JP5406256B2 - リソグラフィ装置、デバイス製造方法および基板にパターンを与える方法 - Google Patents

Description

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。本発明はさらに、パターンをパターニングデバイスから基板へ転写する方法およびそのような方法のステップを実行するようリソグラフィ装置を制御するコンピュータプログラム製品に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板のターゲット部分に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、集積回路の個々の層に形成されるべき回路パターンを形成するために使用されうる。このパターンが基板（例えばシリコンウエハ）の（例えばダイの一部、あるいは１つまたは複数のダイからなる）ターゲット部分に転写される。パターン転写は典型的には基板に形成された放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群のターゲット部分が含まれ、これらは連続的に露光される。公知のリソグラフィ装置にはいわゆるステッパとスキャナとがある。ステッパにおいては、ターゲット部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各ターゲット部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向（「走査」方向）に放射ビームによりパターンを走査するとともに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ようにして各ターゲット部分は照射を受ける。パターニングデバイスから基板へのパターン転写は、基板にパターンをインプリントすることによっても可能である。

いずれのタイプの装置が使用されるにしても、基板上にパターンを正確に置くことは、回路コンポーネントのサイズを低減するためおよびリソグラフィで製造されうる他の製品のサイズを低減するための主な課題である。特に、既に付与された基板上のフィーチャを正確に測定することへの挑戦は、高い収率で動作可能デバイスを製造するのに十分な正確さで一連のフィーチャ層を重ね合わせて位置決めすることができるかどうかについての決定的なステップである。一般に、いわゆるオーバーレイは今日のサブミクロン半導体デバイスにおいては数十ナノメートル内で達成されるべきものであり、もっとも重要な層については数ナノメートルにまでなる。

その結果、近年のリソグラフィ装置は、ターゲット位置で基板を実際に露光するまたはそうでなければパターニングするステップの前に、かなりの測定または「マッピング」動作を含む。これらの動作は時間がかかるものであり、リソグラフィ装置のスループットを制限し、したがって半導体または他の製品のユニットコストを増大させている。従来では、これらの遅延を緩和するために種々のステップが試みられた。例えば、デュアルウエハテーブルの導入であり、そこでは２つのウエハが同時に機械にロードされうる。第１ウエハが露光ステーションにおいて露光されている間、第２ウエハは正確な「ウエハグリッド」および高さマップを確立するために測定プロセスを経る。測定結果が無効とならないように２つのテーブルを取り替え可能なように装置は設計されており、ウエハ当たりの全体のサイクル時間が低減される。測定ステップおよび露光ステップを並行して処理する他の技術が使用されてもよい。それにもかかわらず、達成可能なスループットを制限するオーバーヘッドは依然として存在する。

加えて、各ウエハについての測定動作および露光動作は空間的および時間的にいくらか離れたものであるから、温度変動やデュアルステージ間のミスマッチなどによりエラーが侵入する可能性がある。今の世代についてはこれらのエラーは許容範囲内であるが、さらに高いレベルの分解能およびオーバーレイの正確さに到達しようと希求する場合、任意のエラー源が重要になってくるかもしれない。

したがって、リソグラフィ装置において、測定オーバーヘッドおよび／または測定および位置決めエラーをさらに緩和することが望ましい。

本発明の実施の形態のある態様によると、パターンをパターニングデバイスから基板に転写するリソグラフィ装置が提供される。そこでは、測定サブシステムは、基板のうちパターニングサブシステムのパターニング位置の近くに向けられたひとつまたは（好ましくは）複数のアライメントセンサを含む。アライメントセンサは、位置決めサブシステムの制御の下での基板とパターニングサブシステムとの相対運動中に、基板上のアライメントマークを認識して測定する。位置決めサブシステムは、所望の複数の基板部分のそれぞれの位置が基板上に存在するアライメントマークに対して正確に決められているとき、前記パターンがその所望の複数の基板部分に繰り返し与えられるよう、前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に一連の動きで動かす。アライメントセンサは、前記一連の動きが行われている間に基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成する。位置決めサブシステムは、前記パターンを次の基板部分に与える際、前記より新しい測定をオプションで過去の測定と組み合わせて使用する。

ある実施の形態では、より新しい測定はパターンを最初の基板部分に与えた後に行われる。

測定はスループットを大幅に低減することなくなされうる。一方、測定時間とその測定を使用する時間との間の遅延を低減できる。ある正確さで測定結果を提供するために、複数の前記マークの相対位置の予備的測定が使用されてもよい。この測定結果の正確さは、位置決めサブシステムが最初の基板部分を前記パターニング位置において前記アライメントマークに対して位置決めするのに十分な程度の正確さである。

本発明の実施の形態のある態様によると、パターンをパターニングデバイスから基板に転写することを含むデバイス製造方法が提供される。このデバイス製造方法は、前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記基板の一部に与えるためのパターニングサブシステムを提供することと、基板を基板サポートに保持することと、前記基板上の複数のアライメントマークの位置を測定し、それらのマークの位置をパターニング位置を参照して直接的にまたは間接的に見つけることと、前記パターンが所望の複数の基板部分に繰り返し与えられるよう、前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に一連の動きで位置決めするために、前記パターニングサブシステムを前記測定ステップの結果を使用しつつ動作させることと、付与パターンにしたがってプロダクトフィーチャを生成するよう前記基板を処理することと、を含む。前記測定ステップは、基板に向けられたひとつ以上のアライメントセンサを使用し、前記一連の動きが行われている間に前記アライメントセンサを動作させることによって行われ、前記アライメントセンサを動作させることは、基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成するためのものであり、前記パターンを次の基板部分に与えるために前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定は過去の測定と組み合わせて使用される。

ある実施の形態では、より新しい測定はパターンを最初の基板部分に与えた後に行われてもよい。

ある実施の形態では、前記アライメントマークはアライメントセンサのために基板上に設けられたマークを含むが、前記アライメントマークは他の目的で設けられたマークやむしろプロダクトパターンに存在するパターンでさえあってもよく、それらがたまたまアライメントのために使用されうるということである。本明細書において、アライメントは、主に基板表面に平行な１または２次元の測定を指し示すために使用される。

本発明の実施の形態のある態様によると、パターンをパターニングデバイスから基板に転写するリソグラフィ装置が提供される。そこでは、測定サブシステムは、基板のうちパターニングサブシステムのパターニング位置の近くに向けられたひとつまたは（好ましくは）複数のアライメントセンサを含む。アライメントセンサは、位置決めサブシステムの制御の下での基板とパターニングサブシステムとの相対運動中にセンサ付近を通過する基板上のアライメントマークを認識して測定する。位置決めサブシステムが少なくとも最初の基板部分を前記パターニング位置において前記アライメントマークに対して位置決めするために十分な程度の正確さで測定結果を提供するために、プロセッサは複数の前記マークの相対位置の測定を組み合わせる。

本発明の実施の形態のある態様によると、パターンをパターニングデバイスから基板に転写する方法が提供される。この方法は、前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記基板の少なくとも一部に与えるためのパターニングサブシステムを提供することと、基板を基板サポートに保持することと、パターニングデバイスに対する基板上のアライメントマークの位置を測定することと、所望の基板部分の位置が基板上に存在するアライメントマークに対して正確に決められているとき、前記パターンが所望の基板部分に与えられるよう、前記測定ステップの結果を使用して前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めすることと、付与パターンにしたがってプロダクトフィーチャを生成するよう前記基板を処理することと、を含む。前記測定ステップは、パターニング位置の周りに配置された基板上の位置に向けられた複数のアライメントセンサを使用し、前記一連の動きが行われている間に前記アライメントセンサを動作させることによって行われ、前記アライメントセンサを動作させることは、基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成するためのものであり、前記パターンを次の基板部分に与えるために前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定が使用される。

本発明の実施の形態のある態様によると、リソグラフィ装置を制御するための機械読み取り可能なインストラクションのひとつ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム製品が提供される。このインストラクションは、本発明の上述の態様のいずれかに記載された方法の測定ステップおよび位置決めステップを制御するよう適応される。

本発明の特定の実施の形態のこれらおよび他の特徴および利点は、以下の例示的な実施の形態を考慮することにより、当業者には理解されるであろう。

例示のみを目的として、本発明の実施の形態は添付の模式的な図面を参照して説明される。それらの図面において対応する符号は対応する部分を示す。

本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。

図１の装置における基板テーブルおよび基板の模式図であり、本発明のある実施の形態で利用できるアライメントマークおよびセンサを示す。

図３Ａから図３Ｃは、図２の基板テーブルを使用した既知のアライメントプロセスにおけるステップを示す図である。

本発明のある実施の形態において使用可能な、測定ステージと露光ステージとを別々に有するリソグラフィ装置のコンポーネントを示す模式図である。

既知の実施に係る、図４の装置における測定プロセスおよび露光プロセスのステージを模式的に示す図である。

図６Ａおよび図６Ｂは、図１から図４に示されるタイプのリソグラフィ装置における投影システムを伴う新規な測定装置を示す図である。

例示的な基板サイズおよびウエハグリッドに関係する、図６Ａおよび図６Ｂの装置の模式的な平面図である。

基板のひとつの経路において、図７の装置のセンサがアクセス可能な測定位置を模式的に示す図である。

図６から図８の装置におけるセンサのウエハグリッド調整を示す図である。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９に示されるような構成で使用されうるアライメントセンサのある特定の実施の形態を示す図である。

新規な装置の組み合わされたアライメントプロセスおよび露光プロセスにおけるプロセスステップおよびデータフローを模式的に示す図である。

図６から図１０の装置の変形例を模式的に示す図である。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、代替的な実施の形態において装置のセンサがアクセス可能な要素位置を模式的に示す図である。

図６から図１１のアライメントプロセスおよび露光プロセスを実行する際に利用できるコンピュータシステムハードウエアを示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。この装置は、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するよう構成されている照明システム（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を支持するよう構成され、あるパラメタに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成されている第１の位置決め装置ＰＭに接続されているサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジストでコーティングされたウエハ）Ｗを保持するよう構成され、あるパラメタに従って基板を正確に位置決めするよう構成されている第２の位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウエハテーブル）ＷＴと、
パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイからなる）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成されている投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

照明システムは、放射を方向付け、整形しまたは制御するために、各種の光学素子例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子または他の各種光学部品を含んでもよく、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちその重みを支える。サポート構造は、パターニングデバイスの向きやリソグラフィ装置の構成、あるいはパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否かなどの他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械的固定、真空固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定用技術を用いてもよい。サポート構造は例えばフレームまたはテーブルであってよく、必要に応じて固定されていてもよいし移動可能であってもよい。サポート構造は、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にあることを確かなものとしてもよい。本明細書では「レチクル」または「マスク」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「パターニングデバイス」に同義であるとみなされるものとする。

本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成する等のために放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用されうるいかなるデバイスをも指し示すよう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、基板のターゲット部分における所望のパターンと厳密に対応していなくてもよいことを注意しておく。このような場合には例えば、パターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合がある。一般には、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などのデバイスの特定の機能層に対応する。

パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、例えばマスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜されるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。

本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影システムをも包含するよう広く解釈されるべきである。投影システムには例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気的光学システム、電磁気的光学システム、静電的光学システム、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影システム」と同義に用いられ得る。

ここに図示されるのは、（例えば透過型マスクを用いる）透過型のリソグラフィ装置である。これに代えて、（例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを用いる）反射型のリソグラフィ装置を用いることもできる。

リソグラフィ装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を備えるタイプのものであってもよい。このような多重ステージ型の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に他の１以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。図４および図５を参照して一例が後述されるであろう。所定の実施の形態では、本明細書で開示される発明は単一ステージ装置およびマルチステージ装置の両方において追加的な柔軟性を提供する。

また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の高い液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板との間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。液浸液は例えばマスクと投影システムとの間などの、リソグラフィ装置の他の空間に与えられてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を大きくするため技術として周知である。本明細書で使用される「液浸（immersion）」という用語は、基板などの構造が液体の中に沈められなければならないことを意味するものではなく、むしろ露光中投影システムと基板との間に液体がある程度のことを意味するものである。

図１に示されるように、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯからイルミネータＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用のミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が例えば水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと総称される。

イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径及び／または内径の大きさ（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えてイルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの種々の他の要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。

放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持されるパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。マスクＭＡを通過した放射ビームＢは投影システムＰＳに進入する。投影システムＰＳはそのビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。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、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように移動される。同様に、第１の位置決め装置ＰＭおよび他の位置センサ（図１には明示せず）は、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするのに使用されうる。この位置決めは例えばマスクライブラリからのマスクの機械検索後や走査中に行われる。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の一部を形成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。同様に基板テーブルＷＴの移動は、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及びショートストロークモジュールを使用して実現されうる。ステッパでは（スキャナとは異なり）、マスクテーブルＭＴはショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。マスクＭＡと基板Ｗとは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占拠しているが、アライメントマークはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい（これはスクライブライン・アライメントマークとして公知である）。同様に、マスクＭＡに複数のダイがある場合にはマスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

図示の装置は例えば次のうちの少なくとも１つのモードで使用され得る。
１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射でターゲット部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる（すなわち単一静的露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズが単一静的露光で転写されるターゲット部分Ｃのサイズを制限することになる。
２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期して走査される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められてもよい。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが単一動的露光でのターゲット部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離がターゲット部分の（走査方向の）長さを決定する。
３．別のモードにおいては、マスクテーブルＭＴがプログラム可能パターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、基板テーブルＷＴが移動または走査される。このモードではパルス放射源が通常用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの毎回の移動後、または走査中の連続放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のプログラマブルミラーアレイ等のプログラム可能パターニング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。

上記で記載した使用モードを組み合わせて動作させてもよいし、各モードに変更を加えて動作させてもよいし、さらに全く別の使用モードでリソグラフィ装置を使用してもよい。

図２は、図１のリソグラフィ装置において示されている基板テーブルＷＴの構成を模式的に示す。基板テーブルＷＴには２つのイメージセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２が設けられている。それらのイメージセンサは、イメージセンサＩＡＳ１またはＩＡＳ２を空間像を通じて走査することによって、マスクＭＡ上のオブジェクトマークなどのパターンの空間像の位置を決定するために使用されうる。基板アライメントマークＰ１〜Ｐ４もまた示されている。

図３Ａから図３Ｃは、センサＩＡＳ１、ＩＡＳ２を使用したアライメントプロセスにおけるステップを示す。総じて図１および図２と同じ符号が付された部材に加えて、基板Ｗおよび／または基板テーブルＷＴの向きにアライメント放射ビーム３０２を向けるアライメントセンサ３００が設けられる。センサ３００は、図示のＰ１‐Ｐ４などのパターンに対するセンサ３００のアライメントを検出するために、反射された場合のビーム３０２の性質を検出する。図３Ｂに示されるように、基板テーブルＷＴの動きは（図１に示される）センサＩＦによって正確に測定され、その動きによって放射ビーム３０２はアライメントマーク３０４の方を向くよう揃えられうる。このアライメントマーク３０４は、イメージセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２などに対して正確に配置される。加えて、図３Ｃに示されるように、基板テーブルＷＴはイメージセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２などが空間像３１０の位置へ運ばれるよう動かされうる。空間像３１０は、マスクＭＡ上のマークＭ１などのマークの投影システムＰＳを通じた投影である。電気システム３１２は、基板テーブルＷＴの並進運動の間、空間像３１０がセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２によって受け取られると、その受け取られた空間像３１０の性質を検出し、最新のアライメントマークＭ１がセンサＩＡＳ１に最適なアライメント（Ｘ−Ｙ）および最適なフォーカス（ｚ）で投影される正確な位置を、全自由度で探し出す。

イメージセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２の基板テーブルにおける位置が既知の場合、それらのイメージセンサによって、マスクＭＡ上のパターンの空間像の基板テーブルＷＴに対する相対位置を決定することができる。基板テーブルＷＴは、図２に示されるような基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４などの基板マークを含む基板Ｗを備えてもよい。アライメントセンサ３００は、位置センサＩＦと協働することにより、基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の相対位置を得ることができる。基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の相対位置の知識は図３Ａ、図３Ｂに示されるアライメントセンサステップによって得られる。マスクＭＡ上のオブジェクトマークの像のウエハテーブルＷＴに対する相対位置は、イメージセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２（図３Ｃ）で得られた情報から導かれうる。これらのデータにより、基板Ｗを、マスクＭＡの投影された像に対する任意の所望の位置に高い正確さで位置決めすることができる。

ある実施の形態では、２つのイメージセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２の代わりに、より多くのまたは少ないイメージセンサが存在してもよい。例えば１つであってもよいし３つであってもよい。これらのセンサおよびエレクトロニクスの形態は当業者に知られたものであるから、より詳細な説明は行わない。アライメント機構の代替的な形態も可能であり、本発明の技術的範囲内で使用可能である。他の実施の形態では、イメージセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２を除くことも可能であり、または基板を運ぶウエハテーブルとは別体のサポートにそれらセンサを設けてもよい。

図４は、図１の装置のひとつの実施の形態の構成を模式的に示す。その装置は、デュアル基板サポートおよびそれぞれ別個の測定ステーション、露光ステーションを有するタイプのものである。

ベースフレームＦＢは地上で装置を囲んで支持する。メトロロジフレームＦＭは装置内にあって正確な位置基準として機能し、エアベアリング４０２に支持される。エアベアリング４０２は環境中の振動からメトロロジフレームＦＭを隔離する。自然と露光ステーションＥＸＰのコアを形成する投影システムＰＳおよびメトロロジフレームＦＭの機能要素である機器４０４、４０６、４０８はこのメトロロジフレームＦＭに取り付けられる。これらのステーションの上のほうで、マスクテーブルＭＴおよびマスクＭＡは投影システムＰＳの上方に取り付けられる。第１位置決め装置ＰＭは上記の通りロングストローク（粗い）アクチュエータ４１０およびショートストローク（細かい）アクチュエータ４１２、４１４を備える。これらは、マスクＭＡの投影システムＰＳに対する、したがってメトロロジフレームＦＭに対する所望の位置を得るために、アクティブフィードバック制御により動作する。この測定は４１６で模式的に示されている。マスクＭＡのための位置決め機構の全体は、アクティブエアベアリングなどを介してＢでベースフレームに支持される。少なくともマスクテーブルＭＴの粗い動きおよび位置決めを模するためにバランスマス４２０が設けられる。これにより、フレームおよび他のコンポーネントに伝達される振動を低減できる。低周波サーボコントロールはバランスマス４２０を所望の平均位置に維持する。ウエハテーブルＷＴは投影システムの下方に示され、同様に基板Ｗを投影システムＰＳの出口レンズに対して正確に位置決めするために粗いアクチュエータ４２２および細かいアクチュエータ４２４、４２６を有する。加えて、本例のデュアルステージ構成により、複製ウエハテーブルＷＴ’および複製位置決め機構ＰＷ’が設けられる。図示の通り、これらの複製要素は第２基板Ｗ’を測定ステーションで支持している。ウエハテーブルＷＴ、ＷＴ’およびそれらの対応する位置決め装置ＰＷおよびＰＷ’は共有バランスマス４２８によって運ばれかつ共有バランスマス４２８に接続されている。再び、エアベアリングまたは磁気ベアリング、静電ベアリングなどの他の適切なベアリングは例えば４３０で模式的に示されている。ウエハテーブル位置の測定はウエハＷおよびＷ’の位置の粗いおよび細かい制御のために使用され、測定ステーションでは要素４０６に対して行われ、露光ステーションではＰＳに対して行われる。これらの測定の両方は、最終的にはメトロロジフレームＦＭを参照することとなる。

図５は、図４のデュアルステージ装置において基板W上のターゲット部分（例えば、ダイ）を露光するためのステップを示す。左側の点線の箱の中は測定ステーションMEAで行われるステップであり、右側は露光ステーションEXPで行われるステップを示す。基板Wは既に露光ステーションにロードされている。ステップ５００において、不図示のメカニズムによって新たな基板W'が装置にロードされる。これら２つの基板は、リソグラフィ装置のスループットを増大させるために、並行して処理される。まず新たにロードされた基板W'を参照すると、これは未処理の基板であってもよく、装置での最初の露光のために新しいフォトレジストで準備されている。しかしながら、一般に、説明されるリソグラフィプロセスは一連の露光および処理ステップのうちの単なる１ステップとなるであろうし、基板W'はこの装置および／または他のリソグラフィ装置を通過したものであってもよいし、それらの装置を既に何回も通過したものであってもよいし、また行われるべき次の処理を有していてもよい。５０２において、基板マークP1などおよびイメージセンサIAS1などを使用したアライメント測定を使用して、基板の基板テーブルWTに対するアライメントが測定され記録される。実際、基板W'に亘るいくつかのマークが測定され、それによって「ウエハグリッド」が確立される。このウエハグリッドは基板に亘るマークの分布を非常に正確にマップし、この分布は公称の通常グリッドに対する任意の歪みを含む。ステップ５０４において、ウエハ高さのX-Y位置に対するマップが測定され、露光パターンの正確なフォーカスに使用される。

基板W'がロードされたとき、レシピデータ５０６が受信される。このレシピデータ５０６は、行われるべき露光と、ウエハの性質と、過去に生成されたパターンと、その基板W'上に生成されるべきパターンと、を定義する。５０２および５０４で行われた測定がこれらのレシピデータに追加され、一式のレシピおよび測定データ５０８が露光ステージに渡されうる。５１０において、ウエハW'およびウエハWは入れ替えられ、測定された基板W'が露光ステーションEXPに入る基板Wとなる。この入れ替えは、装置内でサポートWTおよびサポートWT'を交換することによって行われる。その結果、基板Wおよび基板W'はそれらのサポートの上で正確にクランプされ位置決めされたままとなり、基板テーブルと基板自身との間の相対的なアライメントを保存できる。したがって、いったんテーブルが交換されてしまうと、露光ステップの制御において（以前はW'であった）基板Wについての測定情報５０２、５０４を使用するために必要なのは、投影システムPSと（以前はWT'であった）基板テーブルWTとの相対位置を決定することである。ステップ５１２において、マスクアライメントマークM1、M2（図３Ｃ）を使用してレチクルアライメントが行われる。ステップ５１４、５１６、５１８において、基板Wに亘る一連のターゲット位置に走査動作および放射パルスが適用され、複数のパターンの露光が完了する。アライメントデータおよびウエハ高さデータのマップのおかげで、これらのパターンは所望の位置に対して正確に揃えられ、特に同じ基板に過去に付与されたフィーチャに対して正確に揃えられる。ステップ５２０において、W''とラベルされている露光された基板は、装置から取り外され、露光パターンにしたがったエッチングまたは他の処理を経る。

個別の基板テーブルを使用することによって、露光ステージを通じての基板スループットの点で装置のパフォーマンスを維持しつつ、ウエハおよびそれに過去に与えられたパターンの特徴を取得するために比較的時間のかかる一組の測定を行うことが可能となる。一方で、それぞれが位置決め装置PW、PW'やセンサなどを伴うデュアルステージを提供することによって、装置のコストが大きく増大する。さらに、ステップ５０２、５０４における測定実行とそれらの測定をステップ５１４、５１６、５１８において使用することによる最終的な露光との間には確かに時間間隔（例えば、３０−６０秒）が存在するので、基板の寸法および基板の位置が全体的および局所的の両方で特定のターゲット位置の露光の前に変化し、アライメントの正確さが失われる（オーバーレイエラーが生じる）というリスクが生まれる。特に、装置内外の環境の温度は非常に注意深く制御されているが、上述の時間間隔に亘って生じるわずかな温度の変動でも、ウエハにパターンが付与される際のパターンの歪みを生じさせるのに十分なものとなりうる。

図６Ａおよび図６Ｂは変更された装置を示す。この装置では、図４の装置および一般に任意のタイプのリソグラフィ装置における露光ステーションEXPでの基板の設置と並行して、アライメントおよびレベルセンシングを行うことができる。これを可能とするために、複数のアライメントセンサASは投影システムPSの出口レンズの周囲に配置されている。これにより、（ａ）マスクアライメントマークＭ１などとイメージセンサＩＡＳ１または等価物とのアライメントと並行しておよび／または（ｂ）基板に亘って進行するダイパターンの露光（図５のステップ５１２−５１８）と並行して、基板Ｗから基板マークＰ１などを検出することができる。これらの測定がどれほど早く広範囲になされうるかに依存して、図５に示されるような測定ステップ５０２および５０４は完全に排除されるかもしれないし、入れ替えステップ５１０のためにかかる時間もまた排除されるかもしれない。すると、第２ステージはスループットにそれほど悪影響を与えることなく取り除かれるかれうる。

処理ユニット６００および関連するデータベースストレージ６０２は新たな基板Ｗの取り込みの際に上述のレシピデータ５０６を受ける。ユニット６００はイメージセンサＩＡＳ１などから信号６０４を受け、複数のアライメントセンサＡＳから信号６０６を受ける。図６には示されていないが、複数のレベルセンサＬＳが存在することが好ましい。レベルセンシングおよびアライメントセンシングに共通の光学要素を使用した合成センサブロックが構築されてもよく、これらの機能は分離されてもよく、これについては後述される。各アライメントセンサＡＳは調整可能サポート６０８を介して投影ＰＳまたはメトロロジフレームに取り付けれられている。この調整可能サポート６０８は、処理ユニット６００からの信号６１０によって制御される。位置決めサブシステム（ＰＭ、ＰＷ）のコントローラとの接続６１１も設けられており、センサＡＳによる測定を、レチクルおよび基板によって測定動作中およびパターニング動作中に行われる動きおよび他のセンシング信号と非常に正確に同期させることができる。

図６Ａは、上述の図３Ｃと同様な、レチクル−基板テーブルアライメントのステップを示す。一般に、ひとつ以上のイメージセンサまたは同様のマークを使用して、レチクル像と基板テーブルとがひとつ以上の自由度において十分な正確さで揃えられる。図２および図３Ａ−図３Ｃを参照して上述された例では、マークＭ１の投影された空間像はセンサＩＡＳ１からＩＡＳ２へ動かされる。あるいはむしろ、基板テーブルＷＴが、静止状態にある投影システムおよびレチクルに対して動かされる。この移動過程において、新規なシステムによると、アライメントセンサＡＳは基板を走査しマークＰ１などをピックアップする。マークＰ１などは移動過程においてアライメントセンサＡＳの下を通過する。一般に、これは、アライメントマークを測定するための個別的な時間のかかるステージはもはや必要とされないことを意味する。装置をデュアルステージなしで設計および製造することができ、またはデュアルステージ構成を純粋に取り込みおよび取り外しのために使用することができる。

さらに、図６Ｂは、アライメントセンサＡＳが、パターニングビーム６１２によって示される基板Ｗの部分の露光中に、基板上のマークの位置、向きおよび高さを測定しピックアップし続けるプロセスを示す。処理ユニット６００は、全てのセンサおよび位置決めサブシステムからの信号を処理して保持する。また処理ユニット６００は、機会があれば取得するという方針でアライメントマークを識別し、および／またはプログラム通りにという方針でアライメントマークを識別する。このプログラム通りにという方針では、基板の動きを通常の露光経路からわずかに逸らせることしか要求されない。これらの測定は後述の通り種々の方法で使用されうる。

さらなる説明のために、図７は、矩形グリッド７００上のターゲット部分矩形のレイアウトを、投影システムＰＳのハッチングされた輪郭をそのグリッド上に重ね合わせた上で、平面図として示す。投影システムの中央は模式的に斜交ハッチングされた矩形で示されており、走査露光における現在のターゲット部分位置を示す。グリッド上の点線は特にターゲット部分領域間のスクライブラインに対応しており、そのスクライブラインの中でアライメントマークは比較的自由に配置されうる。異なるサイズの基板が現れてもよい。１点鎖線の輪郭７０２は、例えば直径３００ｍｍの円形半導体ウエハの輪郭を示す。２点鎖線の輪郭７０４は、比較のために４５０ｍｍウエハを示す。例えば示されるような４組のアライメントセンサＡＳおよびレベルセンサＬＳは、投影システムの周囲で露光領域にできるだけ近い場所に配置されている。これらの数は、アライメントセンサおよびレベルセンサがスクライブラインを横切る際に、機会があれば取得するという方針でアライメントマークを重複的にピックアップすることを可能とする。

図８は、基板Ｗの一方の側から他方の側へ直線的に一回横切るときの、レベルセンサのトラック（破線）およびアライメントセンサのトラック（点線）を示す。センサおよびアライメントマークを基板に亘って適切に配置することによって、ユニット６００で処理するための大量のアライメントデータが「飛行中に」取得されうる。

図９は、新規な装置の好適な特徴を示す。そこでは、各アライメントセンサのトラックと中央露光領域（パターニング位置）との相対位置が調整可能である。特にこれは、スクライブラインマークに当たる確率を改善するために魅力的である。公称のウエハグリッド７００のピッチはＸおよびＹ方向で変化するからである。図６Ａおよび図６Ｂを再び参照すると、各センサの対応するサポート６０８上での位置は、処理ユニット６００からの信号６１０の制御の下で調整されうる。次に処理ユニット６００はレシピデータ５０６を読み込み、中央の露光領域に対するセンサの最適位置を導く。したがって、露光位置が各ターゲット位置パターンに亘ってＹ方向に走査されるにつれて、１つ、２つまたはより多くの側のセンサはスクライブライン間の「空き」スペースを横切るのではなくむしろ、スクライブラインを横切り、近くに配置されているマークをピックアップする。無論、代替例として、ターゲット部分領域内で認識されたパターンに基づいてアライメントが実行されてもよい。製造される製品の内容を乱すことなくこれを達成することはより難しいが、基本的に、「アライメントマーク」という用語は、特にその目的のために基板上に設けられたマークだけでなく、アライメント装置によってたまたまアライメントマークとして認識され使用されるプロダクトフィーチャをも含むものとして解釈されるべきである。

センサのタイプならびにセットアップ中およびパターニング中に実行される動作のタイプによって、特に基板がターゲット部分位置の間をＸ方向に動かされるとき、あるセンサはＸ方向のスクライブラインのなかのアライメントマークをピックアップしうる。しかしながら、要するに、マークおよびセンサを適切に配置することによって、かつ、それぞれを重複して設けることによって、製造サイクルに遅延を加えることなく、露光中のルーチン動作の過程で多数の測定がなされうる。本実施の形態では、４つ全てのアライメントセンサＡＳは、ルーチン露光走査動作中に少なくともＹアライメント情報を含むマークを読み取る。これは例えば４５度を向いたマークを含む。基本的に、以下でさらに説明されるように、ＸおよびＹ情報の個別感知およびＸおよびＹの個別マーキングは本発明の技術的範囲に含まれる。

図９は、別個のレベルセンサおよびアライメントセンサＬＳ，ＡＳをそれぞれ示す。本例はアライメントセンサとレベルセンサとを組で示しているが、それらは独立に配置されてもよい。代替的な実施の形態では、無論、アライメントおよびレベルセンシングについての合成的光学システムが各位置に設けられてもよい。示されるセンサの数は４であるが、３や８や他の数もまた可能である。レベルセンサの数はアライメントセンサの数と必ずしも同じでなくてもよい。センサは、通常のアライメントセンサ３００（図３Ａ）よりも非常に小さく軽いものであることが好ましい。これは、露光装置の他の部材と干渉しないため、およびそれが取り付けられる投影システムＰＳのハウジングへ過度に負荷をかけないためである。あるいはまた、無論、そのセンサは投影システムＰＳの傍に別途取り付けられてもよい。対応する取り付け台６０８に対する各センサの位置の調整は、フィールドのサイズ（数センチメートル）などのような比較的大きな範囲内のものであってもよく、数ミクロン程度の正確さで行われてもよい。例えば調整は圧電アクチュエータによって行われてもよい。好適な実施の形態では、そのような調整は圧電モータによって行われ、例えば磁気的手段または他の固定手段によって固定機構が係合され、露光動作中のセンサと露光位置との相対運動が防がれる。調整は基板ごとに行われうるが、ロットごとの調整がより適切であろう。これは、ロット中の全ての基板が同じ基本レシピデータ５０６にしたがって同じパターンを受けるべきものであるという仮定による。（これは、レシピデータ５０６が基板別情報を含む可能性を排除しないが、そのような基板別情報は通常アライメントセンサの所望の位置決めに影響を与えない。）

図９の４つのセンサの調整可能性はＸ方向だけのものとして示されており、これにより、Ｙ向きスクライブラインマークのカバー範囲を最大化できる。所与の実施の形態においては、Ｘ方向および／またはＹ方向そしてＺ方向（高さ）におけるセンサの調整可能性が適切でありうる。

センサＡＳの投影システムに対する相対位置がそのようなモータおよびフィードバック機構により非常に正確に決定されるのであれば、図６Ａに示されるイメージセンサアライメントステップは原則として取り除かれうる。少なくとも新規なシステムが既存の装置デザインの中で使用されるような実際においては、特にレチクル−基板アライメント（ＩＡＳ１または同様の構成）については通常の正確なアライメントステップを適用し、次にそのようにして得られた情報をＡＳおよびＬＳで完全なものとするほうが容易であろう。その場合、センサＡＳの取り付けおよび位置決めは良く固定されている必要があるが、センサＡＳの絶対位置または他の部材との相対位置を高い正確さで作りだすのではなく、測定することができる。

図９に示される構成において使用されうるアライメントセンサのある特定の実施の形態が図１０ａおよび図１０ｂに示される。これらのアライメントセンサは自己参照干渉計を備える。この自己参照干渉計は、比較的廉価であり、またコンパクトであるので露光領域の直近に配置されうるという利点を有する。無論、自己参照干渉計を伴うアライメントセンサの他の構成もまた可能であり、自己参照干渉計を伴わないアライメントセンサは図９に示される構成に適している。

図１１は、上述のシステムの新規な特徴を使用した、基板Ｗについての（図５と比べて）より省略された処理ステップを示す。最初のステップ１０００において、アライメントマークＰ１などが設けられた基板が基板テーブルＷＴにロードされる。ステップ１００２において、イメージセンサＩＡＳ１などを使用したアライメント測定が実行される。ローディングと並行して、レシピデータ５０６が受け取られ、投影システムに取り付けられているセンサＡＳ、ＬＳの相対位置が、受け取られた基板Ｗ上のスクライブラインに含まれるアライメントマークのピックアップを最適化するように調整、固定される。センサＩＡＳ１からＩＡＳ２へのおよび／またはマスクマーカＭ１からＭ２への横断の途中で、多くのアライメントマークが検出され、基板Ｗの基板テーブルＷＴおよびレチクルＭＡに対する正確なアライメントを得るためにユニット６００によって信号が処理される。この信号の処理によるデータ１００４はデータベースに追加され、次の露光ステップ１００６中の位置決めおよび制御のために使用される。最初のターゲット位置が露光されている間にも、アライメントマークのさらなるデータが１００８、１０１０などで追加される。このデータの全ては追加的に統計データベース１０１２に蓄積され、ユニット６００によってストレージ６０２に保持される。全てのターゲット位置の露光が完了すると、基板Ｗは１０１４において取り外され、新たな基板Ｗが１０００においてロードされ、プロセスが再開される。

１０１６に示される通り、データ５０６、１００４、１００８、１０１０の集合はデータベースから追加的データとしてフィードバックされうる。このデータは基板別であってもよく、装置別であってもよく、マスク別であってもよく、所望の通りとされればよい。このデータはリアルタイムで使用されてもよく、後で使用されてもよい。

図１２は代替的な実施の形態を示す。この実施の形態では、アライメントセンサビームは投影システムＰＳ自身の最終レンズ要素１１００を通じて内部的に導かれている。この手法によると、アライメントセンサによって検査されるスクライブラインまたは他の位置を、像１１０２で現在露光されているターゲット部分位置にさらに近づけることができる。この場合、露光されるターゲット部分位置がエッジに近づいたとしてもセンサがそのエッジから外れたところに配置される可能性を低減できるという利点がある。無論、アライメントセンシングは投影レンズの高い品質の恩恵を受けることもできる。センサがパターニング位置に近いほど、露光の途中で行われる測定はより関連性が高く時宜にかなったものとなる。液浸リソグラフィ装置の場合、センサを液浸ヘッド（不図示）がある位置の外側に配置しなければならないとなると、センサはパターニング位置からさらに離される必要があるであろう。アライメント放射ビームが最終レンズ要素１１００を通過するために、小さくおよび／または部分透過的であってもよいミラー１１０４がレンズ要素の背後に配置される。

要するに、新規な装置は、露光ステージにおけるウエハの運動を利用して、露光されているターゲット部分の周りのアライメントマークおよびウエハ高さレベルを読み取る。これの利点のひとつは、取り除かれるべき測定ステージのサイズおよびコストについてのものである。しかしながら、さらに、測定をリアルタイムで行うことができ、これにより時間変化するウエハグリッドにより引き起こされるエラーを最小化できる。デュアルステージ装置の使用に起因する時間のかかるステップ、例えばチャック入れ替えを取り除くことができ、また、チャック−チャック間の差から生じるエラーを取り除くことができる。

さらに、マークの読み取りは重複の度合い高く行われうるので、新規なシステムは正確さの改善および役に立つ統計解析を提供する。アライメントセンサの合焦量（焦点深度）は例えば１００ミクロンであってもよい。これは、イメージングに対して典型的に要求されるもの（通常１００ｎｍより小さい）よりも非常に広い。露光されるべきパターンの空間像は露光時の基板運用に良くマッチされるので、アライメントセンサは特段の努力なしで焦点が合わされたままとなる。

センサの数および配置が十分であれば、異なるセンサによって単一のマークを読み取ることができるし、および／または同じセンサによって複数回異なる時刻に単一のマークを読み取ることができる。マークの位置決定を改善するために、これらの重複性はユニット６００における処理によって使用される。図９で上述されたセンサ位置の調整可能性は、システムが、ターゲット部分の種々のサイズに対してアライメントマークのピックアップを最大化することを可能とする。設計プロセスにおいて、センサの露光位置からの距離と、取り扱われるべきウエハのサイズと、レンズ要素１１００へのアクセスの利便性と、センサ数と、の間でのトレードオフが適用されうる。センシング放射が最終レンズ要素１１００を通過する場合、高い屈折率の液浸流体（水）を使用することによって、回折次数の広がりを低減でき、したがって、センサによってそれらを捕らえるのに役に立つ。

代替的な実施の形態ではラインセンサを使用することができる。各ラインセンサはひとつのマーク向き（例えば、Ｘ、Ｙまたは４５度格子）のみ読み取ることが可能である。Ｙ方向の走査動作はＹ位置マークを与えるであろう。「次のターゲット部分へ進む」動作はＸ方向の動作を含み、マークのＸ位置を与えるであろう。ラインセンサはその数を２倍にする必要があるかもしれないが、より低いコストでより大きな走査領域を提供できる。したがって、センサおよびプロセッサの複雑さを低減でき、かつ、重複性をも低減できる。ラインセンサを伴う一例は図１３Ａおよび図１３Ｂに模式的に示されている。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、装置の変形形態を模式的に示す。この変形形態は、投影システムＰＳの出口の周りに配列されたラインセンサを含む。示される例では、直交するラインセンサは、マークのＸ位置についての情報を提供するのかまたはＹ位置についての情報を提供するのかによって、ＳＸおよびＳＹと表記される。ウエハグリッド７００の局所的セクションは図形的輪郭で示されている。このグリッド内に１２の個別のターゲット部分領域７１０が３または４つの列で明確に示されており、スクライブラインマーキング７１２および７１４はターゲット部分領域の間の水平（Ｘ軸）スペースおよび垂直（Ｙ軸）スペース内に存在する。

図１３Ａにおいて、投影システムＰＳはひとつのターゲット部分領域７１６を露光するための走査を行っている。これは中央の行の３番目のターゲット部分である。影付きは、底の行および中央の行の始めの２つのターゲット部分は既に露光されてしまっていることを示す。現実には、基板Ｗは走査動作を行う一方で、投影システムは静止状態にあることが知られている。しかしながら、ここでの説明のためには、投影システムをウエハグリッドに対して動くものとして扱うほうがより容易である。図示の実施の形態は、「走査」タイプの露光システムを想定している。そこでは、１回の露光の間にターゲット部分７１６に亘ってＹ方向に徐々にパターニング位置を掃引する。ひとつのターゲット部分から次のターゲット部分に移る際、位置決めサブシステムは、Ｙ運動を止めてパターニング位置を別個のＸ運動で動かすのではなく、ターゲット部分からターゲット部分へと図示のように半円または少なくとも曲線的な経路で掃引する。上方斜めハッチング（左下から右上に描かれたハッチング線）が付与された領域はひとつのＸ向きセンサＳＸの走査カバー領域を示す。この走査カバー領域は、ｙ向きスクライブライン７１４などを容易にカバーすることが分かる。図面は実際の寸法通りには描かれていないことは理解されるべきである。投影システムは図示の程度よりも大きい場合が多く、センサはさらに離れて配置されることが多く、またセンサは近くのパターニング位置からさらに離れて配置されることが多い。

図１３Ｂは、投影システムＰＳの代表的な走査動作の過程における両方のｘ向きセンサおよび両方のｙ向きセンサのカバー領域パターンを示す。特に、露光位置が中央の行の各ターゲット部分を走査する際の、センサの跡が示されている。前と同様に、図においてＸ向きセンサＳＸの走査領域には斜め上向きのハッチングが施され、ｙ軸と平行に向けられたセンサＳＹの走査カバー領域には斜め下向きのハッチング（右上から左下に描かれた線）が施される。点状のセンサと比較して、ラインセンサは、ターゲット部分と部分との間の移動中にパターニング位置が曲線的な経路を通るにもかかわらず、Ｙ向きラインセンサのある部分はＸ向きスクライブラインの上を長い期間動くという利点を有する。したがって、ラインセンサがＸ方向アライメント情報をピックアップする可能性は維持される。点状センサはそのような状況ではマークを捕らえるのが困難となりうる。

上で既に述べた通り、図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて、これらのセンサのレイアウトおよびカバー領域は、動作原理を説明するために模式的に示されているのみである。図１３Ａおよび図１３Ｂの模式図では、ラインセンサは現在露光されているターゲット部分７１６に直接隣接するスクライブラインをカバーするように示されている。現実には、例えば図７および図８で示されるように、現在露光されているターゲット部分にそのように近いところでアライメント検出を行うことは可能ではないであろうし、走査されるスクライブラインは現在露光されているターゲット部分から数グリッド単位だけ離れたところにあるスクライブラインとなるであろう。ラインセンサＳＸ、ＳＹの形態は多くの異なる実施に対して開かれている。ラインセンサは複数の独立したピクセルの線形アレイから作られてもよく、またはライン全体を走査する単一のピクセルから作られてもよい。ｘおよびｙ軸に対して４５度傾いたセンサアレイが設けられてもよく、これはｘ軸アライメントマークおよびｙ軸アライメントマークの両方をピックアップすることができる。各ラインセンサＳＸの長さおよびしたがってその走査幅は、図９で上述された調整可能位置を必要とせずに、ターゲット部分のサイズのある範囲に対応可能となるようなものとされてもよい。

加えて、同じシステム内で異なるセンサタイプをミックスすることも可能である。このことの例として特に、走査タイプのリソグラフィ装置に存在するＸ方向動作とＹ方向動作との差を考慮し、点タイプのセンサとラインタイプのセンサとの組み合わせを提供することがある。そのような実施の形態のひとつでは、Ｙ情報（例えば、Ｙ向きスクライブライン７１４内のマーク）をピックアップするために点タイプのひとつ以上のセンサを設けてもよく、一方で（例えばＸ向きスクライブライン７１２内のマークからの）Ｘ情報をピックアップするために、Ｙ方向に向けられたラインタイプのひとつ以上のセンサを設けてもよい。Ｘ向きマークおよびＹ向きマークのそれぞれのためにＸスクライブラインおよびＹスクライブラインを使用すると便利である。しかしながら、１種類のスクライブラインの中に、別個のマークであれ結合されたマークであれ、両方のタイプのマークを配置することも可能である。既に述べた通り、プロダクトデザインそのものの中に存在するパターンをアライメントのために使用することができるが、それは、そのようなパターンを信頼性高く認識および測定することができ、かつ、デザインの自由度が過度に制限されない場合のことである。デバイスに接続された実験的構造や回路開発のためにスクライブラインのスペースを使用することが一般的であり、したがって、リソグラフィプロセスのためのアライメントマークで全ての空きスペースを消費してしまうことは望ましくない。

走査プロセスではなくステッピングプロセスを実施する実施の形態では、アライメントマークをピックアップするための他の機会が生じる。一回のパターニングステップの間、投影システムおよび基板は互いに静止状態にあり、潜在的に異なるタイプのアライメントセンシングが可能となる。さらに、システムはパターニングシーケンスの過程で、図１３Ａ、図１３Ｂに示されているような弓形の掃引動作ではなく、区別可能なＸ運動およびＹ運動を含む可能性が高い。加えて、実施の形態の説明は単純化のため、「露光」および「投影システム」をパターニングステップおよび装置の例として参照しているが、本明細書を読んだ当業者であればパターニングがインプリントや電子ビームなどである場合にも同じ議論を適用できる。

パターニング動作中に１次元のみにおけるアライメントを容易に測定できるところ、前記動作をその次元のみにおける測定のために機会があれば取得するという形で使用する一方、他の動作を他の次元における測定専用とするために、本発明の実施の形態を適用できる。そのような専用の動作は潜在的にスループットに悪影響を及ぼしかねないが、その遅延は完全な２次元アライメント測定のものよりは少ないであろうし、依然として全体的なスループット改善および／または装置コスト低減は可能となるであろう。

投影システムＰＳの周りのアライメントセンサおよびレベルセンサから得られたデータは、２重の目的すなわちアライメントおよびフィードバックのために役に立ちうる。アライメントに関して、いくつかの方法でマークを使用することができる。
１．未露光ターゲット部分の周りに位置するマークは、そのターゲット部分の直接のアライメントのために使用されうる。
２．露光されたターゲット部分の周りに位置するマークは、未露光ターゲット部分を揃えるために使用されうる（位置の予測、内挿、外挿および複数次数でのウエハグリッドのモデリング）。
３．既に読み取られた全てのマークはウエハのグリッドのさらなる決定に寄与し、したがってマークの位置の予測をさらに高精度とすることができる。

フィードバックアプリケーションに関して、露光パラメータのリアルタイム補正のために、マークをフィードバックとして使用することができる。
（ａ）同じセンサによってあるマークが複数回測定された場合はいつでも、時間に亘った再現性に係る知識を導くことができる。
（ｂ）異なるセンサによってあるマークが複数回測定された場合はいつでも、（時間への依存性を切り離すことができるという前提において）センサ間のマッチングに係る知識を導くことができる。
（ｃ）同時に複数のマークが測定される場合はいつでも、中央のマークからのデータと、周囲のマークから導かれた外挿データまたは内挿データと、のマッチングを見ることができる。
（ｄ）ステップ（ａ）から（ｃ）を組み合わせることで、マーク読み取りの再現性およびグリッドの時間変化についての膨大な統計的調査を行うことができる。

我々は本明細書においてマークをその語の最も広い意味において使用していることは注意されるべきである。これは、基板上の任意の場所の基板Ｗ上の異なる複数のプロダクトレイヤからの複数のマークを含んでもよい。これらの複数のマークはそれぞれ露光後を含む異なる時刻に得られたものであってもよい。ある場合では、元々アライメントのために設けられたものではないマークが使用されてもよく、それによりウエハ上の面積を節約することができる。

上述の統計的データおよび解析を使用してオーバーレイ特性を解析することができる。このオーバーレイ特性は、あるプロダクトのなかのパターンがその下のプロダクトレイヤに既に露光されているパターンの上にどれほど正確に重ね合わされているかを意味する。実際３次元的である複雑な半導体製品の製造について、正確なオーバーレイはアライメント測定および制御システムの最も重要なゴールのひとつである。１回の走査において、または、必要であれば引き続く走査において、センサは最上層および任意のアクセス可能な下の層の両方からアライメントマークを読み取るよう動作してもよい。位置の差はリアルタイムでのオーバーレイの程度を提供しうる。このことから、同じ基板上または別の基板上の将来的に露光されるべきターゲット部分のために補正が必要か否か、および必要であればどの補正が必要であるかを決定するために予測モデルを使用することが可能となるであろう。モデリングは、ターゲット部分別、ウエハ別、ロック別、プロセス別などであるオーバーレイエラーを考慮に入れた計算およびデータベースを使用する。

特にラインセンサが使用される場合の別のアプリケーションは、マークだけでなく周囲のパターンをも読み取ることである。これらのパターンから情報が読み取られ、解析され、露光装置の制御において補正動作が行われうる。これは例えば放射線量を補正することや焦点補正などであってもよい。

以前の実施の形態の処理ユニット６００は図１４に示されるようなコンピュータアセンブリであってもよいことは理解されるべきである。コンピュータアセンブリは本発明に係るアセンブリの実施の形態における制御ユニットの形での専用コンピュータであってもよく、あるいはまた、リソグラフィ投影装置を制御する中央コンピュータであってもよい。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを含むコンピュータプログラム製品をロードするよう構成されてもよい。これにより、コンピュータプログラム製品がダウンロードされた場合、コンピュータアセンブリは、レベルセンサおよびアライメントセンサＡＳ、ＬＳの実施の形態を伴うリソグラフィ装置の上述の使用を制御することができる。

プロセッサ１２２７に接続されているメモリ１２２９は、ハードディスク１２６１、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１２６２、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）１２６３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２６４等の多数のメモリ素子を備えてもよい。これらすべてのメモリ素子を備えている必要はない。また、上述のメモリ素子がプロセッサ１２２７に近接して設けられていることも、互いに物理的に近接して設けられていることも重要ではない。これらは遠隔に設けられていてもよい。

プロセッサ１２２７は例えばキーボード１２６５またはマウス１２６６等のユーザインタフェースに接続されていてもよい。タッチスクリーン、トラックボール、スピーチコンバータなどの当業者に知られているその他のインタフェースが使用されてもよい。

プロセッサ１２２７は読み取りユニット１２６７に接続されていてもよい。読み取りユニット１２６７は、例えばコンピュータ実行可能コードの形でデータをフロッピー（登録商標）ディスク１２６８またはＣＤＲＯＭ１２６９等のデータキャリアから読み出し、ある状況下ではそのデータキャリアにデータを記憶させるよう構成される。ＤＶＤ等の当業者に公知のその他のデータキャリアが使用されてもよい。

プロセッサ１２２７は、出力データを紙面に印刷するためのプリンタ１２７０に接続されていてもよい。また、プロセッサ１２２７は、モニタまたはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の当業者に公知のディスプレイ１２７１に接続されていてもよい。

プロセッサ１２２７は、例えば公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等の通信ネットワーク１２７２に、入出力（Ｉ／Ｏ）を担当するトランスミッタ／レシーバ１２７３によって接続されていてもよい。プロセッサ１２２７は、通信ネットワーク１２７２を通じて他の通信システムと通信可能に構成されていてもよい。本発明のある実施の形態においては例えばオペレータのパーソナルコンピュータ等の外部コンピュータ（図示せず）が通信ネットワーク１２７２を通じてプロセッサ１２２７にログイン可能であってもよい。

プロセッサ１２２７は、独立のシステムとして構築されていてもよいし、並列に動作する複数の処理ユニットとして構築されていてもよい。各処理ユニットは、より大きいプログラムのサブタスクを実行するよう構成されている。処理ユニットは、１つまたは複数の主処理ユニットといくつかの副処理ユニットとに分割されていてもよい。プロセッサ１２２７のうちいくつかの処理ユニットは、他の処理ユニットから離れて配置されており通信ネットワーク１２７２を通じて通信してもよい。

図１の全ての接続は物理的な接続として示されているが、これらの接続のうちのひとつ以上は無線とされてもよい。それらは、「接続された」ユニットは何らかの方法で互いに通信し合うよう構成されることを示すだけである。コンピュータシステムは、本明細書で議論された機能を実現するよう構成された、アナログおよび／またはデジタルおよび／またはソフトウエア技術の任意の信号処理システムであってもよい。

本明細書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、リソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁区メモリ用案内パターンおよび検出パターン、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がある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウエハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本明細書で言及される基板は露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにおいて処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は処理されている多数の層を既に含む基板をも意味してもよい。

上では特に光リソグラフィにおける本発明の実施の形態の使用に言及したが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなどの他のアプリケーションにおいても使用されうるものであり、文脈が許す場面において光リソグラフィに限られるものではないことは理解される。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トポグラフィが基板に生成されるパターンを決める。パターニングデバイスのトポグラフィが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化された後パターニングデバイスはレジストから外され、レジスト上にはパターンが残される。

本明細書において「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５ｎｍ−２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射、およびイオンビームや電子ビームなどの粒子線を含む。

「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子を含む各種の光学素子の任意のひとつまたは組み合わせを指し示すものであってもよい。

本発明の具体的な実施の形態が上述のように説明されたが、本発明は上述の形式以外の形式でも実施可能であると理解されたい。例えば、本発明はコンピュータプログラムの形式を取ってもよい。このコンピュータプログラムは機械に読み取り可能なインストラクションの１つもしくは複数のシーケンスを含む。インストラクションは、上述の方法を記述する。あるいはまた、本発明は、そのようなコンピュータプログラムを記憶保持するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気もしくは光学ディスク）の形式を取ってもよい。

上述の記載は例示を目的としており、それに限定されるものではない。したがって下記の請求の範囲から逸脱することなく記載された発明に変更を加えることができるということは、関連技術の当業者には明らかなことであろう。加えて、本明細書のいずれかの実施の形態で示されまたは説明された構造的特徴または方法ステップを他の実施の形態でも使用できることは理解されるべきである。

本発明はさらに以下の節によって表されてもよい。
１．パターンをパターニングデバイスから基板に転写するリソグラフィ装置であって、
前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記基板の一部に与えるパターニングサブシステムと、
前記パターンが与えられている間、基板を保持する基板サポートと、
所望の複数の基板部分のそれぞれの位置が基板上に存在するアライメントマークに対して正確に決められているとき、前記パターンがその所望の複数の基板部分に繰り返し与えられるよう、前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に一連の動きで動かす少なくともひとつの位置決めサブシステムと、
パターニングデバイスに対する前記アライメントマークの位置を測定し、測定結果を前記位置決めサブシステムに供給する測定サブシステムと、を備え、
前記測定サブシステムは基板に向けられたひとつ以上のアライメントセンサを含み、
前記アライメントセンサは、前記一連の動きが行われている間に基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成し、
前記位置決めサブシステムは、前記パターンを基板部分または次の基板部分に与えるために前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定を過去の測定と組み合わせて使用する、リソグラフィ装置。
２．アライメントセンサの数は少なくとも３であり、そのセンサはパターニング位置の周りに配置された基板上のセンシング位置に向けられており、基板の外周内の任意のパターニング位置について、前記センシング位置のうちの少なくともひとつは基板の一部分上にある、第１節に記載のリソグラフィ装置。
３．前記位置決めサブシステムおよび前記アライメントセンサは、一連の基板部分の間での移り変わり動作の間に、基板上のアライメントマークを認識して測定する、第１節または第２節に記載のリソグラフィ装置。
４．前記測定サブシステムは、パターンを次の基板部分に与える際の位置決めを制御するために、前記移り変わり動作の間にアライメントマークから得られた測定結果を過去の動作から得られた測定結果と組み合わせて使用する、第３節に記載のリソグラフィ装置。
５．前記位置決めサブシステムは、パターンをパターニングデバイスから各基板部分に走査動作により漸次与えるよう制御され、前記アライメントセンサは、ひとつの基板部分への前記走査動作の間に基板上のアライメントマークを認識して測定する、第１節から第４節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
６．前記測定サブシステムは、パターンを次の基板部分に与える際の位置決めを制御するために、前記走査動作の間にアライメントマークから得られた測定結果を過去の動作から得られた測定結果と組み合わせて使用する、第５節に記載のリソグラフィ装置。
７．前記ひとつ以上のアライメントセンサはさらに、位置決めサブシステムの制御の下での基板とパターニングサブシステムとの相対運動の間に動作するレベルセンシング機能を含み、測定サブシステムは基板表面に亘って平面寸法と高さ変化とを記録し、位置決めサブシステムは前記高さ変化にしたがって付与パターンの高さと平面位置とを制御する、第１節から第６節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
８．前記測定サブシステムは、位置決めサブシステムの制御の下での基板とパターニングサブシステムとの相対運動の間に前記アライメントセンサと並行して動作するひとつ以上のレベルセンサを含み、測定サブシステムは基板表面に亘って平面寸法と高さ変化とを記録し、位置決めサブシステムは前記高さ変化にしたがって付与パターンの高さと平面位置とを制御する、第１節から第６節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
９．前記測定サブシステムはさらに、前記パターニングデバイス上のアライメントマークに対して前記基板サポート上の既知の位置を揃えるためのひとつ以上の追加的センサを含み、測定サブシステムは前記正確な位置決めおよびパターニングのために、前記既知の位置と前記相対位置測定とを組み合わせる、第１節から第８節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１０．前記測定サブシステムは、パターニングデバイス上の前記アライメントマークに対する前記基板サポート上の少なくとも２つの既知の位置を測定するためにパターニングの前に前記追加的センサを使用し、かつ、前記アライメントセンサを使用して、前記２つの既知の位置の間の移り変わりの間に、前記既知の位置に対する基板上のアライメントマークの位置を測定する、第９節に記載のリソグラフィ装置。
１１．前記パターニングデバイスは投影システムに入る放射ビームに前記パターンを付与するよう構成されており、前記パターニングデバイスの像が前記パターニング位置で基板上に投影されることでパターンが基板部分に与えられ、前記追加的センサは前記パターニングデバイス上のアライメントマークの投影像に反応するパターン別放射センサを含む、第９節または第１０節に記載のリソグラフィ装置。
１２．前記パターニングデバイスは投影システムに入る放射ビームに前記パターンを付与するよう構成されており、前記パターニングデバイスの像は前記パターニング位置で基板上に投影され、前記アライメントセンサは投影像の焦点深度の１０倍以上、好ましくは１００倍以上の焦点深度を有する、第１節から第１１節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１３．前記測定サブシステムは、 パターニング位置に対する前記アライメントセンサの位置を調整するためのアクチュエータを含む、第１節から第１２節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１４．前記測定サブシステムは、調整後の前記アライメントセンサの相対位置を固定するための固定デバイスをさらに含む、第１３節に記載のリソグラフィ装置。
１５．前記測定システムのコントローラは、パターン形成されるべき基板と共に受け取られるレシピデータを参照して前記アライメントセンサの位置を調整する、第１３節または第１４節に記載のリソグラフィ装置。
１６．前記コントローラは、前記レシピデータで規定されているダイのサイズにしたがって、アライメントセンサの位置をスクライブライン領域と一致するように調整するよう構成されている、第１５節に記載のリソグラフィ装置。
１７．前記アライメントセンサは、前記基板上にセンシング放射ビームを投影し、かつ、基板から反射されてきた前記ビームの性質を測定することにより、少なくとも２次元において前記マークの位置を検出するよう構成された光学システムを含む、第１節から第１６節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１８．前記アライメントセンサは、前記基板上にセンシング放射ビームを投影し、かつ、基板によって回折された前記ビームの性質を測定することにより、少なくとも２次元において前記マークの位置を検出するよう構成された光学システムを含む、第１節から第１７節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１９．前記アライメントセンサは複数の光学システムを含み、各光学システムは、前記基板上にセンシング放射ビームを投影し、かつ、基板によって回折された前記ビームの性質を測定することにより、１次元において前記マークの位置を検出するよう構成され、測定サブシステムは、前記複数のセンサからの測定結果を組み合わせ、アライメントマークの位置の２次元測定を導く、第１節から第１８節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
２０．前記アライメントセンサは、一連の基板部分の間での移り変わり動作の間に第１の次元において基板上のアライメントマークを認識して測定し、かつ、ひとつの基板部分での走査動作の間に第２の次元においてアライメントマークを認識して測定する、第１９節に記載のリソグラフィ装置。
２１．前記測定サブシステムは異なる時刻に同じアライメントセンサによって同じ基板上の異なるアライメントマークから得られた測定の統計的合成を行う、第１節から第２０節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
２２．前記測定サブシステムは異なる時刻に異なるアライメントセンサによって単一のアライメントマークから得られた測定の統計的合成を行う、第１節から第２１節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
２３．前記測定サブシステムは異なる時刻に同じアライメントセンサによって単一のアライメントマークから得られた測定の統計的合成を行う、第１節から第２２節のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
２４．パターンをパターニングデバイスから基板に転写することを含むデバイス製造方法であって、
前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記基板の一部に与えるためのパターニングサブシステムを提供することと、
基板を基板サポートに保持することと、
前記基板上の複数のアライメントマークの位置を測定し、それらのマークの位置をパターニング位置を参照して直接的にまたは間接的に見つけることと、
前記パターンが所望の複数の基板部分に繰り返し与えられるよう、前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に一連の動きで位置決めするために、前記パターニングサブシステムを前記測定ステップの結果を使用しつつ動作させることと、
付与パターンにしたがってプロダクトフィーチャを生成するよう前記基板を処理することと、を含み、
前記測定ステップは、基板に向けられたひとつ以上のアライメントセンサを使用し、前記一連の動きが行われている間に前記アライメントセンサを動作させることによって行われ、前記アライメントセンサを動作させることは、最初の基板部分へのパターン付与の後に基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成するためのものであり、前記パターンを基板部分または次の基板部分に与えるために前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定は過去の測定と組み合わせて使用される、方法。
２５．前記測定ステップにおいて、少なくとも３つのアライメントセンサセンサがパターニング位置の周りに配置された基板上のセンシング位置に向けられており、基板の外周内の任意のパターニング位置について、前記センシング位置のうちの少なくともひとつは基板の一部分上にある、第２４節に記載の方法。
２６．前記アライメントセンサは、一連の基板部分の間での移り変わり動作の間に、基板上のアライメントマークを認識して測定する、第２４節または第２５節に記載の方法。
２７．前記測定ステップは、パターンを次の基板部分に与える際の位置決めを制御するために、前記移り変わり動作の間にアライメントマークから得られた測定結果を過去の動作から得られた測定結果と組み合わせて使用する、第２６節に記載の方法。
２８．パターニングデバイスからのパターンは各基板部分に走査動作により漸次与えられ、前記アライメントセンサは、ひとつの基板部分への前記走査動作の間に基板上のアライメントマークを認識して測定する、第２４節から第２７節のいずれかに記載の方法。
２９．パターンを次の基板部分に与える際の位置決めを制御するために、前記走査動作の間にアライメントマークから得られた測定結果が過去の動作から得られた測定結果との組み合わせで使用される、第２８節に記載の方法。
３０．前記ひとつ以上のアライメントセンサはさらに、位置決めサブシステムの制御の下での基板とパターニングサブシステムとの相対運動の間に動作するレベルセンシング機能を含み、測定ステップは基板表面に亘って平面寸法と高さ変化とを記録することを含み、位置決めサブシステムは前記高さ変化にしたがって付与パターンの高さと平面位置とを制御する、第２４節から第２９節のいずれかに記載の方法。
３１．前記測定ステップは、既知の相対運動の間の基板とパターニングサブシステムとの相対運動の間に前記アライメントセンサと並行して動作するひとつ以上のレベルセンサを使用することと、基板表面に亘って平面寸法と高さ変化とを記録することと、を含み、位置決めステップは前記高さ変化にしたがって付与パターンの高さと平面位置とを制御することを含む、第２４節から第３０節のいずれかに記載の方法。
３２．前記パターニングデバイス上のアライメントマークに対して前記基板サポート上の既知の位置を揃えるために追加的センサを使用することと、前記正確な位置決めおよびパターニングのために、前記既知の位置と前記相対位置測定とを組み合わせることと、をさらに含む、第２４節から第３１節のいずれかに記載の方法。
３３．前記測定サブシステムは、パターニングデバイス上の前記アライメントマークに対する前記基板サポート上の少なくとも２つの既知の位置を測定するためにパターニングの前に前記追加的センサを使用し、かつ、前記アライメントセンサを使用して、前記２つの既知の位置の間の移り変わりの間に、前記既知の位置に対する基板上のアライメントマークの位置を測定する、第３２節に記載の方法。
３４．投影システムに入る放射ビームに前記パターンが付与され、前記パターニングデバイスの像が前記パターニング位置で基板上に投影されることでパターンが基板部分に与えられ、前記追加的センサは前記パターニングデバイス上のアライメントマークの投影像に反応するパターン別放射センサを含む、第３２節または第３３節に記載の方法。
３５．前記パターニングデバイスは投影システムに入る放射ビームに前記パターンを付与するよう構成されており、前記パターニングデバイスの像は前記パターニング位置で基板上に投影され、前記アライメントセンサは投影像の焦点深度の１０倍以上、好ましくは１００倍以上の焦点深度を有する、第２４節から第３４節のいずれかに記載の方法。
３６．測定ステップは、 パターニング位置に対する前記アライメントセンサの位置を調整する予備的ステップを含む、第２４節から第３５節のいずれかに記載の方法。
３７．前記測定ステップは、調整後かつ測定前に前記アライメントセンサの相対位置を固定することをさらに含む、第３６節に記載の方法。
３８．パターン形成されるべき基板と共に受け取られるレシピデータを参照して前記アライメントセンサのパターニング位置に対する位置が調整される、第３６節または第３７節に記載の方法。
３９．前記レシピデータで規定されているダイのサイズにしたがって、アライメントセンサの位置がスクライブライン領域と一致するように調整される、第３８節に記載の方法。
４０．前記アライメントセンサの動作は、前記基板上にセンシング放射ビームを投影することと、前記相対運動の間に基板から反射されてきた前記ビームの性質を測定することにより、少なくとも２次元において前記マークの位置を検出することと、を含む、第２４節から第３９節のいずれかに記載の方法。
４１．基板から反射されてきた単一の放射ビームの性質を測定することによって、３次元における前記マークの位置が測定される、第４０節に記載の方法。
４２．パターニングデバイスからのパターンは前記基板の部分のアレイに続いて与えられ、前記アライメントセンサは、一連の基板部分の間での移り変わり動作の間に第１の次元において基板上のアライメントマークを認識して測定し、かつ、ひとつの基板部分での走査動作の間に第２の次元においてアライメントマークを認識して測定する、第２４節から第４１節のいずれかに記載の方法。
４３．異なる時刻に同じアライメントセンサによって同じ基板上の異なるアライメントマークから得られた測定は統計的に合成されて合成測定結果となる、第２４節から第４２節のいずれかに記載の方法。
４４．異なる時刻に異なるアライメントセンサによって単一のアライメントマークから得られた測定は統計的に合成されて合成測定結果となる、第２４節から第４３節のいずれかに記載の方法。
４５．異なる時刻に同じアライメントセンサによって単一のアライメントマークから得られた測定は統計的に合成されて合成測定結果となる、第２４節から第４４節のいずれかに記載の方法。
４６．リソグラフィ装置を制御するための機械読み取り可能インストラクションのひとつ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム製品であって、インストラクションは上述の第２４節から第４５節のいずれかに記載の方法の測定ステップおよび位置決めステップを制御するよう適応されており、特にインストラクションは、装置のひとつ以上のプログラム可能プロセッサに、（ａ）ひとつ以上のアライメントセンサと基板上のマークとの既知の相対運動の間にひとつ以上のアライメントセンサから測定信号を受信させ、（ｂ）前記測定信号を処理させて所望の正確さで前記基板の部分の位置を確立させ、かつ、（ｃ）パターンを前記パターニングデバイスから基板上の所望の位置に転写するために、装置の前記基板、パターニングデバイスおよびパターニングサブシステムの相互の位置決めを制御させる、コンピュータプログラム製品。
４７．パターンをパターニングデバイスから基板に転写する方法であって、
前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記基板の少なくとも一部に与えるためのパターニングサブシステムを提供することと、
基板を基板サポートに保持することと、
パターニングデバイスに対する基板上のアライメントマークの位置を測定することと、
所望の基板部分の位置が基板上に存在するアライメントマークに対して正確に決められているとき、前記パターンが所望の基板部分に与えられるよう、前記測定ステップの結果を使用して前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めすることと、
付与パターンにしたがってプロダクトフィーチャを生成するよう前記基板を処理することと、を含み、
前記測定ステップは、パターニング位置の周りに配置された基板上の位置に向けられた複数のアライメントセンサを使用し、前記一連の動きが行われている間に前記アライメントセンサを動作させることによって行われ、前記アライメントセンサを動作させることは、最初の基板部分へのパターン付与の後に基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成するためのものであり、前記パターンを次の基板部分に与えるために前記基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定が使用される、方法。

Claims (15)

1. パターンをパターニングデバイスから第１基板に転写するリソグラフィ装置であって、
   前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記第１基板の一部に与えるパターニングサブシステムと、
   前記パターンが与えられている間、前記第１基板を保持する第１基板サポートと、
   所望の複数の基板部分のそれぞれの位置が前記第１基板上に存在するアライメントマークに対して正確に決められているとき、前記パターンがその所望の複数の基板部分に繰り返し与えられるよう、前記第１基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に一連の動きで動かす少なくともひとつの位置決めサブシステムと、
   パターニングデバイスに対する前記アライメントマークの位置を測定し、測定結果を前記位置決めサブシステムに供給する第１測定サブシステムと、
   前記第１基板に前記パターンが与えられている間、第２基板サポートに保持されている第２基板の前記第２基板サポートに対するアライメントを測定する第２測定サブシステムと、を備え、
   前記第１測定サブシステムは前記第１基板に向けられたひとつ以上のアライメントセンサを含み、
   前記アライメントセンサは、前記一連の動きが行われている間に前記第１基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成し、
   前記アライメントセンサは、前記パターニングサブシステムに含まれる投影システムに取り付けられており、
   前記位置決めサブシステムは、前記パターンを次の基板部分に与えるために前記第１基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定を過去の測定と組み合わせて使用する、リソグラフィ装置。
2. アライメントセンサの数は少なくとも３であり、そのセンサはパターニング位置の周りに配置された前記第１基板上のセンシング位置に向けられており、前記第１基板の外周内の任意のパターニング位置について、前記センシング位置のうちの少なくともひとつは前記第１基板の一部分上にある、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記位置決めサブシステムおよび前記アライメントセンサは、一連の基板部分の間での移り変わり動作の間に、前記第１基板上のアライメントマークを認識して測定する、請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記第１測定サブシステムは、パターンを次の基板部分に与える際の位置決めを制御するために、前記移り変わり動作の間にアライメントマークから得られた測定結果を過去の動作から得られた測定結果と組み合わせて使用する、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記位置決めサブシステムは、パターンをパターニングデバイスから各基板部分に走査動作により漸次与えるよう制御され、前記アライメントセンサは、ひとつの基板部分への前記走査動作の間に前記第１基板上のアライメントマークを認識して測定する、請求項１から４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１測定サブシステムは、パターンを次の基板部分に与える際の位置決めを制御するために、前記走査動作の間にアライメントマークから得られた測定結果を過去の動作から得られた測定結果と組み合わせて使用する、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記ひとつ以上のアライメントセンサはさらに、位置決めサブシステムの制御の下での前記第１基板とパターニングサブシステムとの相対運動の間に動作するレベルセンシング機能を含み、前記第１測定サブシステムは前記第１基板表面に亘って平面寸法と高さ変化とを記録し、位置決めサブシステムは前記高さ変化にしたがって付与パターンの高さと平面位置とを制御する、請求項１から６のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
8. 前記第１測定サブシステムはさらに、前記パターニングデバイス上のアライメントマークに対して前記第１基板サポート上の既知の位置を揃えるためのひとつ以上の追加的センサを含み、前記第１測定サブシステムは前記正確な位置決めおよびパターニングのために、前記既知の位置と、前記パターニングデバイスに対する前記第１基板上のアライメントマークの位置の測定と、を組み合わせる、請求項１から７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
9. 前記第１測定サブシステムは、前記パターニングデバイス上の前記アライメントマークに対する前記第１基板サポート上の少なくとも２つの既知の位置を測定するためにパターニングの前に前記追加的センサを使用し、かつ、前記アライメントセンサを使用して、前記２つの既知の位置の間の移り変わりの間に、前記既知の位置に対する前記第１基板上のアライメントマークの位置を測定する、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記第１測定サブシステムは、パターニング位置に対する前記アライメントセンサの位置を調整するためのアクチュエータを含む、請求項１から９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
11. 前記第１測定サブシステムのコントローラは、パターン形成されるべき前記第１基板と共に受け取られるレシピデータを参照して前記アライメントセンサの位置を調整する、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記第１測定サブシステムは異なる時刻に同じアライメントセンサによって同じ基板上の異なるアライメントマークから得られた測定の統計的合成を行うか、または、前記第１測定サブシステムは異なる時刻に異なるアライメントセンサによって単一のアライメントマークから得られた測定の統計的合成を行うか、または、前記第１測定サブシステムは異なる時刻に同じアライメントセンサによって単一のアライメントマークから得られた測定の統計的合成を行う、請求項１から１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
13. パターンをパターニングデバイスから第１基板に転写することを含むデバイス製造方法であって、
    前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記第１基板の一部に与えるためのパターニングサブシステムを提供することと、
    前記第１基板を第１基板サポートに保持することと、
    前記第１基板上の複数のアライメントマークの位置を測定し、それらのマークの位置をパターニング位置を参照して直接的にまたは間接的に見つけることと、
    前記パターンが所望の複数の基板部分に繰り返し与えられるよう、前記第１基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に一連の動きで位置決めするために、前記パターニングサブシステムを前記測定ステップの結果を使用しつつ動作させることと、
    付与パターンにしたがってプロダクトフィーチャを生成するよう前記第１基板を処理することと、
    前記第１基板に前記パターンが与えられている間、第２基板サポートに保持されている第２基板の前記第２基板サポートに対するアライメントを測定することと、を含み、
    前記測定ステップは、前記第１基板に向けられたひとつ以上のアライメントセンサを使用し、前記一連の動きが行われている間に前記アライメントセンサを動作させることによって行われ、前記アライメントセンサを動作させることは、最初の基板部分へのパターン付与の後に前記第１基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成するためのものであり、前記パターンを次の基板部分に与えるために前記第１基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定は過去の測定と組み合わせて使用され、
    前記アライメントセンサは、前記パターニングサブシステムに含まれる投影システムに取り付けられている、方法。
14. 前記アライメントセンサは、一連の基板部分の間での移り変わり動作の間に前記第１基板上のアライメントマークを認識して測定するよう動作する、請求項１３に記載の方法。
15. パターンをパターニングデバイスから第１基板に転写する方法であって、
    前記パターニングデバイスを受け、前記パターンをパターニング位置に保持されている前記第１基板の少なくとも一部に与えるためのパターニングサブシステムを提供することと、
    前記第１基板を第１基板サポートに保持することと、
    パターニングデバイスに対する前記第１基板上のアライメントマークの位置を測定することと、
    所望の基板部分の位置が前記第１基板上に存在するアライメントマークに対して正確に決められているとき、前記パターンが所望の基板部分に与えられるよう、前記測定ステップの結果を使用して前記第１基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めすることと、
    付与パターンにしたがってプロダクトフィーチャを生成するよう前記第１基板を処理することと、
    前記第１基板に前記パターンが与えられている間、第２基板サポートに保持されている第２基板の前記第２基板サポートに対するアライメントを測定することと、を含み、
    前記測定ステップは、パターニング位置の周りに配置された前記第１基板上の位置に向けられた複数のアライメントセンサを使用し、前記一連の動きが行われている間に前記アライメントセンサを動作させることによって行われ、前記アライメントセンサを動作させることは、最初の基板部分へのパターン付与の後に前記第１基板上のアライメントマークを認識して測定し、より新しい測定を生成するためのものであり、前記パターンを次の基板部分に与えるために前記第１基板サポート、前記パターニングサブシステムおよび前記パターニングデバイスを相互に位置決めする際、前記より新しい測定が使用され、
    前記アライメントセンサは、前記パターニングサブシステムに含まれる投影システムに取り付けられている、方法。

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