JP6654251B2 - リソグラフィ方法およびリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１５年１１月３０日に出願された欧州出願１５１９７０５０．６号の利益を主張し、その全体が参照により本書に援用される。

［技術分野］
本発明は、リソグラフィ方法およびリソグラフィ装置に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板（例えばウェハ）のターゲット部分に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。このような場合、パターニングデバイス（代替的にマスクまたはレチクルと称される）を用いてＩＣの個々の層の上に形成されるべき回路パターンが生成されうる。このパターンは、放射感受性材料（レジスト）の層を有するウェハ（例えばシリコンウェハ）のターゲット部分（例えばダイの一部、一つのダイまたは複数のダイを備える）に転写されることができる。一般に、一つの基板は、連続的に露光される隣接するターゲット部分のネットワークを含むであろう。既知のリソグラフィ装置は、いわゆるスキャナを含み、ビームを通じてパターンを所定の方向（「スキャン」方向）にスキャンする一方で、この方向に平行または反平行に基板を同期してスキャンすることにより各ターゲット部分が照射される。

ウェハ上に像を投影するとき、ウェハテーブル上に保持されるウェハが投影される像を受けるために正確に位置決めされることが保証されることが望ましい。ウェハテーブルは、６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ_Ｘ、Ｒ_Ｙ、Ｒ_Ｚ）を有する位置決めシステムを用いて位置決めされる。ウェハテーブルの任意の所与の位置について、６自由度のそれぞれに誤差が存在するであろう。位置決めシステムの較正は、これらの誤差を測定および記録するために実行される。この較正は、リソグラフィ装置の後続の動作中にウェハテーブルが正確に位置決めされることを可能にする。ウェハテーブルの位置決めを較正する一つの既知の方法は、ウェハ上の密集した配置内にアライメントマークを結像させ、その後に結像したアライメントマークを現像してその位置を測定することである。この方法は、非常に時間がかかり、例えば数時間を必要とするかもしれない。

例えば、本書または他の箇所で特定される従来技術の問題の一以上を除去または軽減する方法を提供することが望ましい。

本発明の第１態様によれば、リソグラフィ装置内でウェハを露光する方法が提供される。この方法は、ウェハの露光シーケンスの間に少なくとも一つの較正測定を実行することを備える。各較正測定は、少なくとも一つの放射極を用いて、リソグラフィ装置の投影システムのマスクを支持するサポート構造およびマスクの少なくとも一方の上にあるマスク側回折格子を照明することと；投影システムを通じて生じる少なくとも二つの異なる回折次数を照明極ごとに結合させることと；投影システムを用いて、回折次数の回折によって組み合わせ回折次数のペアが形成されるように、ウェハの露光ルート上にある又はそれに隣接する対象物グレーティングに回折次数を投影することと、；投影システムを通って戻る組み合わせ回折次数を、組み合わせ回折次数の強度を測定するよう構成される検出器システムに結合させることと；組み合わせ回折次数の測定された強度を用いて、対象物グレーティングの位置を測定することと；を備える。

このようにして、正確かつ効率的な較正測定は、リソグラフィ装置のスループットへの不利益を最小にしながら、リソグラフィ装置の露光動作中に実行されてもよい。ウェハの露光シーケンスは、ウェハの任意のターゲット部分の露光前または後に実行されるステップを含んでもよく、例えば、ウェハの事前位置決めおよび露光後の位置決めを含んでもよいことが理解されよう。検出器システムは、一以上の検出器を備えてもよい。

この方法は、少なくとも一つの較正測定に応じて、ウェハのターゲット部分を露光する前に、ウェハおよび／またはサポート構造の露光ルートを調整することを備えてもよい。

少なくとも一つの較正測定は、ウェハの任意のターゲット部分を露光する前の露光シーケンスの開始時に実行されてもよい。

対象物グレーティングは、ウェハテーブル上のウェハから離れて位置してもよい。代わりに、対象物グレーティングは、ウェハ上に位置してもよい。例えば、対象物グレーティングは、ウェハのターゲット部分の間のスクライブラインに位置してもよい。ウェハ上に位置する少なくとも一つの対象物グレーティングとともに複数の対象物グレーティングが存在してもよく、少なくとも一つの対象物グレーティングはウェハより外側のウェハテーブル上に位置してもよい。

少なくとも一つの較正測定は、ウェハのターゲット部分の露光後であって、次の露光シーケンスでの露光より前に実行されてもよい。

この方法は、少なくとも一つの較正測定を実行する前に放射ビームの照明モードを調整することをさらに備えてもよい。

この方法は、第１照明モードを有する放射ビームを用いてウェハの第１ターゲット部分を露光することと、複数の放射極を提供するための放射ビームの照明モードを調整し、調整された照明モードを用いて少なくとも一つの較正測定を実行することと、をさらに備えてもよい。

この方法は、サポート構造を移動させ、マスクからサポート構造上の回折グレーティングに向けて放射ビームを移動させることをさらに備えてもよい。

この方法は、マスク側回折格子および／または対象物グレーティングにより生成される少なくとも一つの不要な回折次数をフィルタして除去することをさらに備えてもよい。

この方法は、マスク側回折格子により生成される不要な回折次数をフィルタして除去し、照明極ごとに二つの回折次数のみを投影システムに向けて透過させることをさらに備えてもよい。

この方法は、組み合わせ回折次数のみが検出器に入射するようするように、対象物グレーティングにより生成される不要な回折次数をフィルタして除去することをさらに備えてもよい。

不要な回折次数をフィルタして除去することは、マスク側回折格子のフィールド面から離れてマスク側回折格子の近傍から延在するタワーの壁を用いて実行されてもよい。

この方法は、タワーの壁の開口を用いて、マスク側回折格子により生成される所望の回折次数を透過させることをさらに備えてもよい。

この方法は、マスク側回折格子のフィールド面から離れてマスク側回折格子の近傍から延在するタワーの反射性外面を用いて、組み合わせ回折次数を検出器に向けて反射させる一方で不要な回折次数をフィルタして除去することをさらに備えてもよい。

タワーの壁の開口およびタワーの反射性外面は、光軸に対してオフセットしてもよい。

この方法は、マスクと投影システムの間のスクリーンを用いて、マスク側回折格子により生成される不要な回折次数をフィルタして除去することをさらに備えてもよい。

組み合わせ回折次数に対応するスクリーン上の場所に入射する放射の強度が測定されてもよい。

照明放射極は、光軸に対してオフセットしてもよい。

対象物グレーティングは、一次元であってもよく、リソグラフィ装置のスキャン方向と実質的に平行な対象物グレーティング方向に延在してもよい。対象物グレーティング方向の対象物グレーティングの位置の測定値は、二つの放射極を用いて取得されてもよい。

対象物グレーティングは、一次元であってもよく、リソグラフィ装置のスキャン方向に実質的に直交する対象物グレーティング方向に延在してもよく、その方向の対象物グレーティングの位置測定値は、二つの放射極を用いて取得されてもよい。

二つの検出器は、組み合わせ回折次数の強度を測定するために用いられてもよい。二つの検出器は、対象物グレーティング方向と同じ方向に離間してもよい。

マスク側回折格子は、二次元であってもよい。

マスク側回折格子は、リソグラフィ装置のスキャン方向とは平行ではないマスク側回折格子方向に延在してもよい。

対象物グレーティングは、二次元であってもよく、実質的にウェハ全体にわたって延在してもよい。

対象物グレーティングは、溝により分離される四角形を備えてもよく、対象物グレーティングは、１対１ではないデューティサイクルを有してもよい。

対象物グレーティングの周期は、マスク側回折格子の周期と一致してもよい。

複数のマスク側回折格子は、同時に照明されてもよく、その結果として検出器から出力される信号がモニタされてもよい。

マスク側回折格子は、隣接するマスク側回折格子間で約１２０度の位相分離を提供するように位置決めされてもよい。

複数の対象物グレーティングの位置が同時に測定されてもよく、測定された対象物グレーティングの位置の差が決定されてもよい。

測定された対象物グレーティングの位置の差は、ウェハの位置決め誤差を示すベクトルマップを生成するために用いられてもよい。

ウェハの位置決め誤差を示すベクトルは、三つの位置自由度および三つの回転自由度でウェハの位置を特徴付けてもよい。

ウェハの位置決め誤差マップは、ウェハのリソグラフィ露光中のウェハの位置決め誤差を補正するためにその後に用いられてもよい。

ウェハに特定のパターンを露光する後続のリソグラフィ露光の間に用いられるであろうウェハ位置のためだけに、対象物グレーティングの位置が測定され、ウェハ位置決め誤差が決定されてもよい。

対象物グレーティングの位置は、実質的にウェハの面内方向について測定されてもよく、ウェハ面内に実質的に直交する方向について測定されてもよい。

ウェハ面に実質的に直交するウェハグレーティング位置は、対応する組み合わせ回折次数を検出する検出器から出力される信号間の差を決定することにより取得されてもよい。

信号間の差は、同時に異なる検出器から出力される信号について決定されてもよい。

信号間の差は、異なる時間に同じ検出器から出力される信号について決定されてもよい。

四つの放射極がマスク回折格子を照明するために用いられてもよく、四つの検出器が設けられ、各検出器が異なる組み合わせ回折次数の強度を測定してもよい。

検出器のうちの二つは、第１方向に離れた場所での放射強度を測定するために用いられてもよく、検出器のうちの二つは、第２方向に離れた場所での放射を測定するために用いられてもよく、第２方向は、第１方向に実質的に直交してもよい。

本書には測定方法も記載される。この方法は、複数の放射極を用いてリソグラフィ装置の投影システムのマスク側にてマスク上の回折格子を照明することと、投影システムを通じて生じる少なくとも二つの異なる回折次数を照明極ごとに結合させることと、投影システムを用いて、ウェハ上のグレーティングに回折次数を投影し、その回折次数の回折により組み合わせ回折次数のペアを形成することと、投影システムを通って戻る組み合わせ回折次数を、組み合わせ回折次数の強度を測定するよう構成される検出器に結合させることと、組み合わせ回折次数の測定された強度を用いて、ウェハグレーティングの位置を測定することと、を備える。

この方法は、従来技術として知られていない方法でウェハのグレーティング位置を測定することを有利に可能にする。これは、従来技術として知られるものよりも時間効率の優れた方法でウェハテーブルの位置を較正することを可能にする。

本書にはマスクセンサ装置も記載される。この装置は、グレーティングが設けられる基板と、基板から延在し、グレーティングにより生成される不要な回折次数をフィルタして除去するように位置決めされた壁を有するタワーと、タワーの壁の外面により反射される回折次数を受けるよう位置決めされる検出器と、を備える。

タワーは、光軸に対してオフセットされた開口を含んでもよい。

グレーティング、タワーおよび検出器はモジュールを構成してもよく、複数のモジュールが基板上に設けられてもよい。

本書にはマスクセンサ装置も記載される。この装置は、グレーティングが設けられる基板と、基板の平面から離れたスクリーンであって、グレーティングにより生成される所望の回折次数の透過を可能にするよう位置決めされた開口を含むスクリーンと、スクリーンとは反対側に基板から入射する放射を受けるよう配置される検出器と、を備える。検出器は、検出されることが望ましい回折次数に対応するスクリーン上の場所に入射する回折次数を受けるように位置決めされる。

開口は、光軸に対してオフセットされるアームを含んでもよい。

グレーティング、スクリーン開口および検出器はモジュールを構成してもよく、マスクセンサは複数のモジュールを備えてもよい。

本書には回折グレーティングが設けられるウェハも記載される。回折グレーティングは、二次元であり、実質的にウェハ全体にわたって延在する。

回折グレーティングは、溝によって分離される四角形を備えてもよく、１対１ではないデューティサイクルを有してもよい。

回折グレーティングは、他のマークが設けられるギャップを含んでもよい。

本書には測定方法も記載される。この方法は、複数の放射極を用いてリソグラフィツールの投影光学系の第１側にある回折格子を照明することと、投影光学系を通じて生じる少なくとも二つの異なる回折次数を照明極ごとに結合させることと、投影光学系を用いて対象物上のグレーティングに回折次数を投影し、その回折次数の回折により組み合わせ回折次数のペアを形成することと、投影光学系を通って戻る組み合わせ回折次数を、組み合わせ回折次数の強度を測定するよう構成される検出器に結合させることと、組み合わせ回折次数の測定された強度を用いて対象物グレーティングの位置を測定することと、を備える。

本書にはリソグラフィツールも記載される。このリソグラフィツールは、放射ビームを提供する照明システムと、放射ビームを回折させるグレーティングが設けられる基板を含むマスクセンサ装置を支持するサポート構造と、対象物を保持するサポート構造と、回折放射ビームを対象物に投影する投影光学系と、を備える。マスクセンサ装置は、基板から延在し、グレーティングにより生成される不要な回折次数をフィルタして除去するよう位置決めされる壁を有するタワーと、タワーの壁の外面により反射される回折次数を受けるよう位置決めされる検出器と、をさらに備える。

本書にはリソグラフィツールも記載される。このリソグラフィツールは、放射ビームを提供する照明システムと、放射ビームを回折させるグレーティングが設けられる基板を含むマスクセンサ装置を支持するサポート構造と、対象物を保持するサポート構造と、回折放射ビームを対象物に投影する投影光学系と、を備える。マスクセンサ装置は、基板面から離間するスクリーンであって、グレーティングにより生成される所望の回折次数の透過を可能とするよう位置決めされる開口を含むスクリーンと、基板からスクリーンの反対側に入射する放射を受けるよう配置される検出器であって、検出されることが望ましい回折次数に対応するスクリーン上の場所に入射する回折次数を受けるように位置決めされる検出器と、をさらに備える。

本書には測定方法も記載される。この方法は、放射極を用いてリソグラフィ装置の投影システムのマスク側のマスク上にある回折格子を照明することと、投影システムを通じて生じる少なくとも二つの異なる回折次数を結合させることと、投影システムを用いて回折次数をウェハ上のグレーティングに投影し、その回折次数の回折により組み合わせ回折次数を形成することと、投影システムを通って戻る組み合わせ回折次数を、組み合わせ回折次数の強度を測定するよう構成される検出器に結合させることと、組み合わせ回折次数の測定された強度を用いてウェハグレーティングの位置を測定することと、を備える。

本書にはリソグラフィ装置も記載される。このリソグラフィ装置は、放射ビームを提供する照明システムと、放射ビームを回折させるグレーティングが設けられる基板を含むマスクセンサ装置を支持するサポート構造と、基板を保持する基板テーブルと、回折放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、を備える。マスクセンサ装置は、基板から延在し、グレーティングにより生成される不要な回折次数をフィルタして除去するよう位置決めされる壁を有するタワーと、タワーの壁の外面により反射される回折次数を受けるよう位置決めされる検出器と、をさらに備える。

本書にはリソグラフィ装置も記載される。このリソグラフィ装置は、放射ビームを提供する照明システムと、放射ビームを回折させるグレーティングが設けられる基板を含むマスクセンサ装置を支持するサポート構造と、基板を保持する基板テーブルと、回折放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、を備える。マスクセンサ装置は、基板面から離間するスクリーンであって、グレーティングにより生成される所望の回折次数の透過を可能とするよう位置決めされる開口を含むスクリーンと、基板からスクリーンの反対側に入射する放射を受けるよう配置される検出器であって、検出されることが望ましい回折次数に対応するスクリーン上の場所に入射する回折次数を受けるように位置決めされる検出器と、をさらに備える。

本発明の実施の形態は、単なる例示として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の以下の概略的な図面とともに説明されるであろう。
本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す図である。 本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置の一部および測定方法を概略的に示す図である。 本発明のある実施の形態に係る回折次数の生成および測定を概略的に示す図である。 本発明のある実施の形態に係る回折次数の生成および測定を概略的に示す図である。 本発明のある実施の形態に係る回折次数の生成および測定を概略的に示す図である。 図３−５に示される実施の形態のシミュレーション結果を示す図である。 図３−５に示される実施の形態のシミュレーション結果を示す図である。 図３−５に示される実施の形態のシミュレーション結果を示す図である。 図３−５に示される実施の形態のシミュレーション結果を示す図である。 本発明のある実施の形態に係る複数のマスクセンサモジュールを備えるマスクセンサ装置を概略的に示す図である。 一つのマスクセンサモジュールの一つの壁を示す図である。 ウェハの表面を横切るウェハテーブル位置の較正方法を示す図である。 本発明のいくつかの実施の形態の部分を形成する回折格子を概略的に示す図である。 望ましくない方法での回折次数の混合を概略的に示す図である。 望ましくない回折次数の混合が回避または低減された本発明のある実施の形態を概略的に示す図である。 図１５の実施の形態を概略的に示すが、軸外照明の影響を示す図である。 望ましくない回折次数の混合が回避または低減された本発明のある実施の形態に係る回折次数の生成および測定を概略的に示す図である。 望ましくない回折次数の混合が回避または低減された本発明のある実施の形態に係る回折次数の生成および測定を概略的に示す図である。 望ましくない回折次数の混合が回避または低減された本発明のある実施の形態に係る回折次数の生成および測定を概略的に示す図である。 図１７−１９に示される実施の形態の部分を形成するタワーを示す図である。 図１７−１９に示される実施の形態の部分を形成するタワーを示す図である。 図１７−１９に示される実施の形態の部分を形成するタワーを示す図である。 本発明の代替的な実施の形態を概略的に示す図である。 図１５に示される実施の形態および代替的な関連する実施の形態を概略的に示す図である。 本発明の別の代替的な実施の形態を概略的に示す図である。 本発明の別の代替的な実施の形態を概略的に示す図である。 本発明の別の代替的な実施の形態におけるマスクセンサ構成を概略的に示す図である。 本発明のある実施の形態におけるウェハ回折格子の配置例を概略的に示す図である。 代替的なマスクセンサ構成を概略的に示す図である。

図１は、本発明の特定の実施の形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、放射（例えば１９３ｎｍのＤＵＶ放射）のビームＰＢを調整し、所望の照明モードを生成するよう構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと；マスクセンサ装置ＭＳを支持し、符号ＰＬに対してマスクセンサ装置を正確に位置決めするために第１位置決め装置ＰＭに接続されるサポート構造ＭＴと；ウェハＷを保持し、符号ＰＬに対してウェハを正確に位置決めするために第２位置決め装置ＰＷに接続されるウェハテーブルＷＴと；マスクセンサ装置ＭＳにより放射ビームＰＢに付与されるパターンをウェハＷに結像させるよう構成される投影システム（例えば、一連の屈折型レンズ）ＰＬと；を備える。

ここに図示されるように、装置は透過型（例えば透過型マスクを用いる）型式である。代替的に、装置は反射型（例えばＥＵＶリソグラフィ装置）であってもよい。

照明システムＩＬは放射ビームを放射源ＳＯから受ける。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合、別体であってもよい。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するとみなされず、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに向けて、例えば適切な方向付けミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの助けを借りて通過する。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とともに放射システムと称されてもよい。

イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調整するための調整手段を含んでもよい。調整手段は、イルミネータの瞳面における放射ビームの外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常それぞれシグマアウタおよびシグマインナと称される）を調整するために用いられてもよい。さらに、調整手段は、ダイポール（双極）モード、クオドラポール（四重極）モードまたは他のモードといった照明モードを選択するために用いられてもよい。イルミネータＩＬは、所望の照明モードを有する調整された放射ビームＰＢを提供する。

放射ビームＰＢは、サポート構造ＭＴにより保持されるマスクセンサ装置ＭＳに入射する。マスクセンサ装置は、放射ビームを回折させる回折格子ＭＧを備える。回折された放射ビームは、ウェハＷにビームを合焦させ、これによりマスク回折格子ＭＧの像を形成する投影システムＰＬを通過する。ウェハには、回折格子ＷＧのアレイ（二つのみが概略的に図示される）または単一の回折格子が設けられ、これらは実質的にウェハ全体にわたって延在する（別途後述する）。二次元グリッドプレート（不図示）は、第２位置決め装置ＰＷの位置をモニタするために用いられる。代替的な構成において、干渉計（不図示）が第２位置決め装置ＰＷの位置をモニタするために用いられてもよい。第２位置決め装置は、ウェハ回折格子ＷＧがマスク回折格子ＭＧの像に対して位置決めされるようにウェハテーブルＷＴを移動させるために用いられる。ウェハ回折格子ＷＧは、入射する放射を回折させる。この回折された放射の一部は、投影システムＰＬを通って戻り、マスクセンサ装置ＭＳの部分を形成する検出器Ｄ１，Ｄ２に入射する。検出器Ｄ１，Ｄ２は、ウェハ回折格子ＷＧのＸ方向およびＺ方向の位置を測定するために用いることができる出力信号を提供する。後述されるように、二つよりも多い検出器が設けられてもよい。コントローラＣＴは、基板テーブルＷＴの移動を制御する。コントローラＣＴは、検出器Ｄ１，Ｄ２から出力される信号を受信してもよく、これらを二次元グリッドプレート（または干渉計）により測定される基板テーブルＷＴの位置の関数として記録してもよい。検出器Ｄ１，Ｄ２から出力される信号は、例えばコントローラＣＴと無線で通信されてもよい。代替的に、検出器Ｄ１，Ｄ２から出力される信号は、マスクセンサ装置ＭＳの部分を形成するメモリに保持され、マスクセンサ装置ＭＳがリソグラフィ装置から除去された後にメモリから読み出されてもよい（または、リソグラフィ装置のいくつかの他の部分に転送されてもよい）。ある実施の形態において、別途後述されるように、光ファイバが位置Ｄ１，Ｄ２に配置されてもよく、離れて配置される検出器に入射する放射を結合させるために用いられてもよい。検出器Ｄ１，Ｄ２から出力される信号は、ウェハＷの位置を測定し、それにより第２位置決め装置ＰＷの較正を提供するために用いられてもよい。プロセッサは、検出器から出力される信号を用いてウェハＷの位置を計算するために用いられてもよい。プロセッサは、例えばコントローラＣＴの部分を形成してもよい。

図２は、検出器Ｄ１により測定される場合にウェハ回折格子ＷＧの位置の決定に用いることが可能な組み合わせ回折次数の生成にマスクセンサ装置がどのように用いられうるかの例を概略的に示す。マスクセンサ装置ＭＳは、マスク基板Ｓを備え、マスク基板Ｓ上には回折格子ＭＧ、検出器Ｄ１および壁のペア８，９が設けられる。マスクセンサ装置ＭＳは、リソグラフィ装置の投影システムＰＬのマスク側（つまり、リソグラフィ装置の通常動作中にマスクが位置するであろう場所）に位置する。放射ビームＰＢは、マスク回折格子ＭＧに入射する。放射ビームは、放射源ＳＯにより生成される（図１参照）。したがって、放射ビームは、製造中にウェハを露光するためにリソグラフィ装置により用いられるであろう波長（例えば１９３ｎｍ）と一致する波長を持つ化学線（紫外線）である。放射ビームは、双極（または四重極）モードであり、単純化のために図２ではそのうちの一つの極のみが示される。マスク回折格子は、放射ビームを回折し、０次の回折次数Ｌ０および１次の回折次数Ｌ１を形成する。これら二つの回折次数Ｌ０，Ｌ１は、投影システムＰＬを通過し、投影システムによりウェハＷに合焦される。他の回折次数も生成されるが、それらは壁８，９のいずれかにより遮蔽されるか（壁は、不要な回折次数をフィルタして除去するフィルタとして機能する）、または、投影システムＰＬの開口数（ＮＡ）の外側に外れる。ウェハＷには入射する放射を回折する回折格子ＷＧが設けられる。数個の回折次数が生成されうるが、二つの回折次数のみが図示される。図示される第１の回折次数は、マスクグレーティングＭＧにより回折される０次放射から生成されるウェハグレーティングＷＧの２次の回折次数である。これはＬ０，２の表記を用いて識別される。図示される第２の回折次数は、マスクグレーティングＭＧにより回折される１次放射から生成されるウェハグレーティングＷＧの１次の回折次数である。これは符号Ｌ１，１を用いて識別される。これら二つの回折次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、互いに一緒に伝搬する（これらは同一線上にある）。二つの回折次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、組み合わせ回折次数（または組み合わせ次数）とも称されうる。組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、投影システムＰＬを通って戻るように伝搬する。組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１は、その後、組み合わせ次数を検出器Ｄ１に向けさせる壁９の反射面Ｍ１に入射する。検出器Ｄ１は、強度検出器であり、組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１の強度を測定する。他の回折次数（組み合わせ次数を含む）も投影システムＰＬを通って戻るように伝搬しうるが、これら他の次数は、壁９の反射面Ｍ１に入射しないため、検出器Ｄ１に入射しない。したがって、壁９は、この場合、組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１を選択し、他の回折次数を除外するフィルタとしても機能する。したがって、壁８，９はフィルタとして二回機能し、一回はマスクグレーティングＭＧで回折される放射向けであり、一回はウェハグレーティングＷＧで回折される放射向けである。

組み合わせ次数Ｌ０，２、Ｌ１，１の強度は、ウェハグレーティングＷＧと、入射回折次数Ｌ０およびＬ１により形成されるマスクグレーティングＭＧの空中像との間の相対的な位置合わせ（アライメント）に依存する。マスクグレーティング空中像の輝線をウェハグレーティングの反射部分に位置合わせすることは、検出器Ｄ１にて高い強度を生成するであろう。逆に、マスクグレーティング空中像の暗線をウェハグレーティングの反射部分に位置合わせすることは、検出器Ｄ１にて低い強度を生成するであろう。したがって、ウェハグレーティングＷＧのＸ方向の移動は、マスクグレーティング空中像の輝線とウェハグレーティングの反射部分との間の相対的な位置合わせの変化を生じさせ、組み合わせ次数の強度を正弦関数的に変化させるであろう。ここではグレーティングの線（ライン）に言及しているが、線で形成されないグレーティング（例えば、市松模様のグレーティングといった二方向に延在するグレーティング）にも同様に適用される。

マスクグレーティングの空中像は投影システムＰＬの光軸について対称ではない二つの回折次数Ｌ０，Ｌ１により形成されるため、空中像は光軸に対して傾いている。空中像の傾斜角は、二つの入射回折次数Ｌ０，Ｌ１を二等分し、図２においてθとして示される。マスクグレーティング空中像の傾斜角θに起因して、空中像の輝線とウェハグレーティングの反射部分との相対的な位置合わせは、ウェハグレーティングのＺ方向の位置（つまり、投影システムの焦点面に対するウェハグレーティングの位置）の関数として変化するであろう。繰り返しになるが、ここではグレーティングのラインについて言及しているが、ラインで形成されないグレーティングにも同様に適用される。

別途後述されるように、複数の検出器が用いられる場合、Ｚ方向の移動はＸ方向の移動により生成される信号とは異なる信号を検出器にて生成するであろう。これは、Ｚ方向の測定とＸ方向の測定との間の区別を可能にする。

マスクセンサ装置ＭＳの変形された構成が図３に概略的に示される。図３のマスクセンサ装置は、図２のマスクセンサ装置から異なる回折次数を透過および検出するよう構成される。図２に示される実施の形態と同様、図３に示されるマスクセンサ装置ＭＳは、マスク基板Ｓおよび回折格子ＭＧを備える。入射する放射の単一極および単一検出器を示す代わりに、図３は二つの入射極Ｌ，Ｒおよび二つの検出器Ｄ１，Ｄ２を示す。上から見たマスク回折格子ＭＧの拡大視が図３に含まれる。壁１８，１９は、マスク基板Ｓの下方に延在し、開口とマスク基板Ｓの間で放射の通過を可能にする開口１０，１１を含む。図３の概略的な性質に起因して、および、図示の単純化のため、壁１８，１９がマスク基板Ｓに接続される方法は示されていない（これは別途後述される）。マスクセンサ装置ＭＳには、図示の単純化のためにここで省略された追加の構成要素が設けられてもよい。

マスクセンサ装置ＭＳは、図３において第１極および第２極Ｌ，Ｒにより概略的に示される双極モードを備える放射ビームを用いて照明される。双極モードは、約２／３のシグマインナおよび約３／３のシグマアウタを有してもよい。別の言い方をすれば、双極モードは、投影システムの開口数の外側の３分の１を占める（これは、相対的に高いシグマとみなされうる）。マスク回折格子ＭＧは、この入射放射を複数の回折次数に回折させる。これは、図２において０次Ｌ０、１次Ｌ１および２次Ｌ２として概略的に示され、これらは双極の左手極Ｌから生成される。また、０次Ｒ０、１次Ｒ１および２次Ｒ２は双極の右手極Ｒから生成される。壁１８，１９は、その外面が反射性であるが、放射を遮蔽するよう機能する内面を有する。したがって、２次の回折次数Ｌ２，Ｒ２は、壁１８，１９により遮蔽される（壁１８，１９は、２次の回折次数をフィルタして除去する）。いずれにしても、２次の回折次数Ｌ２，Ｒ２は、マスク回折格子ＭＧの１対１のデューティサイクルに起因して比較的小さい振幅を有する。ミラーＭ１，Ｍ２の遮蔽作用に起因して、０次Ｌ０，Ｒ０および１次Ｌ１，Ｒ１のみがリソグラフィ装置の投影システムＰＬ（不図示）に入射し、ウェハ上に結像される。高次の回折次数（つまり、２次より高い次数）は、投影レンズの開口数の外側に外れる。

図４は、投影システムの通過後にマスクグレーティングにより回折される放射が入射するウェハＷを概略的に示す。図４は、ウェハ上に設けられる回折格子ＷＧにより回折されている放射も示す。ウェハグレーティングＷＧは、透過型というよりは反射型であるが、図示を容易にするため、ウェハグレーティングにより反射されている放射がウェハＷの下方に示される。ウェハグレーティングＷＧが反射型であるため、入射する放射はウェハグレーティングによる回折に加えて反射も受ける。

上から見たウェハグレーティングＷＧの拡大視が図４に含まれる。ウェハグレーティングＷＧは対称であり、マスクグレーティングＭＧの周期の倍の周期を有する（投影システムＰＬの縮小係数の影響は無視している）。入射する放射は、０次および１次の回折次数Ｒ０，Ｒ１，Ｌ０，Ｌ１を備える。ウェハグレーティングＷＧは、入射する放射を複数の回折次数に回折させるが、図４にはその一部のみが示される。最初に０次で入射する放射Ｌ０を扱うと、この放射から生成される第１の二つの回折次数が示される。これらは、０次Ｌ０，０および１次Ｌ０，１である。２次は、ウェハグレーティングの１対１のデューティサイクルに起因して低い強度を有するであろうから図示されていない。ウェハグレーティングＷＧの周期がマスクグレーティングＭＧの周期の２倍であるため、回折次数間の角度間隔は、マスクグレーティングについて見られるものの半分である。

１次の入射放射Ｌ１に向けると、これは０次Ｌ１，０および１次Ｌ１，−１として回折される。２次の回折次数も生じるであろうが、ウェハグレーティングＷＧの１対１のデューティサイクルに起因して低い強度を有するため、ここでは図示していない。回折次数間の角度分布はマスクにて見られるものの半分であるため、０次の入射放射Ｌ０から生成される１次の回折次数Ｌ０，１および１次の入射放射Ｌ１から生成される１次の回折次数Ｌ１，−１は、互いに重なり合う。１次の回折次数Ｌ０，１およびＬ１，−１は、それらが同じ放射源ＳＯを起源とし、かつ、回折限界である投影システムＰＬ（図１参照）により結像されるため、互いにコヒーレントである。したがって、１次の回折次数Ｌ０，１およびＬ１，−１の重なり合いは干渉を生成する。この干渉は、縞状の濃淡により概略的に図示される。１次の回折次数Ｌ０，１およびＬ１，−１の干渉の位相は、別途後述されるように、ウェハグレーティングＷＧの位置に応じて変化するであろう。回折次数Ｌ０，１およびＬ１，−１は、まとめて組み合わせ回折次数（または組み合わせ次数）と称される。

他の入射する放射Ｒ０，Ｒ１は、同じ態様で回折される。したがって、０次の入射放射Ｒ０は、０次Ｒ０，０および１次Ｒ０，１として回折される。１次の入射放射Ｒ１は、０次Ｒ１，０および１次Ｒ１，−１として回折される。１次の回折次数Ｒ０，１およびＲ１，−１は、互いに重なり合い、したがって互いに干渉する。干渉は、縞状の濃淡により概略的に図示される。１次の回折次数Ｒ０，１およびＲ１，−１の干渉の位相は、ウェハグレーティングＷＧの位置に応じて変化するであろう。回折次数Ｒ０，１およびＲ１，−１は、まとめて組み合わせ回折次数（または組み合わせ次数）と称される。

図５は、第１検出器Ｄ１による組み合わせ次数Ｌ０，１およびＬ１，−１の検出と、第２検出器Ｄ２による組み合わせ次数Ｒ０，１およびＲ１，−１の検出とを概略的に示す。概略的に描かれるように、壁１８，１９は、これらの組み合わせ次数のみを検出器Ｄ１，Ｄ２に向けて反射させるよう機能する。反射壁１８，１９は、他の回折次数Ｌ０，０、Ｌ１，０、Ｒ１，０およびＲ０，０を反射させないが、代わりにこれらが反射せずに通過するのを可能にするようにサイズおよび位置が決められる。したがって、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１、Ｒ０，１およびＲ１，−１のみが検出器Ｄ１，Ｄ２に入射する（他の次数は、反射壁１８，１９によりフィルタされて除外される）。検出器Ｄ１，Ｄ２に放射を合焦させるための光学系は、投影システムがすでに放射の合焦を提供するため、必要ない。ウェハグレーティングにて生じる反射に起因して、各組み合わせ次数は、その組み合わせ次数が生成される入射放射極と同じ側で検出される。したがって、左手極Ｌは、左手検出器Ｄ１により検出される組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１を生成し、右手極Ｒは、右手検出器Ｄ２により検出される組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１を生成する。

検出器Ｄ１，Ｄ２は、入射する放射の強度を検出するよう構成される（検出器が画像検出器である必要はない）。組み合わせ次数Ｌ０、Ｌ１、Ｒ０、Ｒ１の干渉の位相がウェハグレーティングの位置の関数として変化するため、検出器Ｄ１，Ｄ２から出力される強度信号は、ウェハグレーティングの位置を測定するために用いられうる。

ウェハＷの移動は、組み合わせ次数Ｌ０，１およびＬ１，−１の干渉の位相を変化させ、組み合わせ次数Ｒ０，１およびＲ１，−１の干渉の位相も変化させるであろう。別途後述されるように、Ｘ方向の移動は、組み合わせ次数の干渉の位相を同符号で変化させるであろう。一方で、Ｚ方向の移動は、組み合わせ次数の干渉の位相を逆符号で変化させるであろう。

同じ作用が考えられる別の方法は、ウェハグレーティングＷＧとマスクグレーティングＭＧの空中像との間の相対的な位置合わせを参照することである。ウェハグレーティングのＸ方向の移動は、ウェハグレーティングとマスクグレーティングの空中像の相対的な位置合わせを双方の検出器Ｄ１，Ｄ２について同じように変化させるであろう。しかしながら、各極Ｌ，Ｒにより生成されるマスクグレーティングＭＧの空中像は光軸に対して傾いているため、左極Ｌにより生成される空中像の傾斜は、右極Ｒにより生成される空中像の傾斜とは逆符号を有する。その結果、ウェハグレーティングのＺ方向の移動は、ウェハグレーティングとマスクグレーティング空中像との間の相対的なアライメントが逆符号で変化するように変化させるであろう。

図６および図７は、図３−５に示される装置および方法のシミュレーション結果である。図６は、シミュレーションで用いたマスク回折格子およびウェハ回折格子の形状を示す。マスク回折格子は、２１５ｎｍの周期を持つ透過型振幅グレーティングである。これは、次式に基づいて計算される：
ｐ＝３λ／２／ＮＡ
ここで、ｐはグレーティングの周期であり、λは放射ビームの波長（この例では１９３．３ｎｍ）であり、ＮＡは投影システムの開口数（この例では１．３５）である。開口数は、マスクグレーティング周期の決定に用いられる計算の一部を形成する。なぜなら、これが投影システムにより捕捉され、かつ、本手法により用いられる回折次数の数を決定するためのメカニズムであるからである。マスクグレーティングの周期は、三つの回折次数（つまり０次、１次および２次）が投影システムを通過できる一方で、より高次（例えば３次、４次）が投影システムを通過しないように選択される。マスクグレーティングの周期は、ウェハレベルで等価なサイズの観点で、つまり、（従来のように）投影システムによりウェハ上に結像されるように表現される。仮に投影システムの縮小係数が４ｘであれば、この例でのグレーティングの絶対的な周期は（つまり、投影システムのマスク側で測定されるように）８６０ｎｍとなるであろう。

図６にはウェハグレーティングも示される。これは、反射型位相グレーティングであり、４３０ｎｍの周期、つまり、マスクグレーティングの倍の周期を有する。反射型位相グレーティングは、（別途後述されるように）ウェハにグレーティングをエッチングすることによりウェハ内に形成される。

シミュレーションは、１９３ｎｍの波長の双極照明モードをマスクグレーティングに適用し、生じた回折放射をウェハグレーティングに適用した。シミュレーションの結果は図７に示される。図７は、瞳面での入射放射および生じる回折放射を示し、図５に示す出力に対応した出力を生成することが分かる。入射放射Ｌ，Ｒは、点線で示される。まず左手入射極Ｌを考察すると、マスクグレーティングは０次回折Ｌ０、１次回折Ｌ１、２次回折Ｌ２および３次回折Ｌ３を生成する。３次回折Ｌ３は、投影システムの開口数の外側に外れる（開口数は実線ＮＡにより識別される）。２次回折Ｌ２は、壁１９（点線により識別される）により遮蔽される。照明モードの右手極に移ると、四つの回折次数Ｒ０−Ｒ３が生成され、２次は壁１８により遮蔽され、３次は投影システムの開口数ＮＡの外側に外れる。

図７において説明の容易化のため、マスクグレーティングを通過する際の回折次数の側と、ウェハグレーティングにより回折される際の回折次数の側との間での交換を省略している。左手極から生成される０次および１次の回折次数は、それらが組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１を形成するように回折される。同様に、右手極の０次および１次の回折次数は、組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１を形成するようにウェハグレーティングにより回折される。壁１８，１９は、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１、Ｒ０，１、Ｒ１，−１に対応する角度範囲を有し、したがって、組み合わせ次数を検出器に向けて反射する（一方で、他の不要な回折次数はフィルタして除去する）。

入射放射極Ｌ，Ｒは、マスクグレーティングＭＧの周期により分割される放射波長よりも角度サイズが小さい。その結果、マスクグレーティングＭＧにより生成される回折次数はアンダーフィル（under-filled）となっている。図７において、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１、Ｒ０，１、Ｒ１，−１はアンダーフィルとなっており、したがって壁１８，１９の縁まで完全には延在していない。これは、壁１８，１９とマスクグレーティングＭＧとの間のいくらかの位置公差を許容する一方で、組み合わせ次数に含まれる全ての放射が壁により検出器に向けて反射されることを確実にするために有利である。これは、壁１８，１９からの反射にしたがうことで、組み合わせ次数の強度を正確に検出することを可能にする。仮に壁１８，１９とマスクグレーティングＭＧとの間のミスアライメントが生じ、これが回折次数のアンダーフィルによる公差よりも大きい場合、これは検出器から出力される信号における非線形性から明らかになるであろう。いくらかの位置公差を与えるためにアンダーフィルとなる回折次数の原理は、本発明の任意の実施の形態と関連して用いられてもよい。

図７に示されるシミュレーション出力は、マスクグレーティングに対するウェハグレーティングのＸ方向の位置を「位相ステップ」することにより生成されている。「位相ステップ」の用語は、Ｘ方向の移動がなされ、その移動が組み合わせ次数における放射強度の位相の小さな変化が測定できる程度に十分に小さいことを意味する（この文脈において、位相の小さな変化は位相の周期よりも顕著に小さい位相の変化を意味すると解釈されてもよい）。測定は、ウェハグレーティングの周期全体にわたる各位相ステップについて取得されている。個々の測定位置は、図６に×印で示されている。シミュレーションにおいて、全ての位相ステップ測定がウェハグレーティングの一つの周期内で取得されている。しかしながら、これは実際上は必須ではない。位相ステップ測定は、多数の周期にわたって取得されることができる。（例えば、（０．１＋ｋ）ｐのステップサイズで１０ステップ、ここでｋは任意の整数に等しく、ｐはウェハグレーティングの周期である）。言いかえれば、全ての測定がグレーティングの単一の周期にわたって実行されることは必須ではない。代わりに、測定がグレーティングの複数の周期にわたって広がっていてもよい（一以上の測定がグレーティングの周期毎に実行されてもよい）。

図８は、組み合わせ次数のシミュレーションされた強度をマスクグレーティングおよびウェハグレーティングのＸ方向の相対位相の関数として示す。ウェハグレーティングは、名目上の初期位置から反復的手法で移動され、生じる組み合わせ次数の強度がシミュレーションにより決定されている。ウェハでのマスクグレーティングの像は、像の形成に二つの回折次数（０次および１次）が用いられるため、正弦波変調を有する。したがって、ウェハグレーティングがマスクグレーティング空中像の直下で移動するとき、正弦波変調が観察される。この変調の位相は、ウェハのＸおよびＺ位置（したがって、ウェハを支持するウェハテーブルのＸおよびＺ位置）に関連する。三つの異なる正弦波が図８に示されており、第１正弦波２０は図６に示される相対位置を有するマスクおよびウェハグレーティングで生成され、第２正弦波２１はウェハグレーティングの初期位置をＸ方向に４３ｍｍだけずらして生成され、第３正弦波２２は、ウェハグレーティングの初期位置を−Ｘ方向に４３ｍｍだけずらして生成されている。

正弦波２０−２２の周期は、ウェハグレーティングの周期（この周期は２１５ｎｍである）の半分である。第１の組み合わせ次数（つまり第１検出器Ｄ１で見られる信号）は、第２の組み合わせ次数（つまり第２検出器Ｄ２で見られる信号）と同符号で変化する。これは図８から明らかである。なぜなら、ウェハグレーティングの名目上の初期位置のそれぞれについて単一の正弦波のみが見られるためである。したがって、ウェハグレーティングのＸ方向の位置を変化させることは、検出器Ｄ１，Ｄ２の双方に同符号で変化する位相の変化を検出させるであろう。これは、検出器Ｄ１，Ｄ２での信号の強度が、結像するマスクグレーティングの輝線がウェハグレーティングの反射部分にどの程度重なるか（これは異なる検出器対して変化しない）に依存するからである。

図９は、ウェハグレーティングを投影システムの焦点面から移動させることの影響を示す。第１正弦波２４は、ウェハグレーティングが投影システムの焦点面にあるときにウェハグレーティングをＸ方向に位相ステップすることにより生成される。見て分かるように、この第１正弦波２４は、図８に示される第１正弦波に対応する（検出器Ｄ１，Ｄ２の双方は同じ信号を受ける）。ウェハグレーティングが投影システムの焦点面の下方３９ｎｍに位置するとき、正弦波２５ａ，ｂが見られる。この場合、第１の組み合わせ次数（第１検出器Ｄ１で見られる）は第１正弦波２５ａであり、第２の組み合わせ次数（第２検出器Ｄ２で見られる）は第２正弦波２５ｂである。見て分かるように、第１および第２正弦波２５ａ，ｂは、グレーティングが焦点面にあったときに生成された正弦波２４からいずれかの側に等しい量だけ離れている。したがって、ウェハグレーティングを焦点面から移動させることは、各組み合わせ次数について逆符号を有する位相オフセットを生成する。観測される位相オフセットは、組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１、Ｒ０，１、Ｒ１，−１の構成成分間の干渉から生じる。この干渉は、組み合わせ次数を形成する入射放射Ｌ０，Ｌ１，Ｒ０，Ｒ１が異なる入射角を有するためである（マスクグレーティング空中像のＺ方向に異なる傾斜角につながる）。位相の符号が各組み合わせ次数に対して反対であるのは、放射が反対方向から入射する（したがって傾斜角が逆符号を有する）ためである。

第２ペアの正弦波２６ａ，ｂは、焦点面の下方７７ｎｍのウェハグレーティングの変位について示される。このペアの正弦波２６ａ，ｂは、繰り返しになるが、焦点面での正弦波２４からいずれかの側に等しく離れており、組み合わせ次数が異なる符号の位相オフセットを有することを示す。観測される位相差は、付与される焦点ずれに比例する（つまり、投影システムの焦点面からの距離に比例する）。

図８および図９から理解されるであろうように、Ｘ方向のオフセットが検出器Ｄ１，Ｄ２にて同じ位相を持つ信号を生じさせるであろう一方で、Ｚ方向の変位は逆位相を持つ信号を生じさせるであろうことから、Ｘ方向のオフセットはＺ方向の変位から区別されることができる。Ｚ方向の変位を測定するために用いられる差は、二つの検出器Ｄ１，Ｄ２から同時に出力される二つの信号の差分により決定されてもよい。代わりに、Ｚ方向の変位を測定するために用いる差は、単一の検出器Ｄ１またはＤ２から異なる時間に出力される二つの信号の差分により決定されてもよい。

ある実施の形態において、マスク基板ＳにはＹ方向に延在する第２マスクグレーティングが設けられてもよいし、第２ペアの検出器および関連するミラーがさらに設けられてもよい。Ｙ方向に延在するグレーティングは、ウェハ上にも設けられてもよい。したがって、Ｙ方向の位置は、Ｘ方向の位置に加えて測定されてもよい。

Ｙ方向の位置を測定する場合、Ｙ方向の成分を含むウェハの動きが必要である。これは、ウェハのＹ方向だけの動きであってもよい。代わりに、Ｙ方向成分を含むウェハの他の方向の動きであってもよく、この場合には検出される位相がＹ方向の動きの投影に比例して変化してもよい。この動きは、Ｚ方向に直交してもよい。同様に、Ｘ方向の位置を測定する場合、Ｘ方向の成分を含むウェハの動きが必要である。この動きは、Ｚ方向に直交してもよい。

Ｚ方向の動きは、位置検出を可能にする検出器にて信号を生成するために用いられてもよい。しかしながら、このような動きは、ウェハ表面を横切る位置の測定を可能にせず、したがって好ましくない。

代替的な実施の形態において、後述されるように、マスクセンサ装置には、ＸおよびＹ方向（ここでＹ方向はリソグラフィ装置のスキャン移動方向である）に対して４５度に向けられた二次元グレーティングおよび検出器が設けられてもよい。これは、ウェハグレーティング位置のＸ、ＹおよびＺ方向の同時測定を取得可能にする。一般に、Ｘ方向の成分とＹ方向の成分を含む任意の動きは、Ｘ、ＹおよびＺ位置についてグレーティング位置の測定を得るために用いられてもよい。

図１０の左手側は、マスクセンサ装置を概略的に示し、単一のマスクグレーティングおよび関連する検出器を備える代わりに、それぞれがモジュールと称されうる複数のマスクグレーティングおよび関連する検出器（ＭＳ１−ＭＳ７）を備える。マスクセンサ装置は下から見ており、７個のモジュールＭＳ１−ＭＳ７が設けられるマスク基板Ｓ（例えば水晶で形成される）を備える。５個のモジュールＭＳ１−ＭＳ５は、マスク基板Ｓの中央に設けられており、追加のモジュールＭＳ６，ＭＳ７がマスク基板Ｓの縁に設けられている。使用時において、ある瞬間に７個のモジュールＭＳ１−ＭＳ７のそれぞれが同じウェハグレーティングのＸ、ＹおよびＺ位置を測定する。ウェハグレーティングは、各モジュールＭＳ１−ＭＳ７から形成されるマスクグレーティング空中像がウェハグレーティングに入射するようにＸおよびＹ方向に十分に遠くまで延在する。ウェハグレーティングは、例えばウェハの実質的に全てを横切るように延在してもよい。ウェハは、投影システムに対して（上述したような）位相ステップ方式で動かされ、各モジュールＭＳ１−ＭＳ７がウェハグレーティングのＸ，Ｙ，Ｚ位置をウェハの様々な位置において測定する。これは、ウェハグレーティングのウェハ上の所望の位置からのずれと、ウェハの位置決め誤差とを区別するために一緒に用いられうる複数の測定を提供する。

ウェハグレーティングのウェハ上の所望の位置からのずれとウェハの位置決め誤差とを区別することは、モジュールにより測定される位置およびそれら測定される位置の間隔の双方をモニタすることにより達成できる。例えば、Ｙ方向を考察すると、単一の測定サイクルの間に３個のモジュールＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ４がウェハグレーティングの位置を測定する。これらの位置はＰ１，Ｐ２およびＰ３と称されうる。コントローラＣＴ（図１参照）または他のプロセッサは、これらの測定位置の間隔を測定する。測定された間隔は、ΔＰ１，２およびΔＰ２，３と称されうる。測定された位置Ｐ１−Ｐ３とは異なり、測定された間隔ΔＰ１，２およびΔＰ２，３はウェハの位置決め誤差から独立している（これらが絶対位置測定とは異なる測定であるからである）。同様に、Ｘ方向を考察すると、ウェハグレーティング位置の測定および間隔測定が実行される。

間隔測定は、ウェハグレーティングの所望の位置からのずれ（偏差）をウェハ表面にわたってマップ化したウェハグレーティングのマップを生成するために用いられる。マップは、ウェハ表面にわたるウェハグレーティング偏差の方向および振幅を示すベクトルを含んでもよい。

いったんウェハグレーティング偏差のマップが決定されると、ウェハグレーティング偏差は、モジュールＭＳ１−ＭＳ７を用いて測定された位置から差し引かれることができる。これは、ウェハグレーティング偏差の影響を測定位置から除去し、生じた測定位置がウェハの位置決めにおける誤差にのみ依存するようになる。したがって、これによりウェハの位置決め誤差のマップが得られる。マップは、ベクトル形式であってもよく、ベクトルは位置決め誤差の方向および振幅を示してもよい（これは、ウェハ書込誤差とも称されうる）。各ウェハ位置（ｘ，ｙ）にて、このベクトルは三つの特性ｄＸ（ｘ，ｙ）、ｄＹ（ｘ，ｙ）、ｄＺ（ｘ，ｙ）を有し、したがって三次元ベクトルである。

上述の通り、２個のモジュールＭＳ６，ＭＳ７はマスクセンサ装置のマスク基板Ｓの縁に設けられる。これらのモジュールＭＳ６，ＭＳ７をこの手法において比較的大きな間隔で設けることが有利である。なぜなら、ウェハグレーティングの高さの低周波変化の検出を改善するからである。つまり、このような低周波変化に対して与えられる信号対雑音比（例えば数ｍｍまたは数ｃｍさえを超えて生じる変化）が改善される。モジュールＭＳ６，ＭＳ７はマスク基板の縁に設けられるよう示されているが、これらは例えばマスク基板の縁に隣接して設けられてもよい。一般に、モジュールＭＳ６，ＭＳ７の間隔が大きくなればなるほど、ウェハグレーティング高さの低周波変化に対する感度が良くなる。ウェハグレーティング高さの低周波変化は、ウェハグレーティングのＹ方向まわりの傾きと等価であると考えてもよい。

２個のモジュールＭＳ６，ＭＳ７をマスク基板Ｓの縁にまたは縁に隣接して設けることは、Ｚ方向まわりのウェハグレーティングの回転およびウェハグレーティングのＸ方向の膨張（または収縮）に対するマスクセンサ装置の信号対雑音比の感度も改善させる。

モジュールＭＳ１−ＭＳ７は、それら全てが同じ（相対）位相を測定するように位置決めされることができる。つまり、ある測定サイクル（つまり、各モジュールによる単一の測定）において、各モジュールは、仮にウェハグレーティングの偏差が存在せず、かつ、ウェハの位置決め誤差が存在しなければ、各モジュールは同じ出力を生成するであろう。一般に、正弦波の振幅および位相を決定するためには正弦波の三つの測定値が必要である。モジュールＭＳ１−ＭＳ７は、（図８および図９に関連して説明した）正弦波信号を測定しているため、測定した正弦波を特徴付けるために三以上の測定値が必要である。

代替的な実施の形態において、３個のモジュール（例えば、ＭＳ１，ＭＳ３，ＭＳ５またはＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ４）は、（互いに相対的に）位相が１２０度ずれた測定を実行するように位置決めされることができる。つまり、仮にウェハグレーティングの偏差が存在せず、かつ、ウェハの位置決め誤差が存在しなければ、それらが互いに位相が１２０度ずれた出力を生成するように位置決めされる。このような実施の形態において、単一の測定サイクル（つまり各モジュールによる単一の測定）は、測定された正弦波を特徴付けるために十分な情報を提供する。したがって、単一の測定サイクルは、Ｘ，ＹおよびＺ方向のウェハグレーティング測定を提供する。

マスクセンサ装置の代替的な実施の形態は、図１０の右手側に示される。この代替的な実施の形態において、ＭＳ１Ａ−ＭＳ３Ａはマスク基板Ｓの中央に配置され、互いにＹ方向（つまり、リソグラフィ装置のスキャン方向）に離間している。隣接するモジュールＭＳ１Ａ−ＭＳ３Ａのそれぞれの間隔は、１２０度の相対的な位相オフセットに対応してもよい。３個のモジュールＭＳ４Ａ−ＭＳ６Ａは、マスク基板Ｓの一方の縁に沿ってまたは隣接して配置され、３個のモジュールＭＳ７Ａ−ＭＳ９Ａは、マスク基板の反対側の縁に沿ってまたは隣接して配置される。それぞれの場合において、各隣接するモジュールＭＳ４Ａ−ＭＳ６Ａ、ＭＳ７Ａ−ＭＳ９Ａの間隔は、１２０度の相対的な位相オフセットに対応してもよい。図１０の右手側に示される実施の形態は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三つの自由度でのウェハグレーティングの位置の測定およびＲｘ，ＲｙおよびＲｚの三つの自由度でのウェハグレーティングの回転の測定の単一測定サイクル内での実行を可能にする。

一般的な観点において、（図８および図９に示される信号のように）振動する信号の位相を決定するためには、異なるウェハ対マスクアライメントを用いる複数の強度測定が必要とされる。三つのパラメータ：オフセット、変調および位相が振動する信号に適合する。この理由から、（例えば１２０度だけ離れた）三つの強度測定値が必要とされる。

強度測定は、（時間経過とともに同じ検出器で）順次なされてもよいし、（複数の検出器で１回で）並行してなされてもよい。後者の場合、複数の検出器が必要とされる。ウェハテーブルは、６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）を有し、各自由度について少なくとも三つの測定が必要とされる。したがって、少なくとも１８個の未知数がある。各モジュールは、三つの独立した強度信号を提供する（第４の信号は冗長である）。したがって、ウェハテーブルの全ての自由度を同時に測定するためには、少なくとも６個のモジュールが必要とされうる。

図１１は、一つのマスクグレーティングおよび検出器モジュールを概略的により詳細に示す。図１１から、マスクグレーティングＭＧがＸ軸およびＹ軸に対して４５度に向けられており、同様に検出器Ｄ１−Ｄ４もＸ軸およびＹ軸に対して４５度に向けられていることが分かるかもしれない。別途後述されるように、マスクグレーティングＭＧおよび検出器Ｄ１−４をこのように向けることで、ウェハの位相ステップの間にウェハグレーティングのＸ位置およびＹ位置の双方を測定することが可能となる。

マスクセンサ装置の各モジュールは、マスク基板Ｓから下方に延在するタワー３０をさらに備える。タワーは、四つの壁を有し、そのうちの一つ３１は図１１の一方の側から見たものである。壁３１には、マスクグレーティングＭＧにより回折されて伝搬する放射を所定の角度範囲にわたって透過可能にするよう寸法が決められた開口３２が設けられる。壁３１は、開口３２の下にある反射面３３を有し、使用中に組み合わせ回折次数を反射させる。図３および図５と組み合わせて図１１を参照すると、ある実施の形態において、開口３２は入射する０次の回折次数Ｌ０（またはＲ０）を透過可能にし、反射面３３は組み合わせ次数Ｌ０，１、Ｌ１，−１（またはＲ０，１、Ｒ１，−１）を反射しうることが分かる。壁３１は、入射する２次の回折次数Ｌ２（またはＲ２）の透過を遮蔽してもよい。

開口３２の適切な寸法および位置は、三角法を用いて選択されてもよい。タワー３０は、マスク基板Ｓから下方に例えば６ｍｍだけ延在する（この深さは、通常の使用時にリソグラフィ装置内にペリクルを収容するために設けられてもよい）。図３に関連して別途上述したように、タワー３０はマスクグレーティングＭＧにより生成される２次の回折次数を遮蔽するよう構成される。この実施の形態における２次の回折次数に対応する角度範囲は、投影システムの開口数ＮＡの１／３と２／３の間にわたる。この実施の形態において、投影システムの開口数は１．３５／４（４の除算は投影システムの縮小係数を考慮するためのものである）。したがって、遮蔽される角度範囲は以下のように計算される：
１／３×１．３５／４＜ｓｉｎ（θ）＜２／３×１．３５／４ ⇒ ６．４６°＜θ＜１３°
タワーの高さは６０００μｍであるため、マスクグレーティングの中心からのタワー壁の水平間隔ｄは以下のように計算される：
ｄ＝６ｔａｎ（６．４６°）＝６７９μｍ
図５を参照して分かるように、タワー３０は検出器に入射すべき組み合わせ次数を反射させるよう構成される。組み合わせ次数は、上に示したものと同じ角度範囲、つまり、６．４６°＜θ＜１３°を有する。タワーの壁は、検出器に入射すべきではない回折次数をフィルタして除去するために、この角度範囲にわたって反射させ、他の角度範囲を反射させないことが望ましい。したがって、開口３２は、θ＝１３°に対応する高さｈ（マスク基板から測定される）にて開始しうる。これは、以下のように計算される：
ｈ＝６７９／ｔａｎ（１３°）＝２９４２μｍ
開口の上端は、θ＞１９．７°で回折される放射を遮蔽するため、マスク基板から１８９５μｍに位置決めされうる。

再び図２を参照すると、使用時にマスクセンサ装置ＭＳは放射ビームＰＢで照明され、投影システムＰＬの直下でウェハグレーティングＷＧが設けられたウェハＷが動かされる。ウェハは、例えば、実質的にウェハ全体にわたってウェハグレーティングの位置を測定可能にするルートに追従してもよい。このようなルートの例は、図１２に概略的に示される。図１２において、ウェハＷの動きが矢印４０で示される。見て分かるように、その動きは、互いにＸ方向に離間した一連のＹ方向の直線的な動きを含む。方向の変化およびＸ方向の動きは、ウェハが放射ビームにより照明されていないときに発生し、その結果、ウェハが放射ビームに照明されているときにはＹ方向の動きのみが生じる。ウェハは段階的（インクリメント）に移動されてもよく、測定が各移動の後に実行されてもよい（これらの動きは位相ステップと称されてもよい）。この移動および測定は、放射ビームを形成するレーザパルスに同期してなされてもよい。代わりに、ウェハが連続的なスキャン動作で移動してもよく、位相測定が取得可能となるように十分に速いレートで検出器の出力がサンプリングされてもよい。

レーザパルスと同期して測定を実行する代わりとなる代替的な構成において、測定値が検出器から連続的に取得され、電子機器を用いて別個の「測定容器（ビン）」にサンプリングされてもよい。このサンプリングの発生レートは、制御電子機器により決定されてもよく、レーザパルスの周波数と独立してもよい。したがって、生じる個別の測定値において、各測定値は（レーザがオンのときに生じる個別の測定について）有限の強度測定値または（レーザがオフのときに生じる個別の測定について）ゼロの強度のいずれかとなるであろう。この構成を用いる利点は、単一のレーザパルスの間に複数の別個の測定値がサンプリングされてもよい点であり、これにより、レーザパルス毎に単一測定が実行されるような場合と比べてより詳細な情報の取得が可能になる。これは、そうではない場合と比べてウェハテーブルをより素早く移動可能にする。さらなる利点は、同期式を実現するためにレーザ電子機器を測定電子機器にリンクする必要がないことである。

ある実施の形態において、隣接する測定の間隔は、１であってもよい（つまり、測定は１ｍｍ毎に実行される）。隣接するスキャン間のＸ方向の間隔は、例えば１ｍｍであってもよい。ＸおよびＹ方向の他の間隔が用いられてもよく、これは必要とするウェハ位置決め誤差マップの細かさまたは粗さに依存してもよい。

ある実施の形態において、１ｍｍ毎（または他の相対的に細かい間隔）で測定を実行する代わりに、リソグラフィ装置の後続使用時の露光位置に対応する位置にてのみ測定が実行されてもよい。例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍのダイを露光するためにリソグラフィ装置が用いられるであろう場合、後のダイの露光中に用いられるであろう位置にのみ対応する位置で測定が実行されてもよい。この例において、隣接するスキャン間でＸ方向に２６ｍｍの間隔が用いられてよい。このアプローチは、後のウェハ露光中に用いられるであろう位置においてのみ位置誤差が測定されるという利点を提供する。これは、必要とされる測定数を低減し、これにより必要な時間を低減する。例えばダイが露光される位置でのウェハの膨張および回転に起因するフィールド間ミスアライメントの測定の取得も可能にする。より高次のフィールド間補正が適用されてもよい。ダイのスキャン露光中に（本発明の実施の形態を用いて取得される測定に基づいて）６自由度のフィールド内補正が適用されてもよい。

図１３は、ＸおよびＹ方向に延在する（したがって市松模様とも称されうる形態を有する）マスク回折格子ＭＧを概略的に表す。図１３に示される形式のマスク回折格子ＭＧが用いられる場合、対応する形態を有するウェハグレーティングが用いられうる（例えばマスクグレーティングの周期の倍となる周期を持つ）。ウェハグレーティングは、ウェハ全体に実質的にわたって延在してもよい。これは、ウェハ上（例えばウェハグレーティングに設けられるギャップ内）にあるアライメントマークといった他のマークを排除するものではない。マスク回折格子は、矢印で図示される方向に回折次数を生成する。つまり、Ｘ＝Ｙ方向の回折およびＸ＝−Ｙ方向の回折が生じる。四重極照明がこの実施の形態において用いられる（例えば後述の図１４に概略的に示される）。再び図１０を参照すると、マスクセンサ装置は、四つの検出器を用いるマスクおよびウェハグレーティングの相対的なアライメントと、ウェハグレーティングの焦点面から離れる変位とを同時に測定するために用いることができる。これは、図１２で示される方法でウェハを移動させる一方、検出器Ｄ１−Ｄ４の出力をモニタすることにより実現されうる。

図１４は、直交する方向の回折を生じさせるグレーティング（例えば市松模様のグレーティング）が用いられるときに生じうる問題を概略的に示す。図１４は、瞳面において不要な回折次数間の混合がどのように生じることができるかを概略的に示す。四つの極５１−５４を備える四重極照明モードがマスクグレーティングを照明するために用いられる。放射は、０次の回折次数５１−５４および１次の回折次数５０として回折される。図中の矢印により概略的に示されるように、この放射は（市松模様の形態も有する）マスクグレーティングによって直交する方向（Ｘ＝ＹおよびＸ＝−Ｙ）に回折される。その結果、極５０，５３の＋／−の１次の回折次数が一緒に混合されて組み合わせ次数５７を形成し、極５０，５２の＋／−の１次の回折次数が一緒に混合されて組み合わせ次数５６を形成するなどとなる（組み合わせ次数５５−５８は模様付きの円により示される）。しかしながら、追加的に、いくつかの放射は不要な方向に回折されるであろう。例えば、矢印５９，６０により示されるように、いくつかの放射は、１次としてＸ＝Ｙ方向に回折され、２次としてＸ＝−Ｙ方向に回折される極５３となるであろう（逆もまたしかり）。その結果、この極５３からの放射は、不要な態様で組み合わせ回折次数５６，５８と混合されるであろう。

回折次数の不要な混合は、マスクセンサ装置ＭＳの検出器Ｄ１−Ｄ４にて検出される信号に望ましくない態様で影響を及ぼすであろう。検出される位相とＸおよびＹ変位との間の線形関係は残るであろうが、位相とレンズの焦点面からのＺ方向の変位との間の関係性はもはや線形ではないであろう。この問題に対する様々な解決策がとりうる。第１の解決策は、非線形応答を測定し、これにより非線形応答を考慮した信号の較正を得ることである。これは、ウェハグレーティングをＸ方向のみにステッピングさせて検出器により出力される信号を測定し、ウェハグレーティングをＹ方向のみにステッピングさせて信号を測定し、ウェハグレーティングをＺ方向のみにステッピングさせて信号を測定することによりなされてもよい。

代替的手法は、直交方向に延在する別個のグレーティングとしてウェハグレーティングを提供することである。これがなされる場合、ＸおよびＺ方向の位置測定は、Ｘ方向に延在するウェハグレーティングを用いてなされうる。ＹおよびＺ方向の位置測定は、Ｙ方向に延在するウェハグレーティングを用いて別に取得されうる。この手法を用いる場合、マスクグレーティングは二次元グレーティングであってもよく、マスクセンサ装置は四つの検出器を備えてもよい。検出器は、図１４に示される回折次数間の不要な混合を見ない。これは、Ｘ方向に延在するウェハグレーティングを用いる測定中にＹ方向の成分を持つ回折次数が見られず、同様にＹ方向に延在するウェハグレーティングを用いる測定中にＸ方向の成分を回折次数が見られないからである。

さらなる代替的手法は、レチクル上で直交する方向（例えばＸおよびＹ方向）に延在する別個のグレーティングと、ウェハ上で両方向（例えばＸおよびＹ方向）に延在するグレーティングとを設けることである。仮にウェハが１対１のデューティサイクルおよびレチクルグレーティングの倍の周期を有していれば、各検出器は（例えば図３−５で示されるような）二つの干渉する次数のみを見るであろう。この手法の欠点は、ウェハ上にＸおよびＹ方向の別個のグレーティングを用いる場合と比較して、Ｘ方向のマスクグレーティングに関連するマスクセンサ装置がＹマスクグレーティングに関連するマスクセンサ装置から分離されなければならない（つまり、二つのマスクセンサ装置が必要とされる）ことである。

さらなる代替的な解決策は後述される。これは、追加の測定スキャンを必要とせず、非線形応答の較正を必要としないため、より好ましい解決策でありうる。二以上の解決策が一緒に組み合わされてもよい。

ある実施の形態において、マスクセンサ装置ＭＳは、タワーの開口が横方向にオフセット（つまり、マスク基板Ｓの平面内でオフセット）されるように構成されてもよい。マスクセンサ装置を照明するために用いられる照明モードの極は、対応してオフセットされてもよい。これは、上述の問題の低減または完全な除去を可能にしうる。図１５は、これを実現できる一手法を概略的に示す。本図は、検出される信号を生成するために用いられる異なる回折次数を瞳面において概略的に示す。照明は、オフセット四重極モード放射ビーム（別途後述）により提供される。極は、約１／３．２と約２／３．２の間のシグマを有する。一つの極は、マスクグレーティングにより回折されて０次Ｒ０および１次Ｒ１を形成する。ウェハグレーティングでのこれら二つの次数Ｒ０，Ｒ１間の干渉は、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を生成する。別途上述した実施の形態とは異なり、ウェハグレーティングの周期はマスクグレーティングの周期と同じであり、既存の回折次数の中間にあるのではなく、代わりに既存の回折次数の一方の側にある組み合わせ次数を生成する。符号で示されるように、組み合わせ次数の一方の次数Ｒ０，２は、入射する０次放射Ｒ０の２次回折である。組み合わせ次数の他方の次数Ｒ１，−１は、入射する１次放射Ｒ１の１次回折である。組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１の強度は、検出器Ｄ１により検出され、上述と同様の方法でウェハグレーティングのＸ，Ｙ，Ｚ位置の測定のために用いられる。したがって検出器は、１次で２度回折される放射を検出し、かつ、０次および２次で回折される放射を検出する。この組み合わせの回折次数を用いることは、組み合わせ次数を形成する双方の次数の強度が等しくなるような回折格子の最適化が可能となるために有利である。その結果、検出される放射は１００％のコントラストを有するであろう。

図１５から分かるように、検出器Ｄ１により検出される組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、Ｘ＝−Ｙ方向の回折により生成される。第２検出器Ｄ２もＸ＝−Ｙ方向の回折により生成される組み合わせ次数を測定するよう配置される。しかしながら、第２検出器Ｄ２により検出される回折を生成するために用いる極は、第１検出器Ｄ１により検出される回折を生成するために用いられる極からＸ＝Ｙ方向にオフセットされている。マスク回折格子は、０次回折ＲＡ０および１次回折ＲＡ１を生成する。ウェハ回折格子は、第２検出器Ｄ２により検出される組み合わせ次数ＲＡ０，２、ＲＡ１，−１を生成する。この第２の組み合わせ次数ＲＡ０，２、ＲＡ１，−１は、第１検出器Ｄ１により検出される第１の組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１からＸ＝Ｙ方向にオフセットされている。第１の組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、後述されるタワーの横方向にオフセットされた壁により第１検出器Ｄ１に向けて選択的に反射される（他の回折次数は壁によりフィルタされて除去される）。同様に、第２の組み合わせ次数ＲＡ０，２、ＲＡ１，−１は、タワーの横方向にオフセットされた壁により第２検出器に向けて選択的に反射される（他の回折次数は壁によりフィルタされて除去される）。

全く同じ方法で、Ｘ＝Ｙ方向にオフセットされた極を用いて回折次数が生成され、この回折次数はＸ＝−Ｙ方向にオフセットされた検出器Ｄ３，Ｄ４により検出される。これらの次数は、図面の過度な複雑化を避けるために図１５において符号が付されていない。

図１５に描かれる実施の形態が用いられる場合、図１４に示される問題が低減または除去される。その結果、検出器Ｄ１−Ｄ４にて検出される信号の位相は、ウェハグレーティングのｚ位置の関数として線形的に変化する。

図１５は、ウェハ反射時の光軸に対する回折次数のミラーリングの影響を示していないという意味で簡略化されている（これは図１５の過度な複雑化を避けるためになされている）。図１６は、ミラーリングの影響を概略的に示す。円により示される光軸ＯＡは、Ｚ方向（つまり、図の紙面から直接外に向かう方向）に延びる。照明モードの極は、約１／３．２と約２／３．２の間のシグマを有し、光軸ＯＡから−Ｘ＝−Ｙ方向にオフセットしている。この極は、マスクグレーティングにより回折されて０次Ｒ０および１次Ｒ１を形成する。これらはリソグラフィ装置の投影システムＰＬを通過してからウェハグレーティングＷＧにより回折される（例えば図２を参照）。回折次数Ｒ０およびＲ１は軸外しであるため、それらがウェハグレーティングＷＧにより回折されるとき、生じる回折次数も軸外しとなるが光軸ＯＡの反対側に位置する。したがって、生じる組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、入射する回折放射Ｒ０，Ｒ１に対する光軸での鏡像となる。検出器Ｄ１は、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を受けるように位置決めされ、したがって、入射する回折放射Ｒ０，Ｒ１に対する光軸での鏡像となる。

照明モードの極に対する同様の検出器の変位は、他の照明モードの極について用いられる。

図１７−２０は、図１５および図１６に示される組み合わせ次数Ｒ０，２，Ｒ１，−１の生成および検出を概略的に示す。図１７は、四角形を備えるマスクグレーティングＭＧを示し、これは四角形よりも細い溝により分離される。したがって、マスクグレーティングＭＧは、１対１のデューティサイクルを有さず、いくらかの偶数次の回折次数を生成するであろう。代替的な実施の形態において、溝は、四角形より太くてもよい。

図１８を参照すると、マスクグレーティングＭＧはマスク基板Ｓ上に示される。マスク基板Ｓの上にはタワーも設けられ、その二つの壁４６、４７が図１６で見ることができる。一つの壁４６は鏡として機能する反射外面を有する。マスクグレーティングＭＧは、中間シグマを有する放射ビーム極Ｒで照明される。マスクグレーティングＭＧは、放射ビーム極を回折し、０次の回折次数Ｒ０および１次の回折次数Ｒ１を生成する。他の回折次数も生成されうるが、これらは壁４６、４７により遮蔽される。タワーの右手側の壁４７は、（図１７に示される平面内で）タワーの左手側の壁４６よりも短く、これにより０次の回折次数Ｒ０を透過可能とする開口５１を提供する。別途後述されるように、開口５１は光軸に対してオフセットされている。したがって、図１８の平面は光軸に一致しない。代わりに、図１８の平面は、光軸がある平面の後側にある。

図１９は、ウェハグレーティングＷＧが設けられるウェハＷを示す。ウェハグレーティングＷＧは、マスクグレーティングＭＧと同じ周期を有し、したがって同じ角度間隔で回折次数を生成するであろう。繰り返しになるが、ウェハグレーティングは１対１のデューティサイクルを有しておらず、いくらかの偶数次の回折次数を生成するであろう。０次の回折次数Ｒ０および１次の回折次数Ｒ１は、ウェハグレーティングＷＧに入射する。０次の回折次数Ｒ０はウェハグレーティングＷＧにより０次Ｒ０，０および２次Ｒ０，２として回折される。１次の回折次数Ｒ１は、ウェハグレーティングＷＧによって０次Ｒ１，０および１次Ｒ１，−１として回折される。他の回折次数も生成されうるが図示していない。組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１が形成される。

図２０は、タワー壁４７の反射面により反射される組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を示す。組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１は、壁４７に反射され、組み合わせ次数の強度が測定される検出器Ｄ１に向かう。壁４７は他の回折次数を反射せず、これにより組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１のみが検出器Ｄ１に入射することを確実にする。図２０の平面は、図１８の平面とは異なる（紙面から出る方向に１段上がっている）。照明の軸外しの性質に起因して、マスクグレーティングＭＧにより生成される回折次数を遮蔽するタワー壁４６、４７の一部は、ウェハグレーティングＷＧにより生成される回折次数を反射するタワー壁の一部とは異なる。

図２１−２３は、本発明のこの実施の形態の部分を形成するタワーを示す。図２１は下から見たタワーを示し、図２２はＡＡ’線に沿ったタワーの断面視であり、図２３はタワーの斜視図を示す。まず図２１および図２２を参照すると、タワーは四つの壁４６−４８から形成される。各壁にはタワーの最下端（つまり、タワーを支持するマスク基板とは反対側の端部）から延在し、タワーの途中で終わる開口５０−５３が設けられる。各開口は、開口が設けられる壁の中心からオフセットしている。このオフセットの目的は、図１８から理解することができる。その図において、右手壁４７の開口５１は０次の回折次数Ｒ０の通過を可能にし、ウェハグレーティングに入射できるようにする。図２１の開口の上方にある右手壁４７の一部（つまり、破線が通過する部分）には開口が設けられないが、代わりに、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１を検出器Ｄ１（図２０参照）に向けて反射させるよう機能する反射面を有する。仮に開口が存在すれば、組み合わせ次数は検出器に向けて反射されないであろう。一般に、開口５０−５３は、マスクグレーティングからの０次回折の透過を可能にする一方で、マスクグレーティングからのより高次の回折を遮蔽するよう位置および寸法が決められる（１次のマスクグレーティング回折はタワーの下部から外に通過する一方で、２次以上はタワーにより遮蔽される）。加えて、開口５０−５３は、検出器に向けて反射されるべき組み合わせ次数からオフセットし、一致しないように位置および寸法が決められる。

図２３は、タワーの斜視図であり、二つの壁４７，４８および対応する開口５１，５２を示す。

タワーの寸法は、リソグラフィ装置内で利用可能な空間により部分的に制限されうる。例えば、ある実施の形態において、タワーＴは５ｍｍの高さｈを有してもよい（つまり、マスク基板から５ｍｍだけ下方に延在してもよい）。タワーの横寸法および開口のサイズと位置は、入射する放射ビームのモデリング、マスクグレーティングにより生成される回折次数の位置およびサイズ、および、ウェハグレーティングにより生成される組み合わせ次数の位置およびサイズに応じて決定されてもよい。例えば、タワーは約２．２ｍｍの幅ｗを有してもよい。各開口５０−５３は、約２．５ｍｍの高さｈ_Ｏを有してもよく、約０．５ｍｍの幅ｗ_Ｏを有してもよい。各開口５０−５３はタワーの中心からタワーの一側面に向けて延在してもよい（開口は、隣の壁の内面で終わる）。タワーの壁４６−４９は、約０．５５ｍｍの厚さを有してもよい。

タワーは、水晶、金属または任意の他の適切な材料で形成されてもよい。材料は、タワーにより吸収される放射により生じるダメージを避けるのに十分な熱伝導性を有してもよい。

タワーは、オフセット照明モード極との組み合わせで、不要な回折次数が検出器Ｄ１−Ｄ４で検出されるのを防ぐ（例えば、図１４に示される）。その結果、検出器Ｄ１−Ｄ４で見られる信号は、投影システムの焦点面からのウェハグレーティングの距離の関数として線形的に変化する。

図２４は、本発明の別の代替的な実施の形態を概略的に示す。図２４の形態は図１５の形態に対応し、つまり、回折次数および検出器の位置が瞳面内に概略的に示され、光軸に対するオフセットの影響は示されていない。図２４において、入射放射（したがって０次の回折放射でもある）は、繰り返しになるが、中間シグマ（１／３．２と２／３．２の間）を有する。しかしながら、この実施の形態では、検出器Ｄ１−Ｄ４が瞳面の中心の近くに配置される。一つの極を例にすると、０次回折Ｒ０および１次回折Ｒ１がマスクグレーティングにより生成される。組み合わせ次数Ｒ０，１、Ｒ１，−１は、ウェハグレーティングにより生成され、瞳面の中心の近くの検出器Ｄ１に入射する。同様に、対応する（横にオフセットされた）極を考察すると、０次回折ＲＡ０および１次回折ＲＡ１がマスクグレーティングにより生成される。組み合わせ次数ＲＡ０，１、ＲＡ１，−１はウェハグレーティングにより生成され、検出器Ｄ２に入射する。図２４に示される実施の形態は、実際上は四つの検出器を互いに隣接して配置することが難しいかもしれないため、上述の実施の形態よりも有利ではないと考えられるかもしれない。これは、符号Ｄ１−Ｄ４で示される場所に検出器の代わりに例えば鏡を位置させ、マスクセンサ装置のマスク基板上の他の適切な位置に配置された異なる検出器に各鏡が異なる組み合わせ次数を向けるように鏡を向けることで対処されてもよい。

図２５は、代替的な照明モードを用いてマスクグレーティングを照明する作用を概略的に示す。図２５は、図１５と類似しており、検出器Ｄ１−Ｄ４が同じ場所に描かれている。しかしながら、単純化のために一つの検出器Ｄ１にて用いられる回折モードのみが示される。別途上述したように、中間シグマ極（１／３．２−２／３．２）を用いてマスク回折格子が照明されてもよく、マスク回折格子は０次回折Ｒ０および１次回折Ｒ１を生成してもよい。ウェハグレーティングは、検出器Ｄ１に入射する組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，１を生成するであろう。しかしながら、代替的な構成において、より小さなシグマ（０−１／３．２）を持つ照明極を用いてマスク回折格子が照明されてもよい。この場合、生じる０次回折ＲＢ０および１次回折ＲＢ１は、中間シグマ極について見られるものとは反対側の位置を有する（適切なマスクグレーティング周期の選択を介して実現される）。ウェハグレーティングにより生成されて生じる組み合わせ次数ＲＡ０，−１、ＲＡ１，−２は、同じ場所に入射し、したがって同じ検出器Ｄ１に入射する。したがって、同じ検出器の構成を有する同じマスクセンサ装置ＭＳを二つの異なる照明モード、つまり、相対的に小さいシグマ極（０／３．２−１／３．２）および中間シグマ極（１／３．２−２／３．２）について用いてもよいことが理解されるよう。中間シグマ（１／３．２−２／３．２）照明極を用いる照明は、検出器Ｄ１で見られる信号のより良いコントラストを提供するために好ましいかもしれない。

マスク回折格子を中間シグマ極（１／３．２−２／３．２）を有する照明モードで照明することは、検出器Ｄ１−Ｄ４にて（相対的に小さなシグマ極照明と比較して）より良いコントラストの干渉が得られるために有利である。

検出器Ｄ１−Ｄ４で見られる干渉のコントラストは、検出される組み合わせ次数を一緒に形成する二つの回折次数の相対的な振幅に依存する。コントラストは、二つの回折次数が同じ振幅を有する場合に最大化される。回折次数の振幅は、マスクグレーティングのデューティサイクルおよびウェハグレーティングのデューティサイクルの選択を介して最適化されてもよい（デューティサイクルは異なる回折次数の相対的な振幅を決定する）。ウェハグレーティングは位相グレーティングであり、ウェハ内へのグレーティングのエッチング深さから生じる位相を持つ。エッチング深さを変更することは、異なる回折次数の相対振幅に影響を及ぼすために用いられてもよい。

図２６は、本発明の別の実施の形態に係るセンサ装置９９を概略的に示す。以前に説明した実施の形態とは異なり、センサ装置９９は実質的に二次元である（マスク基板から下方に延びるタワーまたは等価の構造を含まない）。センサ装置９９は、代わりにスクリーンの形態をとり、スクリーンは投影システムのマスク焦点面の外側（つまり、リソグラフィ装置の従来の動作中にマスクが設けられる平面の外側）に配置される。スクリーンは、リソグラフィ装置の従来の動作中にペリクルが設けられるであろう平面に対応する平面に配置されてもよい。例えば、スクリーンはマスク焦点面の下の約５ｍｍまたは６ｍｍにあってもよい。スクリーンは、開口１０１が設けられている放射遮蔽材料を備える。例えば、スクリーンは反射コーティングが設けられる水晶でできていてもよく、反射コーティングは放射が透過する開口を設けるために除去されてもよい。検出器Ｄ１−Ｄ４は、スクリーンに設けられ、投影システムを通過して上方に戻る放射を検出するよう配置される。検出器Ｄ１−Ｄ４は、照明システムから投影システムに向けて進行する放射を検出せず、代わりにこのような放射を遮蔽のみする。したがって、開口１０１に入射する放射のみが投影システムに向けて進行する。

スクリーン１００および開口１０１により付与される機能は、図２１−２３に示されるタワーにより付与される機能に対応する。加えて、タワーの関連する寸法は、開口１０１の寸法に対応する。したがって、開口の各アームは、タワーの開口５１−５３の幅ｗ_０に対応する幅ｗ_０を有し、開口１０１の全幅ｗはタワーの幅ｗに対応する。スクリーン１００および開口１０１により付与される機能は、図１７−１９に示されるものに対応し、つまり、マスク回折格子により生成される０次および１次の回折放射が透過する一方、他の次数はスクリーンにより遮蔽される。検出器は、組み合わせ次数Ｒ０，２、Ｒ１，−１のみを検出し、検出器が存在しないスクリーン上の他の場所に他の次数が入射するように位置決めされる。この実施の形態が用いられる場合、マスクグレーティングを備えるマスクもリソグラフィ装置内に設けられる。マスクグレーティングは、数十ミクロンの直径であってもよく、マスクの残りは非透過性であってもよい。したがって、マスクグレーティングは、グレーティングが設けられるピンホールの形態を有してもよい。マスクグレーティングは、所望の回折次数が開口１０１を通過し、所望の組み合わせ次数が検出器Ｄ１−Ｄ４に入射するようにマスクに対して相対的に位置決めされるべきである。アンダーフィルとなる回折次数は、適切な照明放射極の選択を介して、スクリーンに対するマスクグレーティングの位置決めにおけるいくらかの公差を提供するために用いられてもよい。

図２６に示される実施の形態は単一の開口１０１および四つの検出器Ｄ１−Ｄ４を備えるが、より多くの開口および関連する検出器がスクリーンに設けられてもよい。例えば、開口および検出器は、図１０に示される構成に対応した構成で設けられてもよい。この場合、対応するマスクグレーティングは、各開口について設けられてもよい。

図２６に示される実施の形態の利点は、タワーを含まないために、製造がより簡単であり、より損傷されにくいことである。

用いられる検出器は、図２６に示される位置Ｄ１−Ｄ４に配置されるフォトダイオードであってもよい。代わりに、図２６に示される位置Ｄ１−Ｄ４から離れて配置されるフォトダイオードに向けて放射を伝送するために光ファイバが用いられてもよい。この状況において、検出器は、図示される位置Ｄ１−Ｄ４に物理的に配置されていないが、それらの位置に入射する放射を検出する。光ファイバは、このようにして本発明の他の実施の形態においても用いられてよい。光ファイバの使用は、電子的な検出器とは異なり、光ファイバが熱を発生させず、熱調節の必要性が生じないために有利である。加えて、光ファイバは、電子的な検出器よりも小さい体積を占め、より簡単に装置に組み込まれうる。
本発明の実施の形態は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の位置と、Ｘ，ＹおよびＺ軸まわりの回転Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚの６自由度でウェハテーブルの位置決めの較正を可能にする。

本発明の実施の形態は、従来技術よりも多くの利点を提供する。例えば、ウェハ全体にわたる較正は、数時間を必要とするウェハの露光、現像および測定の代わりに、１時間未満（例えば約１５分）で実行されることができる。比較的高速に較正を実行できるため、不経済となることなく、より定期的にそれを実行することを可能にする。較正は、例えば特定のダイ（またはターゲット領域）のレイアウトを持つウェハの露光の事前に実行することができる。これは、フィールド間およびフィールド内のアライメントの双方がいくらかのダイのレイアウト依存性を含み得るために有益である。

ウェハ表面の実質的全体を横切るように延在する単一のウェハグレーティングを参照することは、ウェハ上に存在する他のマーク（例えばアライメントマーク）を排除するものではない。ウェハ表面の実質的全体を横切るように延在するウェハグレーティングは、他のマークが設けられうるギャップを含んでもよい。

本発明の実施の形態は、ウェハ表面の実質的全体を横切るように延在する単一のウェハグレーティングの観点で説明されているが、他の実施の形態では他の形態のウェハグレーティングが用いられてもよい。例えば、複数の個別のウェハグレーティングがウェハ上に設けられてもよい。複数のウェハグレーティングは、例えば、ウェハ表面を横切るように延在するアレイとして設けられてもよい。

説明された本発明の実施の形態は、二つの照明モード極または四つの照明モード極のいずれかを用いるが、他の数の照明モード極が用いられてもよい。

単一の照明モード極を用いることもできる。しかしながら、この場合、位置測定結果を取得するためにウェハの二方向の移動が必要となる。第１方向は、実質的にウェハの平面内（ＸＹ平面内）であり、第２方向は、実質的にウェハの平面に直交する方向（Ｚ方向）である。

二つの照明モード極が用いられる場合、二つの検出器が用いられてもよく、検出器は（例えば図５に示されるように）マスクグレーティングのいずれかの側に配置されてもよい。この場合、検出器が離間する方向のウェハの動きは、上述したように、その方向（およびＺ方向）の位置測定を提供するであろう。代替的な構成において、第１検出器が第１方向（例えばＸ方向）の動きについての位置測定を提供し、第２検出器が直交する方向（例えばＹ方向）の動きについての位置測定を提供するように検出器が配置されてもよい。この場合、第１検出器を用いる位置測定を得るためには、Ｚ方向の動きを伴うＸ方向の動きが必要とされる。同様に、第２検出器の位置測定を得るために、Ｚ方向の動きを伴うＹ方向の動きが必要とされる。各方向について、単一の照明極が用いられてもよい。

三つの照明極が用いられる場合、三つの検出器が設けられ、二つがマスクグレーティングのいずれかの側に設けられ、残りがマスクグレーティングから直交する方向に離れて設けられてもよい。例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚの表記を用いれば、二つの検出器はマスクのＸ方向のいずれかの側にあってもよく、第３の検出器はマスクからＹ方向に離れていてもよい。ＸおよびＹ成分を含む方向のウェハの動きは、Ｘ、ＹおよびＺ方向の位置測定結果を生成するであろう。

四つの照明極および四つの検出器が用いられる場合、第４の極および検出器は、測定のいくらかの冗長性を提供してもよい。例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚの表記を用いれば、二つの検出器はマスクのＸ方向のいずれかの側にあってもよく、二つの検出器はマスクのＹ方向のいずれかの側にあってもよい。Ｘ方向に離れた検出器はＸおよびＺ方向の位置測定を提供する。Ｙ方向に離れた検出器はＹおよびＺ方向の位置測定を提供する。したがって、Ｚ方向の測定は２回実行される。

本書における「回折次数」の用語の意図する意味は、以下の回折格子式を参照して理解されてもよく、これは回折格子により生成される強度最大値の位置を支配する：
Ｄ（Ｓｉｎθ_ｍ＋Ｓｉｎθ_ｉ）＝ｍλ
ここで、ｄはグレーティング周期であり、ｉはグレーティングに入射する放射の角度であり、λは放射の波長であり、ｍは正または負であることができる整数である。各整数値は、異なる回折次数に対応する。

上述の実施の形態は、一般に、マスク上のパターンのウェハへの露光の前または間に実行される較正動作と考えられる。例えば上記では、マスクセンサ装置ＭＳを用いて、特定のダイ（またはターゲット領域）のレイアウトをウェハに露光する前に較正を実行できることを説明した。したがって、一般に、図１０に示されるように、グレーティングは、マスクセンサ装置の中心部分に設けられ、ウェハにわたって設けられる。別の実施の形態において、マスクＭＡからのパターンをウェハに露光するリソグラフィ装置の露光動作中に較正測定が取得されてもよい。上述および後述の記載から明らかとなるであるように、露光動作中に実行される較正測定は、ウェハＷの位置およびウェハテーブルＷＴといった他の構成要素の双方の較正に用いられてもよい。

図２７を参照すると、放射ビームＰＢに付与されるパターン１１０を有するマスクＭＡが描かれる。放射ビームＰＢは、サポート構造ＭＴ上に支持されるマスクＭＡのパターン１１０に入射する。マスクＭＡを通過すると、放射ビームＰＢは、ウェハＷのターゲット部分にビームを合焦させるレンズＰＬを通過する。ウェハテーブルＷＴは、例えば、ウェハの異なるターゲット部分をビームの経路内に位置させるように、正確に移動されることができる。

リソグラフィ装置は、マスクＭＡからのパターンをウェハＷのターゲット部分に投影するときにスキャン動作でマスクＭＡおよび基板Ｗを移動させてもよい。図１において、ｚ方向は放射ビームＢの光軸に対応する。リソグラフィ装置がスキャン型リソグラフィ装置である実施の形態において、スキャン動作はｘ軸に沿う。現代型のリソグラフィ装置において、露光中にパターニングデバイスＭＡがスキャンされる二つの方向が存在する。二つのスキャン方向は、典型的に同じ軸に沿う反対方向にスキャンが発生するため、それぞれスキャンアップおよびスキャンダウンと称されうる。

図２８は、スキャン中較正測定を用いる実施の形態に係るウェハの例を概略的に示す。ウェハＷは、符号Ｃが付される複数のターゲット部分を備える。露光ルート１１１が図示されるが、（例えば図１２に示されるような）他の露光ルートが用いられてもよいことが理解されるであろう。一つのターゲット部分にパターン１１０を露光するため、ウェハテーブルＷＴは、マスクＭＡのスキャン動作に合わせてウェハＷをスキャンさせるように移動される。

ウェハのターゲット部分の露光中、サポート構造ＭＴは放射ビームＰＢを通じてパターン１１０をスキャンさせるように移動される。ウェハテーブルＷＴは、パターン領域１１０上に設けられるパターンをターゲット部分Ｃの全体に露光するように同時にスキャンされる。ターゲット部分Ｃの露光後、ウェハテーブルＷＴは次の露光のためにウェハＷを位置決めするよう移動される。例えば、図２８のターゲット部分１１２が露光されるべき直近のターゲット部分であるとき（「スキャンダウン」動作中であってもよい）、ウェハテーブルＷＴは露光ルート１１１にしたがって次のターゲット部分１１３の露光のためにウェハＷを位置決めする（「スキャンアップ」動作中であってもよい）。

ある実施の形態において、ウェハグレーティングは、ウェハ露光中に較正測定が取得されうるように露光ルート１１１に沿ってまたはその近くに設けられてもよい。特に、ウェハ回折格子ＷＧは、ウェハ上、および／または、ウェハの外側、例えばウェハテーブル上に設けられてもよい。図２８の例において、第１ウェハ回折格子アレイＷＧ１は、（例えばウェハＷの円形状に起因して）ターゲット部分が設けられていないウェハＷのコーナの位置の露光ルート１１１に沿って設けられる。第２ウェハ回折格子ＷＧ２は、ウェハＷの外側の露光ルート１１１に沿って設けられる一方、第３ウェハ回折格子ＷＧ３は、二つのターゲット部分の間のスクライブライン内の露光ルート１１１に沿って設けられる。

ウェハグレーティングの位置決めの柔軟性は、露光シーケンス中の複数のポイントのいずれか、または全てでアライメント較正が実行されうるようなものであることが理解されよう。例えば、ウェハグレーティングが（例えばウェハＷ自体の上ではなく）ウェハテーブルＷＴ上に配置される場合、アライメント較正は露光シーケンスの極めて最初の段階に実行されてもよく、任意のターゲット部分Ｃへの露光が生じる前に実行されてもよい。必要であれば、アライメントは露光シーケンス中の複数点で継続してもよい。

図２７を再び参照すると、各ターゲット部分Ｃをパターン化するため、マスクのパターン領域１１０が放射ビームを通じてスキャンされることを上述した。複数のマスクセンサ装置ＭＳ１Ｂ−ＭＳ６Ｂは、パターン領域１１０の外側に設けられる。図示される例の実施の形態において、三つのマスクセンサ装置ＭＳ１Ｂ−ＭＳ３ＢがマスクＭＡの左手側に設けられ、三つのマスクセンサ装置ＭＳ４Ｂ−ＭＳ６ＢがマスクＭＡの右手側に設けられる。放射ビームを通じたパターン領域１１０のスキャン後、マスクサポート構造はパターン領域１１０を超えてマスクＭＡのスキャンを継続するよう構成され、その結果、放射ビームＰＢは一方の側のマスクセンサ装置に入射する。このようにして、三つのセンサ装置は、スキャンアップおよびスキャンダウンの各動作に追従して用いられる。

他の実施の形態において、マスクセンサ装置は、例えばサポート構造ＭＴ上のマスクＭＡに対して別個に設けられてもよい。図２９は、複数のマスクセンサ装置がサポート構造ＭＴ上のマスクＭＡに隣接する領域１２０に設けられる代替的な構成を示す。サポート構造ＭＴ上にマスクセンサ装置１２０を設けることにより、マスクＭＡ上に直接マスクセンサ装置を配置する場合よりも優れた自由度および費用対効果を提供しうる。追加的に、領域１２０は、放射ビームＰＢの完全な露光領域を利用するように構成されてもよく、これによってより多くのセンサ装置が異なる構成で使用可能となるようにしてもよい。

リソグラフィ装置のスループット上の較正測定の影響を低減するため、マスクセンサ装置は、サポート構造ＭＴの（ｘ方向の）方向転換点に配置されてもよい。

他の実施の形態において、マスクＭＡはスキャンシステムでなくてもよい。つまり、リソグラフィ装置は、パターン領域１１０の全体が放射ビームＰＢの範囲内となるように構成されてもよい。この場合、ターゲット部分Ｃのパターニングに追従して、サポート構造ＭＴは、放射ビームＰＢの伝搬経路内の一以上のマスクセンサ装置にマスクＭＡが配置されるように移動されるよう構成されてもよい。

上述のように、イルミネータＩＬは、マスクセンサ装置で用いるための双極モード、四重極モードまたは他のモードといった放射ビームＰＢの照明モードを選択するための調整手段を備えてもよい。較正測定がウェハＷの露光シーケンス中に取得される場合、調整手段は、ウェハＷのターゲット部分Ｃのパターニング後であって較正測定の実行前に放射ビームの照明モードを変化させるよう動作可能であってもよい。調整手段は、その後、次のターゲット部分Ｃのパターニングに必要とされる照明モードに戻ってもよい。

図２８の例のそれぞれにおいて、ウェハ回折格子ＷＧ１−ＷＧ３の配置は、較正測定の取得が「スループットニュートラル」と見なされうるようにされる。つまり、ウェハ回折格子ＷＧ１−ＷＧ３が露光ルートに沿って正確に位置決めされるため、ターゲット部分Ｃが全くパターン化されない瞬間に、リソグラフィ装置のスループットに影響することなく較正測定値が取得されてもよい。しかしながら、露光ルート１１１に正確に沿ってウェハグレーティングＷＧを提供することが不可である場合、スループットへのいかなる影響も顕著に低減されるように、露光ルート１１１に隣接してウェハグレーティングＷＧが設けられてもよい。したがって、一般に、ウェハグレーティングＷＧはターゲット部分Ｃの外側の露光ルート１１１の上、またはその近くに配置されてもよいことが理解されるべきである。

上述のように、露光シーケンスの一部として取得される較正測定は、上述の任意の個別の実施の形態または実施の形態の組み合わせを用いてもよいことが理解されるであろう。

本書で用いられる「放射」および「ビーム」の用語は、いかなる種類の電磁的な放射を包含し、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、または、その近傍の波長を有する）、極短紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）、および、イオンビームや電子ビームといった粒子ビームを含む。

リソグラフィ装置は、ウェハが比較的高屈折率を有する液体（例えば水）で浸され、投影システムの最終素子とウェハの間の空間が満たされる形式であってもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増大するための技術として周知である。

本書で用いる「投影システム」の用語は、用いられる露光放射や、液浸液の使用または真空の使用といった他の要素について適切であれば、屈折型光学系、反射型光学系、屈折反射型光学系を含む、様々な形式の投影システムを包含するもの広く解釈されるべきである。

本発明の実施の形態は、透過型リソグラフィ装置の文脈で記載されているが、本発明は反射型リソグラフィ装置（例えばＥＵＶリソグラフィ装置）に用いられてもよい。この場合、リソグラフィ装置の反射型の特性に起因して、リソグラフィ装置の照明システムからの放射ビームは、マスクにある角度で向けられてよい（つまり、マスクに対して垂直ではない）。この入射角は、既知であって変化しない。したがって、検出器および関連するフィルタは、それらの測定が角度により影響されないように構成されてもよい。例えば、放射ビームの入射方向に位置合わせされた検出器（および関連するフィルタ）は、除去されてもよい。これは、三つの検出器および関連するフィルタを後に残し、これらは例えば三つの照明極について上述した方法で用いられてもよい。

本発明の実施の形態がリソグラフィ装置の文脈で説明されたが、本発明の実施の形態は他の装置で用いられてもよい。本発明の実施の形態は、マスク検査装置、メトロロジー装置、または、ウェハ（または他の基板）もしくはマスク（または他のパターニングデバイス）といった対象物を測定するための任意の装置の一部を形成してもよい。これらの装置は、一般化してリソグラフィツールと称されてもよい。このような装置の文脈において、ツールの投影光学系は、投影システムと等価であるとみなされてもよい。照明モード極を回折するために用いられるグレーティングは、投影光学系の第１の側の任意の適切な表面上に設けられてもよい。対象物（例えばウェハまたはマスク）は、投影光学系の反対側のサポート構造により保持されて設けられてもよい。

本発明の特定の実施の形態が上述されたが、本発明は上述したものとは異なる態様で実施されてもよいことが理解されよう。本記載は、本発明を限定することを意図しない。

Claims (13)

1. リソグラフィ装置内でウェハを露光する方法であって、ウェハの露光シーケンスの間に少なくとも一つの較正測定を実行することを備え、各較正測定は、
   少なくとも一つの照明放射極を用いて、前記リソグラフィ装置の投影システムのマスクを支持するサポート構造および前記マスクの少なくとも一方の上にあるマスク側回折格子を照明することと、
   前記投影システムを通じて生じる少なくとも二つの異なる回折次数を照明放射極ごとに結合させることと、
   前記投影システムを用いて、前記回折次数の回折によって組み合わせ回折次数のペアが形成されるように、ウェハの露光ルート上にある又はそれに隣接する対象物グレーティングに前記回折次数を投影することと、
   前記マスク側回折格子および／または前記対象物グレーティングにより生成される少なくとも一つの不要な回折次数を、前記マスク側回折格子に設けられる壁および／または前記投影システムと前記マスクの間に設けられるスクリーンを用いて、フィルタして除去することと、
   前記投影システムを通って戻る前記組み合わせ回折次数を、前記組み合わせ回折次数の強度を測定するよう構成される検出器システムに結合させることと、
   前記組み合わせ回折次数の測定された強度を用いて、前記対象物グレーティングの位置を測定することと、を備えることを特徴とする方法。
2. 少なくとも一つの較正測定に応じて、前記ウェハのターゲット部分を露光する前に、前記ウェハおよび／または前記サポート構造の前記露光ルートを調整することをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも一つの較正測定は、前記ウェハの任意のターゲット部分を露光するための露光シーケンスの開始時であって、前記露光シーケンスでの露光より前に実行されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 対象物グレーティングは、前記ウェハより外側のウェハテーブル上に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 少なくとも一つの較正測定は、前記ウェハのターゲット部分の露光後であって次の露光シーケンスでの露光より前に実行されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記対象物グレーティングは、前記ウェハ上に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記対象物グレーティングは、前記ウェハのターゲット部分の間のスクライブラインに位置することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. さらに別の対象物グレーティングが前記ウェハより外側のウェハテーブル上に位置することを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 少なくとも一つの較正測定を実行する前に放射ビームの照明モードを調整することをさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 第１照明モードを有する放射ビームを用いて前記ウェハの第１ターゲット部分を露光することと、
    複数の照明放射極を提供するための放射ビームの照明モードを調整し、調整された照明モードを用いて少なくとも一つの較正測定を実行することと、をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 放射ビームの入射位置が前記マスクから前記サポート構造上の前記マスク側回折格子に向けて移動するように前記サポート構造を移動させることをさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記マスク側回折格子は、二次元であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記対象物グレーティングは二次元であり、実質的にウェハ全体にわたって延在することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

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