(57)【要約】干渉計システムは、少なくとも２つのビームを干渉計（１０）を通る複数の通路に沿って反射する複数の反射板（１２，２６）を有するマルチパス干渉計を含む。複数通路は、第１組の通路及び第２組の通路を含む。反射板は、反射板により反射されるビームの経路の方向に直交する第１の配向を有する。２つのビームは、第１組の通路の後の複数の反射板の内の一つの反射板上の第１位置の変化(＄ｇ（Ｄ１）)に関する情報を供給し、第２組の通路の後の一つの反射板上の第１位置の変化及び第２位置の変化(＄ｇ（Ｄ２）)に関する情報を供給する。ビームの経路は、複数の反射板の内の少なくとも一つの反射板が第１の配向以外の配向を有する場合に、第１組の通路の間及び第２組の通路の間にずれる。干渉計システムは、第２組の通路の間に生じるずれが第１組の通路の間に生じるずれと相殺するように、第１組の通路の後、かつ第２組の通路の前で、ビームの向きを変える光学系（２８）を含む。
2005516206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
マルチパス干渉計を備え、
前記マルチパス干渉計は、複数の反射板及び光学系を含み、
前記複数の反射板は、前記干渉計を通る複数の通路に沿って少なくとも２つのビームを反射し、前記複数の通路は、第１組の通路及び第２組の通路を含み、前記反射板は、前記反射板により反射される前記ビームの経路の方向に直交する第１の配向を有し、
前記２つのビームは、前記第１組の通路の後の前記複数の反射板の内の一つの反射板上の第１位置の変化に関する情報を供給し、
前記２つのビームは、前記第２組の通路の後の前記一つの反射板上の前記第１位置の変化及び第２位置の変化に関する情報を供給し、
前記ビームの前記経路は、前記複数の反射板の内の少なくとも一つの反射板が前記第１の配向以外の配向を有する場合に、前記第１組の通路の間及び前記第２組の通路の間でずれ、
前記光学系は、前記第２組の通路の間に生じるずれが前記第１組の通路の間に生じるずれと相殺するように、前記第１組の通路の後、かつ前記第２組の通路の前で、前記ビームの向きを変える、装置。
【請求項２】
前記光学系は、前記２つのビーム間のずれの大きさ及び方向を維持しながら前記ビームの向きを変えるように構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光学系により向きを変えられた後の前記２つのビームの内の一方のビームの伝搬経路は、前記第１組の通路が終わった後の前記２つのビームの内の他方のビームの伝搬経路に平行である、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記反射板は、平面状の反射面を有する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記ビームは、前記干渉計に対して固定された位置に保持される、前記複数の反射板の内の一つの反射板に向かって方向付けられる基準ビームを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記ビームは、前記干渉計に対して移動可能な、前記複数の反射板の内の一つの反射板に向かって方向付けられる測定ビームを含む、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記基準ビーム及び前記測定ビームの経路によって光路長差が定義され、前記光路長差の変化は、前記干渉計に対して移動可能な、前記複数の反射板の内の前記一つの反射板の位置の変化を示す、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記複数の反射板は、第１反射板及び第２反射板を含み、前記ビームは、前記第１反射板へ方向付けられる第１ビームと、前記第２反射板へ方向付けられる第２ビームとを含み、前記第１反射板及び第２反射板の各々は、前記干渉計に対して移動可能である、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第１及び第２ビームの経路によって光路長差が定義され、前記光路長差の変化は、前記第１及び第２反射板の相対位置の変化を示す、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第１組の通路は、２つの通路からなり、各通路の間に、前記ビームの各々が前記複数の反射板の内の一つの反射板によって少なくとも１回反射される、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記第２組の通路は、２つの通路からなり、各通路の間に前記ビームの各々が前記複数の反射板の内の一つの反射板によって少なくとも１回反射される、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記マルチパス干渉計は、入力ビームを前記ビームに分離し、前記ビームを前記反射板に向かって方向付けるビームスプリッタを備る、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタを含む、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記光学系は、奇数個の反射面を有する、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
前記反射面の法線は、共通平面内に在る、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記反射面は、平面状の反射面を含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記光学系によって向きを変えられる各ビームついては、前記ビームは、各反射面の入射ビームと反射ビームとの間の角度の合計がゼロまたは３６０度の整数倍となるように前記反射面によって反射され、前記角度は前記入射ビームから前記反射ビームへ向かう方向において測定され、前記角度は、反時計回りに測定されるときに正の値を有し、時計回りに測定されるときに負の値を有する、請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
前記干渉計は、前記ビームが前記第１組及び第２組の通路を伝搬した後の前記ビームを合成して、前記干渉計を出て行く重畳ビームを形成する、請求項１記載の装置。
【請求項１９】
前記重畳ビーム間の光学干渉に応答し、前記ビームの前記経路間の光路長差を示す干渉信号を生成する検出器を更に備える、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記検出器は、光検出器と、増幅器と、アナログ−デジタル変換器とを備える、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記検出器に接続され、前記干渉信号に基づいて前記ビームの光路長差の変化を見積もる解析器を更に備える、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記光学系は、一つの反射面から構成される、請求項１記載の装置。
【請求項２３】
前記光学系は、偶数個の反射面を有する、請求項１記載の装置。
【請求項２４】
前記光学系は、キューブコーナー再帰性反射体を備える、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記ビームを供給する照射源を更に備える、請求項１記載の装置。
【請求項２６】
前記干渉計は、差動平面ミラー干渉計を含む、請求項１記載の装置。
【請求項２７】
前記２つのビームは、異なる周波数を有する、請求項１記載の装置。
【請求項２８】
集積回路をウェハの上に製造する際に使用す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、
空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像する照明システムと、
結像した前記照射線に対する前記ステージの位置を調整するポジショニングシステムと、
結像した前記照射線に対する前記ステージの位置をモニターする請求項１記載の装置とを備える、リソグラフィシステム。
【請求項２９】
集積回路をウェハの上に製造する際に使用す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、
照射源、マスク、ポジショニングシステム、レンズアセンブリ、及び請求項１記載の装置を含む照明システムとを備え、
動作状態において、前記照射源は、照射線を前記マスクを通るように方向付けて空間的にパターン化された照射線を生成し、前記ポジショニングシステムは、前記照射源からの前記照射線に対する前記マスクの位置を調整し、前記レンズアセンブリは、前記空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像し、前記干渉計は、前記ウェハに対する前記マスクの位置を測定する、リソグラフィシステム。
【請求項３０】
リソグラフィマスクを製造する際に使用するリソグラフィシステムであって、
書込みビームを照射して前記リソグラフィマスクにパターンを形成する照射源と、
前記リソグラフィマスクを支持するステージと、
前記書込みビームを前記リソグラフィマスクへと方向付けるビーム方向付けアセンブリと、
前記ステージ及びビーム方向付けアセンブリを互いに対して位置決めするポジショニングシステムと、
前記ビーム方向付けアセンブリに対する前記ステージの位置をモニターする請求項１記載の装置とを備える、リソグラフィシステム。
【請求項３１】
集積回路の製造方法であって、
請求項２８記載のリソグラフィシステムを使用して、ウェハを支持し、空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像し、結像した前記照射線に対する前記ステージの位置を調整し、前記干渉計を使用して結像した前記照射線に対する前記ステージの位置をモニターすることを備える、方法。
【請求項３２】
集積回路の製造方法であって、
請求項２９記載のリソグラフィシステムを使用して、ウェハを支持し、前記照射源からの照射線をマスクを通るように方向付けて前記ウェハ上への空間的にパターン化された照射線を生成し、前記照射源からの前記照射線に対する前記マスクの位置を調整し、前記空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像し、前記干渉計を使用して前記ウェハに対する前記マスクの位置をモニターすることを備える、方法。
【請求項３３】
リソグラフィマスクの製造方法であって、
請求項３０記載のリソグラフィシステムを使用して、リソグラフィマスクを支持し、書込みビームを前記リソグラフィマスクに供給し、前記ステージ及びビーム方向付けアセンブリを互いに対して位置決めし、前記干渉計を使用して前記ビーム方向付けアセンブリに対する前記ステージの位置を測定することを備える、方法。
【請求項３４】
方法であって、
第１測定ビームを、干渉計を通る第１組の通路に沿って測定対象物上の第１領域に方向付けること、
第１基準ビームを、前記干渉計を通る第１組の通路に沿って基準物体に方向付けること、
前記第１測定ビーム及び第１基準ビームが前記第１組の通路を終えた後、前記第１測定ビーム及び第１基準ビームを合成して第１出力ビームを生成すること、
前記測定対象物上の前記第１領域の位置の変化を求めること、
光学系を使用して前記第１測定ビームの一部を方向付けて第２測定ビームを形成すること、
前記光学系を使用して前記第１基準ビームの一部を方向付けて第２基準ビームを形成すること、
前記第２測定ビームを、前記干渉計を通る第２組の通路に沿って前記測定対象物上の第２領域に方向付けること、
前記第２基準ビームを、前記干渉計を通る第２組の通路に沿って前記基準物体に方向付けること、
前記第２測定ビーム及び第２基準ビームが前記第２組の通路を終えた後、前記第２測定ビーム及び第２基準ビームを合成して第２出力ビームを生成すること、
前記測定対象物上の前記第２領域の位置の変化を求めることを備え、
前記測定対象物に入射する前記第１及び第２測定ビームの経路の方向に対する前記測定対象物の回転によって、前記第１組の通路の間に前記第１測定ビームにビームずれが生じ、前記第２組の通路の間に前記第２測定ビームにビームずれが生じ、
前記光学系は、前記第１測定出力ビーム及び第１基準出力ビームの一部の向きを変えて、前記第２組の通路の間に前記第２測定ビームに生じたずれが前記第１組の通路の間に前記第１測定ビームに生じたずれと相殺するように構成される、方法。
【請求項３５】
集積回路をウェハの上に製造する際に使用するリソグラフィ法であって、
前記ウェハを移動可能なステージの上に支持すること、
空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像すること、
結像した前記照射線に対する前記ステージの位置を調整すること、
結像した前記照射線に対する前記ステージの位置を請求項３４に記載の方法を使用してモニターすることを備える、リソグラフィ法。
【請求項３６】
集積回路の製造に使用するリソグラフィ法であって、
入力照射線をマスクを通るように方向付けて空間的にパターン化された照射線を生成すること、
前記マスクを前記入力照射線に対して位置決めすること、
前記入力照射線に対する前記マスクの位置を請求項３４に記載の方法を使用してモニターすること、
前記空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像することを備える、リソグラフィ法。
【請求項３７】
集積回路をウェハの上に製造するリソグラフィ法であって、
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前記ウェハを空間的にパターン化された照射線で露光すること、
前記第２構成要素に対する前記第１構成要素の位置を請求項３４に記載の方法を使用してモニターすることを備える、リソグラフィ法。
【請求項３８】
請求項３４に記載のリソグラフィ法を有する、集積回路の製造方法。
【請求項３９】
請求項３５に記載のリソグラフィ法を有する、集積回路の製造方法。
【請求項４０】
請求項３６に記載のリソグラフィ法を有する、集積回路の製造方法。
【請求項４１】
請求項３７に記載のリソグラフィ法を有する、集積回路の製造方法。
【請求項４２】
リソグラフィマスクの製造方法であって、
書込みビームを基板に方向付けて前記基板にパターンを形成すること、
前記基板を前記書込みビームに対して位置決めすること、
前記書込みビームに対する前記基板の位置を請求項３４に記載の方法を使用してモニターすることを備える、方法。
【請求項４３】
装置であって、
複数の自由度に関する測定対象物の位置の変化を測定する多軸干渉計を備え、
前記干渉計は、入力ビームを受信し、前記測定対象物上の第１ポイントに関して前記測定対象物への第１及び第２通路を形成するように、前記入力ビームから生成される第１測定ビームを方向付け、次に、前記第１測定ビームを前記入力ビームから生成される第１基準ビームと合成して前記測定対象物上の前記第１ポイントまでの距離の変化に関する情報を含む第１出力ビームを生成するように構成され、
前記干渉計は更に、前記測定対象物上の第２ポイントに関して前記測定対象物への第１及び第２通路を形成するように、前記入力ビームから生成される第２測定ビームを方向付け、次に、前記第２測定ビームを前記入力ビームから生成される第２基準ビームと合成して前記測定対象物上の前記第２ポイントまでの距離の変化に関する情報を含む第２出力ビームを生成するように構成され、
前記干渉計は、前記測定対象物上の前記測定ビームの入射によって定義される平面内で前記第１出力ビームの一部を奇数回反射して副入力ビームを形成するように配置された折返し光学系を備え、
前記第２測定ビーム及び前記第２基準ビームは、前記副入力ビームから生成される、装置。
【請求項４４】
前記干渉計は、異なるビームをこれらのビームのそれぞれの経路に沿って方向付ける偏光ビームスプリッタ、前記偏光ビームスプリッタと基準物体との間に位置する第１の１／４波長板、及び前記偏光ビームスプリッタと前記測定対象物との間に位置する第２の１／４波長板を備える、請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
前記基準物体は、入射ビーム部分に対して実質的に垂直に配向する平面ミラーを含む、請求項４４記載の装置。
【請求項４６】
前記折返し光学系は、非偏光ビームスプリッタを備え、この非偏光ビームスプリッタは、前記第１出力ビームの一部を分離して前記副入力ビームを形成し、この副入力ビームを前記非偏光ビームスプリッタに戻るように方向付けて前記第２測定ビーム及び前記第２基準ビームを生成するように配置される、請求項４４記載の装置。
【請求項４７】
前記折返し光学系は、前記副入力ビームを前記非偏光ビームスプリッタから前記偏光ビームスプリッタへと方向付けるように配置された複数の反射面を有し、前記非偏光ビームスプリッタ及び前記複数の反射面は、前記第２入力ビームが前記偏光ビームスプリッタに達する前に前記第２入力ビームを奇数回反射する、請求項４６記載の装置。
【請求項４８】
前記非偏光ビームスプリッタは、前記第１出力ビームを反射して前記副入力ビームを生成し、前記複数の反射面は、前記副入力ビームを偶数回反射する、請求項４７記載の装置。
【請求項４９】
前記第１出力ビームを検出器に入力する第１光ファイバピックアップと、前記第２出力ビームを検出器に入力する第２光ファイバピックアップとを更に備える、請求項４３記載の装置。
【請求項５０】
集積回路をウェハの上に製造する際に使用す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、
空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像する照明システムと、
結像した前記照射線に対する前記ステージの位置を調整するポジショニングシステムと、
結像した前記照射線に対する前記ウェハの位置をモニターする請求項４３記載の装置とを備える、リソグラフィシステム。
【請求項５１】
集積回路をウェハの上に製造する際に使用す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、
照射源、マスク、ポジショニングシステム、レンズアセンブリ、及び請求項４３記載の装置を含む照明システムとを備え、
動作状態において、前記照射源は、照射線を前記マスクを通るように方向付けて空間的にパターン化された照射線を生成し、前記ポジショニングシステムは、前記照射源からの前記照射線に対する前記マスクの位置を調整し、前記レンズアセンブリは、前記空間的にパターン化された照射線を前記ウェハの上に結像し、前記干渉計は、前記照射源からの前記照射線に対する前記マスクの位置をモニターする、リソグラフィシステム。
【請求項５２】
リソグラフィマスクを製造する際に使用するビーム書込みシステムであって、
書込みビームを照射して基板にパターンを形成する照射源と、
前記基板を支持するステージと、
前記書込みビームを前記基板に供給するビーム方向付けアセンブリと、
前記ステージ及びビーム方向付けアセンブリを互いに対して位置決めするポジショニングシステムと、
前記ビーム方向付けアセンブリに対する前記ステージの位置をモニターする請求項４３記載の装置とを備える、ビーム書込みシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は干渉計、例えばリソグラフィスキャナまたはステッパシステムのマスクステージまたはウェハステージのような測定対象物の角度変位及び直線変位を測定する変位測定分散干渉計に関する。
【０００２】
（参照による引用）
次の文書は本明細書において参照により引用される。Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００１年８月２日出願（Ｚ−３３６）の米国仮特許出願第６０／３０９，６０８号、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００１年８月２３日出願（Ｚ−３４３）の米国仮特許出願第６０／３１４，３４５号、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００１年８月２３日出願（Ｚ−３４５）の米国仮特許出願第６０／３１４，５６８号、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００２年１月２８日出願（Ｚ−３９１）の米国仮特許出願第６０／３５２，３４１号、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００２年１月２８日出願（Ｚ−３９６）の米国仮特許出願第６０／３５２，４２５号、及びＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００２年８月２３日出願（Ｚ−３４５）の米国特許出願第１０／２２７，１６７号。
【背景技術】
【０００３】
変位測定干渉計は、光学的な干渉信号に基づいて、基準物体に対する測定対象物の位置の相対的な変化をモニタする。干渉計は、測定対象物から反射した測定ビームと、基準物体から反射した基準ビームとを重ね合わせ、干渉させることによって光学的な干渉信号を生成する。
【０００４】
多くの応用例では、測定および基準ビームの偏光は直交しており、周波数は異なっている。異なる周波数は、たとえば、レーザによるゼーマン分裂または音響光学変調によって、あるいは複屈折素子などを使用してレーザ内部で生成し得る。偏光が直交していることで、偏光ビーム・スプリッタにより測定および基準ビームがそれぞれ測定および基準物体に方向づけられ、反射した測定および基準ビームが合成されて、重なり合う射出測定および基準ビームが形成され得る。この重なり合う射出ビームが出力ビームを形成し、その後で偏光子を通過する。
【０００５】
偏光子は、測定および基準射出ビームの偏光を混合して、混合ビームを形成する。混合ビーム中の測定および基準射出ビームの成分は互いに干渉して、測定および基準射出ビームの相対位相に応じて混合ビームの強度が変化する。検出器が、この混合ビームの時間依存性強度を測定し、この強度に比例した電気的な干渉信号を生成する。測定および基準ビームの周波数は異なるので、この電気的な干渉信号は、測定および基準射出ビームの周波数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。たとえば、測定対象物を含むステージを並進移動させることによって、測定および基準経路長が相互に変化する場合、ビート周波数の測定値は、２νｎｐ／λに等しいドップラー・シフトを含む。ここで、νは測定および基準物体の相対速度、λは測定および基準ビームの波長、ｎは光ビームが通過する空気または真空などの媒質の屈折率、ｐは基準および測定物体まで通過した回数である。測定対象物の相対位置の変化は、干渉信号の測定値の位相変化に相当し、２πの位相変化が、ほぼλ／（ｎｐ）の距離の変化Ｌに等しい。ここで、Ｌは往復距離の変化、たとえば、測定対象物を含むステージに至り、それから戻るまでの距離の変化である。
【０００６】
残念ながら、この等式は必ずしも正確ではない。更に、干渉信号測定値の振幅は変化し得る。振幅が変化すると、後続の位相変化測定値の精度が低くなり得る。多くの干渉計には、「周期誤差」として知られているような非線形性を含む。この周期誤差は、干渉信号測定値の位相および／または強度として表すことが可能であり、光路長ｐｎＬの変化に対する正弦波依存性を有する。具体的には、位相の第１高調波周期誤差は（２πｐｎＬ）／λに対する正弦波依存性を有しており、位相の第２高調波周期誤差は２×（２πｐｎＬ）／λに対する正弦波依存性を有する。より高次の高調波周期誤差が存在する可能性もある。
【０００７】
干渉計の基準ビーム成分及び測定ビーム成分が波面誤差を含む場合、出力ビームの基準ビーム成分及び測定ビーム成分との間の横方向変位（すなわち「ビームずれ」）の変化により生じるような「非周期的非線形性」も存在する。この現象は次のように説明できる。
【０００８】
干渉計光学系の不均質性は基準ビーム及び測定ビームに波面誤差を生じさせる。基準ビーム及び測定ビームがこのような不均質性により互いに共線的に伝搬する場合、その結果として生じる波面誤差は同じとなり、干渉信号に対するこれらの寄与が互いに相殺し合う。しかしながらより一般的には、出力ビームの基準ビーム成分及び測定ビーム成分は横方向に互いに変位する、すなわちこれらの成分は相対ビームずれを有する。このようなビームずれによって波面誤差が生じて、誤差が出力ビームから生じる干渉信号に影響する。
【０００９】
また、多くの干渉計システムにおいて、ビームずれは測定対象物の位置または角度配向（ａｇｎｕｌａｒ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）が変わると変化する。例えば、相対ビームずれの変化が平面ミラー測定対象物の角度配向の変化により生じる。従って、測定対象物の角度配向の変化により、対応する誤差が干渉信号に生じる。
【００１０】
ビームずれ及び波面誤差の影響は、成分偏光状態に関連する出力ビームの成分を混合し、混合出力ビームを検出して電気干渉信号を生成するために使用する手順に依存することになる。混合出力ビームは、例えば混合ビームを検出器に集光させることなく検出器により、混合出力ビームを検出器に集光するビームとして検出することにより、または混合出力ビームをシングルモードまたはマルチモード光ファイバの中に向けて射出し、光ファイバが搬送する混合出力ビームの一部を検出することにより検出することができる。ビームずれ及び波面誤差による影響はまた、仮にビームストップを混合出力ビームを検出する手順に使用するとした場合、ビームストップの性能にも依存することになる。一般的に、干渉信号の複数の誤差は、光ファイバを使用して混合出力ビームを検出器に送信するときに混合される。
【００１１】
測定干渉信号の振幅変動は多数のメカニズムによる正味の結果である。一つのメカニズムは出力ビームの基準成分及び測定成分の相対ビームずれであり、このビームずれは、例えば測定対象物の姿勢の変化の結果である。
【００１２】
分散測定の適用においては、光路長測定は複数の波長、例えば５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍで行なわれ、この測定を使用して距離測定干渉計の測定経路に在るガスの分散を測定する。分散測定は、距離測定干渉計で測定する光路長を物理長に変換する際に使用することができる。このような変換は、測定対象物までの物理距離は変化しない場合であっても測定光路長の変化がガス乱流により及び／又は測定アーム中のガスの平均密度の変化により生じるので重要となる。
【００１３】
上述の干渉計は多くの場合、リソグラフィに使用して半導体ウェハに集積回路を形成するためのスキャナシステム及びステッパシステムの不可欠な構成要素である。このようなリソグラフィシステムは通常、ウェハを支持し、固定する移動可能なステージ、照射ビームをウェハ上に方向付けるために使用する集光光学系、ステージを露光ビームに対して移動させるスキャナまたはステッパシステム、及び一つ以上の干渉計を含む。各干渉計は測定ビームをステージに取り付けた平面ミラーに方向付け、また反射測定ビームを平面ミラーから受光する。各干渉計はその反射測定ビームを該当する基準ビームと干渉させ、全体として干渉計は照射ビームに対するステージの位置の変化を正確に測定する。干渉計によってリソグラフィシステムは、ウェハのどの領域が照射ビームに晒されるかについて正確に制御することができる。
【００１４】
多くのリソグラフィシステム及び他の用途において、測定対象物は各干渉計からの測定ビームを反射する一つ以上の平面ミラーを含む。測定対象物の角度配向の小さな変化、例えばステージのピッチング及びヨーイングは、平面ミラーが反射する各測定ビームの方向を変えることができる。補償しないままにしておくと、これらの変化した測定ビームは各該当する干渉計における射出測定ビーム及び射出基準ビームのオーバーラップを小さくしてしまう。また、これらの射出測定ビーム及び射出基準ビームは互いに平行に伝搬しないか、または混合ビームを形成するときにそれらの波面が一致しない。その結果、射出測定ビームと射出基準ビームとの間の干渉が混合ビームの進行方向に垂直な面内において変化するので、検出器が測定する光強度の中に符号化されている干渉情報が壊れる。
【００１５】
この問題に対処するために、多くの従来の干渉計は再帰性反射体を含み、この再帰性反射体は測定ビームの向きを変えて平面ミラーに戻すので測定ビームは干渉計と測定対象物との間の経路を「２回通過する」。再帰性反射体を設けることにより射出測定ビームの方向が確実に測定対象物の角度配向の変化に対して鈍感になる。平面ミラー干渉計において実施する場合、この構成は一般的に高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）と呼ばれるものになる。しかしながら、再帰性反射体を設けるとしても、射出測定ビームの横方向位置は依然として測定対象物の角度配向の変化に敏感なままである。また、干渉計内の光学系を通過する測定ビームの経路も依然として測定対象物の角度配向の変化に敏感なままである。
【００１６】
実際、干渉計システムを使用してウェハステージの位置を複数の測定軸に沿って測定する。例えば、ウェハステージがｘ−ｙ平面に位置する直交座標系を定義すると、測定は通常、ウェハステージがｘ−ｙ平面に沿って移動するに従って、ステージのｘ及びｙ位置だけでなくｚ軸に対するステージの角度配向に関しても行なわれる。また、ｘ−ｙ平面の面外のウェハステージの傾きもモニターすることが望ましい。例えば、そのような傾きの正確な特徴づけはｘ及びｙ位置のアッべオフセットエラーを計算するために必要となる。従って、所望の用途に応じて、最大５つの測定すべき自由度が存在する。また、幾つかの用途では、ｚ軸に対するウェハステージの位置もモニターして６つの自由度をモニターすることが望ましい。
【００１７】
各自由度を測定するために、干渉計を使用して距離変化を該当する測定軸に沿ってモニターする。例えば、ステージのｘ及びｙ位置だけでなくｘ，ｙ及びｚ軸に対するステージの角度配向を測定するシステムでは、少なくとも３つの空間的に分離された測定ビームをウェハステージの一方のサイドで反射し、少なくとも２つの空間的に分離された測定ビームをウェハステージの他方のサイドで反射する。例えば、「５つの測定軸を使用して基板にマスクパターンを繰り返し結像する方法及び装置」と題する米国特許第５，８０１，８３２号を参照されたい。ここで、この文献の内容を参照により援用する。各測定ビームを基準ビームと再合成して該当する測定軸に沿った光路長変化をモニターする。異なる測定ビームがウェハステージに異なる位置で衝突するので、ウェハステージの角度配向は光路長測定を適切に組み合わせることにより得ることができる。従って、各自由度をモニターするために、システムはウェハステージに衝突する少なくとも一つの測定ビームを含む。また上述のように、各測定ビームがウェハステージを２回通過するのでウェハステージの角度配向の変化による干渉信号の劣化を防止することができる。測定ビームは、物理的に独立した干渉計または複数の測定ビームを生成する多軸干渉計により生成することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、２，３またはそれよりも多くの自由度を測定するときに、一つ以上の検出器または光ファイバピックアップ（Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｐｉｃｋｕｐｓ：ＦＯＰ）でのビームずれ差が無い、または非常に小さくなる多自由度測定平面ミラー干渉計アセンブリを特徴とする。本発明の或る実施形態では、干渉計アセンブリの一つ以上の干渉計における基準ビーム及び測定ビームのビームずれ差が非常に小さくなる。干渉計アセンブリは、単一の干渉計光学アセンブリを含むことができる。一つの検出器またはＦＯＰでのビームずれ差が無いか、または非常に小さい２自由度測定平面ミラー干渉計アセンブリは、平面ミラー上の２つの離間した位置の２つの直線変位を測定するか、または平面ミラーの直線変位及び角度変位の両方を測定するように構成することができる。ある構成では、その構成の該当する干渉計の内の一つの干渉計における基準ビーム及び測定ビームのビームずれ差が非常に小さくなる。
【００１９】
Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる２００２年１月２８日出願（Ｚ−３９１）の米国特許出願第６０／３５２，３４１号に開示されている干渉計構成を使用し、本明細書に記載する技術を拡張して更に別の自由度を測定することができ、この特許文献は本明細書において参照により引用される。一つ以上の検出器及び／又はＦＯＰでのビームずれ差が無いか、または非常に小さい３自由度測定平面ミラー干渉計アセンブリを含むこのような実施形態は、平面ミラー上の３つの離間した位置の３つの直線変位を測定するか、または平面ミラーの１つの直線変位及び２つの直交角度変位を測定するか、或いは２つの直線変位及び１つの角度変位を測定するように構成することができる。ある構成では、その構成の該当する干渉計の内の一つ以上の干渉計における基準ビーム及び測定ビームのビームずれ差が非常に小さくなる。一つ以上の検出器及び／又はＦＯＰでのビームずれ差が無いか、または非常に小さい４以上の自由度測定平面ミラー干渉計アセンブリを含む更に別の実施形態は、別の組合せの直線変位及び角度変位を測定するように構成することができる。ある構成では、その構成の該当する干渉計の内の一つ以上の干渉計における基準ビーム及び測定ビームのビームずれ差が非常に小さくなる。
【００２０】
単一の平面ミラーを、対象物の姿勢の変化を測定する際の基準物体及び測定対象物の両方として使用することができる。角度測定に使用する基準ビーム及び測定ビームは、単一の平面ミラーへの単一の通路を形成する。干渉計光学アセンブリは、非常に安定した構成の直線変位干渉計及び角度変位干渉計のいずれか、または両方を含むことができる。干渉計光学アセンブリは、角度測定に使用するビームについては、一つの検出器またはＦＯＰでの基準ビーム成分及び測定ビーム成分のビームずれ差が無いか、または非常に小さくなるように構成することができる。単一の平面ミラーでの基準ビーム及び測定ビームのビームずれは、角度変位干渉計に使用する基準ビーム及び測定ビームに関してゼロになる。２つ以上の直線変位出力ビーム及び角度変位出力ビームは、単一の平面ミラーへの通路において共通の測定ビーム経路を有する。干渉計光学アセンブリは、直線変位干渉計及び角度変位干渉計のそれぞれの基準ビーム光路長及び測定ビーム光路長が、ガラス中で等しい長さになる、かつ／またはガス中で等しい長さになるように構成される。
【００２１】
概括すると、一態様において、本発明は装置を特徴とし、この装置はマルチパス（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｐａｓｓ）干渉計を備える。このマルチパス干渉計は複数の反射板を含み、この複数の反射板は、干渉計を通る複数通路に沿って少なくとも２つのビームを反射し、複数の通路は第１組の通路及び第２組の通路を含む。反射板は、反射板により反射されるビームの経路の方向に直交する第１の配向を有する。２つのビームは、第１組の通路の後の複数の反射板の内の一つの反射板上の第１位置の変化に関する情報を供給する。２つのビームは、第２組の通路の後の一つの反射板上の第１位置の変化及び第２位置の変化に関する情報を供給する。ビームの経路は、複数の反射板の内の少なくとも一つの反射板が第１の配向以外の配向を有する場合に、第１組の通路の間及び第２組の通路の間にずれる。干渉計は、第２組の通路の間に生じるずれが第１組の通路の間に生じるずれと相殺するように、第１組の通路の後、かつ第２組の通路の前で、ビームの向きを変える光学系を含む。
【００２２】
装置の実施形態は、次の特徴の内の一つ以上を含むことができる。
光学系は、２つのビームのずれの大きさ及び方向を維持しながらビームの向きを変えるように構成される。光学系により向きを変えられた後の２つのビームの内の一方のビームの伝搬経路は、第１組の通路が終わった後の２つのビームの内の他方のビームの伝搬経路に平行である。反射板は、平面状のの反射面を有する。ビームは、干渉計に対して固定された位置に保持される、複数の反射板の内の一つの反射板の方向に向かって方向付けられる基準ビームを含む。ビームは、干渉計に対して移動可能な、複数の反射板の内の一つの反射板に向かって方向付けられる測定ビームを含む。基準ビーム及び測定ビームの経路によって光路長差が定義され、光路長差の変化は、干渉計に対して移動可能な、複数の反射板の内の一つの反射板の位置の変化を示す。複数の反射板は、第１反射板及び第２反射板を含み、ビームは、第１反射板に方向付けられる第１ビームと、第２反射板に方向付けられる第２ビームとを含み、第１反射板及び第２反射板の各々は、干渉計に対して移動可能である。
【００２３】
第１及び第２ビームの経路によって光路長差が定義され、光路長差の変化は、第１及び第２反射板の相対位置の変化を示す。第１組の通路は２つの通路からなり、各通路の間に、ビームの各々が複数の反射板の内の一つの反射板によって少なくとも１回反射される。第２組の通路は２つの通路からなり、各通路の間に、ビームの各々が複数の反射板の内の一つの反射板によって少なくとも１回反射される。マルチパス干渉計は、入力ビームをビームに分離し、ビームを反射板に向かって方向付けるビームスプリッタを備える。ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタを含む。光学系は奇数個の反射面を有する。反射面の法線は、共通平面内に在る。反射面は、平面状の反射面を含む。
【００２４】
光学系によって向きを変えられる各ビームについては、ビームは、各反射面の入射ビームと反射ビームとの間の角度の合計がゼロまたは３６０度の整数倍となるように反射面によって反射され、角度は、入射ビームから反射ビームに向かう方向において測定され、角度は、反時計回りに測定されるときに正の値を有し、時計回りに測定されるときに負の値を有する。
【００２５】
干渉計は、ビームが第１組及び第２組の通路を伝搬した後のビームを合成して、干渉計を出て行く重畳ビームを形成する。光学系は、一つの反射面から構成される。光学系は、偶数個の反射面を有する。光学系は、キューブコーナー再帰性反射体を備える。干渉計は、差動平面ミラー干渉計を含む。２つのビームは、異なる周波数を有する。
【００２６】
概括すると、別の態様において、本発明は集積回路をウェハの上に製造する際に使用す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、重畳ビームの間の光干渉に応答し、ビームの経路間の光路長差を示す干渉信号を生成する検出器を含む。検出器は、光検出器と、増幅器と、アナログ−デジタル変換器とを備える。解析器は、検出器に接続され、干渉信号に基づいてビームの光路長差の変化を見積もる。照射源は、ビームを供給する。
【００２７】
概括すると、別の態様において、本発明は、集積回路をウェハの上に製造する際に使用するリソグラフィシステムを特徴とする。このリソグラフィシステムは、ウェハを支持するステージと、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像する照明システムと、結像した照射線に対するステージの位置を調整するポジショニングシステムと、上述の干渉計装置の内のいずれかとを含む。干渉計装置は、パターン化された照射線に対するステージの位置を測定する干渉計を含む。
【００２８】
概括すると、別の態様において、本発明は集積回路をウェハの上に製造する際に使用するリソグラフィシステムを特徴とする。このリソグラフィシステムは、集積回路が形成されるウェハを支持するステージと、照射源、マスク、ポジショニングシステム、レンズアセンブリ、及び上述の干渉計装置の内のいずれかを含む照明システムとを備える。動作状態において、照射源は、照射線をマスクを通るように方向付けて空間的にパターン化された照射線を生成し、ポジショニングシステムは、照射源からの照射線に対するマスクの位置を調整し、レンズアセンブリは、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像し、干渉計装置の干渉計を使用してウェハに対するマスクの位置をモニターする。
【００２９】
概括すると、別の態様において、本発明は、リソグラフィマスクを製造する際に使用するリソグラフィシステムを特徴とする。このリソグラフィシステムは、書込みビームを照射してリソグラフィマスクにパターンを形成する照射源と、リソグラフィマスクを支持するステージと、書込みビームをリソグラフィマスクへと方向付けるビーム方向付けアセンブリと、ステージ及びビーム方向付けアセンブリを互いに対して位置決めするポジショニングシステムと、上述の干渉計装置の内のいずれかとを備える。干渉計装置は、ビーム方向付けアセンブリに対するステージの位置を測定する干渉計を含む。
【００３０】
集積回路は、上述のリソグラフィシステムの内のいずれかを使用して、ウェハを支持し、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像し、結像した照射線に対するステージの位置を調整することによって製造することができ、この場合干渉計を使用してステージの位置を測定する。
【００３１】
集積回路は、上述のリソグラフィシステムの内のいずれかを使用して、ウェハを支持し、照射源からの照射線をマスクを通るように方向付けてウェハ上への空間的にパターン化された照射線を生成し、照射源からの照射線に対するマスクの位置を調整し、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像することにより製造することができる。リソグラフィシステムの干渉計を使用してウェハに対するマスクの位置を測定する。
【００３２】
リソグラフィマスクは、上述のリソグラフィシステムの内のいずれかを使用して、リソグラフィマスクを支持し、書込みビームをリソグラフィマスクに供給し、ステージ及びビーム方向付けアセンブリを互いに対して位置決めすることにより製造することができる。リソグラフィシステムの干渉計を使用してビーム方向付けアセンブリに対するステージの位置を測定する。
【００３３】
概括すると、別の態様において、本発明は方法を特徴とし、この方法は、第１測定ビームを、干渉計を通る第１組の通路に沿って測定対象物上の第１領域に方向付けること、第１基準ビームを、干渉計を通る第１組の通路に沿って基準物体に方向付けること、第１測定ビーム及び第１基準ビームが第１組の通路を終えた後、第１測定ビーム及び第１基準ビームを合成して第１出力ビームを生成すること、測定対象物上の第１領域の位置の変化を求めること、光学系を使用して第１測定ビームの一部を方向付けて第２測定ビームを形成すること、光学系を使用して第１基準ビームの一部を方向付けて第２基準ビームを形成すること、第２測定ビームを、干渉計を通る第２組の通路に沿って測定対象物上の第２領域に方向付けること、第２基準ビームを、干渉計を通る第２組の通路に沿って基準物体に方向付けること、第２測定ビーム及び第２基準ビームが第２組の通路を終えた後、第２測定ビーム及び第２基準ビームを合成して第２出力ビームを生成すること、測定対象物上の第２領域の位置の変化を求めることを含む。測定対象物に入射する第１及び第２測定ビームの経路の方向に対する測定対象物の回転によって、第１組の通路の間に第１測定ビームにビームずれが生じ、第２組の通路の間に第２測定ビームにビームずれが生じる。光学系は、第１測定出力ビーム及び第１基準出力ビームの一部の向きを変えることによって、第２組の通路の間に第２測定ビームに生じるずれが第１組の通路の間に第１測定ビームに生じるずれと相殺するように構成される。
【００３４】
方法は、異なる装置に関連する形で上に記載された特徴の内のいずれかに対応する別の特徴を更に含む。
概括すると、別の態様において、本発明は、集積回路をウェハの上に製造する際に使用するリソグラフィ法を特徴とする。このリソグラフィ法は、ウェハを移動可能なステージの上に支持すること、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像すること、結像した照射線に対するステージの位置を調整すること、結像した照射線に対するステージの位置を上述の干渉計動作方法のいずれかを使用してモニターすることを含む。
【００３５】
概括すると、別の態様において、本発明は、集積回路の製造に使用するリソグラフィ法を特徴とする。このリソグラフィ法は、入力照射線をマスクを通るように方向付けて空間的にパターン化された照射線を生成すること、マスクを入力照射線に対して位置決めすること、入力照射線に対するマスクの位置を上述の干渉計動作方法のいずれかを使用してモニターすること、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像することを含む。
【００３６】
概括すると、別の態様において、本発明は、集積回路をウェハの上に製造するリソグラフィ法を特徴とする。このリソグラフィ法は、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ウェハを空間的にパターン化された照射線で露光すること、第２構成要素に対する前記第１構成要素の位置を上述の干渉計動作方法のいずれかを使用してモニターすることを含む。
【００３７】
概括すると、別の態様において、本発明は、リソグラフィマスクの製造に使用するリソグラフィ法を特徴とする。このリソグラフィ法は、書込みビームを基板へと方向付けて基板にパターンを形成すること、基板を書込みビームに対して位置決めすること、書込みビームに対する基板の位置を上述の干渉計動作方法のいずれかを使用してモニターすることを含む。
【００３８】
概括すると、別の態様において、本発明は、複数の自由度に関する測定対象物の位置の変化を測定する多軸干渉計を備える装置を特徴とする。この干渉計は入力ビームを受信し、測定対象物上の第１ポイントの近傍の測定対象物への第１及び第２通路を形成するように、入力ビームから生成される第１測定ビームを方向付け、次に、第１測定ビームを入力ビームから生成される第１基準ビームと合成して測定対象物上の第１ポイントまでの距離の変化に関する情報を含む第１出力ビームを生成するように構成される。干渉計は更に、測定対象物上の第２ポイントの近傍の測定対象物への第１及び第２通路を形成するように、入力ビームから生成される第２測定ビームを方向付け、次に、第２測定ビームを入力ビームから生成される第２基準ビームと合成して測定対象物上の第２ポイントまでの距離の変化に関する情報を含む第２出力ビームを生成するように構成される。干渉計は、測定対象物上の測定ビームの入射によって定義される平面内で第１出力ビームの一部を奇数回反射して副入力ビームを形成するように配置された折返し光学系を備る。第２測定ビーム及び第２基準ビームは、副入力ビームから生成される。
【００３９】
装置の実施形態は、次の特徴の一つ以上を含むことができる。
干渉計は、異なるビームをビームのそれぞれの経路に沿って方向付ける偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタと基準物体との間に位置する第１の１／４波長板、及び偏光ビームスプリッタと測定対象物との間に位置する第２の１／４波長板を備える。基準物体は、入射ビーム部分に対して実質的に垂直に配向する平面ミラーを含む。折返し光学系は、非偏光ビームスプリッタを備え、この非偏光ビームスプリッタは、第１出力ビームの一部を分離して副入力ビームを形成し、副入力ビームを非偏光ビームスプリッタに戻るように方向付けて第２測定ビーム及び第２基準ビームを生成するように配置される。折返し光学系は、副入力ビームを非偏光ビームスプリッタから偏光ビームスプリッタへと方向付けるように配置された複数の反射面を有し、非偏光ビームスプリッタ及び複数の反射面は、第２入力ビームが偏光ビームスプリッタに達する前に第２入力ビームを奇数回反射する。非偏光ビームスプリッタは、第１出力ビームを反射して副入力ビームを生成し、複数の反射面は、副入力ビームを偶数回反射する。装置は、第１出力ビームを検出器に入力する第１光ファイバピックアップ及び第２出力ビームを検出器に入力する第２光ファイバピックアップを備える。
【００４０】
概括すると、別の態様において、本発明は、集積回路をウェハの上に製造する際に使用するリソグラフィシステムを特徴とする。このリソグラフィシステムは、ウェハを支持するステージと、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像する照明システムと、結像した照射線に対するステージの位置を調整するポジショニングシステムと、結像した照射線に対するウェハの位置をモニターする上述の干渉計装置の内のいずれかとを備える。
【００４１】
概括すると、別の態様において、本発明は、集積回路をウェハの上に製造する際に使用するリソグラフィシステムを特徴とする。このリソグラフィシステムは、ウェハを支持するステージと、照射源、マスク、ポジショニングシステム、レンズアセンブリ、及び上述の干渉計装置の内のいずれかを含む照明システムとを備える。動作状態において、照射源は、照射線をマスクを通るように方向付けて空間的にパターン化された照射線を生成し、ポジショニングシステムは、照射源からの照射線に対するマスクの位置を調整し、レンズアセンブリは、空間的にパターン化された照射線をウェハの上に結像し、干渉計装置の干渉計は、照射源からの照射線に対するマスクの位置をモニターする。
【００４２】
概括すると、別の態様において、本発明は、リソグラフィマスクを製造する際に使用するビーム書込みシステムを特徴とする。このシステムは、書込みビームを照射して基板にパターンを形成する照射源と、基板を支持するステージと、書込みビームを基板に供給するビーム方向付けアセンブリと、ステージ及びビーム方向付けアセンブリを互いに対して位置決めするポジショニングシステムと、ビーム方向付けアセンブリに対するステージの位置をモニターする上述の干渉計装置の内のいずれかとを備える。
【００４３】
特別に定義しない限り、本明細書に使用する全ての技術的及び科学的用語は本発明が属する技術分野の当業者が共通して理解するのと同じ意味を有するものとする。刊行物、特許出願、特許、及び本明細書において参照されることにより本発明の開示に組み入れられる上述の他の参考文献と相容れない事態が生じる場合には、定義を含む本明細書が優先する。
【００４４】
本発明の一つ以上の実施形態についての詳細は、添付の図面及び以下の記載に開示される。本発明の他の特徴、目的及び利点は記載及び図面から、そして請求項から明らかになるであろう。
【００４５】
なお、種々の図面における同様な参照符号は同様な素子を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明の実施形態は、一つ以上の直線変位干渉計及び一つ以上の角度変位干渉計を含む干渉計アセンブリを備える。干渉計アセンブリは、単一の、すなわち集積光学アセンブリを含むことができる。直線変位干渉計は、高安定性平面ミラー干渉計（Ｈｉｇｈ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｐｌａｎｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＨＳＰＭＩ）または差動平面ミラー干渉計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｌａｎｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＤＰＭＩ）等のダブルパス（２通路）干渉計を含む。角度変位干渉計は、平面ミラー干渉計を含み、この平面ミラー干渉計においては、単一の平面ミラーが、角度測定干渉計の基準ビーム対象物及び測定ビーム対象物の両方として機能する。干渉計アセンブリの実施形態は、干渉計アセンブリが一つ以上の直線変位干渉計及び一つ以上の角度変位干渉計を含む態様で記載される。
【００４７】
図１を参照すると、干渉計アセンブリ１０は、単一のアセンブリに設けられた高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）及び４通路直線変位干渉計を含んでいる。入力ビーム１４は、第１のＨＳＰＭＩを通る２つの通路を形成して、オーバーラップする出力ビーム３０のペアを形成する。出力ビーム３０の一部の位相を測定して、ある位置での測定ミラー１２の変位Ｘ１の変化を得る。出力ビーム３０の一部を第２のＨＳＰＭＩへの入力ビームとして使用して４通路干渉計を形成する。４通路干渉計は変位Ｘ１＋Ｘ２の変化を測定するが、この場合Ｘ２は第２位置での測定ミラー１２の変位である。変位Ｘ１及びＸ２を使用して基準ポイントに対するミラー１２の直線移動及び回転移動を測定する。反射板アセンブリ２８（破線で囲まれている）が、ミラー１２の傾きにより生じる測定ビーム及び基準ビームのビームずれを小さくするので、変位Ｘ２の変化をより高精度に測定できる。
【００４８】
入力ビーム１４は、ヘテロダイン検出に十分な小さな周波数差を有する直交直線偏光成分を有するように構成される。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１６はビーム分離面８２を含み、この分離面は、ポイントＰ５で入力ビーム１４の直交成分を基準ビーム２０及び測定ビーム１８に分離する。基準ビーム２０及び測定ビーム１８は干渉計アセンブリを通る２つの通路を形成し、ＰＢＳ１６を出て射出ビーム３０を形成する。
【００４９】
測定ビーム１８（面８２を透過する）は、ほとんどが入射面に平行な方向に偏光される。ここで、入射面は図１の紙面に平行である。基準ビーム２０（面８２により反射される）は、ほとんどが入射面に直交する方向に偏光される。
【００５０】
基準ビーム２０は、基準ミラー２６に衝突する第１基準経路に沿って伝搬する。測定ビーム１８は、測定ミラー１２に衝突する第１測定経路に沿って伝搬する。基準ミラー及び測定ミラーは、共に平面ミラーである。図において、ビームは、ビームが伝搬する経路にオーバーラップするので、ビーム及び経路は同じ線で描かれている。測定ミラー１２は、対象物（例えばリソグラフィステージ）に取り付けることができる。
【００５１】
以下、測定ビーム１８及び基準ビーム２０がポイントＰ５で分離された後にこれらのビームが出力ビーム３０として再合成されるまでのこれらのビームが伝搬する経路について説明する。図１の説明においては、測定ミラー１２及びＰＢＳ１６を初期状態において位置合わせしてミラー１２の表面がビーム分離面８２に対して４５度傾くように配置されると仮定する。
【００５２】
ポイントＰ５で面８２により反射された後、基準ビーム２０は、出力ビーム３０の成分としてＰＢＳ１６を出る前に、干渉計アセンブリ１０を通る２つの通路を形成する。第１通路の間、基準ビーム２０はミラー２６に向かって伝搬し、１／４波長板５２を通過し、ポイントＰ９でミラー２６により反射される。基準ビーム２６は１／４波長板５２の２回目の通過を行ない、再帰性反射体２２に向かって伝搬し、ポイントＰ１３及びＰ１４で再帰性反射体２２により反射される。
【００５３】
第２通路の間、基準ビーム２６はミラー２６に向かって伝搬し、１／４波長板５２の３回目の通過を行ない、ポイントＰ１０でミラー２６により反射される。基準ビーム２６は１／４波長板５２の４回目の通過を行ない、面８２に向かって伝搬し、ポイントＰ６で面８２により反射され、次に検出器２４に向かって伝搬して出力ビーム３０の成分を形成する。
【００５４】
ポイントＰ５で面８２を通過した後、測定ビーム２０は、出力ビーム３０の成分としてＰＢＳ１６を出る前に干渉計アセンブリ１０を通る２つの通路を形成する。第１通路の間、測定ビーム１８は、ミラー１２に向かって伝搬し、１／４波長板５４を通過し、ポイントＰ１でミラー１２により反射される。測定ビーム１８は、１／４波長板５４の２回目の通過を行ない、ポイントＰ５で面８２により反射される。測定ビーム１８は、再帰性反射体２２に向かって伝搬し、ポイントＰ１３及びＰ１４で再帰性反射体２２により反射される。
【００５５】
第２通路の間、測定ビーム１８は、面８２に向かって伝搬し、ポイントＰ６で面８２により反射され、ミラー１２に向かって伝搬する。測定ビーム１８は、１／４波長板５４の３回目の通過を行ない、ポイントＰ２でミラー１２により反射される。測定ビーム１８は、１／４波長板５４の４回目の通過を行ない、ポイントＰ６で面８２を通過し、次に検出器２４に向かって伝搬して出力ビーム３０の成分となる。
【００５６】
測定ビーム１８及び基準ビーム２０は、ＰＢＳ１６を出た後、オーバーラップする（重畳する）出力ビーム３０を形成し、このビーム３０は検出器２４に向かって伝搬する。非偏光ビームスプリッタ３６は、ビーム３０をビーム３２及びビーム３４に分離する。ビーム３２は、偏光子６２を通過し、検出器２４によって検出される。測定ミラー１２がポジション３８から別のポジション４０に移動すると、第１基準経路と第１測定経路との間の光路長差が変化することになって検出器２４によって検出される重畳射出ビーム３２の干渉の変化となって現れる。次に解析器がポジションΔ1の物理変化を光路長差の変化に基づいて計算する。Δ1は、ＰＢＳ１６に対するミラー１２上のポイントＰ１及びＰ２のポジション変化の平均を表わす。
【００５７】
ビームスプリッタ３６は、ビーム３０を受信し、かつビーム３０の一部の向きを変えてビーム４２とする反射板アセンブリ２８の一部である。ビーム４２は、第２のＨＳＰＭＩの入力ビームとなる。ビーム４２は、ポイントＰ７でビーム分離面８２により基準ビーム４４及び測定ビーム４６に分離される。基準ビーム４４は、基準ミラー２６に衝突する第２基準経路に沿って伝搬し、測定ビーム４６は測定ミラー１２に衝突する第２測定経路に沿って伝搬する。以下、測定ビーム４６及び基準ビーム４４がポイントＰ７で分離された後にこれらのビームが出力ビーム４８として再合成されるまで測定ビーム４６及び基準ビーム４４が伝搬する経路について説明する。
【００５８】
ポイントＰ７で面８２により反射された後、基準ビーム４４は、ＰＢＳ１６を出力ビーム４８の成分として出て行く前に、干渉計アセンブリ１０を通る２つの更なる通路を形成する。第３通路の間、基準ビーム４４は、ミラー２６に向かって伝搬し、１／４波長板５２を通過し、ポイントＰ１２でミラー２６により反射される。基準ビーム４４は、１／４波長板５２の２回目の通過を行ない、再帰性反射体２２に向かって伝搬し、ポイントＰ１６及びＰ１５で再帰性反射体５６により反射される。
【００５９】
第４通路の間、基準ビーム４４は、ミラー２６に向かって伝搬し、１／４波長板５２の３回目の通過を行ない、ポイントＰ１１でミラー２６により反射される。基準ビーム４４は、１／４波長板５２の４回目の通過を行ない、面８２に向かって伝搬し、ポイントＰ８で面８２により反射され、次に検出器５０に向かって伝搬し、出力ビーム４８の成分となる。
【００６０】
ポイントＰ７で面８２を通過した後、測定ビーム４６は、ＰＢＳ１６を出力ビーム４８の成分として出て行く前に、干渉計アセンブリ１０を通る２つの更なる通路を形成する。第３通路の間、測定ビーム４６は、ミラー１２に向かって伝搬し、１／４波長板５４を通過し、ポイントＰ４でミラー１２により反射される。測定ビーム１８は、１／４波長板５４の２回目の通過を行ない、ポイントＰ７で面８２により反射される。測定ビーム１８は、再帰性反射体５６に向かって伝搬し、ポイントＰ１６及びＰ１５で再帰性反射体５６により反射される。
【００６１】
第４通路の間、測定ビーム１８は、面８２に向かって伝搬し、ポイントＰ８で面８２により反射され、ミラー１２に向かって伝搬する。測定ビーム１８は、１／４波長板５４の３回目の通過を行ない、ポイントＰ３でミラー１２により反射される。測定ビーム１８は、１／４波長板５４の４回目の通過を行ない、ポイントＰ８で面８２を通過し、次に検出器５０に向かって伝搬し、出力ビーム４８の成分となる。
【００６２】
測定ビーム４６及び基準ビーム４４は、ＰＢＳ１６を出た後に、第２のＨＳＰＭＩの重畳出力ビーム４８を形成し、この出力ビームは検出器５０に向かって伝搬する。ビーム４８は偏光子６４を通過し、検出器５０により検出される。測定ミラー１２がポジション３８からポジション４０に移動すると、（第１基準経路と第１測定経路との間の光路長差の変化に加えて）第２基準経路と第２測定経路との間の光路長差が変化して、検出器５０が検出する重畳射出ビーム４８の干渉の変化となって現われる。次に、解析器が、光路長差の変化に基づいてΔ＝Δ1＋Δ2の物理変化を計算する。ポジションΔ2の変化は、ΔからΔ1を差し引くことによって得られる。Δ2は、ＰＢＳ１６に対するミラー１２上のポイントＰ３及びＰ４のポジション変化の平均を表わす。
【００６３】
Δ1及びΔ2を測定して（Δ1＋Δ2）／２を計算することにより、ＰＢＳ１６に対するミラー１２の平均直線移動を求めることができる。（Δ1−Δ2）を計算することにより回転移動を求めることもでき、この（Δ1−Δ2）は、Ｐ１及びＰ２の中点とＰ３及びＰ４の中点との間の距離で除算すると、ＰＢＳ１６に対するミラー１２の回転角に概ね等しくなる。
【００６４】
図２に示すように、ミラー１２がポジション５８から別のポジション６０に回転すると、相対ずれδ１が出力ビーム３２の２つの成分（測定ビーム１８及び基準ビーム２０）の間に生じる。反射板アセンブリ２８は、ビーム３４の向きを変えてビーム４２を形成する。相対ずれδ２がビーム４２の２つの成分（後でビーム４４及び４６になる）の間に生じる。反射板アセンブリ２８は、相対ずれδ２が実質的に相対ずれδ１と同じになるように構成される。ビーム４２の基準ビームと測定ビームとの間のずれの方向も実質的にビーム４２の基準ビームと測定ビームとの間の方向と同じになる。
【００６５】
ポイントＰ７を通過した後、測定ビーム４６は、ＰＢＳ１６を通過する２つの第３及び第４の通路を形成する。測定ビーム４６と理想測定経路（ミラー１２がポジション５８に位置する場合に測定ビームが伝搬する経路）との間のずれを追跡すると、第１及び第２通路の間に生じたずれが、測定ビームが干渉計システム１０を通過する第３及び第４通路を形成する際に相殺されることがわかる。
【００６６】
干渉計システム１０を使用する利点は、ミラー１２が傾いているとき、第２のＨＳＰＭＩからの出力ビーム４８の成分の相対ビームずれ（またはビームずれ差）がゼロになることである。（ミラー１２が傾いていないときの着目するビーム経路に対する）第２のＨＳＰＭＩからの出力ビーム４８の成分の全体的な相対ビームずれもゼロになる。第１のＨＳＰＭＩにおける出力ビーム３０を構成する２つの成分は平行である。第２のＨＳＰＭＩにおける出力ビーム４８を構成する２つの成分も平行である。
【００６７】
以下、反射板アセンブリ２８の構成について説明する。ビームスプリッタ３６に加えて、反射板アセンブリ２８は、反射板６６及び６８を含む。ビームスプリッタ３６及び反射板６６，６８は、幾つかの異なる構成となるように配置することができる。図３及び４は、反射板アセンブリ２８に適する構成例を示している。ビームスプリッタ３６及び反射板６６，６８は、入射ビームと反射ビームとの間の角度の合計がゼロまたは３６０度の整数倍となるように配置される。
【００６８】
例えば、ビーム３０がビームスプリッタ３６によって反射されてビーム３４となり、このビーム３４は反射板６６によって反射されてビーム７０となり、このビーム７０は反射板６８によって反射されてビーム４２となる。図２において、角度αは負の値を有し（ビーム３０からビーム３４に向かう時計回り方向を表わす）、角度βは正の値を有し（ビーム３４からビーム７０に向かう反時計回り方向を表わす）、角度γは正の値を有する。ビームスプリッタ３６及び反射板６６，６８はα＋β＋γ＝０となるように配置される。
【００６９】
図３において、角度α，β及びγは、負の値を有する（ミラーの入射ビームから反射ビームに向かう時計回り回転を表わす）。ビームスプリッタ３６及び反射板６６，６８は、α＋β＋γ＝３６０度となるように配置される。ミラーは、角度α，β及びγの合計がゼロまたは３６０度になる限り、異なる構成に配置することができる。
【００７０】
図３及び４において、ビームスプリッタ及び反射板は、共通平面（図３及び４の平面）内に在る法線を有する。一般的に、ビームスプリッタ及び反射板の法線が共通平面内に無いが、測定ミラーの傾きによって生じるずれを補償するように、反射板アセンブリを設計することができる。例えば図５において、反射板アセンブリ８０は、ミラービームスプリッタ３６、反射板６６，６８、及び合計６つの反射面を有するキューブコーナー再帰性反射体７２を含む（再帰性反射体の反射面の法線は、共通平面内に無い）。
【００７１】
ビームスプリッタ３６及び反射板６６，６８は、ビーム７４（ビームスプリッタ３６及び反射板６６，６８による反射の後に形成される）がビーム３０に平行になり、かつビーム３０及び７４の両方が同じ方向に伝搬するように配置される。再帰性反射体７２は、ビーム７４の向きを変えてビーム４２とする。ビーム４２はビーム３０に平行であるが、反対方向に伝搬する。反射板アセンブリ８０は、図３又は４の反射板アセンブリ２８と同じ変換特性を有するので、ビーム４２のビームずれの大きさ及び方向がビーム３０のビームずれの大きさ及び方向と同じになる。
【００７２】
図１〜４に示す例では、反射板アセンブリ２８は、３つの平面反射面を含む（１つはビームスプリッタ３６に、２つは反射板６６及び６８に含まれる）。他の例では、別の奇数個（３よりも大きい）の平面反射板も使用することができる。共通平面内に法線を有するビームスプリッタ及び反射板による奇数回の反射によって、測定ミラーの傾きによって生じる反射板アセンブリへの入射ビーム間のずれの方向及び大きさが、反射板アセンブリにより反射されたビーム間のずれの方向及び大きさと同じになる。
【００７３】
図１〜５に示す反射板アセンブリは、測定ミラーの任意の回転、すなわち互いに直交し、かつ測定ミラーの法線に直交する２つの軸の内のいずれかの回りの回転により生じるビームずれを補償することができる。測定ミラーの傾きに起因するずれの大きさ及び方向に関係なく、第１及び第２通路の間に測定ビームに生じるずれは、第３及び第４通路の間に測定ビームに生じるずれにより相殺されることになる。
【００７４】
上述した干渉計システムの変形例は、干渉計アセンブリまたは単一の干渉計アセンブリ内において追加の直線変位干渉計及び角度変位干渉計を含むことにより、３つ以上の自由度を測定する干渉計システムを構成することができ、この構成の干渉計システムでは、追加の干渉計の出力ビームは、それぞれの検出器／ＦＯＰにおけるビームずれ差をゼロにするか、或いは小さくする。干渉計システムの変形例は、一つ以上の動的素子を含んで、測定対象物での任意の傾きを補償することができる。例えば、動的素子を採用して干渉計からの出力ビーム（群）を検出器に入力することができる。動的素子は、測定対象物の角度配向の変化により生じる、出力ビームの全体的な伝搬方向の任意の変化を補償することができる。このような動的素子は本出願人が本出願と共に所有する米国特許第６，２７１，９２３号及び米国特許第６，３１３，９１８号に開示されており、これらの文献の内容は本明細書において参照により引用する。
【００７５】
上述した干渉計システムのいずれにおいても、平面ミラー基準物体を干渉計アセンブリと一体化することができることに注目する。別の構成として、平面ミラー基準物体を、差動平面ミラー干渉計における場合のように第２測定対象物の一部とすることができる。このような実施形態では、干渉計は、ビームを第２測定対象物上の基準ミラーに連結する追加の光学系を含むことができる。
【００７６】
上述の干渉計システムは非常に高精度の測定を可能にする。このようなシステムはコンピュータチップなどのような大規模集積回路に使用するリソグラフィ用途において特に有用である。リソグラフィは半導体製造産業にとって非常に重要な技術推進要素である。重ね合わせにおける改良は、１００ｎｍ線幅（設計ルール）以下の線幅を実現するための５つの最も困難な挑戦の内の一つであり、例えばＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｒｏａｄｍａｐ，  ｐ８２（１９９７）を参照されたい。
【００７７】
重ね合わせはウェハステージ及びレチクル（またはマスク）ステージの位置決めに使用する距離測定干渉計の性能、すなわち精度及び確度に直接依存する。リソグラフィツールにより年当り５０〜１００百万ドルの製品を生産することができるので、性能の改良された距離測定干渉計がもたらす経済効果は非常に大きい。リソグラフィツールによる歩留まりが１％上がる度に、年当り約百万ドルの経済効果が集積回路製造業者にもたらされ、リソグラフィツールベンダーにそれに匹敵する大きな利益がもたらされる。
【００７８】
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照射線をフォトレジストに覆われたウェハに方向付けることである。このプロセスでは、ウェハのどの位置が照射線を受けるのかを決定し（位置合わせ）、その位置で照射線をフォトレジストに当てる（露光）。
【００７９】
ウェハを正しく位置させるために、ウェハは位置合わせマークをウェハ上に含み、これらの位置合わせマークは専用センサによって測定される。位置合わせマークの測定される位置によってウェハのツール内での位置を決定する。この情報を、ウェハ表面を所望の形状にパターニングするための仕様と一緒に用いて、ウェハを空間的にパターニングされた照射線に対して位置合わせする。このような情報に基づいて、フォトレジストに覆われたウェハを支持する移動可能なステージがウェハを移動させて照射線によってウェハの正しい位置が露光されるようにする。
【００８０】
露光の間、照射源はパターン化されたレチクルを照射し、このレチクルが照射線を散乱して空間的にパターン化された照射線を生成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は以下において同じ意味で使用する。縮小リソグラフィの場合、縮小レンズが散乱照射線を収集してレチクルパターンの縮小画像を形成する。別の構成として、近接転写の場合、散乱照射線はウェハに達する前に短い距離（通常、マイクロメートルのオーダー）を伝搬してレチクルパターンの１：１画像を生成する。照射によってレジストの中で光−化学プロセスが始まり、このプロセスによって照射線パターンがレジスト内の潜像に変換される。
【００８１】
干渉計システムは、ウェハ及びレチクルの位置を制御し、レチクル画像をウェハに転写するポジショニング（位置決め）メカニズムの重要な要素である。このような干渉計システムが上述のような特徴を含む場合、距離測定に対する周期誤差の影響が最小化されるのに伴って、システムが測定する距離の精度が向上する。
【００８２】
一般的に、露光システムとも呼ばれるリソグラフィシステムは通常、照射システム及びウェハポジショニングシステムを含む。照射システムは紫外線、可視光線、ｘ線、電子線またはイオン照射線のような照射線を供給する照射源、及び照射線にパターンを与えることにより空間的にパターン化された照射線を生成するレチクルまたはマスクを含む。また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ン化された照射線をウェハ上に結像させるレンズアセンブリを含むことができる。結像した照射線によってウェハ上のレジストが露光される。照射システムはまた、マスクを支持するマスクステージ、及びマスクを通して方向付けられる照射線に対するマスクステージの位置を調整するポジショニングシステムを含む。ウェハポジショニングシステムは、ウェハを支持するウェハステージ、及び結像した照射線に対するウェハステージの位置を調整するポジショニングシステムを含む。集積回路の製造は多くの露光工程を含む。リソグラフィについての一般的な参考文献として、例えばＪ．Ｒ  Ｓｈｅａｔｓ  ａｎｄ  Ｂ．Ｗ．  ＳｍｉｔｈによるＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，  Ｉｎｃ．，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  １９９８）を参照されたい。この参考文献の内容は、本明細書において参照により援用する。
【００８３】
上述の干渉計システムを使用して、レンズアセンブリ、照射線源または支持構造のような露光システムの他の素子に対するウェハステージ及びマスクステージの位置を正確に測定することができる。このような場合、干渉計システムを固定構造に取り付け、測定対象物をマスクステージ及びウェハステージの内の一つのような可動素子に取り付けることができる。別の構成として、配置を逆にして、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。
【００８４】
一般的に、このような干渉計システムを使用して露光システムの他のいずれか素子に対する露光システムのいずれか一つの素子の位置をも測定することができ、この場合干渉計システムは、素子及び測定対象物の内の一方に取り付けられるか或いは支持されるか、または素子の内の他方に取り付けられるか或いは支持される。
【００８５】
干渉計システム１１２６を使用するリソグラフィスキャナ１１００の一例を図６に示す。干渉計システムを使用して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。ここで、ステージ１１２２を使用してウェハを露光ステーションに対して配置し、支持する。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、及びこれらの構造に搭載される種々の素子を搭載する。露光ベース１１０４はその頂部にレンズハウジング１１０６を搭載し、このハウジングの頂部にレチクルまたはマスクステージ１１１６を搭載し、このステージを使用してレチクルまたはマスクを支持する。マスクを露光ステーションに対して位置決めするポジショニングシステムを素子１１１７として模式的に示す。ポジショニングシステム１１１７は、例えば圧電変換素子及び該当する制御電子機器を含むことができる。ここに記載する実施形態には含まれていないが、上述の干渉計システムの内の一つ以上を使用してマスクステージだけでなく、リソグラフィ構造の製造プロセスにおいてその位置を高精度にモニターする必要のある他の可動素子の位置を正確に測定することもできる（上のＳｈｅａｔｓ及びＳｍｉｔｈによるＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙを参照されたし）。
【００８６】
露光ベース１１０４の下方に延びているのは支持ベース１１１３であり、この支持ベースはウェハステージ１１２２を搭載する。ステージ１１２２は平面ミラー１１２８を含み、このミラーは、干渉計システム１１２６によりステージに方向付けられる測定ビーム１１５４を反射する。ステージ１１２２を干渉計システム１１２６に対して位置決めするポジショニングシステムを素子１１１９として模式的に示す。ポジショニングシステム１１１９は、例えば圧電変換素子及び該当する制御電子機器を含むことができる。測定ビームは反射されて露光ベース１１０４に搭載される干渉計システムに戻る。干渉計システムは前に記載した実施形態のいずれかとすることができる。
【００８７】
動作状態において、照射ビーム１１１０、例えばＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームはビーム成形光学アセンブリ１１１２を通過し、ミラー１１１４によって反射された後に下方に伝搬する。その後、照射ビームはマスクステージ１１１６に搭載されるマスク（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に収容されるレンズアセンブリ１１０８を通してウェハステージ１１２２上のウェハ（図示せず）に結像される。ベース１１０４及びそのベースが支持する種々の素子は、バネ１１２０として示す振動減衰システムによって周囲の振動から分離される。
【００８８】
リソグラフィスキャナの他の実施形態では、前に記載した干渉計システムの内の一つ以上を使用して多軸に沿った距離を、例えばこれらに制限されないが、ウェハステージ及びレチクル（又はマスク）ステージに関する角度を測定することができる。また、ＵＶレーザビームではなく他のビームを使用してウェハを露光することができ、これらのビームとしては、例えばｘ線ビーム、電子ビーム、イオンビーム及び可視光ビームなどが挙げられる。
【００８９】
幾つかの実施形態では、リソグラフィスキャナはこの技術分野でコラム基準（ｃｏｌｕｍｎ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）として知られるものを含むことができる。このような実施形態では、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方向付けて基準ミラー（図示せず）に衝突させ、この基準ミラーは或る構造、例えばレンズハウジング１１０６に取り付けられて照射ビームを方向付ける。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により反射される測定ビーム１１５４と、レンズハウジング１１０６に搭載された基準ミラーにより反射される基準ビームとを合成する際に干渉計システム１１２６が生成する干渉信号は、照射ビームに対するステージの位置の変化を示す。また、他の実施形態では、干渉計システム１１２６を、スキャナシステムのレチクル（またはマスク）ステージ１１１６または他の可動素子の位置の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、またはスキャナに代えてステッパを含むリソグラフィシステムと同様な態様で使用することができる。
【００９０】
公知のように、リソグラフィは、半導体装置を作成する製造方法の重要な一部である。たとえば、米国特許第５，４８３，３４３号にはそのような製造方法の工程が概述されている。これらの工程について、図７および８に関して以下で記述する。図７は、半導体チップ（ＩＣまたはＬＳＩなど）、液晶パネル、またはＣＣＤなど、半導体装置を製造する順序のフロー・チャートである。工程１１５１は、半導体装置の回路を設計する設計過程である。工程１１５２は、回路パターン設計に基づくマスクの製造過程である。工程１１５３は、シリコンなどの材料を使用することによってウェハを製造する過程である。
【００９１】
工程１１５４は、予備過程と呼ばれるウェハ過程であり、準備したマスクおよびウェハを使用することによって、リソグラフィにより、回路をウェハの上に形成する。十分な空間分解能でマスク上の回路パターンに対応する回路をウェハの上に形成するために、ウェハに対するリソグラフィ・ツールの干渉分光による位置決めが必要である。本明細書で記述する干渉分光法およびシステムは、ウェハ過程において使用されるリソグラフィの有効性を向上させるのに特に有用であり得る。
【００９２】
工程１１５５は、工程１１５４によって処理されたウェハが半導体チップに形成される事後過程と呼ばれる組立て工程である。この工程は、組立て（方形切断および結合）および実装（チップ封止）を含む。工程１１５６は、検査工程であり、工程１１５５によって作成された半導体装置の動作性の検査、耐久性の検査などが実施される。これらの過程により、半導体装置は完成し、出荷される（工程１１５７）。
【００９３】
図８は、ウェハ過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させる酸化過程である。工程１１６２は、絶縁膜をウェハ表面の上に形成するＣＶＤ過程である。工程１１６３は、蒸着によってウェハの上に電極を形成する電極形成過程である。工程１１６４は、イオンをウェハに注入する注入過程である。工程１１６５は、レジスト（感光材料）をウェハに加えるレジスト過程である。工程１１６６は、露光（すなわちリソグラフィ）によって、上記で記述した露光装置により、マスクの回路パターンをウェハの上に印刷する露光過程である。再び、上記で記述したように、本明細書で記述する干渉計システムおよび方法を使用することにより、そのようなリソグラフィ工程の精度および分解能は向上する。
【００９４】
工程１１６７は、露光ウェハを成長する成長過程である。工程１１６８は、成長レジスト像以外の部分を除去するエッチング過程である。工程１１６９は、エッチング過程を施された後にウェハ上に残留しているレジスト材料を分離するレジスト分離過程である。これらの過程を反復することによって、回路パターンがウェハの上に形成され、重ね合わされる。
【００９５】
上記した干渉計システムは、物体の相対位置を正確に測定する必要がある他の応用分野において使用することも可能である。たとえば、基板またはビームが移動する際に、レーザ、ｘ線、イオン、または電子ビームなどの書込みビームが、基板の上にパターンをマーキングする応用分野では、干渉計システムを使用して、基板と書込みビームとの相対運動を測定することが可能である。
【００９６】
例として、ビーム書込みシステム１２００の図９に概略的に示されている。ソース１２１０は、書込みビーム１２１２を生成する。ビーム集束部品１２１４は、放射ビームを、可動ステージ１２１８によって支持された基板１２１６に向ける。ステージの相対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をビーム集束部品１２１４の上に取り付けられたミラー１２２４に向け、測定ビーム１２２６をステージ１２１８の上に取り付けられたミラー１２２８に向ける。基準ビームはビーム収束部品上に搭載されたミラーと接触するので、ビーム書込みシステムは、コラム基準を用いるシステムの例である。干渉計システム１２２０は、以前に説明した干渉計システムのいずれかとすることが可能である。干渉計システムによって測定された位置の変化は、基板１２１６上における書込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉計システム１２２０は、基板１２１６上における書込みビーム１２１２の相対位置を表す測定信号１２３２を制御装置１２３０に送信する。制御装置１２３０は、出力信号１２３４を、ステージ１２１８を支持し、かつ位置決めするベース１２３６に送信する。更に、書込みビームが、基板の選択位置のみにおいて光物理的変化または光化学的変化が生じるのに十分な強度で基板１２１６に接触するように、書込みビーム１２１２の強度を変化させるために、または書込みビーム１２１２を遮断するために、制御装置１２３０は、信号１２３８をソース１２１０に送信する。
【００９７】
更に、いくつかの例では、制御装置１２３０は、ビーム集束部品１２１４に、たとえば信号１２４４を使用して、基板の領域にわたって書込みビームを走査させることが可能である。その結果、制御装置１２３０は、基板をパターン化するように、システムの他の要素を誘導する。パターン化は、通常、制御装置に記憶されている電子設計パターンに基づく。いくつかの応用例では、書込みビームは、基板の上に被覆されたレジストをパターン化し、他の応用例では、書込みビームは、基板をエッチングするなど、直接パターン化する。
【００９８】
そのようなシステムの重要な応用分野は、以前に記述し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。たとえば、リソグラフィ・マスクを製作するために、電子ビームを使用して、クロミウム被覆ガラス基板をパターン化することが可能である。書込みビームが電子ビームであるような場合では、ビーム書込みシステムは、電子ビーム経路を真空に封入する。また、書込みビームが電子ビームまたはイオン・ビームである場合では、ビーム集束部品は、真空下において帯電粒子を基板上に集束させ、向けるための四重極レンズなどの電場生成装置を含む。書込みビームがｘ線、ＵＶ、または可視光線の放射などの放射ビームである他の場合では、ビーム集束部品は、放射を基板に集束させ、向けるための対応する光学機器を含む。
【００９９】
各種実施態様について、上記のように説明したが、各種の変更が本発明の技術思想及び範囲から逸脱することなく行われてもよい。従って、他の実施形態も、特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】干渉計システムを示す図である。
【図２】干渉計システムを示す図である。
【図３】反射板アセンブリを示す図である。
【図４】反射板アセンブリを示す図である。
【図５】反射板アセンブリを示す図である。
【図６】集積回路を製造するために使用するリソグラフィシステムの模式図である。
【図７】集積回路の製造工程を表わすフローチャートである。
【図８】集積回路の製造工程を表わすフローチャートである。
【図９】ビーム書込みシステムの模式図である。
【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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【国際調査報告】
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