基板テーブル、基板位置の測定方法、およびリソグラフィ装置
【課題】高精度の位置決めを実現する。
【解決手段】放射が光学アーム１０ａ，１０ｂの中を通るように配された第１の窓および第２の窓を含む光学システムが、基板テーブルに設けられる。少なくとも２つのミラー１２が、前記光学アーム１０ａ，１０ｂ内に設けられ、かつ前記窓を通過した放射を反射するように配される。少なくとも２つのレンズ１６，１８が、前記ミラー１２から反射された放射を受けるように位置付けられ、前記第１の窓には第１のアライメントマークＷＭ１が設けられ、かつ前記少なくとも２つのミラー１２および前記少なくとも２つのレンズ１６，１８は、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像２０ａを形成するように配される。第２のアライメントマークＷＭ１が、前記第２の窓の中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる。
【解決手段】放射が光学アーム１０ａ，１０ｂの中を通るように配された第１の窓および第２の窓を含む光学システムが、基板テーブルに設けられる。少なくとも２つのミラー１２が、前記光学アーム１０ａ，１０ｂ内に設けられ、かつ前記窓を通過した放射を反射するように配される。少なくとも２つのレンズ１６，１８が、前記ミラー１２から反射された放射を受けるように位置付けられ、前記第１の窓には第１のアライメントマークＷＭ１が設けられ、かつ前記少なくとも２つのミラー１２および前記少なくとも２つのレンズ１６，１８は、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像２０ａを形成するように配される。第２のアライメントマークＷＭ１が、前記第２の窓の中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、アライメントシステムを用いて測定できる位置を有する少なくとも１つの基板マークが設けられた基板を支持するように配された基板テーブルに関する。本発明はさらに、基板テーブル上の基板の位置を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において用いられ得る。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスが用いられ得る。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、または１つ以上のダイを含む）に転写され得る。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上での結像を介してなされる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、およびある特定の方向（「スキャン」方向）の照射ビームによってパターンをスキャンすると同時にこの方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003] ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされるかもしれないが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドの製造といった他の用途を有することは、明らかである。そのような別の用途においては、本明細書で使われている「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義とみなされ得ると、当業者は理解するであろう。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、測定ツール、および／または検査ツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、積層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使われる基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【０００４】
[0004] フォトリソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、言うまでもなく、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、フォトリソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されたパターンが定義される。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層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストを硬化させることができる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【０００５】
[0005] 本明細書で使われている「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約４３６ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【０００６】
[0006] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学部品を含むさまざまな種類の光学部品のどれか１つまたは組合せを指すことができる。
【０００７】
[0007] アライメントとは、マスク上の特定のポイントを、露光されるべき基板上の特定のポイントに位置合わせするプロセスである。一般的に、１つまたは複数のアライメントマーク（例えば小さいパターン）が基板とマスクのそれぞれに設けられる。デバイスは、中間処理工程の連続露光によって重ね合わされた多くの層を含んでもよい。各露光の前に、アライメントが行われて、新しい露光とその前の露光との間の位置誤差を最小限に抑えるようにする。このような誤差を「オーバーレイ誤差」という。
【０００８】
[0008] しかし、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ラピッドサーマルアニーリング、厚層堆積（thick layer deposition）、および深トレンチエッチング（deep trench etching）などの中間処理工程のいくつかは、基板上のアライメントマークに損傷を与えるか、または歪める可能性があり、またはアライメントマークを不透明な層の下に埋もれさせる可能性がある。よって、アライメントマークがはっきりと見えないか、あるいはまったく見えない場合があり、アライメントの精度にマイナスの影響を与える。これによってオーバーレイ誤差が生じ得る。
【０００９】
[0009] マイクロシステム技術（ＭＳＴ）や微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）などのいくつかの技術では、基板の両面を用いてデバイスを製造する。この技術は、基板の一方の面上で複数回露光を行い、当該基板の他方の面上でその前に露光されたフィーチャ（特徴：features）に複数の露光層が正確に位置合わせされるようにするという課題に直面する。約０.５ミクロンまたはそれ以上のアライメント精度が一般的に要求される。
【００１０】
[0010] いわゆる「液浸技術」を用いることによって、さらに小さいパターンを有するパターニングフィーチャ（patterning features）の結像を可能にする新しい技術が開発されている。この技術は、レンズと基板との間の空間が、水などの流体で満たされているという事実に基づいている。水の屈折率は、空気または低圧気体の屈折率よりも高いので、システムの開口数は高くなる。これにより、同じ放射システムおよび投影システムを使っても、システムはより小さいパターンを結像できる。液浸技術についての追加情報は、欧州特許第１ ４２０ ２９８ Ａ２号、欧州特許第１ ４２９ １８８号、および欧州特許第１ ４２０ ３００ Ａ２号で見つけることができる。しかしながら、水の存在は、アライメント測定に影響を与える。レンズと基板との間の空間に水が存在する結果、基板上に設けられたマークでアライメント測定を行うことが難しくなる。さらに、事前に求めた「乾式」アライメント測定と、上記の「湿式」測定を比較することも、やや難しい。
【００１１】
[0011] 従来のアライメント技術はすべて、基板の上面で、すなわち露光が行われる側の面で実施される。この面は、基板の「第１面」または「前面」という。このようなアライメント技術はすべて、基板の上面に設けられたアライメント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、液浸技術と両面から製造された基板との組み合わせでは、これら従来のアライメント技術を実施するのは難しく、かつその精度は低くなる。
【００１２】
[0012] 従来のアライメント技術は一般に、基板の上面に、すなわち基板がその上に置かれる基板テーブルに面していない側の基板の面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する光学測定技術を用いる。このようなアライメント技術を、両面から製造されたデバイスと組み合わせて用いることは難しい。なぜならこの場合、アライメントマークが基板テーブルに面するように、基板を位置付けなければならないからである。
【００１３】
[0013] 液浸技術が用いられる場合、アライメントシステムの光学素子は通常、液体で満たされた領域の外に位置付けられ、光学素子および／または光学信号は液体の中へと誘導される必要がある。これは簡単な作業ではく、複雑かつ高価な技術である。
【００１４】
[0014] これらの問題を克服するために、基板の裏面に、すなわち基板テーブルに面した側で、かつ露光されない側の基板の面に設けられたアライメントマークの位置を測定するようになされたアライメント技術が開発されてきた。この面は、基板の「第２面」ともいう。
【００１５】
[0015] アライメントの間、第２面は、基板を支持する基板テーブルに面している。基板の第２面に設けられたアライメントマークの位置測定を可能にするために、基板テーブルの中に光学デバイスが設けられる。この技術は一般に、「裏面アライメント（backside alignment）」といい、以下により詳細に記載される。より広範囲な記載は、米国特許第６,７６８,５３９号に見られる。
【００１６】
[0016] 一般に、基板テーブル上に配された基板の位置をより正確に測定できるように、そしてより良好なアライメント結果を達成できるように、前面のみならず裏面についても、アライメント技術を改良することが必要である
【００１７】
[0017] 本明細書全体にわたって、基板の特定の面上に位置付けられたアライメントへの言及は、基板のそれぞれの面にエッチングされたアライメントマークを含み、かつ後続の材料（subsequent material）をアライメントマークの上に堆積させて、当該後続の材料が埋め込まれ、かつ基板の表面に必ずしも露出しないようにすることを含む。
【００１８】
[0018] ＩＣまたはＭＥＭの製造における装置の使用について具体的な言及がなされるかもしれないが、このような装置がその他多くの用途を有することは明らかである。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造にも当該装置を用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
[0019] 本発明は、改良されたアライメントまたは別の態様のアライメントを可能にする基板テーブルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
[0020] 本発明の第１の態様によれば、光学システムを備えた基板テーブルであって、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓（first window）および第２の窓（second window）と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを備え、前記第１の窓には第１のアライメントマーク（first alignment mark）が設けられ、かつ前記少なくとも２つのミラーおよび前記少なくとも２つのレンズは、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像を形成するように配され、かつ第２のアライメントマーク（second alignment mark）が、前記第２の窓の中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる、基板テーブルが提供される。
【００２１】
[0021] 本発明の第２の態様によれば、基板テーブルに設けられた光学システムをモニターする方法であって、第１のアライメントマークに対して前記光学システムの反対側端部にある、前記第１のアライメントマークの像を検出する工程と、前記第１のアライメントマークの像に隣接して設けられる第２のアライメントマークを検出する工程と、前記第２のアライメントマークと前記第１のアライメントマークの像との離隔距離（separation）を決定する工程と、ある期間にわたって前記離隔距離をモニターする工程とを備える方法が提供される。
【００２２】
[0022] 本発明の第３の態様によれば、光学システムを備えた基板テーブルであって、放射が光学アームの中を通ることができるようにする表面を含む第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを備え、前記第１の窓および／または前記第２の窓の表面の面積が１ｍｍ２以下である、基板テーブルが提供される。
【００２３】
[0023] 前記第２の窓が前記第１の窓と同じ寸法を有するように、本発明の第３の態様による基板テーブルを用意してもよい。前記第２の窓は、前記第１の窓とは異なるサイズになるように用意されてもよく、前記サイズの差は、前記２つのレンズの倍率（magnification factor）に相当する。前記光学システムは、前記基板テーブルの操作主軸（principle axes of operation）に対してある角度をなす方向に延在してもよい。
【００２４】
[0024] 本発明の第４の態様によれば、基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、前記第１の窓を満たすのに十分なサイズのアライメントマークを有する基板を、前記基板テーブル上に設ける工程と、前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置（aligned position）を決める工程とを備える方法が提供される。
【００２５】
[0025] 本発明の第５の態様によれば、基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、アライメントマークを有する基板を前記基板テーブル上に設ける工程と、結像されたアライメントマークが前記第２の窓を満たすのに十分なサイズとなるように、前記第２の窓に前記アライメントマークの像を形成する工程と、前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置を決める工程とを備える方法が提供される。
【００２６】
[0026] 本発明の第４の態様または第５の態様による方法は、最初に前記基板の位置をより低い精度で（to a lesser accuracy）決めることによって、前記アライメントマークの位置が前記より低い精度で既に知られている状態になるようにする（is already known to the lesser accuracy）工程をさらに備える。前記アライメントマークは回折格子を含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
[0027] 本発明のいくつかの実施形態が、単なる例として、添付の概略図面を参照して説明されるが、これらの図面においては、同じ参照符号は対応する部分を示す。
【００２８】
[0032] 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。当該装置は、以下の構成要素を含む。
【００２９】
[0033] − 放射ビームＢ（例えば、紫外線（ＵＶ）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（illumination system）（イルミネータ）ＩＬ
【００３０】
[0034] − 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、かつ特定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付けることができるように構成された第１位置決め装置ＰＭに連結されている、支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ
【００３１】
[0035] − 基板（例えば、レジストコート基板）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けることができるように構成された第２位置決め装置ＰＷに連結されている、基板テーブル（例えば、基板テーブル）ＷＴ
【００３２】
[0036] − パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されている、投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳ
【００３３】
[0037] 照明システムとしては、放射を誘導し、形成し、あるいは制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他の型の光学部品、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまな型の光学部品を含むことができる。
【００３４】
[0038] 支持構造体は、パターニングデバイスを支えるもの、すなわちその重量を支持するものである。支持構造体は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているかいないかなどといった他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。支持構造体は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができる架台またはテーブルであってもよい。支持構造体は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使われる「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００３５】
[0039] 本明細書において使われる「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように放射ビームの断面にパターンを付けるために使うことができるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。なお、放射ビームに付けたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフト特性すなわちいわゆる支援特性を含む場合、基板のターゲット部分内の任意のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などの、ターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
【００３６】
[0040] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィィでは公知であり、バイナリ、alternating位相シフト、および減衰位相シフト（attenuated phase-shift）などのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームがさまざまな方向に反射するように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００３７】
[0041] 本明細書において使われる「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学システム、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使われる「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えてよい。
【００３８】
[0042] 本発明の例示的実施形態において、装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、装置は、反射型のもの（例えば、プログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００３９】
[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２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」マシンにおいては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００４０】
[0044] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすような比較的高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を覆うことができる型のものであってもよい。さらに、リソグラフィ装置内の、例えば、マスクと投影システムとの間の別の空間に浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるための技術においてよく知られている。本明細書において使われている「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、どちらかといえば、露光中、投影システムと基板との間に液体があるという意味でしかない。
【００４１】
[0045] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射を受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、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含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀灯である場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体型部品とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００４２】
[0046] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタ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／または内側径方向範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。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といったさまざまな他の構成要素を含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００４３】
[0047] 放射ビームＢは、支持構造体（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、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のターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１では明確に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（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されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、けがき線アライメントマーク（scribe-lane alignment）として公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
【００４４】
[0048] 例示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使うことができると考えられる。
【００４５】
[0049] １． ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴは、つぎにＸおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃが露光されることが可能になる。ステップモードにおいては、露光領域の最大サイズよって、単一静止露光時に投影されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００４６】
[0050] ２． スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（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（縮小）拡大率および画像反転特性によって決めるとよい。スキャンモードにおいては、露光領域の最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００４７】
[0051] ３． 別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かし、すなわちスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらに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の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４８】
[0052] 上述の使用モードの組合せおよび／または変形物、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００４９】
[0053] 図２は、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗを示している。基板マークＷＭ３およびＷＭ４は、 基板Ｗの第１面（「前面」）上に設けられ、上記矢印ＷＭ３およびＷＭ４で示されるとおり、光がこれらのマークで反射され、かつアライメントシステム（図示されていない）と共に、マスク上のマークを使ってアライメントに使用されてもよい。これについてのより詳細な説明は、米国で公開された出願番号第２００５-０１３３７４３号に開示されており、これは参照することによりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００５０】
[0054] さらに、基板マークＷＭ１、ＷＭ２が、基板Ｗの第２面（「裏面」）に設けられている。基板Ｗの裏面にある基板マークＷＭ１、ＷＭ２に光学アクセスするために、光学システムが基板テーブルＷＴに組み込まれている。光学システムは、１対のアーム１０ａ、１０ｂを備えている。各アームは、２つのミラー１２、１４と、２つのレンズ１６、１８からなる。各アームの中のミラー１２、１４は、これらが水平面との間で形成する角度の合計が９０°となるように傾けられる。このようにして、これらミラーのうちの一方に垂直に入射した光線は、他方のミラーに反射した時も垂直のままとなる。当然のことながら、方向を１８０° 変えるその他の方法も考えることができる。例えば、光学システム全体が１８０°の方向変換をもたらすということであれば、レンズと架台（mounting）が当該方向変換の大部分を考慮するように、レンズと架台を設計してもよい。
【００５１】
[0055] 使用中、光は基板テーブルＷＴの上からミラー１２へと誘導され、レンズ１６、１８を介してミラー１４上へ、その後それぞれの基板マークＷＭ１、ＷＭ２へと誘導される。光は基板マークの一部に反射し、光学システムのアームに沿って、ミラー１４、レンズ１８および１６、そしてミラー１２を介して戻る。ミラー１２、１４とレンズ１６、１８は、基板Ｗの前面に設けられた基板マークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応する、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂが基板Ｗの前（上）面の面上に形成されるように配される。レンズ１６、１８とミラー１２、１４の順番は、光学システムにとって適切なように異なってもよい。例えば、レンズ１８はミラー１４と基板Ｗとの間でもよい（後述の実施形態の図を参照）。
【００５２】
[0056] 基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂは、仮想基板マークとしての機能を果たし、基板Ｗの前（上）面に設けられた実際の基板マークと全く同じように、既存のアライメントシステムによるアライメントのために使うことができる。
【００５３】
[0057] 図２に示されるとおり、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、基板Ｗの上方にあるアライメントシステムから見えるように、基板Ｗの側方に変位された像２０ａ、２０ｂを形成する。光学システムのアーム１０ａ、１０ｂの２つの好適な向き（orientations）が、図３と図４に示されており、これらの図面は、ＸＹ面に位置する基板Ｗの平面図であるある。明確にするために、図３および図４では基板テーブルＷＴが省略されている。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ている。図４では、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、Ｙ軸に平行になっている。両方の場合で、基板マークＷＭ１、ＷＭ２はＸ軸上に位置している。基板マークＷＭ１、ＷＭ２は、基板Ｗの下面に位置しており、基板Ｗの上面からすると逆になっている。しかし、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂが、回復された適切な向き（restored proper orientation）となるように、光学システムのアームのミラー１２、１４の配置は構成されてもよい。従って、これらの像は基板Ｗの上面にあるかのごとく、まったく同じように見える。基板マークＷＭ１、ＷＭ２のその像２０ａ、２０ｂに対するサイズの比率が１:１になるように、すなわち拡大または縮小が一切行われないように、光学システムを配置してもよい。その結果、像２０ａ、２０ｂは、基板Ｗの前面上にある実際の基板マークであるがごとく使用することができる。実際の基板マークと仮想マークの両方を用いてアライメントを行うために、マスク上に設けられた共通アライメントパターンまたはキーを使ってもよい。
【００５４】
[0058] 本実施例では、基板マークは、図２に示されるとおり、基板Ｗの前面と裏面の両方の対応する位置に設けられている。図３および図４では、明確にするために、基板Ｗの裏面の基板マークのみが示されている。この配置に従い、基板ＷをＸ軸またはＹ軸のいずれかを中心にして回転させることによって反転した場合、基板Ｗの上面にあった基板マークは、今度は基板Ｗの下面になるが、それは光学システムのアーム１０ａ、１０ｂによって結像され得る位置となる。
【００５５】
[0059] 留意すべき点としては、ミラーの配置により、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂに平行な一方向に基板Ｗを変位すると、基板の下面にある基板マークＷＭ１、ＷＭ２の対応する像２０ａ、２０ｂを反対方向に変位することになる。例えば、図３では、基板Ｗが右側に変位されると、像２０ａ、２０ｂは左側に変位されることになる。アライメントシステムを制御するソフトウェアは、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の位置を決める時、そしてアライメントを実施する際に、基板Ｗとマスクの相対位置を調節する時に、上記のことを考慮できる。２つの光学システムのアーム１０ａ、１０ｂが対称である場合、基板が変位される時、像２０Ａと２０Ｂの間の離隔距離は実際には一定のままとなる。
【００５６】
[0060] 基板テーブルＷＴには、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の移動に対して像２０ａ、２０ｂの移動方向を変えないミラー配置（mirror arrangement）を設けてもよい。
【００５７】
[0061] 基板Ｗの各面につき少なくとも２つの基板マークを設けてよい。１つのマークは、基板上の特定のポイントに対するマスク上の特定のポイントの像の相対位置決めに関する情報を提供してもよい。しかし、正確に配向されたアライメントと倍率を確保するために、少なくとも２つのマークを使ってもよい。
【００５８】
[0062] 図５は、基板テーブルＷＴの一部の断面を示している。基板の裏面の基板マークを結像するための光学システム１０ａ、１０ｂは、特定の方法で基板テーブルＷＴに組み込まれてもよい。図５に示されるとおり、光学システムのアームのミラー１２、１４は、別個の部品としては設けられないかもしれないが、基板テーブルＷＴと一体化される。適切な面が機械加工されて基板テーブルＷＴに組み込まれ、その後、反射率をより良くするためにコーティングを施してもよく、このようにしてミラー１２、１４が形成される。光学システムは、例えば非常に低い熱膨張率を有するために、高いアライメント精度を確実に維持できる、ゼロデュアー（Zerodur商標）のような、基板テーブルと同じ材料から作られてもよい。
【００５９】
[0063] 投影されパターン付けされたビームに対する基板Ｗのアライメントを可能にするために、基板Ｗ上に基板マークＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３、ＷＭ４を設けてよい。基板Ｗの異なる複数の層を互いに最適に位置決めできるようにするため、アライメントが必要である。基板Ｗは、基板Ｗ上にそれぞれ順々に形成されて、露光された複数の層が積み上げられて形成される。これら異なる複数の層はワーキングデバイス（working device）を形成するように構成されているため、異なる複数回の露光は、互いに最適に位置合わせされなければならない。
【００６０】
[0064] 上述のとおり、複数の層で集積回路は作られる。各層は、基板Ｗ上の（異なる）パターンの露光から始まってもよい。このパターンは、その前のパターン上に最適に適合する必要がある。このアライメントにおける達成精度の測度（measure for accomplished accuracy）は、オーバーレイＯである。
【００６１】
[0065] 従来のアライメント技術が用いられる場合、すなわち、基板マークＷＭ３、ＷＭ４が基板Ｗの第１面上に位置付けられる場合の、基板Ｗ上の基板マークＷＭ３、ＷＭ４の位置とオーバーレイＯとの関係を説明するために、式を導き出してもよい。
【００６２】
[0066] 基本的に、オーバーレイＯは、マシンがいかに正確に像を露光し得るか、そして基板の位置がいかに正確に測定されるかに左右される。これらは２つの独立した誤差源である。
【００６３】
[0067] 像を露光する際のマシンの精度は、「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とは、基板Ｗが２回の露出の間にステージ上に留まる場合の、第１層と第２層との間のオーバーレイ差のことである。よって、ステージオーバーレイＳは、マシン露光位置決め誤差の測度である。
【００６４】
[0068] 基板Ｗの位置を測定する際に得られる精度は、基板マーカの幾何学的位置に左右される。基板アライメントのパラメータには、拡張（expansion）、回転、および転換（translation）が含まれる。基板の拡張および回転によってもたらされるオーバーレイ誤差は、基板の縁部でもっとも大きい。
【００６５】
[0069] オーバーレイＯを表すための以下の式を導き出すことができる。
【００６６】
[0070]
【数１】
[0071] ここで、
[0072] 「σ」は、測定されるアライメント位置の標準偏差であり、
[0073] 「Ｄｗ」は、基板の直径であり、
[0074] 「ＤＰＭ」は、２つのアライメントマークの間の距離であり、
[0075] 「Ｓ」は、ステージオーバーレイの３σ（標準偏差の３倍）であり、
[0076] 「Ｏ」は、オーバーレイの３σ（標準偏差の３倍）である。
【００６７】
[0077] σの値は、マーク位置の測定分布における誤差の測度である。誤差分布がガウス分布と見なされる場合、当業者にとって明らかなように、３σの値は、すべての誤差の約９９.７％がより小さいものとなる誤差値を示している。
【００６８】
[0078] 基板の第１面上に位置する基板マークを測定する際のσＦＳ（前面）の値は、基板Ｗの第２面上に位置する基板マークを測定する際のσＢＳ（裏面）の値とは異なる。基板Ｗの第２面上に設けられた基板マークについて、なぜσが異なる値となるのか、いくつかの理由を特定できる。例えば、以下のような理由である。
【００６９】
[0079] − 基板の第２面上に位置する基板マーカを測定するために、より多くの光学素子が使用されている。
【００７０】
[0080] − 基板の第２面上の基板マーカを測定するために使われる光学素子は、より温度に依存している。
【００７１】
[0081] 図２に示される光学システムに類似している光学システムで、基板Ｗの裏面にある基板マークＷＭ５、ＷＭ６への光学アクセスをもたらし、かつ倍率（magnification）Ｍを提供する光学システムを、基板テーブルＷＴに組み込んでもよい。このような光学システムの例は図６に示されている。上述の図面で見られた同一の部分については、同じ符号が使われている。
【００７２】
[0082] 当然の事ながら、式（１）のσはここではσＢＳとなり、これは、基板マークの像が前面に誘導され得るという事実を考慮して、σＦＳと項σＢＦ（裏面（back）から前面（front））の合計である。
【００７３】
[0083]
【数２】
【００７４】
[0084] この結果、Ｏについての式は以下のとおりになる。
【００７５】
[0085]
【数３】
【００７６】
[0086] 光学システムは、１対のアーム１０ａ、１０ｂを備えている。一実施形態では、各アームは、２つのミラー１２、１４と、２つのレンズ１１６、１１８からなる。その他の構成を用いてもよい。各アームの中のミラー１２、１４は、これらが水平面との間で形成する角度の合計が９０°となるように傾けられる。このようにして、これらミラーのうちの一方に垂直に入射した光線は、他方のミラーに反射した時も垂直のままとなる。当然のことながら、１８０° の方向変更も、光学システム中に設けられているその他の光学素子（例えばレンズ１１６、１１８）によって（部分的に）可能となり得る。
【００７７】
[0087] 基板Ｗの前面に設けられたいずれかの基板マークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応する基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂが、基板Ｗの前（上）面の面上に形成されるように、レンズ１１６、１１８を設計してもよい。レンズ１１６、１１８とミラー１２、１４の順番は、光学システムにとって適切なように異なってもよい。例えば、レンズ１１８はミラー１４と基板Ｗとの間でもよい。
【００７８】
[0088] レンズ１１６、１１８に異なる焦点距離を与えることによって、倍率（magnification factor）Ｍを得てもよい。この例での倍率はＭ＝３であるが、他の適切な倍率Ｍを用いてもよい。基板マークＷＭ５、ＷＭ６および拡大像１２０ａ、１２０ｂに対するミラーの位置決めが、図２に示される実施形態とは異なってもよいこと、すなわち、基板マークＷＭ５、ＷＭ６と第１レンズ１１６との距離が、第２レンズ１１８と拡大像１２０ａ、１２０ｂとの間の距離の３分の１となってもよいことは、当業者にとっては当然のことである。このことが図６に概略的に示されている。その他の構成を用いてもよい。
【００７９】
[0089] 当然のことながら、ミラー１２とミラー１４との間の距離が、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂが見られる場所である、光学アームの方向の位置を決める。ミラー１２、１４が互いに遠く離れて位置している場合、拡大像１２０ａ、１２０ｂはそれぞれ左右に移動するかもしれない。拡大像１２０ａ、１２０ｂが見られる場所である、図６に示されるとおりの向きに従った垂直方向の位置は、当業者によって容易に理解されるように、レンズ１１６、１１８の焦点距離に左右される。例えば、拡大像１２０ａ、１２０ｂが、図６に示されるように基板Ｗの前面に位置する基板マークＷＭ３、ＷＭ４と同じ（鉛直の）レベルとなるように、前記焦点距離を選ぶことができる。
【００８０】
[0090] 残りのアライメントハードウェアは、拡大が行われない（no magnification is provided）システムで使われるハードウェアと同様でよい。従って、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂは、アライメント測定を行うために存在する光学素子が検出できるサイズであることが好ましい。これを達成するためには、拡大が行われない図２で示される実施例で用いられる基板マーカＷＭ１、ＷＭ２に比べて、基板マークＷＭ５、ＷＭ６はより小さく、すなわち倍率Ｍだけ小さくてよい。
【００８１】
[0091] 前記倍率Ｍの結果、基板Ｗの移動はＭと等しい倍率（factor）で拡大されて、アライメント誤差の一部を低減させる。よって、式（２）で定義されたσＢＳは、σＢＳ,Mという新しい値に置き換えられる。
【００８２】
[0092]
【数４】
【００８３】
[0093] σＢＳ,M の値が、基板Ｗの前面に位置するウェーハマークＷＭ３、ＷＭ４の直接測定を用いて得られるσＦＳの値よりもさらに小さいという場合もある。
【００８４】
[0094] 留意すべき点は、拡大が行われるために、光学システムに対して基板Ｗを一方向に変位することが、基板の下面にある基板マークＷＭ５、ＷＭ６の対応する像１２０ａ、１２０ｂを反対方向に、かつ倍率Ｍで変位され得るということである。例えば、図６では、基板Ｗが特定の距離だけ右側に変位された場合、像１２０ａ、１２０ｂは、前記特定の距離のＭ倍分、左側に変位され得る。アライメントシステムを制御するソフトウェアは、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の位置を決める時、そしてアライメントを行う際に、基板Ｗとマスクの相対位置を調節する時に、上記のことを考慮してもよい。
【００８５】
[0095] 基板テーブルＷＴには、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の移動に対して像１２０ａ、１２０ｂの移動方向を変えないミラー配置を設けてもよい。これは、当業者には明らかなように、多くの方法で行うことができる。例えば、プリズムと組み合わせたミラーを用い、レフレックスカメラと同様の技術を用いて行うことができる。
【００８６】
[0096] 式（２）に従い、σＢＳ＝７.２６ｎｍを得るためには、σＦＳ値＝７.１ nmおよびσＢＦ値＝１.５ｎｍが必要である。基板テーブルＷＴに、例えば倍率Ｍ＝３が与えられた場合、σＢＳ,Ｍの値はσＢＳ,Ｍ＝２.８０ｎｍとなる。オーバーレイＯＭの新しい値は、以下の式から得られる。
【００８７】
[0097]
【数５】
【００８８】
[0098] 倍率での裏面アライメントを用いることにより、従来の裏面アライメントを用いた場合よりも、または前面アライメントを用いた場合でさえよりも、さらに正確な結果が得られることが理解され得る。
【００８９】
[0099] 原則として、基板Ｗの前面に設けられた基板マークについても、倍率を用いてもよい。基板テーブルＷＴの前面に、このためのデザインを組み込むために、修正を行ってもよい。基板テーブルＷＴの移動が拡大されないように、拡大光学素子（magnification optics）を基板テーブルＷＴに固定する必要があるかもしれない。
【００９０】
[00100] 基板テーブルＷＴに組み込まれた光学システムが、倍率Ｍで拡大された像を提供するという事実の結果、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の位置はより正確な方法で決めることができる。当然のことながら、システムのキャプチャレンジ（capture range）は、倍率Ｍに等しい率だけ減らされ得る。キャプチャレンジとは、測定システムによって正しいマーク位置を検出するために基板マーカが配されるｘおよびｙ方向の領域である。その結果、基板マークＷＭ５、ＷＭ６を見つけるためには、基板テーブルＷＴに組み込まれた光学アームに対する基板Ｗの位置決めは、より正確に行われる必要がある。
【００９１】
[00101] しかしながら、図７で示すような基板テーブルＷＴを提供することによって、上記の問題を改善することができる。図７では、拡大を行わない第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂと、拡大を行う第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄが使用されている。基板Ｗには、第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂによって検出されるように位置付けられた第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２を設けてもよい。基板Ｗには、第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄによって検出されるように位置付けられた第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６をさらに設けてもよい。第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２は「標準」サイズである。つまり、第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２が、最新技術の光学アーム１１０ａ、１１０ｂによって、拡大を行わずに検出され得るということを意味している。第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６は、光学アーム１１０ｃ、１１０ｄに組み込まれた倍率Ｍに従った縮小サイズである。
【００９２】
[00102] 従って、第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２のキャプチャレンジは、第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６のキャプチャレンジよりも大きい。ここで、アライメントを２段階で行ってもよい。まず、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、アライメント位置を決めてよい。この結果、粗動アライメント情報（coarse alignment information）となり得る。この粗動アライメント情報を使って、第２のアライメント段階の間に第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を見つける。この第２のアライメント段階では、第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｃを介して第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使用して、微動アライメント位置を決める。
【００９３】
[00103] 異なる向き（例えばｘおよびｙ方向）を有し、かつ異なる倍率を有する光学アームの混合を有する基板テーブルＷＴを設計してもよい。実際には、異なる倍率Ｍを有する３つ以上の光学分枝を設けてもよい。例えば、１つの方向に３つの光学分枝、すなわち倍率「１」の第１光学分枝と、倍率「３」の第２光学分枝と、倍率「９」の第３光学分枝とを設けることができる。その場合、基板Ｗには、３つのタイプの基板マークが設けられる。それぞれのタイプは、３つの光学アームのうちの１つで使われるように選ばれた寸法を有する。これと同じく、光学分枝のカスケード（cascade）を設けてもよい。
【００９４】
[00104] 複数の光学分枝を使うことによって、オーバーレイ精度を向上させるために、異なるアライメント戦略が実施され得る。
【００９５】
[00105] 光学アームの中に設けられた光学素子によって提供される倍率Ｍを変えるために、光学アームに構造を設けてもよい。例えば、レンズ１１６、１１８の光軸方向にレンズ１１６、１１８の位置を変えることによって、倍率Ｍを変えることができる。さらに他の実施形態では、異なる焦点距離を有する異なるレンズにレンズを取り替えるために、ある機構を設けることによって、倍率Ｍを変えることができる。当該機構を用いることによって、状況に応じて倍率Ｍを変更することができる。また、アライメントマークの拡大に関連するより小さいキャプチャレンジを克服するために、前記機構を用いてもよい。
【００９６】
[00106] 基板Ｗには、異なる倍率で使用できる基板マークを設けてもよい。図８は、このような基板マーク２００の一例を示しており、基板マーク２００は、比較的太い線を形成するために、例えば６本の細い線からなる複数のグループ単位に配置された比較的細い線を含む。第１倍率Ｍ１を使って測定をする場合に太い線を使用し、第２倍率Ｍ２を使って測定をする場合に細い線を使用する。ここではＭ１＜Ｍ２である。当業者にとって明らかであるが、基板マーク２００と同様の方法で使われるその他多くの基板マークが考えられる。実際に、２つ以上の典型的な寸法の複数のパターンを有するすべての基板マークが使用できる。
【００９７】
[00107] 上記の光学アームは、より正確な測定を可能にする倍率Ｍで基板マークＷＭ５、ＷＭ６の像を提供するため、レンズ１１６、１１８およびミラー１２、１４などの光学素子の位置は高い精度で知られる必要がある。しかし、これらの位置は、基板Ｗごとに変わらないため、この誤差を系統誤差として表すことにより、前記位置を補正することができる。
【００９８】
[00108] 例えば、縮小されたサイズの基板マークＷＭ５、ＷＭ６に関連する小さいキャプチャレンジの問題を克服するために、従来の前面基板マークＷＭ３、ＷＭ４を用いて、第１の事例の基板Ｗの位置を決めることも可能である。この最初に決定された位置に基づき、基板Ｗの第２面上に設けられた基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使って、より正確な方法で基板Ｗの位置を決めてもよい。
【００９９】
[00109] 例えば、基板Ｗの前面上に設けられた基板マークＷＭ３、ＷＭ４がまだ従来のアライメントで使われてもよいが、より正確なアライメントが必要な場合に、上記の方法を行ってもよい。その場合、倍率が与えられた光学アームと組み合わせて使用するのが適している基板マークＷＭ５、ＷＭ６を用いることによって、より正確なアライメントが得られる。当然のことながら上記の装置は、裏面のみならず前面についても、より正確なアラインメントを提供するために使用することができる。基板テーブルＷＴ中に設けられた光学アームにおいて倍率Ｍを与えることが有利である。
【０１００】
[00110] 基板テーブルには倍率Ｍ＞１が与えられてよいが、倍率Ｍ＜１が与えられてもよい。従って、実際には拡大の代わりに縮小となる。基板マークＷＴがアライメントシステムのキャプチャレンジの外にある時、使用されるアライメントシステムが基板マークＷＴを見つけることができないという、発生可能な問題を解決するために、上記の基板テーブルＷＴを使うことができる。「１」未満の倍率で基板マークの像を提供するように準備された基板テーブルＷＴを設けることによって、キャプチャレンジは高められる。当然のことながら、縮小された基板マークＷＭ５、ＷＭ６の代わりに、「１／Ｍ」の倍率でサイズを大きくした基板マークが、基板Ｗ上に設けられるべきである。従って、倍率が「Ｍ＝１／４」に選ばれた場合、「４（＝１／（１／４）」の倍率で拡大された基板マークが基板Ｗ上に設けられる。
【０１０１】
[00111] 図９は、本発明の一実施形態にかかるアライメント装置の光学アーム２００の概略図（平面視）である。図２および図６に関して上述したものと同じ一般形態を有する光学アーム２００は、２つのレンズ２１６、２１８と２つのミラー（図示されていない）を含む。光学アーム２００の一方の端部に対物窓（object window）２０２が設けられ、反対側の端部にイメージ窓（image window）２０４が設けられる。図２および図４で示されるミラーに対応するミラー（図示されていない）が、対物窓２０２とイメージ窓２０４の下に設けられている。アライメントマーク２０６が、対物窓２０２にエッチングされ、またはその他の方法でパターン付けされる。 レンズ２１６、２１８は、イメージ窓２０４に対物窓アライメントマーク２０６の像２０８を形成する。第２のアライメントマーク２１０が、イメージ窓２０４にエッチングされ、またはその他の方法でパターン付けされる。このイメージ窓アライメントマーク２１０は、対物窓アライメントマーク２０６の像２０８に隣接して配される。
【０１０２】
[00112] 図９に示される実施形態は、例えば、光学アームが設けられた基板テーブルの温度の変化によって生じ得る光学アーム２００の拡張、収縮またはその他の変化をモニターするために使うことができる。これが役に立つ理由は、以下の例を考慮することによって理解できるだろう。すなわち、下面にアライメントマークが設けられた基板であって、基板が基板テーブル上に位置する時、基板が対物窓２０２の上を覆うようにアライメントマークが位置付けられ、アライメントマークの像がイメージ窓２０４の中に形成されるようになっている。光学アーム２００は事前に較正され、「オブジェクトベクトルの像（image to object vector）」について測定が行われ、これによって、イメージ窓の中のアライメントマークの検出された位置を、基板の下面にあるアライメントマークの位置に変換できるようになる。しかし、レンズ２１６、２１８またはミラー（図示されていない）に歪みまたはその他の変化が生じた場合、基板アライメントマークの測定位置に誤差が生じるようになる。 本発明の実施形態は、この誤差の測定および補正を提供する。レンズ２１６、２１８またはミラーのその他の変化の歪みは、例えば、熱効果によってもたらし得る。
【０１０３】
[00113] イメージ窓アライメントマークは、イメージ窓に隣接して配されたアライメントマークに置き換えてもよい。これが行われた場合、本発明の実施形態は同じように機能する。
【０１０４】
[00114] 初期較正の間、基板にはその上面および下面にアライメントマークが設けられ、これらは互いに公知の空間関係を有する。下面のアライメントマークの位置は、光学アーム２００を用いて測定され、そして基板の上面にあるアライメントマークの位置と比較される。これにより、オブジェクトベクトルの像を正確に決めることが可能となる。その後、イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離が決められる。これは、例えば熱膨張によって光学アーム２００の寸法の変化が生じる時間がないように、オブジェクトベクトルの像の測定の十分にすぐ後に行われるべきである。イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離は記録され、かつ後の測定値が比較される基準値として使用される。
【０１０５】
[00115] その後の基板へのパターンのリソグラフィ投影の間、イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離は定期的に測定され、かつ基準測定値と比較される。この離隔距離の基準離隔距離からの偏差は、光学アーム２００の寸法の変化を示し、基板アライメントマークの測定位置の対応する補正が計算される。
【０１０６】
[00116] アライメントマーク２０６、２１０は、例えば、適切なアライメント測定装置（この例は当業者にとって周知である）によって検出されるように配された回折格子を含んでもよい。一実施形態では、アライメントマーク２０６、２１０のうちの一方の周期が、他方のアライメントマークの周期とわずかに（例えば１０％）異なるように、アライメントマーク２０６、２１０を用意してもよい。両方のアライメントマークの回折ピークが一致する場所である、検出アライメント位置を決めるために、アライメントセンサを用意してもよい。この場合、対物窓アライメントマーク２０６の像２０８の移動は、検出アライメント位置の比例シフト（proportional shift）を引き起こす。
【０１０７】
[00117] イメージ窓アライメントマーク２１０の位置と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８の位置は、例えば各基板上にパターンを結像する前に検出されてもよい。あるいは、所定の時間が経過した後、例えば１時間ごとに、離隔距離を測定してもよい。
【０１０８】
[00118] 対物窓２０２およびイメージ窓２０４は、確実に基板テーブルに固定される。これは、例えば、窓２０２、２０４を基板テーブルに埋め込み、かつ真空式クランプ技術（これを機械式クランプ技術で補助してもよい）を用いてこれらの窓２０２、２０４を固定することによって実施してもよい。これらの窓は、低い熱膨張率を有する材料（例えばゼロデュアーまたはダイヤモンド）から形成してもよい。
【０１０９】
[00119] 光学アーム２００ （または実際には基板テーブル全体）は、温度変化に対してほぼ無感応とするために、ゼロデュアーまたは低い熱膨張率を有する材料から形成してもよい。こうすることで、対物窓２０２とイメージ窓２０４の相対位置が確実に変わらないようにし、従って、本発明の実施形態の精度を確保することになる。あるいは、またはさらに、対物窓アライメントマーク２０６とイメージ窓アライメントマーク２１０の位置は、移動（およびその補正）を判定するために、アライメントシステムによって定期的に測定されてもよい。
【０１１０】
[00120] レンズ２１６、２１８は、対物窓アライメントマーク２０６を拡大（適切な値の倍率で）するように配してもよい。拡大の効果は、オブジェクトベクトルの像の補正に考慮される。あるいは、レンズ２１６、２１８は一切拡大を行わないように配されてもよい。
【０１１１】
[00121] 光学アーム２００はｙ方向に延びているように示されているが、当然のことながら、ｘ方向に延びる同等の光学アームを設けてもよい。
【０１１２】
[00122] 本発明の実施形態は、特に、熱効果によって生じる光学アーム２００の変化を検出することを意図したものである。このような効果は比較的長時間規模で起きるため、イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離の数回の測定をまとめることが可能かもしれず、従ってこれらの位置の測定に関連するノイズを低減することができる。
【０１１３】
[00123] 本発明の実施形態について、イメージ窓をモニターするアライメントシステムの使用に関して説明してきたが、当然のことながら、アライメントシステムが対物窓をモニターするという同等の実施形態も用いることができる。基板が基板テーブル上に存在する時には、この窓は覆い隠されるため、上記のようなモニタリングは、基板が基板テーブル上に存在しないとき、例えば、１つの基板への結像が完了した後、または次の基板への結像が開始される前に行われる必要があるだろう。
【０１１４】
[00124] 本発明の他の実施形態が図１０に示されている。図１０は、２つのレンズ２１６、２１８が備えられた光学アーム２００の下方から概略的に見た一実施形態を示している。光学アーム２００は、図２および図６に関係して上述した構成と同じ一般構成を有している。 光学アーム２００には、対物窓２２０とイメージ窓２２２とが設けられている。図２および図４で示されたミラーと対応するミラー（図示されていない）が、対物窓２２０とイメージ窓２２２の下方に設けられている。対物窓２２０とイメージ窓２２２は、本発明の上述の実施形態（例えば図９に関する実施形態）に関して言及された対物窓およびイメージ窓よりも小さい。基板２２４の下面には、アライメントマーク２２６が設けられる。基板アライメントマーク２２６は対物窓２２０よりもかなり大きいので、基板アライメントマーク２２６は対物窓２２０を満たす。図１０の理解を助けるため、かつ明確にするために、対物窓２２０の上を覆っている部分の基板アライメントマーク２２６は、黒い陰影をつけて示されており、対物窓２２０の上方にない部分の基板アライメントマークは、灰色の陰影をつけている。基板アライメントマーク２２６は回折格子を含んでもよい。
【０１１５】
[00125] 本発明の本実施形態を使用中に、別個の光学アームを用いて、基板２２４を把持する（capture）、すなわち、既定の位置範囲内に基板の位置を決定する。図１０に示される光学アーム２００は、微細アライメントのために、すなわち基板２２４の位置を必要とされる程度の精度で決めるために使われる。
【０１１６】
[00126] 基板アライメントマーク２２６は十分に大きいので、基板２２４が、光学アーム２００がその中に設けられている基板テーブル上に正しく位置付けられたならば、基板アライメントマーク２２６は常に対物窓２２０を満たすことになる。対物窓２２０は常に満たされるため、イメージ窓２２２にアライメントマーク像２２８を形成するためにレンズ２１６、２１８を通過する光は、常にこれらのレンズの同じ部分を通過する。つまり、レンズ２１６、２１８に含まれるあらゆる収差またはその他の誤差（inaccuracies）は、一貫して結像されたアライメントマーク２２８に適用される。これらの収差は、例えば、上面および下面に既知の関連位置を有するアライメントマークが設けられた基板を使った、光学アーム２００の初期較正の間、考慮され得る。 その後、すべての将来のアライメント測定において、自動的に当該収差を考慮に入れる。
【０１１７】
[00127] 本発明の実施形態は、レンズ２１６、２１８の中に存在する収差またはその他の歪みを測定かつ記録する必要がない。このため、より簡単かつ効率的にアライメントを行うことができる。その代わり、収差または歪みは自動的に考慮される。
【０１１８】
[00128] 本発明の本実施形態が理解され得る別の方法とは、アライメントマークを見る時にアライメントシステムが常に同じパターンを見るように、光学アーム２００を配置することである。アライメントシステムからは、アライメントマークの縁部は見えないが、その代わりに、アライメントシステムの視点からすれば、縁部がない部分のアライメントマークが見える。
【０１１９】
[00129] 本発明の本実施形態の別の構成では、対物窓２２０はアライメントマークで満たされないが、イメージ窓２２２は結像したアライメントマーク２２８によって満たされる。これは、上述の構成と同じ有益な効果がある。
【０１２０】
[00130] アライメントマーク２２６が回折格子（例えば、８ミクロン周期の）である場合、アライメント位置の正しい決定を可能にするために、８ミクロン以内の精度で基板の位置の捕獲を決定しなければならない。
【０１２１】
[00131] 光学アーム２００はｘ方向に延びているように示されているが、当然のことながら、ｙ方向に延びる同等の光学アームを設けてもよい。
【０１２２】
[00132] 光学アーム２００のレンズ２１６、２１８は、基板アライメントマーク２２６を拡大するように配置されてもよい。あるいは、レンズは一切拡大を行わないように配置されてもよい。
【０１２３】
[00133] 光学アームは、ｘ＝ｙに平行な（またはｘ＝−ｙに平行な）線に沿って延びるように配置してもよい。この場合、ｘ方向およびｙ方向のアライメントは、ｘ＝ｙ（またはｘ＝−ｙ）方向の単一スキャンで行ってもよい。基板アライメントマークは、例えば、ｘ方向またはｙ方向に延びる回折格子を含んでもよい。
【０１２４】
[00134] 当然のことながら、対物窓２２０およびイメージ窓２２８を含む素子は、マーク２２６よりもかなり大きい。例えば、望ましい放射にとって透明な比較的大きい素子を設け、かつ望ましい（透明な）表面領域が残って対物窓２２０（またはイメージ窓２２８）を形成するように、当該素子の適切な区域を不透明にすることによって、対物窓２２０およびイメージ窓２２８を形成してもよい。
【０１２５】
[00135] 上述の通り、一実施形態では、対物窓２２０および／またはイメージ窓２２８はアライメントマーク２２６よりも小さくなるように意図されている。アライメントマークのサイズは、例えば、使用される特定のアライメントシステムによって変わり得るので、対物窓２２０および／またはイメージ窓２２８の表面積は、概して１ｍｍ２未満となり、例えば０.２５ｍｍ２以下、０.１ｍｍ２以下、０.０５ｍｍ２以下、０.０２ｍｍ２以下、または０.０１ｍｍ２以下であってもよい。一実施形態では、表面積は少なくとも０.０００５ｍｍ２である。対物窓２２０の表面積とは、基板上のアライメントマークに面するように配置された対物窓２２０の表面（すなわち、基板テーブルに面する側とは反対側の表面）の面積を意味する。イメージ窓２２８の表面積とは、基板テーブルに面する表面の面積を意味する。
【０１２６】
[00136] 本発明の別の実施形態の概略図が図１１に示されている。図１１は、光学アーム２００ａ、２００ｂおよび基板２３０を平面視で示している。第１の光学アームは基板２３０の直径の大部分にわたって延在している。光学アーム２００ａ、２００ｂは、図２および図６に示される構造にほぼ対応する構造を有する。基板アライメントマーク２３２ａ、２３２ｂがアライメントマーク像２３４ａ、２３４ｂとして形成されるように、レンズ２１６ａ、２１８ａ、２１６ｂ、２１８ｂは配置される。追加の対のレンズ２１７が、長い方の光学アーム２００ａに設けられ、光学アームの幅および／または奥行を加えることなく、アライメントマーク像２３４が適正に形成されるようにする。対物窓２４０ａ、２４０ｂおよびイメージ窓２４２ａ、２４２ｂが、光学アーム２００ａ、２００ｂの中に設けられる。図２および図４に示されるミラーに相当するミラー（図示されていない）が、対物窓２４０ａ、２４０ｂおよびイメージ窓２４２ａ、２４２ｂの下方に設けられる。
【０１２７】
[00137] 使用中、第１の像アライメントマーク２３４ａはアライメント装置によってスキャンされ、またはその他の方法で結像され、そのすぐ後で、第２のアライメントマーク像２３４ｂはスキャンされ、またはその他の方法で結像される。第１光学アーム２００ａが、図１１に示される態様で延在する代わりに、基板２３０の左側に延ばされた場合、２つのアライメント測定を得るために必要とされるであろう時間に比べて、時間が節約される。言い換えれば、結像されたアライメントマーク２３４ａ、２３４ｂは互いに近いため、アライメント装置の下方にあるこれらのアライメントマーク両方を通過するために必要な合計時間は、基板の反対側にアライメントマーク像があったとした場合に必要とされるであろう時間に比べて短い。
【０１２８】
[00138] 光学アーム２００ａ、２００ｂのレンズ２１６ａ、２６１ｂおよび２１８ａ、２１８ｂは、基板アライメントマーク２３２ａ、２３２ｂを拡大するように配置される。あるいは、レンズは一切拡大を行わないように配置してもよい。
【０１２９】
[00139] 当然のことながら、ｙ方向に延びる対応する光学アームを設けてもよい。
【０１３０】
[00140] 図１２は、本発明の別の実施形態の概略図である。光学アーム２５０は、２つの９０°の曲げ部（bends）を有している。光学アーム２５０には、光学アームの中の９０°曲げ部を通って光を誘導するように配置されたミラー２５１、２５２が配置されている。ミラー２５１、２５２を除いて、光学アーム２５０の残り部分は、図２および図６に関して上述された光学アームに相当する。光学アーム２５０は、レンズ２１６、２１８と、対物窓２５３と、イメージ窓２５４とを含む。図２および図４で示されたミラーに相当するミラー（図示されていない）が、対物窓２５３とイメージ窓２５４の下方に設けられている。
【０１３１】
[00141] 使用中は、基板２５５は、光学アーム２５０が設けられている基板テーブルの上に置かれて、基板アライメントマーク２５６が対物窓２５３の上に位置するようにする。光学アーム２５０は、イメージ窓２５４の中にアライメントマークの像２５７を形成する。光学アーム２５０中に設けられた９０°曲げ部は、アライメントマーク像２５７が基板アライメントマーク２５６に近くなるようにする。こうすることによって、熱膨張効果および／または基板テーブルの未知の回転を低減することになるため、有益である。
【０１３２】
[00142] 基板のアライメントを得るために使われる基板アライメントマークは、基板の下面に設けられているため、これらは通常、例えば基板の化学機械研磨などによってもたらされる損傷を被らない。しかし、基板アライメントマークに何らかの損傷が生じる場合もある。 このため、回折格子アライメントマークからのより高次な回折（higher orders of diffraction）の検出を可能とする光学アームを設けることが好ましい。このようにするためには、光学アームの中のレンズは、より高い開口数で基板アライメントマークを解像する必要がある。これを達成するための１つの方法が、図１３に概略的に示されている。
【０１３３】
[00143] 図１３は、ｘ方向およびｙ方向に対して４５°に延在する （すなわちｘ＝ｙに平行な線に沿って）光学アーム２６０を平面視で概略的に示した一実施形態の図である。基板２６１には、ｘ方向に延びる回折格子２６２を含む基板アライメントマーク２６２が設けられている。光学アーム２６０は、図２および図６に関して上述した光学アームにほぼ相当し、レンズ２１６、２１８と、対物窓２６３と、イメージ窓２６４とを含む。ミラー（図示されていない）は、対物窓２６２とイメージ窓２６４の下方に設けられている。
【０１３４】
[00144] 図１３は、光学アーム２６０の中心部の断面を概略的に示しており、基板アライメントマーク２６２の回折次数２６６を示している。光学アーム２６０は基板アライメントマーク２６２の格子に対して４５°なので、回折次数は、光学アームの側面と側面との間か、または光学アームの上部と底部との間に延びる代わりに、光学アーム２６０の角と角との間に延びることになる。回折次数が延在する距離の拡張は、約１.４２の率であり、例えば、アライメント装置によって基板アライメントマーク２６２の追加回折次数が解像されることを可能にする。追加回折次数の使用は、基板アライメントマーク２６２の損傷に対するアライメント測定の感応性を低くする。
【０１３５】
[00145] 図１４は、本発明の別の実施形態を示している。図１３と共通して、光学アームの奥行を長くせずに（利用可能な奥行は、基板テーブルの奥行によって制限される）、光学アームがより高い開口数で基板アライメントマークを解像できるように、光学アームは配置される。
【０１３６】
[00146] 図１４において、第１光学アーム２７０はｘ方向に延びている。光学アーム２７０の中心部の断面図も図１４に示されている。光学アーム２７０は、レンズ２１６、２１８と、対物窓２７１と、イメージ窓２７２とを含む。ミラー（図示されない）は、対物窓２７１とイメージ窓２７２の下方に設けられる。光学アーム２７０の断面図は、高さよりも幅のほうが広い。光学アーム２７０の幅はかなり幅広であってもよい。なぜならば、光学アーム２７０がその範囲内に位置する基板テーブル２７３の面に沿って光学アーム２７０が延在するからである。 光学アーム２７０はｙ方向に広いため、ｙ方向に延びる回折格子を備えるアライメントマークが、その他の方法で可能であるよりも高い開口数で解像されることを可能にする。このことにより、アライメントシステムはより高い回折次数を解像でき、よって、より強固な基板アライメントを得ることができる。
【０１３７】
[00147] 別個の光学アーム２７５は、第１光学アーム２７０と同じ構成要素を供えるが、ｙ方向に延在する。図１４に断面図で示されるように、第２光学アーム２７５も高さよりも幅のほうが広い。これによって、ｘ方向に延びる回折格子を備える基板アライメントマークを、その他の場合よりも高い開口数で解像することができる。
【０１３８】
[00148] 本発明の別の実施形態が、図１５に断面略図として示されている。光学アーム３００には、レンズ３１６、３１８とミラー３１２、３１４が設けられている。光学アーム３００にはさらに、対物窓３０２とイメージ窓３０４とが設けられている。アライメントシステム３０６には支持体３０８が設けられ、その上にアライメントマーク３１０が設けられている。
【０１３９】
[00149] 対物窓３０２に位置付けられたアライメントマークが、イメージ窓３０４にて例えば倍率「４」で拡大されるように、レンズ３１６、３１８は配置される。
【０１４０】
[00150] アライメントシステム３０６上に設けられたアライメントマーク３１０は、回折格子を備える。タルボット効果（Talbot effect）として知られる効果により、回折格子は自発的にその像３２０（以下「タルボットイメージ」（Talbot image）という）形成する。タルボットイメージは、レンズ３１６、３１８によって拡大され、イメージ窓３０４にて拡大アライメントマーク像３２２を形成する。拡大アライメントマーク像３２２は、アライメントシステム３０６から見える。
【０１４１】
[00151] 使用中には、光学アーム３００を含む基板テーブル３２４はｘ方向に移動され、アライメントマーク像３２２も移動する。この移動は反対方向に行われ、かつ倍率「４」で拡大される。アライメントシステム３０６は、アライメントマーク像３２２の位置をモニターすることによって、基板テーブル３２４の位置をモニターすることができる。アライメントマーク像３２２が倍率「４」を含むため、アライメントシステム３０６が基板テーブル３０４の位置を決定できる精度は、これに応じて高くなる。
【０１４２】
[00152] 図１６ａは、２つのｙ方向リニアモータ４０４、４０６に取り付けられているｘ方向リニアモータ４０２に取り付けられた基板テーブル４００の概略図である。図１６に示されるリニアモータの構造が、多くのリソグラフィ装置で使用されている。リソグラフィの間、 基板テーブル４００はｘ方向とｙ方向に移動されて、基板テーブル上に保持された基板の異なる複数のターゲット領域が、リソグラフィ投影用の投影システムの真下に位置できるようにする。リニアモータは、高い精度で作動するように用意される。ｘ方向の移動については、ｘ方向リニアモータ４０２が基板テーブル４００を平行移動させる。ｙ方向の移動については、両方のｙ方向リニアモータ４０４、４０６が同時に操作され、ｘ方向リニアモータをｙ方向に移動させる。ｙ方向への移動には、２つのリニアモータ４０４、４０６の同時操作が必要であるため、わずかな誤差が移動にもたらされ得る。例えばこれはリニアモータ４０４、４０６のヒステリシスによる場合もある。これによって、投影光学素子に対する基板のアライメントの間に誤差が生じるかもしれない。
【０１４３】
[00153] 図１６ｂは、基板をｘ方向にスキャンしている間にｙ方向のアライメントを達成することによって、上記の問題を解決する光学アーム４１０を示している。光学アームは、２つのレンズ４１６、４１８とミラー４２０とを備える。光学アーム４１０はさらに、対物窓４２２とイメージ窓４２４とを備える。ミラー（図示されていない）は、対物窓４２２とイメージ窓４２４の下方に設けられている。光学アーム４１０は９０°の角部を含み、これによって、ｘ方向のスキャンをしている時にｙ方向のアライメントを達成できるという効果がある。ミラー４２０は、９０°の曲げ部を通って光を誘導する。
【０１４４】
[00154] 使用中は、基板４２６は基板テーブルの上に位置し、光学アーム４１０はその基板テーブルの範囲内に位置する。ｙ方向アライメントマーク４２８が対物窓４２２の上に位置するように、基板は位置決めされる。光学アーム４１０は、イメージ窓４２４にｙ方向アライメントマーク４３０の像を形成する。ｘ方向に基板４２６および基板テーブルをスキャンしている時に、アライメントのためにアライメントマーク像４３０を使ってもよい。 基板アライメントマーク４２８は、ｙ方向に延びる回折格子を備える。光学アーム４１０中の９０°曲げ部とミラー４２０の効果とは、アライメントマーク像４３０がｘ方向に延在する回折格子を含むように、アライメントマークに回転をかけるということである。これによって、ｘ方向のスキャンの際にアライメントを行うことができる。
【０１４５】
[00155] 基板テーブル４００をｘ方向に移動している間にｙ方向のアライメントが達成されるため、図１６ａを参照するとわかるように、このアライメント中に１つのリニアモータ（ｘ方向リニアモータ４０２）だけが使用され、これによって、２つのリニアモータの同時使用に関連する誤差が避けられる。
【０１４６】
[00156] 上述した本発明の実施形態では、基板アライメントマークを拡大するためにレンズ２１６、３１６、４１６、２１８、３１８、４１８を使用することができる。例えば、倍率「４」を使用してもよく、その結果、基板アライメントマークの像は基板アライメントマーク自体の４倍大きくなる。これにより、高められた精度で基板のアライメントを達成することができる。例えば倍率「３」または「５」などの、その他の値の倍率を使用してもよい。倍率は「１未満」（たとえば１／４）であってもよい。
【０１４７】
[00157] 上述のとおり、異なる複数の向き（例えばｘ方向およびｙ方向）を有し、かつ異なる複数の倍率を有する光学アームの混合を有するように、基板テーブルＷＴを設計してもよい。実際は、異なる倍率Ｍを有する３つ以上の光学分枝を設けてもよい。例えば、１つの方向に３つの光学分枝、すなわち倍率「１／４」の第１光学分枝と、倍率「１」の第２光学分枝と、倍率「４」の第３光学分枝とを設けることができる。その場合、基板Ｗには、３つのタイプの基板マークが設けられる。それぞれのタイプは、３つの光学アームのうちの１つで使われるように選ばれた寸法を有する。これと同じく、光学分枝のカスケードを設けてもよい。
【０１４８】
[00158] 当然のことながら、上述の実施形態は、本発明を実施するための例示である。倍率Ｍを提供するために、その他の構成を用いてもよい。
【０１４９】
[00159] レンズの代わりにファイバー、凸面鏡および／または凹面鏡を用いて、基板マークの拡大像を得ることもできる。さらに、基板アライメントマークから作られた像の向きを反転させるために、レフレックスカメラで使われるプリズムと類似したプリズムを使ってもよい。実際には、正しい方向変更（redirection）、焦点面、および拡大が得られる限り、あらゆる種類の光学素子を使用してよい。
【０１５０】
[00160] 本明細書および本明細書に開示されている本発明の実施を考慮に入れることにより、当業者にとってその他の実施形態、使用および利点が明らかであろう。本明細書は単に例示的なものとみなされるべきであり、従って、本発明の範囲は添付の請求項によってのみ制限されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】[0028] 本発明の一実施形態にかかるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0029] 本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図３】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図４】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図５】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図６】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図７】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図８】[0030] 本発明を具現化し得るアライメントマークを示す図である。
【図９】[0031] 本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１０】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１１】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１２】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１３】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１４】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１５】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１６ａ】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１６ｂ】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、アライメントシステムを用いて測定できる位置を有する少なくとも１つの基板マークが設けられた基板を支持するように配された基板テーブルに関する。本発明はさらに、基板テーブル上の基板の位置を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において用いられ得る。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスが用いられ得る。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、または１つ以上のダイを含む）に転写され得る。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上での結像を介してなされる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、およびある特定の方向（「スキャン」方向）の照射ビームによってパターンをスキャンすると同時にこの方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003] ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされるかもしれないが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドの製造といった他の用途を有することは、明らかである。そのような別の用途においては、本明細書で使われている「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義とみなされ得ると、当業者は理解するであろう。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、測定ツール、および／または検査ツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、積層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使われる基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【０００４】
[0004] フォトリソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、言うまでもなく、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、フォトリソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されたパターンが定義される。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層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストを硬化させることができる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【０００５】
[0005] 本明細書で使われている「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約４３６ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【０００６】
[0006] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学部品を含むさまざまな種類の光学部品のどれか１つまたは組合せを指すことができる。
【０００７】
[0007] アライメントとは、マスク上の特定のポイントを、露光されるべき基板上の特定のポイントに位置合わせするプロセスである。一般的に、１つまたは複数のアライメントマーク（例えば小さいパターン）が基板とマスクのそれぞれに設けられる。デバイスは、中間処理工程の連続露光によって重ね合わされた多くの層を含んでもよい。各露光の前に、アライメントが行われて、新しい露光とその前の露光との間の位置誤差を最小限に抑えるようにする。このような誤差を「オーバーレイ誤差」という。
【０００８】
[0008] しかし、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ラピッドサーマルアニーリング、厚層堆積（thick layer deposition）、および深トレンチエッチング（deep trench etching）などの中間処理工程のいくつかは、基板上のアライメントマークに損傷を与えるか、または歪める可能性があり、またはアライメントマークを不透明な層の下に埋もれさせる可能性がある。よって、アライメントマークがはっきりと見えないか、あるいはまったく見えない場合があり、アライメントの精度にマイナスの影響を与える。これによってオーバーレイ誤差が生じ得る。
【０００９】
[0009] マイクロシステム技術（ＭＳＴ）や微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）などのいくつかの技術では、基板の両面を用いてデバイスを製造する。この技術は、基板の一方の面上で複数回露光を行い、当該基板の他方の面上でその前に露光されたフィーチャ（特徴：features）に複数の露光層が正確に位置合わせされるようにするという課題に直面する。約０.５ミクロンまたはそれ以上のアライメント精度が一般的に要求される。
【００１０】
[0010] いわゆる「液浸技術」を用いることによって、さらに小さいパターンを有するパターニングフィーチャ（patterning features）の結像を可能にする新しい技術が開発されている。この技術は、レンズと基板との間の空間が、水などの流体で満たされているという事実に基づいている。水の屈折率は、空気または低圧気体の屈折率よりも高いので、システムの開口数は高くなる。これにより、同じ放射システムおよび投影システムを使っても、システムはより小さいパターンを結像できる。液浸技術についての追加情報は、欧州特許第１ ４２０ ２９８ Ａ２号、欧州特許第１ ４２９ １８８号、および欧州特許第１ ４２０ ３００ Ａ２号で見つけることができる。しかしながら、水の存在は、アライメント測定に影響を与える。レンズと基板との間の空間に水が存在する結果、基板上に設けられたマークでアライメント測定を行うことが難しくなる。さらに、事前に求めた「乾式」アライメント測定と、上記の「湿式」測定を比較することも、やや難しい。
【００１１】
[0011] 従来のアライメント技術はすべて、基板の上面で、すなわち露光が行われる側の面で実施される。この面は、基板の「第１面」または「前面」という。このようなアライメント技術はすべて、基板の上面に設けられたアライメント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、液浸技術と両面から製造された基板との組み合わせでは、これら従来のアライメント技術を実施するのは難しく、かつその精度は低くなる。
【００１２】
[0012] 従来のアライメント技術は一般に、基板の上面に、すなわち基板がその上に置かれる基板テーブルに面していない側の基板の面上に設けられたアライメントマークの位置を測定する光学測定技術を用いる。このようなアライメント技術を、両面から製造されたデバイスと組み合わせて用いることは難しい。なぜならこの場合、アライメントマークが基板テーブルに面するように、基板を位置付けなければならないからである。
【００１３】
[0013] 液浸技術が用いられる場合、アライメントシステムの光学素子は通常、液体で満たされた領域の外に位置付けられ、光学素子および／または光学信号は液体の中へと誘導される必要がある。これは簡単な作業ではく、複雑かつ高価な技術である。
【００１４】
[0014] これらの問題を克服するために、基板の裏面に、すなわち基板テーブルに面した側で、かつ露光されない側の基板の面に設けられたアライメントマークの位置を測定するようになされたアライメント技術が開発されてきた。この面は、基板の「第２面」ともいう。
【００１５】
[0015] アライメントの間、第２面は、基板を支持する基板テーブルに面している。基板の第２面に設けられたアライメントマークの位置測定を可能にするために、基板テーブルの中に光学デバイスが設けられる。この技術は一般に、「裏面アライメント（backside alignment）」といい、以下により詳細に記載される。より広範囲な記載は、米国特許第６,７６８,５３９号に見られる。
【００１６】
[0016] 一般に、基板テーブル上に配された基板の位置をより正確に測定できるように、そしてより良好なアライメント結果を達成できるように、前面のみならず裏面についても、アライメント技術を改良することが必要である
【００１７】
[0017] 本明細書全体にわたって、基板の特定の面上に位置付けられたアライメントへの言及は、基板のそれぞれの面にエッチングされたアライメントマークを含み、かつ後続の材料（subsequent material）をアライメントマークの上に堆積させて、当該後続の材料が埋め込まれ、かつ基板の表面に必ずしも露出しないようにすることを含む。
【００１８】
[0018] ＩＣまたはＭＥＭの製造における装置の使用について具体的な言及がなされるかもしれないが、このような装置がその他多くの用途を有することは明らかである。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造にも当該装置を用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
[0019] 本発明は、改良されたアライメントまたは別の態様のアライメントを可能にする基板テーブルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
[0020] 本発明の第１の態様によれば、光学システムを備えた基板テーブルであって、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓（first window）および第２の窓（second window）と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを備え、前記第１の窓には第１のアライメントマーク（first alignment mark）が設けられ、かつ前記少なくとも２つのミラーおよび前記少なくとも２つのレンズは、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像を形成するように配され、かつ第２のアライメントマーク（second alignment mark）が、前記第２の窓の中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる、基板テーブルが提供される。
【００２１】
[0021] 本発明の第２の態様によれば、基板テーブルに設けられた光学システムをモニターする方法であって、第１のアライメントマークに対して前記光学システムの反対側端部にある、前記第１のアライメントマークの像を検出する工程と、前記第１のアライメントマークの像に隣接して設けられる第２のアライメントマークを検出する工程と、前記第２のアライメントマークと前記第１のアライメントマークの像との離隔距離（separation）を決定する工程と、ある期間にわたって前記離隔距離をモニターする工程とを備える方法が提供される。
【００２２】
[0022] 本発明の第３の態様によれば、光学システムを備えた基板テーブルであって、放射が光学アームの中を通ることができるようにする表面を含む第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを備え、前記第１の窓および／または前記第２の窓の表面の面積が１ｍｍ２以下である、基板テーブルが提供される。
【００２３】
[0023] 前記第２の窓が前記第１の窓と同じ寸法を有するように、本発明の第３の態様による基板テーブルを用意してもよい。前記第２の窓は、前記第１の窓とは異なるサイズになるように用意されてもよく、前記サイズの差は、前記２つのレンズの倍率（magnification factor）に相当する。前記光学システムは、前記基板テーブルの操作主軸（principle axes of operation）に対してある角度をなす方向に延在してもよい。
【００２４】
[0024] 本発明の第４の態様によれば、基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、前記第１の窓を満たすのに十分なサイズのアライメントマークを有する基板を、前記基板テーブル上に設ける工程と、前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置（aligned position）を決める工程とを備える方法が提供される。
【００２５】
[0025] 本発明の第５の態様によれば、基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、アライメントマークを有する基板を前記基板テーブル上に設ける工程と、結像されたアライメントマークが前記第２の窓を満たすのに十分なサイズとなるように、前記第２の窓に前記アライメントマークの像を形成する工程と、前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置を決める工程とを備える方法が提供される。
【００２６】
[0026] 本発明の第４の態様または第５の態様による方法は、最初に前記基板の位置をより低い精度で（to a lesser accuracy）決めることによって、前記アライメントマークの位置が前記より低い精度で既に知られている状態になるようにする（is already known to the lesser accuracy）工程をさらに備える。前記アライメントマークは回折格子を含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
[0027] 本発明のいくつかの実施形態が、単なる例として、添付の概略図面を参照して説明されるが、これらの図面においては、同じ参照符号は対応する部分を示す。
【００２８】
[0032] 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。当該装置は、以下の構成要素を含む。
【００２９】
[0033] − 放射ビームＢ（例えば、紫外線（ＵＶ）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（illumination system）（イルミネータ）ＩＬ
【００３０】
[0034] − 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、かつ特定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付けることができるように構成された第１位置決め装置ＰＭに連結されている、支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ
【００３１】
[0035] − 基板（例えば、レジストコート基板）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けることができるように構成された第２位置決め装置ＰＷに連結されている、基板テーブル（例えば、基板テーブル）ＷＴ
【００３２】
[0036] − パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されている、投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳ
【００３３】
[0037] 照明システムとしては、放射を誘導し、形成し、あるいは制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他の型の光学部品、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまな型の光学部品を含むことができる。
【００３４】
[0038] 支持構造体は、パターニングデバイスを支えるもの、すなわちその重量を支持するものである。支持構造体は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているかいないかなどといった他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。支持構造体は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができる架台またはテーブルであってもよい。支持構造体は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使われる「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００３５】
[0039] 本明細書において使われる「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように放射ビームの断面にパターンを付けるために使うことができるあらゆるデバイスを指していると広く解釈されるべきである。なお、放射ビームに付けたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフト特性すなわちいわゆる支援特性を含む場合、基板のターゲット部分内の任意のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などの、ターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
【００３６】
[0040] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィィでは公知であり、バイナリ、alternating位相シフト、および減衰位相シフト（attenuated phase-shift）などのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームがさまざまな方向に反射するように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００３７】
[0041] 本明細書において使われる「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学システム、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使われる「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えてよい。
【００３８】
[0042] 本発明の例示的実施形態において、装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、装置は、反射型のもの（例えば、プログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００３９】
[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２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」マシンにおいては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００４０】
[0044] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすような比較的高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を覆うことができる型のものであってもよい。さらに、リソグラフィ装置内の、例えば、マスクと投影システムとの間の別の空間に浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるための技術においてよく知られている。本明細書において使われている「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、どちらかといえば、露光中、投影システムと基板との間に液体があるという意味でしかない。
【００４１】
[0045] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射を受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、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含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀灯である場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体型部品とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００４２】
[0046] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタ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／または内側径方向範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。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といったさまざまな他の構成要素を含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００４３】
[0047] 放射ビームＢは、支持構造体（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、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のターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１では明確に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（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されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、けがき線アライメントマーク（scribe-lane alignment）として公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
【００４４】
[0048] 例示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使うことができると考えられる。
【００４５】
[0049] １． ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴは、つぎにＸおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃが露光されることが可能になる。ステップモードにおいては、露光領域の最大サイズよって、単一静止露光時に投影されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００４６】
[0050] ２． スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（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（縮小）拡大率および画像反転特性によって決めるとよい。スキャンモードにおいては、露光領域の最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００４７】
[0051] ３． 別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かし、すなわちスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらに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の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４８】
[0052] 上述の使用モードの組合せおよび／または変形物、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００４９】
[0053] 図２は、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗを示している。基板マークＷＭ３およびＷＭ４は、 基板Ｗの第１面（「前面」）上に設けられ、上記矢印ＷＭ３およびＷＭ４で示されるとおり、光がこれらのマークで反射され、かつアライメントシステム（図示されていない）と共に、マスク上のマークを使ってアライメントに使用されてもよい。これについてのより詳細な説明は、米国で公開された出願番号第２００５-０１３３７４３号に開示されており、これは参照することによりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００５０】
[0054] さらに、基板マークＷＭ１、ＷＭ２が、基板Ｗの第２面（「裏面」）に設けられている。基板Ｗの裏面にある基板マークＷＭ１、ＷＭ２に光学アクセスするために、光学システムが基板テーブルＷＴに組み込まれている。光学システムは、１対のアーム１０ａ、１０ｂを備えている。各アームは、２つのミラー１２、１４と、２つのレンズ１６、１８からなる。各アームの中のミラー１２、１４は、これらが水平面との間で形成する角度の合計が９０°となるように傾けられる。このようにして、これらミラーのうちの一方に垂直に入射した光線は、他方のミラーに反射した時も垂直のままとなる。当然のことながら、方向を１８０° 変えるその他の方法も考えることができる。例えば、光学システム全体が１８０°の方向変換をもたらすということであれば、レンズと架台（mounting）が当該方向変換の大部分を考慮するように、レンズと架台を設計してもよい。
【００５１】
[0055] 使用中、光は基板テーブルＷＴの上からミラー１２へと誘導され、レンズ１６、１８を介してミラー１４上へ、その後それぞれの基板マークＷＭ１、ＷＭ２へと誘導される。光は基板マークの一部に反射し、光学システムのアームに沿って、ミラー１４、レンズ１８および１６、そしてミラー１２を介して戻る。ミラー１２、１４とレンズ１６、１８は、基板Ｗの前面に設けられた基板マークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応する、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂが基板Ｗの前（上）面の面上に形成されるように配される。レンズ１６、１８とミラー１２、１４の順番は、光学システムにとって適切なように異なってもよい。例えば、レンズ１８はミラー１４と基板Ｗとの間でもよい（後述の実施形態の図を参照）。
【００５２】
[0056] 基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂは、仮想基板マークとしての機能を果たし、基板Ｗの前（上）面に設けられた実際の基板マークと全く同じように、既存のアライメントシステムによるアライメントのために使うことができる。
【００５３】
[0057] 図２に示されるとおり、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、基板Ｗの上方にあるアライメントシステムから見えるように、基板Ｗの側方に変位された像２０ａ、２０ｂを形成する。光学システムのアーム１０ａ、１０ｂの２つの好適な向き（orientations）が、図３と図４に示されており、これらの図面は、ＸＹ面に位置する基板Ｗの平面図であるある。明確にするために、図３および図４では基板テーブルＷＴが省略されている。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ている。図４では、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂは、Ｙ軸に平行になっている。両方の場合で、基板マークＷＭ１、ＷＭ２はＸ軸上に位置している。基板マークＷＭ１、ＷＭ２は、基板Ｗの下面に位置しており、基板Ｗの上面からすると逆になっている。しかし、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の像２０ａ、２０ｂが、回復された適切な向き（restored proper orientation）となるように、光学システムのアームのミラー１２、１４の配置は構成されてもよい。従って、これらの像は基板Ｗの上面にあるかのごとく、まったく同じように見える。基板マークＷＭ１、ＷＭ２のその像２０ａ、２０ｂに対するサイズの比率が１:１になるように、すなわち拡大または縮小が一切行われないように、光学システムを配置してもよい。その結果、像２０ａ、２０ｂは、基板Ｗの前面上にある実際の基板マークであるがごとく使用することができる。実際の基板マークと仮想マークの両方を用いてアライメントを行うために、マスク上に設けられた共通アライメントパターンまたはキーを使ってもよい。
【００５４】
[0058] 本実施例では、基板マークは、図２に示されるとおり、基板Ｗの前面と裏面の両方の対応する位置に設けられている。図３および図４では、明確にするために、基板Ｗの裏面の基板マークのみが示されている。この配置に従い、基板ＷをＸ軸またはＹ軸のいずれかを中心にして回転させることによって反転した場合、基板Ｗの上面にあった基板マークは、今度は基板Ｗの下面になるが、それは光学システムのアーム１０ａ、１０ｂによって結像され得る位置となる。
【００５５】
[0059] 留意すべき点としては、ミラーの配置により、光学システムのアーム１０ａ、１０ｂに平行な一方向に基板Ｗを変位すると、基板の下面にある基板マークＷＭ１、ＷＭ２の対応する像２０ａ、２０ｂを反対方向に変位することになる。例えば、図３では、基板Ｗが右側に変位されると、像２０ａ、２０ｂは左側に変位されることになる。アライメントシステムを制御するソフトウェアは、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の位置を決める時、そしてアライメントを実施する際に、基板Ｗとマスクの相対位置を調節する時に、上記のことを考慮できる。２つの光学システムのアーム１０ａ、１０ｂが対称である場合、基板が変位される時、像２０Ａと２０Ｂの間の離隔距離は実際には一定のままとなる。
【００５６】
[0060] 基板テーブルＷＴには、基板マークＷＭ１、ＷＭ２の移動に対して像２０ａ、２０ｂの移動方向を変えないミラー配置（mirror arrangement）を設けてもよい。
【００５７】
[0061] 基板Ｗの各面につき少なくとも２つの基板マークを設けてよい。１つのマークは、基板上の特定のポイントに対するマスク上の特定のポイントの像の相対位置決めに関する情報を提供してもよい。しかし、正確に配向されたアライメントと倍率を確保するために、少なくとも２つのマークを使ってもよい。
【００５８】
[0062] 図５は、基板テーブルＷＴの一部の断面を示している。基板の裏面の基板マークを結像するための光学システム１０ａ、１０ｂは、特定の方法で基板テーブルＷＴに組み込まれてもよい。図５に示されるとおり、光学システムのアームのミラー１２、１４は、別個の部品としては設けられないかもしれないが、基板テーブルＷＴと一体化される。適切な面が機械加工されて基板テーブルＷＴに組み込まれ、その後、反射率をより良くするためにコーティングを施してもよく、このようにしてミラー１２、１４が形成される。光学システムは、例えば非常に低い熱膨張率を有するために、高いアライメント精度を確実に維持できる、ゼロデュアー（Zerodur商標）のような、基板テーブルと同じ材料から作られてもよい。
【００５９】
[0063] 投影されパターン付けされたビームに対する基板Ｗのアライメントを可能にするために、基板Ｗ上に基板マークＷＭ１、ＷＭ２、ＷＭ３、ＷＭ４を設けてよい。基板Ｗの異なる複数の層を互いに最適に位置決めできるようにするため、アライメントが必要である。基板Ｗは、基板Ｗ上にそれぞれ順々に形成されて、露光された複数の層が積み上げられて形成される。これら異なる複数の層はワーキングデバイス（working device）を形成するように構成されているため、異なる複数回の露光は、互いに最適に位置合わせされなければならない。
【００６０】
[0064] 上述のとおり、複数の層で集積回路は作られる。各層は、基板Ｗ上の（異なる）パターンの露光から始まってもよい。このパターンは、その前のパターン上に最適に適合する必要がある。このアライメントにおける達成精度の測度（measure for accomplished accuracy）は、オーバーレイＯである。
【００６１】
[0065] 従来のアライメント技術が用いられる場合、すなわち、基板マークＷＭ３、ＷＭ４が基板Ｗの第１面上に位置付けられる場合の、基板Ｗ上の基板マークＷＭ３、ＷＭ４の位置とオーバーレイＯとの関係を説明するために、式を導き出してもよい。
【００６２】
[0066] 基本的に、オーバーレイＯは、マシンがいかに正確に像を露光し得るか、そして基板の位置がいかに正確に測定されるかに左右される。これらは２つの独立した誤差源である。
【００６３】
[0067] 像を露光する際のマシンの精度は、「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とは、基板Ｗが２回の露出の間にステージ上に留まる場合の、第１層と第２層との間のオーバーレイ差のことである。よって、ステージオーバーレイＳは、マシン露光位置決め誤差の測度である。
【００６４】
[0068] 基板Ｗの位置を測定する際に得られる精度は、基板マーカの幾何学的位置に左右される。基板アライメントのパラメータには、拡張（expansion）、回転、および転換（translation）が含まれる。基板の拡張および回転によってもたらされるオーバーレイ誤差は、基板の縁部でもっとも大きい。
【００６５】
[0069] オーバーレイＯを表すための以下の式を導き出すことができる。
【００６６】
[0070]
【数１】
[0071] ここで、
[0072] 「σ」は、測定されるアライメント位置の標準偏差であり、
[0073] 「Ｄｗ」は、基板の直径であり、
[0074] 「ＤＰＭ」は、２つのアライメントマークの間の距離であり、
[0075] 「Ｓ」は、ステージオーバーレイの３σ（標準偏差の３倍）であり、
[0076] 「Ｏ」は、オーバーレイの３σ（標準偏差の３倍）である。
【００６７】
[0077] σの値は、マーク位置の測定分布における誤差の測度である。誤差分布がガウス分布と見なされる場合、当業者にとって明らかなように、３σの値は、すべての誤差の約９９.７％がより小さいものとなる誤差値を示している。
【００６８】
[0078] 基板の第１面上に位置する基板マークを測定する際のσＦＳ（前面）の値は、基板Ｗの第２面上に位置する基板マークを測定する際のσＢＳ（裏面）の値とは異なる。基板Ｗの第２面上に設けられた基板マークについて、なぜσが異なる値となるのか、いくつかの理由を特定できる。例えば、以下のような理由である。
【００６９】
[0079] − 基板の第２面上に位置する基板マーカを測定するために、より多くの光学素子が使用されている。
【００７０】
[0080] − 基板の第２面上の基板マーカを測定するために使われる光学素子は、より温度に依存している。
【００７１】
[0081] 図２に示される光学システムに類似している光学システムで、基板Ｗの裏面にある基板マークＷＭ５、ＷＭ６への光学アクセスをもたらし、かつ倍率（magnification）Ｍを提供する光学システムを、基板テーブルＷＴに組み込んでもよい。このような光学システムの例は図６に示されている。上述の図面で見られた同一の部分については、同じ符号が使われている。
【００７２】
[0082] 当然の事ながら、式（１）のσはここではσＢＳとなり、これは、基板マークの像が前面に誘導され得るという事実を考慮して、σＦＳと項σＢＦ（裏面（back）から前面（front））の合計である。
【００７３】
[0083]
【数２】
【００７４】
[0084] この結果、Ｏについての式は以下のとおりになる。
【００７５】
[0085]
【数３】
【００７６】
[0086] 光学システムは、１対のアーム１０ａ、１０ｂを備えている。一実施形態では、各アームは、２つのミラー１２、１４と、２つのレンズ１１６、１１８からなる。その他の構成を用いてもよい。各アームの中のミラー１２、１４は、これらが水平面との間で形成する角度の合計が９０°となるように傾けられる。このようにして、これらミラーのうちの一方に垂直に入射した光線は、他方のミラーに反射した時も垂直のままとなる。当然のことながら、１８０° の方向変更も、光学システム中に設けられているその他の光学素子（例えばレンズ１１６、１１８）によって（部分的に）可能となり得る。
【００７７】
[0087] 基板Ｗの前面に設けられたいずれかの基板マークＷＭ３、ＷＭ４の垂直位置に対応する基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂが、基板Ｗの前（上）面の面上に形成されるように、レンズ１１６、１１８を設計してもよい。レンズ１１６、１１８とミラー１２、１４の順番は、光学システムにとって適切なように異なってもよい。例えば、レンズ１１８はミラー１４と基板Ｗとの間でもよい。
【００７８】
[0088] レンズ１１６、１１８に異なる焦点距離を与えることによって、倍率（magnification factor）Ｍを得てもよい。この例での倍率はＭ＝３であるが、他の適切な倍率Ｍを用いてもよい。基板マークＷＭ５、ＷＭ６および拡大像１２０ａ、１２０ｂに対するミラーの位置決めが、図２に示される実施形態とは異なってもよいこと、すなわち、基板マークＷＭ５、ＷＭ６と第１レンズ１１６との距離が、第２レンズ１１８と拡大像１２０ａ、１２０ｂとの間の距離の３分の１となってもよいことは、当業者にとっては当然のことである。このことが図６に概略的に示されている。その他の構成を用いてもよい。
【００７９】
[0089] 当然のことながら、ミラー１２とミラー１４との間の距離が、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂが見られる場所である、光学アームの方向の位置を決める。ミラー１２、１４が互いに遠く離れて位置している場合、拡大像１２０ａ、１２０ｂはそれぞれ左右に移動するかもしれない。拡大像１２０ａ、１２０ｂが見られる場所である、図６に示されるとおりの向きに従った垂直方向の位置は、当業者によって容易に理解されるように、レンズ１１６、１１８の焦点距離に左右される。例えば、拡大像１２０ａ、１２０ｂが、図６に示されるように基板Ｗの前面に位置する基板マークＷＭ３、ＷＭ４と同じ（鉛直の）レベルとなるように、前記焦点距離を選ぶことができる。
【００８０】
[0090] 残りのアライメントハードウェアは、拡大が行われない（no magnification is provided）システムで使われるハードウェアと同様でよい。従って、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の拡大像１２０ａ、１２０ｂは、アライメント測定を行うために存在する光学素子が検出できるサイズであることが好ましい。これを達成するためには、拡大が行われない図２で示される実施例で用いられる基板マーカＷＭ１、ＷＭ２に比べて、基板マークＷＭ５、ＷＭ６はより小さく、すなわち倍率Ｍだけ小さくてよい。
【００８１】
[0091] 前記倍率Ｍの結果、基板Ｗの移動はＭと等しい倍率（factor）で拡大されて、アライメント誤差の一部を低減させる。よって、式（２）で定義されたσＢＳは、σＢＳ,Mという新しい値に置き換えられる。
【００８２】
[0092]
【数４】
【００８３】
[0093] σＢＳ,M の値が、基板Ｗの前面に位置するウェーハマークＷＭ３、ＷＭ４の直接測定を用いて得られるσＦＳの値よりもさらに小さいという場合もある。
【００８４】
[0094] 留意すべき点は、拡大が行われるために、光学システムに対して基板Ｗを一方向に変位することが、基板の下面にある基板マークＷＭ５、ＷＭ６の対応する像１２０ａ、１２０ｂを反対方向に、かつ倍率Ｍで変位され得るということである。例えば、図６では、基板Ｗが特定の距離だけ右側に変位された場合、像１２０ａ、１２０ｂは、前記特定の距離のＭ倍分、左側に変位され得る。アライメントシステムを制御するソフトウェアは、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の位置を決める時、そしてアライメントを行う際に、基板Ｗとマスクの相対位置を調節する時に、上記のことを考慮してもよい。
【００８５】
[0095] 基板テーブルＷＴには、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の移動に対して像１２０ａ、１２０ｂの移動方向を変えないミラー配置を設けてもよい。これは、当業者には明らかなように、多くの方法で行うことができる。例えば、プリズムと組み合わせたミラーを用い、レフレックスカメラと同様の技術を用いて行うことができる。
【００８６】
[0096] 式（２）に従い、σＢＳ＝７.２６ｎｍを得るためには、σＦＳ値＝７.１ nmおよびσＢＦ値＝１.５ｎｍが必要である。基板テーブルＷＴに、例えば倍率Ｍ＝３が与えられた場合、σＢＳ,Ｍの値はσＢＳ,Ｍ＝２.８０ｎｍとなる。オーバーレイＯＭの新しい値は、以下の式から得られる。
【００８７】
[0097]
【数５】
【００８８】
[0098] 倍率での裏面アライメントを用いることにより、従来の裏面アライメントを用いた場合よりも、または前面アライメントを用いた場合でさえよりも、さらに正確な結果が得られることが理解され得る。
【００８９】
[0099] 原則として、基板Ｗの前面に設けられた基板マークについても、倍率を用いてもよい。基板テーブルＷＴの前面に、このためのデザインを組み込むために、修正を行ってもよい。基板テーブルＷＴの移動が拡大されないように、拡大光学素子（magnification optics）を基板テーブルＷＴに固定する必要があるかもしれない。
【００９０】
[00100] 基板テーブルＷＴに組み込まれた光学システムが、倍率Ｍで拡大された像を提供するという事実の結果、基板マークＷＭ５、ＷＭ６の位置はより正確な方法で決めることができる。当然のことながら、システムのキャプチャレンジ（capture range）は、倍率Ｍに等しい率だけ減らされ得る。キャプチャレンジとは、測定システムによって正しいマーク位置を検出するために基板マーカが配されるｘおよびｙ方向の領域である。その結果、基板マークＷＭ５、ＷＭ６を見つけるためには、基板テーブルＷＴに組み込まれた光学アームに対する基板Ｗの位置決めは、より正確に行われる必要がある。
【００９１】
[00101] しかしながら、図７で示すような基板テーブルＷＴを提供することによって、上記の問題を改善することができる。図７では、拡大を行わない第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂと、拡大を行う第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄが使用されている。基板Ｗには、第１対の光学アーム１１０ａ、１１０ｂによって検出されるように位置付けられた第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２を設けてもよい。基板Ｗには、第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｄによって検出されるように位置付けられた第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６をさらに設けてもよい。第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２は「標準」サイズである。つまり、第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２が、最新技術の光学アーム１１０ａ、１１０ｂによって、拡大を行わずに検出され得るということを意味している。第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６は、光学アーム１１０ｃ、１１０ｄに組み込まれた倍率Ｍに従った縮小サイズである。
【００９２】
[00102] 従って、第１基板マークＷＭ１、ＷＭ２のキャプチャレンジは、第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６のキャプチャレンジよりも大きい。ここで、アライメントを２段階で行ってもよい。まず、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、アライメント位置を決めてよい。この結果、粗動アライメント情報（coarse alignment information）となり得る。この粗動アライメント情報を使って、第２のアライメント段階の間に第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を見つける。この第２のアライメント段階では、第２対の光学アーム１１０ｃ、１１０ｃを介して第２基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使用して、微動アライメント位置を決める。
【００９３】
[00103] 異なる向き（例えばｘおよびｙ方向）を有し、かつ異なる倍率を有する光学アームの混合を有する基板テーブルＷＴを設計してもよい。実際には、異なる倍率Ｍを有する３つ以上の光学分枝を設けてもよい。例えば、１つの方向に３つの光学分枝、すなわち倍率「１」の第１光学分枝と、倍率「３」の第２光学分枝と、倍率「９」の第３光学分枝とを設けることができる。その場合、基板Ｗには、３つのタイプの基板マークが設けられる。それぞれのタイプは、３つの光学アームのうちの１つで使われるように選ばれた寸法を有する。これと同じく、光学分枝のカスケード（cascade）を設けてもよい。
【００９４】
[00104] 複数の光学分枝を使うことによって、オーバーレイ精度を向上させるために、異なるアライメント戦略が実施され得る。
【００９５】
[00105] 光学アームの中に設けられた光学素子によって提供される倍率Ｍを変えるために、光学アームに構造を設けてもよい。例えば、レンズ１１６、１１８の光軸方向にレンズ１１６、１１８の位置を変えることによって、倍率Ｍを変えることができる。さらに他の実施形態では、異なる焦点距離を有する異なるレンズにレンズを取り替えるために、ある機構を設けることによって、倍率Ｍを変えることができる。当該機構を用いることによって、状況に応じて倍率Ｍを変更することができる。また、アライメントマークの拡大に関連するより小さいキャプチャレンジを克服するために、前記機構を用いてもよい。
【００９６】
[00106] 基板Ｗには、異なる倍率で使用できる基板マークを設けてもよい。図８は、このような基板マーク２００の一例を示しており、基板マーク２００は、比較的太い線を形成するために、例えば６本の細い線からなる複数のグループ単位に配置された比較的細い線を含む。第１倍率Ｍ１を使って測定をする場合に太い線を使用し、第２倍率Ｍ２を使って測定をする場合に細い線を使用する。ここではＭ１＜Ｍ２である。当業者にとって明らかであるが、基板マーク２００と同様の方法で使われるその他多くの基板マークが考えられる。実際に、２つ以上の典型的な寸法の複数のパターンを有するすべての基板マークが使用できる。
【００９７】
[00107] 上記の光学アームは、より正確な測定を可能にする倍率Ｍで基板マークＷＭ５、ＷＭ６の像を提供するため、レンズ１１６、１１８およびミラー１２、１４などの光学素子の位置は高い精度で知られる必要がある。しかし、これらの位置は、基板Ｗごとに変わらないため、この誤差を系統誤差として表すことにより、前記位置を補正することができる。
【００９８】
[00108] 例えば、縮小されたサイズの基板マークＷＭ５、ＷＭ６に関連する小さいキャプチャレンジの問題を克服するために、従来の前面基板マークＷＭ３、ＷＭ４を用いて、第１の事例の基板Ｗの位置を決めることも可能である。この最初に決定された位置に基づき、基板Ｗの第２面上に設けられた基板マークＷＭ５、ＷＭ６を使って、より正確な方法で基板Ｗの位置を決めてもよい。
【００９９】
[00109] 例えば、基板Ｗの前面上に設けられた基板マークＷＭ３、ＷＭ４がまだ従来のアライメントで使われてもよいが、より正確なアライメントが必要な場合に、上記の方法を行ってもよい。その場合、倍率が与えられた光学アームと組み合わせて使用するのが適している基板マークＷＭ５、ＷＭ６を用いることによって、より正確なアライメントが得られる。当然のことながら上記の装置は、裏面のみならず前面についても、より正確なアラインメントを提供するために使用することができる。基板テーブルＷＴ中に設けられた光学アームにおいて倍率Ｍを与えることが有利である。
【０１００】
[00110] 基板テーブルには倍率Ｍ＞１が与えられてよいが、倍率Ｍ＜１が与えられてもよい。従って、実際には拡大の代わりに縮小となる。基板マークＷＴがアライメントシステムのキャプチャレンジの外にある時、使用されるアライメントシステムが基板マークＷＴを見つけることができないという、発生可能な問題を解決するために、上記の基板テーブルＷＴを使うことができる。「１」未満の倍率で基板マークの像を提供するように準備された基板テーブルＷＴを設けることによって、キャプチャレンジは高められる。当然のことながら、縮小された基板マークＷＭ５、ＷＭ６の代わりに、「１／Ｍ」の倍率でサイズを大きくした基板マークが、基板Ｗ上に設けられるべきである。従って、倍率が「Ｍ＝１／４」に選ばれた場合、「４（＝１／（１／４）」の倍率で拡大された基板マークが基板Ｗ上に設けられる。
【０１０１】
[00111] 図９は、本発明の一実施形態にかかるアライメント装置の光学アーム２００の概略図（平面視）である。図２および図６に関して上述したものと同じ一般形態を有する光学アーム２００は、２つのレンズ２１６、２１８と２つのミラー（図示されていない）を含む。光学アーム２００の一方の端部に対物窓（object window）２０２が設けられ、反対側の端部にイメージ窓（image window）２０４が設けられる。図２および図４で示されるミラーに対応するミラー（図示されていない）が、対物窓２０２とイメージ窓２０４の下に設けられている。アライメントマーク２０６が、対物窓２０２にエッチングされ、またはその他の方法でパターン付けされる。 レンズ２１６、２１８は、イメージ窓２０４に対物窓アライメントマーク２０６の像２０８を形成する。第２のアライメントマーク２１０が、イメージ窓２０４にエッチングされ、またはその他の方法でパターン付けされる。このイメージ窓アライメントマーク２１０は、対物窓アライメントマーク２０６の像２０８に隣接して配される。
【０１０２】
[00112] 図９に示される実施形態は、例えば、光学アームが設けられた基板テーブルの温度の変化によって生じ得る光学アーム２００の拡張、収縮またはその他の変化をモニターするために使うことができる。これが役に立つ理由は、以下の例を考慮することによって理解できるだろう。すなわち、下面にアライメントマークが設けられた基板であって、基板が基板テーブル上に位置する時、基板が対物窓２０２の上を覆うようにアライメントマークが位置付けられ、アライメントマークの像がイメージ窓２０４の中に形成されるようになっている。光学アーム２００は事前に較正され、「オブジェクトベクトルの像（image to object vector）」について測定が行われ、これによって、イメージ窓の中のアライメントマークの検出された位置を、基板の下面にあるアライメントマークの位置に変換できるようになる。しかし、レンズ２１６、２１８またはミラー（図示されていない）に歪みまたはその他の変化が生じた場合、基板アライメントマークの測定位置に誤差が生じるようになる。 本発明の実施形態は、この誤差の測定および補正を提供する。レンズ２１６、２１８またはミラーのその他の変化の歪みは、例えば、熱効果によってもたらし得る。
【０１０３】
[00113] イメージ窓アライメントマークは、イメージ窓に隣接して配されたアライメントマークに置き換えてもよい。これが行われた場合、本発明の実施形態は同じように機能する。
【０１０４】
[00114] 初期較正の間、基板にはその上面および下面にアライメントマークが設けられ、これらは互いに公知の空間関係を有する。下面のアライメントマークの位置は、光学アーム２００を用いて測定され、そして基板の上面にあるアライメントマークの位置と比較される。これにより、オブジェクトベクトルの像を正確に決めることが可能となる。その後、イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離が決められる。これは、例えば熱膨張によって光学アーム２００の寸法の変化が生じる時間がないように、オブジェクトベクトルの像の測定の十分にすぐ後に行われるべきである。イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離は記録され、かつ後の測定値が比較される基準値として使用される。
【０１０５】
[00115] その後の基板へのパターンのリソグラフィ投影の間、イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離は定期的に測定され、かつ基準測定値と比較される。この離隔距離の基準離隔距離からの偏差は、光学アーム２００の寸法の変化を示し、基板アライメントマークの測定位置の対応する補正が計算される。
【０１０６】
[00116] アライメントマーク２０６、２１０は、例えば、適切なアライメント測定装置（この例は当業者にとって周知である）によって検出されるように配された回折格子を含んでもよい。一実施形態では、アライメントマーク２０６、２１０のうちの一方の周期が、他方のアライメントマークの周期とわずかに（例えば１０％）異なるように、アライメントマーク２０６、２１０を用意してもよい。両方のアライメントマークの回折ピークが一致する場所である、検出アライメント位置を決めるために、アライメントセンサを用意してもよい。この場合、対物窓アライメントマーク２０６の像２０８の移動は、検出アライメント位置の比例シフト（proportional shift）を引き起こす。
【０１０７】
[00117] イメージ窓アライメントマーク２１０の位置と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８の位置は、例えば各基板上にパターンを結像する前に検出されてもよい。あるいは、所定の時間が経過した後、例えば１時間ごとに、離隔距離を測定してもよい。
【０１０８】
[00118] 対物窓２０２およびイメージ窓２０４は、確実に基板テーブルに固定される。これは、例えば、窓２０２、２０４を基板テーブルに埋め込み、かつ真空式クランプ技術（これを機械式クランプ技術で補助してもよい）を用いてこれらの窓２０２、２０４を固定することによって実施してもよい。これらの窓は、低い熱膨張率を有する材料（例えばゼロデュアーまたはダイヤモンド）から形成してもよい。
【０１０９】
[00119] 光学アーム２００ （または実際には基板テーブル全体）は、温度変化に対してほぼ無感応とするために、ゼロデュアーまたは低い熱膨張率を有する材料から形成してもよい。こうすることで、対物窓２０２とイメージ窓２０４の相対位置が確実に変わらないようにし、従って、本発明の実施形態の精度を確保することになる。あるいは、またはさらに、対物窓アライメントマーク２０６とイメージ窓アライメントマーク２１０の位置は、移動（およびその補正）を判定するために、アライメントシステムによって定期的に測定されてもよい。
【０１１０】
[00120] レンズ２１６、２１８は、対物窓アライメントマーク２０６を拡大（適切な値の倍率で）するように配してもよい。拡大の効果は、オブジェクトベクトルの像の補正に考慮される。あるいは、レンズ２１６、２１８は一切拡大を行わないように配されてもよい。
【０１１１】
[00121] 光学アーム２００はｙ方向に延びているように示されているが、当然のことながら、ｘ方向に延びる同等の光学アームを設けてもよい。
【０１１２】
[00122] 本発明の実施形態は、特に、熱効果によって生じる光学アーム２００の変化を検出することを意図したものである。このような効果は比較的長時間規模で起きるため、イメージ窓アライメントマーク２１０と対物窓アライメントマーク２０６の像２０８との間の離隔距離の数回の測定をまとめることが可能かもしれず、従ってこれらの位置の測定に関連するノイズを低減することができる。
【０１１３】
[00123] 本発明の実施形態について、イメージ窓をモニターするアライメントシステムの使用に関して説明してきたが、当然のことながら、アライメントシステムが対物窓をモニターするという同等の実施形態も用いることができる。基板が基板テーブル上に存在する時には、この窓は覆い隠されるため、上記のようなモニタリングは、基板が基板テーブル上に存在しないとき、例えば、１つの基板への結像が完了した後、または次の基板への結像が開始される前に行われる必要があるだろう。
【０１１４】
[00124] 本発明の他の実施形態が図１０に示されている。図１０は、２つのレンズ２１６、２１８が備えられた光学アーム２００の下方から概略的に見た一実施形態を示している。光学アーム２００は、図２および図６に関係して上述した構成と同じ一般構成を有している。 光学アーム２００には、対物窓２２０とイメージ窓２２２とが設けられている。図２および図４で示されたミラーと対応するミラー（図示されていない）が、対物窓２２０とイメージ窓２２２の下方に設けられている。対物窓２２０とイメージ窓２２２は、本発明の上述の実施形態（例えば図９に関する実施形態）に関して言及された対物窓およびイメージ窓よりも小さい。基板２２４の下面には、アライメントマーク２２６が設けられる。基板アライメントマーク２２６は対物窓２２０よりもかなり大きいので、基板アライメントマーク２２６は対物窓２２０を満たす。図１０の理解を助けるため、かつ明確にするために、対物窓２２０の上を覆っている部分の基板アライメントマーク２２６は、黒い陰影をつけて示されており、対物窓２２０の上方にない部分の基板アライメントマークは、灰色の陰影をつけている。基板アライメントマーク２２６は回折格子を含んでもよい。
【０１１５】
[00125] 本発明の本実施形態を使用中に、別個の光学アームを用いて、基板２２４を把持する（capture）、すなわち、既定の位置範囲内に基板の位置を決定する。図１０に示される光学アーム２００は、微細アライメントのために、すなわち基板２２４の位置を必要とされる程度の精度で決めるために使われる。
【０１１６】
[00126] 基板アライメントマーク２２６は十分に大きいので、基板２２４が、光学アーム２００がその中に設けられている基板テーブル上に正しく位置付けられたならば、基板アライメントマーク２２６は常に対物窓２２０を満たすことになる。対物窓２２０は常に満たされるため、イメージ窓２２２にアライメントマーク像２２８を形成するためにレンズ２１６、２１８を通過する光は、常にこれらのレンズの同じ部分を通過する。つまり、レンズ２１６、２１８に含まれるあらゆる収差またはその他の誤差（inaccuracies）は、一貫して結像されたアライメントマーク２２８に適用される。これらの収差は、例えば、上面および下面に既知の関連位置を有するアライメントマークが設けられた基板を使った、光学アーム２００の初期較正の間、考慮され得る。 その後、すべての将来のアライメント測定において、自動的に当該収差を考慮に入れる。
【０１１７】
[00127] 本発明の実施形態は、レンズ２１６、２１８の中に存在する収差またはその他の歪みを測定かつ記録する必要がない。このため、より簡単かつ効率的にアライメントを行うことができる。その代わり、収差または歪みは自動的に考慮される。
【０１１８】
[00128] 本発明の本実施形態が理解され得る別の方法とは、アライメントマークを見る時にアライメントシステムが常に同じパターンを見るように、光学アーム２００を配置することである。アライメントシステムからは、アライメントマークの縁部は見えないが、その代わりに、アライメントシステムの視点からすれば、縁部がない部分のアライメントマークが見える。
【０１１９】
[00129] 本発明の本実施形態の別の構成では、対物窓２２０はアライメントマークで満たされないが、イメージ窓２２２は結像したアライメントマーク２２８によって満たされる。これは、上述の構成と同じ有益な効果がある。
【０１２０】
[00130] アライメントマーク２２６が回折格子（例えば、８ミクロン周期の）である場合、アライメント位置の正しい決定を可能にするために、８ミクロン以内の精度で基板の位置の捕獲を決定しなければならない。
【０１２１】
[00131] 光学アーム２００はｘ方向に延びているように示されているが、当然のことながら、ｙ方向に延びる同等の光学アームを設けてもよい。
【０１２２】
[00132] 光学アーム２００のレンズ２１６、２１８は、基板アライメントマーク２２６を拡大するように配置されてもよい。あるいは、レンズは一切拡大を行わないように配置されてもよい。
【０１２３】
[00133] 光学アームは、ｘ＝ｙに平行な（またはｘ＝−ｙに平行な）線に沿って延びるように配置してもよい。この場合、ｘ方向およびｙ方向のアライメントは、ｘ＝ｙ（またはｘ＝−ｙ）方向の単一スキャンで行ってもよい。基板アライメントマークは、例えば、ｘ方向またはｙ方向に延びる回折格子を含んでもよい。
【０１２４】
[00134] 当然のことながら、対物窓２２０およびイメージ窓２２８を含む素子は、マーク２２６よりもかなり大きい。例えば、望ましい放射にとって透明な比較的大きい素子を設け、かつ望ましい（透明な）表面領域が残って対物窓２２０（またはイメージ窓２２８）を形成するように、当該素子の適切な区域を不透明にすることによって、対物窓２２０およびイメージ窓２２８を形成してもよい。
【０１２５】
[00135] 上述の通り、一実施形態では、対物窓２２０および／またはイメージ窓２２８はアライメントマーク２２６よりも小さくなるように意図されている。アライメントマークのサイズは、例えば、使用される特定のアライメントシステムによって変わり得るので、対物窓２２０および／またはイメージ窓２２８の表面積は、概して１ｍｍ２未満となり、例えば０.２５ｍｍ２以下、０.１ｍｍ２以下、０.０５ｍｍ２以下、０.０２ｍｍ２以下、または０.０１ｍｍ２以下であってもよい。一実施形態では、表面積は少なくとも０.０００５ｍｍ２である。対物窓２２０の表面積とは、基板上のアライメントマークに面するように配置された対物窓２２０の表面（すなわち、基板テーブルに面する側とは反対側の表面）の面積を意味する。イメージ窓２２８の表面積とは、基板テーブルに面する表面の面積を意味する。
【０１２６】
[00136] 本発明の別の実施形態の概略図が図１１に示されている。図１１は、光学アーム２００ａ、２００ｂおよび基板２３０を平面視で示している。第１の光学アームは基板２３０の直径の大部分にわたって延在している。光学アーム２００ａ、２００ｂは、図２および図６に示される構造にほぼ対応する構造を有する。基板アライメントマーク２３２ａ、２３２ｂがアライメントマーク像２３４ａ、２３４ｂとして形成されるように、レンズ２１６ａ、２１８ａ、２１６ｂ、２１８ｂは配置される。追加の対のレンズ２１７が、長い方の光学アーム２００ａに設けられ、光学アームの幅および／または奥行を加えることなく、アライメントマーク像２３４が適正に形成されるようにする。対物窓２４０ａ、２４０ｂおよびイメージ窓２４２ａ、２４２ｂが、光学アーム２００ａ、２００ｂの中に設けられる。図２および図４に示されるミラーに相当するミラー（図示されていない）が、対物窓２４０ａ、２４０ｂおよびイメージ窓２４２ａ、２４２ｂの下方に設けられる。
【０１２７】
[00137] 使用中、第１の像アライメントマーク２３４ａはアライメント装置によってスキャンされ、またはその他の方法で結像され、そのすぐ後で、第２のアライメントマーク像２３４ｂはスキャンされ、またはその他の方法で結像される。第１光学アーム２００ａが、図１１に示される態様で延在する代わりに、基板２３０の左側に延ばされた場合、２つのアライメント測定を得るために必要とされるであろう時間に比べて、時間が節約される。言い換えれば、結像されたアライメントマーク２３４ａ、２３４ｂは互いに近いため、アライメント装置の下方にあるこれらのアライメントマーク両方を通過するために必要な合計時間は、基板の反対側にアライメントマーク像があったとした場合に必要とされるであろう時間に比べて短い。
【０１２８】
[00138] 光学アーム２００ａ、２００ｂのレンズ２１６ａ、２６１ｂおよび２１８ａ、２１８ｂは、基板アライメントマーク２３２ａ、２３２ｂを拡大するように配置される。あるいは、レンズは一切拡大を行わないように配置してもよい。
【０１２９】
[00139] 当然のことながら、ｙ方向に延びる対応する光学アームを設けてもよい。
【０１３０】
[00140] 図１２は、本発明の別の実施形態の概略図である。光学アーム２５０は、２つの９０°の曲げ部（bends）を有している。光学アーム２５０には、光学アームの中の９０°曲げ部を通って光を誘導するように配置されたミラー２５１、２５２が配置されている。ミラー２５１、２５２を除いて、光学アーム２５０の残り部分は、図２および図６に関して上述された光学アームに相当する。光学アーム２５０は、レンズ２１６、２１８と、対物窓２５３と、イメージ窓２５４とを含む。図２および図４で示されたミラーに相当するミラー（図示されていない）が、対物窓２５３とイメージ窓２５４の下方に設けられている。
【０１３１】
[00141] 使用中は、基板２５５は、光学アーム２５０が設けられている基板テーブルの上に置かれて、基板アライメントマーク２５６が対物窓２５３の上に位置するようにする。光学アーム２５０は、イメージ窓２５４の中にアライメントマークの像２５７を形成する。光学アーム２５０中に設けられた９０°曲げ部は、アライメントマーク像２５７が基板アライメントマーク２５６に近くなるようにする。こうすることによって、熱膨張効果および／または基板テーブルの未知の回転を低減することになるため、有益である。
【０１３２】
[00142] 基板のアライメントを得るために使われる基板アライメントマークは、基板の下面に設けられているため、これらは通常、例えば基板の化学機械研磨などによってもたらされる損傷を被らない。しかし、基板アライメントマークに何らかの損傷が生じる場合もある。 このため、回折格子アライメントマークからのより高次な回折（higher orders of diffraction）の検出を可能とする光学アームを設けることが好ましい。このようにするためには、光学アームの中のレンズは、より高い開口数で基板アライメントマークを解像する必要がある。これを達成するための１つの方法が、図１３に概略的に示されている。
【０１３３】
[00143] 図１３は、ｘ方向およびｙ方向に対して４５°に延在する （すなわちｘ＝ｙに平行な線に沿って）光学アーム２６０を平面視で概略的に示した一実施形態の図である。基板２６１には、ｘ方向に延びる回折格子２６２を含む基板アライメントマーク２６２が設けられている。光学アーム２６０は、図２および図６に関して上述した光学アームにほぼ相当し、レンズ２１６、２１８と、対物窓２６３と、イメージ窓２６４とを含む。ミラー（図示されていない）は、対物窓２６２とイメージ窓２６４の下方に設けられている。
【０１３４】
[00144] 図１３は、光学アーム２６０の中心部の断面を概略的に示しており、基板アライメントマーク２６２の回折次数２６６を示している。光学アーム２６０は基板アライメントマーク２６２の格子に対して４５°なので、回折次数は、光学アームの側面と側面との間か、または光学アームの上部と底部との間に延びる代わりに、光学アーム２６０の角と角との間に延びることになる。回折次数が延在する距離の拡張は、約１.４２の率であり、例えば、アライメント装置によって基板アライメントマーク２６２の追加回折次数が解像されることを可能にする。追加回折次数の使用は、基板アライメントマーク２６２の損傷に対するアライメント測定の感応性を低くする。
【０１３５】
[00145] 図１４は、本発明の別の実施形態を示している。図１３と共通して、光学アームの奥行を長くせずに（利用可能な奥行は、基板テーブルの奥行によって制限される）、光学アームがより高い開口数で基板アライメントマークを解像できるように、光学アームは配置される。
【０１３６】
[00146] 図１４において、第１光学アーム２７０はｘ方向に延びている。光学アーム２７０の中心部の断面図も図１４に示されている。光学アーム２７０は、レンズ２１６、２１８と、対物窓２７１と、イメージ窓２７２とを含む。ミラー（図示されない）は、対物窓２７１とイメージ窓２７２の下方に設けられる。光学アーム２７０の断面図は、高さよりも幅のほうが広い。光学アーム２７０の幅はかなり幅広であってもよい。なぜならば、光学アーム２７０がその範囲内に位置する基板テーブル２７３の面に沿って光学アーム２７０が延在するからである。 光学アーム２７０はｙ方向に広いため、ｙ方向に延びる回折格子を備えるアライメントマークが、その他の方法で可能であるよりも高い開口数で解像されることを可能にする。このことにより、アライメントシステムはより高い回折次数を解像でき、よって、より強固な基板アライメントを得ることができる。
【０１３７】
[00147] 別個の光学アーム２７５は、第１光学アーム２７０と同じ構成要素を供えるが、ｙ方向に延在する。図１４に断面図で示されるように、第２光学アーム２７５も高さよりも幅のほうが広い。これによって、ｘ方向に延びる回折格子を備える基板アライメントマークを、その他の場合よりも高い開口数で解像することができる。
【０１３８】
[00148] 本発明の別の実施形態が、図１５に断面略図として示されている。光学アーム３００には、レンズ３１６、３１８とミラー３１２、３１４が設けられている。光学アーム３００にはさらに、対物窓３０２とイメージ窓３０４とが設けられている。アライメントシステム３０６には支持体３０８が設けられ、その上にアライメントマーク３１０が設けられている。
【０１３９】
[00149] 対物窓３０２に位置付けられたアライメントマークが、イメージ窓３０４にて例えば倍率「４」で拡大されるように、レンズ３１６、３１８は配置される。
【０１４０】
[00150] アライメントシステム３０６上に設けられたアライメントマーク３１０は、回折格子を備える。タルボット効果（Talbot effect）として知られる効果により、回折格子は自発的にその像３２０（以下「タルボットイメージ」（Talbot image）という）形成する。タルボットイメージは、レンズ３１６、３１８によって拡大され、イメージ窓３０４にて拡大アライメントマーク像３２２を形成する。拡大アライメントマーク像３２２は、アライメントシステム３０６から見える。
【０１４１】
[00151] 使用中には、光学アーム３００を含む基板テーブル３２４はｘ方向に移動され、アライメントマーク像３２２も移動する。この移動は反対方向に行われ、かつ倍率「４」で拡大される。アライメントシステム３０６は、アライメントマーク像３２２の位置をモニターすることによって、基板テーブル３２４の位置をモニターすることができる。アライメントマーク像３２２が倍率「４」を含むため、アライメントシステム３０６が基板テーブル３０４の位置を決定できる精度は、これに応じて高くなる。
【０１４２】
[00152] 図１６ａは、２つのｙ方向リニアモータ４０４、４０６に取り付けられているｘ方向リニアモータ４０２に取り付けられた基板テーブル４００の概略図である。図１６に示されるリニアモータの構造が、多くのリソグラフィ装置で使用されている。リソグラフィの間、 基板テーブル４００はｘ方向とｙ方向に移動されて、基板テーブル上に保持された基板の異なる複数のターゲット領域が、リソグラフィ投影用の投影システムの真下に位置できるようにする。リニアモータは、高い精度で作動するように用意される。ｘ方向の移動については、ｘ方向リニアモータ４０２が基板テーブル４００を平行移動させる。ｙ方向の移動については、両方のｙ方向リニアモータ４０４、４０６が同時に操作され、ｘ方向リニアモータをｙ方向に移動させる。ｙ方向への移動には、２つのリニアモータ４０４、４０６の同時操作が必要であるため、わずかな誤差が移動にもたらされ得る。例えばこれはリニアモータ４０４、４０６のヒステリシスによる場合もある。これによって、投影光学素子に対する基板のアライメントの間に誤差が生じるかもしれない。
【０１４３】
[00153] 図１６ｂは、基板をｘ方向にスキャンしている間にｙ方向のアライメントを達成することによって、上記の問題を解決する光学アーム４１０を示している。光学アームは、２つのレンズ４１６、４１８とミラー４２０とを備える。光学アーム４１０はさらに、対物窓４２２とイメージ窓４２４とを備える。ミラー（図示されていない）は、対物窓４２２とイメージ窓４２４の下方に設けられている。光学アーム４１０は９０°の角部を含み、これによって、ｘ方向のスキャンをしている時にｙ方向のアライメントを達成できるという効果がある。ミラー４２０は、９０°の曲げ部を通って光を誘導する。
【０１４４】
[00154] 使用中は、基板４２６は基板テーブルの上に位置し、光学アーム４１０はその基板テーブルの範囲内に位置する。ｙ方向アライメントマーク４２８が対物窓４２２の上に位置するように、基板は位置決めされる。光学アーム４１０は、イメージ窓４２４にｙ方向アライメントマーク４３０の像を形成する。ｘ方向に基板４２６および基板テーブルをスキャンしている時に、アライメントのためにアライメントマーク像４３０を使ってもよい。 基板アライメントマーク４２８は、ｙ方向に延びる回折格子を備える。光学アーム４１０中の９０°曲げ部とミラー４２０の効果とは、アライメントマーク像４３０がｘ方向に延在する回折格子を含むように、アライメントマークに回転をかけるということである。これによって、ｘ方向のスキャンの際にアライメントを行うことができる。
【０１４５】
[00155] 基板テーブル４００をｘ方向に移動している間にｙ方向のアライメントが達成されるため、図１６ａを参照するとわかるように、このアライメント中に１つのリニアモータ（ｘ方向リニアモータ４０２）だけが使用され、これによって、２つのリニアモータの同時使用に関連する誤差が避けられる。
【０１４６】
[00156] 上述した本発明の実施形態では、基板アライメントマークを拡大するためにレンズ２１６、３１６、４１６、２１８、３１８、４１８を使用することができる。例えば、倍率「４」を使用してもよく、その結果、基板アライメントマークの像は基板アライメントマーク自体の４倍大きくなる。これにより、高められた精度で基板のアライメントを達成することができる。例えば倍率「３」または「５」などの、その他の値の倍率を使用してもよい。倍率は「１未満」（たとえば１／４）であってもよい。
【０１４７】
[00157] 上述のとおり、異なる複数の向き（例えばｘ方向およびｙ方向）を有し、かつ異なる複数の倍率を有する光学アームの混合を有するように、基板テーブルＷＴを設計してもよい。実際は、異なる倍率Ｍを有する３つ以上の光学分枝を設けてもよい。例えば、１つの方向に３つの光学分枝、すなわち倍率「１／４」の第１光学分枝と、倍率「１」の第２光学分枝と、倍率「４」の第３光学分枝とを設けることができる。その場合、基板Ｗには、３つのタイプの基板マークが設けられる。それぞれのタイプは、３つの光学アームのうちの１つで使われるように選ばれた寸法を有する。これと同じく、光学分枝のカスケードを設けてもよい。
【０１４８】
[00158] 当然のことながら、上述の実施形態は、本発明を実施するための例示である。倍率Ｍを提供するために、その他の構成を用いてもよい。
【０１４９】
[00159] レンズの代わりにファイバー、凸面鏡および／または凹面鏡を用いて、基板マークの拡大像を得ることもできる。さらに、基板アライメントマークから作られた像の向きを反転させるために、レフレックスカメラで使われるプリズムと類似したプリズムを使ってもよい。実際には、正しい方向変更（redirection）、焦点面、および拡大が得られる限り、あらゆる種類の光学素子を使用してよい。
【０１５０】
[00160] 本明細書および本明細書に開示されている本発明の実施を考慮に入れることにより、当業者にとってその他の実施形態、使用および利点が明らかであろう。本明細書は単に例示的なものとみなされるべきであり、従って、本発明の範囲は添付の請求項によってのみ制限されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】[0028] 本発明の一実施形態にかかるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0029] 本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図３】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図４】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図５】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図６】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図７】本発明を具現化し得る光学システムの概略図である。
【図８】[0030] 本発明を具現化し得るアライメントマークを示す図である。
【図９】[0031] 本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１０】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１１】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１２】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１３】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１４】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１５】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１６ａ】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【図１６ｂ】本発明を具現化する光学システムの概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学アームを有する光学システムを備えた基板テーブルであって、
放射が前記光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、
前記第１の窓および前記第２の窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、
前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズと、
を備え、
前記第１の窓には第１のアライメントマークが設けられており、かつ前記少なくとも２つのミラーおよび前記少なくとも２つのレンズは、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像を形成するように配され、かつ
第２のアライメントマークが、前記第２の窓の中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる、
基板テーブル。
【請求項２】
前記少なくとも２つのレンズは、前記アライメントマークの像が前記アライメントマークよりも大きくなるように倍率を適用する、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項３】
前記少なくとも２つのレンズは、前記アライメントマークの像が前記アライメントマークよりも小さくなるように倍率を適用する、請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項４】
前記第１のアライメントマークが前記第１の窓にエッチングされ、またはパターン付けされる、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項５】
前記第２のアライメントマークが前記第２の窓にエッチングされ、またはパターン付けされる、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項６】
前記第２のアライメントマークが、前記第２の窓に隣接する前記基板テーブルにエッチングされる、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項７】
前記第１の窓は対物窓であり、前記第２の窓は前記光学システムのイメージ窓である、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項８】
前記第１の窓はイメージ窓であり、前記第２の窓は前記光学システムの対物窓である、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項９】
基板テーブルに設けられた光学システムをモニターする方法であって、
第１のアライメントマークに対して前記光学システムの反対側端部にある、前記第１のアライメントマークの像を検出する工程と、
前記第１のアライメントマークの像に隣接して設けられる第２のアライメントマークを検出する工程と、
前記第２のアライメントマークと前記第１のアライメントマークの像との離隔距離を決定する工程と、
ある期間にわたって前記離隔距離をモニターする工程と、
を備える方法。
【請求項１０】
前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記光学アーム内に位置付けられ、かつ前記第１の窓および前記第２の窓を通過した放射を反射するように配された少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを備える、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の窓には第１のアライメントマークが設けられ、かつ前記少なくとも２つのミラーおよび前記少なくとも２つのレンズは、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像を形成するように配され、かつ第２のアライメントマークが、前記第２の窓中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のアライメントマークと前記第１のアライメントマークの像との間の離隔距離の初期較正を行うために、既知位置を有する複数のアライメントマークを有する基板を使用する工程と、後の離隔距離の測定と前記初期較正とを比較する工程とをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
光学アームを有する光学システムを備えた基板テーブルであって、
放射が前記光学アームの中を通ることができるようにする表面を含む第１の窓および第２の窓と、
前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、
前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズと、
を備え、
前記第１の窓および／または前記第２の窓の表面の面積が１ｍｍ２以下である、
基板テーブル。
【請求項１４】
前記第１の窓および／または前記第２の窓の表面が０.２５ｍｍ２以下である、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１５】
前記第１の窓または前記第２の窓のうちの少なくとも一方の表面が０.０５ｍｍ２以下である、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１６】
前記第１の窓または前記第２の窓のうちの少なくとも一方の表面が０.０００５ｍｍ２以下である、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１７】
前記第２の窓は、前記第１の窓と同じ寸法を有するように用意される、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１８】
前記第２の窓は、前記第１の窓とは異なるサイズになるように用意され、前記サイズの差は、前記２つのレンズの倍率に相当する、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１９】
前記光学システムは、前記基板テーブルの操作主軸に対してある角度をなす方向に延在する、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項２０】
基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、
前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、
前記第１の窓を満たすのに十分なサイズのアライメントマークを有する基板を、前記基板テーブル上に設ける工程と、
前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置（aligned position）を決める工程と、
を備える方法。
【請求項２１】
最初に前記基板の位置をより低い精度で決めることによって、前記アライメントマークの位置が前記より低い精度で知られている状態にする工程をさらに備える、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記アライメントマークが回折格子を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、
前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、
アライメントマークを有する基板を前記基板テーブル上に設ける工程と、
結像されたアライメントマークが前記第２の窓を満たすのに十分なサイズとなるように、前記第２の窓に前記アライメントマークの像を形成する工程と、
前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置を決める工程と、
を備える方法。
【請求項１】
光学アームを有する光学システムを備えた基板テーブルであって、
放射が前記光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、
前記第１の窓および前記第２の窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、
前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズと、
を備え、
前記第１の窓には第１のアライメントマークが設けられており、かつ前記少なくとも２つのミラーおよび前記少なくとも２つのレンズは、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像を形成するように配され、かつ
第２のアライメントマークが、前記第２の窓の中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる、
基板テーブル。
【請求項２】
前記少なくとも２つのレンズは、前記アライメントマークの像が前記アライメントマークよりも大きくなるように倍率を適用する、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項３】
前記少なくとも２つのレンズは、前記アライメントマークの像が前記アライメントマークよりも小さくなるように倍率を適用する、請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項４】
前記第１のアライメントマークが前記第１の窓にエッチングされ、またはパターン付けされる、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項５】
前記第２のアライメントマークが前記第２の窓にエッチングされ、またはパターン付けされる、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項６】
前記第２のアライメントマークが、前記第２の窓に隣接する前記基板テーブルにエッチングされる、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項７】
前記第１の窓は対物窓であり、前記第２の窓は前記光学システムのイメージ窓である、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項８】
前記第１の窓はイメージ窓であり、前記第２の窓は前記光学システムの対物窓である、
請求項１に記載の基板テーブル。
【請求項９】
基板テーブルに設けられた光学システムをモニターする方法であって、
第１のアライメントマークに対して前記光学システムの反対側端部にある、前記第１のアライメントマークの像を検出する工程と、
前記第１のアライメントマークの像に隣接して設けられる第２のアライメントマークを検出する工程と、
前記第２のアライメントマークと前記第１のアライメントマークの像との離隔距離を決定する工程と、
ある期間にわたって前記離隔距離をモニターする工程と、
を備える方法。
【請求項１０】
前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記光学アーム内に位置付けられ、かつ前記第１の窓および前記第２の窓を通過した放射を反射するように配された少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを備える、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の窓には第１のアライメントマークが設けられ、かつ前記少なくとも２つのミラーおよび前記少なくとも２つのレンズは、前記第２の窓に前記第１のアライメントマークの像を形成するように配され、かつ第２のアライメントマークが、前記第２の窓中に、または前記第２の窓に隣接した位置にある前記基板テーブルの中に設けられる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のアライメントマークと前記第１のアライメントマークの像との間の離隔距離の初期較正を行うために、既知位置を有する複数のアライメントマークを有する基板を使用する工程と、後の離隔距離の測定と前記初期較正とを比較する工程とをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
光学アームを有する光学システムを備えた基板テーブルであって、
放射が前記光学アームの中を通ることができるようにする表面を含む第１の窓および第２の窓と、
前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、
前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズと、
を備え、
前記第１の窓および／または前記第２の窓の表面の面積が１ｍｍ２以下である、
基板テーブル。
【請求項１４】
前記第１の窓および／または前記第２の窓の表面が０.２５ｍｍ２以下である、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１５】
前記第１の窓または前記第２の窓のうちの少なくとも一方の表面が０.０５ｍｍ２以下である、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１６】
前記第１の窓または前記第２の窓のうちの少なくとも一方の表面が０.０００５ｍｍ２以下である、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１７】
前記第２の窓は、前記第１の窓と同じ寸法を有するように用意される、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１８】
前記第２の窓は、前記第１の窓とは異なるサイズになるように用意され、前記サイズの差は、前記２つのレンズの倍率に相当する、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項１９】
前記光学システムは、前記基板テーブルの操作主軸に対してある角度をなす方向に延在する、
請求項１３に記載の基板テーブル。
【請求項２０】
基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、
前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、
前記第１の窓を満たすのに十分なサイズのアライメントマークを有する基板を、前記基板テーブル上に設ける工程と、
前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置（aligned position）を決める工程と、
を備える方法。
【請求項２１】
最初に前記基板の位置をより低い精度で決めることによって、前記アライメントマークの位置が前記より低い精度で知られている状態にする工程をさらに備える、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記アライメントマークが回折格子を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
基板テーブル内に設けられた光学システムを使ってアライメントを行う方法であって、
前記光学システムは、放射が光学アームの中を通るように配された第１の窓および第２の窓と、前記窓を通過した放射を反射するように配された、前記光学アーム内の少なくとも２つミラーと、前記ミラーから反射された放射を受けるように位置付けられた少なくとも２つのレンズとを含み、
アライメントマークを有する基板を前記基板テーブル上に設ける工程と、
結像されたアライメントマークが前記第２の窓を満たすのに十分なサイズとなるように、前記第２の窓に前記アライメントマークの像を形成する工程と、
前記第２の窓に形成された前記アライメントマークの像の一部の位置を測定することによって、前記基板のアライメント位置を決める工程と、
を備える方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６ａ】
【図１６ｂ】
【公開番号】特開２００７−２０８２４０（Ｐ２００７−２０８２４０Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−３４６０８９（Ｐ２００６−３４６０８９）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４６０８９（Ｐ２００６−３４６０８９）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
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