(57)【要約】干渉計からの測定信号の条件付けを含む方法。条件付けは、１つまたは複数の条件パラメータ、すなわち、条件下測定信号に対する複数の値の測定、前記条件パラメータを示す１つまたは複数の値の供給、前記条件パラメータを示す１つまたは複数の測定値に基づいて、前記条件下測定信号の各測定値のところの調整値の決定、前記調整値による前記測定信号の測定値の調整を特徴とする。
2009517693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計からの測定信号の条件付けを含む方法であって、前記条件付けが、下記の条件パラメータ、すなわち、
前記条件下測定信号に対する複数の値の測定、
前記条件パラメータを示す１つまたは複数の値の供給、
前記条件パラメータを示す測定値のうちの１つまたはそれ以上に基づいて、前記条件下測定信号の測定した各値のところの調整値の決定、
前記調整値による前記測定信号の測定値の調整
のうちの１つまたはそれ以上を特徴とする方法。
【請求項２】
前記調整値が、前記条件付けによる測定誤差を補償するように決定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定誤差が、データ・エイジを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記測定誤差が、グループ遅延を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記測定誤差が、位相シフトを含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記測定誤差が、検出装置遅延を含む請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記測定信号の前記条件付けが、前記信号の可変増幅を含み、前記増幅が前記条件パラメータにより変わる請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記可変増幅が、アバランシェ・フォトダイオードにより行われる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記測定誤差が、前記増幅により導入された誤差を含む請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整値が、１つまたは複数のルックアップ・テーブルから決定される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記調整値が、１つまたは複数の数式により決定される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整値が、１つまたは複数の数式および１つまたは複数のルックアップ・テーブルにより決定される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
干渉計からの光学測定信号を検出し、前記光学測定信号を電気測定信号に変換し、１つまたは複数の条件パラメータに基づいて前記電気測定信号を条件付けするように構成される受信機ユニットと、
前記受信機ユニットと結合し、（ｉ）前記条件付けされた信号に対する複数の値を測定し、（ｉｉ）前記条件パラメータを示す１つまたは複数の値を受信し、（ｉｉｉ）前記条件パラメータを示す１つまたは複数の測定値に基づいて、前記条件付けされた信号の測定した各値のところの調整値を決定し、（ｉｖ）前記調整値により前記測定信号の測定値を調整するように構成される電子処理ユニットを含む装置。
【請求項１４】
前記電子処理ユニットが、データ・エイジ調整装置を備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記電子処理ユニットが、動的データ・エイジ・ユニットを含む請求項１４に記載の装置
。
【請求項１６】
前記調整値が、前記条件付けによる測定誤差を補償するように決定される請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記受信機ユニットが、アバランシェ・フォトダイオードを含む請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記条件パラメータが、前記アバランシェ・フォトダイオードに印加されるバイアス電圧を含む請求項１７に記載の装置。  
【請求項１９】
前記アバランシェ・フォトダイオードの１つまたは複数の電気的特性が、前記バイアス電圧により変わる請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記アバランシェ・フォトダイオードのキャパシタンスが、前記バイアス電圧により変わる請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記アバランシェ・フォトダイオードの前記電気的特性のバイアス依存性が、バイアス依存性測定誤差を導入する請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記受信機ユニットが、さらに、増幅回路を備える請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記増幅回路の１つまたは複数の電気的特性が、前記バイアス電圧より変わる請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記増幅回路の前記電気的特性のバイアス依存性変化が、バイアス依存性測定誤差を導入する請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
１つまたは複数の光学測定信号を生成するように構成される干渉計であって、各測定信号が参照ビームおよび測定ビームの光路長の差に対応する干渉計と、
請求項１３に記載の前記装置と、を備える干渉計システム。
【請求項２６】
前記干渉計がヘテロダイン・タイプである請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記測定信号が、１つまたは複数の測定対象物の位置を特徴付ける請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記測定信号が、１つまたは複数の測定対象物の光学的特性を特徴付ける請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記測定信号が、１つまたは複数の角度変位を特徴付ける請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記光学的特性が、分散を含む請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
ウェハ上に集積回路を製造する際に使用するためのリソグラフィ・システムであって、
前記ウェハを支持するためのステージと、
前記ウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を画像形成するための照明システムと、
前記画像形成した放射線に対して前記ステージの位置を調整するための位置決めシステムと、
前記干渉計が前記画像形成された放射線に対して前記ウェハの位置を監視するように構成される請求項２７に記載の装置を含むリソグラフィ・システム。
【請求項３２】
ウェハ上に集積回路を製造する際に使用するためのリソグラフィ・システムであって、
前記ウェハを支持するためのステージと、
放射源、マスク、位置決めシステム、レンズ組立体、および請求項２７に記載の前記装置を含む照明システムと、を備え、
動作中、前記放射源が、空間的にパターニングされた放射線を生成するために、前記マスクを通して放射線をある方向に向け、前記位置決めシステムが、前記放射源からの前記放射線に対する前記マスクの位置を調整し、前記レンズ組立体が、前記ウェハ上に前記空間的にパターニングされた放射線を画像形成し、前記干渉計が、前記放射源から前記放射線に対する前記マスクの位置を監視するリソグラフィ・システム。
【請求項３３】
リソグラフィ・マスクを製造する際に使用するためのビーム書込みシステムであって、
基板をパターニングするために書込みビームを供給する放射源と、
前記基板を支持するステージと、
前記基板に前記書込みビームを照射するためのビーム方向付け組立体と、
相互に前記ステージおよびビーム方向付け組立体を位置決めするための位置決めシステムと、
前記干渉計システムが、前記ビーム方向付け組立体に対する前記ステージの位置を監視するように構成される請求項２７に記載の装置とを備えるビーム書込みシステム。
【請求項３４】
ウェハ上に集積回路を製造する際に使用するためのリソグラフィ方法であって、
可動ステージ上に前記ウェハを支持するステップと、
前記ウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を画像形成するステップと、
前記ステージの位置を調整するステップと、
請求項２７に記載の装置により前記ステージの位置を監視するステップと、を含むリソグラフィ方法。
【請求項３５】
集積回路を製造する際に使用するためのリソグラフィ方法であって、
空間的にパターニングされた放射線を生成するためにマスクを通して入力放射線をある方向に向けるステップと、
前記入力放射線に対して前記マスクを位置決めするステップと、
請求項２７に記載の装置により前記入力放射線に対する前記マスクの位置を監視するステップと、
ウェハ上に前記空間的にパターニングされた放射線を画像形成するステップと、を含むリソグラフィ方法。
【請求項３６】
ウェハ上に集積回路を製造するためのリソグラフィ方法であって、
前記ウェハを空間的にパターニングされた放射線に露光するために、リソグラフィ・システムの第２の構成要素に対してリソグラフィ・システムの第１の構成要素を位置決めするステップと、
請求項２７に記載の装置により前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の位置を監視するステップと、を含むリソグラフィ方法。
【請求項３７】
集積回路を製造するための方法であって、請求項３４に記載のリソグラフィ方法を含む方法。
【請求項３８】
集積回路を製造するための方法であって、請求項３５に記載のリソグラフィ方法を含む方法。
【請求項３９】
集積回路を製造するための方法であって、請求項３６に記載のリソグラフィ方法を含む方法。
【請求項４０】
集積回路を製造するための方法であって、請求項３１に記載のリソグラフィ・システムを使用するステップを含む方法。
【請求項４１】
集積回路を製造するための方法であって、請求項３２に記載のリソグラフィ・システムを使用するステップを含む方法。
【請求項４２】
リソグラフィ・マスクを製造するための方法であって、
基板をパターニングするために前記基板に書込みビームを向けるステップと、
前記書込みビームに対して前記基板を位置決めするステップと、
請求項２７に記載のシステムにより、前記書込みビームに対する前記基板の位置を監視するステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して、長さまたは位置の変化を測定するための方法および装置に関し、特に、長さまたは位置の複数の測定間のデータ・エイジの違いまたは位置の不確かさの低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２００５年１２月１日付けの「電子アバランシェ・フォトダイオードによるデータ・エイジの補償（ＤＡＴＡ  ＡＧＥ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ  ＷＩＴＨ  ＡＶＡＬＡＮＣＨＥ  ＰＨＯＴＯＤＩＯＤＥ）」という名称の米国仮特許出願第６０／７４１，４１５号の優先権を主張する。上記米国仮特許出願の全文は、参照により本明細書に組み込むものとする。
【０００３】
位置、長さ、距離または光学長の変化の測定に干渉計を使用することは周知である。例えば、１９９３年９月発行の「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」第４巻、第９号、９０７〜９２６ページ掲載のＮ．Ｂｏｂｒｏｆｆの「変位測定干渉計の最近の進歩（Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）」、および１９８７年８月２５日付けの米国特許第４，６８８，９４０号を参照されたい。通常の変位測定干渉計システムは、周波数安定化光源、干渉計光学系、および測定用電子機器（ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）から構成される。干渉計光学系は、レーザ光線を基準経路および測定経路に分割し、次に、２つの経路から戻ってくる光を再結合して、その再結合した光をフォトダイオードに送り、それによってフォトダイオードは干渉信号を生成する。測定経路内の１つの波長の、基準経路に対する距離が変化すると、干渉信号内に３６０度の位相の変化が起こる。測定用電子機器は、位相の変化を測定し、蓄積し、その用途に対して位置出力を供給する。
【０００４】
多くの用途において、測定ビームと参照ビームの周波数が異なるヘテロダイン干渉計を使用することが好ましい。異なる周波数は、例えば、レーザ・ゼーマン分裂、音響光学変調、または複屈折素子等を使用するレーザ内部により生成することができる。測定ビームおよび参照ビームは直角に偏光することができ、重畳している出口測定ビームおよび参照ビームを形成するために、偏光ビーム・スプリッタは、測定ビームおよび参照ビームを測定および基準対象物にそれぞれ向けることができ、反射した測定ビームおよび参照ビームを結合することができる。重畳している出口ビームは、後で偏光子を通過する出力ビームを形成する。偏光子は、混合ビームを形成するために、出口測定および参照ビームの偏光を混合する。測定および参照ビームは異なる周波数を有しているので、電気干渉信号は、出口測定および参照ビームの周波数間の差に等しいビート周波数を有する「ヘテロダイン」信号を含む。測定および基準経路の長さが、例えば、測定対象物を含むステージを並進することにより、相互に対して変化する場合には、測定したビート周波数は、２ｖｎｐ／λに等しいドップラー・シフトを含む。この場合、ｖは測定および基準対象物の相対速度であり、λは測定および参照ビームの波長であり、ｎはそこを通して光ビームが伝搬する、例えば、空気または真空のような媒体の屈折率であり、ｐは基準および測定対象物へのパスの数である。測定対象物の相対位置の変化は、測定した干渉信号の位相の変化に対応する。この場合、２πの位相の変化は、λ／（ｎｐ）の距離の変化Ｌに対応する。この場合、Ｌは測定対象物を含むステージへのおよびからの距離の変化のような往復の距離の変化である。
【０００５】
また、ヘテロダイン干渉計は、分散タイプであってもよい。分散測定用途の場合には、
光路長の測定は、例えば、５３２ｎｍおよび１０６４ｎｍのような複数の波長で行われ、距離測定干渉計の測定経路内のガスの分散度を測定するために使用される。分散測定は、距離測定干渉計により測定した光路長を物理的な長さに変換するために使用することができる。このような変換は重要な場合がある。何故なら、測定した光路長の変化は、測定対象物への物理的距離が変化しない場合でも、測定アーム内のガスの乱れおよび／またはガスの平均密度の変化により生じる場合があるからである。外因性分散測定の他に、光路長の物理長への変換の場合には、ガスの固有値を知っておく必要がある。係数Γは、適当な固有値であり、分散干渉計で使用する波長に対するガスの逆分散能である。係数Γは、別々に測定するか、または発行されている文献から得ることができる。
【０００６】
集積回路を製造するために使用するステップアンドスキャン・フォトリソグラフィ・ツールのような多くの干渉計の用途の場合には、高速で高分解能で運動の複数の軸を測定しなければならない。高度なフォトリソグラフィ・システムは、例えば、８つ以上の軸の測定を含んでいる場合がある。測定した対象物上のフィーチャのサイズが小さくなればなるほど、精度の要件は厳しくなる。高い精度で複数の動的干渉計の位置の測定の正確なタイミングを測定する精度の要求およびニーズが急速に増大しているので、現在の周知の方法および装置につきものの不確かさの種々の原因を低減し、最小限度まで低減するために多数の努力が行われてきた。
【０００７】
動的複数軸測定の精度を完全なものにするために、各軸の同時測定が時間的な同じ瞬間を表すように、すべての測定は同じデータ・エイジを有するものでなければならない。データ・エイジは、干渉計の位置の変化が起きた時点から測定した位置を表すデータが出力された時間までの時間として定義される。多軸力学系においては、システムが、運動中のいくつかの異なる軸からの位置の値に依存している場合には、軸間のデータ・エイジの僅かな違いが、有意な測定誤差になる恐れがある。同様に、測定信号の位相の僅かなシフトが、有意な測定誤差になる恐れがある。
【特許文献１】米国特許第４，６８８，９４０号
【特許文献２】米国特許第６，５９７，４５９  Ｂ２号
【特許文献３】米国特許出願第１０／２２６、５９１号
【特許文献４】米国特許出願第１０／２０７，３１４号
【非特許文献１】１９９３年９月発行の「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」第４巻、第９号、９０７〜９２６ページ掲載のＮ．Ｂｏｂｒｏｆｆの「変位測定干渉計の最近の進歩（Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固有の不確かさの２つの形は固定遅延および可変遅延と呼ばれる。固定遅延は、ケーブルの長さ、光路長、光電検出装置の遅延および干渉計システムの位相メータ・オフセットの違いによるものであり、一方、（信号周波数により変化する）回路遅延、すなわちグループ遅延は、可変遅延を引き起こす。これら遅延の影響により、干渉計で測定値のデータ・エイジに違いが生じる。すなわち、位置測定を表す事象と、位置データをユーザが入手することができる時間との間に時間のズレが起こる。１つまたは複数の遅延を調整してデータ・エイジを補償するのは通常不可能である。
【０００９】
角度測定のような干渉計による距離測定の場合には、必要な情報を提供するために、２つ以上の軸を測定しなければならない。測定軸の数が増大すると、通常、より強力な光源、より多数の光源、またはより高感度の測定用電子機器が必要になる。コスト、スペースおよび熱の発散の折り合いのために、好適な解決方法は、多くの場合、測定信号を条件付けするためにより高感度の測定用電子機器となる。
【００１０】
しかし、本発明者は、高感度の測定用電子機器を使用すると、複雑になり正確な測定ができなくなることに気が付いた。干渉計測定信号を検出し、条件付けするために電子アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を使用した場合にそのようなことが起こる。ＡＰＤは、印加されるバイアス電圧依存性信号利得を供給することにより、測定信号を条件付けするために使用することができる。この信号利得は、そうでない場合には、例えば、前置増幅器（プリアンプ）ノイズにより制限されるシステムの信号対雑音比を改善することができる。バイアス電圧を変えることにより、必要に応じて適当な量の利得を変えることができる。複数軸システムの場合には、バイアス電圧を軸毎および時間の両方により変えることができる。
【００１１】
同様に、ＡＰＤバイアス電圧を変えると、通常、ＡＰＤキャパシタンスが変化する。キャパシタンスがバイアスにより変化すると、バイアスにより位相シフトが起こり、バイアスによりグループ遅延が起こる。さらに、ＡＰＤ自身の応答速度も、バイアスにより変化し、追加のバイアスによる位相シフトを導入する。通常、これらのグループ遅延および位相シフトは、軸毎に変わる場合もあり、時間により変わる場合もあり、測定誤差が許容できないレベルになる。
【００１２】
Ｆｒａｎｋ  Ｃ．Ｄｅｍａｒｅｓｔの「データ・エイジの調整（ＤＡＴＡ  ＡＧＥ  ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ）」という名称の米国特許第６，５９７，４５９  Ｂ２号（参照により全体を本明細書に組み込むものとする）は、干渉計からの測定信号内のデータ・エイジを補償するために使用する方法および装置を記載している。ある態様の場合、本発明は、条件付けにより導入された測定誤差を補償することにより測定信号の条件付けを行う（例えば、増幅するなど）ためにＡＰＤを使用することができる方法および装置の改善を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
ここで、本発明の態様および特徴を要約する。
通常、ある態様において、本発明は、干渉計からの測定信号の条件付けを含む方法である。上記条件付けは１つまたは複数の条件パラメータ、すなわち、条件下測定信号の複数の値の測定、条件パラメータを示す１つまたは複数の値の供給、条件パラメータを示す１つまたは複数の測定値に基づいて、条件下測定信号の各測定値での調整値の決定、調整値による測定信号の測定値の調整を特徴とする。
【００１４】
この方法は、１つまたは複数の下記の特徴を含むことができる。
調整値は、条件付けによる測定誤差を補償するように決定することができる。
種々の実施形態の場合には、測定誤差は、データ・エイジ、グループ遅延、位相シフトまたは検出装置遅延を含んでいる場合がある。
【００１５】
ある実施形態の場合には、測定信号の条件付けは、信号の可変増幅を含む。この場合、増幅は、条件パラメータにより異なる。
ある実施形態の場合には、可変増幅を電子アバランシェ・フォトダイオードにより行うことができる。
【００１６】
ある実施形態の場合には、測定誤差は、増幅により導入された誤差を含んでいる場合がある。
ある実施形態の場合には、調整値は、１つまたは複数のルックアップ・テーブルから決定される。
【００１７】
ある実施形態の場合には、調整値は、１つまたは複数の数式により決定される。
ある実施形態の場合には、調整値は、１つまたは複数の数式および１つまたは複数のルックアップ・テーブルから決定される。
【００１８】
他の態様の場合には、干渉計からの光学測定信号を検出し、光学測定信号を電気測定信号に変換し、１つまたは複数の条件パラメータに基づいて、電気測定信号を条件付けするように構成される受信機ユニットを含む装置が開示されている。この装置は、さらに、受信機ユニットと結合している電子処理ユニットを含む。この電子処理ユニットは、（ｉ）条件付けした信号の複数の値を測定し、（ｉｉ）条件パラメータを示す１つまたは複数の値を受信し、（ｉｉｉ）条件パラメータを示す１つまたは複数の測定値に基づいて、条件付けした信号の各測定値での調整値を決定し、（ｉｖ）調整値により測定信号の測定値を調整するように構成されている。
【００１９】
装置は、１つまたは複数の下記の機能を含むことができる。
電子処理ユニットは、データ・エイジ調整装置を含むことができる。
電子処理ユニットは、さらに動的データ・エイジ・ユニットを含むことができる。
【００２０】
調整値は、条件付けによる測定誤差を補償するように決定することができる。
受信機ユニットは、電子アバランシェ・フォトダイオードを含むことができる。
条件パラメータは、電子アバランシェ・フォトダイオードに印加するバイアス電圧を含むことができる。電子アバランシェ・フォトダイオードの１つまたは複数の電気的特性は、バイアス電圧により異なる。例えば、ある実施形態の場合には、電子アバランシェ・フォトダイオードのキャパシタンスは、バイアス電圧により異なる。ある実施形態の場合には、電子アバランシェ・フォトダイオードの電気的特性のバイアス依存性変化は、バイアス依存性測定誤差を導入する。
【００２１】
受信機ユニットは、さらに、増幅回路を含むことができる。増幅回路の１つまたは複数の電気的特性は、バイアス電圧により異なる。ある実施形態の場合には、増幅回路の電気的特性のバイアス依存性変化は、バイアス依存性測定誤差を導入する。
【００２２】
他の態様の場合、本発明は、各測定信号が、参照ビームおよび測定ビームの光路長の差に対応する、１つまたは複数の光学測定信号を生成するように構成されている干渉計、および上記装置を含む干渉計システム装置を特徴とする。
【００２３】
干渉計は、ヘテロダイン・タイプのものであってもよい。
種々の実施形態の場合には、測定信号は、１つまたは複数の測定対象物の位置、１つまたは複数の角度変位、または１つまたは複数の測定対象物の光学的特性を特徴付けることができる。ある実施形態の場合には、光学的特性は、分散を含むことができる。
【００２４】
他の態様の場合、本発明は、ウェハ上に集積回路を製造する時に使用するためのリソグラフィ・システムを特徴とする。このシステムは、ウェハを支持するためのステージ、ウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を画像形成するための照明システム、画像形成した放射線に対してステージの位置を調整するための位置決めシステム、および干渉計が画像形成した放射線に対するウェハの位置を監視するように構成されている上記干渉計システムを含む。
【００２５】
他の態様の場合、本発明は、ウェハ上で集積回路を製造する時に使用するためのリソグラフィ・システムを特徴とする。このシステムは、ウェハを支持するためのステージ、放射源、マスク、位置決めシステム、レンズ組立体および上記干渉計システムを含む照明システムを含む。動作中、放射源は、空間的にパターニングされた放射線を生成するために、マスクを通して放射線を向ける。位置決めシステムは、放射源からの放射線に対するマ
スクの位置を調整する。レンズ組立体は、ウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を画像形成する。干渉計は、放射源からの放射線に対するマスクの位置を監視する。
【００２６】
他の態様の場合、本発明は、リソグラフィ・マスクを製造する際に使用するためのビーム書込みシステムを特徴とする。このシステムは、基板をパターニングするために書込みビームを供給する放射源、基板を支持するステージ、基板に書込みビームを照射するためのビーム方向付組立体、相互に対してステージおよびビーム方向付組立体を位置決めするための位置決めシステム、および上記干渉計システムを含む。この場合、干渉計システムは、ビーム方向付組立体に対してステージの位置を監視するように構成されている。
【００２７】
他の態様の場合、本発明は、ウェハ上で集積回路を製造するときに使用するためのリソグラフィ方法を特徴とする。この方法は、可動ステージ上にウェハを支持するステップと、ウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を画像形成するステップと、ステージの位置を調整するステップと、上記干渉計システムによりステージの位置を監視するステップとを含む。
【００２８】
他の態様の場合、本発明は、集積回路を製造するときに使用するためのリソグラフィ方法を特徴とする。このリソグラフィ方法は、空間的にパターニングされた放射線を生成するために、マスクを通して入力放射線を向けるステップと、入力方法に対してマスクを位置決めするステップと、上記干渉計システムにより入力放射線に対するマスクの位置を監視するステップと、ウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を画像形成するステップとを含む。
【００２９】
他の態様の場合、本発明は、ウェハ上に集積回路を製造するためのリソグラフィ方法を特徴とする。このリソグラフィ方法は、空間的にパターニングされた放射線にウェハを露光するために、リソグラフィ・システムの第２の構成要素に対してリソグラフィ・システムの第１の構成要素を位置決めするステップと、上記干渉計システムにより、第２の構成要素に対する第１の構成要素の位置を監視するステップとを含む。
【００３０】
さらに、本発明は、集積回路を製造するためのいくつかの方法を特徴とする。それぞれの方法は、上記種々のリソグラフィ方法のうちの１つを含む。
他の態様の場合、本発明は、リソグラフィ・マスクを製造するための方法を特徴とする。この方法は、基板をパターニングするために基板に書込みビームを向けるステップと、書込みビームに対して基板を位置決めするステップと、上記干渉計システムにより書込みビームに対する基板の位置を監視するステップとを含む。
【００３１】
別段の指示がない限り、本明細書で使用するすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する分野における通常の当業者であれば当然理解することができるものと同じ意味を持つ。参照により本明細書に組み込むものとする文書内の定義と異なる場合には、本文が優先する。
【００３２】
添付の図面および下記の説明内で本発明の１つまたは複数の実施形態について詳細に説明する。上記説明および図面および添付の特許請求の範囲を読めば、本発明の他の特徴、目的および利点を理解することができるだろう。
【００３３】
種々の図面内の類似の参照番号は、類似の素子を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１Ａを参照すると、ヘテロダイン干渉計システム１０は、光学測定ユニット１１および電子処理ユニット１３を含む。ヘテロダイン干渉計システム１０は、１つの測定軸の光
路内の変化を測定し、測定した信号のデータ・エイジの不確かさを低減する。説明を簡単にするために、ヘテロダイン干渉計システム１０内には１つの測定軸しか図示していない。図１Ｂに示すような多軸測定システムの場合には、ヘテロダイン干渉計システム１０ｂは、いくつかの軸の光路内の変化を検出し、各軸に対する条件下測定信号を生成するために光学測定ユニット１１ｂを含む。電子処理ユニット１３ｂおよび１３ｃは、各軸からの条件下測定信号を処理し、干渉計測定信号の条件付けによる誤差を含む測定誤差を補償する。
【００３５】
再度図１Ａを参照すると、光学測定ユニット１１は、光放射線を生成するための光源１２、光放射線を変調するための干渉計１８、および干渉計１８からの変調した光放射線を受信し、周波数ＦＭを有する電気測定信号に変換するための受信機４０を含む。受信機ユニット４０は、さらに、条件パラメータＶｂｉａｓに基づいて電気測定信号を条件付けする。
【００３６】
電気処理ユニット１３は、アナログ−デジタル・コンバータ（ディジタイザ）５１０、フェーズ・ロック・ループ・ユニット（ＰＬＬ）５２０、位相差計５３０、動的データ・エイジ調整装置５４０、位置計算器５５０、速度推定器５９０、デジタル・フィルタ５６０、および動的データ・エイジ・ユニット７００を含む。以下にさらに詳細に説明するように、電子処理ユニット１３は、受信機４０から信号を受信し、干渉計測定信号の条件付けによる誤差を含む測定誤差を補償するために、測定信号の位相を調整する。
【００３７】
光学測定ユニット１１に戻って説明すると、通常は周波数安定化レーザである光源１２は、一組のほぼ等しい輝度、相互にｆＯだけ周波数が異なる直角に偏光した光ビーム１４および１６を生成する。また光ビーム１４および１６は、ほぼ同一線上に位置しているが、単に説明を分かりやすくするためおよび説明の便宜上、図１Ａにおいては、相互に横方向に若干ズレている。例えば、米国特許第５，２４９，０３０号に、約２０メガヘルツ（ＭＨｚ）の差周波数がｆＯの光源１２の例が記載されている。もちろん、種々の実施形態の場合には、差周波数ｆＯは、２０ＭＨｚより低くてもよいし、高くてもよい。干渉計１８は、測定経路の長さ、または測定対象物の位置の変化に基づいて光ビーム１４に対して光ビーム１６を変調する。図１Ａには線形変位干渉計として図示してあるが、干渉計１８は、任意の数の設計を持つことができる。例えば、変化が、線形変位、角度変位、分散または他の影響によるものであれ、光ビーム１４に対する光ビーム１６の光路長の変化を感知する測定信号を生成する任意の干渉計で十分である。光ビーム１４をビーム２２として第１の再帰反射器２４に反射し、光ビーム１６をビーム３０として第２の再帰反射器３２に送るために、偏光ビーム・スプリッタ２０は光ビーム１４および１６の方を向いている。再帰反射器２４は、ビーム２２をビーム・スプリッタ２０にビーム２６として反射し、再帰反射器３２は、ビーム３０をビーム３４としてビーム・スプリッタ２０に反射する。ビーム３４は、ビーム・スプリッタ２０を出力ビーム３８として通過し、一方、ビーム２６は、ビーム・スプリッタ２０により出力ビーム２８として反射する。出力ビーム２８および３８は、入射ビーム１４および１６として、ほぼ同一線上に位置していて直角に偏光する。干渉計１８を通してビーム２２および２６が横切る固定長経路を形成するように、再帰反射器２４は、ビーム・スプリッタ２０に対して固定される。第２の再帰反射器３２は、光ビーム３０および３４の可変長経路を形成するために、ビーム・スプリッタ２０に対して、また図１Ａの矢印の方向に移動または変位することができる。再帰反射器３２が移動または変位すると、出力ビーム２８に対する出力ビーム３８の位相が変化する。
【００３８】
出力ビーム２８および３８は、同じ偏光の成分を含む各出力ビーム２８および３８を供給するために、混合偏光子３５を含む受信機４０を通して送られる。結果として得られる類似的な偏光ビーム２８ａおよび３８ａは、電気測定または干渉信号４１を生成するために、電子アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）検出装置３７に送られる。
【００３９】
ＡＰＤ３７からの干渉信号４１は、条件下測定信号４２を生成するために、さらに、プリアンプ・ステージ、低域フィルタ、およびポストアンプ・ステージを含む信号増幅および条件付け回路３９を通過する。測定信号４２の周波数は下式で表される。
【００４０】
【数１】
2009517693.tif 000003
ここで、±ｎｖ／λは、ドップラー・シフト周波数であり、ｖは、その位置を測定中の干渉計素子の速度であり、λは、光の波長であり、ｎは、２である。ｎの値は、光が干渉計を通過する回数により異なる。
【００４１】
ＡＰＤ３７は、印加されたバイアス電圧、Ｖｂｉａｓ依存性信号利得を供給することにより測定信号を条件付けする。この信号利得は、そうでない場合には、プリアンプ・ノイズにより制限されるシステムの信号対雑音比を改善することができる。Ｖｂｉａｓが大きくなると、利得が増大する。しかし、種々の実施形態の場合には、Ｖｂｉａｓが増大すると、同様に、ＡＰＤのキャパシタンスが低減する。Ｖｂｉａｓの増大によりキャパシタンスが低減すると、プリアンプの帯域幅が広くなり、バイアス依存性位相シフトが起こり、またバイアス依存性グループ遅延が起こる。さらに、ＡＰＤ自身の応答速度がバイアスに依存する場合があり、追加のバイアス依存性位相シフトが導入される。通常、説明を簡単にするために、ＡＰＤ応答時間を、プリアンプ位相シフトと一緒に考察することができる。
【００４２】
図２Ａは、いくつかのバイアス電圧（説明を簡単にするために中間の電圧を省略した）に対する通常のＡＰＤおよびプリアンプ回路の位相対周波数特性である。信号経路のグループ遅延、すなわちデータ・エイジは、周波数に関する位相のマイナスの導関数として計算される。図２Ｂは、Ｖｂｉａｓに対する測定信号の平均グループ遅延の依存性を示す。Ｖｂｉａｓの各値に対して、平均グループ遅延は、ある範囲の測定信号周波数（４ＭＨｚ〜３６ＭＨｚ）上に描かれている。図２Ｃは、２０ＭＨｚの測定信号の場合のＶｂｉａｓへの測定信号位相の依存性を示す。さらに、低域フィルタおよびポストアンプ・ステージは、測定信号の周波数依存性位相シフトを導入する場合がある。これらのバイアスおよび周波数に依存する影響は、以下にさらに詳細に説明するように、補償しなければならない測定誤差を導入する。
【００４３】
図１Ａおよび図３に戻って説明すると、光源１２は、また電子処理ユニット１３内の受信機４０類似の光ファイバ受信機４１への光ファイバ・ケーブルを介して周波数ＦＲを有する基準信号４４を送る。受信機４０は、光学測定ユニット１１内に図示してあり、光ファイバ受信機４１は電子処理ユニット１３内に図示してあるが、受信機と光ファイバ・ケーブルとのいくつかの組合わせも可能である。例えば、電子処理ユニット１３は、一方は基準信号４４を受信するためのものであり、他方は光学測定ユニット１１から光ファイバ・ケーブルを通して送られた出力ビーム２８ａおよび３８ａを受信するためのものである、２つの光ファイバ受信機を含むことができる。
【００４４】
図３を参照すると、ディジタイザ５１０は、アナログ測定信号４２をデジタル化した信号Ａに変換し、この信号を回路ライン５０５に送る。位相差計５３０は、デジタル化した信号Ａを処理し、デジタル測定位相信号φｍｅａｓを計算し、この信号φｍｅａｓは、データ・エイジ訂正位相、すなわち、調整した位相信号φＡを生成するために後でデータ・エイジ調整装置５４０により調整される。位置計算器５５０は、位相を蓄積し、蓄積位置
ＰＡを出力する。デジタル・フィルタ５６０は、濾過した速度の値Ｖ、および調整し、濾過した位置の値Ｐを出力するためにＰＡを使用する。
【００４５】
動作中、フェーズ・ロック・ループ５２０（ＰＬＬ）は、システム内のすべてのデジタル電子機器に対してシステム・クロック信号ＦＣを生成する。典型的な実施形態の場合には、システム・クロックおよびディジタイザ５１０のＡＤＣサンプリング・レートは、最も高い測定信号周波数、すなわちナイキスト・レートの２倍よりも大きい。典型的な実施形態の場合には、システム・クロック周波数は、基準周波数の整数倍である。ディジタイザ５１０は、測定信号４２をサンプリングし、測定信号４２の電圧を表すデジタル信号５０５を出力する。ディジタイザ５１０は、また、アンチエイリアシング・フィルタおよびバッファ・アンプ（図示せず）を含むこともできる。位相差計５３０は、離散フーリエ変換および高速フーリエ変換のような周知の方法およびヒルベルト変換位相検出装置および全デジタルＰＬＬのような周知の装置により、デジタル信号５０５をデジタル測定位相信号５０７に変換する。
【００４６】
図４を参照すると、動的データ・エイジ・ユニット７００は、デジタル・フィルタまたは速度推定器（図示せず）からデータ・エイジ調整済み位置値Ｐおよびデータ・エイジ調整済み速度値ＶＭを受信し、ヘテロダイン干渉システムの中央処理ユニット（ＣＰＵ）（図示せず）から一定のデータ・エイジ値Ｃを受信する。値ＶＭに基づいて、遅延／周波数（ＤＦ）補償値ＤＦ［ＶＭ］がＤＦルックアップ・テーブル７０１から入手される。位置値Ｐは、乗算器７０２により係数ｋでスケーリングされる。例えば、ある実施形態の場合には、ｋは１または−１に等しい。動的データ・エイジ・ユニット７００は、位相調整値φＯを生成するために、一定のデータ・エイジＣ、補償値ＤＦ［ＶＭ］およびスケーリングした位置値を合計し、合計した値にＶＭを掛ける。動的データ・エイジ・ユニット７００は、ＶＭおよびＰの両方の値が変化した場合、すなわち再帰反射器３２が移動した場合、φＯの値を引き続き調整し、それによりデータ・エイジ調整装置７００によりデータ・エイジの動的調整が行われる。
【００４７】
図４に示すように、動的データ・エイジ・ユニット７００は、２つの追加位相調整値φｆおよびφｂｉａｓを計算する。動的データ・エイジ・ユニット７００は、測定信号周波数に比例する測定速度値ＶＭを受信する。
【００４８】
【数２】
2009517693.tif 000004
値ＶＭに基づいて、補償値ＰＦ［ＶＭ］が、位相／周波数（ＰＦ）ルックアップ・テーブル７０３から入手される。動的データ・エイジ・ユニット７００は、下式により位相調整値φｆを計算する。
【００４９】
【数３】
2009517693.tif 000005
この位相調整は、例えば、受信機４１で使用するポストアンプまたは低域フィルタ内の設計制限が導入する周波数依存性位相シフトを補償する。動的データ・エイジ・ユニット７００は、ＦＭの値が変化した場合、φｆの値を引き続き調整する。しかし、φｆの調整は、ＤＦルックアップ・テーブル７０１が供給するタイプの速度に依存するデータ・エイジ
調整と同じものであることに留意されたい。それ故、ある実施形態の場合には、これら２つの補償のうちの一方だけが行われる。
【００５０】
動的データ・エイジ・ユニット７００は、測定速度値ＶＭと一緒にＡＰＤバイアス電圧値Ｖｂｉａｓを受信する。この電圧バイアス値Ｖｂｉａｓは、アナログ−デジタル・コンバータ７０４によりデジタル化される。ある実施形態の場合には、次に、デジタル化した電圧バイアスは、レジスタ（図示せず）に送られる。Ｖｂｉａｓに基づいて、遅延／バイアス（ＤＢ）補償値ＤＢ［Ｖｂｉａｓ］がルックアップ・テーブル７０５から入手され、位相／バイアス（ＰＢ）補償値がＰＢ［Ｖｂｉａｓ］がルックアップ・テーブル７０６から入手される。ＰＢルックアップ・テーブル７０６は、（ＦＭ＝ＦＲである場合の）ゼロ速度に対応する位相調整値を供給する。次に、位相調整値φｂｉａｓが下式により計算される。
【００５１】
【数４】
2009517693.tif 000006
この位相調整は、ＡＰＤ３７のキャパシタンスの変化によるバイアス依存性位相シフトおよびグループ遅延を補償する。動的データ・エイジ・ユニット７００は、ＶｂｉａｓおよびＶＭの値が変化すると、φｂｉａｓの値を引き続き調整する。
【００５２】
図３に戻って説明すると、位相調整値φＯ、φｆおよびφｂｉａｓは、１つの動的データ・エイジ値φＤＤＡに対して結合され、データ・エイジ調整装置５４０に送られる。データ・エイジ調整装置５４０は、調整した位相値を生成するために動作する。
【００５３】
【数５】
2009517693.tif 000007
この調整した位相値は、干渉計測定信号の条件付けによる誤差を含む測定誤差をすでに補償したものである。
【００５４】
本発明の多数の実施形態について説明してきた。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、種々の修正を行うことができることを理解することができるだろう。例えば、データ・エイジ調整装置は、測定した位相への別々の粗調整および微調整を行うために使用することができる。この場合、各位相調整値は、粗調整値または微調整値に分けることができる。
【００５５】
さらに、種々の実施形態の場合には、意図する結果が得られる限りは、２つのかけ算器を１つのかけ算器に結合することにより、または値または加算／減算の符号を変えることにより、処理機能を再配置構成することができる。例えば、ある実施形態の場合には、一次元ＰＢおよびＤＢルックアップ・テーブルは、１つの二次元テーブルとして実施される。他の実施形態の場合には、１つまたは複数の補償値は、例えば、ルックアップ・テーブルの代わりに多項式を使用して数学的に入手される。ある実施形態の場合には、補償は、例えば、複数の点間の内挿を含むより小さな一次元または二次元のテーブルのような、いくつかの方法の組合わせにより行われる。
【００５６】
追加のロジックを診断またはデバッグのために補償の各部分を動作可能にし、動作不能にする目的で追加することができる。
ある実施形態の場合には、速度または周波数またはいくつかの他の中間値を、適当な修正を行って補償の計算の際に使用することができる。例えば、ＰＢテーブルは、ゼロ周波数に対して計算した位相補償値ＰＢ０を含むことができる。補償の式は下記のようになる。
【００５７】
【数６】
2009517693.tif 000008
ある実施形態の場合には、例えば、φｂｉａｓ式、ルックアップ・テーブル値またはテーブル・インデックスとして使用するＶｂｉａｓ値への調整は、例えば、複数の各測定軸で使用する個々のＡＰＤの特性の違いを収容するための設計を較正するために行われる。
【００５８】
電子処理ユニットの１つまたは複数の機能は、デジタル・コンピュータで稼働するソフトウェアとして実施することができる。
上記例の場合には、ＡＰＤおよびプリアンプ回路は、条件パラメータＶｂｉａｓに基づく増幅信号による測定を条件付けするために動作する。しかし、他のタイプの条件パラメータに基づく他のタイプの条件付けを使用することができる。例えば、標準可変利得アンプは、利得パラメータに基づいて条件付けを行うことができる。他のタイプの条件付けは、例えば、濾過または周波数変更を含むことができる。
【００５９】
他の実施形態の場合には、上記実施形態で使用するヘテロダイン変位干渉計の代わりに他のタイプの干渉計システムを使用することができる。例えば、光学測定信号は、１つおよび／または複数のパス干渉計、受動干渉計、動的干渉計および分散干渉計のうちの任意のものを含むことができる干渉計システムにより生成することができる。さらに、ある実施形態の場合には、干渉計システムは、それぞれが、本明細書に記載したように、測定誤差を補償することができる対応する主干渉信号を生成することができる１つまたは複数の自由度を監視することができる。さらに、干渉計システムにより監視した自由度は、測定対象物への距離の変化、２つの測定対象物間の相対的距離の変化、測定対象物の角度の向きの変化、および入力ビームの向きの変化のうちの任意のものを含むことができる。
【００６０】
Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌの「入力ビームの動的干渉計制御方向（ＤＹＮＡＭＩＣ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＩＮＰＵＴ  ＢＥＡＭ）」という名称の２００２年８月２３日付けの米国特許出願第１０／２２６、５９１号に、動的干渉計のいくつかの例が記載されている。Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌの２００２年７月２９日付けの「受動ゼロ剪断干渉計（ＰＡＳＳＩＶＥ  ＺＥＲＯ
ＳＨＥＡＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ）」という名称の米国特許出願第１０／２０７，３１４号に、受動ゼロ剪断干渉計のいくつかの例が記載されている。角度変位干渉計のいくつかの例が、両方ともＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌの２００２年８月２３日付けの「入力ビームの方向を制御する動的干渉計（ＤＹＮＡＭＩＣ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＩＮＰＵＴ  ＢＥＡＭ）」という名称の米国特許出願第１０／２２６，５９１号；２００１年８月２２日付けで、「角度感知ビーム・スプリッタを使用する受動ゼロ剪断干渉計ＰＡＳＳＩＶＥ  ＺＥＲＯ
ＳＨＥＡＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＡＮＧＬＥ  ＳＥＮＳＩＴＩＶＥ  ＢＥＡＭ−ＳＰＬＩＴＴＥＲＳ」という名称の米国仮特許出願第６０／３１４，３４５号；Ｈｅｎｒｙ  Ａ．ＨｉｌｌおよびＪｕｓｔｉｎ  Ｋｒｅｕｚｅｒの２００２年１０月１５日付けの「光ビームの方向の変化を測定するための干渉計（ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＣＨＡＮＧＥＳ  ＩＮ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＢＥＡＭ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ）」という名称の米国特許出願第１０／２７１，０３４号に記載されている。別の方法としては、または追加的に、干渉計システムは、１つま
たは複数の微分角度変位干渉計を含むことができる。また、米国特許出願第１０／２７１，０３４号にそのいくつかの例が記載されている。Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌの「マルチプルパス干渉計（ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＰＡＳＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ）」という名称で、２００３年１月２８日付けの米国特許出願第１０／３５２，６１６号；およびＨｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌの「多軸干渉計（ＭＵＬＴＩ−ＡＸＩＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ）」という名称で、２００３年１月２７日付けの米国特許出願第１０／３５１，７０８号に２つ以上の自由度を測定し、ビーム剪断を低減するための干渉計システムのいくつかの例が記載されている。ＶＤＩＢｅｒｉｃｈｔｅ  Ｎｒ．７４９、９３〜１０６（１９８９）、Ｃ．Ｚａｎｏｎｉの「距離および角度を測定するための差動干渉計装置：原理、利点および用途（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ  ａｎｄ  ａｎｇｌｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，  ａｄｖａｎｔａｇｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」に、他の形のマルチプルパス干渉計が記載されている。Ｈｅｎｒｙ
Ａ．Ｈｉｌｌ、Ｐｅｔｅｒ  ｄｅ  ＧｒｏｏｔおよびＦｒａｎｋ  Ｃ．Ｄｅｍａｒｅｓｔの「マルチプルパス干渉計を使用する空気の屈折率および光路長の影響を測定するための装置および方法（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＴＨＥ  ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ  ＩＮＤＥＸ  ＡＮＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＰＡＴＨ  ＬＥＮＧＴＨ  ＥＦＦＥＣＴＳ  ＯＦ  ＡＩＲ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＰＡＳＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ）」という名称の米国特許第６，２１９，１４４
Ｂ１号、およびＰｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔ、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌ、およびＦｒａｎｋ  Ｃ．Ｄｅｍａｒｅｓｔの米国特許第６，３２７，０３９号に、二波長分散干渉計のいくつかの例が記載されている。
【００６１】
処理中の量（すなわち、時間、電圧、位相、周波数、速度、位置）に対して、任意の数値表示（アナログ、デジタル、２進、１０進等）または単位（ラジアン、サイクル等）を使用することができる。
【００６２】
上記機能のうちのいずれかを内蔵する干渉計システムは、非常に正確な測定を行うことができる。このようなシステムは、コンピュータ・チップ等のような大規模集積回路を製造する際に使用するリソグラフィ用途の場合に特に役に立つ。リソグラフィは、半導体製造産業用に主要な技術ドライバである。オーバーレイ改善は、１００ｎｍのライン幅（設計規則）までのおよびそれ以下の５つの最も困難な難問のうちの１つである。
【００６３】
オーバーレイは、ウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージを位置決めするために使用する距離測定干渉計の性能、すなわち正確さおよび精度に直接依存する。リソグラフィ・ツールは、５０〜１００Ｍドル／年の製品を製造することができるので、性能を改善した距離測定干渉計からの経済的価値はかなりのものである。リソグラフィ・ツールの歩留まりが１％増大する度に、集積回路メーカーは約１Ｍドル／年の経済的利益を得ることができ、リソグラフィ・ツール販売業者は、非常に大きな競合上の利点を得ることができる。リソグラフィ・ツールの機能は、フォトレジストでコーティングしたウェハ上に空間的にパターニングされた放射線を向けることである。このプロセスは、ウェハのどの位置で放射線を受けるのかを決定するステップ（位置合わせ）、およびその位置のフォトレジストに放射線を当てるステップ（露光）を含む。ウェハを正しく位置決めするために、ウェハは専用センサにより測定することができる位置合わせマークを含む。位置合わせマークの測定した位置は、ツール内のウェハの位置を示す。この情報は、ウェハ表面の所望のパターニングの仕様と一緒に、空間的にパターニングされた放射線に対してウェハを整合するのに役に立つ。このような情報に基づいて、フォトレジストでコーティングしたウェハを支持している並進可能なステージが、放射線がウェハの正しい位置を露光するようにウェハを移動する。
【００６４】
露光中、放射源は、空間的にパターニングされた放射線を生成するために、放射線を散乱するパターニングされたレチクルを照明する。レチクルは、マスクとも呼ばれ、以下の説明においてはこれらの用語は同じものを意味する。縮小リソグラフィの場合には、縮小レンズは、散乱放射線を集光し、レチクル・パターンの縮小した画像を形成する。別の方法としては、近接印刷の場合には、散乱放射線は、レチクル・パターンの１：１の画像を形成するためにウェハに接触する前に、短い距離（通常、数ミクロン程度）を伝搬する。放射線は、放射線パターンをレジスト内の潜像に変換するレジスト内で光化学プロセスをスタートする。
【００６５】
干渉計システムは、ウェハおよびレチクルの位置を制御し、ウェハ上でレチクル画像の見当を合わせる位置決め機構の重要な構成要素である。このような干渉計システムが、上記機能を含んでいる場合には、このシステムで測定した距離の精度は、条件パラメータ依存性測定誤差（例えば、測定信号を増幅するためのＡＰＤの使用により導入されるバイアス電圧依存性グループ遅延など）が最小になると向上する。
【００６６】
通常、露光システムとも呼ぶリソグラフィ・システムは、通常、照明システムおよびウェハ位置決めシステムを含む。照明システムは、紫外線、可視光線、Ｘ線、電子放射線またはイオン放射線のような放射線を供給するための放射源、および放射線をパターニングし、それにより空間的にパターニングされた放射線を生成するためのレチクルまたはマスクを含む。さらに、縮小リソグラフィの場合には、照明システムは、空間的にパターニングされた放射線をウェハ上に画像形成するためのレンズ組立体を含むことができる。画像形成された放射線は、ウェハ上にコーティングされているレジストを露光する。照明システムは、また、マスクを支持するためのマスク・ステージと、マスクを通過した放射線に対してマスク・ステージの位置を調整するための位置決めシステムとを含む。ウェハ位置決めシステムは、ウェハおよび画像形成された放射線に対してウェハ・ステージの位置を調整するための位置決めシステムを支持するためのウェハ・ステージを含む。集積回路の製造は、複数の露光ステップを含むことができる。リソグラフィ上の通常の文献としては、Ｊ．Ｒ．ＳｈｅａｔｓおよびＢ．Ｗ．ＳｍｉｔｈのＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９８年、ニューヨーク、Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ社）を参照されたい。上記文献の内容は、引用によって本明細書に組み込むものとする。
【００６７】
上記機能を内蔵する干渉計システムは、レンズ組立体、放射源、または支持構造体のような露光システムの他の構成要素に対して、ウェハ・ステージおよびマスク・ステージそれぞれの位置を正確に測定するために使用することができる。このような場合、干渉計システムを、固定構造体に取り付けることができ、測定対象物を、マスク・ステージおよびウェハ・ステージの一方のような可動素子に取り付けることができる。別の方法としては、取り付けるものを逆にすることができる。すなわち、干渉計システムを可動対象物に取り付け、測定対象物を固定対象物に取り付けることができる。
【００６８】
より一般的には、このような干渉計システムを、露光システムの任意の他の構成要素に対して露光システムの任意の１つの構成要素の位置を測定するために使用することができる。この場合、干渉計システムは、構成要素のうちの１つに取り付けられるか、支持され、測定対象物は、構成要素の他の物に取り付けられるか、支持される。
【００６９】
図５は、干渉計システム１１２６を使用するリソグラフィ・スキャナ１１００の一例である。上記機能を内蔵する干渉計システムは、露光システム内のウェハ（図示せず）の位置を正確に測定するために使用される。この場合、ステージ１１２２は、露光ステーションに対してウェハを位置決めし、支持するために使用される。スキャナ１１００は、フレーム１１０２を含み、このフレームは、他の支持構造体およびこれら構造体上に位置する
種々の構成要素を含む。露光ベース１１０４は、レンズ・ハウジング１１０６の頂部に装着されていて、その頂部にはレチクルまたはマスクを支持するために使用するレチクルまたはマスク・ステージ１１１６が装着されている。露光ステーションに対してマスクを位置決めするための位置決めシステムは、素子１１１７により概略示してある。位置決めシステム１１１７は、例えば、圧電トランスジューサ素子、および対応する制御電子機器（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）を含むことができる。それは、この記述した実施形態には含まれていないが、上記機能を内蔵する１つまたは複数の干渉計システムは、また、マスク・ステージおよびその位置をリソグラフィ構造体を製造するためのプロセス内で正確に監視しなければならない他の可動素子の位置を正確に測定するために使用することができる（ＳｈｅａｔｓおよびＳｍｉｔｈのＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ参照）。
【００７０】
露光ベース１１０４の下には、ウェハ・ステージ１１２２を含む支持ベース１１１３が垂れ下がっている。ステージ１１２２は、干渉計システム１１２６によりステージの方に向けられた測定ビーム１１５４を反射するための平面ミラー１１２８を含む。干渉計システム１１２６に対してステージ１１２２を位置決めするための位置決めシステムを、素子１１１９により概略示す。位置決めシステム１１１９は、例えば、圧電トランスジューサ素子および対応する制御電子機器を含むことができる。測定ビームは、露光ベース１１０４上に装着している干渉計システムの方向に反射する。干渉計システムは、上記実施形態のうちの任意のものであってもよい。
【００７１】
動作中、例えば、ＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームのような放射ビーム１１１０は、ビーム整形光学系組立体１１１２を通過し、ミラー１１１４で反射した後で下方に移動する。その後で、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６が支持しているマスク（図示せず）を通過する。マスク（図示せず）は、レンズ・ハウジング１１０６内に位置するレンズ組立体１１０８を介してウェハ・ステージ１１２２上のウェハ（図示せず）上に画像形成される。ベース１１０４およびそれにより支持されている種々の構成要素は、スプリング１１２０で示す制振システムにより外部の振動から絶縁される。
【００７２】
リソグラフィ・スキャナの他の実施形態の場合には、１つまたは複数の上記干渉計システムを、例えば、ウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージを含むがこれらに限定されない関連する複数の軸および角度に沿って距離を測定するために使用することができる。また、ＵＶレーザ・ビームではなく、例えば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビームおよび可視光線を含む他のビームも、ウェハを露光するために使用することができる。
【００７３】
ある実施形態の場合には、リソグラフィ・スキャナは、当業者が列参照（ｃｏｌｕｍｎ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）と呼んでいるものを含むことができる。このような実施形態の場合には、干渉計システム１１２６は、例えば、レンズ・ハウジング１１０６のような放射ビームをある方向に向けるある構造体上に装着されている基準ミラー（図示せず）と接触する外部基準経路に沿って参照ビーム（図示せず）をある方向に向ける。基準ミラーは、干渉計システムの方向へ参照ビームを反射する。干渉計システム１１２６により生成された干渉信号は、ステージ１１２２から反射した測定ビーム１１５４とレンズ・ハウジング１１０６上に装着している基準ミラーから反射した参照ビームを結合した場合に、放射ビームに対するステージの位置の変化を示す。さらに、他の実施形態の場合には、干渉計システム１１２６は、スキャナ・システムのレチクル（またはマスク）ステージ１１１６または他の可動構成要素の位置の変化を測定するように設置することができる。最後に、干渉計システムは、スキャナの他にまたはスキャナではなくステッパを含むリソグラフィ・システムと一緒に類似の方法で使用することができる。
【００７４】
当業者であれば周知のように、リソグラフィは、半導体デバイスを製造するための製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５，４８３，３４３号に、このような製造方法のためのステップが概略記載されている。これらのステップについては、図６および図７を参照しながら以下に説明する。図６は、半導体チップ（例えば、ＩＣまたはＬＳＩ）、液晶パネルまたはＣＣＤのような半導体デバイスを製造するためのシーケンスのフローチャートである。ステップ１１５１は、半導体デバイスの回路を設計するための設計プロセスである。ステップ１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスクを製造するためのプロセスである。ステップ１１５３は、シリコンのような材料を使用してウェハを製造するためのプロセスである。
【００７５】
ステップ１１５４は、前プロセスと呼ばれるウェハ・プロセスである。この場合、このように準備されたマスクおよびウェハを使用して、リソグラフィによりウェハ上に回路が形成される。十分な空間分解能でマスク上のこれらのパターンに対応するウェハ上の回路を形成するために、ウェハに対するリソグラフィ・ツールの干渉計による位置決めが必要である。本明細書に記載する干渉計による方法およびシステムは、ウェハ・プロセス中に使用するリソグラフィの効果を改善するのに特に役に立つ。
【００７６】
ステップ１１５５は、後プロセスと呼ばれる組立てステップである。この場合、ステップ１１５４で処理されたウェハが、半導体チップ内に形成される。このステップは、組立て（ダイシングおよびボンディング）およびパッケージング（チップの密封）を含む。ステップ１１５６は、検査ステップであり、ステップ１１５５により製造された半導体デバイスの動作性チェック、耐久性チェック等が行われる。これらのプロセスにより、半導体デバイスが仕上げられ、出荷される（ステップ１１５７）。
【００７７】
図７は、ウェハ・プロセスの詳細を示すフローチャートである。ステップ１１６１は、ウェハの表面を酸化するための酸化プロセスである。ステップ１１６２は、ウェハ表面上に絶縁フィルムを形成するためのＣＶＤプロセスである。ステップ１１６３は、蒸着によりウェハ上の電極を形成するための電極形成プロセスである。ステップ１１６４は、ウェハにイオンを注入するためのイオン注入プロセスである。ステップ１１６５は、ウェハにレジスト（感光材料）を塗布するためのレジスト・プロセスである。ステップ１１６６は、露光（すなわち、リソグラフィ）により、上記露光装置によりウェハ上にマスクの回路パターンを印刷するための露光プロセスである。この場合も、すでに説明したように、本明細書に記載する干渉計システムおよび方法を使用すれば、このようなリソグラフィ・ステップの精度および分解能が改善する。ステップ１１６７は、露光したウェハを現像するための現像プロセスである。ステップ１１６８は、現像したレジスト画像以外の部分を除去するためのエッチング・プロセスである。ステップ１１６９は、エッチング・プロセスを行った後で、ウェハ上に残っているレジスト材料を分離するための分離プロセスである。これらのプロセスを反復することにより、回路パターンが形成され、ウェハ上に重畳される。
【００７８】
上記干渉計システムは、また、対象物の相対位置を正確に測定しなければならない他の用途にも使用することができる。例えば、レーザ、Ｘ線、イオン・ビームまたは電子ビームのような書込みビームが、基板またはビームが移動した場合に、基板上のパターンをマークする用途の場合には、干渉計システムを、基板と書込みビーム間の相対移動を測定するために使用することができる。
【００７９】
一例として、図８は、ビーム書込みシステム１２００の略図を示す。ビーム源１２１０は、書込みビーム１２１２を生成し、ビーム集束組立体（ｂｅａｍ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１２１４は、放射ビームを可動ステージ１２１８により支持されている基板１２１６に向ける。ステージの相対位置を決定するために、上記機能を内蔵する干
渉計システム１２２０は、参照ビーム１２２２をビーム集束組立体１２１４上の装着されているミラー１２２４に向け、測定ビーム１２２６をステージ１２１８上に装着されているミラー１２２８に向ける。参照ビームはビーム集束組立体上に装着されているミラーと接触するので、ビーム書込みシステムは列参照を使用するシステムの一例である。干渉計システム１２２０は、すでに説明した干渉計システムのうちの任意のものであってもよい。干渉計システムが測定した位置の変化は、基板１２１６上の書込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉計システム１２２０は、コントローラ１２３０に、基板１２１６上の書込みビーム１２１２の相対位置を示す測定信号１２３２を送る。コントローラ１２３０は、ステージ１２１８を支持し、位置決めするベース１２３６に出力信号１２３４を送る。さらに、コントローラ１２３０は、書込みビームが、基板の選択した位置のところだけに光物理的または光化学的変化を引き起こすのに十分な輝度で基板に接触するように、書込みビーム１２１２の輝度を変化させ、または阻止するために、放射源１２１０に信号１２３８を送る。
【００８０】
さらに、ある実施形態の場合には、コントローラ１２３０は、ビーム集束組立体１２１４に、例えば、信号１２４４により基板のある領域上を書込みビームで走査させることができる。その結果、コントローラ１２３０は、基板をパターニングするために、システムの他の構成要素に指示を与える。このパターニングは、通常、コントローラ内に格納している電子設計パターンに基づいて行われる。ある用途の場合には、書込みビームは、基板上にコーティングされているレジストをパターニングし、他の用途の場合には、書込みビームは、基板を直接パターニングする、例えば、エッチングする。
【００８１】
このようなシステムの重要な用途は、すでに説明したリソグラフィ方法で使用するマスクおよびレチクルの製造である。例えば、リソグラフィ・マスクを製造するために、クロムでコーティングしたガラス基板をパターニングするために電子ビームを使用することができる。書込みビームが電子ビームである場合には、ビーム書込みシステムは、真空内で電子ビーム経路を囲む。また、書込みビームが電子ビームまたはイオン・ビームである場合には、ビーム集束組立体は、真空下の基板上に荷電粒子の焦点をあわせ、向けるために、四重極レンズのような電界発生装置を含む。書込みビームが、例えば、Ｘ線、ＵＶまたは可視光のような放射ビームである場合には、ビーム集束組立体は、基板に放射線の焦点を合わせ、向けるための対応する光学系を含む。
【００８２】
本発明の多数の実施形態について説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱しないで、多くの修正を行うことができることを理解することができるだろう。それ故、他の実施形態も添付の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１Ａ】干渉計システムのある実施形態のブロック図。
【図１Ｂ】干渉計システムのある実施形態のもう１つのブロック図。
【図２Ａ】いくつかの電子アバランシェ・フォトダイオード・バイアス電圧の位相対周波数特性のグラフ。
【図２Ｂ】平均グループ遅延対バイアス電圧のグラフ。
【図２Ｃ】位相対バイアス電圧のグラフ。
【図３】電子処理ユニットのある実施形態のブロック図。
【図４】動的データ・エイジ・ユニットのある実施形態のブロック図。
【図５】本明細書に記載の干渉計システムを含み、集積回路を製造する際に使用するリソグラフィ・システムの略図。
【図６】集積回路を製造するためのステップを示すフローチャート。
【図７】集積回路を製造するための他のステップを示すフローチャート。
【図８】本明細書に記載する干渉計システムを含むビーム書込みシステムの略図。
【図１Ａ】
2009517693.tif 000009
【図１Ｂ】
2009517693.tif 000010
【図２Ａ】
2009517693.tif 000011
【図２Ｂ】
2009517693.tif 000012
【図２Ｃ】
2009517693.tif 000013
【図３】
2009517693.tif 000014
【図４】
2009517693.tif 000015
【図５】
2009517693.tif 000016
【図６】
2009517693.tif 000017
【図７】
2009517693.tif 000018
【図８】
2009517693.tif 000019