JP4898766B2 - 物体の位置を測定する方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、振動検出及び振動分析の方法及び装置、このような装置を備えるリソグラフィ装置、このような方法を含むデバイス製造方法、並びにこのような方法を含むコンピュータ・プログラム製品に関する。

リソグラフィ装置は、基板の標的部分上に望ましいパターンを描画する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。その場合に、マスクなどのパターン形成装置を使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンを作成することが可能であり、このようなパターンは、感放射線性材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェーハ）上の標的部分（例えば、１個又は数個のダイの一部を含む）の上に描画可能である。一般に、単一の基板は連続して露光される隣接標的部分の網状構造を含むことになる。知られているリソグラフィ装置には、１回でパターン全体を標的部分上に露光することによって各標的部分を照射する、所謂ステッパと、投影ビームによって所与の方向（「走査」方向）にパターンを走査し、他方では、この方向に対して平行に又は逆平行に同期して基板を走査することによって各標的部分を照射する、所謂スキャナが含まれる。

望ましいパターンの画像は、ダイの露光中に、幾つかの発生源、例えば、投影レンズの振動、光路沿いの周辺環境の温度変動、計測装置を取り囲む枠組みの振動、他の構成要素の振動によって、また基板を保持するステージを位置決めするための干渉計の測定誤差によって外乱を受けるのが典型である。

露光中の像の振動により、画像中のコントラストの損失が生じる恐れがある。コントラストの損失は、描画されたパターン（の一部）の位置合わせ精度及び寸法精度の低下を招くことになる。特に、位置合わせ精度は数十ナノメートルの範囲内にあるので、同程度の振幅を有する振動が発生するようなことがあれば、画像品質に大きな影響を及ぼす恐れがある。明白なことであるが、振動を最小限にすべきである。

本発明の目的は、組立体、即ち、さらに具体的には、リソグラフィ装置に関する振動モードと、振動の大きさとを決定するためのシステム及び方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、
−投影平面内の画像位置でエアリアル画像を投影し、
−エアリアル画像の強度を画像マップにマッピングし、画像マップはサンプル抽出箇所の座標の値とそれぞれのサンプル抽出箇所でサンプル抽出された強度の値とを含むように構成され、
−スロット・パターンを通して受け取ったエアリアル画像の強度を測定することによって、振動関連情報を決定するための方法が提供されており、
この方法はさらに、
−画像マップから画像マップの傾斜部分の検出位置を決定するステップを含み、
−この傾斜部分の検出位置で、エアリアル画像の時間的強度を測定しかつスロット・パターンと画像位置との相対位置を測定するステップを含み、スロット・パターンの相対位置はスロット・パターンの位置関連データとして測定され、
−エアリアル画像の時間的強度から前記エアリアル画像に関する振動関連情報を決定するステップを含む。

この方法は、振動モードの決定から透過画像検出及びレチクルと基板との間の位置合わせ検出を向上させる仕方を導出する。この方法は、診断及び障害処理のためばかりでなく、コントラスト性能試験の目的のためにも応用可能である。

本発明の他の態様によれば、投影平面内の画像位置で投影されかつエアリアル画像の強度を画像マップの中にマッピングするように構成されたエアリアル画像の振動関連情報を決定するための装置であって、画像マップはサンプル抽出箇所の座標の値とそれぞれのサンプル抽出箇所でサンプル抽出された強度の値とを含むように構成されている装置が提供されており、
この装置は、スロット・パターン、感光素子、及び感光素子に接続されたコンピュータ・システムを備え、この感光素子は、スロット・パターンを通して受け取ったエアリアル画像の強度を測定するためにスロット・パターンに対して所定の位置に配置され、
この装置は、スロット・パターンと投影平面内の画像位置との相対位置を変位するように構成されており、
振動関連情報を決定するためのこの装置は、
−画像マップから画像マップの傾斜部分の検出位置を決定するステップを実行し、
−傾斜部分の検出位置で、エアリアル画像の時間的強度を測定しかつスロット・パターンと画像位置との相対位置を測定するステップを実行し、スロット・パターンの相対位置はスロット・パターンの位置関連データとして測定され、
−エアリアル画像の時間的強度から前記エアリアル画像に関する振動関連情報を決定するステップを実行するように構成される。

本発明の他の態様によれば、リソグラフィ装置であって、
−放射の投影ビームを供給するための照明系と、
−投影ビームの断面にパターンを付与する役割を果たすパターン形成装置を支持するための支持構造と、
−基板を保持するための基板テーブルと、
−パターン形成したビームを基板の標的部分の上に投影するための投影系と、
−投影平面内の画像位置で投影されかつエアリアル画像の強度を画像マップの中にマッピングするように構成されたエアリアル画像の振動関連情報を決定するための装置であって、画像マップはサンプル抽出箇所の座標の値とそれぞれのサンプル抽出箇所でサンプル抽出された強度の値とを含むように構成されている装置と、を備え、
この装置は、スロット・パターン、感光素子、及び感光素子に接続されたコンピュータ・システムを備え、この感光素子は、スロット・パターンを通して受け取ったエアリアル画像の強度を測定するためにスロット・パターンに対して所定の位置に配置され、
この装置はスロット・パターンと投影平面内の画像位置との相対位置を変位するように構成されており、
振動関連情報を決定するためのこの装置は、
−画像マップから画像マップの傾斜部分の検出位置を決定するステップを実行し、
−傾斜部分の検出位置で、エアリアル画像の時間的強度を測定しかつスロット・パターンと画像位置との相対位置を測定するステップを実行し、スロット・パターンの相対位置はスロット・パターンの位置関連データとして測定され、
−エアリアル画像の時間的強度から前記エアリアル画像に関する振動関連情報を決定するステップを実行するように構成される、リソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらに他の態様によれば、デバイス製造方法であって、
−基板を提供するステップと、
−照明系を使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
−投影ビームの断面にパターンを付与するためにパターン形成装置を使用するステップと、
−放射の投影ビームを基板の標的部分の上に投影するステップと、
−振動関連情報を決定するステップであって、
−投影平面内の画像位置でエアリアル画像を投影し、
−エアリアル画像の強度を画像マップにマッピングし、画像マップはサンプル抽出箇所の座標の値とそれぞれのサンプル抽出箇所でサンプル抽出された強度の値とを含むように構成され、
−スロット・パターンを通して受け取ったエアリアル画像の強度を測定することによって、振動関連情報を決定するステップと、を含み、
この方法はさらに、
−画像マップから画像マップの傾斜部分の検出位置を決定するステップを含み、
−この傾斜部分の検出位置で、エアリアル画像の時間的強度を測定しかつスロット・パターンと画像位置との相対位置を測定するステップを含み、スロット・パターンの相対位置はスロット・パターンの位置関連データとして測定され、
−エアリアル画像の時間的強度から前記エアリアル画像に関する振動関連情報を決定するステップを含む。

本発明のさらに他の態様によれば、投影平面内の画像位置で投影されかつエアリアル画像の強度を画像マップの中にマッピングするように構成されたエアリアル画像の振動関連情報を決定するための装置であって、画像マップはサンプル抽出箇所の座標の値とそれぞれのサンプル抽出箇所でサンプル抽出された強度の値とを含むように構成されている装置で使用するためのコンピュータ・システムが提供され、
この装置は、スロット・パターン、感光素子、及び感光素子に接続されたコンピュータ・システムを備え、この感光素子は、スロット・パターンを通して受け取ったエアリアル画像の強度を測定するためにスロット・パターンに対して所定の位置に配置され、
この装置はスロット・パターンと投影平面内の画像位置との相対位置を変位するように構成されており、
このコンピュータ・システムは、振動関連情報を決定するための装置が、
−画像マップから画像マップの傾斜部分の検出位置を決定するステップを実行し、
−傾斜部分の検出位置で、エアリアル画像の時間的強度を測定しかつスロット・パターンと画像位置との相対位置を測定するステップを実行し、スロット・パターンの相対位置はスロット・パターンの位置関連データとして測定され、
−エアリアル画像の時間的強度から前記エアリアル画像に関する振動関連情報を決定するステップを実行できるように構成される。

本発明のさらに他の態様によれば、投影平面内の画像位置で投影されかつエアリアル画像の強度を画像マップの中にマッピングするように構成されたエアリアル画像の振動関連情報を決定する装置であって、画像マップはサンプル抽出箇所の座標の値とそれぞれのサンプル抽出箇所でサンプル抽出された強度の値とを含むように構成されている装置で使用するためにコンピュータ・システムによってロードされるコンピュータ・プログラム製品が提供され、
この装置は、スロット・パターン、感光素子、及び感光素子に接続されたコンピュータ・システムを備え、この感光素子は、スロット・パターンを通して受け取ったエアリアル画像の強度を測定するためにスロット・パターンに対して所定の位置に配置され、
この装置はスロット・パターンと投影平面内の画像位置との相対位置を変位するように構成されており、
読込み後のコンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ・システムが、
−画像マップから画像マップの傾斜部分の検出位置を決定するステップを実行し、
−この傾斜部分の検出位置で、エアリアル画像の時間的強度を測定しかつスロット・パターンと画像位置との相対位置を測定するステップを実行し、スロット・パターンの相対位置はスロット・パターンの位置関連データとして測定され、
−エアリアル画像の時間的強度から前記エアリアル画像に関する振動関連情報を決定するステップを実行できるようにする。

さらには、本発明は上で説明した透過画像検出装置を使用することに関し、透過画像検出装置は光学系のサブシステムであり、この光学系は他の光学サブシステムを備え、その使用は、光学系の変調伝達関数に対して、エアリアル画像に関する振動関連情報のサブシステムの寄与率を導出することを含み、この変調伝達関数は光学系の他の光学サブシステムに関する他の寄与率を含む。

さらには、本発明は上で説明した透過画像検出装置を使用することに関し、この光学系はリソグラフィ装置である。

最後に本発明は、コンピュータ・システムにより又は監理情報網上の遠隔システムにより監視することによって、予防保全ツールとして、上で説明した透過画像検出装置を使用することに関する。

本文では、集積回路の製造にリソグラフィ装置を使用することに特定的に言及する場合があるが、本明細書で説明されるリソグラフィ装置には、集積光学系、磁区メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等々の製造など、他の応用例もあり得ることを理解されたい。このような別法による応用例の関連では、本明細書の「ウェーハ」又は「ダイ」という用語の使用はいずれも「基板」又は「標的部分」というより一般的な用語とそれぞれに同義であると見なし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、露光前に又は露光後に、例えば、トラック（典型的にレジストの層を基板に塗布しかつ露光済みのレジストを現像するツール）又は計測ツール若しくは検査ツールで処理可能である。適用可能であれば、本明細書の開示をこのような及び他の基板処理ツールに応用することもできる。さらには、例えば、多層集積回路を作成するために、基板を２回以上処理することができ、その結果、本明細書で使用される基板という用語は、複数回処理された層を既に含んでいる基板を指すことがあり得る。

本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍまでの範囲内にある波長を有する）ばかりでなく、イオン・ビーム又は電子ビームなどの微粒子ビームも含めて、全ての種類の電磁放射を包含する。

本明細書で使用される「パターン形成装置」という用語は、基板の標的部分中にパターンを作成するためなどに、投影ビームの断面にパターンを付与するために使用可能な装置を指すものと広義に解釈されるべきである。投影ビームに付与されたパターンは、基板の標的部分中の望ましいパターンに厳密に対応しない場合もあることに留意されるべきである。投影ビームに付与されたパターンは、集積回路のような、標的部分中に作成されているデバイス中の特定の機能層に対応することになるのが一般である。

パターン形成装置は透過型又は反射型であり得る。パターン形成装置の実施例には、マスク、プログラマブル・ミラー・アレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィではよく知られており、バイナリ・マスク、レベンソン型位相シフト・マスク、及びハーフトーン型位相シフト・マスクなどのマスクの種類ばかりでなく、様々な複合型のマスクの種類も含まれる。プログラマブル・ミラー・アレイの１つの実施例は微小ミラーのマトリックス配置を使用するが、これらのそれぞれのミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることが可能であり、このような様態で、反射されたビームがパターン形成される。

支持構造は、パターン形成装置の支持、即ち、その重量を支える。それは、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び他の条件（例えば、パターン形成装置が真空環境中で保持されるのかどうかなど）に応じた方式でパターン形成装置を保持する。支持体は、機械的な固締、真空、又は他の固締技法（例えば、真空条件下の静電固締）を使用することができる。支持構造は架台又はテーブルであり得るが、例えば、それは必要に応じて固定式又は可動式が可能であり、例えば、投影系に対して望ましい位置にパターン形成装置を確保することができる。本明細書の「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はいずれも、より一般的な「パターン形成装置」という用語と同義であると見なし得る。

本明細書で使用される「投影系」という用語は、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含めて、例えば、使用されている露光放射に適切な投影系、又は浸液の使用若しくは真空の使用など、他の要素に適切な様々な種類の投影系を包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書の「レンズ」という用語の使用はいずれも「投影系」というより一般的な用語と同義であると見なし得る。

照明系も、屈折光学要素、反射光学要素、及び反射屈折要素を含めて、放射の投影ビームを誘導、整形、又は制御するための様々な種類の光学要素を包含するものと広義に解釈されるべきであり、このような要素を以下では集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶこともできる。

リソグラフィ装置は、２つ（２連ステージ）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）を有する種類でもよい。このような「多連ステージ」機械では、追加的なテーブルを並行して、即ち、１つ又は複数のテーブルの上で予備工程を実行し、他方では１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することができる。

リソグラフィ装置は、投影系の最終要素と基板との間の空間を満たすように相対的に大きな屈折率を有する液体、例えば、水の中に基板が液浸される種類でもよい。浸液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えば、マスクと投影系の最初の要素との間に使用してもよい。投影系の開口数を増大させるための液浸技法は当業ではよく知られている。

ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して、例示としてのみ本発明の実施例を説明する。

本発明の一実施例に係るリソグラフィ装置を示す図である。 透過画像検出装置を模式的に示す図である。 透過画像検出装置を使用する位置合わせ工程を模式的に示す図である。 透過画像検出装置によって検出されたエアリアル画像の典型的な強度分布を示す等高線図である。 透過画像検出装置によって検出されたエアリアル画像の典型的な強度分布を示す３次元図である。 エアリアル画像の頂点強度の静的走査の典型的な測定を示す図である。 エアリアル画像の傾斜強度の測定の一例を示す図である。 一連のさらなるサンプル抽出過程で干渉計によって同時に測定されたステージ位置の一例を示す図である。 図６ａ及び６ｂの測定に関する傾斜強度対測定ステージ位置を示すグラフである。 エアリアル画像の傾斜上における強度測定と周波数の関数として同時に行ったステージ位置測定を示すスペクトル強度グラフである。 周波数の関数としてのエアリアル画像の頂点及び傾斜上における強度測定を示すスペクトル・グラフである。 時間の関数としてのエアリアル画像の傾斜上の強度測定及び同時に行ったステージ位置測定を示す移動標準偏差グラフである。 本発明で使用する計算装置を示す模式図である。 本発明の一態様に係る測定セットアップを模式的に示す図である。 別法による一実施例に係る別法による測定位置合わせセンサを模式的に示す図である。 干渉計読取り値の関数として位置合わせセンサの強度を示す模式的なグラフである。 本発明に従って異なる位置で実行された測定を示す散布図である。 本発明に従って異なる位置で実行された測定を示す散布図である。 本発明に従って異なる位置で実行された測定を示す散布図である。 本発明の別法による一実施例に係る測定装置を模式的に示す図である。 時間の関数として、位置合わせシステムによって測定された強度及び干渉計読取り値を模式的に示すグラフである。 位置合わせセンサ及び干渉計の読取り値のフーリエ変換を模式的に示す図である。

図１は、本発明の特定の一実施例に係るリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、
−放射（例えば、紫外線放射）の投影ビームＰＢを供給するための照明系（照明器）ＩＬ、
−パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持し、かつ要素ＰＬに対してパターン形成装置を正確に位置決めするための第１の位置決め装置ＰＭに連結された第１の支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴ、
−基板（例えば、レジスト塗布ウェーハ）Ｗを保持し、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハ・テーブル）ＷＴ、及び
−パターン形成装置ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば、１個又は複数のダイを含む）の上に描画するための投影系（例えば、屈折投影レンズ）ＰＬを備える。

図示のように、本装置は透過型である（例えば、透過型マスクを使用する）。別法として、本装置は反射型であってもよい（例えば、上で言及した種類のプログラマブル・ミラー・アレイを使用する）。

照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射のビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は、例えば、放射源がエキシマ・レーザであるとき、別体の独立要素であり得る。このような場合には、放射源はリソグラフィ装置の一部を構成するものとは見なされず、放射ビームは、例えば、適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡張器を備えるビーム送出システムＢＤの補助によって放射源ＳＯから照明器ＩＬに送られる。他の場合では、例えば、放射源が水銀ランプであるとき、放射源はこの装置の一体部分であり得る。ビーム送出システムＢＤ（必要であれば）と併せて、放射源ＳＯ及び照明器ＩＬを放射系と呼ぶことができる。

照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段ＡＭを備えることができる。一般に、照明器のひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部半径範囲及び／又は内部半径範囲（通常はそれぞれσ−外部及びσ−内部と呼ぶ）を調整することができる。さらに、照明器ＩＬは、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯなどの様々な他の構成要素を備える。照明器は放射の調整ビームを供給するが、それは投影ビームＰＢと呼ばれ、その断面に望ましい均一性及び強度分布を有する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴの上に保持されているマスクＭＡ上に入射する。投影ビームＰＢは、マスクＭＡを横切ると、このビームを基板Ｗの標的部分Ｃの上に合焦するレンズＰＬを通過する。第２位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉型素子）の補助によって、例えば、異なる標的部分ＣをビームＰＢの経路中に位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサ（これは図１に明示されていない）を使用して、例えば、マスク・ライブラリから機械的に取り出した後に又は走査時に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般には、物体テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部を構成する長行程モジュール（大まかな位置決め）並びに短行程モジュール（微細な位置決め）の補助によって実現されることになる。しかし、ステッパの場合は（スキャナとは異なり）、マスク・テーブルＭＴを短行程アクチュエータのみに連結するだけでもよいし、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせ標識Ｍ１、Ｍ２及び基板位置合わせ標識Ｐ１、Ｐ２を使用して位置合わせ可能である。

次の好ましい方式で図示の装置を使用することができる。即ち、
１．ステップ方式では、投影ビームに付与されたパターン全体が１回で標的部分Ｃの上に投影される間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが本質的に静止状態に保持される（即ち、単一静的露光）。次いで、異なる標的部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップ方式では、露光領域の最大のサイズが、単一静的露光で描画される標的部分Ｃのサイズを限定する。
２．走査方式では、投影ビームに付与されたパターンが標的部分Ｃ上に投影される間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期して走査される（即ち、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、投影系ＰＬの（縮小／）拡大率と画像反転特徴によって決定される。走査方式では、露光領域の最大のサイズが、単一動的露光における標的部分の幅（非走査方向における）を限定するのに対して、走査移動の長さが標的部分の高さ（走査方向における）を決定する。
３．別の方式では、投影ビームに付与されたパターンが標的部分Ｃ上に投影される間、プログラム可能なパターン形成装置を保持するマスク・テーブルＭＴが本質的に静止状態に維持され、かつ基板テーブルＷＴが移動又は走査される。この方式では、一般にパルス放射源が使用され、プログラム可能なパターン形成装置は、基板テーブルＷＴのそれぞれの移動後に又は走査時の連続的な放射パルスの合間に必要に応じて更新される。このような動作方式は、上で言及した種類のプログラマブル・ミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン形成装置を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に応用可能である。

以上に説明した使用方式に関する組合せ及び／若しくは変形、又は全く異なる使用方式を用いることも可能である。

図２は、透過画像検出のための装置を模式的に示す。

透過画像検出ＴＩＳ装置は従来技術から知られる。投影ビームＰＢは、第１の物体Ｇ０、例えば、マスクＭＡの中の格子に入射する。この第１の格子Ｇ０は、投影ビームＰＢから画像を作成するために配置された複数の開口を備える。このような第１の格子Ｇ０中の開口は、それぞれに投影ビームＰＢに由来する放射ビームＲＢを放出する。

Ｇ０中の複数の開口によって放出された放射ビームは、レンズ、例えば、投影レンズ系ＰＬを通過する。このような投影レンズ系の光学的特性は、Ｇ０のエアリアル画像が投影レンズ系ＰＬの下方の所与の平面に形成されるようになっている。

透過画像検出装置ＴＩＳは投影レンズ系ＰＬの下方に位置決めされる。透過画像検出装置ＴＩＳはスロット・パターンＧ１及び光センサ素子ＰＳを備える。

スロット・パターンＧ１は、その最も単純な形態では、光センサ素子ＰＳの上方の単なる開口であり、それらはスリット又は正方形の形状を有し得るが、好ましくは適切に形成された縁を有するべきである。さらに高度な実施例では、スロット・パターンＧ１は第２の格子であり得る。その場合に、この第２の格子Ｇ１は、第１の格子Ｇ０に形状が似通う（Ｇ１の構造（フィーチャー）の大きさは、投影レンズ系ＰＬの倍率Ｍを乗じたＧ０の構造の大きさに実質的に等しい）。有利なことに、光センサ素子ＰＳ上方の開口にパターンを当てると、光センサ素子ＰＳの感度を高めることができる縁の数を増加させる。

透過画像検出装置ＴＩＳは、投影レンズ系ＰＬ及びマスクＭＡの位置に対して３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、及びＺに移動するように構成される。

これらの３つの方向に沿って走査することによって、エアリアル画像の強度を透過画像検出装置ＴＩＳのＸＹＺ位置の関数として、例えば、サンプル抽出箇所の座標とそれぞれの箇所でサンプル抽出された強度とを含む画像マップ（３次元マップ）にマッピング可能である。このような手順の間に、エアリアル画像は、マスク画像を基板上に露光する間の焦点深度とは異なる相対的に大きな焦点深度を使用して投影されることに留意されたい。

実際には、Ｘ及びＹ方向で同時に画像検出するために、ＴＩＳは少なくとも２つのスロット・パターンＧ１を備えることが可能であり、一方はＸ方向に配置され、かつ他方はＹ方向に配置される。このような場合では、Ｘ及びＹ方向で同時に画像を作成するために、少なくとも２つの第１の格子Ｇ０がＭＡ平面に配置されるが、一方はＸ方向に配置され、かつ他方はＹ方向に配置される。

透過画像検出装置ＴＩＳに接続された計算装置が、このような３次元マップから、最小２乗フィッティング法（ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ｆｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）を使用して、例えば、頂点位置の放物線フィッティング（ｐａｒａｂｏｌｉｃ ｆｉｔ）によってエアリアル画像の頂点位置（図４参照）を導出することができる。このような計算装置は、当業者に知られている専用の処理装置、コントローラ・システム、又は（汎用）コンピュータ・システムにおけるプロセッサでよい。

図１１は、エアリアル画像の位置を決定するためにかつ本発明に係る方法も実行するために配置された計算装置の一実施例を示す。

図３は、透過画像検出装置ＴＩＳを使用する位置合わせ工程を模式的に示す。透過画像検出装置ＴＩＳを使用する位置合わせ工程時に、マスクＭＡは、ウェーハ・ステージＷＳ中の既知の位置に配置されている透過画像検出装置ＴＩＳに対して位置合わせされる。それぞれの第１格子Ｇ０からその対応するスロット・パターンＧ１までの光路ＯＰが模式的に示されている。位置合わせ手順は、ダイを露光するための照明源と同じものを使用しながら行われる。

図４ａ及び４ｂは、透過画像検出装置ＴＩＳによって検出されたエアリアル画像の典型的な強度分布をそれぞれ等高線図及び３次元図で示す。

Ｙ−Ｚ平面図における（即ち、固定Ｘ位置における）強度分布を表示する図４ａの等高線図は、第２格子Ｇ１の幾つかの異なるＺ位置に関してＸ−Ｙ表面を走査することによって集計される。走査経路は、測定したウェーハ・ステージ位置を示す点を含む実線として示される。Ｘ、Ｙ、Ｚ位置は、干渉計によって測定されたウェーハ・ステージ位置である。走査経路から理解できるように、直交格子上に位置するように意図された測定位置が多少不揃いであるように見える。これはシステム中の振動によるものである。

図４ｂの３次元図は、この図のｚ軸に沿ってＴＩＳ測定強度を第３のパラメータとしてプロットすることによって図４ａからのデータを修正した図である。

位置合わせ位置は、図４ａ及び／又は図４ｂのデータから、測定したエアリアル画像の形状をモデルに当て嵌めることによって導出可能である。従来技術では、このような位置合わせ位置が、エアリアル画像ピークの頂点ＴＯＰ（図４ｂに示す）上での放物線フィッティングによって導出されるのが典型である。当業者に知られているガウシアン・フィッティング（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｔ）又は最小２乗フィッティングなどのような、データを当て嵌めるための別法による方法も同様に使用可能である。

同様に、図４ｂにエアリアル画像強度の傾斜ＳＬを模式的に示す。この傾斜ＳＬを下でさらに詳細に説明する。

図５は、頂点強度位置ＴＯＰにおけるエアリアル画像の強度を静的走査した典型的な測定を示す。図５では、測定された強度がサンプル番号に対して示されている。

図５のグラフは、エアリアル画像の頂点における静的走査（即ち、非常に限られた範囲にわたる走査を随意選択的に実施できるにもかかわらず、走査を実施しないで行なわれるサンプル抽出）の測定強度の変動を示す。強度変動は、放物線の頂点では位置変動の不感度（ｉｎｓｅｎｓｉｖｉｔｙ）が大きいために、通常はステージの変動には関連しない。測定された強度の変動は通常ではセンサの雑音寄与によるものである。

理解できるように、このような一連の過程の間に強度は２〜３パーセントだけ不規則に変動する。この強度変動は、エアリアル画像の頂点を基本的に使用する強度走査からの位置合わせ位置の決定を複雑化させることが理解されよう。このような従来技術からの方法は、僅かな位置変化に対してかなり不感応である。（当て嵌められた放物線の頂点はかなり平坦である。）

図６ａ及び６ｂは、さらなる一連のサンプル抽出過程における、エアリアル画像の傾斜強度の測定及び干渉計によって同時に測定されたステージ位置の一例をそれぞれに示す。

１つ又は複数の干渉計によるウェーハ・ステージ位置測定は、ＴＩＳによる測定とは別のものである。しかし、干渉計による測定をＴＩＳからのエアリアル画像位置測定と関連づけることが可能である。

一実施例では、相関方法が次のように実行される。即ち、エアリアル画像の形状は、従来技術から知られるように、ＴＩＳを通常に使用して行われた「通常の」ＴＩＳ走査において決定される。このような「通常の」ＴＩＳ走査から、エアリアル画像の頂点位置及び傾斜位置が知られる。傾斜ＳＬ位置は、当業者に知られている様々な方法で、例えば、エアリアル画像ピークの実質的に半分の幅における位置に対応する位置として画定可能である。

エアリアル画像の強度形状の頂点ＴＯＰ及び傾斜位置ＳＬを走査することによって、その強度形状のこのような第１の「通常の」決定を行った後で、透過画像検出装置ＴＩＳは、エアリアル画像の３次元図の傾斜位置ＳＬ上で測定するように構成される。

第１の通常の決定におけるエアリアル画像の形状の決定から、傾斜ＳＬの位置（エアリアル画像ピークの実質的に半分の幅における）が大まかに知られる（推定される）。

次いで、傾斜位置ＳＬ上の強度測定が、図４ｂに表示したエアリアル画像の傾斜ＳＬにおいて、Ｇ１上に合焦しているエアリアル画像を使って行われる。

焦点方向における振動測定の場合では、傾斜走査は、焦点方向で最大感度を得るために、実質的に水平に位置合わせされた位置でかつ垂直方向の傾斜位置で行われる。照明設定は、傾斜位置ＳＬ上での測定の感度に影響を与えるように変更される。

傾斜位置ＳＬにおける傾斜係数は様々な方法で決定可能であることに留意されたい。

一実施例では走査が行われることなく、エアリアル画像は、透過画像検出装置ＴＩＳに対して固定位置（傾斜位置ＳＬ）に留まる。この場合に、決定は振動による強度の変動を利用する。

他の実施例では、エアリアル画像の測定位置が、透過画像検出装置ＴＩＳの走査動作によって傾斜位置ＳＬの付近で変化する。この場合には、決定はエアリアル画像の形状による強度の変動を利用する。このような走査は典型的に傾斜位置ＳＬ付近の限られた範囲にわたり、それは典型的に約２０ｎｍの走査長さを有する。

ウェーハ・ステージＷＳ中の光センサＰＳに対する画像の動きは、ウェーハ・ステージＷＳの動きに等しくならないことに留意されたい。投影レンズ系ＰＬの倍率Ｍのために、ウェーハ・ステージＷＳの動きは、レチクル・ステージ（即ち、マスク・テーブルＭＴ）の動きの１／Ｍであることが必要である。

次に、透過画像検出装置ＴＩＳはエアリアル画像ピークの傾斜ＳＬ上で幾つかの強度測定を実行する。傾斜の相対的な急峻さのために、感度は相対的に大きい。即ち、測定位置の僅かな変化（振動又は走査による）が測定強度の相対的に大きな変化に結びつく。

図１１は、本発明の方法に係る工程を実施するために配置された計算装置の一実施例を示す。

図６ａは、エアリアル画像の傾斜における、サンプル番号（即ち、走査時のそれぞれの測定番号）の関数としての画像の測定（正規化）強度を示す。相対的に大きな拡散（約５〜１０％の）であるにも拘わらず、このデータにおいて画像の傾斜を視認できることは明白である。

傾斜ＳＬでの強度測定時に、ウェーハ・ステージＷＳのＸ（及び／又はＹ）位置を決定するための干渉計測定が同時に実行される。傾斜上の強度測定時にサンプル番号の関数として、そのように干渉計位置信号を測定したものが図６ｂに示されている。

ＴＩＳ検出器（振動又は走査方向、即ち、Ｘ、Ｙ又は振動若しくは走査平面ＸＹ）及び利用可能な干渉計（Ｘ、Ｙ、及びＺ方向における）の実装に応じて、振動測定を単一のＸ方向若しくはＹ方向、ＸＹ平面、又はＺ方向で実行することができる。

図７は、図６ａ及び６ｂに示されている傾斜測定のステージ位置に対する測定強度のグラフを表す。

図７には、各サンプル番号に対する測定強度が、そのサンプル番号のそれぞれに対する干渉計によって測定されたウェーハ・ステージ位置の関数としてグラフ化されている。

複数の「傾斜上の強度測定」時における測定強度とウェーハ・ステージ位置との関係が明確に示されている。即ち、エアリアル画像の傾斜上では、強度がウェーハ・ステージ位置の僅かな変化と共に実質的に直線的に変化する。平均ウェーハ・ステージ位置が水平軸上の「０」によって示されている。相関関係（係数）の計算によって、ウェーハ・ステージ位置と格子Ｇ０のエアリアル画像の測定強度との間の感度関係が相対的に高精度で決定可能である。感度関係（通常は直線的な挙動）を使用して、ＴＩＳによって測定された強度データを位置データに変換する。このような方法で、２つの別個の位置測定、即ち、ＴＩＳ検出器によるものと、１つ又は複数の干渉計によるものとを比較することができる。ＴＩＳ及び干渉計は異なる光路を使用するので、システム振動に対して異なる感度が存在する。

ＴＩＳデータ及びステージ位置データは、フーリエ分析によってパワー・スペクトル強度に変換される。全てのシステム振動が、例えば、基板Ｃの露光時に見られるようにエアリアル画像に印加され得る一方で、干渉計はステージ振動のみを測定する。

図８は、ＴＩＳデータと干渉計によって測定されたウェーハ・ステージ位置データとのパワー・スペクトルの一例を示す。これらのスペクトルは、システム振動数に対するそれぞれの測定の異なる感度のために一部が類似性を示すにすぎない。透過画像センサＴＩＳによる位置合わせ位置の決定は、ステージ振動がエアリアル画像中にも存在し、かつ最小２乗フィッティング（図４を参照して論じたように）によって考慮されているので、ステージ振動に対して不感応である。これらのセンサの一方のみに出現する振動のみが性能低下に繋がり得る。透過画像センサＴＩＳのみの性能に関連する振動を示すパワー・スペクトルは、位相差を考慮して、ＴＩＳとウェーハ・ステージ位置とによってそれぞれ測定されたパワー・スペクトル間の差から得られる。

図９は、ＴＩＳによる頂点測定のパワー・スペクトル及びＴＩＳによる傾斜測定の差信号の一例を示す。

図８及び９のパワー・スペクトルは、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向のそれぞれに関して決定可能である。光路と測定方向とを区別することができるので、システム振動は位置と振動数の両方に相関可能である。このようなシステム振動には、例えば、短絡、波長変動、レンズ振動、空気の温度変動、メトロフレーム振動（即ち、測定システムが取り付けられるフレームの振動）、及び他の構成要素の振動、干渉計測定誤差などが含まれる。

透過画像検出装置ＴＩＳによる傾斜上の測定強度は、組み付け時のリソグラフィ装置中の振動検出のためのツールとして使用可能である。さらに本方法は、例えば、半導体素子中のサブミクロン構造のマイクロブリッジング（ｍｉｃｒｏ−ｂｒｉｄｇｉｎｇ）のような振動関連の工程異常を検出するためのツールを提供することができる。同様に、このツールを使用して、幾つかの維持管理関連の特徴、例えば、振動周波数スペクトルにおける１つ又は複数の周波数の一部の相対強度の変化、又は振動周波数の偏移に関する監視可能なデータを入手することによって予防保全を行うことができる。この予防保全は、リソグラフィ装置の計算装置（図１１参照）によって、又は監理ネットワークを介する何らかのデータ・リンクを介する遠隔計算システムによって、何らかの自動方式で実行可能である。

システム振動は、断続的な効果を分析するために、先に論じた振動数領域における以外に、傾斜測定によって時間領域においても決定可能である。パワー・スペクトルでは、断続的な効果は平均化され、従ってシステムによって観察されるような振動による極大の外乱を発生させることはない。

図１０は、時間の関数として、エアリアル画像の傾斜上のＴＩＳ位置信号と干渉計位置信号とに関する移動標準偏差（ＭＳＤ）グラフを示す。ＴＩＳ位置信号と干渉計位置信号（「ウェーハ・ステージ」として示された）との間の比較では、明らかにＴＩＳ位置信号（エアリアル画像）にシステム振動のより大きな寄与が観察され、その振動は時間的に一定しない。

ＭＳＤフィルタの長さ（移動標準偏差が決定される範囲）は、基板部分Ｃの特定の露光時間と同一にすることができる。次いで、傾斜測定のＴＩＳ位置信号の最大ＭＳＤ数により、例えば、リソグラフィ・システムのコントラストの認定試験を行なえる。さらには、ＴＩＳの最大ＭＳＤ数は、リソグラフィ・システムのためのパターン中の構造（例えば、点、線、又はブロック）のコントラスト性能基準値として使用可能である。

最後に、本発明に係るリソグラフィ装置上のパターン中のこのような構造のコントラストを認定する方法は、リソグラフィ装置のようなシステムの変調伝達関数（ＭＴＦ）コントラスト収支（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｂｕｄｇｅｔ）に相関可能である。

当業者によって知られているように、光学系に関する全体的な変調伝達関数ＭＴＦは、フーリエ空間領域における、リソグラフィ装置の全てのサブシステムに関する寄与率を乗ずることによって得られる。

リソグラフィ装置は、ウェーハ・ステージ及び／又はレチクル・ステージを位置決めするためのサブシステムのような複数のサブシステム、並びに光学サブシステム、ウェーハ搬送サブシステム、レチクル交換サブシステム、照明サブシステムなどのような他のサブシステムを備え、これらのサブシステムのそれぞれが（何らかの様態で）振動の発生に寄与し得る。

整数ＭＴＦは、本発明に係る方法によって決定される。

光振動は、光路に沿って情報を移転する間にコントラストを低下させる。即ち、光振動は、アライメント、描画公差、構成要素の光学的品質、ひとみサイズ等々に関連する。光学的な寄与率は、透過画像検出装置ＴＩＳによる振動関連測定とは別に、当業者に知られているように、波面干渉計センサ素子によって測定可能である。

光学的寄与率に関する第１の測定によって、ＭＴＦコントラスト収支を単純化（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｅｄ）することができる。その第１の測定は、本発明に係る方法によって測定された振動関連寄与率に関する第２の測定と比較可能でありかつ相関可能である。

提案された分析方法の感度に対する影響を調べるために、かつこれらの方法の適正化のために、疑似インターフェイスを介して雑音をシステム内に故意に導入することができる。導入された雑音は、例えば、正弦掃引、ランダム雑音掃引、又はピンク雑音であり得る。

図１１は、本発明に係る方法を実施するためのコンピュータ・システムを模式的に示す。

コンピュータ・システム８は、周辺機器を含むホスト・プロセッサ２１を備える。ホスト・プロセッサ２１は、命令及びデータを格納する１つ又は複数のメモリ・ユニット１８、１９、２２、２３、２４、１つ又は複数の読取りユニット３０（例えば、フロッピー（登録商標）・ディスク１７、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ２０などの読取り用）、入力装置としてのキーボード２６及びマウス２７、並びに出力装置として、モニタ２８及びプリンタ２９に接続されている。トラックボール、タッチ・スクリーン、又はスキャナのような他の入力装置ばかりでなく他の出力装置も備え得る。

図示のメモリ・ユニットは、ＲＡＭ２２、（Ｅ）ＥＰＲＯＭ２３、ＲＯＭ２４、テープ・ユニット１９、ハード・ディスク１８を含む。しかし、当業者に知られているもっと多くのかつ／又は他のメモリ・ユニットが備わっていてもよいことを理解されたい。さらには、必要であれば、それらの１つ又は複数のユニットが物理的にプロセッサ２１から遠隔に配置されていてもよい。

プロセッサ２１は１つの箱として示されているが、それは、並行して機能するか又は１つの主プロセッサによって制御される幾つかの処理ユニットを含み得る。処理ユニットは、当業者に知られているように、例えば、通信網領域内で相互から遠隔に配置され得る。

コンピュータ・システム８は、透過画像検出装置ＴＩＳに接続される。コンピュータ・システム８と透過画像検出装置ＴＩＳとの間の接続は、ネットワーク（図示せず）上に配置可能である。このネットワークは、電気通信網を含めて、域内情報通信網又は広域通信網でよい。

図１１に示したコンピュータ・システム８は、上で説明した本発明に係る方法の工程を実施するように構成されている。即ち、それは走査手順を制御するばかりでなく、測定によって収集されたデータに対するデータ処理も実行することができる。

コンピュータ・システムを透過画像検出システムＴＩＳに接続するのは、例えば、配線又は無線によって、当業者に知られている任意の方法で実施可能である。

コンピュータ構成８のプロセッサ２１は、本発明に係る、透過画像検出装置ＴＩＳによる振動検出及び振動分析する方法を実施するソフトウェア・コードを実行することができる。

既に述べたように、上述の構成はリソグラフィ装置における振動検出のためのツールとして使用可能である。実際に、上述の構成はリソグラフィ装置の挙動を分析するための分析ツールとして使用可能である。

これを以下でさらに説明する。

リソグラフィ装置を使用するとき、システムの再現性及び精度が重要である。従って、このようなシステムの性能を最適化するために、再現性及び精度を診断する必要がある。しかし、このような診断を実行するとき、基板テーブルＷＴの動作（望ましくない移動）、位置合わせ標識及び基板テーブルＷＴの位置を測定するために使用されるセンサの動作、測定信号を処理するために使用される電子機器中の雑音等々のような機械の様々な部品の動作を判別することが困難である。

基板テーブルＷＴ上の位置合わせ標識ＡＭの位置を測定する位置合わせシステムＡＳの読取りと、基板テーブルＷＴが駆動されていない間に基板テーブルＷＴの位置を測定する干渉計ＩＦの読取りとを同時に監視することによって、システムの挙動を分析することができる。基板テーブルＷＴが駆動されていないとき、原理上は、位置合わせシステムＡＳと干渉計ＩＦの両方の読取りが一致すべきであることが理解されよう。しかし、あらゆる種類の望ましくない振動、望ましくない動き、測定誤差などによって、実際には一致しない。位置合わせシステムＡＳと干渉計ＩＦの両方の読取りを分析し、かつ位置合わせ標識ＡＭの動きに対する位置合わせシステムＡＳの感度に関する情報を使用することによって、システムは下でさらに説明するように診断可能である。

図１２は、このような分析ツールの一実施例を模式的に示す。図１２は、基板テーブルＷＴの上に配置された基板Ｗを示す。基板Ｗには、少なくとも１つの位置合わせ標識ＡＭが設けられている。当然のことであるが、２つ以上の位置合わせ標識ＡＭを設けることもできる。基板Ｗ上の位置合わせ標識ＡＭの代わりに又はそれに追加して、位置合わせ標識ＡＭを基板テーブルＷＴ上に設けることもできる。

分析ツールは、少なくとも１つの位置合わせ標識ＡＭの位置を測定するための位置合わせシステムＡＳをさらに備える。この位置合わせシステムＡＳは、既に上で詳細に説明した透過画像検出装置ＴＩＳでよいが、別法による位置合わせセンサＡＳでもよく、それを以下にさらに詳細に説明する。

分析ツールは、少なくとも１つの干渉計ＩＦをさらに備える。この干渉計ＩＦは、基板テーブルＷＴの位置をｘ方向で測定する（図１２に示す座標系を参照されたい）。当然のことであるが、他の干渉計ＩＦが、例えば、基板テーブルＷＴの位置をｙ方向（図面の表面に対して直交する）のような他の方向で測定するように設けられ得る。基板テーブルＷＴには、当業者によって理解されるように、干渉計ＩＦで測定するために使用されるミラーＭＩが設けられる。干渉計ＩＦを使用して基板テーブルＷＴの位置をｘ、ｙ、及びＲｚ方向で測定することができる（Ｒｚはｚ軸回りの回転位置である）。

干渉計ＩＦによって測定された位置情報ｘ、ｙ、Ｒｚを位置制御システムで使用して基板テーブルＷＴを望ましい位置に維持することができる。これはフィードバック・ループの使用によって実行可能であり、そのループは、基板テーブルＷＴの位置を絶えず監視し、かつ基板テーブルＷＴに連結された位置決め装置ＰＷに制御信号を供給して、測定位置と望ましい位置との間に差が検出されるときに基板テーブルＷＴの位置を調整する。

図１２は、位置合わせシステムＡＳ及び干渉計ＩＦと通信するように構成されるプロセッサ２１をさらに示す。プロセッサ２１は位置合わせシステムＡＳを制御するように構成され、干渉計ＩＦは上で説明した測定を実行する。プロセッサ２１は、位置合わせシステムＡＳ及び干渉計ＩＦから測定結果を受け取り、これらの測定値を格納し、かつこれらの測定値を提供するようにさらに構成される。プロセッサ２１は、図１１に示したコンピュータ・システムの一部として構成可能である。

当然のことであるが、上で説明した干渉計ＩＦのフィードバック・ループもプロセッサ２１によって実行可能である。

既に述べたように、ここで説明したツールは、上述の透過画像検出装置ＴＩＳ、又は任意の他の知られている若しくは開発中のオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）位置合わせセンサのような、全ての種類の位置合わせシステムＡＳと組み合わせて使用可能である。他の位置合わせシステム、例えば、投影系ＰＳのレンズを通過する位置合わせビームを使用する位置合わせシステムも使用可能である。これらの位置合わせセンサは通常、レンズ通過位置合わせセンサ（ＴＴＬ）と呼ばれる。

ここで図１３を参照して別法による位置合わせシステムＡＳ’の一実施例を説明する。

図１３は、位置合わせ標識ＡＭの位置を測定するように構成される別法によるオフアクシス位置合わせセンサＡＳ’を示す。このようなオフアクシス位置合わせセンサＡＳ’は、例えば、２連ステージ式リソグラフィ・システムで知られている、例えば、露光箇所とは異なる測定個所で使用可能である。位置合わせの間、放射ビームがミラーＭＩ１及びレンズＬ２によって位置合わせ標識ＡＭを照明する。位置合わせ標識ＡＭは、放射の位置合わせビームＡＢを＋１、−１、＋２、及び−２のような幾つかの回折次数に回折させる。光学要素Ｌ１、Ｌ２を使用することによって、各組の複数の対応する回折次数（例えば、＋１及び−１）が、位置合わせ標識ＡＭ’の画像を基準プレートＲＰ上にそれぞれ形成する。基準プレートＲＰは、測定すべき各組の複数の対応する回折次数のための基準格子ＲＧを備える。それぞれの基準格子ＲＧの背後には、別体の強度検出器Ｄが基準プレートＲＰ上に設けられた基準格子ＲＧを通過する画像中の放射の強度を測定するように構成される。位置合わせ標識ＡＭ’を基準プレートＲＰに対して（又は逆の様態で）動かすことによって、１つ又は複数の画像に関する最高の強度を有する位置（位置合わせ位置を与える）を見つける。

性能を高めるために、幾つかの画像の強度が測定されることが可能であり、かつ位置合わせビームＡＢ放射は多数の色で構成可能である。

上に説明した位置合わせシステムＡＳは、透過画像検出装置ＴＩＳ（図３参照）とも呼ばれるが、基板テーブルＷＴ上の限定的な数の位置のみで使用可能であり、他方で、図１３を参照して説明した別法による位置合わせシステムＡＳ’は、基板テーブルＷＴ上の位置で使用可能であるが、基板Ｗ自体の上の所望の数の位置でも使用可能であることが理解されよう。

ここで説明したツールは、位置合わせ標識ＡＭの位置変化に従って測定強度Ｉの変動を検出する全ての種類の位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’と組み合わせて使用可能である。

このような理論上の依存性が図１４に模式的に示されている。図１４は、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された強度Ｉが、ｘ方向における位置合わせ標識ＡＭ（従って基板テーブルＷＴ）の位置の関数であることを示す。当然のことであるが、同様の依存性がｙ方向でも存在する。図１４に示した曲線は正弦曲線の一部であり得るが、そこでは３つの典型的な測定位置を区別することができる。即ち、
Ｔ１：強度Ｉが低い位置であり、実質的に零の傾斜を有する。
Ｔ２：強度Ｉが高い位置であり、実質的に零の傾斜を有する。
Ｔ３：強度ＩがＴ１とＴ２との中間にある位置であり、零とは異なる傾斜を有する。

最初にＴ１、Ｔ２、及びＴ３の位置を決定するために位置合わせ走査を実行することができる。これは、位置合わせ標識ＡＭ上で位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’を走査している間に、即ち、基板テーブルＷＴをある一定の方向に、例えば、ｘ方向に移動させている間に、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’で強度Ｉを測定することによって実行可能である。このような走査は、例えば、１．５又は３．０ミリメートル／秒の走査速度で実行可能である。

同時に、干渉計ＩＦを使用して基板テーブルＷＴのｘ位置が測定される。位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’及び干渉計ＩＦによって測定されたデータを組み合わせると、この場合には雑音寄与が含まれるが、図１４に示した曲線を与える。

次に、０ミリメートル／秒の走査速度を有する位置合わせ測定が実行される。即ち、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’を使用して複数の位置合わせ測定を実行し、他方で同時に干渉計ＩＦを使用して基板テーブルＷＴ（従って位置合わせ標識ＡＭ）の位置を測定する。走査速度が零であり、従って位置合わせ標識ＡＭは移動していないので、理論上は、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’及び干渉計ＩＦは一定の読取り値を与えるはずである。しかし、それらの読取り値は、様々な種類の雑音の結果として一定ではない。このような零速度の位置合わせ測定を位置Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３でそれぞれ実行すること、またこれらの測定の結果を比較することによって、様々な種類の雑音に関する情報を得ることができる。

これを実行するために、例えば、毎秒２０．０００〜４０．０００サンプルの抽出率で位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’及び干渉計ＩＦの読取り値をサンプル抽出することによって、位置Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３で測定が実行される。図１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃに示されているように、これらのサンプルの結果を散布図にプロットすることができる。図１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃの散布図は、位置Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３でそれぞれ取られた複数の位置合わせ測定値のそれぞれをグラフにプロットすることによって得られるが、そこでは軸ＩＦが干渉計ＩＦによって測定された位置を示し、軸Ｉ位置が位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された強度Ｉを示す。

軸ＩＦ位置の方向における散布図の幅は、（例えば、干渉計ＩＦとＭＩとの間の空気流によって生じた）干渉計ＩＦの測定誤差及び基板テーブルＷＴの望ましくない動きに関する尺度を表す。下でさらに説明するように、軸Ｉの方向における散布図の幅は、位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’の電子機器によって発生した雑音、光雑音（レーザ雑音）、干渉計雑音、フレーム変形などに関する、位置Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３に依存する尺度であり得る。

図１５ａは、位置Ｔ１で、即ち、図１４に示した位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の強度曲線の底で実行された位置合わせ測定値の散布図を示す。この位置では、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された光の強度Ｉが相対的に低く、従って、例えば、散布図の垂直幅に対する光雑音（レーザ雑音）の寄与は相対的に小さい。

生成された位置合わせビームＡＢの強度の変動が、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の測定値における雑音をもたらす。これは光雑音又はレーザ雑音と呼ばれる。

同様に、図１４に示した位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の強度曲線がＴ１で平坦である（傾斜が零である）ので、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の測定値に対する基板テーブルＷＴの望ましくない動きの寄与は相対的に小さい。従って、基板テーブルＷＴの振動のような望ましくない動きは、位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’の読取り値に対して殆ど影響を与えない。

従って、位置Ｔ１では、軸Ｉ方向の散布図の幅は、位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’の電子機器によって発生した雑音が主な原因である。

図１５ｃに示すように、位置Ｔ２では、図１４に示した位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の強度曲線がＴ２で平坦である（傾斜が零である）ので、この場合も散布図に対する基板テーブルＷＴの望ましくない動きの寄与が相対的に小さい。しかし、主として位置合わせビームＡＢの光強度Ｉの変動によって生じた光雑音（レーザ雑音）が、上述の位置Ｔ１とは異なりＴ２では存在する。従って、Ｔ２では、軸Ｉ方向における散布図の幅は、位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’の電子機器（Ｔ１と同様に）及び光雑音（レーザ雑音）によって発生した雑音が原因である。

最後に、図１５ｂに示すように、位置Ｔ３では、Ｔ３における軸Ｉの方向の散布図の幅は、位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’の電子機器によって発生した雑音及び光雑音（レーザ雑音）ばかりでなく、基板テーブルＷＴの振動のような望ましくない動きによって発生した雑音も原因である。基板テーブルＷＴの位置の変動は、位置Ｔ３が、図１４に示した位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の強度曲線の傾斜上にあるので、位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’による測定の変動をもたらす。基板テーブルＷＴの位置の変動は、振動及びフレーム変形によって引き起こされ得る。基板テーブルＷＴの位置の変動は、干渉計ＩＦの測定誤差によっても引き起こされ得る。干渉計ＩＦの読取り値の誤差は、干渉計ＩＦがフィードバック・ループを介して（誤った）読取り値を補正するので、基板テーブルＷＴの位置の変化をもたらす。

上述のように、リソグラフィ装置は異なる方式で使用可能であり、それらの１つはステップ方式と呼ばれ、この方式では投影ビームに付与されたパターン全体が１回で標的部分Ｃの上に投影される間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは本質的に静止状態に保持される。次いで、異なる標的部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがｘ方向及び／又はｙ方向に移動される。

一旦、基板テーブルＷＴがこのようなステップ移動後に停止すると、上述したツールを使用して基板テーブルＷＴ及び干渉計ＩＦの挙動を分析することができる。基板テーブルＷＴの動きは、システムの安定性を乱すあらゆる種類の影響をもたらす恐れがあり、例えば、干渉計の読取り値に影響し得ることが理解されよう。

図１６は、基板テーブルＷＴの動きによって生じる可能性のある干渉計ＩＦに対する影響の一例を模式的に示す。同じ参照符号は前図と同様の物体を指す。

図１６では、基板テーブルＷＴが丁度左に移動し、図示の位置に停止したところである。その結果、ミラーＭＩと干渉計ＩＦとの間に介在する空気又は気体が乱されて、空気の乱流又は層流ＡＦが発生し得る。

干渉計ＩＦは、干渉計ＩＦと基板テーブルＷＴ上に設けられたミラーＭＩとの間の距離を決定する。これを実行するために、干渉計ＩＦは放射ビームＲＢを生成し、この放射ビームを第１の部分と第２の部分とに分割する。第１の部分は基板テーブルＷＴのミラーＭＩに出力され、そこで第１の部分は反射されて干渉計ＩＦに戻る。放射ビームＲＢの第２の部分と放射ビームＲＢの反射された第１の部分とを重ね合わせることによって、基板テーブルＷＴと干渉計ＩＦとの相対位置に関する情報を得ることができる。

放射ビームＲＢの反射された第１の部分と第２の部分との重ね合わせは、干渉計ＩＦとミラーＭＩ（従って、基板テーブルＷＴ）との間の光路長の変化に敏感であり、その変化を使用して干渉計ＩＦとミラーＭＩとの間の距離を測定することができる。光路長は、干渉計ＩＦとミラーＭＩとの間の距離に依存するばかりでなく、干渉計ＩＦとミラーＭＩとの間に介在する空気又は気体の屈折率ｎにも依存することが理解されよう。温度、湿度などの僅かな変化が屈折率ｎに影響し、従って干渉計ＩＦの測定値に影響を与える。

空気流ＡＦが干渉計ＩＦとミラーＭＩとの間に介在する空気又は気体を「新たにする」ので、今や空気流ＡＦは温度、湿度などの変化を引き起こし得る。「新たな」空気又は気体は異なる温度及び／又は湿度を有する可能性があり、従って干渉計ＩＦの読取り値に影響を与える。

上述したように、干渉計ＩＦはフィードバック・ループ及び位置決め装置ＰＷを介して読取り値の偏差を補正する。これは基板テーブルＷＴを図１７に示すように移動させるが、他方で干渉計読取り値ＩＦは相対的に安定している。

図１７は、第１のグラフＣ１及び第２のグラフＣ２をそれぞれ示し、Ｔ３における位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の測定結果及び干渉計ＩＦの測定結果を共に基板テーブルＷＴが時間ｔ_０で停止した後の時間の関数としてそれぞれ表す。図１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃから、基板テーブルＷＴの最小偏差に伴う位置変動は、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された強度Ｉが基板テーブルＷＴの位置の変動に最も敏感である位置Ｔ３で最も適切に測定可能であることが理解されよう。

グラフＣ２は、基板テーブルＷＴの位置が移動中であり、かつ基板テーブルＷＴが完全に停止を完了するまでに時間が掛かることを示す。同時に、干渉計ＩＦの読取り値を表すＣ１は、フィードバック・ループの結果として相対的に安定している。

この分析に基づいて、干渉計ＩＦに対する空気流ＡＦの影響、従ってこのような空気流ＡＦの結果としての干渉計ＩＦの測定誤差を推定することができる。所定の時間の間、位置Ｔ３で位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された強度Ｉを測定することにより、ステップ後にシステム全体が再び安定するまでの所要時間に適切な尺度が得られる。この時間を決定するために、様々なステップ・サイズ、様々なステップ速度、基板テーブルＷＴの異なる位置における測定、異なる空気流ＡＦで実験を実施することができる。

本発明の他の別法による実施例によれば、本システムは、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって時間単位で測定された強度Ｉと、干渉計ＩＦによって時間単位で測定された位置とを周波数領域にフーリエ変換することによって評価可能である。この分析は、基板テーブルＷＴ、投影系ＰＬ（の一部）、マスク・テーブルＭＴ、又は照明系ＩＬなどの、リソグラフィ投影装置の構成要素の共振周波数に関する情報を提供することができる。

図１８は、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって周波数の関数として測定された強度Ｉ（左の垂直軸を参照）のフーリエ変換によって得られた強度の第１の分布を表すグラフＣ３と、干渉計ＩＦによって周波数の関数として測定された位置の強度Ｉ（右の垂直軸を参照）のフーリエ変換によって得られた強度Ｉの第２の分布を表すグラフＣ４とを示す。この実施例でも、基板テーブルＷＴの位置（位置合わせ標識ＡＭ）に対する位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の最大感度を有するために、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’は位置Ｔ３にある。

図１８で理解できるように、グラフＣ３、Ｃ４は同じ周波数分布を示さない。位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された強度Ｉのフーリエ変換を示すＣ３はｆ_１及びｆ_２で２つの周波数ピークを示す。一方、干渉計ＩＦの強度のフーリエ変換を示すＣ４はｆ_１で１つの周波数ピークのみを有する。周波数ｆ_１で示した成分のような両方のフーリエ変換における共通の周波数成分は、例えば、基板テーブルＷＴの振動によるもの（これらが位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’と干渉計ＩＦの両方の読取り値に現れることになるので）であることが理解されよう。

非相関の周波数ピークには他の原因がある。例えば、図１８に示したｆ_２におけるピークは位置合わせセンサＡＳ、ＡＳ’の読取り値のみに見られ、干渉計ＩＦの読取り値には見られない。このピークは、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’の電子機器中の雑音によってもたらされ得る。干渉計ＩＦの読取り値のみに現れる周波数ピークは、フィードバック・ループによって補正される干渉計ＩＦの誤差又は干渉計の光雑音（レーザ雑音）のような、干渉計ＩＦ測定のみに影響する原因に関連することになる。読取り値の一方のみに影響し得るもう１つの誤差は、センサの一方のみが投影系ＰＳを通してその測定ビームを誘導するときに投影系ＰＳ中で振動するレンズであり得る。

一実施例によれば、様々なデータセットが時間単位で選択可能である。例えば、基板テーブルＷＴによるステップ後に基板テーブルＷＴが停止を完了してから最初の５０ミリ秒間存在する周波数に関連する測定データは、安定化した２秒後の周波数に関連する測定データから分離可能である。

従って、一般的に、リソグラフィ装置の性能は、所定の位置において０ミリメートル／秒の走査速度で位置合わせ走査を実施することによって分析可能である。これらの位置は、最小光強度Ｉを有する第１の位置Ｔ１、最大光強度Ｉを有する第２の位置Ｔ２、及び位置合わせ標識ＡＭ及び基板テーブルＷＴの位置に対して最大感度を有する第３の位置Ｔ３から選択可能である。それぞれのセンサが異なる雑音挙動を有する同じパラメータ（基板テーブルＷＴ／位置合わせ標識ＡＭ位置又は任意の他の物体位置のような）に関する情報を提供する２つのセンサを使用して異なる測定を実施することによってシステムに関する情報を入手することができよう。

０ミリメートル／秒の走査速度の位置合わせ走査時に、システムの構成に応じて、例えば、毎秒１０．０００〜２０．０００サンプルのサンプル抽出率で、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’及び干渉計ＩＦ（ｘ、ｙ、及びＲｚ位置における）の測定データが収集される。

基板テーブルＷＴは、フィードバック・ループ（サーボフィードバック・ループ）を介して干渉計の制御下にある。その結果として、干渉計ＩＦの実際の読取り値は実質的に一定であり、位置合わせシステムＡＳ、ＡＳ’によって測定された強度も一定であるはずである。しかし、様々な種類の原因により一定にならない。測定信号の変動の分析によって、システムを分析することができる。異なる測定装置の測定結果を比較することによって、原因を分析しかつ区別することができる。このような比較により、主として２つの測定結果の間に違いを見つけることができる。

上に説明した各実施例においては、センサの一方が干渉計であり、他方のセンサが、例えば、透過画像センサ又はレンズ通過センサであることが想定されている。しかし、他の測定構成、即ち、第１のセンサが透過画像センサであり、別のセンサが図１３に示したセンサのようなオフアクシス位置合わせセンサである構成なども添付の特許請求の範囲内に入ることが意図されている。一般的に言えば、実施例では、使用される位置センサのいずれか一方が、透過画像検出装置、オフアクシス位置合わせセンサ、レンズ通過位置合わせセンサ、及び干渉計のうちの１つであり得る。

上記の方法は、例えば、重ね合わせ及び／又は位置合わせの再現性が想定を超えるときにリソグラフィ装置で使用可能である。本明細書に説明したツールは相対的に迅速に（５分以内に）実行可能であり、かつ追加の材料又は装備を必要としない。試験結果から、リソグラフィ装置のどのサブシステム（例えば、干渉計ＩＦ、基板テーブルＷＴ、投影系ＰＬ（の一部）、マスク・テーブルＭＴ、又は照明系ＩＬ）をさらに観察する必要があるかを決定することができる。

上記の方法は、全ての種類の単一ステージ機械ばかりでなく、追加的なテーブルを並行して、即ち、１つ又は複数のテーブル上で予備工程を実行し、他方では１つ又は複数の他のテーブルが露光用に使用されている２連ステージ機械などの全ての種類の多連ステージ機械を含めて、全ての種類のリソグラフィ装置に使用可能である。本明細書に説明したツールを使用して、露光と測定との間のクロストークのような異なるステージ間のクロストークを決定するために使用可能である。

露光と測定との間のクロストーク評価では、例えば、露光中の第１の基板テーブルＷＴの動きが第２の基板テーブルＷＴに与える影響を調べることができる。これは、上述したように、第１の基板テーブルＷＴ上に位置決めされた基板Ｗが露光される間に、第２の基板テーブルＷＴ上で０ミリメートル／秒の走査速度で測定走査を実行することによって実施可能である。このような測定は位置Ｔ３で実行されることが好ましい。このような試験を実行することによって、第１の基板テーブルＷＴの移動によって発生した空気流ＡＦが第２の基板テーブルＷＴの干渉計ＩＦに対して及ぼす影響を分析することができる。

以上に説明した全ての方法の少なくとも一部は、プロセッサ２１によって実行可能である。従って、本発明は、プロセッサ２１にこれらの方法を実行させる、プロセッサ２１によって読込み可能なデータ及び命令を含むコンピュータ・プログラム製品にも関する。さらに本発明は、このようなコンピュータ・プログラム製品を含むデータ記憶媒体にも関連する。

以上に本発明の特定の実施例を説明したが、本発明は説明したものとは別様に実施可能であることが理解されよう。説明は本発明を限定しようとするものではない。

８ コンピュータ・システム
２１ ホスト・プロセッサ
ＡＢ 位置合わせビーム
ＡＦ 空気の乱流又は層流
ＡＭ、ＡＭ’ 位置合わせ標識
ＡＳ、ＡＳ’ 位置合わせシステム
Ｃ 標的部分
Ｄ 強度検出器
Ｉ 強度
ＩＦ 干渉計
ＩＬ 照明系（照明器）
Ｇ０ 第１の格子
Ｇ１ 第２の格子（スロット・パターン）
ＭＡ パターン形成装置（例えば、マスク）
ＭＴ 第１の支持構造（マスク・テーブル）
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影系
ＰＭ 第１の位置決め装置
ＰＳ 光センサ素子
ＰＷ 第２位置決め装置
ＲＧ 基準格子
ＲＰ 基準プレート
ＳＬ エアリアル画像強度の傾斜
ＳＯ 放射源
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 測定位置
ＴＩＳ 透過画像センサ
ＴＯＰ エアリアル画像ピークの頂点
Ｗ 基板（ウェーハ）
ＷＳ ウェーハ・ステージ
ＷＴ 基板テーブル（ウェーハ・テーブル）

Claims (15)

1. 物体が静止している間に第１のセンサによって前記物体に対して第１の位置測定を実行し、かつ前記物体が静止している間に第２のセンサによって前記物体に対して第２の位置測定を実行することによって前記物体の位置を測定する方法であって、
   前記第１及び第２の位置測定は、異なる光路を使用した相互に異なる種類の測定方式で行われ、
   前記第１の位置測定と前記第２の位置測定の両方が時間単位で複数のサンプルを抽出し、かつ前記第１の位置測定及び前記第２の位置測定を提供する方法。
2. 前記第１及び第２の位置測定を同時に実行するステップを含む、請求項１に記載の測定方法。
3. 前記第１及び第２のセンサの測定を比較するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１のセンサは、透過画像検出装置、オフアクシス位置合わせセンサ、レンズ通過位置合わせセンサ、及び干渉計のうちから選択された１つであり、前記第２のセンサは、透過画像検出装置、オフアクシス位置合わせセンサ、レンズ通過位置合わせセンサ、及び干渉計から前記第１のセンサとして選択されたものを除いたうちから選択された１つである、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第１のセンサは、前記物体上に位置決めされるか又は前記物体上に位置決めされている基板上に位置決めされる位置合わせ標識の位置を測定することによって前記物体の位置を測定する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
6. 前記第１のセンサは透過画像検出装置である、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
7. 前記第２のセンサは干渉計である、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
8. 前記第１のセンサは透過画像検出装置であり、前記第２のセンサは干渉計である、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
9. 位置合わせビームを生成するステップと、
   前記位置合わせビームを前記物体上に位置決めされた位置合わせ標識に誘導するステップと、
   前記第１のセンサによって前記位置合わせ標識からの反射ビームを受け取るステップと、
   前記第１のセンサを使って前記位置合わせ標識からの前記反射ビームを測定するステップと含み、測定された強度は前記物体の前記位置と共に変化する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
10. 前記第１のセンサによって測定された前記強度は、前記物体の前記位置と共に変化し、さらに
    前記強度が低く、前記位置の関数として実質的に零の傾斜を有する第１の位置、
    前記強度が高く、前記位置の関数として実質的に零の傾斜を有する第２の位置、及び
    前記強度が前記第１及び第２の位置の前記強度の中間にあり、零とは異なる傾斜を有する第３の位置の少なくとも１つを有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１、第２、及び第３の位置の少なくとも１つで複数のサンプルを抽出するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１及び／又は第２のセンサの前記位置測定を診断するために時間単位でデータセットを選択するステップを含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記第１及び／又は第２のセンサの前記位置測定からフーリエ変換を得るステップを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記物体を移動させ、かつ前記物体を前記移動させるのを停止した直後に前記第１及び第２の位置測定の少なくとも一方を実行するステップを含む、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 物体の位置を測定するシステムであって、前記物体が静止している間に第１の位置測定を実行する第１のセンサと、前記物体が静止している間に第２の位置測定を実行する第２のセンサとを備え、
    前記第１及び第２の位置測定は、異なる光路を使用した相互に異なる種類の測定方式で行われ、
    前記第１及び第２のセンサはそれぞれ、前記第１の位置測定及び前記第２の位置測定をそれぞれに行う間に、時間単位で複数のサンプルを抽出するように構成され、前記システムは前記第１の位置測定及び前記第２の位置測定を提供するように構成される、システム。