JP5437967B2 - リソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

[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。本発明はさらに、パターニングデバイスから基板上にパターンを与える方法、およびそのような方法の各工程を実施するようにリソグラフィ装置を制御するためのコンピュータプログラムに関する。本発明は、詳細には、基板テーブルを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対して正確に位置合わせするためのプロセスおよび装置に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板のターゲット部分上に、所望のパターンを与えるマシンである。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（IC）の製造において使用することが可能である。その場合、マスクまたはレチクルと代替的に呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えばダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）上に転写することが可能である。典型的には、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層の上への結像によるものである。一般的には、単一の基板が、次々にパターニングされる網状の隣接するターゲット部分を含む。既知のリソグラフィ装置としては、各ターゲット部分がターゲット部分上へのパターン全体の一度の露光により照射されるいわゆるステッパ、ならびに各ターゲット部分が所与の方向（「スキャン」方向）への放射ビームによるパターンのスキャンと同時に、この方向に対して平行なまたは逆平行な基板の同期的なスキャンとによって照射されるいわゆるスキャナが含まれる。また、基板上にパターンをインプリントすることにより、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が可能である。

[0003] どのタイプの装置を使用しようとも、基板上にパターンを正確に配置することが、回路コンポーネント、およびリソグラフィによって製作することのできる他の製品のサイズの低減にとって主たる課題である。特に、既に置かれている基板上のフィーチャを正確に測定するという課題は、フィーチャの連続層を、動作するデバイスを高歩留まりで製作するのに十分なほど正確に重ね合せて配置することができるようになる上での、決定的に重要な足がかりである。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での数十ナノメートルから、下は最もクリティカルな層での数ナノメートル以内で達成しなければならない。

[0004] したがって、現代のリソグラフィ装置は、基板をターゲット位置で実際に露光する、またはその他の方法でパターニングする工程の前に、詳細にわたる測定動作を必要とする。そうした動作は、時間がかかるため、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単位原価を上昇させる。従来技術では、こうした遅延を軽減するために様々な手段が講じられてきた。例えば、ある構成では、２枚のウェーハをマシン内に同時に装填することができるように、デュアルウェーハテーブルを提供している。第１のウェーハが、露光ステーション内で露光にかけられている間に、第２のウェーハが、正確な「ウェーハグリッド」および高さマップを確立するために測定プロセスにかけられる。この装置は、測定結果を無効にすることなくテーブルを交換し、それにより、ウェーハ当たりの総サイクル時間を低減することができるように設計される。測定工程と露光工程を並列に処理する他の技法を使用することもできる。

[0005] 他の多くの測定を解釈するための基準として一般に使用される１つの測定タスクは、イメージアライメント測定であり、この測定により、パターニングデバイス自体によって投影されたパターンが、基板支持体に直接または間接に結合されたセンサによって捕捉される。こうしたセンサは、基板テーブルの３次元の相対位置移動を測定するセンサと協働して、それを基に他の測定を使用して基板の所望の位置をＸおよびＹ方向、またＺ（焦点）方向にも正確に配置することのできる、基準レベル（datum level）を提供する。個別にであれ、複数回の測定の統計的組合せの形であれ、こうした基準レベルの精度および再現性が、パターニング位置および焦点の全体的な精度の制限因子である。

[0006] 既知のイメージアライメントセンサは、基板テーブルに対して固定された（少なくともイメージアライメント測定の持続時間の間固定された）センサを備える。基板テーブル用の位置決めサブシステムを使用して、センサを投影された放射場（radiation field）全体にわたってＸ、ＹおよびＺ方向にスキャンするように、テーブルを移動させる。Ｘ、ＹおよびＺの様々な値で測定されたセンサ信号の強度を解釈することによって、投影像の実際の位置を、位置決めサブシステムの適切な座標系に換算して導出することができる。

[0007] そのようなシステムの精度を上げようとする上で、様々な障害が発生する。第一に、イメージアライメント用のスキャン移動が、振動、したがってイメージアライメントの結果の不正確さを、不可避的に生じさせる。スキャンの速度を落とすことによって振動を低減させると、測定が遅くなり、全体的な生産性（スループット）に影響が及ぶ恐れがある。さらに、ウェーハテーブル用の位置決めサブシステムは、イメージアライメントスキャン動作に合わせて最適化されているのではなく、露光動作に合わせて最適化されている。結果として得られるイメージアライメントスキャン中の位置決めの不正確さが、投影像の不均一なサンプリングを招く恐れがある。

[0008] こうした誤差は、現行世代にとっては許容範囲内であるが、製造業者がさらに高いレベルの位置精度に到達する目標に向けて努力する中では、どのような誤差源も重大になってくる。測定速度も、スループットを向上させる鍵であり、一方で装置のコストも一要因である。

[0009] したがって、リソグラフィ装置における測定のオーバーヘッドおよび／または測定誤差と位置決め誤差をさらに軽減することが望ましい。投影像の測定の性能および／または速度を向上させることが、特に望ましい。

[0010] 本発明の一態様によれば、パターニングデバイスから基板上にパターンを投影するように構成された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取り、かつ前記パターンをパターニング位置に保持された基板に投影するための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に基板を保持するための基板支持体と、
前記パターンが基板上の正確に分かっている位置に与えられるように、前記基板支持体、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互いに移動させるための少なくとも１つの位置決めサブシステムと、
パターニング位置に対する前記基板の位置を測定し、かつ測定結果を前記位置決めサブシステムに供給するための測定サブシステムと
を備え、
前記測定サブシステムが、アライメントマークから投影された放射を受け取るための少なくとも１つのセンサであって、センサおよびアライメントマークが、一方はパターニングデバイスと関連付けられ、他方は基板支持体と関連付けられる少なくとも１つのセンサと、センサ（複数可）から信号を受け取って、投影されたアライメントマーク内の空間情報を分解するように処理し、それにより、前記基板支持体と前記パターニング位置の位置関係を測定するための基準を確立するためのプロセッサとを含み、センサおよびプロセッサが、基準位置を確立する際の少なくとも最終工程を、基板支持体とパターニングデバイスを互いに静止状態に保ちながら実施するように動作可能である
装置が提供される。

[0011] 本発明の本態様による装置を実施するための１つのオプションは、センサを基板支持体またはパターニングデバイスに対して移動させるために、別々のアクチュエータを設けることである。

[0012] 他の実施形態によれば、前記センサは、少なくとも１次元で分離されたフォトディテクタ素子のアレイと、投影されたアライメントマークがアレイ上に当たったときにアレイの個々の素子によって測定される放射強度を表す信号を組み合わせることによって、前記基準位置を少なくとも１次元で正確に計算するための信号プロセッサとを備える。

[0013] いくつかの実施形態によれば、プロセッサは、異なる素子を、アライメントマークからそれぞれに異なる光路長に従って区別し、それにより、投影システムの光軸に平行な次元（Z）での基準位置を計算するように構成される。光リソグラフィの場合、アライメントマークを、パターニングデバイス上の製品パターンを投影するのと同じ投影システムおよび同じ照明を用いてセンサ（S）に投影することができる。この手法は、厳密にはオプションであるが好都合であり、測定の計算に精度と単純さをもたらすが、他の実装形態が実現可能である。

[0014] インプリントリソグラフィの場合、製品パターンがより直接的に与えられ、光学的に投影されるのではない。にもかかわらず、アライメントマークの光学的投影を、パターニングデバイスまたはその支持構造と基板またはその支持構造との間でそれでもなお有効に利用することができる。原則として、インプリントリソグラフィに適用される本発明の諸実施形態には、パターニングデバイス上のセンサ、および基板支持体または関連するエレメントからセンサに投影されるマークが関与し得る。

[0015] 続く実施形態においては、アライメントマークとセンサの間の直接投影について例示し説明しているが、何らかの理由でアライメントマークの投影像が基板支持体とパターニングデバイスもしくはそのサポートの一方または他方で反射され、したがってセンサとアライメントマークがどちらも投影光学システムの同じ側にある変更形態が企図される。

[0016] 本発明の別の態様によれば、パターニングデバイスから基板上にパターンを投影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取り、かつ前記パターンをパターニング位置に保持された前記基板の一部分に与えるためのパターニングサブシステムを用意する工程と、
基板を基板支持体上に保持する工程と、
パターニング位置に対する前記基板の位置を測定する工程と、
前記測定する工程の結果を用いて、前記パターンが基板の複数の所望の部分に与えられるような移動シーケンス内で前記基板支持体、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互いに位置決めしながら、前記パターニングサブシステムを動作させる工程と、
与えられたパターンに従って製品フィーチャを形成するように、前記基板を処理する工程と
を含み、
前記測定する工程が、（i）アライメントマークから投影された放射を、センサを用いて受け取り、（ii）センサからの信号を、投影されたアライメントマーク内の空間情報を分解するように処理して、前記基板支持体と前記パターニング位置の位置関係を測定するための基準を少なくとも１次元で確立する予備工程を含み、センサおよび測定サブシステムが、前記基準位置を確立する際の少なくとも最終工程を、基板支持体とパターニングデバイスが互いに静止状態に保たれる間に実施するように構成される
方法が提供される。

[0017] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置を制御するための機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含む、コンピュータプログラムであって、命令が、上記の本発明の態様のいずれかに記載の方法の測定する工程および位置決めする工程を制御するように適合された、コンピュータプログラムが提供される。

[0018] 当業者なら、本発明の上記および他のフィーチャおよび利点を、以下に論じる例示的実施形態を検討することから理解するであろう。

[0019] 次に、本発明の諸実施形態を、ほんの一例として、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説明する。

[0020]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0021]図１の装置内の基板テーブルおよび基板の概略平面図であり、本発明の一実施形態に有用なアライメントマークおよびセンサを示す図である。 [0022]図２の基板テーブルを用いた既知の位置合せプロセスにおける一工程を示す図である。 [0022]図２の基板テーブルを用いた既知の位置合せプロセスにおける一工程を示す図である。 [0022]図２の基板テーブルを用いた既知の位置合せプロセスにおける一工程を示す図である。 [0023]図３Ｃに示す工程でのイメージアライメントセンサの動作原理を示す図である。 [0024]本発明の一実施形態に従って使用するパターニングデバイス上の新規なイメージアライメントマークの構成および構造を示す図である。 [0025]本発明の様々な実施形態による新規なイメージアライメントセンサを備えた改変型装置を示す図である。 [0026]本発明の第１の実施形態によるイメージアライメントセンサの動作原理を示す図である。 [0027]本発明の第２の実施形態によるイメージアライメントセンサの一形態および動作原理を示す図である。 [0027]本発明の第２の実施形態によるイメージアライメントセンサの一形態および動作原理を示す図である。 [0027]本発明の第２の実施形態によるイメージアライメントセンサの一形態および動作原理を示す図である。 [0028]図８〜１０の実施形態を、Ｚ方向測定を組み込むように改変する様子を示す図である。 [0028]図８〜１０の実施形態を、Ｚ方向測定を組み込むように改変する様子を示す図である。 [0029]Ｚ方向測定を組み込んだセンサの第２の例を示す図である。 [0030]本発明の諸実施形態で使用するセンサの構造に対する２通りの変形形態を示す図である。 [0031]Ｚ方向測定が改変型センサではなく改変型パターニングデバイスによって実施される、一代替実施形態を示す図である。 [0032]本発明の第３の実施形態によるイメージアライメントマークおよびイメージアライメントセンサの構造および原理を示す図である。 [0033]１つのセンサブロック内で別々の軸に対してセンサを設ける様子を示す図である。 [0034]一体型多軸センサを示す図である。 [0035]図４〜１６の測定プロセスおよび露光プロセスを実施するのに有用なコンピュータシステムハードウェアを示す図である。

[0036] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばUV放射またはEUV放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、いくつかのパラメー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に構成された第１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、いくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）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のターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと
を含む。

[0037] この照明システムは、放射を導くか、整形するか、または制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気など様々なタイプの光学コンポーネント、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せを含んでよい。

[0038] サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支承する。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、また、例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなど他の条件によって決まる仕方でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空、静電気、または他のクランプ技法を使用し、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば必要に応じて固定または可動とすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。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確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用することがあればそれは、「パターニングデバイス」という、より一般的な用語と同義と見なすことができる。

[0039] 本明細書に使用される用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分内にパターンを生成するなどのために、パターンを放射ビームの断面に与えるように使用することができる任意のデバイスを意味するものと広義に解釈されたい。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含むと、放射ビームに与えられたパターンが、基板のターゲット部分内の所望のパターンと正確に一致しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイス内の特定の機能の層に相当することになる。

[0040] パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの諸例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィで周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小さな鏡の行列構成を使用し、鏡のそれぞれは、入来放射ビームを様々な方向で反射するように個別に傾けることができる。傾斜式鏡は、鏡行列によって反射される放射ビーム内にパターンを与える。

[0041] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用する露光放射、あるいは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、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、磁気光学システム、電磁光学システム、および静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを始めとする、任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における用語「投影レンズ」のいかなる使用も、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてよい。

[0042] 本明細書で記述されるように、装置は透過タイプ（例えば透過性マスクを使用するタイプ）である。あるいは、装置は反射タイプ（例えば上記で言及されたプログラマブルミラーアレイを使用するタイプまたは反射性マスクを使用するタイプ）でよい。

[0043] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または複数のマスクテーブル）を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つまたは複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。本明細書で開示する本発明は、シングルステージ装置とマルチステージ装置のどちらにも適用可能である。

[0044] リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって基板の少なくとも一部分を覆うことができるタイプのものとすることができる。また、液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えば、マスクと投影システムの間で与えることもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大することで、当技術分野で周知である。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板など、ある構造を液体内に沈めなければならないことを意味しておらず、液体が、露光中に投影システムと基板の間に位置することを意味するにすぎない。

[0045] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源が例えばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の例えば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

[0046] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、σ-outer、σ-innerとそれぞれ呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用して、断面内に所望の均一性および強度分布をもつように放射ビームを調整することができる。

[0047] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルMT）上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、パターニングデバイスによりパターニングされる。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、同システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束させる。第２のポジショナ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）の補助により、例えば放射ビームＢの経路中に個々のターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることが可能となる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には図示されない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械に取り出した後に、またはスキャンの最中に、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ことが可能である。一般的には、マスクテーブルＭＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の補助により実現することができ、これらのモジュールが、第１のポジショナＰＭの一部を形成する。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、ロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができ、これらのモジュールが、第２のポジショナＰＷの一部を形成する。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータのみに連結することができ、または固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示されているような基板アライメントマークは専用ターゲット部分に位置を占めるが、これらはターゲット部分間のスペースに配置することができる（それらはスクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークはダイ間に配置することができる。

[0048] 図示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することが可能である。
１． ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、実質的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられた全パターンが、一度でターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、別のターゲット部分Ｃを露光することが可能となるようにＸ方向および／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静的露光においてイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。
２． スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、同期してスキャンされ、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大率（縮小率）および像反転特性により決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）幅を限定し、スキャン移動の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決定する。
３． 別のモードでは、マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ実質的に静止状態に保たれ、基板テーブルＷＴが、移動されまたはスキャンされると共に、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、上述のタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に応用することが可能である。

[0049] 上で説明した使用モードの組合せおよび／またはその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

[0050] 図２は、図１のリソグラフィ装置内に示されている基板テーブルＷＴの構成を概略的に示しており、図では、基板テーブルＷＴに、本発明によるイメージセンサの一実施形態が設けられている。基板テーブルＷＴ内には、２つのイメージセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２が設けられている。以下に説明するように、これらのイメージセンサを使用して、マスクＭＡ上のパターン、例えばオブジェクトマークの空間像の位置を、マークの「空間像」を通ってイメージセンサＩＡＳ１またはＩＡＳ２をスキャンすることにより求めることができる。基板自体の上にも、アライメントマークＰ１〜Ｐ４が分配されている。

[0051] 「空間像」という用語は、この文脈では、基板または他のターゲットが存在していれば実像を形成することになる、パターン付き放射場を指すために使用されている。この場のフィーチャは、パターンおよび投影システムの分解能に応じて、ＸおよびＹ方向の位置および広がりを有し、投影システムの焦点位置および焦点深度に応じて、高さおよび垂直方向の広がりを有する。プロセス全体の目的は、デバイスパターンをレジスト層または他のターゲット内に露光する際に、デバイスパターンの空間像を、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に正確に位置決めすることである。

[0052] 図３Ａ〜３Ｃは、イメージアライメントセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２を用いたアライメントプロセスにおける各工程を示す。図１および図２と概して同様に符号付けされた部分に加えて、位置合せ放射ビーム３０２を基板Ｗおよび／または基板テーブルＷＴの方向に誘導するために、アライメントセンサ３００が設けられている。図３Ａに示す動作段階において、センサ３００は、センサ３００と、基板上のＰ１〜Ｐ４などのパターンとの位置合せを検出するために、ビーム３０２が反射されたときにその特性を検出する。図３Ｂに示すように、（図１に示す）センサＩＦによって正確に測定される基板テーブルＷＴの移動により、放射ビーム３０２の位置合せの対象が、基板テーブル上のアライメントマーク３０４にもなることができる。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ており、例えば、センサを収容するのと同じブロック上のマークである。さらに、図３Ｃに示すように、基板テーブルＷＴを移動させて、イメージセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２などを、マスクＭＡ上のマークＭ１などのマークの投影システムＰＳによる投影像である空間像３１０の位置にもっていくことができる。電子システム３１２が、基板テーブルＷＴの並進移動中にこの空間像３１０がセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２で受け取られるときにその特性を検出して、マスクアライメントマークＭ１が最適な位置合せ（X-Y）および最適な焦点（Z）でセンサＩＡＳ１上に投影される正確な位置を、あらゆる自由度で突き止める。

[0053] イメージセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２の基板テーブル内での位置が既知の場合、それらのセンサによって、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求めることができる。基板テーブルＷＴは、基板マーク、例えば図２に示す基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有する基板Ｗを備えることができる。アライメントセンサ３００は、位置センサＩＦと協働して、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の相対位置の情報は、図３Ａおよび３Ｂに示すアライメントセンサ工程によって得ることができる。マスクＭＡ上のオブジェクトマークの像のウェーハテーブルＷＴに対する相対位置は、イメージセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２を用いた予備工程（図３Ｃ）内で得られた情報から導出することができる。これらのデータにより、基板ＷをマスクＭＡの投影像に対して任意の所望の位置に高精度で配置することが可能になる。

[0054] ２つのイメージセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２の代わりに、より多数のまたはより少数のイメージセンサがあってよく、例えば１つまたは３つのイメージセンサがあってよいことを理解されたい。これらのセンサの形態および関連する電子回路は、当業者に既知であり、詳細に説明しない。アライメント機構の代替形態が可能であり、本発明の範囲内で有用である。イメージアライメントセンサＩＡＳ１、ＩＡＳ２は、基板を支持するテーブルＷＴとは別のサポート上に、それらの相対位置を求めることができることを条件として取り付けることができる。

[0055] 図４は、上述した既知の装置内でのイメージアライメントセンサＩＡＳ１およびＩＡＳ２の動作原理を示す。既知の装置では、マスクアライメントマークＭ１が、照明パターン内に輝線の組を有し、そのうち、Ｘ方向に延び、それによりＹ位置情報をもたらすものもあれば、Ｙ方向に延びて、Ｘ位置情報をもたらすものもある。続く各例では、これらの方向のうち一方の方向の測定の詳細しか説明しないが、他方の方向も同様に測定できることを理解されたい。ＸおよびＹ方向用のセンサを１つのユニットとして組み合わせることができ、マークを原理上組み合わせることができる。Ｘ信号とＹ信号が混ざったものを得るために、４５度のマークの組を企図してもよい。

[0056] しかし、簡単にするために、ＸおよびＹ方向が一緒に、順次または同時に処理されることが期待される。実際的な一実施形態は、（i）センサを投影されたマークの大まかな位置にもっていくためのプロセス工程、（ii）１回または複数回の粗位置合せ測定を実施するためのプロセス工程、および（iii）最終的に精密測定を達成するためのプロセス工程を含むことをさらに理解されたい。これらの異なる段階では、異なる工程およびプロセス、ならびにセンサおよび／またはマークの異なる位置、あるいはそのいずれか一方を使用することができる。例示を目的として、図４は実際既知の装置内での粗位置合せ工程（ii）を示しているが、図５以降を参照して説明する本発明の実施形態は、特に、精度の問題が実際に最も切実となる精密測定工程に関する。

[0057] 図４のＡＩＭは、空間内の一点に、名目上のＺ位置（Ｚ方向は、図面内で垂直方向である）の両側のある焦点深度ＤＯＦを伴って集束された３本の輝線の「空間像」の全体を示す。図面内の横軸は、述べたように、ＸまたはＹと見なすことができる。Ｘ／Ｙという表示を以後使用する。輝線は、断面内に３つの楕円によって表されており、既知の間隔を有する。イメージアライメントセンサ４００が、本体４０４（ブロックまたは空洞）内に収容されたフォトディテクタ４０２を備え、本体４０４内には、パターン付き放射ビームからの放射が、開口４０６を通じて入ることができる。この特定の例では、開口４０６は、数が３であり、マスクアライメントマークの空間像内の３本の輝線の間隔と一致するように離隔されている。開口は、例として、不透明材料、例えばクロム金属層４０８の堆積によって画定することができる。この既知のセンサでは、３つの開口すべてを通じて受け取った、ＹまたはＸ方向に図面の中に延びる線長に沿った放射を、単一のフォトダイオード４０２が受け取って、効果的に統合することができる。

[0058] 開口の垂直（Z）位置と空間像ＡＩＭのＺ位置は、Ｚ方向の「誤差」を表す距離ＥＺだけ離隔されている。同様に、真ん中の輝線の中心を通る平面４１２は、開口４０６のうち真ん中の開口の中心を通る平面４１４から、Ｘ／Ｙ方向の誤差であるＥＸ／ＥＹ分だけ離隔されている。理解されるように、本体４０４に入る光、したがってフォトディテクタ４０２によって出力される光強度は、空間像の３本の輝線がセンサ４００に開いた開口４０６と最大限に位置合わせされ、かつその開口４０６上に最大限に集束されたときに、すなわちＥＺおよびＥＸ／ＥＹがどちらもゼロのときに、最大になる。図面の右側には、Ｘ／Ｙ方向に水平に延び、かつ複数の通過分だけＺ方向にも延びるスキャン経路４２０が、概略的に示されている。この通過は、Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２などと符号付けされており、センサ４００がその上に固定して取り付けられた、またはセンサ４００がそれに固定して結合された基板テーブルＷＴを移動させることによって行われる。

[0059] 図４の下部のグラフは、フォトディテクタ４０２によって測定された強度対時間のプロットである。スキャンＺ０〜Ｚ４に対応する期間が、底部の軸に沿って記されている。これらの各通過内では、中心の最も強いピークと、その両側にある２つのより弱いピークの、３つの異なる強度ピークを見ることができる。各通過では、輝線のうち１本または（この場合には）２本が、センサ４００に開いた開口４０６のうち２つと位置合わせされたときに、より弱いピークが生じる。そのような状況は、図４の左上に示すオフセットされた状況にほぼ相当する。各通過における最も強い中心のピークは、３本の輝線が３つの開口と位置合わせされ、それにより最大量の放射がフォトディテクタ４０２に当たることが可能になる、ＥＸ／ＥＹ＝０の位置に相当する。様々な通過のうち、通過Ｚ２に対応する強度ピークが最も高いことが分かる。したがって、単純な信号処理によって、グラフ軸上の点によって示される位置および深さ値Ｚ２を、Ｘ／Ｙ方向とＺ（焦点）方向のどちらにも最適に位置合わせされた位置と特定することができる。様々なＺ値にまたがって最も高いピークの曲線をプロットすることにより、スキャン間の正確なＺ位置を原理上導出することができる。

[0060] この最も高い中心ピークの位置を、基板テーブルＷＴを駆動する位置決めサブシステムから受け取った移動信号と相関付けることによって、それを基に原理上パターニングデバイスの空間像に対して基板テーブルおよび基板Ｗの任意の位置を達成することのできる、基準を確立することができる。

[0061] 当然ながら、この基準は、多くの他の測定と共に基板上へのパターニングに必要な精度を達成するためにしか使用することができない。一方、基準位置の不正確さがあればそれが、プロセス全体の精度を損なわせることになる。実際的なシステムでは、図４のグラフに示すプロセスの後、Ｘ／ＹおよびＺ方向の位置を基板のデバイスパターンの露光に必要な精度で正確に特定するために、更なる精密スキャンプロセスが行われる。序文で述べたように、位置決めサブシステムＰＷを構成するモータおよびサーボコントローラは、このタイプのスキャンに合わせて最適化されているのではなく、続く露光プロセスに合わせて最適化されている。したがって、精密スキャンプロセスにおいて誤差が生じる恐れがあり、この誤差はなくすことができず、また、後続の測定用の基準の精度を制限する恐れがある。このイメージアライメントスキャンプロセスは時間がかかり、そのことがスループット要件と相反する。

[0062] 誤差および遅延のこうした発生源に対処するために、いくつかの提案を本明細書で行う。検討することのできる１つのタイプの解決策は、イメージアライメントセンサのスキャンを、基板テーブルＷＴ自体とは無関係のアクチュエータおよび／またはサーボシステムによって達成することである。したがって、基板テーブルに固定して取り付けられているのではなく、Ｘ／Ｙおよび／またはＺ方向に例えばボイスコイルモータまたは圧電モータによって駆動される副テーブル上に取り付けられているセンサ４００などを企図することができる。フォトディテクタ４０２は静止したままでよく、開口４０６付きの不透明層４０８だけが端から端に、および／または垂直に移動させられる。そのような手法の組合せを企図することもできる。

[0063] そのような提案に伴ういくつかの欠点には、必要なモータ、位置エンコーダ、およびサーボ電子回路の付加的な重量、ならびにそれらの固有の複雑さおよびコストがある。したがって、以下に説明する本発明の実施形態では、イメージアライメントセンサがフォトディテクタおよび開口を含み、それらが基板テーブルＷＴに対して完全に静止しているが、少なくとも精密測定状態においてスキャン移動の必要を完全になくすためにＸ／Ｙおよび／またはＺ方向に細分されている、代替手法がとられる。このセンサを「セルフスキャン」と呼ぶことができるが、実際には、スキャンは、少なくとも機械的な意味においてセンサの動作の一部ではない。

静止イメージアライメントセンサ
[0064] 図５は、パターニングデバイス（レチクル）ＭＡを示し、パターニングデバイス（レチクル）ＭＡは、例を目的として、デバイスパターン領域５０２の外側の、その４つのコーナ内に配置されたマスクアライメントマークＭ１〜Ｍ４を有する。マークＭ２の拡大図（それでもまだ非常に概略的である）が、５００と符号付けされている。このマークは、一部がＸ方向に延び、一部がＹ方向に延びる、いくつかの輝線フィーチャを含む。これらは、Ｙ軸と位置合わせされた線ＭＩＸがＸ位置情報をもたらすことを反映させるように、それぞれＭＩＹおよびＭＩＸと符号付けされている。ただ１本の線しか示されていないが、以下にさらに説明するように、線および／または格子を含めて、マークの様々な形態を企図することができる。

[0065] 図６は、図１〜３Ｃに示す装置の単純な改変版としてのみ提示される、改変型装置を示す。この改変版は、（図５に示すタイプの）改変型マスクアライメントマーク５００、および上述したセンサＩＡＳ１／ＩＡＳ２／４００の代わりに改変型イメージアライメントセンサ５０４を備える。センサ５０４は、基板テーブルＷＴ上に引き続き固定して取り付けられており、位置が正確に分かっており、および／または基板Ｗ自体の上のマークＰ１などに対して測定可能である。改変型信号処理回路５０６が、関連する記憶装置６０２および他の接続を有する別のデジタル信号プロセッサまたはコンピュータ６００へのその接続と共に示されている。ローカルの信号処理回路５０６とコンピュータ６００との間のタスクの分配は、性能要件およびコスト要件、ならびに可動テーブルＷＴにかかる重量、質量、および熱負荷の問題に関連する設計選択事項である。

第１の実施形態
[0066] 図７は、第１の実施形態でのこの新規な装置の動作原理を示す。Ｘ／Ｙ方向について、センサ７００が設けられており、センサ７００は、単一のフォトディテクタではなく、フォトディテクタ素子７０２のアレイを有する。フォトディテクタ素子７０２は、ラインアレイタイプまたは正方形アレイタイプの既知のカメラセンサと同じように、基板７０４上に集積することができる。色感度などの問題は、典型的な実施形態では優先事項である必要はないが、熱の発生（電力消費）などの問題は、民生用カメラデバイスでよりもこちらの用途での方が重大となる可能性がある。このフォトダイオードは、照明および投影システムで使用される放射の波長を感知することができる。ディテクタ素子７０２のアレイからの個々の強度読取値を信号プロセッサ７０８に送出するために、基板７０４上に読出し回路７０６も集積することができる。プロセッサ７０８は、必要に応じて、テーブル上の処理回路５０６とコンピュータ６００をどちらも図式上組み込む。この第１の実施形態では、プロセッサ７０８が、Ｘ／Ｙ誤差であるＥＸ／ＥＹの読取値を現在のＺ位置の関数として出力する。Ｚ分解能をどのように静止センサに組み込むことができるか、またそうした技法をどのように本実施形態に適用することができるかについては、後の実施形態に関連して説明する。あるいは、センサがＸ／Ｙ方向にだけ静止したままである間に、Ｚ方向のスキャン移動を従来技術と同じように実施することもできる。

[0067] フォトダイオードは、環境に直接さらしても、光学的な目的の層および／または物理的保護用の層で覆ってもよい。感光性領域の範囲をより正確に画定するために、および／または素子間のクロストークを低減させるために、開口グリッドを設けることができる。

[0068] この第１の例では、マスクアライメントマーク７１０が、投影システムＰＳの焦点の平面内にほぼ正弦曲線状のフリンジパターンを形成する規則的な格子を特徴として備えていると仮定する。空間像ＡＩＭの強度分布が、７１２に概略的に示されている。フォトディテクタ素子７０２は、その事実上の開口がＸ／Ｙ方向に個々に離隔されているため移動しないが、強度プロファイル７１２の異なる部分にそれぞれが本質的に応答する。図面の右下のグラフでは、縦軸が、添字ｉをもつ各フォトディテクタで測定された強度Ｉ（i）を表す。グラフ内に小さな正方形としてプロットされたサンプル値から、また強度プロファイルが正弦曲線状であると分かっていることから、プロセッサ７０８によって、測定されたサンプルに曲線７１４を正確に当てはめ、センサ７００のフォトダイオードアレイに対するパターンの正確な位置を計算して、出力することができる。フリンジパターンが周期的であるため、エイリアス位置が報告される場合があることを理解されたい。これは、センサ７００の事前の粗動位置決めの十分な精度によって対処することができる。代替措置には、ディテクタアレイの方が投影される格子よりも大きい場合の端点検出があり得る。あるいは、有限の格子が正弦曲線強度パターンで畳み込まれた包絡関数を有し、それを粗位置測定に使用することもできる。

[0069] 既に述べたように、図７に示す単純な例は、単一のＺ位置でのＸ／Ｙ位置を測定するようにしか適合されていない。スキャンまたは以下に述べるような他の手段によって、複数の正弦曲線をプロットすることができ、例えば７１６に点線で示す曲線をプロットすることができる。機械的にスキャンすることによってであれ、その他の方法によってであれ、異なるＺ値において測定されたサンプル値に曲線を当てはめることにより、曲線の最大振幅を特定することができ、その最大振幅はＥＺ＝０の位置を示すものである。言うまでもなく、センサ７００（または他の任意の実施形態におけるセンサ）の事実上の開口面と、基板テーブルＷＴおよび／または基板Ｗ上の他のフィーチャとの間にオフセットがある場合、あらゆる部分を既知の関係で正確に位置決めするために、そのフィーチャを測定して、オフセットとして基準に追加することができる。

[0070] 図７のセンサ７００は、個々のピクセルディテクタ７０２の間隔が、現行世代の格子およびイメージアライメントセンサの間隔よりずっと狭い場合に初めて、既知のセンサよりも高い分解能をもたらすことに留意されたい。したがって、図７の実施形態が、説明する他の実施形態に比べて魅力あるものになるには、イメージセンサ技術の向上が必要となり得る。発熱および電力消費の問題の他に考慮すべき更なる問題が、既知のシステムで使用されているより大型のディテクタ４０２に比べて必然的に低い、小型フォトダイオードの信号対雑音比（SNR）である。これらの問題は、そうすることで測定時間およびスループットに影響が及ぶ可能性はあるが、測定を繰り返して、結果を統合することにより対処することができる。

第２の実施形態
[0071] 図８は、空間像ＡＩＭを周期的な格子ではなく離散輝線８０２の形で形成するマークに基づく、新規なセンサの第２の実施形態の形態および機能原理を示す。輝線は、この例では、Ｘ位置情報を得るためにＹ方向に平行に延びて示されている。図７と同様に、新規なセンサ８００が静止ブロック（典型的には半導体基板）を備え、その上に個々のフォトディテクタ素子８０４のラインアレイが配置または形成されている。現在のＺ値についてのＥＸ／ＥＹ測定を達成するために、読出し回路８０６および処理回路８０８が設けられている。ディテクタ素子８０４のアレイが、Ｘ方向に直角に配列されているのではなく、輝線（Y）軸に対して浅い角度αで一直線に並べられていることが分かる。したがって、素子８０４のラインは、Ｘ方向にある一定の範囲にわたって非常に密な間隔で効果的に分配されていると同時に、輝線８０２の場合には位置情報を含まないＹ方向に沿って、比較的より広い範囲内で分配されている。このようにして、Ｘ方向の非常に微細なサンプリングのピッチを、より大型の、より実際的な、かつそれほど雑音を伴わないディテクタ素子８０４を用いて得ることができる。

[0072] 図８（a）の上段のグラフは、アレイから受け取ることのできる強度のサンプル値を黒い正方形で示す。この例では、周期的な正弦曲線を測定されたサンプルに当てはめるのではなく、８１２に示すように、単一のピークが特定されて、当てはめられる。プロセッサ８０８が、この曲線のピークを、おそらくはサブピクセル精度で特定して、現在の値Ｚに対する値ＥＸを出力する。下段のグラフに示すように、スキャンまたは他の手段によって、異なるＺ値に対して複数の曲線を得ることができ、最大曲線８１４を選択して、後続の測定および最終的な露光プロセスにおける基準レベルとして使用するためのＥＸ値とＥＺ値をどちらも出力することができる。ＥＹは、別のセンサ（図示せず）、および輝線が線８０２に対して直角をなす別のマークから同様に得られる。輝線がセンサ８００の上に素子８０４の範囲内で配置されてしまえば、スキャン移動が不要になり、振動が生じず、または位置サーボ誤差が生じず、したがって、イメージアライメント測定結果の精度が、センサおよびプロセッサの特性、ならびに基板テーブルＷＴ上へのその固定の安定性のみによって制限されることに留意されたい。

[0073] 実際的な一実施形態は、いくつかの輝線８０２をもたらすマスクアライメントマークを使用することができることを理解されたい。そうであっても、それらの線が格子のように干渉するのではなく、それらの線を互いに非常にはっきりと分離できることが、本実施形態の目的である。いくつかのセンサ８００を、別々の基板を用いて設けることができ、またはディテクタ素子８０４の離隔されたラインを、単一の基板全体にわたって設けることができる。複数のラインを設けると、捕捉範囲を向上させることができ（粗測定速度が高まる）、および／または素子８０４の複数のアレイからの結果の統計的組合せを使用して、雑音除去および最終結果の精度を向上させることができる。実施のこうした詳細は、当業者に容易に理解され、また当業者によって容易に適用されるので、本明細書では、本実施形態または別の実施形態に関連して明確に説明および例示しない。既に述べたように、Ｙ方向（EY）の測定用に、同じ構成が繰り返される。

[0074] 図８（b）および（c）は、それぞれ縦（Y）方向および横（X）方向のセンサ８００の概略断面の詳細を示す。図８（b）は、平面図に示したアレイ全体に比べて少数の素子８０４および開口しか示していないことに留意されたい。さらに、Ｘ軸が示されているが、言うまでもなくアレイは角度αに従ってオフセットされた軸と位置合わせされ、空間像８０２を一部の開口およびディテクタに当てさせるが、他の開口およびディテクタには当てさせないのが、このオフセット角度である。したがって、この図面および続く類似の図面では、「Ｘ」および「Ｙ」という符号付けは、特に明記しない限り、方向ＸまたはＹプラスまたはマイナスαを指すものと大まかに解釈されたい。

[0075] まず図８（b）に進むと、輝線８０２の空間像ＡＩＭの表示が楕円破線で示されている。個々のディテクタ素子８０４が、基板本体８２０の底面に、それぞれクロムまたは類似の不透明層８２４内に形成された対応する開口８２２の下方で配置されている。ある開口８２２から入る放射と、隣接する開口の下方にある素子８０４で受け取られる放射との間のクロストークは、最小限に抑えなければならない。これは、素子８０４を、事実上開口自体として見せることによって、素子８０４を、その開口の背後に図示したよりもずっと近くに配置することによって、および／または不透明材料、ならびに吸収材料、あるいはそのいずれか一方からなる物理的なバリアを素子間に設けることによって行うことができる。これらの措置は、図示されていないが、いずれも当業者の能力の範囲内にあり、その都合の良さ、コスト、および相対性能に従って選択することができる。

[0076] 図８（c）は、各ディテクタ素子８０４および開口８２２を、一方の方向（X/Y）に他方の方向（Y/X）よりも広げることによって、測定の精度を劣化させずに入射放射に対する感度が最大になる場合に、どのようにそうすることができるかについて示す。例えば、開口８２２が、輝線プロファイル８０２の最も明るいピークよりもＸ方向にずっと狭い場合、入射放射の不十分な利用により精度が失われる。一方、開口８２２が、輝線８０２の放射プロファイル内の強度ピークよりも広い場合、利用が増えないこと、ＳＮＲなどのため、空間分解能が失われる。

[0077] 図９は、図８と似た体裁でセンサ８００の改変版を示しており、この改変版では、センサブロックまたは基板８３０がＹ軸と正確に位置合わせされており（おそらくは製造を容易にするため）、素子および／または開口８０４／８２２のアレイが、本体８３０を角度αで斜めに横切って分配されている。信号処理、および図９（a）のグラフで示すように得られる信号は、図８の実施形態でのものと同一であり、さらに詳細には説明しない。図９（b）を参照すると、フォトディテクタ素子８０４が、縦方向（Y）には細分されており小さいが、Ｘ方向には光を最大に利用するために広いことがこの場合も見られるという点で、いくつかの相違を見ることができる。図９（c）に示す例では、本体８３０がディテクタ素子のアレイを支持しており、ディテクタ素子はいずれも均一に配置され、センサの長さに沿って均一な幅をもつ。不透明層８２４内の開口８２２が、異なるＸ位置に次第に進むようにプリント／エッチングされているにすぎない。開口８２２のうちほぼ真ん中の開口が、素子８０４のうち真ん中の素子の中心部分上に放射円錐８３２を投じた状態で、この断面図に示されている。例えば、アレイの始まりにより近い素子が、オフセット位置にある開口（この断面図には示されていない）から放射円錐８３４を受け取り、同様に、アレイの他端に進んだときの他方の側にとってもそうである。アレイの両極端の開口からの信号が確実に、素子８０４の終わりを越えて当たる放射の損失によって減衰しないように、注意しなければならないことが明らかであろう。あるいは、プロセッサ８００により読み出され、処理された信号に対して、そのような任意の減衰を補償するために、補正プロファイルを与えることもできる。

[0078] 図１０は、図９の改変版に似た別の改変版を示す。ここでは、同じ形態のブロック８３０が使用され、同じ処理が使用される。唯一の相違は、単一の開口ストライプ８２２が、ディテクタ素子８０４のアレイの全長にわたって設けられていることである。アレイに沿った各点では、開口壁が、８３４に概略的に示すように斜めの部分を有する。繰り返して言うが、開口を含む不透明層８２４とディテクタ素子８０４の間の近さは、素子間のクロストークが最小限に抑えられるように、図示の比率よりも実際にはずっと縮まっていてよい。「垂直」という用語は、この文脈では、厳密な意味で使用されているのはなく、リソグラフィシステムでは通常焦点方向である、基板平面に垂直な方向を指すために使用されている。

Ｚ誤差の静止測定
[0079] これまでに説明した例は、Ｘおよび／またはＹ方向に関する位置の測定に対処していたが、ここで、単一の静止センサを、機械的スキャンを用いずに、投影された空間像ＡＩＭの垂直（Z）位置合せの測定に使用することを可能にする、いくつかの改変版について説明する。これらの改変版は、第２の実施形態の文脈で説明するが、第１の実施形態および（以下に説明する）第３の実施形態にも同様に適合させ、適用することができる。

[0080] 図１１は、図８の実施形態の単純な改変版に基づくこのＺ誤差の静止測定の原理を示す。センサ９００は、光検出素子９０４のアレイおよび読出し回路９０６を支持する本体９２０を備える。本体９２０は、（X測定の場合には）マスクアライメントマークによって投影される輝線９０２に平行なＹ軸に対して、オフセット角度αで取り付けられる。

[0081] 改変型信号プロセッサ９０８が、読出し回路９０６から個々のピクセルデータを受け取り、ＥＸ値だけでなくＥＺ値も生成するようにそのデータを処理する。この目的のために、挿入詳細図に示すように、ピクセル（フォトディテクタ素子９０４）が、固定の順序で（または既知のランダムな順序で）異なる深さ値Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３に割り当てられている。ピクセルごとに異なる深さ値を達成する様式は、以下にさらに説明するように、いくつかの方法で行えるものである。設けられる異なる深さ値の数は、３つより多くても少なくてもよい。さしあたっては、光検出素子９０４から受け取ったサンプル値に単一の強度曲線を当てはめるのではなく、プロセッサ９０８が、各ピクセルと深さ値Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３の関係を使用して、それらの値を、図１１の最下部のグラフにプロットされているように、三角形、白抜きの長方形、および黒長方形で表された３つの別々のデータセットとして扱うと、単に理解されたい。

[0082] ３つのサンプルセットそれぞれに対して期待形状の曲線を当てはめると、９１２−１、９１２−２、および９１２−３と符号付けされた３つの強度／サンプル位置プロファイルが現れる。図示のように、これらの曲線は、それぞれＺ１、Ｚ２、Ｚ３深さ値に対応する。曲線９１２−３がピーク強度が最も高いので、Ｚ３に対応する値ＥＺを出力することができ、当てはめた曲線のピークのＸ位置に対応する値ＥＸも出力することができる。曲線形状が既知であり、いくつかのサンプルに当てはめられることを条件として、サブピクセル分解能を得ることができる。わずか３つの値Ｚ１、Ｚ２、およびＺ３の間でＺ方向に分解能を設ける際、Ｘ方向の分解能は、少なくとも各データセット内で３つに分割されてしまっていることが理解されよう。それでもやはり、空間像９０２内の強度分布が偏っているのではなくＸ軸に垂直な平面を中心として対称であるという仮定のもとに、より弱い曲線９１２−１および９１２−２からのＸ情報を、最も強い曲線９１２−３からのＸ情報と組み合わせて、Ｘ位置の精度を向上させることができる。さらに、曲線は、Ｚ方向に対してプロットされていないが、ピークの高さ間でも当てはめることができ、ステップＺ１、Ｚ２、Ｚ３よりも微細な分解能をＺ方向にも得ることができる。

[0083] 最も高いピークが、入手できるＺ値のうち真ん中のものではなく極端であるＺ３に対応することに注目すれば、ピーク値の両側からサンプルが得られる場合に、Ｚ値のより良好な確実性が得られることが理解されよう。実際的な一実施形態では、３レベルよりも多くのＺがあってよい。いずれにしても、図示の測定値は、粗結果として使用することができ、基板テーブルＷＴおよびセンサ９００を、わずかに異なるレベルに移動させ、（深さZ2に対する）ピーク９１２−２が３つのうちで最も高くなる測定が実施される間に、そこに固定することができる。繰り返して言うが、この方法は、（少なくとも精密結果段階での）測定中に機械的スキャンを必要としないので、精度が向上する。速度も向上し得る。

[0084] 図１２は、センサ９００を移動させずに異なるＺ値に対して並列測定を達成するための１つの技法を示す。先の図面と同様に、図１２（a）は、センサの一部の縦方向の断面を示し、図１２（b）は、横方向の断面を示す。これまでのように、何らかの形態の本体９２０が設けられており、本体９２０は、個々のフォトディテクタ素子９０４を、不透明層９２４に開いた開口９２２の下方に収容している。各ピクセルを異なるＺ値のところに効果的に配置する改変とは、隣接する各開口と基準線９４０の間の光路長を、環境とは別の屈折率を有する異なる厚さの材料を挿入することによって変更することである。屈折率がｎである場合、実距離ｄｚにおける光路長は、ｎ．ｄｚである。当然ながら、光路長および屈折率は、使用される放射の実波長、および空気または真空の代わりに存在してよい任意の液浸媒体（水）の屈折率に対して計算しなければならない。

[0085] 異なるステップ高さ（step height）が図１２（a）に並んで示されており、図１２（b）は、レベルＺ２に対応する高さのところのステップ９４２−２を通る小規模の断面を表す。他のステップ高さは、破線で９４２−１および９４２−３として示されている。

[0086] 図１３は、フォトディテクタ９０４のいくつかのラインを有する改変型センサ９００を示す。この場合の各ラインは、それ自体のＺ値を有し、例えば４本のラインの深さはＺ１〜Ｚ４である。結果ＥＸおよびＥＺを得るための処理は単に、図１１に関して説明した処理を、各Ｚ値用の開口／ディテクタが特にＸ方向に既知の量だけ互いに変位されているという実情に適合させたバージョンである。したがって、Ｘ方向の特定のオフセットを、ピクセルの異なるラインそれぞれからの結果に与えることができる。ＥＸ値は、最も強い強度を有するラインから利用することができ、またはラインすべてをその個々のオフセットと組み合わせて、納得のいく正確なＥＸ値を得ることができる。

[0087] 図１３（b）および（c）は、センサ９００を横切る４つのＺ値の実現例を示しており、それによれば、反射性材料の厚さの「階段」が、センサの長さに沿って周期的に繰り返されるのではなく長さに沿って一定であり、４つのステップの形でピクセルのラインからラインへ線Ｃ−Ｃ’に沿って推移している。図１３（c）は、ディテクタ素子９０４がこの場合は縦方向だけでなく横方向にも細分されていることも示している。どちらの実施形態（図１２、図１３）でも、クロストーク、分解能、光捕捉などの対処に関する問題が、図８〜１０の例でもそうであったように当てはまる。

[0088] 図１４は、Ｚ方向への「階段」の形成に代わるいくつかの手法を示す。図１４（a）でも（b）でも、開口９２２を形成する不透明層が、ステップ状反射性材料の下ではなくその上面上に与えられている。図１４（b）は、ディテクタ素子９０４が、本体材料を横切って開口および反射性材料からある距離を置いたところに離隔されているのではなく、基板本体９５０の上面上にある例も示す。

[0089] 反射性材料は、一例としてエッチングガラスを含んでよく、または通常の半導体処理によってフォトディテクタの上面上に一体化させることのできるような二酸化シリコンを含んでよい。説明した措置の多くの変形形態および置換を、いずれもピクセルごとに異なる光路長を与えることを目的として適用することができる。階段構造の代わりに、特に図１３の例では、傾斜ウェッジ（sloping wedge）プロファイルを形成することがより実際的となり得る。ウェッジの角度が、ビームをプリズム効果によって効果的に変位させるなどのためのものである場合、それを信号処理内でオフセットによって補償して、真のＸ値を得ることができる。反射性材料のウェッジではなく、別法として、ディテクタアレイを（X軸の周りでの回転の場合にはRXとして、またはY軸の周りでの回転の場合にはRYとして知られる）予め決められたＺ傾斜角度で取り付けることも可能である。こうすると、特別な反射性材料を用いずに、開口が基板テーブルＷＴの平面に対して異なる高さのところに本質的に配置されることになる。材料の厚さを変更する代わりに、異なる屈折率を有する一定の厚さの材料を利用することもできる。異なる材料を別々に堆積させても、単一の層の屈折率を、異なる部分をドーピングすることによって変更してもよい。これらの様々な手法は、光路長の所望の変化を達成するために組み合わせることさえできる。

[0090] 図１５は、傾けられても、反射性材料のステップまたはウェッジが設けられてもいないディテクタ本体９２０内にある、素子９０４のアレイ内の隣接するピクセルに、異なる実効Ｚ値を与えるための別の方法を示す。この例では、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２などが、９６０のように、変化するＺ高さをもつステップまたはウェッジを含むように改変される。これは、ある一定の深さのガラスもしくは他の反射性材料、または上述の変化するようにドープした材料などを与え、またはエッチング除去することによって、達成することができる。このようにする結果、空間像ＡＩＭ内の隣接する輝線が、図面内に９０２−１（Z1）、９０２−２（Z2）、９０２−３（Z3）、および９０２−４（Z4）と符号付けされた、わずかに異なる高さのところに集束される。したがって、ディテクタ素子９０４の異なるラインの開口９２２が、輝線の空間像のＺレベルのうちどこかのレベルの空間像に向き合わされたとき、単一の静止測定工程から、４つのＺ誤差値ＥＺ１〜ＥＺ４の相対的な大きさに関する情報を得て、曲線を当てはめ、それによりＺ誤差ＥＺを特定することができる。当然ながら、特別に処理したレチクルが必要なことから、本実施形態は、光リソグラフィ用途にとってそれほど好都合にはならない。

第３の実施形態
[0091] 図１６は、センサ１０００が、比較的まばらに配置されたディテクタ素子１００４を含む、第３のタイプの実施形態を示す。これまでの実施形態と同様に、読出し回路１００６およびプロセッサ１００８が設けられている。各ディテクタ素子は、十分な量の光を収集するためのラインを備えることができる。各素子は、開口の背後にあってよく、またはディテクタ自体の性質が、適切なサイズおよび形状の事実上の開口を画定してもよい。Ｘ／Ｙ方向にしか見ていないが、素子１００４が比較的まばらに配置されていることが分かる。（ページ内に）直交する方向では、素子１００４は、連続したラインでも、離散したディテクタ素子１００４のラインでもよい。図示の単純な例では、Ｚ情報が直接得られるのではなく、異なるディテクタに対して異なるＺ経路長を与える原理を、それが図１１〜１５の実施形態において適用されるのと同様に、本実施形態においても適用することができる。この目的のために、素子１００４を直交方向で細分することができる。

[0092] この場合のマスクアライメントマーク１０６０は、投影システムＰＳを通じて、空間像ＡＩＭの強度を表す強度プロファイル１００２内でスパイクで表される一連の輝線を供給するように構成される。これらの輝線の空間的周期は、一度に１つの素子だけが十分な強度の輝線を受け取ることができるように、ディテクタ素子１００４の間隔に近いがそれとはわずかに異なっている。このバーニヤ様の構成は、図１６の最下部のグラフに示されているようなサンプル値をもたらし、このサンプル値から曲線１０１２を推論することができ、またＥＸ／ＥＹの値をその曲線の中心線１０１６から導出することができる。

変形形態および適用例
[0093] 既に述べたように、上述した実施形態の様々な特徴は、独立にまたは組み合わせた形でＸおよびＹ方向に適用することができる。図１７は、Ｘ方向情報用のセンサ１１０２およびＹ方向位置情報用のセンサ１１０４を形成する光検出素子の２つの精密アレイを含んだ、センサブロック１１００を示す。これらのセンサはそれぞれ、図１３の例に似た形態で示されているが、図８〜図１６からの実施形態のいずれかに示す形態のセンサでもよい。読出し回路１１０６、１１０８が、信号をプロセッサ１１１０および１１１２に供給する。各センサ１１０２、１１０４は、Ｚ方向分解能力も有しており、プロセッサ１１１０と１１１２が一緒に、Ｚ位置情報（EZ）をもたらす。読出し回路１１０６、１１０８および／またはプロセッサ１１１０および１１１２は、ＸおよびＹ方向に別々に設ける必要はなく、必要に応じて組み合わせることもできる。

[0094] センサブロック１１１０上には、粗位置合せセンサ１１２０と、それ自体の読出し回路１１２２およびプロセッサ１１２４もある。プロセッサ１１２４は、Ｘ、Ｙ、およびＺ成分を有する粗誤差信号ＥＣを出力し、それが、精密センサ１１０２、１１０４をマスクアライメントフィーチャ、この場合には輝線１１２６、１１２８と位置合わせされた状態に至らせるために、基板テーブル位置決めシステムＰＷによって使用される。この目的のために、投影されるマスクアライメントパターンは、十字フィーチャ１１３０などの粗位置合せフィーチャも含んでいる。図から分かるように、十字フィーチャ１１３０が粗位置合せセンサ１１２０上で中心に位置合わせされてしまえば、輝線１１２６および１１２８が、そのそれぞれに対応するＸおよびＹセンサ１１０２、１１０４上で中心に置かれることになり、精密な読取値ＥＸ、ＥＹ、ＥＺを得るために基板テーブルをさらに移動させる必要はない。それに加えてまたはその代わりに、粗位置に対する補正を、破線矢印で示すように、精密位置プロセッサ１１２２、１１２４からの信号によってトリガすることもできる。

[0095] こうしたすべての変形形態の間で達成可能な精度には、処理の複雑さ、ならびにセンサの小型性およびコストの点で、トレードオフが存在する。輝線がアライメントフィーチャとして説明されているが、明視野上の暗線を原理上使用することもできる。

[0096] 精密測定フォトディテクタは、より広い範囲のＥＸ、ＥＹ、および／またはＥＺにわたって投影された同じフィーチャ、または追加のフィーチャに応答するように構成された粗動位置決め用フォトディテクタとも統合することができる。粗動位置決め用フォトディテクタは、微動位置決めに使用されるフォトディテクタとは完全に別個のものでも、共用してもよい。ディテクタのラインが、精密測定用に浅い角度αで構成されている場合、引き続きスキャン移動を用いずに、より幅広いディテクタのラインを、粗捕捉および粗測定用により大きな角度で構成することができる。

[0097] 図１８は、センサ１１５２がフォトディテクタ素子の一体型２次元アレイを備える、別の代替センサブロック１１５０を示す。この例の場合、２次元マスクアライメントパターン１１５４が生成され、例えば単純な平行線ではなく十字線が生成され、この単一のディテクタアレイが、Ｘ情報とＹ情報をどちらも、適切な処理によって分解することができる。ピクセルピッチが十分に微細であれば、このアレイは、図７の例と同様に、Ｘ、Ｙグリッドと直角に位置合わせすることができる。しかし、上で挙げた理由から、アレイをある角度に設定することにより、センサピッチ要件が緩和され、信号処理が単純になる。

[0098] マークおよび粗動位置決めシステムの他の多くの形態を企図することができ、図示の例は決して限定するものではない。その例は一定の比率のものでもない。実際的な理由から、センサブロック１１００は、広がりがその中のセンサ１１０２、１１０４よりもずっと大きくなる可能性がある。粗位置合せセンサと他のセンサが同じモジュール内に取り付けられている場合に、特にそうである。アライメントパターン全体の広がりは、１ミリメートルまたは数ミリメートル程度となる可能性がある。アライメントパターン自体内でのフィーチャのサイズおよび間隔は、１ミクロンまたは数ミクロン程度となる可能性がある。曲線の当てはめ、平均化、および他の技法によって達成される空間分解能は、フィーチャサイズおよび使用される放射の波長よりも微細となる可能性がある。フィーチャサイズは、必然的により厳格な位置決め要件を有するＥＵＶまたはインプリント装置の場合に、さらに小さくなる可能性がある。

[0099] 当業者なら、本セクション全体を通じて使用されている開口が、単一のライン（すなわち、単一の矩形の透過関数）と、より複雑なラインパターン（すなわち、平均すると矩形の透過関数に似ている、より複雑な局在的な透過関数）のどちらも意味してよいことを理解するであろう。

[00100] 一実施形態では、センサ７００、８００、９００、１０００、１１００、および１１５０などのセンサが、マスクアライメントマークＭ１〜Ｍ４のうち２つ以上を同時に読み取るように、基板テーブルＷＴ上の２、３、または４つの位置に設けられる。ＸおよびＹを同時に測定することができる限り、本発明は、速度および精度の利点をもたらすことができ、ＥＸ、ＥＹ、およびＥＺが順次または一度に２つ測定される実施形態であってもそうである。

[00101] いくつかの実施形態は、繰り返しパターンまたは平行なライン内で交互配置された異なるピクセルを用いて、異なるＺ値を同時に測定するが、１次元アレイであれ２次元アレイであれ、より複雑な交互配置パターンが可能である。サンプル間で光路長を変更するための別のオプションは、セグメント化したホイールまたは他の可動部などの可動屈折素子である。これは、ＸおよびＹ測定を、ただしそれらが厳密に同時に行われることになっている場合に、妨害しないように設計する必要がある。しかし、Ｚの変動は別の時間に測定することができ、Ｚ方向のスキャンに基板テーブルモータまたはマスクテーブルモータを用いないという利点は維持される。

[00102] 続く実施形態においては、アライメントマークとセンサの間の直接投影について例示し説明しているが、何らかの理由でアライメントマークの投影像が基板支持体とパターニングデバイスもしくはそのサポートの一方または他方で反射され、したがってセンサとアライメントマークがどちらも投影光学システムの同じ側にある変更形態が企図される。

[00103] 当業者なら、本開示に基づいて、上記および他の多くの変形形態を企図することができる。

[00104] 先の実施形態における処理ユニット６００は、図１９に示すコンピュータアセンブリとすることができることを理解されたい。コンピュータアセンブリは、本発明によるアセンブリの実施形態では、制御ユニットの形をとる専用コンピュータでよく、あるいはリソグラフィ投影装置を制御する中央コンピュータでもよい。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をロードするように構成することができる。これにより、コンピュータプログラムがダウンロードされたときに、コンピュータアセンブリが、リソグラフィ装置の前述の用途をイメージアライメントセンサ７００、８００などの実施形態を用いて制御できるようにすることができる。

[00105] プロセッサ１２２７に接続されたメモリ１２２９が、ハードディスク１２６１、読出し専用メモリ（ROM）１２６２、電気消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（EEPROM）１２６３、およびランダムアクセスメモリ（RAM）１２６４のような、いくつかのメモリコンポーネントを備えることができる。前述のメモリコンポーネントがすべて存在しなければならないというわけではない。さらに、前述のメモリコンポーネントが、プロセッサ１２２７に、または互いに、物理的にごく近接していることが不可欠ではない。それらは、ある距離を置いて離して配置することができる。

[00106] プロセッサ１２２７は、何らかのユーザインターフェース、例えばキーボード１２６５またはマウス１２６６にも接続することができる。タッチスクリーン、トラックボール、音声変換器、または当業者に既知の他のインターフェースを使用することもできる。

[00107] プロセッサ１２２７は、例えばコンピュータ実行可能コードの形をとるデータを、フロッピー（登録商標）ディスク１２６８またはＣＤＲＯＭ１２６９のようなデータ記憶媒体から読み取り、ある条件下では、データをそのようなデータ記憶媒体に記憶するように構成された、読取ユニット１２６７に接続することができる。また、ＤＶＤまたは当業者に既知の他のデータ記憶媒体を使用してもよい。

[00108] プロセッサ１２２７は、出力データを紙にプリントアウトするためにプリンタ１２７０にも接続することができ、またディスプレイ１２７１、例えば当業者に既知の他の任意のタイプのディスプレイのモニタまたはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）にも接続することができる。

[00109] プロセッサ１２２７は、通信ネットワーク１２７２、例えば公衆交換電話網（PSTN）、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）などに、入／出力（IO）を担当する送／受信部１２７３によって接続することができる。プロセッサ１２２７は、他の通信システムと、通信ネットワーク１２７２を経由して通信するように構成することができる。本発明の一実施形態では、外部コンピュータ（図示せず）、例えばオペレータのパーソナルコンピュータが、通信ネットワーク１２７２を経由してプロセッサ１２２７にログインすることができる。

[00110] プロセッサ１２２７は、独立システムとして実施しても、より大きなプログラムのサブタスクをそれぞれが実行するように構成された、並列に動作するいくつかの処理ユニットとして実施してもよい。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に分割してもよい。プロセッサ１２２７のいくつかの処理ユニットは、他の処理ユニットからある距離を置いて離して配置し、通信ネットワーク１２７２を経由して通信することさえできる。

[00111] 図１９の接続はすべて物理的接続として示されているが、これらの接続の１つまたは複数を無線にすることができることに留意されたい。それらは、「接続された」ユニット同士が、何らかの形で互いに通信するように構成されていることを示すためのものにすぎない。コンピュータシステムは、アナログ技術および／またはデジタル技術および／またはソフトウェア技術を用いてここで論じられた機能を実行するように構成された任意の信号処理システムであり得る。

[00112] 本文中では、ＩＣ製造時におけるリソグラフィ装置の使用に具体的に言及することがあるが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導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）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の用途があり得ることを理解されたい。当業者なら、そのような代替用途の文脈では、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」のいかなる使用も、それぞれ、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義なものと見なしてよいことを理解するであろう。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を与え、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール内で処理されてよい。適用可能であれば、本開示は、そのようなものおよび他の基板処理ツールに適用されてよい。その上、基板は、例えば多層ＩＣを作成するために複数回処理されてよく、そのため、本明細書に用いられる用語の基板は、既に複数の処理層を含む基板も意味してよい。

[00113] 上記では、光リソグラフィの文脈における本発明の諸実施形態の使用に具体的に言及している可能性があるが、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許容する場合は、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に形成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジストの層へと押し込むことができ、その後すぐに、レジストが、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを印加することによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジスト中にパターンを残した状態でそこから移動させられる。インプリントリソグラフィの場合、製品パターン自体をパターニングデバイスから基板に転写するために、投影システムは必要ない。にもかかわらず、光学システムを使用して、アライメントパターンをパターニングデバイスから本明細書で説明したタイプのイメージアライメントセンサに投影することができる。本発明は、光リソグラフィに限定されない。本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７もしくは１２６ｎｍの波長、またはその近くの波長を有する）紫外線（UV）放射、および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）極端紫外線（EUV）放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含む、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。

[00114] 文脈が許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを指すことができる。

[00115] 上記では、本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、述べられているものとは別の方法で実施することができることが理解されるであろう。例えば、本発明、または本発明の範囲内に含まれる特徴は、上で開示した方法について説明する機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、あるいは、そのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形態をとることができる。

[00116] 上記の説明は、限定するものでなく、例示的なものであるものとする。したがって、以下で述べられている特許請求の範囲から逸脱することなしに、述べられている本発明に修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。

Claims (11)

1. パターニングデバイスから基板上にパターンを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取り、かつ前記パターンをパターニング位置に保持された基板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に前記基板を保持するための基板支持体と、
   前記パターンが前記基板上の正確に分かっている位置に与えられるように、前記基板支持体、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互いに移動させる少なくとも１つの位置決めサブシステムと、
   前記パターニング位置に対する前記基板の位置を測定し、かつ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、
   アライメントマークから投影された放射を受け取る少なくとも１つのセンサであって、該アライメントマークが前記パターニングデバイスと関連付けられ、該センサが前記基板支持体と関連付けられる、少なくとも１つのセンサと、
   前記センサからの信号を受け取り且つ処理して、前記投影されたアライメントマーク内の空間情報を分解し、前記基板支持体と前記パターニング位置の位置関係を測定するための基準を確立するプロセッサと、を含み、
   前記センサは、前記センサおよび前記プロセッサが前記基準位置を確立する際の少なくとも最終工程を前記基板支持体とパターニングデバイスを互いに静止状態に保ちながら実施するように動作可能であるように、少なくとも１次元で分離されたフォトディテクタ素子のアレイを備え、
   前記センサが、ラインの形で配列されたフォトディテクタ素子の少なくとも１つのアレイを備え、
   前記ラインが、前記投影されたアライメントマーク内の線の方向に対してある角度で方向付けられ、
   前記プロセッサが、前記アレイの信号から、前記投影されたアライメントマーク内の前記線に垂直な次元での基準位置を計算する、装置。
2. 異なる次元それぞれの基準位置を測定するために、複数のセンサが設けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記センサが、複数のフォトディテクタ素子を備え、
   前記プロセッサが、異なる素子を、前記アライメントマークからそれぞれに異なる光路長に従って区別し、それにより、投影システムの光軸に平行な次元（Z）での基準位置を計算する、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記センサが、フォトディテクタ素子間に光路長差を与えるように、構築および／または取り付けられる、請求項３に記載の装置。
5. フォトディテクタ素子間の光路長差が、前記素子の前に配置される材料の厚さおよび屈折率の一方または両方を変更することによって与えられる、請求項４に記載の装置。
6. 基板平面に平行な直交する２方向それぞれの基準位置を測定するために、少なくとも２つのグループのフォトディテクタ素子が設けられ、
   前記グループの一方または両方がさらに、投影システムの光軸に平行な第３の次元で測定を行う、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記センサが、前記基板支持体が静止状態に保たれる間に３つの次元での基準位置を同時に測定するように動作可能である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. パターニングデバイスから基板上にパターンを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取り、かつ前記パターンをパターニング位置に保持された前記基板の一部分に与えるパターニングサブシステムを用意する工程と、
   前記基板を基板支持体上に保持する工程と、
   前記パターニング位置に対する前記基板の位置を測定する工程と、
   前記測定する工程の結果を用いて、前記パターンが前記基板の所望の部分に与えられるように、前記基板支持体、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移動シーケンスにおいて互いに位置決めしながら、前記パターニングサブシステムを動作させる工程と、
   前記与えられたパターンに従って製品フィーチャを形成するように、前記基板を処理する工程とを含み、
   前記測定する工程が、（i）前記パターニングデバイスと関連付けられたアライメントマークから投影された放射を、少なくとも１次元で分離された光検出素子のアレイを備える、前記基板支持体と関連付けられたセンサを用いて受け取り、（ii）前記センサからの信号を、前記投影されたアライメントマーク内の空間情報を分解するように処理して、前記基板支持体と前記パターニング位置の位置関係を測定するための基準を少なくとも前記１次元で確立する予備工程を含み、それにより、前記センサおよびプロセッサが、前記基準位置を確立する際の少なくとも最終工程を、前記基板支持体とパターニングデバイスが互いに静止状態に保たれる間に実施し、
   前記センサが、ラインの形で配列されたフォトディテクタ素子の少なくとも１つのアレイを備え、
   前記ラインが、前記投影されたアライメントマーク内の線の方向に対してある角度で方向付けられ、
   前記プロセッサが、前記アレイの信号から、前記投影されたアライメントマーク内の前記線に垂直な次元での基準位置を計算する、方法。
9. 基板平面に平行な直交する２方向それぞれの基準位置を測定するために、少なくとも２つのセンサが設けられ、
   前記センサの一方または両方がさらに、投影システムの光軸に平行な第３の次元で測定を行う、請求項８に記載の方法。
10. 前記パターニングデバイス上のアライメントマークが対応していれば、前記センサが、前記予備工程内で、基板テーブルと前記パターニングデバイスが互いに静止状態に保たれる間に３つの次元での基準位置を同時に測定するように動作可能である、請求項９に記載の方法。
11. リソグラフィ装置を制御するための機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含む、コンピュータプログラムであって、前記命令が、前記装置の１つまたは複数のプログラマブルプロセッサに、前記センサからの信号を、前記投影されたアライメントマーク内の空間情報を分解するように処理させて、前記基板支持体と前記パターニング位置の位置関係を測定するための基準を少なくとも１次元で確立させるように、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法の前記測定工程および位置決め工程を制御するように適合され、前記基準位置を確立する際の少なくとも最終工程が、前記基板支持体が静止状態に保たれる間に実施される、コンピュータプログラム。