(57)【要約】本発明は、標準ビーム経路（１２１）からのビーム経路の偏差を考慮するために干渉計の測定値を補償する方法を特徴とする。干渉計のビーム経路の標準経路からの偏差を判定することができ、干渉計システムの使用に先だって、および／または干渉計システムがオフラインの間に、干渉計（１１０）を較正する。この較正情報（１４０）は、干渉計システム（１０１）に供給され、ビーム経路偏差が考慮されるように測定値（１２０）を補正するシステムにより用いられる。
2005525548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
その少なくとも一方が干渉計システムの測定対象物に接触する２つのビーム経路間の光路差に関係する位相を含む出力ビームを干渉計システムの干渉計を用いて生成すること、
前記干渉計システムにおける欠陥に起因する少なくとも一方の前記ビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮に入れた事前較正情報を提供すること、
前記出力ビームから得られる情報および事前較正情報に基づいて、少なくとも１つの自由度について前記測定対象物の位置を判定すること、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記欠陥は、前記干渉計の少なくとも１つの光学部品における欠陥を含む、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記干渉計の少なくとも１つの光学部品における前記欠陥は、前記光学部品の表面における欠陥を含む、方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記干渉計の少なくとも１つの光学部品における前記欠陥は、前記光学部品における全体的欠陥を含む、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記欠陥は、前記測定対象物の光学部品における欠陥を含む、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記欠陥は、光源から供給される入力ビームが前記干渉計に至る入力ビーム経路から偏差する原因となる前記光源における欠陥を含む、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記事前較正情報は、前記干渉計に対する前記測定対象物の角度方向、前記測定対象物と前記干渉計との間の距離、および前記入力ビームの前記干渉計に対する方向の内の少なくとも１つに関してパラメータ化される、方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記事前較正情報は、前記干渉計に対する前記測定対象物の角度方向、前記測定対象物と前記干渉計との間の距離、および前記入力ビームの前記干渉計に対する方向の内の少なくとも２つに関してパラメータ化される、方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記事前較正情報は、前記干渉計に対する前記測定対象物の角度方向、前記測定対象物と前記干渉計との間の距離、および前記入力ビームの前記干渉計に対する方向に関してパラメータ化される、方法。
【請求項１０】
請求項７記載の方法において、前記予備較正情報を、電子格納媒体に、ある表現として格納する、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、前記表現は、参照表を備える、方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法において、前記表現は、関数表現を備える、方法。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、前記測定対象物の少なくとも１つの自由度に対して判定した位置は、前記干渉計に対する前記測定対象物の変位に関係する、方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記測定対象物の少なくとも１つの自由度に対して判定した位置は、前記測定対象物の前記干渉計に対する変位である、方法。
【請求項１５】
請求項１記載の方法において、前記測定対象物の少なくとも１つの自由度に対して判定した位置は、前記測定対象物の角度方向に関係する、方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記測定対象物の少なくとも１つの自由度に対して判定した位置は、前記測定対象物の角度方向である、方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、前記測定対象物の位置を判定することは、前記出力ビームの位相を測定すること、所定の情報から得られた１つ以上の値に基づいて、前記測定対象物の位置に前記位相を関係付けること、を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、前記所定の情報から得られた前記値は、前記位相に基づいて選択される、方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法において、前記所定の情報から得られた前記値は、前記測定対象物の角度方向に基づいて選択される、方法。
【請求項２０】
請求項１７記載の方法において、前記所定の情報から得られた前記値は、前記標準経路に関連して、前記光源から前記干渉計まで得られた入力ビームの経路に基づいて選択される、方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法であって、前記入力ビーム経路の前記標準経路からの偏差を監視することを更に備える、方法。
【請求項２２】
請求項１７記載の方法において、前記位相Φ、および前記光路差間の関係は、次の式
Φ＝２ｐｋＬζ（１−（θ−η）2）
で表すことができ、ここで、ｐは整数、ｋは波数、Ｌは干渉計と測定対象物との間の相対距離、θは測定対象物の干渉計に対する角度方向、ζおよびηは、少なくとも１つの前記ビーム経路の前記標準ビーム経路からの偏差に依存する項である、方法。
【請求項２３】
請求項１記載の方法において、前記干渉計を用いて前記出力ビームを生成することは、前記測定対象物を前記干渉計に対して移動させつつ前記出力ビームを生成することを含み、前記測定対象物の位置を判定することは、相対的移動中前記測定対象物の位置を監視することを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１記載の方法において、前記干渉計を用いて前記出力ビームを生成することは、入力ビームを少なくとも２つのビームに分離すること、該２つのビームを２本のビーム経路に沿って方向付けること、前記ビームの少なくとも一方が前記測定対象物に接触した後に、前記２つのビームを再結合すること、を含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、双方のビーム経路が前記測定対象物に接触する、方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、前記光路差は、前記測定対象物の前記干渉計に対する角度方向に関係する、方法。
【請求項２７】
方法であって、
その少なくとも一方が干渉計システムにおける測定対象物に接触する２つのビーム経路間の光路差に関係する位相を含む出力ビームを干渉計を用いて生成すること、
前記干渉計の光源、前記干渉計、または前記測定対象物の少なくとも１つにおける欠陥に起因する少なくとも一方の前記ビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮に入れた事前較正情報を提供すること、
前記事前較正情報および前記出力ビームから得られる情報に基づいて、前記干渉計に対する前記測定対象物の変位を判定すること、
を備える、方法。
【請求項２８】
方法であって、
干渉計システムにおける欠陥に起因する少なくとも１つのビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した事前較正情報に基づいて、前記干渉計システムによって行われた干渉測定を補正することを備える、方法。
【請求項２９】
方法であって、
干渉計システムにおける欠陥に起因する少なくとも１つのビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した情報を決定することによって前記干渉計システムを較正することを備える、方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、前記較正することは、前記光路差を変化させながら、前記干渉計システムにおける１つ以上の中間ビームの方向変化を監視することを含む、方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の方法において、前記光路差を変化させることは、前記干渉計システムにおいて測定対象物を干渉計に対して変位させることを含む、方法。
【請求項３２】
請求項３０記載の方法において、前記光路差を変化させることは、前記干渉計システムにおいて測定対象物の干渉計に対する角度方向を変化させることを含む、方法。
【請求項３３】
装置であって、
その少なくとも１本が測定対象物に接触する２本のビーム経路間の光路差に関係する位相を含む出力ビームを生成するように構成されている干渉計と、
前記干渉計に接続されている電子コントローラであって、動作の間、出力ビームから得られた情報と、前記干渉計の光源、前記干渉計、または前記測定対象物の少なくとも１つにおける欠陥に起因する少なくとも１つの前記ビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した事前較正情報とに基づいて、少なくとも１つの自由度について前記測定対象物の位置を判定する電子コントローラと、
を備える、装置。
【請求項３４】
装置であって、
干渉計の光源、前記干渉計、または測定対象物の少なくとも１つにおける欠陥に起因する少なくとも１つの前記ビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した事前較正情報を格納する電子格納媒体を備える、装置。
【請求項３５】
ウェハ上に集積回路を製造する際に用いるリソグラフィ・システムであって、
前記ウェハを支持するステージと、
前記ウェハ上に、空間的にパターン化した放射光を結像する照明システムと、
前記ステージの結像放射光に対する位置を調節する位置決めシステムと、
前記結像放射光に対する前記ウェハの位置を監視する請求項３３記載の装置と、
を備える、システム。
【請求項３６】
ウェハ上に集積回路を製造する際に用いるリソグラフィ・システムであって、
前記ウェハを支持するステージと、
放射光源と、マスクと、位置決めシステムと、レンズ・アセンブリと、請求項３３記載の装置とを含む照明システムと、
を備え、
動作の間、前記光源は、前記マスクを通過するように光を射出して空間的にパターン化された放射光を生成し、前記位置決めシステムは、前記光源からの放射光に対する前記マスクの位置を調節し、前記レンズ・アセンブリは、前記ウェハ上に、前記空間的にパターン化された放射光を結像し、前記装置は、前記光源からの放射光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３７】
リソグラフィ・マスクを製造する際に用い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書き込みビームを供給する光源と、
前記基板を支持するステージと、
前記書き込みビームを前記基板へ導くビーム誘導アセンブリと、
前記ステージおよびビーム誘導アセンブリを互いに対して位置決めする位置決めシステムと、
前記ビーム誘導アセンブリに対する前記ステージの位置を監視する請求項３３記載の装置と、
を備える、システム。
【請求項３８】
ウェハ上に集積回路を製造する際に用い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、
空間的にパターン化した放射光を前記ウェハ上に結像すること、
前記ステージの位置を調節すること、
請求項２８記載の方法を用いて、前記ステージの位置を監視すること、
を備える、方法。
【請求項３９】
集積回路の製造に用いるリソグラフィ方法であって、
マスクを通過するように入力放射光を方向付けて、空間的にパターン化した放射光を生成すること、
前記入力放射光に対してマスクを位置決めすること、
請求項２８記載の方法を用いて、前記入力放射光に対する前記マスクの位置を監視すること、
前記空間的にパターン化した放射光をウェハ上に結像すること、
を備える、方法。
【請求項４０】
ウェハ上に集積回路を製造する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構成要素を、リソグラフィ・システムの第２構成要素に対して位置決めして、空間的にパターン化した放射光で前記ウェハを露光すること、
請求項２８記載の方法を用いて、前記第１構成要素の前記第２構成要素に対する位置を監視すること、
を備える、方法。
【請求項４１】
集積回路の製造方法であって、請求項３８記載のリソグラフィ方法を備える、方法。
【請求項４２】
集積回路の製造方法であって、請求項３９記載のリソグラフィ方法を備える、方法。
【請求項４３】
集積回路の製造方法であって、請求項４０記載のリソグラフィ方法を備える、方法。
【請求項４４】
集積回路の製造方法であって、請求項３５記載のリソグラフィ・システムを用いることを備える、方法。
【請求項４５】
集積回路の製造方法であって、請求項３６記載のリソグラフィ・システムを用いることを備える、方法。
【請求項４６】
リソグラフィ・マスクの製造方法であって、
書き込みビームを基板へと方向付けて、前記基板にパターニングを行うこと、
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２８記載の干渉方法を用いて、前記書き込みビームに対する前記基板の位置を監視すること、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ・スキャナまたはステッパ・システムにおけるマスク・ステージ又はウェハ・ステージ等の測定対象物の直線的変位または角度変位を測定する干渉計、例えば、直線的変位および角度変位測定ならびに散乱干渉計や、波長を監視し気体の固有特性を判定する干渉計に関する。
【０００２】
（関連出願に対する相互参照）
本願は、２００２年５月１３日に出願され、「平面ミラー干渉計におけるビーム・ミスアライメントの幾何学的影響の補償」（ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＧＥＯＭＥＴＲＩＣ  ＥＦＦＥＣＴＳ  ＯＦ  ＢＥＡＭ  ＭＩＳＡＬＩＧＮＭＥＮＴＳ  ＩＮ  ＰＬＡＮＥ  ＭＩＲＲＯＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ）と題するヘンリー  エー．ヒル（Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌ）の仮特許出願第６０／３７８，００４号の優先権を主張する。その内容をこの参照により本願に引用する。
【背景技術】
【０００３】
変位測定干渉計は、光学干渉信号に基づいて、基準物に対する測定対象物の位置変化を監視する。干渉計は、測定対象物から反射した測定ビームを反射物体から反射した基準ビームと重ね合わせ、干渉させることによって、光学干渉信号を生成する。
【０００４】
多くの用途では、測定および基準ビームは、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、レーザ・ゼーマン分割(laser Zeeman splitting)によって、光音響変調によって、または複屈折素子等を用いてレーザ内部で生成することができる。直交する偏光によって、偏光ビーム・スプリッタは、測定ビームおよび基準ビームをそれぞれ測定対象物および基準物に方向付けることができ、反射した測定ビームおよび基準ビームを組み合わせて、重なり合った射出測定ビームおよび基準ビームを形成することができる。重なり合った射出ビームは、出力ビームを形成し、実質的に偏光板を通過する。偏光板は、射出する測定ビームおよび基準ビームの偏光を混合し、混合ビームを形成する。混合ビームにおける射出測定ビームおよび基準ビームの成分は互いに干渉するので、混合ビームの強度は、射出測定ビームおよび基準ビームの相対位相と共に変化する。
【０００５】
検出器は、混合ビームの時間依存強度を測定し、その強度に比例する電気干渉信号を生成する。測定ビームおよび基準ビームは異なる周波数を有するので、電気干渉信号は、射出する測定ビームおよび基準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。例えば、測定対象物を含むステージを並進させることによって、測定経路および基準経路の長さが互いに対して変化すると、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は測定対象物および基準物の相対速度、λは測定ビームおよび基準ビームの波長、ｎは光ビームが通過する媒体、例えば、空気または真空の屈折率、ｐは基準物および測定対象物への経路数である。測定した干渉信号の位相変化は、測定対象物の相対位置の変化に対応し、例えば、２πの位相変化は、実質的にλ／２（ｎｐ）の距離変化Ｌに対応する。距離２Ｌは、往復距離変化、即ち、測定対象物を含むステージまでの往復距離の変化である。言い換えると、位相Φは、理想的にはＬに直接比例し、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、以下の式で表される。
【０００６】
【数１】
2005525548.tif 000003
ここで、ｋ＝２πｎ／λであり、θは干渉計の基準軸に対する測定対象物の方向である。この軸は、Φが最大となる測定対象物の方向から決定することができる。θが小さい場合、式（１）は、次のように近似することができる。
【０００７】
【数２】
2005525548.tif 000004
生憎、観察可能な干渉位相
【０００８】
【数３】
2005525548.tif 000005
は、常に完全に位相Φに等しい訳ではない。多くの干渉計は、例えば、「周期誤差」として知られているような非線形性を含む。周期誤差は、測定した干渉信号の観察可能な位相および／または強度に対する影響として表すことができ、例えば、光路長２ｐｎＬの変化に対して正弦波状依存性を有する可能性がある。具体的には、位相の一次周期誤差は、例えば、（４πｐｎＬ）／λに対して正弦波状依存性を有し、位相の二次周期誤差は、例えば、２（４πｐｎＬ）／λに対して正弦波状依存性を有する。更に高次の周期誤差も存在する可能性があり、更に、副高調波周期誤差、並びに、検出器および信号処理電子回路を備えた干渉計システムのその他の位相パラメータの正弦波状依存性を有する周期誤差も存在し得る。
【０００９】
周期誤差に加えて、非周期的非線形性即ち非周期誤差も存在する。非周期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．カーニス（Ｎ．Ａ．Ｋｕｒｎｉｓ）、エー．ズーケ（Ａ．Ｓｚｏｋｅ）、エフ．ザーナイク（Ｆ．Ｚｅｒｎｉｋｅ）、ピー．エッチ．リー（Ｐ．Ｈ．Ｌｅｅ）、およびエー．ジャバン（Ａ．Ｊａｖａｎ）の精密二ビーム操作マイケルソン干渉計による高精度レーザ波長測定（Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｗｉｔｈ  Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｔｗｏ−Ｂｅａｍ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）(Applied Optics, 20(5), 736-757, 1981)の研究において見いだせるように、システムの挙動の分析によって決定されている。
【００１０】
非周期誤差の第２の発生源は、干渉計の素子を横切る光ビームの「ビームずれ（ｂｅａｍ  ｓｈｅａｒｉｎｇ）」の効果、および互いに対する基準および測定ビームの横方向ずれである。ビームずれは、例えば、差動平面ミラー干渉計（ＰＤＭＩ：differential plane mirror interferometer）または高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ：high stability plane mirror interferometer）等の二重経路平面ミラー干渉計における干渉計への入力ビームの伝搬方向の変化、または対象ミラーの方向変化によって発生する可能性がある。
【００１１】
したがって、前述の周期誤差および非周期誤差等の誤差によって、観察可能な干渉位相は、通例、Φ以外の影響を含む。つまり、観察可能位相は、より正確には、次のように表される。
【００１２】
【数４】
2005525548.tif 000006
ここで、ψおよびζは、それぞれ、周期誤差および非周期誤差による影響である。周期誤差および非周期誤差による観察可能位相に対する影響の効果は、各干渉計においてこれらの誤差を定量化し、以降の測定値をこのデータで補正することによって減少させることができる。本願と所有者が同一の米国特許第６，２５２，６６８号、米国特許第６，２４６，４８１号、米国特許第６，１３７，５７４号、およびヘンリー  エー．ヒルによって２００２年１１月５日に出願され、「干渉周期誤差の補償」ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ  ＣＹＣＬＩＣ  ＥＲＲＯＲ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ）と題する米国特許出願第１０／２８７，８９８号に、周期誤差を定量化する様々な技法が記載されている。これら各々の内容全体を、参照により本願に引用する。これらの影響を補償するために、周期誤差補償システムおよび方法を用いて、観察された位相に対する循環誤差の影響を特徴化する周期誤差関数を決定することができる。干渉計および干渉計部品において非周期誤差を特徴化するために用いることができる装置の例および方法の詳細は、２００３年２月１２日に出願され、「干渉計システムにおける非周期誤差の特徴化および補償」（ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＮＯＮ−ＣＹＣＬＩＣ  ＥＲＲＯＲ  ＩＮ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ  ＳＹＳＴＥＭ）と題するヘンリー  エー．ヒル（Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌ）の米国特許出願第１０／３６６，５８７号に記載されている。その内容全体を参照により本明細書に引用する。
【００１３】
周期誤差および／または非周期誤差によるあらゆる影響が、小さいかまたは補償されていると仮定すると、式（２）から、変位測定干渉計によって測定した観察可能な位相は、２ｐｋＬ（１−θ2）に等しくなるはずである。測定対象物の方向が既知であるならば、この関係は、測定ビームおよび基準ビーム間の光路差が２ｐＬ（１−θ2）に等しいことを仮定し、測定した位相から、測定対象物の干渉計からの変位Ｌを容易に判定できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ある態様では、本発明は、１つ以上の干渉計ビームの標準ビーム経路(nominal beam path)からの偏差によって、光路差が、式（２）について想定した光路差から変動し得るとういう認識に基づいている。かかる偏差から生じる誤差を、幾何学的非周期誤差と呼ぶ。かかる誤差が生じた場合、式（２）における関係を用いて、測定した位相からＬを決定すると、誤った結果が出る可能性があり、高レベルの精度を要求する用途では不利益となり得る。更に、かかるビーム経路偏差の影響は、Ｌが比較的大きい（例えば、０．５ｍ以上）場合に強調される。この理由は、ビーム経路偏差の光路差に対する影響は、通例、Ｌと共に増減するからである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、ある態様では、本発明は、ビーム経路の標準ビーム経路からの偏差を考慮に入れて干渉計の測定値を補償する方法と特徴とする。干渉計ビーム経路の標準経路からの偏差は、その使用前に干渉計を較正している間、および／または干渉計システムをオフラインにしている間に判定することができる。この事前に較正した情報を干渉計システムに供給し、ビーム経路の偏差を考慮するように測定値を補正するために、干渉計システムはこの情報を用いる。
【００１６】
ビーム経路偏差の発生源は、干渉計を構成する光学部品の１つ以上における欠陥、測定対象物における欠陥、および干渉計入力ビームの経路が変動する原因となり得る干渉計光源の不安定性を含む。ビーム経路の偏差は、完全にアライメントのとれた、欠陥のないシステムに対応する標準経路に対して特徴化することができる。測定ビームおよび出力ビームの測定ビーム成分の標準経路は、測定対象物の角度方向に依存する。言い換えると、標準経路は、光路差が全く同様に２ｐＬ（１−θ2）に対応する経路であり、Ｌおよびθは、固定の基準座標系に対して測定する。
【００１７】
事前に較正した情報は、電子データ格納媒体（例えば、メモリ・チップまたはディスク）にある表現（例えば、参照表または機能的表現）として格納することができ、干渉計の最終ユーザに供給される。その最終使用用途において干渉計を作動させる制御アルゴリズムは、データ格納媒体からの情報にアクセスし、それに応じて干渉計の測定値を補償する。
【００１８】
補償は、オンラインかつリアル・タイムで、またはオフラインで行うことができる。波頭誤差やビームずれによる非周期誤差のような、他の誤差の影響を分離する方法のアプリケーションも使用することができる。
【００１９】
ここに開示する技法を用いる干渉計は、リソグラフィ・ツールおよびビーム書き込みシステムにおいて用いることができる。
本発明の種々の態様および特徴について、以下にまとめる。
【００２０】
概して、第１の態様において、本発明は、その少なくとも一方が干渉計システムにおける測定対象物に接触する２つのビーム経路間の光路差に関係する位相を含む出力ビームを干渉計システムにおける干渉計を用いて生成すること、干渉計システムにおける欠陥に起因する少なくとも一方のビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮に入れた事前較正情報を提供すること、出力ビームら得られる情報および事前較正情報かに基づいて、少なくとも１つの自由度について測定対象物の位置を判定すること、を含む方法を特徴とする。
【００２１】
本方法の実施態様は、以下の特徴および／または他の態様の特徴の内１つ以上を含むことができる。
欠陥は、干渉計の少なくとも１つの光学部品における欠陥（例えば、光学部品の表面における欠陥または光学部品における全体的欠陥）を含むことができる。あるいは、または加えて、欠陥は、測定対象物の光学部品における欠陥を含むことができる。実施形態の中には、欠陥は、光源から導出した入力ビームが干渉計に至る入力ビーム経路から偏差する原因となる、光源における欠陥を含む可能性があるものもある。
【００２２】
事前較正情報は、干渉計に対する測定対象物の角度方向、測定対象物と干渉計との間の距離、および入力ビームの干渉計に対する方向の内の少なくとも１つに関して（例えば、少なくとも２つに関してまたは２つ全てに関して）パラメータ化される。予備較正情報は、電子格納媒体にある表現（例えば、参照表または関数表現）として格納することができる。
【００２３】
測定対象物の少なくとも１つの自由度に対して判定した位置は、干渉計に対する測定対象物の変位（例えば、測定対象物の干渉計に対する変位とすることができる）に関係付けることができ、および／または測定対象物の干渉計に対する変位（例えば、測定対象物の角度方向とすることができる）に関係付けることができる。
【００２４】
測定対象物の位置を判定することは、出力ビームの位相を測定すること、所定の情報から得られた１つ以上の値に基づいて、測定対象物の位置に位相を関係付けること、を含むことができる。所定の情報から得られた値は、位相、測定対象物の角度方向、および／または標準経路に対する、光源から干渉計まで得られた入力ビームの経路に基づいて選択することができる。ある実施形態の中では、本方法は、入力ビーム経路の標準経路からの偏差を監視することを含むことができる。
【００２５】
位相Φ、および光路差間の関係は、次の式
Φ＝２ｐｋＬζ（１−（θ−η）2）
で表すことができ、ここで、ｐは整数、ｋは波数、Ｌは干渉計と測定対象物との間の相対的距離、θは測定対象物の干渉計に対する角度方向、ζおよびηは、少なくとも１つのビーム経路の標準ビーム経路からの偏差に依存する項である。
【００２６】
干渉計を用いて出力ビームを生成することは、測定対象物を干渉計に対して移動させつつ出力ビームを生成することを含むことができ、測定対象物の位置を判定することは、相対的移動の間測定対象物の位置を監視することを含むことができる。干渉計を用いて出力ビームを生成することは、入力ビームを少なくとも２つのビームに分離すること、これら２つのビームを２本のビーム経路に沿って方向付けること、ビームの少なくとも一方が測定対象物に接触した後に、２つのビームを再結合すること、を含むことができる。双方のビーム経路が測定対象物に接触する実施形態では、光路差を、測定対象物の干渉計に対する角度方向に関係付けることができる。
【００２７】
概して、他の態様では、本発明は、その少なくとも一方が干渉計システムにおける測定対象物に接触する２つのビーム経路間の光路差に関係する位相を含む出力ビームを干渉計を用いて生成すること、干渉計の光源、干渉計、または測定対象物の少なくとも１つにおける欠陥に起因する少なくとも一方のビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮に入れた事前較正情報を提供すること、事前較正情報および出力ビームから得られる情報に基づいて、干渉計に対する測定対象物の変位を判定すること、を含む方法を特徴とする。
【００２８】
この方法の実施形態は、他の態様の特徴の１つ以上を含むことができる。
概して、更に別の態様では、本発明は、干渉計システムにおける欠陥に起因する少なくとも１つのビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した事前較正情報に基づいて、干渉計システムによって行われた干渉測定を補正することを含む方法を特徴とする。
【００２９】
この方法の実施形態は、他の態様の特徴の１つ以上を含むことができる。
概して、別の態様では、本発明は、干渉計システムにおける欠陥に起因する少なくとも１つのビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した情報を決定することによって、干渉計システムを較正することを含む方法を特徴とする。
【００３０】
この方法の実施形態は、他の態様の特徴の１つ以上を含むことができる。
較正することは、光路差を変化させながら、干渉計システムにおける１つ以上の中間ビームの方向変化を監視することを含むことができる。光路差を変化させることは、干渉計システムにおいて測定対象物を干渉計に対して変位させること、および／または干渉計システムにおいて測定対象物の干渉計に対する角度方向を変化させることを含むことができる。
【００３１】
概して、別の態様では、本発明は、その少なくとも１本が測定対象物に接触する２本のビーム経路間の光路差に関係する位相を含む出力ビームを生成するように構成されている干渉計と、干渉計に接続されている電子コントローラであって、動作の間、出力ビームから得られた情報と、干渉計の光源、干渉計、または測定対象物の少なくとも１つにおける欠陥に起因する少なくとも１つのビーム経路の標準ビーム経路からの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した事前較正情報とに基づいて、少なくとも１つの自由度について測定対象物の位置を判定する電子コントローラとを含む装置を特徴とする。
【００３２】
本装置の実施形態は、他の態様の特徴の１つ以上を含むことができ、および／またはここに開示する方法を実施するように構成することができる。
概して、更に別の態様では、本発明は、干渉計の光源、干渉計、または測定対象物の内の少なくとも１つにおける欠陥に起因する少なくとも１つのビーム経路の標準ビームからの偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮した事前較正情報を格納する電子格納媒体を含む装置を特徴とする。
【００３３】
本装置の実施形態は、他の態様の特徴の１つ以上を含むことができ、および／またはここに開示する方法を実施するように構成することができる。
別の態様では、本発明は、ウェハ上に集積回路を製造する際に用いるリソグラフィ・システムを特徴とし、このシステムは、ウェハを指示するステージと、ウェハ上に、空間的にパターン化した放射光を結像する照明システムと、ステージの結像放射光に対する位置を調節する位置決めシステムと、結像放射光に対するウェハの位置を監視する前述の装置とを含む。
【００３４】
別の態様では、本発明は、ウェハ上に集積回路を製造する際に用いるリソグラフィ・システムを特徴とし、このシステムは、ウェハを支持するステージと、放射光源と、マスクと、位置決めシステムと、レンズ・アセンブリと、前述の装置とを含む照明システムとを含み、動作の間、光源は、マスクを通過するように光を射出して空間的にパターン化された放射光を生成し、位置決めシステムは、光源からの放射光に対するマスクの位置を調節し、レンズ・アセンブリは、ウェハ上に、空間的にパターン化された放射光を結像し、前述の装置は、光源からの放射光に対するマスクの位置を監視する。
【００３５】
更に別の態様では、本発明は、リソグラフィ・マスクを製造する際に用いるビーム書き込みシステムを特徴とし、本システムは、基板をパターニングする書き込みビームを供給する光源と、基板を支持するステージと、書き込みビームを基板へ導くビーム誘導アセンブリと、ステージおよびビーム誘導アセンブリを互いに対して位置決めする位置決めシステムと、ビーム誘導アセンブリに対するステージの位置を監視する前述の装置とを含む。
【００３６】
別の態様では、本発明は、ウェハ上に集積回路を製造する際に用いるリソグラフィ方法を特徴とし、この方法は、可動ステージ上にウェハを支持すること、空間的にパターン化した放射光をウェハ上に結像するここ、ステージの位置を調節すること、前述の方法を用いてステージの位置を監視すること、を含む。
【００３７】
更に別の態様では、本発明は、集積回路の製造に用いるリソグラフィ方法であって、マスクを通過するように入力放射光を方向付けて、空間的にパターン化した放射光を生成すること、入力放射光に対してマスクを位置決めすること、前述の方法を用いて、入力放射光に対するマスクの位置を監視すること、空間的にパターン化した放射光をウェハ上に結像すること、を含むリソグラフィ方法を特徴とする。
【００３８】
更に別の態様では、本発明は、ウェハ上に集積回路を製造する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構成要素を、リソグラフィ・システムの第２構成要素に対して位置決めして、空間的にパターン化した放射光でウェハを露光すること、前述の方法を用いて、第１構成要素の第２構成要素に対する位置を監視すること、を含むリソグラフィ方法を特徴とする。
【００３９】
更に別の態様では、本発明は、集積回路の製造方法を特徴とし、この方法は前述のリソグラフィ方法を含む。
別の態様では、本発明は、集積回路の製造方法を特徴とし、この方法は、前述のリソグラフィ方法を含む。
【００４０】
更に別の態様では、本発明は、リソグラフィ・マスクの製造方法を特徴とし、この方法は、書き込みビームを基板へと方向付けて、基板にパターニングを行うこと、書き込みビームに対して基板を位置決めすること、前述の干渉方法を用いて、書き込みビームに対する基板の位置を監視すること、を含む。
【００４１】
本発明の実施形態は、以下の利点の１つ以上を含むことができる。
ここに開示する技法を用いて干渉計および／または干渉計の構成部品におけるビーム経路偏差を特徴化することは、最終使用用途における干渉計の精度向上のために用いることができる。精度向上は、干渉位相から測定対象物の自由度（例えば、変位または角度方向）を決定する際にビーム経路偏差の光路差に対する影響を補償することから得られる。これによって、ビーム経路偏差の原因となる欠陥にために、本発明を用いなければ干渉計および／または構成部品の精度が低くなり過ぎる高精密用途において干渉計および干渉計の構成部品の使用が可能となる。したがって、これらの干渉計および／または構成部品を、所望の精度レベルを得るには一層高い品質の構成部品が必要であったはずの用途にも用いることができる。品質が低い構成部品程、高品質の対応物よりも安価であるのが通例であるので、本技法によってコスト節約をもたらすことができる。
【００４２】
特に定義しない限り、ここで用いる全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般に理解するのと同じ意味を有するものとする。この中で引用することによって本願にも含まれるものとする刊行物、特許出願、特許、およびその他の参考文献との対立の場合、定義を含む本明細書が規制する(control)こととする。
【００４３】
本発明のその他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明から明白となろう。
種々の図面における同様の符号は、同様の要素を示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１を参照すると、干渉計システム１００は、干渉計サブシステム１０１および１５１を含み、これらは、それぞれ、平面ミラー測定対象物１９０の変位およびビーム伝搬方向を監視するように構成されている。サブシステム１０１は、光源１１５から入力ビームを受けるように配置された干渉計１１０を含む。干渉計１１０は、入力ビーム１２２を測定ビーム１２１および基準ビーム（図示せず）に分割し、測定ビーム１２１および基準ビームを異なる経路に沿って方向付け、これらを再度結合して出力ビーム１２３を形成する。干渉計１１０は、測定対象物１９０から反射するように、測定ビーム１２１を方向付ける。測定ビーム１２１は、測定対象物１９０と干渉計１１０との間に単一のパスを形成するように図示されているが、多くの実施形態では、測定対象物まで多数のパスを形成する。出力ビーム１２３は、検出器１２０に入射し、検出器１２０は、出力ビーム１２３の偏光成分における強度のばらつきを検出する。検出器１２０は、時間変動強度ばらつきを、電子コントローラ１４０に干渉信号として伝達し、電子コントローラ１４０はこの干渉信号から干渉位相を抽出する。干渉位相は、測定ビーム１２１と基準ビームとの間の光路差に関係する。続いて、電子プロセッサ１４０は、位相、光路差、および相対的変位間の既知の関係に基づいて、測定対象物１９０の干渉計１１０に対する変位を判定する。
【００４５】
サブシステム１５１は、角度干渉計１５０および検出器１５５を含む。ビーム・スプリッタ１４５は、光源１１５からのビームの一部１５２を角度干渉計１５０に向けて方向付け、角度干渉計１５０は、入力ビーム１２２の方向に関連する干渉位相を有する出力ビーム１５３を生成する。検出器１５５は、出力ビーム１５３の偏光成分の強度を監視し、出力ビーム強度に関する干渉信号を電子コントローラ１４０に伝達する。次いで、電子コントローラ１４０は、干渉信号から干渉位相を抽出し、入力ビーム１２２の伝搬方向の、干渉位相のばらつきからの偏差を判定する。
【００４６】
図１ないし図３において、図１に示すデカルト座標系を参照する。
好ましくは、入力ビーム１２２、測定ビーム１２１、および出力ビーム１２３の成分の経路が、標準ビーム経路と一致する。標準経路は、入力ビームが干渉計１１０の好ましい測定軸に対して一定の方向を有し、干渉計１１０を構成する光学部品および平面ミラー測定対象物１９０が完全であるときのビームの経路に対応する。測定ビーム（および出力ビームの測定ビーム成分）の標準経路は、ｚ軸に平行な干渉計測定軸に関して、ミラー１９０の方向に応じて決定される。したがって、測定ビームに対して１本の標準経路があるのではなく、干渉計に対する測定対象物の各変位において測定対象物の各方向毎に異なる標準経路がある。
【００４７】
１つ以上の光学部品の欠陥（例えば、光学表面の平面性の偏差、またはある構成部品の屈折率のばらつき）あるいは光源１１５の不安定性またはミスアライメントによって、入力ビーム１２２、測定ビーム１２１、および／または出力ビーム１２３の成分の経路は、標準ビーム経路から偏差する場合がある。これらの偏差によって、測定ビームと基準ビームとの間に光学経路の差が生じ、平面ミラー干渉計について上述した式（２）によって与えられるような関係によって示される光路差から変動する可能性がある。システム１００は、これらの偏差によって生じる光路差に対する影響に対処するために、１つ以上の測定可能なシステム・パラメータの関数としてパラメータ化した補正データを備えた参照テーブルにアクセスし、補正した光路差に基づいて、干渉計１１０に対する測定対象物の変位を判定する。正確な光路差の判定については、以下で具体的な干渉計について詳細に説明する。
【００４８】
ある実施形態では、干渉計１１０は、高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）である。図２を参照すると、ＨＳＰＭＩ１１１は、偏光ビーム・スプリッタ３０、逆反射体３２、１／４波位相遅延板３４および３６、ならびに平面ミラー基準物４２を含む。入力ビーム１２２は２成分ビームである。この２成分は、異なる周波数を有し、直交平面偏光となっている。異なる周波数は、発光源１１５において、例えば、レーザ・ゼーマン分割(laser Zeeman splitting)、光音響変調、または複屈折素子等を用いてレーザ内部において生成することができる。ＨＳＰＭＩ１１１は、入力ビーム１２２を２つの成分に分割する。一方の成分は、第１および第２パス測定ビーム２２および２４として示されており、ＨＳＰＭＩ１１１から射出する前に、測定対象物１９０により２回反射される。他方の成分は、第１および第２パス基準ビーム２８および２７によって示されており、ＨＳＰＭＩ１１１から射出する前に基準ミラー４２により２回反射される。射出したビーム成分は、重なり合い、出力ビーム１２３を形成する。
【００４９】
電気干渉信号５２は、検出器１２０において、出力ビーム１２３の検出によって生成される。検出器１２０は偏光板を含み、出力ビーム１２３の基準および測定ビーム成分を、偏光に関して混合する。電気干渉信号５２は、ヘテロダイン位相Φを有するヘテロダイン信号を含む。
【００５０】
ＨＳＭＰＩ１１１によって測定する物理的変位ＬとＨＳＰＭＩ１１１からのヘテロダイン信号の測定位相Φとの間の関係を論ずるに当たり、図３を参照する。位相Φは、以下の式によって、よい近似が与えられる。
【００５１】
【数５】
2005525548.tif 000007
ここで、Ｌは点Ｎ、偏光ビーム・スプリッタ３０を通して見たときの逆反射体３２の節点の共役と、干渉系１１１について定義した測定軸に沿った対象ミラー１９０との間の距離、ｋは光源１１５の波長λに対応する波数、θxおよびθyはそれぞれ対象ミラー１９０のｘおよびｙ軸を中心とした回転、αxおよびαyは、それぞれ、ｘ−ｚおよびｙ−ｚ平面における干渉計測定軸に対する入力ビームの方向の偏差、βxおよびβyは、αx＝αy＝０でのそれぞれｘ−ｚおよびｙ−ｚ面におけるＨＳＭＰＩ１１１に向かって伝搬する第１パス測定ビーム２２の成分の伝搬方向に対する、対象ミラー１９０に向かって伝搬する第２パス測定ビーム２４の成分の方向の偏差、そしてγxおよびγyは、αx＝αy＝０、およびβx＝βy＝０でのそれぞれｘ−ｚおよびｙ−ｚ平面においてＨＳＰＭＩ１１１に向かって伝搬する第２パス測定ビーム２４の成分の方向に対する、出力ビーム１２３の測定ビーム成分の方向の偏差である。尚、βxおよびβyは、第１パス・ビームの方向に対する第２パス測定ビームの成分の方向の偏差として表すが、等価的に、これらの偏差は、標準経路からの第１および第２パス・ビームの偏差として表すこともできる。
【００５２】
逆反射体３２の節点の共役の位置は、偏光ビーム・スプリッタ３０および逆反射体３２の屈折率の大きさに応じて、偏光ビーム・スプリッタ３０を通して見た場合の、逆反射体３２の頂点の共役から変位している。
【００５３】
ｘ−ｚおよびｙ−ｚ平面における出力ビーム１２３の基準および測定ビーム成分の伝搬方向の差δxおよびδyは、次のようになる。
【００５４】
【数６】
2005525548.tif 000008
式（４）は、以下のようにべき級数に展開することができる。
【００５５】
【数７】
2005525548.tif 000009
ここで、主要項(leading term)は、二次項によって保持されている。標準経路からの偏差の影響を更に容易に特定するためには、式（７）を次のように書き直すとよい。
【００５６】
【数８】
2005525548.tif 000010
式（８）によれば、偏差の影響は、ｘ−ｚおよびｙ−ｚ平面において有効測定軸の方向を以下のηxおよびηyだけそれぞれ変化させることに相当し、
【００５７】
【数９】
2005525548.tif 000011
【００５８】
【数１０】
2005525548.tif 000012
更に、有効倍率または等価波長を係数ζだけ変化させることに相当する。
【００５９】
【数１１】
2005525548.tif 000013
このため、標準経路からの入力および／または測定ビーム経路の偏差に起因する光路差に対する影響に対処するために、式（２）を次のように表し直すことができる。
【００６０】
【数１２】
2005525548.tif 000014
ここで、項は二次まで保持されている。
【００６１】
尚、誤差δxおよびδyは、信号５２のヘテロダイン信号の大きさに影響を及ぼす可能性があるが、この理由は、これらの誤差は、出力ビームにおける測定および基準ビーム成分が重なり合う程度に関係があるからであり、ヘテロダイン信号のみの大きさは、ビーム経路偏差の正確な指標でない可能性がある。これは、δxおよびδyは実質的に０であっても、ζ、ηxおよびηyの他の成分は未だ光路差に影響し得るからである。
【００６２】
偏差αxおよびαyは、通例、光源１１５およびそれぞれのビームシステムの安定性およびアライメントの関数である。角度干渉計１５０（図１に示す）により、αxの測定を行い、角度干渉計１５０に対して直交するように配置された同様の角度変位干渉計（図示せず）により、αyを測定することができる。光源１１５およびビーム伝送システムが十分に安定な実施形態では、干渉測定システム１００は、サブシステム１５１を含む必要がなく、αxおよびαyを必要に応じて、周期的なシステムメンテナンスの間に再較正することができる。
【００６３】
図４から図８を参照すると、角度干渉計の一例は干渉計７００であり、これは、所定の光軸に対するビーム７１２の伝搬の平均的方向の一面において角度測定を行う。角度干渉計７００は、概略的に符号８３０で示すビーム分配アセンブリ(beam shearing assembly)、分析器８４０、レンズ８４６、検出器８６０、および電子プロセッサ８７０を含む。ヘテロダイン干渉測定では、入力ビーム７１２は、ｆ1の周波数差を有する２つの直交偏光ビーム成分を含む。２つの直交偏光成分の偏光面は、図４の面に対してそれぞれ平行および直交である。
【００６４】
ビーム分配アセンブリ８３０は、それぞれ２つの直交偏光ビーム８５０および８５２間に、横方向ずれＳa1を導入する。空間的にずらされた出力ビーム８５０および８５２の各々の一部は、分析器８４０を透過して、それぞれ、成分８５４および８５６となる。分析器８４０は、ビーム成分８５４および８５６の双方が図４の面に対して４５度に配置されている共通面において偏光されるように、向きが決められている。
【００６５】
次に、ビーム成分８５４および８５６がレンズ８４６に入射し、レンズ８４６により、ビーム成分８５４および８５６が検出器８６０上のスポットに合焦し、好ましくは量子光子検出器(quantum photon detector)によって検出され、電気干渉信号８６２、即ち、ヘテロダイン信号ｓ1が生成される。スポットは、ほぼ重なり合っている。ヘテロダイン信号ｓ1は、電子プロセッサ８７０に送信され、信号ｓ1のヘテロダイン位相、および図４の面におけるビーム７１２の対応する平均伝搬方向が決定される。
【００６６】
ビーム分配アセンブリ８３０は、偏光ビーム・スプリッタ８３２および８３８、直角プリズム８３３、ならびに切頭ポロ・プリズム８３５および８３６を含む。図４の面内で偏光したビーム７１２の成分は、偏光ビーム・スプリッタ８３２を透過し、直角プリズム８３３によって反射され、切頭ポロ・プリズム８３６によって方向を変えられ、偏光ビーム・スプリッタ８３８によって反射され、ビーム８５０となる。図４の面に対して直交する方向に偏光されたビーム７１２の成分は、偏光ビーム・スプリッタ８３２によって反射され、切頭ポロ・プリズム８３５によって方向を変えられ、直角プリズム８３７によって反射され、偏光ビーム・スプリッタ８３８を透過して、ビーム８５２となる。
【００６７】
尚、好ましくは、ビーム８５４および８５６の各々のビーム分配アセンブリ８３０および分析器８４０を通過するガラス内光路は、同一である。第１実施形態の装置設計のこの特徴によって、温度変化に対して非常に安定した干渉計システムが得られる。
【００６８】
ヘテロダイン信号ｓ1は、以下のように書き表すことができる。
【００６９】
【数１３】
2005525548.tif 000015
ここで、
【００７０】
【数１４】
2005525548.tif 000016
ω1＝２πｆ1、ζ1は、位相
【００７１】
【数１５】
2005525548.tif 000017
と関連のないオフセット位相、ｋ1＝２π／λ1、λ1は入力ビーム７１２の波長、θ’1およびθ’2は、それぞれ、直角プリズム８３３および偏光ビーム・スプリッタ８３８におけるビーム８５０の入射角、θ’3およびθ’4は、それぞれ、偏光ビーム・スプリッタ８３２および直角プリズム８３７におけるビーム８５２の入射角であり、ｄ1、ｄ2、ｄ3、およびｄ4は、図５に定義されている。式（１４）において、本発明の範囲および技術範囲から偏差することなく本発明の特徴を簡潔に論証するため、ビーム分配アセンブリ３０における光路の全ては同じ屈折率を有すると仮定した。ｄ1＝ｄ3、ｄ2＝ｄ4、θ’1＋θ’2＝π／２、かつθ’3＋θ’4＝π／２という非限定的な例について、式（１４）を、
【００７２】
【数１６】
2005525548.tif 000018
についてのより簡単な表現に変形する。
【００７３】
【数１７】
2005525548.tif 000019
横方向ずれＳa1は、次の式にしたがって、ビーム分配アセンブリ８３０の特性に関係する。
【００７４】
【数１８】
2005525548.tif 000020
ここで、φ1およびφ’1は、偏光ビーム・スプリッタ８３２の入射面におけるビーム８５０の入射角および屈折角、そしてφ3およびφ’3は、偏光ビーム・スプリッタ８３２（図５参照）の入射面におけるビーム８５２の入射角および屈折角である。
【００７５】
前述の非限定的な例では、
【００７６】
【数１９】
2005525548.tif 000021
となる。
【００７７】
式（１６）および（１７）によってＳa1に関して得られた式は、ビームずれの生成に用いられる主な機構を表している。しかしながら、入射角依存移相（例えば、グーズ・ヘンヒェン効果：Ｇｏｏｓ−Ｈaｎｃｈｅｎ  ｅｆｆｅｃｔ）と関連付けるというような、ビームずれを導入する他の機構もある。
【００７８】
振幅Ａ1は、｜ｈ（ｐ1）｜2のフーリエ変換のフーリエ成分の良い近似に比例する。即ち、
【００７９】
【数２０】
2005525548.tif 000022
ここで、ｈ（ｐ1）は、レンズ８４６におけるビーム８５４または８５６の一方の振幅に、レンズ８４６の瞳関数を乗算したもののフーリエ変換である。
【００８０】
【数２１】
2005525548.tif 000023
θo,jおよびθi,jの定義は図６に示されている。角度θo,jおよびθi,jは、物体およびレンズ８４６の画像空間におけるビームｊの主要光線の共役角である。ｐjの定義は図７に示されている。
【００８１】
式（１４）および（１５）から、光ビームの方向変化に関する位相φ1の解像度は、長さ２3/2（ｄ1−ｄ2）が増大するにつれて、高くなることは明らかである。しかしながら、２3/2（ｄ1−ｄ2）の使用可能範囲は、式（１８）で示した｜ｈ（ｐ1）｜2のフーリエ変換の空間周波数帯域によって規定される。
【００８２】
２3/2（ｄ1−ｄ2）の最適値は、一般に、それぞれの瞳を透過するビームの特性空間寸法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｓｐａｔｉａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の約半分に等しい。例えば、レンズ８４６におけるビーム８５４およびビーム８５６双方に対する図４の面における寸法ｂの矩形瞳、ならびにそれぞれの瞳全域にわたって均一なビーム８５４および８５６の振幅の場合を考える。この場合、｜ｈ（ｐ1）｜2は、二乗したサイン関数、即ち、（ｓｉｎｘ／ｘ）2であり、｜ｈ（ｐ1）｜2のフーリエ変換は、三角関数Λである。三角関数Λは、２3/2（ｄ1−ｄ2）＝０に対して１の最大値を有し、２3/2（ｄ1−ｄ2）≧ｂに対して０の値を有する。したがって、２3/2（ｄ1−ｄ2）≧ｂでは振幅Ａ1＝０となり、光ビームの方向変化に関する位相φ1の解像度は、２3/2（ｄ1−ｄ2）＝０に対して０となる。故に、２3/2（ｄ1−ｄ2）の最適値は、この場合約ｂ／２となる。２3/2（ｄ1−ｄ2）の実際の最適値は、例えば、信号対ノイズ比に対して最適な動作条件を定義するために用いられる基準によって異なる。ビーム７１２の成分がガウス強度特性を有する場合、２3/2（ｄ1−ｄ2）の最適値は、近似的にｗとなる。ｗは、ビーム７１２の強度が、その中心におけるビーム７１２の強度の１／ｅに等しい値を有する場合の半径である。
【００８３】
ガウス強度特性を有し、２ｗ＝５．０ｍｍ、θ1＝４５度、そしてλ1＝６３３ｍｍのビームの例では、微分形式で表現したｄφ1およびｄφ3の変化に対する位相
【００８４】
【数２２】
2005525548.tif 000024
の感度は、次の式で与えられる。
【００８５】
【数２３】
2005525548.tif 000025
尚、式（２０）から明白なように、角度ｄφ1およびｄφ3の変化に対する位相
【００８６】
【数２４】
2005525548.tif 000026
の変化の感度は、屈折率ｎには無関係である。これは、角度干渉計の第１実施形態の重要な特性の１つである。即ち、角度ｄφ1およびｄφ3の変化に対する位相
【００８７】
【数２５】
2005525548.tif 000027
の変化の感度は、ビーム分配アセンブリ８３０の光学素子の屈折率の熱誘導変化に対して、一次のオーダーでは依存せず、ビーム分配アセンブリ８３０の光学素子の熱膨張係数のみに依存する。ビーム分配アセンブリ８３０の素子の熱係数は、０．５ｐｐｍ／℃未満となるように選択することができる。同様の理由により、
【００８８】
【数２６】
2005525548.tif 000028
の値が０の場合、ビーム分配アセンブリ８３０の温度変化に対する感度も対応して低くなる。
【００８９】
第１実施形態によって対処可能な、平均値［ｄφ1＋ｄφ3］／２の範囲に制約を加える２つの主要な量は、差［ｄφ1−ｄφ3］／２の大きさと、検出器８６０の感応面積のサイズである。ヘテロダイン信号の振幅は、ｗｋ1［［ｄφ1−ｄφ3］／２」≒１のとき、約２分の１に減少する。特定の最終使用用途に必要であれば、式（２０）において省略したｄφ1およびｄφ3の高次項は、式（１２）から容易に決定することができる。
【００９０】
図８にビーム分配アセンブリ８３０の別の実施形態が模式的に示されており、２つのプリズム８３３０および８３３２と、偏光ビーム・スプリッタ・インターフェース８３４０とを含む。入力ビーム７１２の第１成分は、偏光ビーム・スプリッタ界面８３４０を２回透過し、プリズム８３３０および８３３２の小平面によって反射され、出力ビーム８３５０を形成する。入力ビーム７１２の第２成分は、偏光ビーム・スプリッタ界面８３４０によって２回反射され、プリズム８３３０および８３３２の小平面によって反射されて、ビーム８３５０および８３５２を形成する。
【００９１】
２つのプリズム８３３０および８３３２ならびに偏光ビーム・スプリッタ界面８３４０は、ビーム７１２の伝搬方向ならびにビーム８３５０および８３５２の伝搬方向の関係に関しては、ペンタ・プリズムと同じ特性を示す。プリズム８３３０および８３３２は、好ましくは同形であり、相対的なサイズは、ビーム８３５０および８３５２の間にビームずれＳa3を導入するように選択する。屈折媒体内における光路は、ビーム８３５０および８３５２に対して実質的に同一である。ビーム８３５０および８３５２に関する残りの説明は、ずれＳa1をずれＳａ3と置き換えれば、第１実施形態のビーム８５０および８５２について行った説明の対応する部分と同一である。
【００９２】
追加の角度変位干渉計の詳細は、２０００年１１月９日に公開されたヘンリー  エー．ヒル（Ｈｅｎｒｙ  Ａ．Ｈｉｌｌ）によるＰＣＴ公開ＷＯ００／６６９６９号、および２００２年１０月１５日に出願され、「光ビーム方向の変化を測定するための干渉計」（ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＣＨＡＮＧＥＳ  ＩＮ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＢＥＡＭ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮＳ）と題するヘンリー  エー．ヒルによる米国特許出願第１０／２７２，０３４号に開示されている。前者の内容は、参照により本願に引用する。
【００９３】
再度図２および図３を参照すると、偏差βx、βy、δx、およびδyは、ＨＳＰＭＩ１１１および／または測定対象物１９０に依存する。ビーム経路偏差の原因となる欠陥の非均質性のために、偏差βx、βy、δx、およびδyは、異なる標準経路に対して変動する可能性がある。更に、偏差βx、βy、δx、およびδyは、入力ビームの伝搬方向の関数として変動する可能性がある。したがって、偏差βx、βy、δx、およびδyを、干渉計に対する測定対象物変位、測定対象物の角度方向、および入力ビーム伝搬方向の関数としてパラメータ化する。
【００９４】
精密計測用途に用いられる干渉計では、これらの変動は、通例では、時間と共にゆるやかに変動するだけである。したがって、干渉計のその最終使用用途における設置の前にこれらの偏差を決定することができる。このデータを、参照表のような表現で格納し、システム１００を用いて取得した干渉位相データを分析するときにアクセスする。別の実施形態では、観察可能なパラメータをビーム偏差に関係付ける表現は、関数表現の形態（例えば、１つ以上の代数関数）とすることができ、これらの関数を用いて、ビーム偏差をパラメータから決定することができる。
【００９５】
ある実施形態では、測定対象物変位を、繰り返しプロセスを用いて決定することができる。干渉法で決定したパラメータ（例えば、測定対象物変位および／または角度方向）によって補正データをパラメータ化する場合、システムは、系がパラメータに対してある値に収束するまで、パラメータおよび偏差項の決定を繰り返すことができる。例えば、偏差データを測定対象物変位によってパラメータ化する場合、システムは、式（２）を用いて測定した位相から変位に対する初期判定を行うことができる。次に、システムは、初期変位値を用いて、表現から偏差項を決定することができる。このデータを用いて、システムは式（１２）を用いて変位を再度計算して、一回補正した変位値を得る。システムは、一回補正した変位値に基づいて偏差項を再決定することによりこのプロセスを繰り返す。このプロセスを、補正変位が適当に収束するまで繰り返すことができる。
【００９６】
観察可能なパラメータを偏差角度に関係付けるデータは、その最終使用用途において干渉計および他の構成部品を設置する前の較正手順において特徴付けることができる。偏差βx、βy、δx、およびδyは、非偏光ビーム・スプリッタによって、該当するビームの一部を分割し、入力ビームの測定対象物変位、方向角度、および／または方向を走査しながら、ビーム方向を監視することによって測定することができる。例えば、βxまたはβyを決定するために、測定ビームの測定対象物までの第１パス経路および第２パス経路双方に、ビーム・スプリッタを配置することができる。次いで、ビーム・スプリッタによって測定ビーム経路から外れて進むビームの方向を監視することによって、測定ビーム方向を経路毎に追跡しつつ、システムは測定対象物変位、方向角度および／または干渉計の入力ビーム方向を走査する。
【００９７】
偏差βx、βy、δx、およびδyは、干渉計および／または平面ミラー測定対象物における欠陥によって、非ゼロ値を取る。例えば、平面ミラー測定対象物の表面欠陥によって、βxおよび／またはβyが非ゼロ値となる可能性があり、これによって、第１および／または第２経路測定ビームの標準経路からの偏差が発生する可能性がある。あるいは、または加えて、干渉計を構成する光学部品の欠陥が、測定ビームの測定対象物への最初の通過の前、またはビームの測定対象物への最初と２回目の通過の間に、βxおよび／またはβyに影響を与える可能性がある。
【００９８】
ビームの方向は、干渉法によりまたは干渉法以外でも監視することができる。ビーム方向を監視するのに適した干渉計の例には、前述の角度干渉計等の角度干渉計、およびハートマン−シャック干渉計が含まれる。
【００９９】
ハートマン・シャック干渉計は、測定する１対の重複ビームの経路内に配置された小型レンズ・アレイを利用する。検出器を、小型レンズ・アレイの焦点面に配置する。ビームが一致し、それらの経路が小型レンズの光軸と平行となるときに、ビームは、同じく小型レンズの光軸と一致するスポットのアレイに合焦する。しかしながら、一方のビームの方向がずれると、ずれていないビームに対応する位置とは異なる位置に合焦する。これらの偏差は、検出計によって追跡することができ、そのデータを用いれば、小型レンズ・アレイの特性および位置に基づいて、ビーム伝搬方向を計算することができる。ハートマン・シャック干渉計（ハートマン・シャックセンサとも呼ばれている）の他の用途における使用が、例えば、ライアン  ジェーおよび共同研究者による「ハートマン・シャック波面センサの使用による人の目の波収差の客観的測定」（Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｗａｖｅ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｈｕｍａｎ  ｅｙｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｕｓｅ  ｏｆ  ａ  Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ  ｗａｖｅ−ｆｒｏｎｔ  ｓｅｎｓｏｒ）(J. Opt.Soc. Am. (A), 14, 2873083 (1997))、およびピー．エム．プリエト（Ｐ．Ｍ．Ｐｒｉｅｔｏ）および共同研究者による「人の目におけるハートマン・シャック・センサの性能分析」（Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｈａｃｋ  ｓｅｎｓｏｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｈｕｍａｎ  ｅｙｅ）(J. Opt. Soc. Am. (A), 17, 1388-98 (2000))に開示されている。
【０１００】
ビーム方向を監視する非干渉的方法は、例えば、画素状検出器アレイ（例えば、ＣＣＤカメラ）を用いてビーム方向を追跡することを含む。ビーム方向が変化すると、ビームは、アレイ内の異なる検出素子に入射する。測定対象物変位、方向角、および入力ビーム方向を走査しながらアレイ上のビーム位置を追跡することによって、システムは、ビーム方向の変動を、走査するパラメータの関数として判定することができる。画素状検出器アレイを用いる場合、追跡するビームの検出器アレイへの光路は、十分な角度分解能が得られるように、十分に長くなければならない。
【０１０１】
前述の偏差は、ここに開示する技法を用いて、直接監視することができるが、干渉計システムの構成部品の欠陥は他の方法でも特徴化することができる。例えば、平面ミラー測定対象物の反射面における欠陥（例えば、ミラーの表面形状）は、ミラーの表面形状の尺度であるミラーの形状を測定することによって明らかにすることができる。各測定対象物の形状は、例えば、フィゾ干渉計を用いて特徴化することができる。測定対象物の一部の形状も、２００１年５月１０日に出願し「現場ステージ・ミラーの特徴化」（ＩＮ−ＳＩＴＵ  ＳＴＡＧＥ  ＭＩＲＲＯＲ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ）と題する、所有者が本願と同じである米国特許出願第０９／８５３，１１４号、２００２年８月１３日に出願され同じく「現場ステージ・ミラーの特徴化」（ＩＮ−ＳＩＴＵ  ＳＴＡＧＥ  ＭＩＲＲＯＲ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ）と題する米国特許出願第１０／２１７，５３１号、および同じ名称で２００２年４月９日に出願した仮出願第６０／３７１，１７２号の優先権を主張する、２００３年４月３日に出願し、「ステージ・ミラー・マッピング方法および装置」（ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＳＴＡＧＥ  ＭＩＲＲＯＲ  ＭＡＰＰＩＮＧ）と題する米国特許出願第＿＿＿号に記載されているような技法によっても判定することができる。これらの出願は、発明者の名前としてヘンリー  アレン  ヒル（Ｈｅｎｒｙ  Ａｌｌｅｎ  Ｈｉｌｌ）を挙げており、各々の内容全体は、参照により本願に引用する。
【０１０２】
光学部品における欠陥を直接測定する実施形態では、ビーム経路の偏差は、欠陥とビーム経路との間の既知の関係を用いて、欠陥から判定することができる。例えば、光線追跡ツールを用いれば、例えば、システム構成部品における光学面および全体的欠陥(bulk  imperfection)に関する経験的データに基づいて、干渉計を通過すると予期されるビーム経路をビームに与えることができる。
【０１０３】
誤差較正の間および／またはシステム１００の使用中、θxおよびθyは、干渉法によって、または他の方法によって監視することができる。平面ミラー測定対象物の方向角を監視する干渉方法は、当技術分野では定着している。平面ミラー測定対象物の角度方向を干渉的に監視する１つの方法は、２つの変位測定干渉計（例えば、２つのＨＳＰＭＩ）を用いることである。干渉計の測定軸間の距離がわかっていれば、干渉計を用いて、測定軸によって規定される第１面内における測定対象物の方向を得ることができる。第１面に垂直な面における測定対象物の角度方向は、第３の変位測定干渉計を用いることによって決定することができ、その場合第３変位測定干渉計は、その測定軸、および他の干渉計の１つの測定軸が、第１面に対して垂直な面を規定するように配置される。かかる多軸測定は、多数のＨＳＰＭＩ等の多数の離散干渉計を用いることによって、または多自由度で測定対象物の位置を監視する多軸計測システムを用いることによって行うことができる。多軸計測システムの例は、「距離、角度、および散乱を測定するための動的ビーム方向制御アセンブリを有する単一パスおよび多重パス干渉計システム」（ＳＩＮＧＬＥ−ＰＡＳＳ  ＡＮＤ  ＭＵＬＴＩ−ＰＡＳＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＢＥＡＭ−ＳＴＥＥＲＩＮＧ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ、ＡＮＧＬＥ、ＡＮＤ  ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ）と題する米国特許第６，３１３，９１８号、２００３年２月２８日に出願され、「多重パス干渉測定法」（ＭＵＴＩＰＬＥ−ＰＡＳＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ）と題する米国特許出願第１０／３５２，６１６号、および２００３年１月２７日に出願され、「多自由度干渉計」（ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＤＥＧＲＥＥ  ＯＦ  ＦＲＥＥＤＯＭ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ）と題する米国特許出願第１０／３５１，７０７号に開示されている。これらは全て、ヘンリー  エー．ヒルによるものである。
【０１０４】
干渉計１１０における誤差を低減するための前述の技法は、ＨＳＰＭＩに関して詳細に記載されているが、これらの技法は他の種類の干渉計にも適用することができる。例えば、誤差低減技法は、先に引用したような、多自由度干渉計に応用することができる。多自由度干渉計の一例を図９に示す。これは、測定対象物４４０の二つの自由度を測定する干渉計４１０を含む干渉計システム４００を示す。干渉計４１０は、２つのＨＳＰＭＩに対応する複合光学アセンブリを含む。干渉計４１０に加えて、干渉計システム４００は、光源４１２、検出器４５０および４１５０、ならびに電子プロセッサ４６０を更に含む。一方のＨＳＰＭＩは、偏光ビーム・スプリッタ４３０、逆反射体４３２、１／４波位相遅延板４３４および４３６を含み、第１および第２パス測定ビーム４１２２および４１２４、ならびに出力ビーム４１２６を生成する。
【０１０５】
入力ビーム４２０は、光源４１２によって供給される。非偏光ビーム・スプリッタ４４２は、ビーム４２０を、各ＨＳＰＭＩの入力ビームに対応する２つのビームに分割する。ミラー４４４は、ビーム４２０の方向転換された部分を、干渉計４１０に戻るように方向付ける。
【０１０６】
検出器４５０において、電気干渉信号４５２が、出力ビーム４２６の検出によって生成される。検出器４５０は、偏光に関して出力ビーム４２６の基準および測定ビーム成分を混合する偏光板を備えている。電子干渉信号４５２は、ヘテロダイン位相Φ1を有するヘテロダイン信号を含む。第２電気干渉信号４１５２が、検出器４１５０において、出力ビーム４１２６の検出によって生成される。検出器４１５０は、偏光に関して出力ビーム４１２６の基準および測定ビーム成分を混合する偏光板を備えている。電気干渉信号４１５２は、ヘテロダイン位相Φ2を有するヘテロダイン信号を含む。
【０１０７】
ヘテロダイン位相Φ1およびΦ2は、各々、式（４）および（７）に対応する式で表すことができる。したがって、各位相に対応する光路差は、前述の説明におけるように判定することができる。これらの光路差は、測定対象物表面上の２つの異なる位置における干渉計に対する測定対象物の変位に直接関係する。これらの位置は、ビーム４２２および４２４、ならびにビーム４１２２および４１２４が表面に接触する中点にそれぞれ対応する。
【０１０８】
変位を測定した位置間の距離がわかっていれば、２つの変位測定値を用いると、測定対象物の角度方向を判定することができる。システムは、２つの変位測定値におけるビーム経路偏差によって生ずる光路差に対する影響を考慮しているので、システムは、角度方向測定におけるこれらの偏差も考慮する。
【０１０９】
ある実施形態では、該当するビーム偏差データを調べるために用いる測定対象物の角度方向の測定値を与え、干渉計に対する測定対象物の変位を決定するために干渉計４１０を用いることができる。言い換えると、かかる角度方向測定値は、θxおよびθyを決定し、更に式（１２）におけるζ、ηx、およびηyの適切な値を決定するために用いることができる。
【０１１０】
前述の実施形態では、測定および基準ビーム間の光路差は、干渉計に対する測定対象物の変位に直接関係する。しかしながら、別の実施形態では、光路差が干渉計システムの他の自由度に直接関係付けられるような干渉計に対して、ここで説明した誤差補正技法を適用することができる。例えば、ある実施形態では、光路差を、測定対象物の角度方向に直接関係付けることができる。かかる実施形態に含まれる干渉計では、測定ビーム（基準ビームではない）のみが測定対象物に接触するのではなく、両ビームが異なる位置で測定対象物に接触するように方向付けられる。かかる構成では、位相は、２本のビーム経路によって規定される面における測定対象物の角度方向に直接関係する。かかる干渉計の例は、ヘンリー  エー．ヒルによって２００３年１月２７日に出願され、「多軸干渉計」（ＭＵＬＴＩ−ＡＸＩＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ）と題する、前述の米国特許出願第１０／３５１，７０８号に記載されている。
【０１１１】
ＨＳＰＭＩについて先に記載した種類の分析は、これら他の種類の干渉計にも適用することができる。一般に、干渉計の幾何学的構成に基づいて、式（１２）に対応する関係を決定することができ、続いて、システムは、この関係に基づいて干渉計の位相測定値から測定対象物の角度方向（またはその他の自由度）を決定することができる。
【０１１２】
更に一般的には、ここに開示する誤差補正技法を利用することができる干渉計の他の形式の例には、単一および多重パス干渉計（ＨＳＰＭＩは二重パス干渉計である）が含まれ、更に受動式干渉計、動的干渉計、および散乱干渉計が含まれる。代わりに、または加えて、誤差補正技法は、１つよりも多くの自由度を監視する干渉計、測定対象物の角度方向のばらつきを監視する干渉計、およびビーム伝搬方向を測定する角度変位干渉計にも適用することができる。
【０１１３】
動的干渉計の例は、ヘンリー  エー．ヒルによって２００２年８月２３日に出願され、「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）と題する米国特許出願第１０／２２６，５９１号に記載されている。受動的ゼロずれ干渉計の例は、ヘンリー  エー．ヒルによる、２００２年７月２９日に出願され、「受動的ゼロずれ干渉計」（ＰＡＳＳＩＶＥ  ＺＥＲＯ  ＳＨＥＡＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ）と題する米国特許出願第１０／２０７，３１４号に記載されている。角度変位干渉計の例は、双方ともヘンリー  エー．ヒルによって２００２年８月２３日に出願され、「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）と題する米国特許出願第１０／２２６，５９１号、および２００１年８月２２日に出願され、「角度感応ビーム・スプリッタを用いた受動的ゼロずれ干渉計」（ＰＡＳＳＩＶＥ  ＺＥＲＯ  ＳＨＥＡＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＡＮＧＬＥ  ＳＥＮＳＩＴＩＶＥ  ＢＥＡＭ−ＳＰＬＩＴＴＥＲ）と題する米国仮特許出願第６０／３１４，３４５号、ならびにヘンリー  エー．ヒルおよびジャスティン  クルーザー（Ｊｕｓｔｉｎ  Ｋｒｅｕｚｅｒ）によって２００２年１０月１５日に出願され、「光ビーム方向の変化を測定するための干渉計」（ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＣＨＡＮＧＥＳ  ＩＮ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＢＥＡＭ  ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ）と題する米国特許出願第１０／２７２，０３４号に記載されている。代わりに、あるいは加えて、干渉計システムは、１つ以上の差動角変位干渉計を含んでもよい。その例も米国特許出願第１０／２７２，０３４号に記載されている。１つよりも多い自由度を測定し、ビームずれを減少させる干渉計システムの例は、ヘンリー  エー．ヒルによる、２００３年１月２８日に出願され、「多重パス干渉計」と題する米国特許出願第１０／３５２，６１６号に記載されている。多重パス干渉計のその他の形態は、「距離および角度測定用差動干渉計構成：原理、利点および応用」と題するシー．ザノーニによる論文(VDI BERICHTE NR. 749, 93-106 (1989))に記載されている。二波長散乱干渉計の例は、ヘンリー  エー．  ヒル、ピーター  ディ  グルート  （Ｐｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔ）、およびフランク  シー．デマレスト（Ｆｒａｎｋ  Ｃ．Ｄｅｍａｒｅｓｔ）による、多周パス干渉法を用いて空気の屈折率および光路長効果を測定する装置および方法」（ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＴＨＥ  ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ  ＩＮＤＥＸ  ＡＮＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＰＡＴＨ  ＬＥＮＧＴＨ  ＥＦＦＥＣＴＳ  ＯＦ  ＡＩＲ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＰＡＳＳ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ）と題する米国特許６，２１９，１４１Ｂ１号、およびピーター  ディ  グルート、ヘンリー  エー．ヒル、およびフランク  シー．  デマレストによる米国特許第６，３２７，０３９号に記載されている。
【０１１４】
ここに記載した干渉計システムは、非常に高精度の測定を行う。かかるシステムは、特に、コンピュータ・チップ等の大規模集積回路の製造に用いられるリソグラフィの用途において有用である。リソグラフィは、半導体製造業界にとっては中心的な技術牽引役である。オーバーレイの改良は、１００ｎｍ線幅（設計ルール）以下における５つの最も難しい課題の１つである。例えば、半導体業界ロードマップ、８２頁（１９９７）を参照のこと。
【０１１５】
オーバーレイは、ウェハおよびレチクル（即ち、マスク）ステージを位置決めするする際に用いられる距離測定干渉計の性能、即ち、精度および精密さによって直接左右される。リソグラフィ・ツールは＄５０〜１００Ｍ／年の製品を生産することができるので、距離測定干渉計の性能向上によって得られる経済的価値は相当大きい。リソグラフィ・ツールの歩留まりが１％上昇する毎に、集積回路製造業者には＄１Ｍ／年の経済的利益が得られ、リソグラフィ・ツール供給業者は大きな競争力を得ることができる。
【０１１６】
リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターン化された放射光をフォトレジスト被覆ウェハに導くことである。このプロセスには、ウェハのどの位置が放射光を受光するか決定すること（アライメント）、および放射光をその位置にあるフォトレジストに当てること（露出）を伴う。
【０１１７】
適正にウェハを位置決めするために、ウェハはウェハ上にアライメント・マークを含み、これを専用のセンサによって測定することができる。測定されたアライメント・マークの位置は、ツール内部におけるウェハの位置を規定する。この情報は、ウェハ表面の所望のパターニングの仕様と共に、空間的にパターン化された放射光に対してウェハの位置合わせを誘導する。かかる情報に基づいて、フォトレジスト被覆ウェハを支持する並進可能なステージがウェハを移動させ、放射光がウェハの正しい位置を露光するようにする。
【０１１８】
露光の間、放射光源は、パターニングしたレチクルを照明し、パターニングしたレチクルは放射光を散乱させて、空間的にパターン化した放射光を生成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は以降相互交換可能に用いることとする。縮小リソグラフィの場合、縮小レンズが散乱放射光を収集し、レチクル・パターンの縮小画像を形成する。あるいは、近接転写の場合、散乱放射光は、ウェハに接触する前に短距離（通例、ミクロン単位）だけ伝搬し、レチクル・パターンの１：１画像を生成する。放射光は光化学プロセスをレジストにおいて開始し、放射光のパターンをレジスト内の潜像に変換する。
【０１１９】
干渉計システムは、位置決め機構の重要な構成要素であり、ウェハおよびレチクルの位置を制御し、レチクル画像をウェハ上に合わせる。かかる干渉計システムが上述の機構を含めば、システムが測定する距離の精度は高まり、距離測定に対する周期誤差の影響は最小限となる。
【０１２０】
一般に、リソグラフィ・システムは、露光システムとも呼ばれ、照明システムおよびウェハ位置決めシステムを含むのが通例である。照明システムは、紫外線、可視光、ｘ線、電子、またはイオン放射線等の放射光を供給する放射光源と、パターンを放射光に付与することによって空間的にパターン化した放射光を生成するレチクル即ちマスクとを含む。加えて、縮小リソグラフィの場合、照明システムは、空間パターン化放射光をウェハ上に結像するレンズ・アセンブリも含むことができる。結像した放射光は、ウェハ上に被覆されているレジストを露光する。また、照明システムは、マスクを支持するマスク・ステージと、マスクを通過する放射光に対してマスク・ステージの位置を調節する位置決めシステムとを含む。ウェハ位置決めシステムは、ウェハを支持するウェハ・ステージと、結像放射線に対してウェハ・ステージの位置を調節する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。リソグラフィに関する一般的な参考文献としては、マイクロリソグラフィ：化学および技術（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）(Marcel Dekker, In.c, New York, 1998)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）を参照のこと。その内容を参照により本願に引用する。
【０１２１】
上述の干渉計システムは、各ウェハ・ステージ、およびレンズ・アセンブリ、放射光源、または支持構造等の露光システムの他の構成要素に対するマスク・ステージの位置を正確に測定するために用いることができる。かかる場合、干渉計システムを静止構造に取り付け、測定対象物を、マスクおよびウェハ・ステージの１つのような可動要素に取り付けることができる。あるいは、状況を逆にすることもでき、干渉計システムを可動物に取り付けて、測定対象物を静止物に取り付けることもできる。
【０１２２】
更に一般的には、かかる干渉計システムは、露光システムの任意の構成要素の、露光システムの他の任意の構成要素に対する位置でも測定することができ、この場合、干渉計システムを構成要素の１つに取り付けるかまたはそれによって支持し、測定対象物を構成要素の他の１つに取り付けるかまたはそれによって支持する。
【０１２３】
干渉計システム１１２６を用いたリソグラフィ・スキャナ１１００の一例を図１０に示す。干渉計システムは、露光システム内におけるウェハ（図示せず）の位置を正確に測定するために用いられる。ここで、ステージ１１２２は、ウェハを露光部に対して位置決めし、支持するために用いられる。スキャナ１１００は、フレーム１１０２を含み、他の支持構造や、これらの構造上に載置されている種々の構成要素を保持する。露光ベース１１０４の上には、レンズ・ハウジング１１０６が取り付けられており、その上にレチクル即ちマスク・ステージ１１１６が取り付けられており、レチクル即ちマスクを支持するために用いられる。マスクを露光部に対して位置決めする位置決めシステムは、模式的に構成要素１１１７で示されている。位置決めシステム１１１７は、例えば、圧電変換素子と、対応する制御電子回路を含むことができる。ここに説明する実施形態には含まれないが、上述の１つ以上の干渉計システムも、マスク・ステージの位置や、リソグラフィ構造を製作するプロセスにおいて高精度に位置を監視しなければならないその他の可動エレメントの位置を正確に測定するために用いることもできる（先のシーツおよびスミスの「マイクロリソグラフィ：科学および技術」を参照のこと）。
【０１２４】
露光ベース１１０４の下に懸下されているのは、支持ベース１１１３であり、これはウェハ・ステージ１１２２を保持する。ステージ１１２２は、干渉計システム１１２６によってステージに方向付けられる測定ビーム１１５４を反射する平面ミラー１１２８を含む。ステージ１１２２を干渉計システム１１２６に対して位置決めする位置決めシステムが、模式的に構成要素１１１９によって示されている。位置決めシステム１１１９は、例えば、圧電変換素子と対応する制御電子回路とを含む。測定ビームは、露光ベース１１０４上に取り付けられている干渉計システムで反射して戻って来る。干渉計システムは、先に説明した実施形態のいずれでも可能である。
【０１２５】
動作の間、放射ビーム１１１０、例えば、ＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームがビーム整形光学アセンブリ１１１２を通過し、ミラー１１１４から反射した後、下方に進む。その後、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６が保持するマスク（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内に保持されているレンズ・アセンブリ１１０８によって、ウェハ・ステージ１１２２上にあるウェハ（図示せず）上に結像する。ベース１１０４およびそれに支持されている種々の構成要素は、ばね１１２０によって表された減衰システムによって、周囲の振動から分離されている。
【０１２６】
リソグラフィ・スキャナの他の実施形態では、先に説明した１つ以上の干渉計システムを用いて、多数の軸に沿った距離や、例えば、限定ではないが、ウェハおよびレチクル（即ち、マスク）ステージに関連する角度を測定することができる。また、ＵＶレーザ・ビームの代わりに、他のビームを用いてウェハを露光することができ、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が含まれる。
【０１２７】
実施形態の中には、リソグラフィ・スキャナが、当技術分野ではコラム基準(column reference)として知られているものを含むことができる場合がある。かかる実施形態では、干渉計システム１１２６は、基準ビーム（図示せず）を外部基準経路に沿って導く。外部基準経路は、放射ビームを、例えば、レンズ・ハウジング１１０６に導く何らかの構造上に取り付けられた基準ミラー（図示せず）に接触する。基準ミラーは、基準ビームを反射して干渉計システムに戻す。ステージ１１２２から反射した測定ビーム１１５４およびレンズ・ハウジング１１０６上に取り付けられた基準ミラーから反射する基準ビームと組み合わせるときに干渉計システム１１２６によって生成される干渉信号は、ステージの放射ビームに対する位置の変化を示す。更に、他の実施形態では、干渉計システム１１２６は、レチクル（即ち、マスク）ステージ１１１６またはスキャナ・システムのその他の可動部品の位置変化を測定するように配置することができる。最後に、干渉計システムは、スキャナに加えて、またはその代わりに、ステッパを含むリソグラフィ・システムとでも、同様に用いることができる。
【０１２８】
当技術分野では周知であるが、リソグラフィは、半導体デバイスを製作する製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５，４８３，３４３号は、かかる製造方法の工程を概説している。これらの工程について、図１１ａおよび図１１ｂを参照ながら以下に説明する。図１１ａ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の製造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プロセスである。ステップ１１５３は、シリコン等の材料を用いることによってウェハを製造するプロセスである。
【０１２９】
ステップ１１５４は、前処理と呼ばれるウェハ・プロセスであり、前述のように用意したマスクおよびウェハを用いることによって、リソグラフィでウェハ上に回路を形成する。十分な空間解像度でマスク上のこれらのパターンに対応する回路をウェハ上に形成するためには、リソグラフィ・ツールのウェハに対する干渉法による位置決めが必要となる。ここに記載する干渉法およびシステムは、ウェハ・プロセスにおいて用いられるリソグラフィの有効性を高めるためには特に有用であると言えよう。
【０１３０】
ステップ１１５５は、組立プロセスであり、後処理と呼ばれている。ここでは、ステップ１１５４によって処理されたウェハを半導体チップに形成する。このステップは、組立（切り出しおよび接合）および封入（チップ封止）を含む。ステップ１１５６は、検査ステップであり、ステップ１１５５によって生産された半導体デバイスの動作可能性チェック、耐久性チェック等を行う。これらのプロセスによって、半導体デバイスが完成し、これらは出荷される（ステップ１１５７）。
【０１３１】
図１１ｂ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させる酸化プロセスである。ステップ１１６２は、ウェハ表面に絶縁膜を形成するＣＶＤプロセスである。ステップ１１６３は、蒸着によってウェハ上に電極を形成する電極形成プロセスである。ステップ１１６４は、ウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込みプロセスである。ステップ１１６５は、レジスト（フォトレジスト材料）をウェハに塗布するレジスト・プロセスである。ステップ１１６６は、露光（即ち、リソグラフィ）によって、マスクの回路パターンをウェハ上に前述の露光装置によって転写する露光プロセスである。繰り返すが、前述のように、ここに記載する干渉計システムおよび方法を用いることによって、かかるリソグラフィ・ステップの精度および解像度が向上する。
【０１３２】
ステップ１１６７は、露光したウェハを現像する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・プロセスを受けた後にウェハ上に残っているレジスト材を分離するレジスト分離プロセスである。これらのプロセスを繰り返すことによって、回路パターンをウェハ上に形成し重ね合わせる。
【０１３３】
前述の干渉計システムは、物体の相対的な位置を正確に測定する必要がある他の用途においても用いることができる。例えば、レーザ、ｘ線、イオン、または電子ビーム等の書き込みビームが、基板またはビームが移動するに連れて、基板上にパターンを描く用途において、干渉計システムは、基板と書き込みビームとの間の相対的な移動を測定するために用いることができる。
【０１３４】
一例として、ビーム書き込みシステム１２００の構成を図１２に示す。光源１２１０は書き込みビーム１２１２を生成し、ビーム合焦アセンブリ１２１４は、放射ビームを、可動ステージ１２１８によって支持されている基板１２１６に向けて誘導する。ステージの相対的位置を決定するために、干渉計システム１２２０は、基準ビーム１２２２を、ビーム合焦アセンブリ１２１４上に取り付けられているミラー１２２４に向けて射出し、測定ビーム１２２６をステージ１２１８上に取り付けられているミラー１２２８に向けて射出する。基準ビームは、ビーム合焦アセンブリ上に取り付けられているミラーに接触するので、ビーム書き込みシステムは、コラム基準を用いるシステムの一例である。干渉計システム１２２０は、先に説明した干渉計システムのいずれでも可能である。干渉計システムが測定する位置の変化は、基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対的位置の変化に対応する。干渉計システム１２２０は、基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対的位置を示す測定信号１２３２をコントローラ１２３０に送る。コントローラ１２３０は、出力信号１２３４を、ステージ１２１８を支持し位置決めするベース１２３６に送る。加えて、コントローラ１２３０は信号１２３８を光源１２１０に送り、書き込みビームが十分な強度で基板に接触し、基板の選択位置において光物理的または光化学的変化を生じさせるように、書き込みビーム１２１２の強度を変化させるか、または遮断する。
【０１３５】
また、ある実施形態では、コントローラ１２３０により、ビーム合焦アセンブリ１２１４が、例えば、信号１２４４を用いて、基板のある領域に対し書き込みビームを走査する。その結果、コントローラ１２３０は、システムの他の構成要素に基板をパターニングするように指令する。パターニングは、通例、コントローラに格納されている電子設計パターンに基づく。用途によっては、書き込みビームが基板上に被覆されたレジストにパターニングする場合があり、更に別の用途では、書き込みビームが直接基板にパターニングを行う、例えば、エッチングする場合もある。
【０１３６】
かかるシステムの重要な用途の１つが、先に説明したリソグラフィ法において用いら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、電子ビームを用いて、クロムを被覆したガラス基板にパターニングすることができる。書き込みビームが電子ビームであるような場合では、ビーム書き込みシステムは電子ビーム経路を真空内に封入する。また、書き込みビームが例えば電子またはイオン・ビームである場合、ビーム合焦アセンブリは、荷電粒子を真空下の基板上で合焦し射出する四重レンズ等の電界発生器を含む。書き込みビームが放射ビーム、例えば、ｘ線、ＵＶ、または可視光線である場合、ビーム合焦アセンブリは、対応する光学部品を含み、放射光線を基板に向けて射出しそこに合焦させる。
【０１３７】
以上、本発明の多数の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の技術思想及び範囲から偏差することなく、種々の変更も可能であることは理解されよう。したがって、その他の実施形態も特許請求の範囲に該当するものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】干渉計システムの一実施形態の概略図。
【図２】高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）の概略図。
【図３】図２のＨＳＰＭＩにおけるビームについて、ビーム経路偏差を示す概略図。
【図４】角度変位干渉計の一実施形態の概略図。
【図５】図４に示す角度変位干渉計の部分を通過するビームの経路を示す概略図。
【図６】図４に示す角度変位干渉計の他の部分を通過するビームの経路を示す概略図。
【図７】図４に示す角度変位干渉計の他の部分を通過するビームの経路を示す概略図。
【図８】ビーム分配アセンブリの一実施形態の概略図。
【図９】多自由度干渉計の一実施形態の概略図。
【図１０】干渉計を含むリソグラフィ・ツールの一実施形態の概略図。
【図１１ａ】集積回路を製造する工程を記述するフロー・チャート。
【図１１ｂ】集積回路を製造する工程を記述するフロー・チャート。
【図１２】干渉計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２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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