(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学システムであって、
第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）と、
第２光学コンポーネント（１２０，２２０，９２０）と、
前記第１光学コンポーネント及び前記第２光学コンポーネントの相対位置を６自由度で判定する測定構成体と
を備え、該測定構成体は、前記第１光学コンポーネント及び前記第２光学コンポーネントの相対位置を６つの異なる長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）で判定するよう構成され、該長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）は、前記第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）と前記第２光学コンポーネント（１２０，２２０，９２０）との間に直接延在し、
前記長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）は、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォームの幾何学的形状で配置される光学システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光学システムにおいて、前記測定構成体は、少なくとも１つの干渉計、特に前記長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）のそれぞれにつき１つの干渉計を有することを特徴とする光学システム。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）の少なくとも１つに光を送るか又はそこから光を搬送する少なくとも１つの光導波路が設けられることを特徴とする光学システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記長さ測定部（２３１，２３２；２３３，２３４；２３５，２３６）の少なくとも２つは相互に交わることを特徴とする光学システム。
【請求項５】
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学システムであって、
第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）と、
第２光学コンポーネント（１２０，２２０，９２０）と、
前記第１光学コンポーネント及び前記第２光学コンポーネントの相対関係を６自由度で判定する測定構成体と
を備え、該測定構成体は、前記第１光学コンポーネント及び前記第２光学コンポーネントの相対位置を６つの異なる長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）で判定するよう構成され、該長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）は、前記第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）と前記第２光学コンポーネント（１２０，２２０，９２０）との間に直接延在し、
前記長さ測定部（２３１，２３２；２３３，２３４；２３５，２３６）の少なくとも２つは相互に交わる光学システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記長さ測定部の全部が、２つの前記長さ測定部（２３１，２３２；２３３，２３４；２３５，２３６）が２つ１組で相互に交わるよう配置されることを特徴とする光学システム。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記長さ測定部（９３２，９３４，９３６）の少なくとも２つ、特に少なくとも３つは相互に平行であることを特徴とする光学システム。
【請求項８】
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学システムであって、
第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）と、
第２光学コンポーネント（１２０，２２０，９２０）と、
前記第１光学コンポーネント及び前記第２光学コンポーネントの相対関係を６自由度で判定する測定構成体と
を備え、該測定構成体は、前記第１光学コンポーネント及び前記第２光学コンポーネントの相対位置を６つの異なる長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）で判定するよう構成され、該長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）は、前記第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）と前記第２光学コンポーネント（１２０，２２０，９２０）との間に直接延在し、
前記長さ測定部（９３２，９３４，９３６）の少なくとも２つ、特に少なくとも３つは相互に平行である光学システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第１光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）及び前記第２光学コンポーネント（１１０，２１０，９１０）は、マイクロリソグラフィ投影露光装置のＥＵＶでの動作用に設計された投影対物系の各ＥＵＶミラーであることを特徴とする光学システム。
【請求項１０】
ＥＵＶでの動作用に設計されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物系であって、
複数のミラーと、
該ミラーの全部の相互に対する相対位置を６自由度で判定する測定構成体と
を備え、該測定構成体は、各ミラーの相対位置を６つの異なる長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）で判定するよう構成され、該長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）は、前記各ミラーとの間に直接延在し、
前記長さ測定部（１３１〜１３６；２３１〜２３６；９３１〜９３６）は、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォームの幾何学的形状で配置され、前記長さ測定部の少なくとも２つは相互に交わるか、又は、前記長さ測定部の少なくとも２つは相互に平行であり、
該測定構成体は、前記ミラー自体のみを相対位置の判定における基準物として用いるよう構成される投影対物系。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投影対物系において、前記測定構成体は、前記ミラーそれぞれの、別のミラー、好ましくは光ビーム経路内でそれぞれ隣接するミラーに直接対する位置を判定するよう構成されることを特徴とする投影対物系。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の投影対物系であって、投影対物系の外部環境に対するミラーの位置の変化が、他方のミラーの位置の変化を伴い、それがミラーの相互に対する同じ相対位置の維持につながる場合、前記測定構成体は前記投影対物系の外部環境に対するミラーの位置の変化に対して不感性であることを特徴とする投影対物系。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の投影対物系において、前記ミラーは保持構造により保持され、全部の前記ミラーが前記保持構造とのみ動作接触することを特徴とする投影対物系。
【請求項１４】
請求項１３に記載の投影対物系において、前記動作接触は、少なくとも一部は電磁力により、特にローレンツアクチュエータを用いて与えられることを特徴とする投影対物系。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の投影対物系において、少なくとも１つのミラーが前記保持構造と機械的動作接触することを特徴とする投影対物系。
【請求項１６】
マイクロリソグラフィ用の投影対物系を取り付ける方法であって、該投影対物系は取り付け中にリソグラフィプロセス用の作動位置に配向される複数のミラーを有し、前記配向動作は調整波長を有する調整光を用いて行われ、前記調整波長及び作動波長はＥＵＶ範囲内にある方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記調整波長は、リソグラフィプロセスで用いられる前記作動波長と±１０ｎｍまで、特に±５ｎｍまで、さらに好ましくは±３ｎｍまで一致することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法において、前記取り付けステップを少なくとも１つの干渉測定により支援することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法において、前記調整動作において、２つのミラーそれぞれの相対位置を異なる長さ測定部で判定し、該長さ測定部は前記ミラー間に直接延在することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記調整動作において、２つのミラーそれぞれの相対位置を、該ミラー間に直接延在する６つの異なる長さ測定部で判定することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載の方法において、前記長さ測定部をＳｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォームの幾何学的形状で配置することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学システム、及び特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学システムのコンポーネントの相対位置を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィは、例えば集積回路又はＬＣＤ等の微細構造コンポーネントの製造に用いられる。マイクロリソグラフィプロセスは、照明系及び投影対物系を有する投影露光装置と称するものにおいて実行される。その場合、照明系により照明されたマスク（レチクル）の像が、投影対物系により、感光層（フォトレジスト）で覆われ投影対物系の像平面内に配置された基板（例えば、シリコンウェーハ）に投影され、マスク構造が基板の感光性コーティングに転写されるようにする。
【０００３】
ＥＵＶ範囲（すなわち、例えば約１３ｎｍ又は約７ｎｍの波長）用に設計された投影対物系での結像プロセスのための光学コンポーネントとして、ミラーが用いられるが、これは適当な透光性屈折材料（translucent refractive materials）が利用可能でないからである。ＥＵＶ用に設計されたこのような投影対物系の動作では、走査プロセスにおいて通常はマスク及びウェーハを相互に移動させるが、その際に生じる問題は、相互に対してもマスク又はウェーハに対しても６自由度である程度可動であるミラーの位置を高精度で調整及び維持して、収差と結像結果に伴う悪影響とを回避又は少なくとも低減しなければならないことである。
【０００４】
それに関して、開口板又はアクチュエータ等の交換可能な素子を担持するキャリア構造に加えて、測定構造を設けることが知られており、これは、キャリア構造の外部に通常は配置され、ミラー位置を判定するための位置センサ又は他の測定系の熱的且つ機械的に安定した固定を確保することを意図したものである。測定フレーム及び荷重負担フレームを有する投影露光装置が、例えば特許文献１から知られている。
【０００５】
特に特許文献２及び特許文献３から、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物系に測定構成体を設けることが知られており、この測定構成体は結像系の少なくとも２つのコンポーネント間の空間関係を測定し、基準素子がコンポーネントの一方に直接機械的に取り付けられる。
【０００６】
特に特許文献４から、ＥＵＶ用に設計された投影露光装置において、ミラーの相互に対する相対位置が干渉又は容量手段により直接測定されることが知られている。
【０００７】
さらに、特許文献５から、実際の作動波長とは異なるより高い波長でシステム調整を実施することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１  ２７８  ０８９号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／１２８７１３号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２１２０８３号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１  ４６５  ０１５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７２７，９８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、光学コンポーネントの相互に対する相対位置に関して最大限の精度の確認又は調整と、自由度の感度への測定構成体の感度の適合とを可能にする、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学システムは、第１光学コンポーネントと、第２光学コンポーネントと、第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントの相対位置を６自由度で判定する測定構成体とを備え、測定構成体は、第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントの相対位置を６つの異なる長さ測定部で判定するよう構成され、該長さ測定部は、第１光学コンポーネントと第２光学コンポーネントとの間に直接延びる。
【００１１】
本発明は、光学コンポーネント（特に、ＥＵＶ用に設計された投影対物系のＥＵＶミラー）の相互に対する相対位置を剛体の６自由度それぞれ全部で判定する際に、補助構造又は基準素子を省く、すなわち、該当のコンポーネント自体の間で直接６自由度を確認するために該当の測定動作を実施するという概念に特に基づく。換言すると、本発明によれば、第１光学コンポーネントと第２光学コンポーネントとの間で直接働く長さ測定デバイスのみが用いられる。このようにして、一方ではすでに上述した付加的な、したがって費用のかかる測定構造を省くことが可能であり、他方ではすでに上述したキャリア構造をより安価に製造することができる。これは、キャリア構造をあまり高価でない材料から作製できるからである。例えば、Ｉｎｖａｒ（登録商標）等の鉄ニッケル合金を、剛性が低いにもかかわらずＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）等のガラスセラミックの代わりに用いることができる。これは、光学コンポーネントの相互に対する精度の低い先験的位置決めを、光学コンポーネントの相互に対する相対位置を判定する本発明に従った動作とその後の調整とにより、再度補正できるからである。
【００１２】
本発明が光学素子の相対位置を判定する（外部）基準素子を省く限り、本発明は、ミラーの相互に対する相対位置（のみ）が最終的にリソグラフィプロセスに関連するという事実も利用する。さらに、６つの異なる測定部を有する測定構成体の設計は、上記６自由度の特定の重要なものの存在に特に目標を定めてこれを考慮に入れることを可能にし、これは、相対位置の判定動作が、特定の光学システムで特に重要と見なされるような自由度に関して比較的高い感度又は精度で行われるように、個々の測定部の配向が行われることでなされる。したがって、感度を、測定構成体の適当な幾何学的形状により自由度の感度に適合させることができる。
【００１３】
本発明に従って光学コンポーネント間で直接行われる相対位置判定動作のさらに別の利点は、本発明による測定構成体が、原理上、光学コンポーネント又はミラーを移動させるアクチュエータシステムからのコンポーネント又はミラーの（相対）位置測定の分離を含むことにより、上記アクチュエータシステムの不要な反力を回避するか又は少なくとも光学システムの高感度領域から遠ざけることができることである。
【００１４】
通常用いられる干渉計は（及び測定バーも）、インクリメンタルに動作し、始動後に例えば基準マークを移動させることによりオフセットが適宜確定される。この場合、測定系がミラーの停止位置において他の手段により以前に（例えば、動作初期化中に）確定された値に設定されれば十分である。そのオフセットの不確かさは、位置変化の測定に望まれる分解能よりも実質的に高く、μｍ範囲であり得る。
【００１５】
一実施形態によれば、測定部は、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォームの幾何学的形状で、すなわちヘキサポッドの幾何学的形状で配置される。ここ及び以下において、これは、有形物（corporeal units）として通常実装されるヘキサポッドの「脚」が（無形的な（non-corporeal））測定部の形態であることを意味し、これについては図１及び図２を参照してさらにより詳細に後述する。
【００１６】
しかしながら、本発明は、ヘキサポッドの幾何学的形状に限定されず、６自由度での第１コンポーネント及び第２コンポーネントの相対位置の明確な判定を可能にする限り、したがって換言すれば、測定結果から相対位置を確認するための得られる数学的方程式系を明確に分解する（resolved）ことができる限り、測定部の基本的に他の配置も適し得る。
【００１７】
一実施形態では、測定部の少なくとも２つは相互に重複又は交差し得る。特に、全ての測定部が、各測定部が２つ１組で重複し、場合によってはＥＵＶ結像に用いられる体積領域も通過するよう配置され得る。このような配置は、特に構造空間の技術に関する観点から、すなわち構造空間の利用の改善又は最適化に関して有利であり、例えば実際の有形構造を有するヘキサポッドの場合とは異なり、基本的に測定構成体の幾何学的形状により利用可能な空間全体を測定部の配置に用いることができることを利用する。さらに、このような「重複配置」は、特定の自由度での相対位置の判定動作の感度も高めることができ、その点で、好ましくはこの場合も、特定の光学システムで特に重要と見なされるような自由度がこの目的でさらに選択される。
【００１８】
一実施形態によれば、測定構成体は、少なくとも１つの干渉計、特に測定部それぞれにつき１つの干渉計を有する。しかしながら、本発明は干渉測定部に限定されず、他の非接触測定原理、例えば容量測定部、誘導測定部等、又は適当な読取デバイスにより読み取ることができる測定スケールの使用による実施態様も包含し、これについてはより詳細に後述する。
【００１９】
本発明はさらに、特にマイクロリソグラフィ投影装置における、第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントを備える光学システムのコンポーネントの相対位置を判定する方法であって、第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントの相対位置を、第１光学コンポーネントと第２光学コンポーネントとの間でのみ働く長さ測定部のみにより６自由度で確認する方法に関する。
【００２０】
本方法の好適な構成及び利点に関しては、本発明による光学システムに関連した上記説明に注目されたい。
【００２１】
いくつかの又は全部のミラーが相互に対する位置に関して本発明による方法で６自由度に関して測定される、マイクロリソグラフィ用の反射光学投影対物系は、付加的な測定フレームの省略とキャリア構造の必要な剛性の低減とにより、製造費の削減をもたらす。さらに、ミラーの相互に対する位置決め（positional positioning）のための測定装置をそれに関与する取り付け技術から完全に切り離すことにより、不要な力又はモーメントが測定デバイスによりキャリア構造に、ひいては間接的にミラーに加えられることがなくなるという利点がある。
【００２２】
本発明はさらに、ＥＵＶでの動作用に設計されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物系であって、複数のミラーと、該ミラーの全部の相互に対する相対位置を判定する測定構成体とを備え、測定構成体はミラー自体のみを相対位置の判定における基準物として用いるよう構成される、投影対物系に関する。
【００２３】
したがって、「外部と関連した」、すなわちミラー構成体の外部に配置した構造との、ミラーの機械的接続を省くことが特に可能であり、これは、ミラーの相互に対する相対位置のみ（例えば本発明によれば不要である基準フレーム等の第３物体に対するミラーの位置ではなく）が測定されるからである。
【００２４】
一実施形態では、測定構成体は、ミラーそれぞれの、別のミラー、好ましくは光ビーム経路内でそれぞれ隣接するミラーに直接対する位置を判定するよう構成される。
【００２５】
一実施形態では、投影対物系の外部環境に対するミラーの位置の変化が、他方のミラーの位置の変化を伴い、それがミラーの相互に対する同じ相対位置の維持につながる場合、測定構成体は上記投影対物系の外部環境に対するミラーの位置の変化に対して不感性である。
【００２６】
一実施形態では、ミラーは保持構造により保持され、全部のミラーが上記保持構造とのみ動作接触する。この動作接触は、少なくとも一部は電磁力により提供され得る。
【００２７】
例えば、個々のミラーを、ローレンツアクチュエータによりその正確な（微調整した）位置に保持することができる。その場合、任意に１つ又は複数のミラーを機械的保持構造にさらに接触させることもできる。さらに、ミラーの重量を重力補償器により支持することができる。
【００２８】
さらに別の態様では、本発明は、マイクロリソグラフィ用の投影対物系を取り付ける方法であって、投影対物系は取り付け中に作動位置に配向される複数のミラーを有し、上記配向動作は調整波長を有する調整光を用いて行われる方法に関する。本方法は、作動波長のような調整波長がＥＵＶ範囲内（本発明によれば、７ｎｍ〜３０ｎｍ、特に７ｎｍ〜１５ｎｍの波長範囲を指すことが意図される）にあることを特徴とする。
【００２９】
その点で、本方法は、ＥＵＶミラー間で直接働く本発明による測定構成体で用いられる長さ測定デバイスを用いて、各ＥＵＶミラーの位置を他の各ＥＵＶミラー、好ましくは光ビーム経路内でそれぞれ隣接するＥＵＶミラーに対して直接判定することができ、すなわち、ＥＵＶミラーの各対の配向の過程で、取り付け作業中に別の又は付加的な波長を有する光を用いずに調整がすでに可能となることを利用する。
【００３０】
その点で、ここ及び以下において、「調整」という用語は、リソグラフィプロセスに必要な作動位置へのＥＵＶミラーの配向を示すために用いられるものであり、したがって例えば投影対物系の視野内におけるウェーハの（さらに、例えば米国特許第５，１４４，３６３号明細書から既知のように別の又はより高い波長で実施することができる）配向を示すために用いられるものではない。
【００３１】
したがって、調整に要する複雑性及び支出の両方を、またミラーの最終位置に達するまでの投影対物系の組み立てに要する時間も、減らすことができ、その点で、事前調整動作に関して本明細書の冒頭部分で説明した測定構造を用いた場合と比較して高い精度が得られることを利用することが可能である。その点で、より高い波長（例えば１９３ｎｍ又は２４８ｎｍ）での付加的な（事前）調整動作、又は種々の調整ステップの組み合わせ若しくは種々の調整ステップと種々の取得範囲との組み合わせ（a combination of different adjustment steps or with different acquisition ranges）を省くことが可能である。
【００３２】
本発明による方法では、個々のＥＵＶミラーを、取り付け作業中に、すなわちいわば単一の取り付け／調整ステップで作動位置に移動させることができ、その点で、投影対物系を、最終的な波面チェック動作の実施しか残っていないように組み立て手順中にすでに調整することができる。好ましくはその点で、光学結像における収差又は像欠陥の程度を十分に低く保つために設定すべき、ミラーの相互に対する相対位置及び相対配向に必要な精度範囲がすでに得られている。本発明に従って設定される精度範囲は、例えば、位置決め動作に関しては±１０ｎｍ、ミラーの配向に関しては±１０ｎｒａｄであり得る。
【００３３】
したがって、原理上、取り付け作業後に、事前のシステムチェックを行わずに顧客に投影対物系を供給してしまうという選択肢もあり、その点で、顧客は、波面測定デバイス又は投影露光装置に組み込まれている（「搭載の」）デバイスで最終調整を行うことができる。
【００３４】
特に、リソグラフィプロセスで用いられる所望の又は最終的な作業位置への本発明によるＥＵＶミラーの調整動作又は配向では、リソグラフィプロセスで用いられる作動波長と少なくとも実質的に（例えば、最大±１０ｎｍ、特に±５ｎｍ、さらに好ましくは±３ｎｍ）一致する調整波長を有する光を用いることが可能である。
【００３５】
本発明のさらに他の構成は、説明及び特許請求の範囲に記載される。
【００３６】
本発明を、例として添付図面に示す実施形態を用いてより詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一実施形態による本発明による測定構成体の構造を示す概略図である。
【図２】さらに別の実施形態による本発明による測定構成体の構造を示す概略図である。
【図３】例として用いることができる本発明による干渉計の構造を示す概略図である。
【図４】例として用いることができる本発明による干渉計の構造を示す概略図である。
【図５】例として用いることができる本発明による干渉計の構造を示す概略図である。
【図６】相対位置に関して測定されるコンポーネントへの基準素子の取り付けに関する本発明のさらに別の実施形態を示す。
【図７】相対位置に関して測定されるコンポーネントへの基準素子の取り付けに関する本発明のさらに別の実施形態を示す。
【図８】相対位置に関して測定されるコンポーネントへの基準素子の取り付けに関する本発明のさらに別の実施形態を示す。
【図９】さらに別の実施形態による本発明による測定構成体の構造を示す概略図である。
【図１０】本発明による投影対物系の概略図である。
【図１１】既知のＳｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォームの図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態を示すさらに別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、最初に図１を参照して、第１実施形態の本発明による測定構成体の概略図により本発明の基本概念を説明する。
【００３９】
図１において、参照符号１１０及び１２０は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物系のＥＵＶミラーの一部を示し、簡単のために、以下ではこれらの部分を上記ＥＵＶミラーと直接同一視する。さらに、参照符号１３１〜１３６は、測定部又は光チャネルを示し、これらを通って光が第１ＥＵＶミラー１１０（図１における上側のミラー）と第２ＥＵＶミラー１２０（図１における下側のミラー）との間で行き来する。その点で、各測定部１３１〜１３６又は各光チャネルの始点はＥＵＶミラー１１０，１２０の一方にあり、各終点はＥＵＶミラー１２０，１１０の他方にある。
【００４０】
ここで、これらの測定部又は光チャネル１３１〜１３６は、第１ＥＵＶミラー１１０に対する第２ＥＵＶミラー１２０の相対位置を（全）６自由度で判定することを可能にするよう設計される。その点で、最終的にこれら６自由度は、固有の相対位置を規定するための３つの空間座標及び３つの角座標を通常の方法で含むが、本発明によれば、測定部１３１〜１３６に沿った６つの長さ測定により確認される。その点で重要なのは、これらの測定部１３１〜１３６が、上記長さ測定により上記６自由度の全部を数学的に明確に分解可能な形で結論付けることも実際に可能であるように、十分に相互に独立しているか又は相互に異なることである。
【００４１】
図１における測定部又は光チャネル１３１〜１３６の配置は、いわゆるＳｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォーム（「スチュワートプラットフォーム」又はヘキサポッドとも称する。D Stewart: 'A Platform with Six Degrees of Freedom', UK Institution of Mechanical Engineers Proceedings 1965-66, Vol 180, Pt 1, No 15を参照）の幾何学的形状に対応するが、その点で、通常は有形的に実施されるヘキサポッドの「脚」は、無形的な測定部の形態である。例示を目的として、最初に図１１は、６つの「脚」３１〜３６により相互に接続されて相互に対して可動である２つの板１０，２０を有するそれ自体が既知のヘキサポッドを示す。その点で、図示の状況（１つの具体的な構成では、脚３１〜３６及び板１０，２０の両方が相対的）では、２つの板１０，２０間の接続部又は脚３１〜３６の長さを測って、一方の（「移動」）板の他方の（「ベース」）板に対する位置を全６自由度に関して計算することが可能である。
【００４２】
２つの板／ＥＵＶミラー間の幾何学的関係を記述する方程式は、多項式である。
【００４３】
その点で、各自由度ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚを多項式で記述することができる。得られる方程式系の数学的特性、分解性の問題、及び任意に方程式の構築は、例えば、アンドリューＪソンメーゼ（Andrew J Sommerse）、チャールズＷワンプラー（Charles W Wamper）: 「多項式系の数値解（The Numerical Solution of Systems of Polynomials）」 （ワールドサイエンティフィックパブリッシング、シンガポール、２００５年）で論じられており、当業者には既知である。
【００４４】
特異点（singular）となる脚又は板の位置が可能であり、これは、図１１に示すようなよく知られた機械的なＳｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈプラットフォームに関して、板１０，２０が脚３１〜３６の長さの変化によりその位置から移動できなくなる、すなわちプラットフォーム自体が拘束されることを意味することに留意されたい。ヘキサポッドの「脚」が無形的な測定部の形態である本発明の概念では、このような配置の結果として、方程式系が求解不可能となるか又は多くの解を有する。さらに、板１０，２０が全自由度で移動できなくなる（例えば、６つの脚３１〜３６全部が相互に平行且つ板１０，２０に対して垂直に配置された場合、板１０はｘ−ｙ平面内での変位又はｚ軸の周りでの回転ができなくなる）ような、脚３１〜３６の配置を特定することが可能である。概して、求解可能な方程式系を与えない図１１における脚３１〜３６のこのような配置は、本発明による測定部に移行させるとと、２つの物体又はミラーの相互に対する位置を測定から判定できないという結果を招くことが証明され得る。本願は、脚又は測定部の、常に一意に求解可能であるような、利用可能な、実現可能な、又は有意義な配置について記載する。
【００４５】
第１ＥＵＶミラー１１０と第２ＥＵＶミラー１２０との間の６つの異なる測定部の本発明による配置の実質的利点は、各自由度で（すなわち、各空間方向又は角度で）生じる感度レベルを、特に光学設計に関する特定の因子又は要件にある程度柔軟に適合させることが可能であることである。したがって、例えば、測定部１３１〜１３６の適当な配置により、特定の光学システムにおいて相対位置判定が他の方向又は自由度よりも重要である又は重視されるような自由度又は方向で、より高感度の測定を達成することが可能となる。
【００４６】
図２は、相互に同様である素子又は実質的に同じ機能に関与する素子を「１００」を足した参照符号で示す、代替的な構成を示す。図２の実施形態では、２つの各測定部が対関係で交わる又は交差する。
【００４７】
図２から容易に分かるように、利用可能な構造空間の利用の改善を、この重複又は交差関係により達成することができる。
【００４８】
他方で、重複関係が伴う測定部のより顕著に傾斜した位置決めの結果として、測定構成体は、特定の空間方向で又はＥＵＶミラーの位置の所与の相対的変化に関してより高い感度を享受し、これらの空間方向はさらに、関連する特定の光学システムにおいて特定の重要な空間方向に対応するよう正確に選択され得る。したがって、測定部の配向及び正確な配置は、可能な限り正確に判定すべき自由度に関して最大感度も与えるよう行われることが好ましい。したがって、例えば、ｚ方向で比較的高い感度レベルを得るために、測定部１３１〜１３６及び２３１〜２３６はそれぞれ、実質的に好ましくはｚ方向にも配置することができる一方で、測定部１３１〜１３６及び２３１〜２３６は、ｙ方向で比較的高い感度レベルを得るために傾斜位置に配置することができる。
【００４９】
図９は、３つの測定部、すなわち測定部９３２，９３４、及び９３６が相互に平行である測定部９３１〜９３６の配置を示す。この配置により、ｚ方向での測定不確実性が特に小さくなる（この配置がｚ方向で特に「剛直」であるため）。
【００５０】
本発明を限定することなく、測定部は、例えば、図１における構造及び図２又は図９における構造の両方で干渉測定部の形態とすることができる。この場合、上記実施形態では、光導波路を用いて光入射結合（light coupling-in）及び光出射結合（light coupling-out）が行われることが好ましく、光導波路は、図１、図２、及び図９には示されておらず、各測定部（例えば、図１における測定部１３１〜１３６）の始点及び終点でそれぞれ終端し、光源（通常は特にレーザ）の光を測定部にそれぞれ送って光を各光チャネル１３１〜１３６に入出射結合させることが好ましく、これについてはより詳細に後述する。このような入射結合及び出射結合は、離間関係で、すなわち光導波路に関して測定部と機械的に接触させずに、特に光学システムにおいて行うことができる。このように、光導波路の接続により光学システムに力もモーメントも加わらない。
【００５１】
特に、本構成体は、図３に示すようにトリプルプリズムで終端する干渉測定部を伴うことができる。その場合、ビームスプリッタキューブ３４１がトリプルプリズム３４２と共に干渉計３４０を形成し、これをＥＵＶミラーの一方１１０に配置することができ、逆反射体を形成するさらに別のトリプルプリズム３６０をＥＵＶミラーの他方１２０に配置することができ、それらの間に延在する光チャネルすなわち実際の測定部は、図３に参照符号３３１で示されている。
【００５２】
これらの干渉計の配置に関して、例えば、合計６つの干渉計３４０の全部を同じＥＵＶミラーに配置し、逆反射体３４２を他方のＥＵＶミラーに配置することが可能である。代替的な実施形態では、任意のより少数の干渉計３４０をＥＵＶミラーの一方１１０に配置することができ、他の干渉計をＥＵＶミラーの他方１２０に配置することができ、この場合も、ＥＵＶミラー上の干渉計のそれぞれに他方のＥＵＶミラー上の逆反射体それぞれが関連付けられる。
【００５３】
本発明は、図３に示すトリプルプリズムを有する干渉計を用いて実施することができるが、さらに別の可能な実施形態を、平面ミラー干渉計を用いて図４を参照して以下で説明する。
【００５４】
基本的な既知の構造では特に光を第１平面ミラー４６０及び第２平面ミラー４７０に偏向させるビームスプリッタキューブ４４１及びλ／４板４４５，４４６を有する、このような平面ミラー干渉計では、第１平面ミラー４６０に対する第２平面ミラー４７０の相対位置をそれ自体が既知の方法で測定することができる。その場合、平面ミラー４６０，４７０を投影対物系の各ＥＵＶミラーに（すなわち、例えば図１におけるＥＵＶミラー１１０，１２０に）配置することができ、実際の干渉計４４０（点線領域で示す）が投影対物系の荷重負担構造（フレーム）に配置される。
【００５５】
さらに、干渉計４４０を第１平面ミラー４６０と共にＥＵＶミラーの一方（すなわち、例えば図１におけるＥＵＶミラー１１０）に配置し、第２平面ミラー４７０を他方のＥＵＶミラー（すなわち、例えば図１における他方のＥＵＶミラー１２０）に配置することも可能である。
【００５６】
図５を参照すると、測定部の本発明に従って規定された配置に関して必要な、干渉計５４０に入射する光の偏向を、図５に示すように偏向ミラー５８０により行わせることができる。
【００５７】
干渉計測定部の形態の測定部１３１〜１３６及び２３１〜２３６を設計する際、各干渉計に入るビームがそれぞれ必要な方向ですでに確実に入射結合されているよう留意すべきである。レーザビームを個々の測定部の種々の方向に分割するビーム分配器光学システムにより、これを行うには必ず困難が伴うか又はそれ以上許容可能でないレベルの複雑性及び支出を伴うので、光導波路を用いて光入射結合及び光出射結合を行うことが好ましく、光導波路は、各測定部の始点及び終点でそれぞれ終端し、光を光源（特にレーザ光源）から測定部にそれぞれ供給して各光チャネル１３１〜１３６に入出射結合させる。この場合、用いる干渉計は、例えばRenishawから市販されているような光ファイバビーム入力及び出力を有する干渉計であることが好ましい。
【００５８】
さらに他の実施形態によれば、（部分）反射光学素子の形態の適当な基準素子を、本発明に従って相対関係に関して測定される光学コンポーネント又はＥＵＶミラーに配置することもでき、これについて図６〜図８を参照して以下で説明する。
【００５９】
図６に示すように、部分反射型第１基準素子６１１を例えば第１ＥＵＶミラー６１０に配置することができ、さらに別の（部分又は完全）反射型第２基準素子６２１を第２ＥＵＶミラー６２０に配置することができる。移動長さ測定のために、短コヒーレンス干渉計６４０が用いられ、測定動作に用いる光の入射結合及び出射結合が光ファイバ素子又は光導波路６３５により行われる。
【００６０】
図６に概略的に示すように、入射光の一部は、部分反射型第１基準素子６１１で入射方向に反射し戻され、さらに別の部分は、第２ＥＵＶミラー６２０における（部分又は完全）反射型第２基準素子６２１へ向かう方向に反射され、後者の部分は、第１基準素子６１１における少なくとも部分的な反射により短コヒーレンス干渉計６４０に反射し戻される。
【００６１】
第１基準素子６１１の部分反射特性は、例えば異なる配向の隣接するミラー素子により実現することができ、第１配向を有するミラー素子は、入射ビームをそのまま反射し又は送り戻し、第２配向を有するミラー素子は、光を第２基準素子６２１へ向かう方向にさらに送る。ＥＵＶミラー６１０と６２０との間の相対配向の精度は、２つの上記配向（すなわち、第１配向及び第２配向）間の角度及び第１基準素子６２１と第２ＥＵＶミラー６２０との間の角度の両方の調整又は識別により判定される。
【００６２】
第１配向と第２配向との間の角度の検出は、例えば、ターンテーブルを有する角度測定ステーションで行うことができ、通常の測定不確かさは、１／１０秒角〜１／１００秒角（１秒角＝５０ｎｒａｄ）の範囲内で、又は関連の角度測定技術の改善によりそれをさらに下回って生じ得る。第２基準素子６２１と第２ＥＵＶミラー６２０との間の角度の検出は、基準素子６２１をミラー本体に直接組み入れ、位置及び角度に関して適格であり得る記録技術をミラー整合チェック用の１つ又は複数の構成体に組み込む過程で行うことができる。
【００６３】
さらに別の実施形態では、相対位置に関して測定すべき光学コンポーネント又はＥＵＶミラー上の基準素子は、いわゆるリトロー型回折格子の形態とすることもできる。
【００６４】
図７を参照すると、干渉計７４０からの入射光用のリトロー型回折格子７１１の形態の第１基準素子が、一方で部分逆反射（partial retroreflection）を、他方で（ゼロ回折次数で）第２ＥＵＶミラー７２０上の第２基準素子７２１へ向かう方向の反射を生じ、第２基準素子７２１により、光が第１基準素子又はリトロー回折格子７１１を介して干渉計７４０に反射し送り戻される。その場合、位相格子は位置測定不確かさよりも大きな比較的深い溝深さを有するので、振幅格子が回折格子として用いられる。第２基準素子７２１及び第２ＥＵＶミラー７２０の光学的に有効な平面間の角度の識別もやはり、基準素子７２１をミラー本体に直接組み入れ、位置及び角度に関して適格であり得る記録技術をミラー整合チェック用の１つ又は複数の構成体に組み込む過程で行うことができる。
【００６５】
図８に示すさらに別の実施形態によれば、さらに、反射の役割を果たす平面は、それぞれ相対位置に関して測定されるか又は各基板若しくは本体に組み込まれる光学コンポーネント又はＥＵＶミラーに直接設けることができる。
【００６６】
その目的で、図８では、第１ＥＵＶミラー８１０に第１平面８１１が設けられ、第２ＥＵＶミラー８２０に第２平面８２１が設けられる。第２ＥＵＶミラー８２０は、ミラー表面に関する基準の役割を果たす第３平面８２２も有する。
【００６７】
本発明は、干渉測定部に限定されず、他の非接触測定原理、例えば容量測定部、誘導測定部等、又は適当な読取デバイスにより読み取ることができる測定スケールの使用による実施態様も包含する。図１２にごく概略的に示すように、例えば、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）、Ｉｎｖａｒ（登録商標）、又はＵＬＥ（登録商標）から例えば作製することができる所定の長さの機械的な標準スペーサゲージ５０を、測定され長さ測定に用いられる２つの基準表面５１，５２又はミラー表面間に配置することができる。標準スペーサゲージ５０を問題なく取り外すことができるように、基準表面５１，５２を有するミラーを、ミラー取り付け作業後に関連のアクチュエータにより確実に後退させることができる。さらに、標準スペーサゲージ５０と基準表面５１，５２との間に残った隙間５３，５４を、基準表面５１，５２と基準表面に面したゲージ６０の端面とが少なくとも領域別に導電性であれば、容量測定することもできる。それらの導電性表面が例えば４象限で設けられている場合、各基準表面５１，５２に対するゲージ５０の配向を決定することもできる。
【００６８】
図１０に示すように、マイクロリソグラフィ用の反射光学投影対物系１０００が提供される。投影対物系の６つのミラー１００１〜１００６が、ホルダ１０１１〜１０１６によりＩｎｖａｒ（登録商標）製の外側キャリア構造１１００，１１０１に固定される。これらのミラー全部又は少なくとも一部が、６自由度で可動であり、その目的でそれらにマニピュレータ（図示せず）が設けられる。実線１０２０は、レチクル（図示せず）をウェーハ（図示せず）に結像するために用いられる投影ビーム経路を示す。ミラー１０１１〜１００６は、５つの測定部対１０２１〜１０２５により対関係で相互に対してその位置に関して測定される。図を明確にするために、ミラー対毎にそれぞれ２つの測定部のみを示す。非透過（non-penetrating）測定部１０２３及び透過測定部１０２２の両方が測定部として用いられる。
【００６９】
本発明が特定の実施形態を参照して説明されていても、多くの変形形態及び代替的な実施形態が、例えば個々の実施形態の特徴の組み合わせ及び／又は交換により当業者には明らかとなるであろう。したがって、このような変形形態及び代替的な実施形態も本発明に包含され、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲及びその均等物においてのみ限定されることが、当業者には理解されるであろう。
【図１】
0005432382.tif 000002
【図２】
0005432382.tif 000003
【図３】
0005432382.tif 000004
【図４】
0005432382.tif 000005
【図５】
0005432382.tif 000006
【図６】
0005432382.tif 000007
【図７】
0005432382.tif 000008
【図８】
0005432382.tif 000009
【図９】
0005432382.tif 000010
【図１０】
0005432382.tif 000011
【図１１】
0005432382.tif 000012
【図１２】
0005432382.tif 000013