域の残りより上に隆起した領域でもよい。測定面に平行な光を放射することによって、そのような形態の存在がこの放射線を阻止するだろう。この放射線源に対向するセンサがそれならば形態の存在を検出できるだろう。

当業者には分るように、他の種類の形態を本発明のために使うことができる。
整列領域で形態の位置情報を決めることができるどんな装置も使えることが分るだろう。これらの形態は、ピック・アンド・プレース部品、バイアまたは導電領域のような、回路形態でもよい。

センサが一つの測定装置を含むことは必要ない。相対位置が分っている検出器のどんな組みも、整列領域で形態の位置を決めるためのセンサとして使うことができる。各測定装置は、その測定領域に形態があるか無いかを検出する。検出した形態の位置は、これらの形態を検出する測定装置の素性によって示す。そのような装置の例は、空気マイクロメータ（局部高さを決定できる）、静電容量センサ（局部静電容量を決定できる）および フォトダイオードである。異なる検出原理が異なる測定装置に対応することが分るだろう。

検出光学系ＤＯは、完全でないかも知れず、測定領域をカメラＣＡＭ上に結像する際に収差を生じるかも知れない。例えば、これらの収差は、像の中心で最小かも知れない。そのような場合、実測位置の精度は、像の中心の形態の位置だけを使うことによって最適化されるかも知れない。最初の形態の識別後、中心に近い第２形態を選んで、その第２形態の実測位置を整列領域の位置決定のために使ってもよい。

センサを最初に（および／またはその後定期的に）使うとき、それを較正することが望ましいか必要かも知れない。このセンサを、実測位置および処理装置ＰＰＤ（図１１）に記憶した位置を使って較正する。形態Ｆ５およびＦ６を識別してから（図１４）、この実測距離を処理装置ＰＰＤに記憶した位置から決めた距離と比較することができる。この比較は、実測距離と処理装置ＰＰＤに記憶した位置によって決めた距離の間の比を決めることによって得る。この比は、センサの座標系で１単位の距離をマスクＭＡの座標系で１単位の距離に結び付ける。このセンサを、センサの原点までの実測距離を決めた比で割ることによって較正する。

当業者には、センサによる測定に影響する他のパラメータ（例えば、回転、フィールド歪み、収差）も較正できることが分るだろう。この較正のためには、最小二乗基準または実測形態を識別し同時にマスクＭＡの座標からセンサの座標への変換のパラメータを決める何か他の適当な基準を使うことが望ましいかも知れない。このセンサによって測定したままのマーカの整列領域は、ある場合は回転または膨張しているかも知れない。例えば、センサで測定領域の形態の位置を測定する瞬間に位置が未知であることに加えて、それがどれかの軸周りの幾らかの回転角を有することがある。更に有り得る変換は、対称回転、非対称回転、対称拡大、非対称拡大、またはｘ∧２若しくはｘｙの位置依存性のような高次パラメータである。

この問題は、決定すべきパラメータを伴う逆変換モデルを使うことによって本発明の実施例で解決する。この逆変換を実測形態の位置に適用し、このパラメータの関数としての変換した位置を得る。参照情報の形態の位置と実測形態の変換した位置との差に最小二乗基準を適用することによって、このパラメータを見出すことができる。このモデルの最も単純な形で、この逆変換モデルは、並進である。このモデルの結果は、この位置である。このモデルのもう一つの形では、ｘ軸周りの回転角がパラメータである。これは、位置と同時に決定する。

当業者には、変換モデルを、形態の測定にではなく、参照テーブルの形態に適用しても同等に良いことが分るだろう。しかし、測定する形態の部分集合によりも、参照情報により多くの形態があるかも知れないので、これは、逆変換モデルを実測形態の位置に適用するよりも多くの計算活動を生じるかも知れない。当業者には、変換モデルと逆変換モデルの両方を適用して、幾つかのパラメータを同時に見付けてもよいことも分るだろう。

本発明の実施例は、図１１に概略的に示す、検出光学系ＤＯがマスクに面する側でテレセントリックであるとき、使うと都合がよいかも知れない。テレセントリック性は、像の形態間の距離がマスクＭＡと検出光学系ＤＯの間の距離に依存しないことを保証するので、有用である。従って、ｘおよびｙ座標でマスクの位置を決めることは、このマスクのｚ座標から独立している。

テレセントリック検出光学系を使う更なる利点は、実測通りの形態Ｕ５、Ｕ６（図１５）のサイズをこの検出光学系ＤＯからのマスクＭＡの距離を決めるために使えることである。カメラＣＡＭの検出光学系ＤＯまでの距離は、この検出光学系ＤＯまで既知の距離に固定し、像面を形成する。マスクＭＡ上の整列領域がこの検出光学系の像面と共役の物体面にあるとき、鮮明な像ＩＡ２ができる。整列領域Ｍ２が関連する共役物体面内になければ、像ＩＡ２内の形態は、ぼけ、従って整列領域Ｍ２が共役物体面内にあるときより大きく見える。形態Ｕ５、Ｕ６のサイズを測定し、整列領域Ｍ２と検出光学系の間の距離を示すために使う。カメラＣＡＭから検出光学系ＤＯまでの固定距離が分っていれば、形態Ｕ５、Ｕ６のサイズがこの整列領域とカメラＣＡＭまでの距離を示す。

二重テレセントリック検出光学系を使うことによって、更なる利点を得ることができる。二重テレセントリック検出光学系を使うことによって、像内の形態間の距離がカメラＣＡＭからこの検出光学系までの距離に依存しない。従って、カメラＣＡＭと検出光学系の間の距離の正確な決定が必要ない。

マスクが二つの形態を含むとき、このマスクが両形態の中間点の周りに１８０度回転していなければ、マスクの位置および方向を決めることができる。これが起ると、形態が位置を入換え、測定が一つの形態を他と取違えるかも知れない。正確な識別法に依って、この識別の入換えが９０度の回転に対しても起るかも知れない。

リソグラフィ生産環境に於けるマスクの取扱いのために、この方向は、９０度より遙かに良い精度で分っていて、この問題を避ける。未知の回転が起ったかも知れない場合、このマスクは、少なくとも三つの形態Ａ、Ｂ、Ｃを独特の位置に含むことが必要かも知れない。独特の位置とは、ＡとＢの間の距離がＢとＣの間の距離およびＡとＣの間の距離と異なることを意味する。位置および形態の部分集合を作る何れか二つの形態間の距離の測定を位置処理装置ＰＰＤに記憶した参照情報と比較することができる。三つの参照距離の一つが実測距離と最も近い整合をするだろう。形態ＡとＢの距離を決めた場合、方向を決めるために、形態の更なる部分集合を作ると考えられる形態Ｃも測定する。この形態の更なる部分集合は、追加の形態を含むことができ、それも使って回転を測定してもよい。

独立測定を使って本発明の実施例による方法の精度を改善してもよい。例えば、マスクの位置を、各々相対位置が分っている二つの整列領域のそれぞれの一つを測定する、第１および第２（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）カメラを使って決めてもよい。この第１および第２カメラの相対位置は、分っている。二つの整列領域の各々のための実測位置は、マスクの位置を示す。これらの整列領域の実測位置をそれらの期待位置と比較する。これは、第１および第２カメラに対するマスクの回転を測定する。測定ノイズを低減するために、第１および第２カメラで決めた位置を平均してもよい。その代りに、測定を繰返してもよい。これを行う場合、第１カメラの位置情報が第２カメラの位置情報と最も良く整合する測定値を正しい測定値として選ぶ。その上、一つの整列領域の一つのカメラＣＡＭによる幾つかの測定値を平均することができる。

本発明の実施例による方法を使って決めた、マスクの位置を、このマスクによってパターン化した放射線の投影ビームが基板の目標領域に上に正確に（例えば、ナノメートルのような、高精度に）あるように、マークと基板の相対位置を制御するために使ってもよい。その代りに、基板を固定位置に維持して、このマスクの位置を制御してもよい。その代りに、マスクを所定の位置に維持して、制御ユニットがこのマスクの位置に基づいて、基板の位置を制御してもよい。マ制御ユニットを設けて、スクと基板の相対位置を制御すしてもよい。

本発明の実施例の有利な使用法では、センサに対するマスクの回転を決め、次に所望の角度に調整する。この所望の角度は、投影ビームＰＬで作るマスクの像が基板上の目標領域と同じ回転を有するようになっている。その代りに、この基板の回転を調整してもよい。
当業者には、参照情報を別の方法で設けてもよいことが分るだろう。この参照情報を、位置処理装置ＰＰＤに接続した別のメモリユニット（例えば、半導体メモリまたは一つ以上のディスクドライブ）に記憶することができる。

本発明の原理を説明する目的で、マスク上の整列領域の例を提供する。本発明の実施例を基板に同様に、または適当な形態を有する整列領域を備える物体に実行してもよく、この物体を物体テーブル、例えば基板テーブルまたはマスクテーブルが支持することが分るだろう。その代りに、この物体テーブルが適当な形態を有する整列領域を備えてもよい。

一実施例によれば、センサを有するリソグラフィ装置で、独特の相対位置を有する複数の形態を備える物体の位置を決める方法が、これら形態の位置を関係付け、その位置の一つが絶対位置である参照情報を用意する工程を含み；このセンサを使ってこれらの形態の部分集合の位置を測定し、その少なくとも一つの位置が座標系で絶対位置である工程；および一つ以上の形態の他の形態に関する独特の相対位置に基づいてこの一つ以上の実測形態を識別する工程；この一つ以上の識別した形態の素性、この参照情報およびこの座標系での一つ以上の実測絶対位置を使ってこの物体の位置を決める工程を含むことに特徴がある。

更なる実施例によるリソグラフィ装置は、独特の相対位置を有する複数の形態を備える物体を支持するための物体テーブル；この物体上の形態の部分集合を検出するように構成した位置センサを含み；これら形態の位置を関係付け、その一つの位置が座標系で絶対位置である参照情報を記憶するためのメモリユニット；この位置センサにおよびこのメモリユニットに接続され、一つ以上の形態の他の形態に関する独特の相対位置に基づいてこの一つ以上の実測形態を識別するように構成しおよびこの参照情報およびこの座標系での実測絶対位置を使ってこのセンサに対するこの物体の位置を決めるように構成した処理装置を含むことに特徴がある。

本発明の特定の実施例を上に説明したが、本発明を説明した以外の方法で実施してもよいことが分るだろう。この説明は、本発明を限定することを意図しない。例えば、本発明の実施例は、ここに開示した一つ以上の方法を記述する機械実行可能命令の一つ以上の集合（例えば、シーケンス）を含むコンピュータプログラム、およびそのような命令を含むデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ（揮発性および／または非揮発性）、磁気および／または光ディスク媒体等）も含む。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲だけで決めるべきである。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を表示する。 本発明の実施例による両面整列用光学システムの二つの分岐を組込んだ基板テーブルを示す概略断面図である。 本発明の実施例による両面整列光学系の位置および方向を示すウエハの平面図である。 本発明による両面整列光学系の代替位置および方向を示す平面図である。 本発明の実施例による一体の光学部品を有する基板テーブルの一部の断面図である。 本発明の実施例を実行するために使ってもよい、第１回路パターン、参照マークおよび整列マークを含むパターニング構造体を表示する。 本発明の実施例による基板Ｗ１上の基板整列マーク、第１回路パターンおよび基板参照マークを有する基板を示す。 本発明の実施例による基板Ｗ２上の基板整列マーク、第１回路パターンおよび基板参照マークを有する基板を示す。 本発明の実施例による基板Ｗ２上の基板整列マーク、第１回路パターンおよび基板参照マークを有する未確認基板を示す。 所定通り、実際に実現した通りおよび実測した通りの基板整列マークおよび基板参照マークの位置を示す。 図１のリソグラフィ装置を別の断面で表示する。 幾つかの形態を含む整列領域を表示する。 幾つかの形態を含む整列領域の一部の像を表示する。 幾つかの形態を含む整列領域を表示する。 幾つかの形態を含む整列領域の一部の像を表示する。 各々別の物体上にある二つの整列領域を表示する。 幾つかの形態を含む整列領域の一部の像を表示する。

符号の説明

１２ ミラー
１４ ミラー
１６ レンズ
１８ レンズ
Ｃ 目標部分
ＩＵ 識別ユニット
ＭＡ パターニング構造体
ＭＥＭ メモリユニット
ＭＳ センサ
Ｗ 基板

Claims (26)

1. 基板上の第１および第２形態の位置を測定するように構成したセンサ、
   実測位置に基づいた第１および第２形態の相対位置を、複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の少なくとも一つと比較するように構成した識別ユニットにして、前記複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の各々が少なくとも一つの基板を特徴付ける情報に関連されている識別ユニット、を含むリソグラフィ装置であって、
   前記識別ユニットが第１および第２形態の相対位置と複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つとの間の対応を示すように構成されているリソグラフィ装置。
2. 少なくとも一つの基板を特徴付ける情報が、基板の素性、較正基板の高さ情報、基板が属する基板の組の中の基板の数量、基板が受けた先の処理作業の日付、リソグラフィプロセスの先の作業で使用した装置、およびリソグラフィプロセスの先の作業で使用したパターニング構造体の少なくとも一つを示す請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
3. 識別ユニットが第１および第２形態の相対位置と、値が相対位置に最も近い、記憶した第１および第２形態の相対位置との間の対応を示すように構成してある請求項２に記載されたリソグラフィ装置。
4. 第１および第２形態の相対位置が第１方向の第１距離および第１方向と異なる第２方向の第２距離を含み、
   そこで識別ユニットが第１距離を第１方向の少なくとも一つの記憶した距離と比較するように構成してあり、第１方向の少なくとも一つの記憶した距離は、対応する基板についての情報を示し、そして
   そこで識別ユニットが第２距離を第２方向の少なくとも一つの記憶した距離と比較するように構成してあり、第２方向の少なくとも一つの記憶した距離は、対応する基板についての情報を示す請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
5. 少なくとも一つのセンサによって測定した通りの第１形態の位置に基づいて基板を位置付けるように構成した位置決め構造体を含む請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
6. 複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つに基づいて、基板の位置を決めるように構成した位置決め構造体を含む請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
7. 複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つに関連する少なくとも一つの基板を特徴付ける情報に基づいて、装置を較正するように構成した位置決め構造体を含む請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
8. 識別ユニットが論理素子のアレイおよび論理素子のアレイによって実行可能な命令を記憶するメモリを含む請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
9. 基板が互いに対して独特な位置を有する複数の形態を含み、センサが参照位置に対応する複数の形態の位置を測定するように構成してあり、前記装置がさらに、
   参照位置の位置に対応して、複数の形態の位置を示す参照情報を記憶するように構成したメモリユニット、および
   センサにおよびメモリユニットに接続され、複数の形態の中から第１および第２形態を識別するように構成したプロセッサ装置、を含む請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
10. 基板が該基板の第１側に配置した目標部分および基板の第２側に配置した形態部分を含み、第２側は第１側と背中合せに位置し、第２側は、その上に複数の形態が位置し、さらに、
    複数の形態の像を基板の第２側から基板の周囲の外にある平面上に伝達するように構成した光学システムを含む請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
11. 前記光学システムが複数の形態の像を第２側からセンサの捕捉範囲内に置く請求項１０に記載されたリソグラフィ装置。
12. 基板に関する情報を得る方法であって、
    基板上の第１および第２形態の位置を測定する工程、
    基板上の第１形態と第２形態との間の実測位置に基づく相対位置を、複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の少なくとも一つと比較される工程であって、複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の各々が少なくとも一つの基板を特徴付ける情報に関連される工程、および
    第１および第２形態の相対位置と複数の記憶した第１および第２形態の相対位置の一つの間の対応を表示する工程、を含む方法。
13. 対応を表示する工程が第１および第２形態の相対位置と、値が相対位置に最も近い、記憶した第１および第２形態の相対位置との間の対応を表示する工程を含む請求項１２に記載された方法。
14. 基板が互いに対して独特な位置を有する複数の形態を含み、前記方法がさらに、
    参照位置に基づいて複数の形態の位置を測定する工程、および
    複数の形態の中から第１および第２形態を識別する工程、を含む請求項１２に記載された方法。
15. 光ビームを、複数の形態を含む基板の第２側の形態部分上に投影する工程であって、基板の第２側が基板の目標部分を有する第１側と背中合せにある工程、および
    複数の形態の像を基板の第２側から基板の周囲の外にある平面上に創る工程、をさらに含む請求項１２に記載された方法。
16. 複数の形態の像を、基板上の第１および第２形態の位置の測定ができるようにするために、捕捉範囲内に置く工程、をさらに含む請求項１５に記載された方法。
17. 各々マーカおよびマーカに対応して独特の位置に形態を有する、１組の基板上に複数のデバイスを製造する工程、
    組の基板の少なくとも一つのために、形態およびマーカの少なくとも一つの、他の形態およびマーカに対応する位置を測定する工程、
    実測相対位置をデータ集合の複数の項目の少なくとも一つと比較し、各項目が基板の組の一つのマーカおよび形態間の相対位置に対応する工程、および
    実測相対位置に対応する項目を選択することによって基板を識別する工程、を含み、
    前記製造工程が基板の素性に基づいて処理作業を修正する工程を含むデバイス製造方法。
18. 基板を標識付けする方法であって、
    第１形態を備える基板を用意する工程、
    第２形態を備える基板を用意する工程、および
    第１および第２形態の相対位置と基板を特徴付ける情報の間の対応を記録する工程、を含む方法。
19. 基板が一組の基板の一部であり、そして、基板を特徴付ける情報が前記一組の基板の各々に共通である請求項１８に記載された方法。
20. 基板が一組の基板の一部であり、そして、基板を特徴付ける情報が前記基板を前記一組の基板における他の基板と区別する請求項１８に記載された方法。
21. 基板が一組の基板の一部であり、そして情報が、基板の素性、較正基板の高さ情報、基板が属する基板の組の中の基板の数量、基板が受けた先の処理作業の日付、基板が受けた先の処理作業の時間、リソグラフィプロセスの先の作業で使用した装置、およびリソグラフィプロセスの先の作業で使用したパターニング構造体の少なくとも一つを示す請求項１８に記載された方法。
22. デバイス製造方法であって、
    各々基板の位置を示すマーカおよびマーカに対応する位置に形態を有する、１組の基板上に複数のデバイスを製造する工程、
    前記1組の基板の一つのために、マーカと形態の相対位置を決定する工程、を含み、
    前記製造工程が、決定した相対位置に基づいて、基板への処理作業の態様を選択する工程を含む方法。
23. リソグラフィ基板であって、
    第１形態、および
    第１形態とある相対位置にある第２形態を含み、
    相対位置が基板上に符号化した情報を示す基板。
24. 情報が、基板の素性、較正基板の高さ情報、基板が属する基板の組の中の基板の数量、基板が受けた先の処理作業の日付、基板が受けた先の処理作業の時間、リソグラフィプロセスの先の作業で使用した装置、およびリソグラフィプロセスの先の作業で使用したパターニング構造体の少なくとも一つを示す請求項２３に記載されたリソグラフィ基板。
25. 第１形態を基板上に第１時点に創成し、そして
    第２形態を基板上に第１時点と別の第１時点に創成する請求項２３に記載されたリソグラフィ基板。
26. 第１形態を基板上に第１時点の露出によって結像し、そして
    第２形態を基板上に第１時点から非露出時間だけ離れた第２時点の露出によって結像する請求項２３に記載されたリソグラフィ基板。

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