JP2006157013A - 基板テーブル、基板の位置を測定する方法、及びリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも１つの基板マークを備える基板を支持するように構成される基板テーブルを提供すること。
【解決手段】少なくとも１つの基板マークは、位置合わせシステムを使用して測定することができる位置を有する。基板テーブルは、位置合わせシステムによって測定される少なくとも１つの基板マークの像を提供するために、１から外れた倍率ファクタを有する光学システムを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの基板マークを備える基板を支持するように構成される基板テーブルに関する。少なくとも１つの基板マークは、位置合わせシステムを使用して測定することができる位置を有する。本発明は更に、基板テーブル上における基板の位置を測定する方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の上、通常は基板の対象位置の上に望ましいパターンを加える機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、代替的にマスク又はレチクルと呼ばれるパターニング・デバイスが、ＩＣの個々の層の上に形成される回路パターンを生成するために使用されることが可能である。このパターンは、基板（例えば、シリコン・ウエハ）の上の対象部分（例えば、１つ又は複数ミラーのダイの一部を備える）の上に移送することができる。パターンの移送は、通常、基板の上に提供される放射感応材料（レジスト）の層の上への撮像を介する。一般に、単一基板が、連続してパターン化される隣接対象部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置が、パターン全体を対象部分の上に一度に露光させることによって各対象部分が照射されるいわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）において放射ビームによりパターンを走査し、同時に、この方向に平行又は反平行な基板を同期して走査することによって、各対象部分が照射されるいわゆるスキャナとを含む。また、パターンを基板の上にインプリントすることによって、パターンニング・デバイスから基板にパターンを移送することも可能である。

ＩＣを製造するリソグラフィ装置の使用を具体的に参照することが可能であるが、本明細書において記述されるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリのガイダンス及び検出パターン、平坦パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドの製造など、他の応用分野を有することが可能であることを理解されたい。当業者なら、そのような代替応用分野の文脈では、本明細書における「ウエハ」又は「ダイ」という用語のあらゆる使用は、それぞれ、「基板」又は「対象部分」というより一般的な用語と同義であると見なすことが可能であることを理解するであろう。本明細書において言及される基板は、例えば、トラック（通常、レジスト層を基板に加え、露光済レジストを現像する器具）、計量ツール、及び／又は調査ツールにおいて、露光前又は露光後に処理されることが可能である。適用可能である場合、本明細書の開示は、そのような処理器具及び他の基板処理器具に適用されることが可能である。更に、基板は、例えば多層ＩＣを創出するために、２回以上処理されることが可能であり、したがって、本明細書において使用される基板という用語は、複数処理層をすでに含む基板を指すことも可能である。

光学リソグラフィの文脈において、本発明の実施例の使用を上記で具体的に参照した可能性があるが、本発明は、インプリント・リソグラフィなど、他の応用分野において使用されることが可能であり、文脈が許容すれば、光学リソグラフィに限定されるものではないことが理解されるであろう。インプリント・リソグラフィでは、パターニング・デバイスのトポグラフィが、基板の上に創出されるパターンを確定する。パターニング・デバイスのトポグラフィは、基板に加えられたレジスト層の中にプレスすることが可能であり、その際、レジストは、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合わせを加えることによって硬化する。パターニング・デバイスは、レジストから外され、レジストが硬化した後、レジストにおいてパターンを残す。

本明細書において使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、４３６、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、若しくは１２６ｍｍの波長、又はほぼその波長を有する）、及び極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含む、すべてのタイプの電磁放射を包含する。

「レンズ」という用語は、文脈が許容すれば、屈折、反射、磁気、電磁気、及び静電気の光学の構成要素を含めて、様々なタイプの光学構成要素のいずれか１つ又は組合わせを指すことが可能である。

位置合わせは、露光される基板上の特定点に対してマスク上の特定点の像を位置決めするプロセスである。通常、小さいパターンなど、１つ又は複数の位置合わせマークが、基板及びマスクのそれぞれの上において提供される。デバイスが、中間処理ステップでの連続露光によって構築される多くの層を備えることが可能である。各露光前に、オーバーレイ・エラーと呼ばれるエラーなど、新しい露光と以前の露光との間のあらゆる位置決めエラーを最小限に抑えるために、位置合わせが実施される。

しかし、化学機械研磨（ＣＭＰ）、迅速熱アニーリング、厚層付着、及び深トレンチ・エッチングなど、中間処理ステップの幾つかは、基板上の位置合わせマークを損傷し、又は歪ませ、或いはそれらを不透明層の下に埋めることがある。したがって、位置合わせマークは、明瞭には見えない、又は全く見えないことがあり、位置合わせの精度に悪影響を与える。これにより、オーバーレイ・エラーが生じることがある。

微小システム技術（ＭＳＴ）及び微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）など幾つかの技法では、基板の両面を使用するデバイスが製造される。この技術は、基板の一面上の露光が、基板の他の面上の、以前に露光された特徴と精確に位置合わせされるように、基板の一面上において露光を実施する問題に直面する。０．５ミクロン以上の良好な大きさの位置合わせ精度が、通常必要とされる。

いわゆる浸漬技法を使用することによって更により小さいパターンを有するパターニング特徴を撮像することを可能にする新しい技法が、開発されている。この技法は、レンズと基板との間の空間が、水などの流体で充填されるということに基づく。水の屈折率は、ある低圧気体の空気の屈折率より大きいので、システムの開口数は増大する。これにより、システムは、同じ放射システム及び投影システムを使用しながら、更により小さいパターンを撮像することが可能になる。ＥＰ１４２０２９８Ａ２、ＥＰ１４２９１８８、及びＥＰ１４２０３００Ａ２において、浸漬技法に関するより多くの情報を見ることが可能である。しかし、水の存在は、位置合わせの測定に影響を与える可能性がある。レンズと基板との間の空間に水が存在する結果として、基板上に提供されるマークについて位置合わせ測定を実施することが困難になる。更に、そのような「湿潤」測定と、以前に得られた「乾燥」位置合わせ測定との比較も、かなり困難になる。

従来の位置合わせ技法は、すべて、基板の上面上において、すなわち、露光が実施される面において実施される。この面は、基板の第１側面、又は前面と呼ばれる。そのような位置合わせ技法は、すべて、基板の上面上に提供される位置合わせマークの位置を測定することによって、基板の位置を測定する。しかし、浸漬技法及び両面から製造される基板と組み合わされると、これらの従来の位置合わせ技法は、実施が困難でより不精確になる。

従来の位置合わせ技法は、通常、基板の上面上、すなわち基板が上に配置される基板テーブルに対面しない基板の面上において提供される位置合わせマークの位置を測定する光学測定技法を使用する。これにより、両面から製造されたデバイスと組み合わせてこれらの位置合わせ技法を使用することが困難になるが、その理由は、この場合、位置合わせマークが基板テーブルに対面するように、基板を配置することが必要になるからである。

浸漬技法が使用される事象では、位置合わせシステムの光学機器は、通常、液体で充填された領域の外部に配置され、したがって、光学機器及び／又は光信号は、液体内に誘導されることが必要である。これは、容易なタスクではなく、複雑で高価な技法を必要とする。

これらの問題を克服するために、基板の背面上、すなわち基板テーブル及び露光されない面に対面する基板の面上において提供される位置合わせマークの位置を測定するように構成される位置合わせ技法が開発されている。この面は、基板の第２側面とも呼ばれる。

位置合わせ中、第２側面は、基板を支持する基板テーブルと対面する。基板の第２面上に提供される位置合わせマークの位置を測定することを可能にするために、光学デバイスが、基板テーブルにおいて提供される。この技法は、一般に背面位置合わせと呼ばれ、以下でより詳細に議論される。ＡＳＭＬによって所有されているＵＳ２００２／０１０９８２５Ａ１において、より広範な記述を見ることができる。

この段階での認識は、基板テーブルにおいて提供される光学デバイスを使用し、基板の第２面を介した位置合わせ測定が、直接測定することができ、基板の第１面上に提供される位置合わせマーカに基づく位置合わせ測定より不精確になる可能性があることである。したがって、背面位置合わせ技法の改善が必要である。

一般に、基板テーブル上に配置される基板の位置のより精確な測定を可能にし、かつより良好な位置合わせ結果を達成するために、背面並びに前面の位置合わせ技法を改善することが必要である。

本明細書にわたって、位置合わせマークが基板の特定の面上に位置するという言及は、位置合わせマークが基板のそれぞれの面の中にエッチングされることを含み、また、位置合わせマークが埋め込まれ、もはや必ずしも表面において露光されないように、位置合わせマークの上に付着したその後の材料を有することを含む。

ＩＣ又はＭＥＭの製造する装置の使用を具体的に参照することが可能であるが、そのような装置は、多くの他の可能な応用分野を有することを明確に理解されたい。例えば、装置は、集積光学システム、磁区メモリのガイダンス及び検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造において使用されることが可能である。

本発明の目的は、基板テーブルの上に配置される基板の位置をより精確に測定することを可能にする基板テーブルを提供することである。

本発明の第１態様によれば、少なくとも１つの仮想基板マークを生成するデバイスが提供され、少なくとも１つの基板マークを有する基板を支持するように構成される基板テーブルと、基板テーブルと関連付けられ、放射を反射するように構成される少なくとも２つのミラーを備える１つ又は複数の光学アームを有する光学システムと、ミラーから反射された放射を受け取るように配置され、１から外れた倍率ファクタを提供する少なくとも２つのレンズとを備え、１つ又は複数の光学アームは、対応する少なくとも１つの基板マークから少なくとも１つの仮想基板マークを生成する。

本発明の第２態様によれば、基板テーブルの上において提供される基板の位置を測定する方法が提供され、基板は、基板マークの少なくとも２つが異なるサイズである複数の基板マークを有し、方法は、第１倍率ファクタを使用して創出される、第１サイズを有する基板マークに対応する第１仮想基板マークを創出することと、第２倍率ファクタを使用して創出される、第２サイズを有する基板マークに対応する第２仮想基板マークを創出することと、第１仮想基板マークの第１位置合わせ位置を決定することとを備える。

本発明の第３態様によれば、少なくとも１つの基板位置合わせ格子を有する基板を支持するように構成される基板テーブル、及び位置合わせ格子を備えるウィンドウを備えるモアレ・パターンを生成する装置が提供される。ウィンドウ位置合わせ格子は、基板が基板テーブルによって支持されるとき、基板位置合わせ格子及びウィンドウ位置合わせ格子が、基板の位置決定するために位置合わせシステムによって使用されることが可能であるモアレ・パターンを共に形成するように構成される。

本発明の第４態様によれば、基板テーブルの上において提供される基板の位置を測定する方法が提供され、方法は、基板の上において提供される位置合わせ格子及び基板テーブルのウィンドウの上において提供される位置合わせ格子が、モアレ・パターンを共に形成し、基板テーブルに配置される光学機器を使用してモアレ・パターンの像を形成し、次いで位置合わせシステムを使用してモアレ・パターンの像の位置を測定するような位置において基板を提供することを備える。

本発明の第５態様によれば、基板テーブルの上において提供される基板の位置を測定する方法が提供され、方法は、基板の上において提供される位置合わせ格子及び位置合わせシステムのウィンドウの上において提供される位置合わせ格子が、モアレ・パターンを共に形成し、次いで位置合わせシステムを使用してモアレ・パターンの位置を測定するような位置において基板を提供することを備える。

ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照して、例としてのみ本発明の実施例を記述する。

図１は、本発明の一実施例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放射又はＥＵＶ放射）を調整するように構成される照明システム（照明装置）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成され、あるパラメータに従ってパターニング・デバイスを精確に配置するように構成される第１配置装置ＰＭに接続される支持構造（例えば、マスク・テーブル）と、
基板（例えば、レジスト・コーティング基板）Ｗを保持するように構築され、あるパラメータに従って基板を精確に配置するように構成される第２配置装置ＰＷに接続される基板テーブル（例えば、基板テーブル）ＷＴと、
放射ビームＢに分与されたパターンをパターニング・デバイスＭＡによって基板Ｗの対象部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを備える）の上に投影するように構成される投影システム（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、放射を誘導、成形、又は制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、又は他のタイプの光学構成要素、或いはその任意の組合わせなど、様々なタイプの光学構成要素を含むことが可能である。

支持構造は、パターニング・デバイスの重量を支持する、すなわち担持する。これは、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィック装置の設計、及び、例えばパターニング・デバイスが真空環境において保持されているか否かなどの他の条件に依存するような方式で、パターニング・デバイスを保持する。支持構造は、パターニング・デバイスを保持するために、機械、真空、静電気、又は他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定又は可動とすることが可能であるフレーム又はテーブルとすることが可能である。支持構造は、パターニング・デバイスが、例えば、投影システムに関して望ましい位置にあることを保証することが可能である。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という要素のあらゆる使用は、より一般的な用語である「パターニング・デバイス」と同義であると考慮されることが可能である。

本明細書において使用される「パターニング・デバイス」という用語は、基板の対象位置においてパターンを創出するようになど、断面において放射ビームにパターンを付与するために使用することができる任意のデバイスを指すと広範に解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンは、例えば、パターンが、位相シフト特徴、又はいわゆるアシスト特徴を含む場合、基板の対象位置における望ましいパターンに精確に対応しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など、対象部分において創出される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、透過性又は反射性とすることが可能である。パターニング・デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクは、リソグラフィでは周知であり、２進、交互位相シフト、及び減衰位相シフトなどのタイプのマスク、並びに様々なハイブリッド・マスクのタイプを含む。プログラム可能ミラー・アレイの実施例が、小さいミラーのマトリックス構成を使用し、ミラーのそれぞれは、入射する放射ビームを異なる方向において反射するように個々に傾斜させることができる。傾斜ミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにおいてパターンを付与する。

本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適切である、又は浸漬液体の使用若しくは真空の使用などの他のファクタに適切である屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、及び静電気の光学システム、又はそれらの組合わせを含む任意の投影システムのタイプを包含すると広範に解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のあらゆる使用は、「投影システム」というより一般的な用語と同義であると見なされることが可能である。

本発明の例示的な実施例では、装置は、透過タイプである（例えば、透過マスクを使用する）。代替として、装置は、反射タイプ（例えば、プログラム可能ミラー・アレイを使用する、又は反射マスクを使用する）とすることが可能である。

リソグラフィ装置は、２つ（２重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプとすることが可能である。そのような「複数ステージ」機械では、追加のテーブルは、平行に使用されることが可能であり、或いは、１つ又は複数の他のテーブルが露光に使用されている間、予備ステップが、１つ又は複数のテーブルの上において実施されることが可能である。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が、投影システムと基板との間の空間を充填するように、水などの比較的高い屈折率を有する液体によって覆われることが可能であるタイプとすることも可能である。浸漬液体が、マスクと投影システムとの間など、リソグラフィ装置の他の空間に加えられることも可能である。投影システムの開口数を増大させる浸漬技法が、当技術分野において周知である。本明細書において使用される「浸漬」という用語は、基板などの構造が液体に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、液体が、露光中に投影システムと基板との間に位置することを意味する。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。源及びリソグラフィ装置は、例えば源がエキシマ・レーザであるとき、別々のエンティティとすることが可能である。そのような場合、源は、リソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム・エクスパンダを備えるビーム送達システムＢＤの補助で、源ＳＯから照明装置ＩＬに進む。他の場合、源は、例えば源が水銀灯であるとき、リソグラフィ装置の一体的一部とすることが可能である。源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要であればビーム送達システムＢＤと共に、放射システムと呼ばれることが可能である。

照明装置ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節する調節装置ＡＤを備えることが可能である。一般に、照明装置の瞳平面における少なくとも外部及び／又は内部の径程度（一般にそれぞれσ外部及びσ内部と呼ばれる）の強度分布が、調節されることが可能である。更に、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮ及びコンデンサＣＯなど、様々な他の構成要素を備えることが可能である。照明装置は、断面において望ましい一様性及び強度分布を有するように、放射ビームを調整するために使用されることが可能である。

放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブルＭＴ）の上において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・デバイスによってパターン化される。マスクＭＡを横断した後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗの対象部分Ｃにビームを集束させる。第２配置装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、線形エンコーダ、又は容量センサ）の補助で、例えば放射ビームＢの経路に異なる対象部分Ｃを配置するように、基板テーブルＷＴを精確に移動させることができる。同様に、第１配置装置ＰＭ及び他の位置センサ（図１には明瞭には示されていない）は、例えばマスク・ライブラリからの機械的な取出しの後、又は走査中、放射ビームＢの経路に関してマスクＭＡを精確に配置するために使用されることが可能である。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１配置装置ＰＭの一部を形成する長ストローク・モジュール（粗配置）及び短ストローク・モジュール（微配置）の補助で実現されることが可能である。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２配置装置ＰＷの一部を形成する長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現されることが可能である。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、短ストローク作動装置のみに接続されることが可能であり、又は固定されることが可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされることが可能である。基板位置合わせマークは、示されるように、専用対象部分を占めるが、対象部分（これらは、スクライブ・レイン位置合わせマークとして既知である）間の空間に位置することが可能である。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡの上において提供される状況では、マスク位置合わせマークは、ダイ間に位置することが可能である。

以下のモードの少なくとも１つにおいて、記述される装置を使用することができる。
１．ステップ・モードにおいて、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、本質的に静止して維持され、一方、放射ビームに付与されるパターン全体は、対象部分Ｃの上に一度に投影される（すなわち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、異なる対象部分Ｃを露光させることができるように、Ｘ及び／又はＹ方向においてシフトされる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光において撮像される対象部分Ｃのサイズを限定する。
２．走査モードにおいて、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されるパターンが対象部分Ｃの上に投影される間、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（縮小）及び像反転特性によって決定されることが可能である。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光における対象部分の幅（非走査方向における）を限定するが、走査動きの長さは、対象部分の高さ（走査方向における）を決定する。
３．他のモードにおいて、マスク・テーブルＭＴは、本質的に静止して維持されて、プログラム可能パターニング・デバイスを保持し、基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されるパターンが対象部分Ｃの上に投影される間、移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、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の各移動後、又は走査中の連続放射パルス間において、必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で記述されたタイプのプログラム可能ミラー・アレイなど、プログラム可能パターニング・デバイスを使用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用されることが可能である。

上述された使用モードの組合わせ及び／又は変形形態、或いは完全に異なる使用モードが使用されることも可能である。

図２は、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗを示す。基板マークＷＭ３及びＷＭ４は、基板Ｗの第１面（「前面」）の上において提供され、光が、ＷＭ３及びＷＭ４の上の矢印によって示されるように、これらのマークから反射され、位置合わせシステム（図示せず）と共にマスク上においてマークを位置合わせするために使用されることが可能である。これのより詳細な記述が、参照によって本明細書に完全に組み込まれている２００３年１２月１７日出願、米国特許出願第１０／７３６９１１号に記載されている。

更に、基板マークＷＭ１及びＷＭ２は、基板Ｗの第２面（「背面」）の上において提供される。光学システムが、基板Ｗの背面上の基板マークＷＭ１、ＷＭ２への光学アクセスを提供するために、基板テーブルＷＴの中に構築される。光学システムは、１対のアーム１０ａ、１０ｂを備える。各アームは、２つのミラー１２、１４及び２つのレンズ１６、１８からなる。各アームのミラー１２、１４は、水平線と作る角度の和が９０°であるように傾斜される。このようにして、ミラーの１つに垂直に当たる光のビームが、他のミラーから反射されるとき、依然として垂直になる。当然、１８０°の方向変化を得る他の方式を考慮することができる。例えば、レンズ及び取付けは、光学システム全体が１８０°の方向変化を提供する限り、方向変化の大部分を考慮に入れることが可能であるように設計されることが可能である。

使用時、光が、基板テーブルＷＴの上からミラー１２の上に向けられ、レンズ１６及び１８を経てミラー１４の上に向けられ、次いでそれぞれの基板マークＷＭ１、ＷＭ２の上に向けられる。光は、基板マークの一部から反射され、ミラー１４、レンズ１８及び１６、並びにミラー１２を介して、光学システムのアームに沿って戻る。ミラー１２、１４及びレンズ１６、１８は、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂ２０ａ、２０ｂが、基板Ｗの前面の上に提供される任意の基板マークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応して、基板Ｗの前（上）面の平面において形成されるように構成される。レンズ１６、１８及びミラー１２、１４の順序は、光学システムに適切であるように、異なることが可能である。例えば、レンズ１８は、ミラー１４と基板Ｗとの間にあることが可能である（後の実施例の図を参照）。

基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂは、仮想基板マークとして作用し、基板Ｗの前（上）面の上に提供される実基板マークと全く同じように、既存位置合わせシステム（図示せず）によって位置合わせに使用されることが可能である。

図２に示されるように、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、基板Ｗより上の位置合わせシステムによって見ることが可能であるように、基板Ｗの側方に変位される像２０ａ、２０ｂを生成する。光学１０ａ、１０ｂのアームの２つの好ましい配向が、ＸＹ平面に存在する基板Ｗの平面図である図３及び４に示されている。基板テーブルＷＴは、明瞭化のために、図３及び４から省略されている。図３では、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、Ｘ軸に沿って位置合わせされる。図４では、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、Ｙ軸に平行である。両方の場合において、基板マークＷＭ１、ＷＭ２は、Ｘ軸の上にある。基板マークＷＭ１、ＷＭ２は、基板Ｗの下面にあり、したがって、基板マークＷＭ１、ＷＭ２は、基板Ｗの上面の視点から反転される。しかし、光学システムのアームのミラー１２、１４の構成は、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂが適切な配向に回復されるように、構成されることが可能である。したがって、像は、基板マークＷＭ１、ＷＭ２が基板Ｗの上面にある場合と全く同じように出現する。光学システムは、基板マークＷＭ１、ＷＭ２対像２０ａ、２０ｂのサイズの比が１：１である、すなわち、拡大又は縮小がないように、構成されることも可能である。その結果、像２０ａ、２０ｂは、まさに基板Ｗの前面上にある実基板マークであるかのように使用することができる。マスクの上に提供される共通位置合わせパターン又はキーが、実基板マーク及び仮想基板マークの両方と共に位置合わせを実施するために使用されることが可能である。

この実施例では、基板マークが、図２に示されるように、対応する位置において基板Ｗの前面及び背面の両方の上において提供される。図３及び４では、明瞭化のために、基板Ｗの背面上の基板マークのみが示されている。この構成によれば、基板Ｗが、Ｘ軸又はＹ軸のどちらかの回りの回転によってひっくり返されるとき、基板Ｗの上面にあった基板マークが、ここでは基板Ｗの下面であるが、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂによって撮像されることが可能であるような位置にあることが可能である。

このミラー構成のために、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂに平行な一方向におけるＷの変位により、基板の下面にある基板マークＷＭ１、ＷＭ２の対応する像２０ａ、２０ｂが、反対方向に変位することに留意されたい。例えば、図３において、基板Ｗが右に変位した場合、像２０ａ、２０ｂは、左に変位する。位置合わせシステムを制御するソフトウエアが、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の位置を決定するとき、並びに位置合わせを実施するときの基板Ｗ及びマスクの相対位置を調節するときを考慮に入れることが可能である。光学システムの２つのアーム１０ａ、１０ｂが対称である場合、像２０Ａと２０Ｂとの距離は、基板が変位するとき、実際には一定のままである。

本発明の代替実施例では、基板テーブルＷＴが、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の移動に関して像２０ａ、２０ｂの移動方向を変化させないミラー構成を備えることが可能である。

少なくとも２つの基板マークが、基板Ｗの各側に提供されることが可能である。単一のマークが、基板上の特定点に対するマスク上の特定点の像の相対配置に関する情報を提供することが可能である。しかし、適切な配向位置合わせ及び倍率を保証するために、少なくとも２つのマークが使用されることが可能である。

図５は、基板テーブルＷＴの一部の断面を示す。本発明の一実施例によれば、基板の背面上の基板マークを撮像する光学システム１０ａ、１０ｂは、特定の方式で、基板テーブルＷＴの中に構築されることが可能である。図５に示されるように、光学システムのアームのミラー１２、１４は、離散構成要素として提供されないことが可能であり、基板テーブルＷＴと一体式である。適切な面が、基板テーブルＷＴの中に機械加工され、これは、反射性を向上させ、したがってミラー１２、１４を形成するために、コーティングを備えることが可能である。光学システムは、基板テーブルと同じ材料から作成されることが可能であり、例えば、非常に小さい熱膨張係数を有し、したがって、高位置合わせ精度を維持することができることを保証するゼロデュア（Ｚｅｒｏｄｕｒ）（商標）である。

基板マークＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３、ＷＭ４は、投影されたパターン化ビームに関する基板Ｗの位置合わせを可能にするために、基板Ｗの上において提供されることが可能である。互いに関して基板Ｗの異なる層の最適配置を可能にするために、位置合わせが必要である。基板Ｗが、複数の層から構築されることが可能であり、層のそれぞれは、交互に基板Ｗの上に形成され、露光を受ける。異なる層が作業デバイスを形成するように構成されるので、異なる露光は、互いに関して最適に位置合わせされるべきである。

上記で開示されたように、集積回路は、層において作成される。各層は、基板Ｗ上の（異なる）パターンの露光で開始されることが可能である。このパターンは、先行パターンに最適にはめ込まれることが必要である可能性がある。この位置合わせにおいて達成される精度の尺度は、オーバーレイＯである。

従来の位置合わせ技法が使用される場合、すなわち、基板マークＷＭ３、ＷＭ４が基板Ｗの第１面上に配置されることが可能である場合、基板Ｗ上の基板マークＷＭ３、ＷＭ４の位置とオーバーレイＯとの関係を記述するために、定式が導出されることが可能である。

基本的には、オーバーレイＯは、機械が像を露光させることが可能である精度、及び基板位置が測定される精度に依存する。これらは、２つの独立したエラー源である。

像を露光させる機械の精度は、ステージ・オーバーレイＳと呼ばれる。ステージ・オーバーレイＳは、基板Ｗが２つの露光間においてステージの上に位置するときの第１層と第２層とのオーバーレイの差である。したがって、ステージ・オーバーレイＳは、機械露光配置エラーの尺度である。

基板Ｗの位置を測定するときに得ることが可能である精度は、基板マーカの幾何学的位置に依存する。基板位置合わせパラメータには、膨張、回転、及び並進がある。基板の膨張及び回転によって生じるオーバーレイ・エラーは、基板の縁において最大である。

以下の定式が、オーバーレイＯを表すために導出されることが可能である。

上式で
σ 測定される位置合わせ点の標準偏差
ＤＷ 基板の直径
ＤＰＭ 位置合わせマーク間の距離
Ｓ ステージ・オーバーレイの３σ（標準偏差の３倍）
Ｏ オーバーレイの３σ（標準偏差の３倍）

σの値は、マーク位置の測定分布におけるエラーの尺度である。エラー分布がガウス分布であると見なされる場合、３σの値は、当業者なら理解するように、全エラーの約９９．７％がより小さいエラー値を示す。

基板の前面に位置する基板マークを測定するσＦＳ（ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ（前面））の値は、基板Ｗの背面に位置する基板マークを測定するσＢＳ（ｂａｃｋ ｓｉｄｅ（背面））の値とは異なる。σの異なる値が、基板Ｗの第２面上に提供される基板マークについて見つけられるかについて、幾つかの理由が特定されることが可能である。例えば、
より多くの光学要素が、基板の第２側面上に提供される基板マーカを測定するために使用され、したがって、位置合わせビームが、より多くの光学表面を通過する；
基板の第２側面上の基板マークを測定するために使用される光学機器が、より温度依存性である。

本発明によれば、図２に示される光学機器と同様の光学システムが、基板テーブルＷＴの中に構築されることが可能であり、これは、基板Ｗの背面上の基板マークＷＭ５、ＷＭ６への光学アクセスを提供し、かつ倍率Ｍを提供する。本発明によるそのような光学システムの実施例が、図６に示されている。同じ参照が、以前の図に見られる同一部分について使用される。

定式（１）のσがここではσＢＳになり、これは、σＦＳと、基板マークの像が前面に誘導されることが可能であることを考慮に入れる項σＢＦ（後から前（ｂａｃｋ ｔｏ ｆｒｏｎｔ））との和であることが理解されるであろう。

これは、Ｏの定式となる。

光学システムは、１対のアーム１０ａ、１０ｂを備える。一実施例では、各アームは、２つのミラー１２、１４及び２つのレンズ１１６、１１８を含むことが可能である。他の構成が使用されることが可能である。各アームのミラー１２、１４は、それらが水平線と作る角度の和が９０°であるように傾斜される。このようにして、ミラーの一方に垂直に当たる光のビームが、他のミラーから反射されるとき、依然として垂直になる。この１８０°の方向変化は、レンズ１１６、１１８など、光学システムにおいて提供される他の光学要素によって得ることもできることが理解されるであろう。

レンズ１１６、１１８は、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂが、基板Ｗの第１面上に提供される任意の基板マークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応して、基板Ｗの前（上）面の平面において形成されることが可能であるように、設計されることが可能である。レンズ１１６、１１８及びミラー１２、１４の順序は、光学システムに適切であるように、異なることが可能である。例えば、レンズ１１８は、ミラー１４と基板Ｗとの間にあることが可能である。

倍率ファクタＭは、異なる焦点距離を有するレンズ１１６、１１８を提供することによって得られることが可能である。この実施例の倍率Ｍは、Ｍ＝３であるが、あらゆる他の適切な倍率Ｍが使用されることが可能である。当業者なら、基板マークＷＭ５、ＷＭ６及び拡大像１２０ａ、１２０ｂに対するミラーの配置は、図２に示される実施例とは異なることが可能である、すなわち、基板マークＷＭ５、ＷＭ６と第１レンズ１１６との距離は、第２レンズ１１８と拡大像１２０ａ、１２０ｂとの距離の３分の１に等しいことが可能であることを理解するであろう。これは、図６に概略的に示されている。他の構成が使用されることが可能である。

ミラー１２、１４間の距離は、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂが見られる光学アームの方向における位置を決定することが理解されるであろう。ミラー１２、１４が互いに離れて配置される場合、拡大像１２０ａ、１２０ｂは、それぞれ、左及び右に移動する可能性がある。拡大像１２０ａ、１２０ｂが見られることが可能である図６に示される配向による垂直方向の位置は、当業者なら容易に理解するように、レンズ１１６、１１８の焦点距離に依存する。これらは、例えば、拡大像１２０ａ、１２０ｂが、図６に示されるように、基板Ｗの前面に配置される基板マークＷＭ３、ＷＭ４と同じ（垂直）レベルにあるように選択することができる。

位置合わせハードウエアの残りは、倍率が提供されないシステムにおいて使用されるハードウエアと同じとすることが可能である。したがって、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂは、位置合わせ測定を実施するために存在する光学機器によって検出することができるサイズとすることが可能である。これを達成するために、基板マークＷＭ５、ＷＭ６は、倍率が提供されなかった図２を参照した実施例において使用される基板マークＷＭ１、ＷＭ２と比較して、より小さくする、すなわち、Ｍ分の１に小さくすることが可能である。

倍率Ｍの結果として、基板Ｗの移動は、Ｍに等しいファクタで拡大されることが可能であり、したがって、位置合わせエラーの一部を低減する。したがって、定式（２）において確定されるσＢＳは、σＢＳ，Ｍと呼ばれる新しい値によって置き換えられる。

ある場合では、σＢＳ，Ｍの値は、基板Ｗの前面に位置するウエハ・マークＷＭ３、ＷＭ４の直接測定を使用して得られることが可能であるσＦＳの値より更に小さい。

倍率のために、光学システムに対する一方向における基板Ｗの変位は、反対方向に倍率Ｍで、基板の下面にある基板マークＷＭ５、ＷＭ６の対応する像１２０ａ、１２０ｂを変位させることが可能である。例えば、図６において、基板Ｗが右にある距離変位する場合、像１２０ａ、１２０ｂは、そのある距離のＭ倍左に変位することが可能である。基板マークＷＭ５、ＷＭ６の位置を決定するとき、及び位置合わせを実施するときに基板Ｗとマスクとの相対位置を調節するとき、位置合わせシステムを制御するソフトウエアが、これを考慮に入れることが可能である。

本発明の代替実施例では、基板テーブルＷＴが、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の移動に関して像１２０ａ、１２０ｂの移動方向を変化させないミラー構成を備えることが可能である。これは、当業者なら理解するように、多くの方式において実施することができる。これは、例えば、プリズムと組み合わせてミラーを使用するレフレックス・カメラと同様の技法を使用して実施されることが可能である。

定式（２）によれば、σＢＳ＝７．２６ｎｍを得るために、σＦＳ＝７．１ｎｍ及びσＢＦ＝１．５ｎｍの値が必要である。例えば、本発明による基板テーブルＷＴが使用され、倍率ファクタＭ＝３を備えるとき、σＢＳ，Ｍの値は、σＢＳ，Ｍ＝２．８０ｎｍになる。オーバーレイＯ_Ｍの新しい値が、以下の定式から得られる。

本発明による倍率を有する背面位置合わせを使用することにより、従来の背面位置合わせを使用する場合より、又は更には前面位置合わせを使用する場合より精確な結果が提供されることが可能であることがわかる。

原理的には、本発明は、基板Ｗの前面上に提供される基板マークについて使用されることも可能である。基板テーブルＷＴの前面においてこの設計を組み込むために、修正が実施されることが可能である。倍率光学機器は、基板テーブルＷＴの移動が拡大されないように、基板テーブルＷＴに固定されることが必要である可能性がある。

基板テーブルＷＴにおいて構築される光学システムが、倍率Ｍで拡大された像を提供するという結果として、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の位置は、より精確に決定されることが可能である。システムの捕獲範囲は、倍率ファクタＭに等しいファクタによって低減されることが可能である。捕獲範囲は、測定システムによって正確なマーク位置を検出するために、基板マーカが位置することが可能であるｘ及びｙ方向の領域である。その結果、基板マークＷＭ５、ＷＭ６を見つけるために、基板テーブルＷＴにおいて構築された光学アームに関する基板Ｗの配置は、より精確に行われることが必要である可能性がある。

しかし、これは、図７に示される基板テーブルＷＴを提供することによって、補修されることが可能であり、倍率を提供しない第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂが使用され、倍率を提供する第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄが使用される。基板Ｗは、第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２を備えることが可能であり、これは、第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂを介して検出されることが可能であるように配置される。基板Ｗは、第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を更に備えることが可能であり、これは、第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄを介して検出されることが可能であるように配置される。第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２は、「通常」サイズを有し、これは、倍率を提供せずに、現行技術による光学アーム１１０ａ、１１０ｂを介して検出されることが可能であることを意味する。第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６は、光学アーム１１０ｃ、１１ｄにおいて構築される倍率ファクタＭに従って低減されたサイズを有する。

したがって、第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２の捕獲範囲は、第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６の捕獲範囲より大きい。位置合わせは、ここでは２段階において実施されることが可能である。第１に、第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂを介して第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２を使用して、位置合わせ位置が決定されることが可能である。これは、粗い位置合わせ情報となる可能性がある。この粗い位置合わせ情報は、第２位置合わせ段階中に第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を見つけるために使用され、第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄを介して第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使用して、微細な位置合わせ位置が決定される。

本発明の代替実施例では、光学アームの混合物を有し、異なる配向（例えば、ｘ方向及びｙ方向）を有し、及び異なる倍率を有する基板テーブルＷＴが、設計されることが可能である。実際には、３つ以上の倍率が異なる光学ブランチが提供されることが可能である。例えば、第１光学ブランチが１の倍率を有し、第２光学ブランチが３の倍率を有し、第３光学ブランチが９の倍率を有する、３つの光学ブランチを一方向において提供することができる。基板Ｗは、この場合、３つのタイプの基板マークを備え、各タイプは、３つの光学アームの１つにおいて使用されるように採用される。これと同様に、光学ブランチのカスケードを提供することが可能である。

複数の光学ブランチを使用することによって、オーバーレイの精度を向上させるために、異なる位置合わせ戦術が実施されることが可能である。

光学アームは、光学アームにおいて提供される光学機器によって提供される倍率Ｍを変化させる構造を備えることも可能である。例えば、光学軸の方向においてレンズ１１６、１１８の位置を変化させることによって、倍率Ｍを変更することが可能である。他の代替実施例によれば、倍率Ｍは、異なる焦点距離を有する異なるレンズとレンズを置き換える機構を提供することによって、変更されることが可能である。そのような機構を使用することにより、倍率Ｍは、状況に基づいて変更されることが可能である。これは、本発明に関連するより小さい捕獲範囲を克服するために使用されることも可能である。

基板Ｗは、異なる倍率に使用されることが可能である基板マークを備えることも可能である。図８は、そのような基板マーク２００の実施例を示し、これは、比較的厚い線を形成するために、例えば６つ（６）の薄い線のグループに配置される比較的薄い線を備える。厚い線は、第１倍率ファクタＭ１を使用するときの測定に使用され、薄い線は、第２倍率ファクタＭ２、Ｍ１＜Ｍ２を使用するときの測定に使用される。当業者なら、基板マーク２００と同様に使用されることが可能である多くの他の基板マークが考慮可能であることを理解するであろう。実際、２つ以上の通常の寸法を備えるパターンを有するすべての基板マークが使用されることが可能である。

本発明による光学アームは、より精確な測定を可能にする倍率Ｍを有する基板マークＷＭ５、ＷＭ６の像を提供するので、レンズ１１６、１１８及びミラー１２、１４などの光学要素の位置は、優れた精度で既知であることが必要である。しかし、これらの位置は、各基板Ｗに関して変化せず、したがって、このエラーを体系的エラーとして表すことによって訂正することができる。

また、例えばサイズが低減されている基板マークＷＭ５、ＷＭ６に関連する小さい捕獲範囲の問題を克服するために、まず基板Ｗの位置を決定するために、従来の前面基板マークＷＭ３、ＷＭ４を使用することも可能である。この第１決定位置に基づいて、基板Ｗの位置は、基板Ｗの第２面に提供される基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使用することによって、より精確な方式で決定されることが可能である。

例えば、これは、基板Ｗの第１面上に提供される基板マークＷＭ３、ＷＭ４が、従来の位置合わせに依然として使用されることが可能であるが、より精確な位置合わせが必要とされる場合に実施されることが可能である。この場合、倍率を提供される光学アームと組み合わせて使用されることが適切である基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使用することによって、より精確な位置合わせが得られることが可能である。本発明は、前面並びに背面のより精確な位置合わせを提供するのに使用されることが可能であることが理解されるであろう。基板テーブルＷＴにおいて提供される光学アームにおいて倍率Ｍを提供することが実施されることが可能であることが有利である。

本発明による基板テーブルは、倍率ファクタＭ＞１を備えることが可能であるが、倍率ファクタＭ＜１を備えることも可能であり、したがって、実際には拡大の代わりに縮小である。そのような基板テーブルＷＴは、使用される位置合わせシステムが、基板マークが位置合わせシステムの捕獲範囲外にあるとき、基板マークを見つけることができないという可能性のある問題を解決するために使用することができる。１より小さい倍率ファクタを有する基板マークの像を提供するように構成される基板テーブルＷＴを提供することによって、捕獲範囲は増大される。したがって、低減された基板マークＷＭ５、ＷＭ６の代わりに、ファクタ１／Ｍによってサイズが増大された基板マークが基板Ｗの上において提供されるはずであることが理解されるであろう。したがって、倍率ファクタがＭ＝１／４に選択されるとき、ファクタ４（＝１／（１／４））によって拡大される基板マークが、基板Ｗの上において提供される。

捕獲範囲を増大させることは、精度が低減されることを意味することが理解されるであろう。倍率ファクタＭ＝１／４が使用される場合、精度は、例えば５０ｎｍから２００ｎｍにファクタ４で低減され、一方、捕獲範囲は、例えば８８μｍから３５２μｍに増大される。

上記で議論されたように、光学アームの混合物を有し、異なる配向を有し（例えばｘ及びｙ方向）、及び異なる倍率を有する基板テーブルＷＴが設計されることが可能である。実際には、異なる倍率Ｍを有する３つ以上の光学ブランチが提供されてよい。第１光学ブランチが１／４の倍率を有し、第２光学ブランチが１の倍率を有し、第３光学ブランチが４の倍率を有する、３つの光学ブランチが、一方向において提供されることが可能である。基板Ｗは、３つのタイプの基板マークを備えることが可能であり、各タイプは、３つの光学アームの１つにおいて使用されるように採用される寸法を有する。これと同様に、光学ブランチのカスケードが提供されることが可能である。

上記で議論された実施例は、本発明を実施する例示であることが理解されるであろう。他の構成が、倍率Ｍを提供するために使用されることが可能である。

基板マークの拡大像が、ファイバ、凸型ミラー、及び／又は凹型ミラーを使用することによって得られることも可能である。更に、基板ＷＭ５、ＷＭ６で創出される像の配向を反転させるために、レフレックス・カメラにおいて使用されるプリズムと同様のプリズムが使用されることが可能である。実際には、適切な再方向付け、焦平面、及び倍率が得られる限り、すべての種類の光学要素が使用されることが可能である。

したがって、本出願において使用される倍率という用語は、拡大並びに低減又は縮小を含む。

本発明の代替実施例が、図９に示されている。これは、基板テーブルＷＴにおいて提供される光学アームの概略図である。光学システムは、２つのミラー２１２、２１４及び２つのレンズ２１６、２１８を備える。ミラー２１２、２１４は、ミラーが水平線と作る角度の和が９０度であるように傾斜される。このようにして、ミラーの１つに垂直に当たる光のビームが、他のミラーから反射されるとき、依然として垂直である。例えば上記で更に記述されているように、この１８０度の方向変化を得る他の方式が使用されることが可能である。

レンズ２１６、２１８の間に光学ストップ２１９が提供され、光学ストップは、中央ディスク形開口及び追加の環状開口を備える。光学ストップ２１９の機能は、以下で更に記述される。

基板テーブルＷＴは、ミラー２１４の１つより上に配置されるウィンドウ２２０を備える。言及を簡単にするために、このウィンドウは、これ以後、オブジェクト・ウィンドウ２２０と呼ばれ、ミラーは、これ以後、オブジェクト・ミラー２１４と呼ばれる。第２ウィンドウ２２２が、他のミラー２１２より上に基板テーブルＷＴにおいて提供される。言及を簡単にするために、このウィンドウは、これ以後、像ウィンドウ２２２と呼ばれ、ミラーは、これ以後、像ミラー２１２と呼ばれる。

オブジェクト・ウィンドウ２２０は、その上面上に回折格子パターン２２１を備える。回折格子パターン２２１は、これ以後、オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１と呼ばれ、以下で更に記述される。基板テーブルＷＴは、ピンプル２２４のアレイを備える（ピンプルのアレイの使用は、従来の技術では周知である）。基板２２６が、ピンプルによって支持され、オブジェクト・ウィンドウ２２０より上に配置される基板位置合わせ格子２２８を含む。

基板位置合わせ格子２２８は、５．３３ミクロンの周期を有する回折格子を備える。オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１は、４ミクロンの周期を有する。基板位置合わせ格子２２８とオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１との周期の差は、オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子のすぐ下において、１６ミクロンの周期を有するモアレ・パターン２２９を生じるようなものである。

ミラー２１２、２１４及びレンズ２１６、２１８は、これ以後、モアレ・パターン像２３０と呼ばれるモアレ・パターンの像を像ウィンドウ２２２より上に形成するように作用する。例えば回折格子を検出するように構成される１組の検出器を備えることが可能である位置合わせシステム２３２が、モアレ・パターン像２３０より上に配置される。適切な位置合わせシステムが、当業者には周知である。位置合わせシステムは、基板２２６の上面に提供される回折格子が測定されるのと同じ方式で、モアレ・パターン像２３０の位置を測定する。

レンズ２１６、２１８間に提供される光学ストップ２１９により、モアレ・パターンからのゼロ次及び１次の光のみを透過させることが可能になる（中央ディスク形開口及び追加の環状開口をそれぞれ介して）。これにより、本発明の実施例の性能が向上する。

モアレ・パターンの効果は、基板２２６のあらゆる移動を３倍大きいモアレ・パターン像２３０の移動に拡大することである。これによりレンズ２１４、２１６が倍率を提供することを必要とせずに、基板２２６のより精確な位置合わせが達成されることが可能になる。

図１０は、基板位置合わせ格子２２８とオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１との間の移動に関する、モアレ・パターン２２９（及びしたがってモアレ・パターン像２３０）の移動量を示す。図１０の右側は、オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１を示し、図１０の上方左側は、第１位置２２８ａにおける基板位置合わせ格子を示し、図１０の下方左側は、第２位置２２８ｂにおける基板位置合わせ格子を示す。第１位置２２８ａにおける基板位置合わせ格子及びオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１の組合わせによって形成されるモアレ・パターンは、図１０の上半分にモアレ・パターン２２９ａとして示される。第２位置２２８ｂの基板位置合わせ格子及びオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１の組合わせによって形成されるモアレ・パターンは、図１０の下半分に２２９ｂとして示される。図１０から、基板位置合わせ格子２２８の小さい移動により、モアレ・パターン２２９のはるかにより大きい移動が生じることがわかる。

一般に、１６ミクロンの周期を有するモアレ・パターンは、１６／ｎ周期の基板位置合わせ格子と１６／（ｎ＋１）周期のオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子との干渉から得ることができる。上記で言及された実施例では、図１０に示されるように、基板位置合わせ格子２２８の周期が５．３３ミクロンであり、オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１の周期が４ミクロンであるように、ｎ＝３である。基板位置合わせ格子２２８が２．６６ミクロンの距離移動することにより、モアレ・パターン２２９は、８ミクロン（すなわち、２．６６×３）移動する。

５、７、又はより大きい値など、ｎの他の値が使用されることが可能であることが理解されるであろう。より大きい値のｎを使用することにより、基板の移動と比較して、モアレ・パターンの移動量は倍増して増大される。所望であれば、異なる周期を有するモアレ・パターンが形成されることが可能であることが理解されるであろう。１６ミクロン周期のモアレ・パターンがここでは記述されるが、その理由は、幾つかの既知の従来の位置合わせシステムによって容易に検出可能であるからであるが、あらゆる他の適切な周期が使用されることが可能である。

図１１は、図９に示されるオブジェクト・ウィンドウ２２０をより詳細に示す。オブジェクト・ウィンドウ２２０は、ｘ方向に延びる第１オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１ａ及びｙ方向に延びる第２オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１ｂを備える。これらのオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子により、基板を適切に位置合わせするために一般に必要とされるように、ｘ及びｙ方向において基板の位置合わせを実施することが可能になる。

オブジェクト・ウィンドウ２２０の大部分の領域２４０が、格子を含まない。基板位置合わせ格子がこの領域２４０の上に配置されるとき、モアレ・パターンを形成しない。代わりに、基板テーブルＷＴにおけるミラー２１２、２１４及び光学機器２１６、２１８が、基板位置合わせ格子の像を形成する。この位置合わせ格子像の移動は、基板の移動に関して拡大されない。これは有利であるが、その理由は、モアレ・パターンが捕獲に使用される場合より大きな範囲にわたって、基板２２６の捕獲を実施することが可能になるからである。一般に、モアレ・パターン２２９によって提供される捕獲範囲は、モアレ・パターンによって提供される基板の移動の拡大に反比例する。したがって、ｎ＝３の値では、モアレ・パターンによって提供される捕獲範囲は、３分の１に低減される。捕獲範囲のこの低減は、オブジェクト・ウィンドウ２２０の非格子領域２４０の上にある基板位置合わせマークを捕獲に使用することによって回避される。捕獲範囲という用語は、位置合わせシステム２３２が基板の位置を決定することができる基板位置の範囲を意味することを意図している。

更に、又は代替として、オブジェクト・ウィンドウ２２０において非格子領域２４０を提供するために、余分な光学アーム（図示せず）が、基板テーブルＷＴにおいて提供されることが可能である。余分な光学アームは、図９に示されるのと同じ構造を有するが、位置合わせ格子を備えていないオブジェクト・ウィンドウを有する。この余分な光学アームは、捕獲に使用されることが可能である。

図９に関して記述されたように、基板位置合わせ格子２２８は、オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１に接触しないが、代わりに、ピンプル２２４によってオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子より上に保持される。基板格子２２８とオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１との距離に応じて、モアレ・パターンは、基板位置合わせ格子のエッチング部分又は基板位置合わせ格子の非エッチング部分（基板位置合わせ格子が、基板２２６において提供される一連のリッジを備える）の間の干渉によって形成されることが可能である。これは、基板位置合わせ格子２２９とオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１との距離が、位置合わせシステムによって使用される光の波長の倍数であるか、又は光の波長の倍数に波長の２分の１を足したものであるかによる。

この効果の正味の結果は、異なる方式で図１０を解釈することによって、すなわち、基板格子２３８ａの位置が、基板とオブジェクト・ウィンドウとの距離がλ／２のｋ倍（ｋは自然数、λは位置合わせシステムによって使用される光の波長である）である状況を表すと考慮することによって、理解することができる。図１０の下半分の位置は、同じ横方向位置であるが、オブジェクト・ウィンドウから非横方向距離にλ／４離れている同じ基板を表す。位置合わせシステムは、基板がオブジェクト・ウィンドウからλ／４離れているか、又は２．６６ミクロンだけ横方向に移動したかを判定することができない。実際には、この問題は、位置合わせシステムンの捕獲範囲を更に２分の１に低減することによって、すなわち、モアレ・パターンが基板位置合わせ格子のエッチング部分又は基板位置合わせ格子の非エッチング部分によって形成されるかを判定することができるように、位置合わせが行われる前に、基板の位置が十分に精確であることを保証することによって、克服されることが可能である。

良好な品質のモアレ・パターン２２９が形成されることを保証するために、基板２２６とオブジェクト・ウィンドウ２２０との距離は、過度に大きくあるべきではない。有用な距離が決定されることが可能である１つの方式は、タルボット効果を考慮することによる。タルボット効果は、回折格子の反復自己撮像である。タルボット長は、Ｄタルボット＝２＊ａ＾２／λによって与えられ、ａは基板位置合わせ格子の空間周期（基板における）、λは位置合わせシステムによって使用される波長である。タルボット長は、基板位置合わせ格子が強い格子像を形成する基板位置合わせ格子からの距離を指す。ｎ＝３、ａ＝５．３３ミクロン、及びλ＝６３２ｎｍの値では、Ｄタルボットは、９０ミクロンである。

基板テーブルの上において提供されるピンプル２２４の高さは、基板位置合わせ格子２２８とオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１との間に望ましい距離が存在するように選択されることが可能である。代替として、又は更に、オブジェクト・ウィンドウ２２０は、その上面が、基板テーブルＷＴの上面より上に隆起され、それにより、オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１を基板位置合わせ格子２２８により近く移動させるように構成されることが可能である。これは、例えば、ピンプル２２４の高さが、基板位置合わせ格子２２８により近いオブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１間の望ましい距離より大きい場合、実施されることが可能である。オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子２２１と基板位置合わせ格子２２８との距離は、タルボット長であるように選択されることが可能であり、又は、ある他の適切な値であるように選択されることが可能である。

位置合わせシステムからの光が像ウィンドウ２２２に入射する角度は、可能な限り一定に維持されることが可能である。更に、基板２２６の下面の非平坦さは、最小限に維持されることが可能である。これは、位置合わせの精度を保証するのに役立つ。

当業者なら、本発明自体から逸脱せずに、本発明の実施例の修正が実施されることが可能であることを理解するであろう。例えば、オブジェクト・ウィンドウ２２１の上において提供される位置合わせ格子は、代わりに、像ウィンドウ２２２の上において提供されることが可能である。この構成の欠点は、レンズ２１６、２１８が、より大きい開口数を有する格子を透過することが必要であり、また、同等の精度を達成するためにより大きいことが必要とされることである。

本発明の実施例は、前面から背面の位置合わせシステムに関して図９から１１において記述されたが、本発明の実施例は、「前面」位置合わせシステムにおいて実施されることも可能であることが理解されるであろう。そのような実施態様の実施例が、図１２に示されている。

図１２を参照すると、位置合わせシステム２５０が、これ以後位置合わせシステム格子と呼ばれる位置合わせ格子２５１を備える。基板２５３が、基板位置合わせ格子２５４を備える。使用時、基板２５３は、基板位置合わせ格子２５４が位置合わせシステム格子２５１より下に位置するように配置される。これにより、モアレ・パターン２５５が、位置合わせシステム格子２５１より上に形成される。位置合わせシステム２５０は、モアレ・パターン２５５の位置を監視し、それにより、基板２５３の位置が精確に検出されることを可能にするように構成される。

図１２に関して記述される実施態様は、基板の位置のより精確な決定を可能にするために、基板２５３の横方向移動の効果を拡大することを含めて、図９から１１に関して上記で議論された利点の多くを提供する。

幾つかの場合、モアレ・パターン２５５を使用せずに、位置合わせ情報を得ることが好ましい可能性がある。この理由で、位置合わせシステムは、モアレ・パターンを選択的にろ過するために使用されることが可能である追加の格子（図示せず）を備えることが可能である。

本発明の他の実施例、使用法、及び利点が、本明細書を考慮し、本明細書において開示される本発明の実施することから、当業者には明らかになるであろう。本明細書は、単なる例示と考慮されるべきであり、したがって、本発明の範囲は、以下の請求項によってのみ限定されることを意図する。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 ２面位置合わせ光学システムの２つのブランチを組み込む基板テーブルを示す概略断面図である。 ２面位置合わせ光学機器の位置及び配向を示す基板の平面図である。 ２面位置合わせ光学機器の代替の位置及び配向を示す平面図である。 一体式光学構成要素を有する基板テーブルの一部の断面図である。 本発明による一体式光学構成要素を有する基板テーブルの一部の断面図である。 本発明の他の実施例による一体式光学構成要素を有する基板テーブルの一部の上面図である。 本発明による実施例において使用されることが可能であるマークを示す図である。 本発明の代替実施例の断面図である。 本発明の代替実施例の動作を示す概略図である。 図９に示された装置の一部の平面図である。 本発明の代替実施例の実施態様の側面図である。

符号の説明

ＩＬ 照明システム
Ｂ 放射ビーム
ＭＴ マスク・テーブル
ＭＡ パターニング・デバイス マスク
ＰＭ 第１配置装置
ＷＴ 基板テーブル
Ｗ 基板
ＰＷ 第２配置装置
ＰＳ 投影システム
ＳＯ 放射源
ＢＤ ビーム送達システム
ＡＤ 調節装置
ＩＮ 積分器
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
Ｃ 対象部分
Ｍ１ Ｍ２ マスク位置合わせマーク
Ｐ１ Ｐ２ 基板位置合わせマーク
ＷＭ１ ＷＭ２ ＷＭ３ ＷＭ４ ＷＭ５ ＷＭ６ 基板マーク
Ｏ オーバーレイ
Ｓ ステージ・オーバーレイ
Ｍ１ 第１倍率ファクタ
Ｍ２ 第２倍率ファクタ
１０ａ １０ｂ １１０ａ １１０ｂ １１０ｃ １１０ｄ 光学アーム
１２ １４ ２１２ ２１４ ミラー
１６ １８ １１６ １１８ レンズ
２０ａ ２０ｂ １２０ａ １２０ｂ 像
２００ 基板マーク
２１９ 光学ストップ
２２０ オブジェクト・ウィンドウ
２２１ オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子
２２１ａ 第１オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子
２２１ｂ 第２オブジェクト・ウィンドウ位置合わせ格子
２２２ 像ウィンドウ
２２４ ピンプル
２２６ 基板
２２８ 基板位置合わせ格子
２２８ａ 第１位置
２２８ｂ 第２位置
２２９ ２２９ａ ２２９ｂ モアレ・パターン
２３０ モアレ・パターン像
２３２ 位置合わせシステム
２３８ａ 基板格子
２４０ 領域
２５０ 位置合わせシステム
２５３ 基板
２５４ 基板位置合わせ格子
２５５ モアレ・パターン

Claims (25)

1. 少なくとも１つの仮想基板マークを生成するデバイスであって、
   少なくとも１つの基板マークを有する基板を支持するように構成される基板テーブルと、
   放射を反射するように構成される少なくとも２つのミラー、及び、
   前記ミラーから反射された放射を受け取り１から外れた倍率ファクタを提供する少なくとも２つのレンズとを備える１つ又は複数の光学アームを有する、前記基板テーブルに関連付けられる光学システムとを備え、
   前記１つ又は複数の光学アームが、対応する少なくとも１つの基板マークから前記少なくとも１つの仮想基板マークを生成する、デバイス。
2. 前記倍率ファクタが、１より大きい、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記倍率ファクタが、１より小さい、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記少なくとも１つの基板マークが、前記倍率ファクタに従って調節される寸法を有する、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記基板テーブルが、前記基板テーブルの背面を支持するように構成され、前記基板テーブルは、前記基板が前記基板テーブルによって支持されるとき、前記基板の前記背面上に提供される基板マークへの光学アクセスを提供するように、前記基板テーブル内に構築された前記光学システムを備える、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記少なくとも２つのレンズが、異なる焦点距離を有し、かつ前記光学システムの光軸に沿って配置される第１レンズ及び第２レンズを含む、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記少なくとも２つのミラーが、前記ミラーの各１つと水平表面との間の個々の角度の和がほぼ９０°であるように配置される、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記光学システムが、第１倍率ファクタによる少なくとも１つの仮想基板マーク、及び第２倍率ファクタによる少なくとも１つの仮想基板マークを生成し、前記第１倍率ファクタが、前記第２倍率ファクタとは異なる、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記光学システムが、前記第１倍率ファクタを提供するように構成される第１光学アーム、及び前記第２倍率ファクタを提供するように構成される第２光学アームを備える、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記光学システムが、前記第１及び前記第２倍率ファクタを提供するように構成される光学アームを備える、請求項８に記載のデバイス。
11. 基板テーブルの上において提供される基板の位置を測定する方法であって、前記基板が、少なくとも２つの基板マークが異なるサイズである複数の基板マークを有し、
    第１サイズを有する基板マークに対応する第１仮想基板マークを創出し、前記第１仮想基板マークが、第１倍率ファクタを使用して創出されることと、
    第２サイズを有する基板マークに対応する第２仮想基板マークを創出し、前記第２仮想基板マークが、第２倍率ファクタを使用して創出されることと、
    前記第１仮想基板マークの第１位置合わせ位置を決定することとを備える、方法。
12. 前記第２仮想基板マークを配置するために、前記第１位置合わせ位置を使用することと、
    前記第２仮想基板マークの第２位置合わせ位置を決定することとを備え、
    前記第１倍率ファクタが、前記第２倍率ファクタとは異なる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１サイズが、前記第２サイズより大きい、請求項１２に記載の方法。
14. モアレ・パターンを生成する装置であって、
    少なくとも１つの基板位置合わせ格子を有する基板を支持するように構成される基板テーブルと、
    位置合わせ格子を備えるウィンドウとを備え、
    前記ウィンドウ位置合わせ格子が、前記基板が前記基板テーブルによって支持されるとき、前記基板位置合わせ格子及び前記ウィンドウ位置合わせ格子が、前記基板の位置を決定するために位置合わせシステムによって使用されることが可能であるモアレ・パターンを共に形成するように構成される、装置。
15. 前記ウィンドウが、前記基板テーブルにおいて提供される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ウィンドウが、前記モアレ・パターンの像を形成するレンズを備える光学アームの一部を形成する、請求項１５に記載の装置。
17. 前記光学アームが、好ましい回折順序を有する光を透過させるように構成されるミラー及び開口を更に備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記ウィンドウが、前記基板が前記基板テーブルによって支持されるとき、前記基板位置合わせ格子より下の位置において提供される、請求項１５に記載の装置。
19. 前記ウィンドウが、位置合わせシステムにおいて提供される、請求項１４に記載の装置。
20. 基板テーブルの上において提供される基板の位置を測定する方法であって、前記基板の上に提供される位置合わせ格子及び前記基板テーブルにおいてウィンドウの上に提供される位置合わせ格子がモアレ・パターンを共に形成するような位置において前記基板を提供することと、前記基板テーブルに配置される光学機器を使用して前記モアレ・パターンの像を形成することと、次いで位置合わせシステムを使用して前記モアレ・パターンの前記像の位置を測定することとを備える、方法。
21. 前記基板位置合わせ格子の周期が、前記基板の横方向移動の効果の望ましい倍率を与えるモアレ・パターンを提供するように、前記ウィンドウ位置合わせ格子の周期と共に選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記基板位置合わせ格子の周期が、前記位置合わせシステムによって検出可能である周期を有するモアレ・パターンを提供するように、前記ウィンドウ位置合わせ格子の周期と共に選択される、請求項２０に記載の方法。
23. 基板テーブルの上において提供される基板の位置を測定する方法であって、前記基板の上において提供される位置合わせ格子及び位置合わせシステムのウィンドウの上において提供される位置合わせ格子がモアレ・パターンを共に形成するような位置において前記基板を提供することと、次いで前記位置合わせシステムを使用して前記モアレ・パターンの位置を測定することとを備える、方法。
24. 前記基板位置合わせ格子の周期が、前記基板の横方向移動の効果の望ましい倍率を与えるモアレ・パターンを提供するように、前記位置合わせシステム位置合わせ格子の周期と共に選択される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記基板位置合わせ格子の周期が、前記位置合わせシステムによって検出可能である周期を有するモアレ・パターンを提供するように、前記位置合わせシステム格子の周期と共に選択される、請求項２３に記載の方法。