(57)【要約】概して第１の態様において、本発明は、共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して異なった経路間の光路差に関する位相を有する出力ビームを形成するように構成された干渉計を含む干渉分光システムを特徴とする。第１のビームの経路は測定物体と接触している。干渉分光システムは、第１のビームの経路内に位置決めされた無限焦点系であって、第１のビームが干渉計から測定物体に向かって伝播する際に第１のビームの寸法を増大させるとともに、第１のビームが測定物体から戻り干渉計に向かって伝播する際に第１のビームの寸法を低減させるように構成された無限焦点系も含む。
2009500607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉分光システムであって、
共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して前記異なった経路間の光路差に関する位相を有する出力ビームを形成するように構成された干渉計であって、前記第１のビームの経路が測定物体と接触する、干渉計と、
前記第１のビームの経路内に位置決めされ、前記第１のビームが前記測定物体に接触した後で前記干渉計内を伝播する際に、前記干渉計に対する前記測定物体の向きの変化により引き起こされる前記第１のビームのシアを低減するように構成された組立体と、
を備える干渉分光システム。
【請求項２】
前記組立体は無限焦点系を含む、請求項１に記載の干渉計システム。
【請求項３】
前記組立体は、前記第１のビームが前記干渉計から出る際に前記第１のビームの寸法を相対的に変化させる、請求項１または２に記載の干渉分光システム。
【請求項４】
前記組立体は、前記第１のビームが前記干渉計から出る際に前記第１のビームの直径を相対的に変化させる、請求項１または２に記載の干渉分光システム。
【請求項５】
前記出力ビームの成分の強度をモニタするように構成された検出器をさらに備える請求項１または２に記載の干渉分光システム。
【請求項６】
前記干渉分光システムの動作中に、前記出力ビームの位相に基づき、前記干渉計に対する前記測定物体の位置の変化をモニタするように構成された電子制御器をさらに備える請求項１、２または５に記載の干渉分光システム。
【請求項７】
前記組立体による前記第１のビームのシアの低減は、前記出力ビームの位相に関連する関連非周期性非線形誤差を低減するものである、請求項６に記載の干渉分光システム。
【請求項８】
前記第１のビームの経路は、前記測定物体に２回以上接触する、請求項１、２または５に記載の干渉分光システム。
【請求項９】
前記組立体は、前記測定物体への前記第１のビームの各通過に対して、前記第１のビームの経路内に位置決めされている請求項１、２または５に記載の干渉分光システム。
【請求項１０】
前記干渉計は、高安定性平面ミラー干渉計である、請求項１、２または５に記載の干渉分光システム。
【請求項１１】
前記測定物体は、平面ミラーを含む、請求項１、２または５に記載の干渉分光システム。
【請求項１２】
干渉分光システムであって、
共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して前記異なった経路間の光路差に関する位相を有する出力ビームを形成するように構成された干渉計であって、前記第１のビームの経路が測定物体と接触する、干渉計と、
前記干渉計と前記測定物体との間の前記第１のビームの経路内に位置決めされ、前記第１のビームが前記干渉計から出て前記測定物体に向かって伝播する際に、前記第１のビームの直径を相対的に変化させるように構成された無限焦点系と、
を備える干渉分光システム。
【請求項１３】
ウェハ上の集積回路の製造に使用されるリソグラフィ・システムであって、
前記ウェハを支持するステージと、
空間的にパターニングされた放射を前記ウェハ上に像化する照射システムと、
前記像化された放射に対する前記ステージの位置を調整する位置決めシステムと、
前記像化された放射に対する前記ウェハの位置をモニタする請求項１または１２に記載の干渉分光システムと、
を備えるリソグラフィ・システム。
【請求項１４】
ウェハ上の集積回路の製造に使用されるリソグラフィ・システムであって、
前記ウェハを支持するステージと、
放射源、マスク、位置決めシステム、レンズ組立体、及び請求項１または１２に記載の干渉分光システムを含む照射システムであって、動作時、前記放射源は前記マスクを介して放射を差向けて空間的にパターニングされた放射を生成し、前記位置決めシステムは前記放射源からの放射に対する前記マスクの位置を調整し、前記レンズ組立体は前記空間的にパターニングされた放射を前記ウェハ上に像化し、多軸の前記干渉分光システムは前記放射源からの放射に対する前記マスクの位置をモニタする、照射システムと、
を備えるリソグラフィ・システム。
【請求項１５】
リソグラフィ・マスクの製造に使用されるビーム書き込みシステムであって、
基板をパターニングするための書き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、
前記基板に前記書き込みビームを送るためのビーム差向け組立体と、
前記ステージおよび前記ビーム差向け組立体を相対的に位置決めする位置決めシステムと、
前記ビーム差向け組立体に対する前記ステージの位置をモニタする請求項１または１２に記載の干渉分光システムと、
を備えるビーム書き込みシステム。
【請求項１６】
ウェハ上の集積回路の製造に使用される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こと、
空間的にパターニングされた放射を前記ウェハ上に像化すること、
前記ステージの位置を調整すること、
請求項１または１２に記載の干渉分光システムを使用して前記ステージの位置をモニタすること、
を備えるリソグラフィ方法。
【請求項１７】
集積回路の製造に使用されるリソグラフィ方法であって、
マスクを介して入力放射を差向けて、空間的にパターニングされた放射を生成すること、
前記入力放射に対して前記マスクを位置決めすること、
請求項１または１２に記載の干渉分光システムを使用して、前記入力放射に対する前記マスクの位置をモニタすること、
前記空間的にパターニングされた放射をウェハ上に像化すること、
を備えるリソグラフィ方法。
【請求項１８】
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、
リソグラフィ・システムの第１の構成部分をリソグラフィ・システムの第２の構成部分に対して位置決めして、前記ウェハを空間的にパターニングされた放射に晒すこと、
請求項１または１２に記載の干渉分光システムを使用して、前記第２の構成部分に対する前記第１の構成部分の位置をモニタすること、
を備えるリソグラフィ方法。
【請求項１９】
集積回路を製造するための方法であって、
ウェハにレジストを塗布すること、
請求項１６に記載のリソグラフィ方法を使用して前記ウェハを放射に晒すことにより、前記レジスト内にマスクのパターンを形成すること、
前記ウェハから集積回路を製造すること、
を備える方法。
【請求項２０】
集積回路を製造するための方法であって、
ウェハにレジストを塗布すること、
請求項１７に記載のリソグラフィ方法を使用して前記ウェハを放射に晒すことにより、前記レジスト内にマスクのパターンを形成すること、
前記ウェハから集積回路を製造すること、
を備える方法。
【請求項２１】
集積回路を製造するための方法であって、
ウェハにレジストを塗布すること、
請求項１８に記載のリソグラフィ方法を使用して前記ウェハを放射に晒すことにより、前記レジスト内にマスクのパターンを形成すること、
前記ウェハから集積回路を製造すること、
を備える方法。
【請求項２２】
集積回路を製造するための方法であって、
ウェハにレジストを塗布すること、
請求項１３に記載のリソグラフィ・システムを使用して前記ウェハを放射に晒すことにより、前記レジスト内にマスクのパターンを形成すること、
前記ウェハから集積回路を製造すること、
を備える方法。
【請求項２３】
集積回路を製造するための方法であって、
ウェハにレジストを塗布すること、
請求項１４に記載のリソグラフィ・システムを使用して前記ウェハを放射に晒すことにより、前記レジスト内にマスクのパターンを形成すること、
前記ウェハから集積回路を製造すること、
を備える方法。
【請求項２４】
リソグラフィ・マスクを製造するための方法であって、
基板に書き込みビームを差向けて前記基板をパターニングすること、
前記書き込みビームに対して前記基板を位置決めすること、
請求項１または１２に記載の干渉分光システムを使用して、前記書き込みビームに対する前記基板の位置をモニタすること、
を備える方法。
【請求項２５】
干渉分光システムであって、
共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して前記異なった経路間の光路差に関する情報を含む出力ビームを形成するように構成された干渉計であって、前記第１のビームの経路が測定物体と接触する、干渉計と、
前記第１のビームの経路内に位置決めされ、前記第１のビームが前記干渉計から前記測定物体に向かって伝播する際に前記第１のビームの寸法を増大させ、前記第１のビームが前記測定物体から前記干渉計に向かって戻る際に前記第１のビームの寸法を低減させるように構成された無限焦点系と、
を備える干渉分光システム。
【請求項２６】
前記無限焦点系は、前記第１のビームが前記測定物体に接触した後で前記干渉計によって前記第１のビームに導入された情報に対する波面誤差の寄与を低減する、請求項２５に記載の干渉分光システム。
【請求項２７】
前記第１のビームの経路は、前記測定物体に２回以上接触する、請求項２５または２６に記載の干渉分光システム。
【請求項２８】
前記第１のビームが前記測定物体に対して第２の通過を行う際に伝播する前記第１のビームの経路内に位置決めされた第２の無限焦点系をさらに備える請求項２７に記載の干渉分光システム。
【請求項２９】
前記第２の無限焦点系は、第１のビームが２回目に前記干渉計から前記測定物体に向かって伝播する際に前記第１のビームの寸法を増大させるとともに、前記第１のビームが前記測定物体から戻って前記干渉計に向かって伝播する際に前記第１のビームの寸法を低減させるように構成されている、請求項２８に記載の干渉分光システム。
【請求項３０】
前記無限焦点系および前記第２の無限焦点系は、実質的に同じ量だけ前記第１のビームの寸法を低減させる、請求項２９に記載の干渉分光システム。
【請求項３１】
前記寸法は、１つの軸に沿ったビーム半径である、請求項２５または２６に記載の干渉分光システム。
【請求項３２】
前記寸法は、２つの直交する軸に沿ったビーム半径である、請求項２５または２６に記載の干渉分光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計および干渉計を含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位測定用干渉計は、光学的干渉信号に基づいて、参照物体に対する測定物体の位置の変化をモニタする。干渉計は、測定物体から反射された測定ビームを、参照物体から反射された参照ビームと重ね合わせ、かつ干渉させることにより、光学的干渉信号を生成する。
【０００３】
多くの実用例において、測定ビームおよび参照ビームは、直交する偏光および異なる周波数を有する。異なる周波数は、例えば、ゼーマン分裂により、音響光学変調により、または、複屈折要素などを使用したレーザの内部に生成することができる。直交偏光は、偏光ビーム・スプリッタが、測定ビームおよび参照ビームを測定物体および参照物体に差向け、反射測定ビームおよび反射参照ビームを結合して、重なり合った外出測定参照ビームを形成することを可能にする。この重なり合った外出ビームは、偏光器を連続的に通過する出力ビームを形成する。偏光器は、外出測定参照ビームの偏光を混合して混合ビームを形成する。混合ビームにおける外出測定参照ビームの成分は互いに干渉し、それにより、混合ビームの強度は外出測定参照ビームの相対位相とともに変化する。
【０００４】
検出器は、混合ビームの時間依存強度を測定し、この強度に比例した電気的干渉信号を発生する。測定ビームおよび参照ビームが異なる周波数を有することから、電気的干渉信号は、外出測定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。もし測定経路および参照経路の長さが、例えば、測定物体を含むステージを移動させることによって、相対的に変化しつつあれば、測定されるビート周波数は、２νｎｐ／λに等しいドプラー・シフトを含む。ここで、νは測定物体および参照物体の相対速度であり、λは測定ビームおよび参照ビームの波長であり、ｎは光ビームが進行する媒体、例えば空気または真空の屈折率であり、ｐは参照物体および測定物体への通過の回数である。測定された干渉信号の位相の変化は測定物体の相対位置の変化に相当し、例えば、２πの位相の変化はλ／（２ｎｐ）の距離の変化Ｌに実質的に相当する。距離２Ｌは往復の距離変化、すなわち、測定物体を含むステージへの、および、該ステージからの距離における変化である。すなわち、位相Φは理想的にはＬに正比例し、平面ミラー干渉計、例えば高安定性平面ミラー干渉計については、以下のように表すことができる。
【０００５】
【数１】
2009500607.tif 000003
ここで、ｋ＝２πｎ／λであり、θは干渉計の定格軸に関する測定物体の向きである。この軸は、Φが最大に取られた場合の測定物体の向きから決定することができる。θが小さい場合、上式（１）はおよそ以下の通りとなる。
【０００６】
【数２】
2009500607.tif 000004
残念ながら、この恒等性は必ずしも正しくはない。多くの干渉計は「周期性誤差（cyclic error）」として知られているような非線形効果を含む。周期性誤差は、測定された干渉信号の位相および／または強度への寄与として表され、例えば光路長２ｎＬの変化に対する正弦波的依存性を有する。特に、位相の第１次周期性誤差は、例えば（４πｐｎＬ）／λに対する正弦波的依存性を有し、位相の第２次周期性誤差は、例えば２（４πｐｎＬ）／λに対する正弦波的依存性を有する。より高次の周期性誤差、ならびに、検出器および信号処理電子回路を含む干渉計システムの他の位相パラメータの正弦波的依存性を有する分数調和周期性誤差および周期性誤差も存在し得る。このような周期性誤差を定量するための異なった技術は、ヘンリー  エー、ヒル（Henry A.Hill）により共通に所有されている米国特許第６１３７５７４号明細書、米国特許第６２５２６８８号明細書および米国特許第６２４６４８１号明細書に説明されている。
【０００７】
周期性誤差に加えて、非周期性非線形誤差（non-cyclic non-linear error ）、すなわち非周期性誤差がある。非周期性誤差の発生源の一例は、干渉計の測定経路における光ビームの回折である。回折による非周期性誤差は、例えば、ジェー  ピー  モンチャリン（J.-P.Monchalin）、エム  ジェー  ケリー（M.J.Kelly）、ジェー  イー  トーマス（J.E.Thomas）、エヌ  エー  カーニット（N.A.Kurnit）、エー  スゾーク（A.Szoke）、エフ  ザーナイク（F.Zernike）、ピー  エイチ  リー（P.H.Lee）、および、エー  ジャヴァン（A.Javan）の業績である「Accurate Laser Wavelength Measurement With A Precision Two-Beam Scanning Michelson Interferometer」、Applied Optics、 20(5)、 736~757、 1981年において見出されるものなどのシステムの挙動の解析によって、決定されている。
【０００８】
非周期性誤差の第２の発生源は、干渉計要素を横切る光ビームの「ビーム・シアリング（beam shearing）」、ならびに、参照ビームおよび測定ビームの互いに関する横方向シアリングの効果である。ビーム・シアは、例えば、入力ビームの干渉計への伝播の方向の変化、または、差分平面ミラー干渉計（ＤＰＭＩ）または高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）などの二重経路平面ミラー干渉計における物体ミラーの向きの変化により起こり得る。相対ビーム・シアの変化も、逆反射器を含む測定物体の横方向変位により導入され得る。波面の相対的な差は、干渉計への入力ビームの個々の成分に存在する波面誤差、すなわち、コモン・モード型の波面誤差、および／または、干渉計の光学構成部分における不完全性により発生された、つまり差分モード型の波面誤差の結果となり得る。
【０００９】
非周期性非線形性も、検出器における出力ビームの参照ビーム成分および測定ビーム成分の波面の相対変化の結果として、すなわち、検出器における出力ビームの参照ビーム成分および測定ビーム成分の相対ビーム・シアの変化によらず差分モード型の波面誤差として干渉計において存在することがある。差分モード型の波面誤差は、干渉計における１つまたは複数の測定ビーム経路および参照ビーム経路の位置における参照ビーム成分と測定ビーム成分との相対ビーム・シアの変化により発生し得るが、検出器における干渉計の出力ビームの参照ビーム成分と測定ビーム成分との間の相対シアには実質的に変化がないことがある。この場合、１つまたは複数の測定ビーム経路および／または参照ビーム経路の位置における参照ビーム成分および測定ビーム成分の相対シアの変化の影響は、検出器における出力ビームの参照ビーム成分および測定ビーム成分の相対シアの変化があるか否かに関係なく、出力ビームの参照ビーム成分および測定ビーム成分の波面の差分モード型の変化を発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、干渉計、例えば、リソグラフィ用のスキャナまたはステッパ・システムにおけるマスク・ステージまたはウェハ・ステージなどの測定物体の角度および／または線形の変位を測定する変位測定および分散干渉計などの干渉計に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ビーム・シアリングは、干渉分光システムにおける無限焦点系を利用することにより低減され得る。無限焦点系は、測定物体または参照物体と干渉計の間を伝播するビームのサイズを低減することによりビーム・シアを低減することができる。ビーム・シアリングの低減は、干渉分光システムを使用して行われた測定における非周期性誤差を低減することができる。
【００１２】
概して第１の態様において、本発明は、共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して異なった経路間の光路差に関する位相を有する出力ビームを形成するように構成された干渉計を含む干渉分光システムを特徴とする。第１のビームの経路は測定物体と接触する。組立体は第１のビームの経路内に位置決めされ、第１のビームが測定物体に接触した後で干渉計内を伝播する際に、干渉計に対する測定物体の向きの変化により引き起こされる第１のビームのシア（shear）を低減するように構成されている。
【００１３】
概して第２の態様において、本発明は、共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して異なった経路間の光路差に関する位相を有する出力ビームを形成するように構成された干渉計を含む干渉分光システムを特徴とする。第１のビームの経路は測定物体と接触する。無限焦点系は、干渉計と測定物体との間の第１のビームの経路内に位置決めされ、第１のビームが干渉計から出て測定物体に向かって伝播する際に、該第１のビームの直径を相対的に変化させるように構成されている。
【００１４】
第１および第２の態様の干渉計システムの実施形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。
無限焦点系は、第１のビームが干渉計から出る際に、該第１のビームの寸法を相対的に変化させることができる。無限焦点系は、第１のビームが干渉計から出る際に、該第１のビームの直径を相対的に変化させることができる。
【００１５】
干渉分光システムは、出力ビームの成分の強度をモニタするように構成された検出器をさらに含むことができる。干渉分光システムは、該干渉分光システムの動作中に、出力ビームの位相に基づき、干渉計に対する測定物体の位置の変化をモニタするように構成された電子制御器を含むことができる。組立体による第１のビームのシアの低減は、関連した非周期性非線形誤差を出力ビームの位相と連動して低減するものである。
【００１６】
第１のビームの経路は、測定物体に２回以上接触し得る。組立体は、測定物体への第１のビームの各通過に対して、第１のビームの経路内に位置決めされ得る。
干渉計は高安定性平面ミラー干渉計とすることができる。測定物体は平面ミラーまたは逆反射器を含み得る。
【００１７】
概して、さらなる態様において、本発明は、共通の光源から導出された第１のビームおよび第２のビームを異なった経路に沿って差向け、該２つのビームを結合して異なった経路間の光路差に関する情報を含む出力ビームを形成するように構成された干渉計を含む干渉分光システムを特徴とする。第１のビームの経路は測定物体と接触する。干渉分光システムは、第１のビームの経路内に位置決めされた無限焦点系であって、第１のビームが干渉計から出て測定物体に向かって伝播する際に第１のビームの寸法を増大させ、第１のビームが測定物体から戻って干渉計に向かって伝播する際に第１のビームの寸法を低減させるように構成された無限焦点系を含む。
【００１８】
干渉計システムの実施形態は、以下の特徴および／または他の態様の特徴の１つまたは複数を含むことができる。例えば、無限焦点系は、第１のビームが測定物体に接触した後で干渉計によって第１のビームに導入された情報への波面誤差の寄与を低減する。
【００１９】
第１のビームの経路は、２回以上測定物体に接触し得る。干渉計システムは、第１のビームが測定物体に対する第２の経路を作成する際に伝播する当該第１のビームの経路内に位置決めされた第２の無限焦点系をさらに含むことができる。第２の無限焦点系は、第１のビームが２回目に干渉計から測定物体に向かって伝播する際に第１のビームの寸法を増大させるとともに、第１のビームが測定物体から戻って干渉計に向かって伝播する際に第１のビームの寸法を低減させるように構成され得る。無限焦点系および第２の無限焦点系は、実質的に同じ量だけ第１のビームの寸法を低減させることができる。
【００２０】
寸法は、１つの軸に沿ったビーム半径、または２つの直交する軸に沿ったビーム半径とすることができる。
他の態様において、本発明は、ウェハ上の集積回路の製造に使用されるリソグラフィ・システムを特徴とする。リソグラフィ・システムは、ウェハを支持するためのステージと、空間的にパターニングされた放射をウェハ上に像化するための照射システムと、像化された放射に対するステージの位置を調整するための位置決めシステムと、像化された放射に対するウェハの位置をモニタするための前述の態様の干渉分光システムと、を含む。
【００２１】
さらなる態様において、本発明は、ウェハ上の集積回路の製造に使用されるリソグラフィ・システムを特徴とする。リソグラフィ・システムは、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、および前述の態様の干渉分光システムを含む照射システムとを備える。照射システムの動作時、放射源はマスクを介して放射を差向けて空間的にパターニングされた放射を生成し、位置決めシステムは放射源からの放射に対するマスクの位置を調整し、レンズ組立体は空間的にパターニングされた放射をウェハ上に像化し、干渉分光システムは放射源からの放射に対するマスクの位置をモニタする。
【００２２】
他の態様において、本発明は、リソグラフィ・マスクの作製に使用されるビーム書き込みシステムを特徴とする。ビーム書き込みシステムは、基板をパターニングするための書き込みビームを供給するビーム源と、基板を支持するステージと、基板に書き込みビームを送るためのビーム差向け組立体と、ステージおよびビーム差向け組立体を相対的に位置決めするための位置決めシステムと、ビーム差向け組立体に対するステージの位置をモニタするための前述の態様の干渉分光システムと、を含む。
【００２３】
さらなる態様において、本発明は、ウェハ上の集積回路の製造に使用される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こと、空間的にパターニングされた放射をウェハ上に像化すること、ステージの位置を調整すること、前述の態様の干渉分光システムを使用してステージの位置をモニタすること、を含む。
【００２４】
さらに他の態様において、本発明は、集積回路の製造に使用されるリソグラフィ方法を特徴とする。この方法は、マスクを介して入力放射を差向けて、空間的にパターニングされた放射を生成すること、入力放射に対してマスクを位置決めすること、前述の態様の干渉分光システムを使用して、入力放射に対するマスクの位置をモニタすること、空間的にパターニングされた放射をウェハ上に像化すること、を含む。
【００２５】
さらなる態様において、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。この方法は、リソグラフィ・システムの第１の構成部分をリソグラフィ・システムの第２の構成部分に対して位置決めして、空間的にパターニングされた放射にウェハを晒すこと、前述の態様の干渉分光システムを使用して、第２の構成部分に対する第１の構成部分の位置をモニタすること、を含む。
【００２６】
他の態様において、本発明は、前述の態様のリソグラフィ方法および／またはリソグラフィ・システムを使用して集積回路を製造するための方法を特徴とする。
さらなる態様において、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き込みビームを差向けること、書き込みビームに対して基板を位置決めすること、前述の態様の干渉分光システムを使用して書き込みビームに対する基板の位置をモニタすること、を含む。
【発明の効果】
【００２７】
他の長所の中でも、本発明の１つの態様によれば、干渉計の参照ビームおよび測定ビームのサイズに対する参照ビームおよび測定ビーム間のビーム・シアの大きさを低減することができる。その結果、波面誤差および相対ビーム・シアに起因する電気干渉信号、および、ビーム・シアの結果である差分波面誤差に起因する電気干渉信号の測定された位相における非周期性非線形誤差の大きさを低減することができる。
【００２８】
他の長所は、電気干渉信号の測定された位相における非周期性非線形誤差の大きさの低減が受動的に達成されることである。すなわち、誤差の低減は、サーボ制御ミラーなどの能動構成部分よりも、むしろ受動光学構成部分の包含により発生する。
【００２９】
さらなる長所は、干渉計の光学要素における複屈折により電気干渉信号の測定された位相における非周期性非線形誤差の大きさが低減され得ることである。
他の長所は、非周期性非線形誤差のサイズを増大させずに、干渉計のサイズが低減され得ることである。この長所は、例えば、干渉計の測定経路に沿った干渉計測定ビームのビーム径を増大させるためのビーム拡張無限焦点系を使用した結果である。ビーム無限焦点系は、反射された測定ビームが干渉計に再進入する前に測定ビームの本来の寸法にビームを戻すように構成されている。したがって、所望のサイズを有するビームが干渉分光システムにより測定物体に提供され得る一方、ビーム・サイズは干渉計自体内で低減される。
【００３０】
他の長所は、非周期性非線形誤差のサイズを増大させずに、干渉計の熱時定数が低減され得ることである。
本発明の他の長所は、温度勾配の影響への干渉計の感度が、非周期性非線形誤差のサイズを増大させずに低減され得ることである。
【００３１】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細については、添付の図面および以下の説明で述べる。本発明の他の特徴、目的、および長所は、下記の説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかとなる。なお、図面中の同様の参照記号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１を参照すると、干渉分光システム１００は、全般に符号３０で示される二重経路平面ミラー干渉計と、光源１０と、平面ミラー測定物体５０と、検出器２０と、電子プロセッサ２４と、無限焦点系４０と、を含む。干渉分光システム１００は、干渉計３０と検出器２０との間に位置決めされた分析器２２も含む。
【００３３】
図１に示された干渉計３０は、高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）であり、偏光ビーム・スプリッタ３１と、逆反射器３２と、参照ミラー３３と、１／４波長板３５，３６とを含む。任意で、干渉計３０は、無限焦点系４０によるガラスにおける参照ビームの経路と測定ビームの経路との間の光路長差を低減するためのスペーサ３４（例えば、ガラス・スペーサ）を含む。
【００３４】
干渉分光システム１００の動作中、光源１０は入力ビームを経路５１に沿って干渉計３０に向けて差向ける。偏光ビーム・スプリッタ３１は入力ビームを測定ビームおよび参照ビームに分割する。測定ビームおよび参照ビームは互いに直交に偏光される。参照ビームは参照ミラー３３を通過し、逆反射器３２で反射され、参照ミラー３３に戻る。２回目に参照ミラー３３で反射された後、偏光ビーム・スプリッタ３１は参照ビームを出力ビーム経路５６に沿って分析器２２および検出器２０に向けて差向ける。
【００３５】
測定ビームは経路５２に沿って干渉計から出て、無限焦点系４０を横切り、経路５３に沿って測定物体に向かって進行し続ける。測定物体５０で反射されると、第１の通過ビームは経路５２，５３に沿って干渉計３０に戻る。偏光ビーム・スプリッタは、測定ビームを、経路５４に沿って逆反射器３２で反射させ、続いて、測定物体５０に戻るように差向ける。測定物体への２回目の通過で、測定ビームは無限焦点系４０を再び横切り、経路５５に沿って無限焦点系から出る。第２の通過測定ビームは測定物体５０で反射され、経路５５，５４に沿って干渉計３０に戻り、無限焦点系４０を再び横切る。２回目の通過後、測定ビームは出力ビーム経路５６に沿って干渉計３０を外出する。出力ビーム経路５６に沿って伝播する測定ビームおよび参照ビームは、まとめて出力ビームと呼ばれる。
【００３６】
無限焦点系４０は２つの無限焦点付属器具（attachment）、すなわち、無限焦点付属器具４１および無限焦点付属器具４２を含む。無限焦点付属器具４１は第１の通過測定ビームの経路内に位置決めされ、無限焦点付属器具４２は第２の通過測定ビームの経路内に位置決めされる。
【００３７】
無限焦点付属器具４１は、第１の通過測定ビームが干渉計３０から測定物体５０に向かって進行する際に、該第１の通過測定ビームの直径を拡張する。逆に、無限焦点付属器具は、反射された第１の通過測定ビームが測定物体５０から干渉計３０に戻る際に、反射された第１の通過測定ビームの直径を低減する。したがって、第１の通過測定ビームの直径は、経路５２に沿った同ビームの直径と比較して、同ビームが経路５３に沿って伝播する際に、より大きいものとなる。
【００３８】
同様に、無限焦点付属器具４２は、第２の通過測定ビームが干渉計３０から測定物体５０に向かって進行する際に同ビームの直径を拡張し、かつ、反射された第２の通過測定ビームが測定物体５０から干渉計３０に戻る際に同ビームのサイズを低減する。
【００３９】
測定物体５０が測定ビーム経路５３，５５に対して定格上で直交であると、出力ビームの測定ビーム成分および参照ビーム成分は、入力ビームの伝播方向に平行な伝播方向を持つ同空間にわたるビーム成分である。出力ビームの測定ビーム成分は、測定物体平面ミラー５０が傾けられるに従って横方向にシアリング（shear）される。測定物体５０に向かって伝播しているビームのための無限焦点系４０による倍率ηについて、シアの大きさは、角度αの測定物体ミラー５０の回転に対して（４αＬＭ）／ηであり、ここで、ＬＭは測定ビーム経路の一方向での物理的長さである。
【００４０】
概して、測定物体５０の回転は、物体平面ミラーに対する２つの直交した軸についての回転を含む。無限焦点系４０の後の干渉計における第１の通過測定ビームの対応するビーム・シアは、（２αＬＭ）／ηである。すなわち、無限焦点付属器具４１は、第１の通過測定ビームが経路５３に沿って同無限焦点付属器具に進入する際に、同ビームのビーム・シアに対し、経路５２に沿って無限焦点付属器具４１を外出する同ビームのビーム・シアを低減する。
【００４１】
したがって、ビーム径に対するビーム・シアの大きさに対して、ηの係数による低減が得られる。ビーム・シアのこの低減は、非周期性非線形誤差の対応した低減をもたらし得る。測定ビームのサイズの低減は、測定ビームの測定物体への第１の通過の後の干渉計への再進入の前に、ビームに導入される波面誤差の影響を必ずしも低減しない。しかし、低減されたビーム・サイズにより、測定物体への測定ビームの第１の通過と第２の通過との間において測定ビームが干渉計の構成部分を介して伝播する間に、測定ビームに導入された波面誤差の規模が低減される。ビームに導入された波面誤差がビーム・サイズに合わせて線形に変動するまでは、非周期性非線形誤差に対する同波面誤差の影響は必ずしも低減されない。しかし、波面誤差がビーム・サイズに合わせて非線形に変動する場合、関連する非周期性非線形誤差に対する波面誤差の影響は、低減され得る。これらの影響は、以下の実施例に示されている。
【００４２】
同様の結果が、参照ビーム経路内に無限焦点系を挿入するために得られ得る。したがって、特定の実施形態において、無限焦点系は参照ビームの経路内に位置決めされ得る。
ビーム・シア、ならびに、コモン・モード型および差分モード型の波面誤差の影響は、成分偏光状態に関する出力ビームの成分を混合するために使用される手順、および、電気干渉信号を発生するべく、混合された出力ビームを検出するために使用される手順に依存する。混合された出力ビームは、例えば、検出器上への混合ビームのいかなる合焦もなしに、検出器により該検出器上に合焦されたビームとして混合出力ビームを検出することにより、または、シングル・モードまたはマルチ・モードの光ファイバ内に混合出力ビームを射出して、光ファイバにより伝送される混合出力ビームの一部を検出することにより、検出される。ビーム・シア、ならびに、コモン・モード型および差分モード型の波面誤差の影響は、混合出力ビームを検出する手順でビーム・ストップが使用されていれば、ビーム・ストップの特性にも依存する。
【００４３】
差分モード型の干渉計における非周期性非線形性を発生する他の機構は、干渉計における参照ビームおよび測定ビームの光路の温度の相対変化である。
混合出力ビームの第１ビーム成分および第２ビーム成分が、ガウス強度分布を有し、かつ、それぞれ波面誤差関数Δφ１およびΔφ２を有する差分モード型の波面誤差の実施例を考える。波面誤差関数Δφ１およびΔφ２は、差分モード型の実施例では、同じ関数の形および逆の符号を有する。波面誤差関数Δφ１およびΔφ２は以下のように表し得る。
【００４４】
【数３】
2009500607.tif 000005
ここで、ｗは出力ビームの振幅が係数１／ｅにより低減される半径であり、ｅは自然対数の底であり、λはビーム成分の波長であり、ｋは端数ｋ＝２π／λであり、εｊは波面誤差のサイズを特徴付ける次元のないパラメータである。半径ｗ、λ＝６３３ｎｍ、二重経路干渉計、大きさｂの相対ビーム・シア、および、検出器におけるいかなるストップもなしに検出される混合ビームのガウス・ビームに対するλ／２０の平均自乗根波面誤差に対応するεｊの値について、電気干渉信号の測定された位相において誤差ΔΦｊ、および、測定物体の相対位置において誤差ξｊがある。ΔΦｊおよびξｊの値は、２ｗ＝６ｍｍおよびｂ＝１．５ｍｍの実施例について表１に掲げられている。同様に、表１に掲げられているのは、η＝４の実施例についての誤差ξｊ／ηｊである。
【００４５】
【表１】
2009500607.tif 000006
例えば、混合出力ビームが検出器上に合焦されているか、または、マルチ・モード光ファイバ内に射出されて検出された場合には、測定された変位の誤差は表１に与えられたものとは全く異なり得る。
【００４６】
η＝４の係数による本発明におけるビームのサイズの低減の影響の実施例がｊの関数として表１の第５欄に掲げられている。表１の第５欄の実施例は、差分モード型のものである。
【００４７】
無限焦点系を含む干渉計システムにおいては、干渉計により導入された相対ビーム・シアおよび波面誤差の変化により、１桁の大きさ以上の非周期性非線形誤差の大きさの低減があることがある。
【００４８】
無限焦点系は、無限焦点系の製造における不完全さの結果としての波面誤差を導入することがある。しかし、無限焦点系を介したビーム伝播の特定の方向について、ビームのサイズが低減される無限焦点系の各表面／界面および関連した光学媒体において、この表面／界面および関連した媒体により導入された波面誤差は、したがって、低減される。特定の程度の波面誤差に対する低減の効果は、波面誤差の程度が高まるに従って大きくなる。そのため、波面誤差の発生に関した無限焦点系の有効な表面の数および関連した光路長は、２桁のものである。このことは、例えば、１７個の二重経路平面ミラー干渉計についての有効な表面の数および関連した光路長と比較するべきものである。
【００４９】
参照ビームおよび／または測定ビームのサイズの低減の効果は、ビーム・シアの変化を伴う非周期性非線形誤差のサイズを増大させることなく干渉計のサイズを低減することができるというものである。干渉計のサイズの低減は、非周期性非線形誤差の生成における干渉計の構成部分におけるビーム・シアおよび複屈折の組合せられた影響も低減することができる。干渉計のサイズの低減は、非周期性非線形誤差のサイズを増大させずに干渉計の熱時定数を低減し得るという効果をさらに有する。干渉計のサイズ低減の付加的な効果は、非周期性非線形誤差のサイズを増大させずに、熱勾配の影響に対する干渉計の感度を低減し得ることである。
【００５０】
無限焦点付属器具４１，４２の形態は変更され得る。一般に、無限焦点付属器具は、無限焦点レンズおよび／またはアナモルフィック無限焦点付属器具を含むことができる（例えば、Handbook Of Optics II、第２版（マグローヒル社（McGraw-Hill））のダブリュー  ビー  ウエザレル（W.B.Wetherell）による「Afocal Systems」と題された第２章を参照）。無限焦点系の実施形態が図２ａに線図で示されている。図２ａに示された無限焦点系２００はガリレイ無限焦点レンズとして知られている。ガリレイ無限焦点レンズ２００は、それぞれ収束レンズ１７７Ａおよび発散レンズ１７７Ｂを含む。代案として、ケプラー無限焦点レンズが使用され得る。ケプラー無限焦点レンズが使用された場合、ケプラー無限焦点レンズの反転特性が感度の符号を変化させる。
【００５１】
アナモルフィック無限焦点付属器具は、円筒形レンズ、プリズム、および／または、複屈折要素に基づくことができる。プリズム型アナモルフィック無限焦点付属器具の実施例は、図２ｂに線図に示されている。図示されたプリズム型アナモルフィック無限焦点付属器具２１０は２つのプリズム１７８Ａ，１７８Ｂを含む。
【００５２】
複屈折アナモルフィック無限焦点付属器具の実施例が図２ｃに示されている。アナモルフィック無限焦点付属器具２２０は、一体に固着された２つの複屈折プリズム１７９Ａ，１７９Ｃを含む。図２ｃは拡大モード（すなわち、付属器具を外出して左から右に伝播するビームが、付属器具に進入するビームに対して拡大される）における複屈折アナモルフィック無限焦点付属器具の動作を示している。複屈折プリズムは、例えば、方解石およびパラテルル石などの単軸結晶を含むことができる。複屈折プリズム１７９Ａ，１７９Ｃの光軸が、それぞれ要素１７９Ｂ，１７９Ｄとして図２ｃに示されている。入力ビームの偏光は臨時のものである。複屈折アナモルフィック無限焦点付属器具を介した入力ビームの経路、および、光軸１７９Ｂ，１７９Ｄについての方向が、収束単軸結晶を含むシステムについて示されている。ここで、通常の屈折率は臨時の屈折率よりも小さい。
【００５３】
図１は、ＨＳＰＭＩを備えた無限焦点系の使用を示している。この無限焦点系は、他のタイプの干渉計を使用したシステムにおけるビーム・シアおよび関連した誤差を低減するためにも使用され得る。
【００５４】
例えば、無限焦点系は分散測定用の実用例において使用され得る。分散測定用実用例において、非周期性非線形誤差の影響は大きさの１つまたは複数の桁で増幅され得る。分散測定用実用例において、光路長の測定は、例えば５３２ｎｍおよび１０６４ｎｍなど多くの波長において行われ、かつ、距離測定用干渉計の測定経路における気体の分散を測定するために使用される。分散の測定値は、距離測定用干渉計により測定された光路長を物理的な長さに変換するために使用され得る。このような変換は重要となり得る。なぜなら、たとえ測定物体への物理的距離が不変であっても、測定された光路長の変化が、測定アーム内の気体の擾乱により、および／または、平均密度の変化により引き起こされるからである。
【００５５】
外部からの分散測定に加えて、光路長の物理的長さへの変換は、ガスの固有な値の知識を必要とする。係数Γは適した固有値であり、かつ、分散干渉分光法において使用される波長についての気体の逆分散力である。Γの値は、例えば、分散の測定に使用される波長にもよるが、約２０から１００の範囲にある。外部からの分散測定における非周期性非線形誤差の影響は、光路長の物理的長さへの変換においてΓの係数により増倍される。
【００５６】
係数Γは別個に、または、文献値に基づき測定され得る。干渉計中の非周期性非線形性は、係数Γの測定にも寄与している。加えて、非周期性非線形性は、ビームの波長を測定および／またはモニタするために使用される干渉計の測定値を劣化させ得る。
【００５７】
さらに、無限焦点系は、共通に所有されている「Zero Shear Plane Mirror Interferometer」と題された米国特許出願第１０／２２７１６７（Ｚ−３４５）号明細書、および、「Zero Shear Non-Plane Mirror Interferometers 」と題された米国特許出願第１０／２２７１６６（Ｚ−３４６）号明細書、シー  ザノニ（C.Zanoni）による「Differential interferometer arrangements for distance and angle measurements:Principles,advantages and applications 」と題された記事、VDI Berichte Nr.749,93~106（1989年）に説明されている干渉計などの他の形態の干渉計においても使用され得る。引用された２件の米国特許出願はヘンリー  エー  ヒル（Henry A.Hill）による。引用された２件の米国特許出願明細書および引用されたザノニ（Zanoni)による記事の内容全体は、本明細書に援用される。
【００５８】
本明細書において説明されている干渉分光システムは高度に正確な測定値を提供する。このようなシステムは、コンピュータチップなどの大規模集積回路を製造する際に使用されるリソグラフィ用の実用例において特に有用である。リソグラフィは半導体製造業界のための重要な技術的駆動者となっている。重ね合わせの改善は、１００ｎｍへの、および、１００ｎｍを下回る線幅（設計ルール）への５つの最も困難な挑戦の１つであり、例えば、Semiconductor Industry Roadmap、82ページ（1997年）を参照されたい。
【００５９】
重ね合わせは、ウェハ・ステージおよびレチクル（または、マスク）ステージを位置決めするために使用される距離測定用干渉計の性能、すなわち、正確さおよび精度に直接依存している。リソグラフィ手段が年間５０００万〜１億ドルの製品を生産する可能性があるため、改善された性能の距離測定用干渉計からの経済価値は大きなものとなる。リソグラフィ手段の生産量の各１％の増加は、集積回路製造業者に年間約１００万ドルの経済的利益をもたらし、リソグラフィ手段の販売業者には実質的な競争上の利点をもたらす。
【００６０】
リソグラフィ手段の機能は、空間的にパターニングされた放射をフォトレジストがコーティングされたウェハ上に差向けることである。この工程は、ウェハのどの場所が放射を受光するのかを決定する（位置合わせ）工程と、その場所のフォトレジストに放射を照射する（露光）工程と、を含む。
【００６１】
ウェハを適切に位置決めするために、ウェハは、専用のセンサにより測定され得るウェハ上の位置合わせマークを含む。位置合わせマークの測定された位置は手段内のウェハの位置を定義する。この情報は、ウェハ表面の所望のパターニング仕様とともに、空間的にパターニングされた放射に対するウェハの位置合わせを誘導する。このような情報に基づき、フォトレジストがコーティングされたウェハを支持している平行移動可能なステージは、放射がウェハの正確な位置を露光するようにウェハを移動する。
【００６２】
露光中に、放射源はパターニングされたレチクルを照射し、このレチクルは空間的にパターニングされた放射を生成するために放射を散乱させる。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は、以下に相互交換可能に使用されている。縮小リソグラフィの場合、縮小レンズは散乱された放射を集光し、レチクル・パターンの縮小画像を形成する。代案として、プロキシミティ印刷の場合、散乱された放射は、レチクル・パターンの１：１画像を生成するためにウェハに接触する前に、短い距離（典型的に、ミクロンの桁）を伝播する。放射は、放射パターンをレジスト中の潜像に変換するレジスト中での光化学工程を開始する。
【００６３】
干渉分光システムは、ウェハおよびレチクルの位置を制御し、かつ、ウェハ上にレチクルの画像を登録する位置決め機構の重要な構成部分である。このような干渉分光システムが上述の特徴を含んでいれば、距離測定への周期性誤差の寄与が最小に抑えられるに従って、システムにより測定された距離の正確さが高まる。
【００６４】
一般に、露光システムとも呼ばれるリソグラフィ・システムは、典型的に、照射システムおよびウェハ位置決めシステムを含む。照射システムは紫外線、可視光、Ｘ線、電子線、または、イオン放射などの放射を供給するための放射源と、放射にパターンを与え、それにより、空間的にパターニングされた放射を発生するためのレチクルまたはマスクと、を含む。さらに、縮小リソグラフィの場合、照射システムは、空間的にパターニングされた放射をウェハ上に像化（imaging）するためのレンズ組立体を含むことができる。像化された放射はウェハ上にコーティングされたレジストを露光する。照射システムは、マスクを支持するためのマスク・ステージと、マスクを介して差向けられた放射に対してマスク・ステージの位置を調整するための位置決めシステムも含む。ウェハ位置決めシステムはウェハを支持するためのウェハ・ステージと、像化された放射に対するウェハ・ステージの位置を調整するための位置決めシステムとを含む。集積回路の製造は多数の露光工程を含むことができる。リソグラフィの全般的な参照としては、例えば、内容が本明細書に援用されている「Microlithography: Science and Technology」（Marcel Dekker,Inc.、New York、1998年）におけるジェー  アール  シーツ（J.R.Sheats）およびビー  ダブリュー  スミス（B.W.Smith ）を参照されたい。
【００６５】
上述の干渉分光システムは、、レンズ組立体、放射源、または、支持構造体などの露光システムの他の構成部分に対して、ウェハ・ステージおよびマスク・ステージの各々の位置を精密に測定するために使用される。このような場合、干渉分光システムは、マスク・ステージおよびウェハ・ステージの１つなどの可動要素に装着された静止構造体および測定物体に装着される。代案として、状況は、静止物体に装着された可動物体および測定物体に装着された干渉分光システムを使用して逆転される。
【００６６】
より一般的には、このような干渉分光システムは、干渉分光システムが構成部分の１つに装着され、またはそれによって支持され、測定物体が構成部分の他のものに装着され、またはそれによって支持されている露光システムのいずれか１つの構成部分の位置を、露光システムのいずれかの他の構成部分に対して測定するために使用され得る。
【００６７】
干渉分光システム１１２６を使用したリソグラフィ・スキャナ１１００の実施例が図３に示されている。干渉分光システムは露光システム内の（図示されていない）ウェハの位置を精密に測定するために使用されている。ここで、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および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、フレーム１１０２は他の支持構造体およびそれらの構造体上に搬送された様々な構成部分を担持している。露光基部１１０４は自身の頂部上にレンズ筐体１１０６を搭載しており、レンズ筐体１１０６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されるレチクル・ステージまたはマスク・ステージ１１１６が搭載されている。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、要素１１１７により概略が示されている。位置決めシステム１１１７は、例えば、圧電トランスデューサ要素および対応する制御電子回路を含むことができる。説明されているこの実施形態には含まれていないが、上述の干渉分光システムの１つまたは複数は、マスク・ステージ、ならびに、リソグラフィ構造体を製造するための工程において位置が正確にモニタされなければならない他の可動要素の位置を精密に測定するためにも使用され得る（上記したシーツおよびスミスの「Microlithography:Science and Technology」）。
【００６８】
露光基部１１０４の下方に懸垂されているのは、ウェハ・ステージ１１２２を搬送する支持基部１１１３である。ステージ１１２２は、干渉分光システム１１２６によりステージに差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。干渉分光システム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は、要素１１１９により概略が示されている。位置決めシステム１１１９は、例えば、圧電トランスデューサ要素および対応する制御電子回路を含むことができる。測定ビームは、露光基部１１０４に搭載された干渉分光システムに反射し戻る。干渉分光システムは既に説明された実施形態のいずれかとすることができる。
【００６９】
動作中、放射ビーム１１１０、例えば、（図示されていない）紫外線（ＵＶ）レーザからのＵＶビームは、ビーム整形光学系組立体１１１２を通過し、ミラー１１１４で反射された後、下方に進行する。その後、放射ビームはマスク・ステージ１１１６により搬送された（図示されていない）マスクを通過する。この（図示されていない）マスクは、レンズ筐体１１０６内に搬送されたレンズ組立体１１０８を介してウェハ・ステージ１１２２上の（図示されていない）ウェハ上に像化される。基部１１０４および基部１１０４により支持されている様々な構成部分は、バネ１１２０により描かれている緩衝システムにより環境からの振動から隔離されている。
【００７０】
リソグラフィ・スキャナの他の実施形態において、既に説明された干渉分光システムの１つまたは複数は、例えば、ウェハ・ステージおよびレチクル（または、マスク）ステージに限定されないが、これらに伴う多くの軸および角度に沿って距離を測定するために使用され得る。同様に、ＵＶレーザ・ビームよりもむしろ、例えば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビーム、および、可視光ビームを含めた他のビームが、ウェハを露光するために使用され得る。
【００７１】
いくつかの実施形態において、リソグラフィ・スキャナは、当技術分野においてカラム参照として知られているものを含むことができる。このような実施形態において、干渉分光システム１１２６は、放射ビームを差向ける、例えば、レンズ筐体１１０６などの何らかの構造体上に搭載された（図示されていない）参照ミラーに接触する外部参照経路に沿って（図示されていない）参照ビームを差向ける。参照ミラーは、参照ビームを干渉分光システムに反射し戻す。干渉分光システム１１２６により生成された干渉信号は、ステージ１１２２から反射された測定ビーム１１５４とレンズ筐体１１０６上に搭載された参照ミラーから反射された参照ビームとを結合する際に、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、他の実施形態において、干渉分光システム１１２６は、レチクル（またはマスク）ステージ１１１６またはスキャナ・システムの他の可動構成部分の位置の変化を測定するために位置決めされる。最後に、干渉分光システムは、スキャナに加えて、または、スキャナよりはむしろステッパを含むリソグラフィ・システムと同様の形で使用され得る。
【００７２】
当技術分野でよく知られているように、リソグラフィは、半導体デバイスのための製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５４８３３４３号明細書はそのような製造方法のための工程の概要を述べている。これらの工程は図４ａおよび４ｂを参照して以下に説明される。図４ａは半導体チップ（例えば、ＩＣまたはＬＳＩ）、液晶パネル、または、ＣＣＤなどの半導体デバイスを製造する流れのフロー・チャートである。工程１１５１は半導体デバイスの回路を設計するための設計工程である。工程１１５２は回路パターンの設計に基づきマスクを製造するための工程である。工程１１５３はシリコンなどの材料を使用することによりウェハを製造するための工程である。
【００７３】
工程１１５４は前工程と呼ばれるウェハ工程であり、同工程では、このように準備されたマスクおよびウェハを使用することにより、リソグラフィを介してウェハ上に回路が形成される。マスク上のそれらのパターンに十分な空間分解能を持って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手段の干渉分光による位置決めが必要である。本明細書に説明されている干渉分光の方法およびシステムは、ウェハ工程において使用されるリソグラフィの有効性を改善するために特に有用とされ得る。
【００７４】
工程１１５５は組立工程であり、後工程と呼ばれ、同工程において、工程１１５４により処理されたウェハは半導体チップに形成される。この工程は組立て（ダイシングおよびボンディング）ならびにパッケージング（チップの密封）を含む。工程１１５６は検査工程であり、同工程では、工程１１５５により生産された半導体デバイスの動作性チェックや耐性チェックなどが行われる。これらの工程を使用して、半導体デバイスが仕上げられ、同デバイスは出荷される（工程１１５７）。
【００７５】
図４ｂはウェハ工程の詳細を示すフロー・チャートである。工程１１６１はウェハの表面を酸化するための酸化工程である。工程１１６２はウェハ表面上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤ工程である。工程１１６３は蒸着によりウェハ上に電極を形成するための電極形成工程である。工程１１６４はウェハにイオンを注入するためのイオン注入工程である。工程１１６５はウェハにレジスト（光感応性材料）を塗布するためのレジスト工程である。工程１１６６は上述の露光装置を介してウェハ上にマスクの回路パターンを露光により印刷（すなわち、リソグラフィ）するための露光工程である。再び、上述したように、本明細書に説明された干渉分光のシステムおよび方法の使用は、このようなリソグラフィ工程の正確さおよび精度を改善する。
【００７６】
工程１１６７は露光されたウェハを現像するための現像工程である。工程１１６８は現像され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工程である。工程１１６９は、エッチング工程が施された後にウェハ上に残っているレジスト材料を剥離するためのレジスト剥離工程である。これらの工程を繰り返すことにより、ウェハ上に回路パターンが形成され、重ねられていく。
【００７７】
上述の干渉分光システムは、物体の相対的位置が精密に測定される必要のある他の実用例においても使用され得る。基盤またはビームが移動するに従い、例えば、レーザ、Ｘ線、イオン、または、電子ビームなどの書き込みビームにより基板上にパターンが形成されていく実用例において、干渉分光システムは、基板と書き込みビームとの間の相対移動を測定するために使用され得る。
【００７８】
実施例として、書き込みシステム１２００の概略が図５に示されている。放射源１２１０は書き込みビーム１２１２を発生し、ビーム合焦組立体１２１４は放射ビームを可動ステージ１２１８により支持された基板１２１６に差向ける。ステージの相対位置を決定するために、干渉分光システム１２２０は、参照ビーム１２２２をビーム合焦組立体１２１４上に搭載されたミラー１２２４に差向けるとともに、測定ビーム１２２６をステージ１２１８上に搭載されたミラー１２２８に差向ける。参照ビームがビーム合焦組立体上に搭載されたミラーに接触するため、ビーム書き込みシステムはカラム参照を使用するシステムの実施例となっている。干渉分光システム１２２０は既に説明された干渉分光システムのいずれかとすることができる。干渉分光システムにより測定された位置の変化は、基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉分光システム１２２０は、基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対位置を示す測定信号１２３２を制御器１２３０に送る。制御器１２３０は、ステージ１２１８を支持および位置決めする基部１２３６に出力信号１２３４を送る。加えて、基板の選択された位置のみにおいて、光物理的または光化学的変化を引き起こすに十分な強度を持って書き込みビームが基板に接触するように、制御器１２３０は書き込みビーム１２１２の強度を変化させる、または、同ビーム１２１２を遮断するために放射源１２１０に信号１２３８を送る。
【００７９】
さらに、いくつかの実施形態において、制御器１２３０は、例えば信号１２４４を使用して、ビーム合焦組立体１２１４により、基板の一つの領域にわたって書き込みビームを走査させる。その結果、制御器１２３０はシステムの他の構成部分に基板をパターニングするように指示する。典型的に、パターニングは制御器に記憶されている電子的設計パターンに基づく。いくつかの実用例において、書き込みビームは基板上にコーティングされたレジストをパターニングし、他の実用例においては、書き込みビームが基板を直接にパターニング、例えば、エッチングする。
【００８０】
このようなシステムの重要な実用例は、既に説明されたリソグラフィ方法において使用され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、電子ビームが、クロムがコーティングされたガラス基板をパターニングするために使用され得る。書き込みビームが電子ビームであるこのような場合、ビーム書き込みシステムは真空中の電子ビーム経路を包含する。同様に、書き込みビームが、例えば、電子またはイオンのビームである場合、ビーム合焦組立体は、荷電粒子を真空下で基板上に合焦および差向けするための４極レンズなどの電場発生器を含む。書き込みビームが放射ビーム、例えば、Ｘ線、ＵＶ、または可視光の放射である他の場合、ビーム合焦組立体は、基板に放射を合焦および差向けするための対応する光学系を含む。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の思想および範囲から逸脱せずに種々の変更を行い得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】測定ビーム経路内に無限焦点系を備えた高安定性平面ミラー干渉計の線図。
【図２ａ】ガリレイ無限焦点レンズを含む無限焦点系の立面線図。
【図２ｂ】プリズム・アナモルフィック無限焦点付属器具を含む無限焦点系の立面線図。
【図２ｃ】複屈折アナモルフィック無限焦点付属器具を含む無限焦点系の立面線図。
【図３】干渉計を含むリソグラフィ手段の実施形態の概略図。
【図４ａ】集積回路を作成するための工程を説明するフロー・チャート。
【図４ｂ】集積回路を作成するための工程を説明するフロー・チャート。
【図５】干渉分光システムを含むビーム書き込みシステムの概略図。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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