(57)【要約】【課題】測定ビームおよび基準ビームの光路内の圧力および温度の外乱があっても、精度の高いリソグラフィ投影装置で使用するための干渉計変位測定システムを提供する。【解決手段】干渉計測システムの測定値は、第２高調波干渉計からの測定値を使用して、圧力、温度および乱流のような大気の状態の変動に対して補正される。経路の長さ上のＳＨＩデータの依存関係を表すランプが、ＳＨＩデータの使用前に除去される。ＳＨＩは、受動Ｑスイッチド・レーザを受信機モジュール内の光源およびブルースター・プリズムとして使用することができる。光ファイバを、光を検出器に導くために使用することができる。測定ビームを反射するミラーは、コーティングの厚さの変化に対するＳＨＩデータの感度を最低限度まで低減するように選択された厚さのコーティングを有する。【選択図】図２
2004179661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望するパターンに従って前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に、前記パターン化されたビームを投影するための投影システムと、
前記装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、
前記干渉計測システムの測定に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、
前記干渉計測システムの測定値を補正するための前記第２高調波干渉計に応答する制御システムとを備え、
前記制御システムが、前記干渉計測システムの測定値を補正するために、前記測定値を使用する前に、前記第２高調波干渉計の測定値から前記光路長に対するどの依存関係も除去するようになっていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
前記制御システムが、下式により前記干渉計測システムの測定値を補正する、請求項１に記載の装置：
Ｌ＝λrＮr−Ｋ（λuＮu−Ｐ*λrＮr）
ここで、Ｐ*＝αu−αgであり、
λrv＝（１＋αr）λrは、前記干渉計測システムの測定ビームの真空波長であり、
Ｋ＝αr／（αu−αg）であり、
λuは、前記第２高調波干渉計の短い真空波長であり、
Ｎuは、前記第２高調波干渉計の干渉縞のカウントであり、
αr、αg、αuは、それぞれ測定ビームの波長、および前記第２高調波干渉計の長い波長および短い波長での空気の屈折度である。
【請求項３】
前記制御システムが、前記光路の前記長さを表す値で前記第２高調波干渉計の前記測定値を割ることができる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望するパターンに従って前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に前記パターン化されたビームを投影するための投影システムと、
前記装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、
前記干渉計測システムの測定に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、
前記干渉計測システムの測定値を補正するための前記第２高調波干渉計に応答する制御システムとを備え、
前記干渉計測システムおよび前記第２高調波干渉計の測定ビームが前記目標対象物上の同一ミラーに向けられ、かつ反射されることと、
前記目標対象物上の前記ミラーが、保護コーティングされており、該保護コーティングの厚さが、その変動に対する前記第２高調波干渉計の測定値の感度が最も小さくなるような公称厚さを有していることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
前記公称の厚さＴが、下記の基準の中の１つに適合する、請求項４に記載の装置：
Ｔ＝（５０±１０）ｎｍ＋（ｐ×λu／ｎcoating）
Ｔ＝（１１０±１０）ｎｍ＋（ｐ×λu／ｎcoating）、または
Ｔ＝（１７０±２０）ｎｍ＋（ｐ×λu／ｎcoating）
ここで、ｐは、負でない整数であり、λuは、前記第２高調波干渉計の短い真空波長であり、ｎcoatingは、波長λuにおけるコーティングの屈折率である。
【請求項６】
前記コーティングがＳｉＯ2からなる、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望するパターンに従って前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に、前記パターン化されたビームを投影するための投影システムと、
前記装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、
前記干渉計測システムの測定値に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、
前記干渉計測システムの測定値を補正するための前記第２高調波干渉計に応答する制御システムとを備え、
前記第２高調波干渉計が、前記第２高調波干渉計のビームを受信するための第１のブルースター・プリズムと、
前記第１のブルースター・プリズムにより反射された放射線を受信するための第１の検出器と、
前記第１のブルースター・プリズムを透過する２つのビーム間に９０度の位相シフトを導入するための１／４波長板と、
前記１／４波長板を横切ったビームを受信するための第２のブルースター・プリズムと、
前記第２のブルースター・プリズムが反射したビームを受信するための第２の検出器と、
前記第２のブルースター・プリズムを透過したビームを受信するための第３の検出器とを備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置
【請求項８】
前記第２高調波干渉計のビームを受信するための前記第１のブルースター・プリズムが、それへの偏光に対して±４５度の主要な面を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のブルースター・プリズムが反射した前記ビーム、および前記第２のブルースター・プリズムが反射し透過した前記ビームが、光ファイバにより前記第１、第２および第３の各検出器に導かれる、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２高調波干渉計が、さらに、前記光路を横切り、前記第１のブルースター・プリズムの前に位置する２つの相互偏光ビームの偏光面を回転するための１／２波長板を備える、請求項７、８または９に記載の装置。
【請求項１１】
リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望するパターンに従って前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に、前記パターン化されたビームを投影するための投影システムと、
干渉計測定ビームを使用する前記装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、
第２高調波干渉計測定ビームを使用する前記干渉計測システムの測定値に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、
前記干渉計測システムの測定値を補正するため、前記第２高調波干渉計に応答する制御システムと、
前記干渉計測定ビームと前記第２高調波干渉計測定ビームを空間内で結合するためのビーム結合装置とを備え、
前記ビーム結合装置が、前記干渉計測定ビームを透過し、前記第２高調波干渉計測定ビームを反射するためのものであって、前記干渉計測定ビームに対して４５度の角度を向いているダイクロイック・ミラーと、
前記ダイクロイック・ミラーにより反射され、透過されたビームの偏光が確実に、純粋にＳ偏光またはＰ偏光されるようにするための波長板を備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項１２】
前記波長板が、前記第２高調波干渉計のビームの長い波長のビームに対する１／２波長板であり、前記第２高調波干渉計ビームの短い波長のビームおよび前記干渉計測定ビームに対する１／４波長板であり、前記波長板が、前記ダイクロイック・ミラーと前記目標対象物間に位置する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ビーム結合装置が、さらに、前記干渉計変位測定システムから前記目標対象物に向かう前記ビームの偏光を円形から線形に変え、また戻りビームの偏光を線形から円形に変えるための１／４波長板を備える、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望するパターンに従って前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に、前記パターン化されたビームを投影するための投影システムと、
干渉計測定ビームを使用する前記装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、
第２高調波干渉計測定ビームを使用する前記干渉計測システムの測定値に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、
前記干渉計測システムの測定値を補正するための前記第２高調波干渉計に応答する制御システムと、
前記干渉計測定ビームと前記第２高調波干渉計測定ビームを空間内で結合するためのビーム結合装置とを備え、
前記ビーム結合装置が、前記干渉計測定ビームを透過し、前記第２高調波干渉計測定ビームを反射するダイクロイック・ミラーと、
前記干渉計測定と前記ダイクロイック・ミラーとの間、および前記第２高調波干渉計と前記ダイクロイック・ミラーとの間に、それぞれ位置する前記ダイクロイック・ミラーが反射し透過した前記ビームの偏光を補正するための第１および第２の波長板を備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項１５】
前記ダイクロイック・ミラーが、前記干渉計測定ビームを透過し、前記第２高調波干渉計測定ビームを反射するように配置され、前記干渉計測定ビームに対して４５度の角度を向いている、請求項１４に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１６】
デバイス製造方法であって、
放射線感知材料の層により少なくともその一部がカバーされている基板を供給するステップと、
放射線システムにより放射線の投影ビームを供給するステップと、
その断面内において投影ビームをパターン化するためにパターニング手段を使用するステップと、
放射線のパターン化されたビームを放射線感知材料の層の目標対象物上に投影するステップと、
干渉計変位測定システムにより目標対象物の変位を測定するステップと、
前記干渉計変位測定システムの測定値に影響を与えるかもしれない光路添いの大気状態を測定するステップと、
前記大気状態の測定値に応じて、前記干渉計変位測定システムの測定値を補正するステップとを含み、
前記干渉計変位測定システムの測定値を補正する前に、前記大気状態の測定値から前記光路の長さに対するどの依存関係を除去するステップを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、基板の目標部分上にパターン化されたビームを投影するための投影システムと、装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、干渉計測システムの測定に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、干渉計測システムの測定値を補正するために第２高調波干渉計に応答する制御システムとを備えるリソグラフィ投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において使用する「パターニング手段」という用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に形成されるパターンに対応するパターン化された断面を与えるために使用することができる手段を指すものとして広義に解釈されるべきである。「ライト・バルブ」という用語もこの意味で使用することができる。一般的に、上記パターンは、集積回路または他のデバイス（下記の説明を参照）などの目標部分に形成中のデバイスの特定の機能層に対応する。このようなパターニング手段としては下記のものがある。すなわち、
−  マスク。マスクの概念は、リソグラフィにおいて周知のものであり、バイナリ・マスク・タイプ、レベンソン・マスク・タイプ、減衰位相シフト・マスク・タイプおよび種々のハイブリッド・マスク・タイプ等がある。放射線ビーム内にこのようなマスクを置くと、マスク上のパターンにより、マスク上に入射する放射線が選択的に透過（透過性マスクの場合）または選択的に反射（反射性マスクの場合）される。あるマスクの場合には、支持構造は、一般的に、確実にマスクを入射放射線ビーム内の所望する位置に保持することができ、そうしたい場合には、ビームに対してマスクが移動することができるようなマスク・テーブルである。
−  プログラマブル・ミラー・アレイ。このようなデバイスの一例としては、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能面がある。このような装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域が入射光を回折光として反射し、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するという原理である。適当なフィルタを使用することにより、反射ビームから上記の非回折光をろ過して回折光だけを後に残すことができる。このようにして、ビームは、マトリックス・アドレス可能面のアドレス・パターンに従ってパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの他の実施形態は、それぞれが、適当な集中した電界を加えることにより、または圧電作動手段を使用することにより、軸を中心にして個々に傾斜することができる小さなミラーのマトリックス配置を使用する。ここでもまた、アドレスされるミラーが、アドレスされないミラーとは異なる方向に入力放射線ビームを反射するように、ミラーは、マトリックス・アドレス指定することができる。このようにして、反射したビームは、マトリックス・アドレス指定することができるミラーのアドレス・パターンに従ってパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子手段により行うことができる。上記両方の状況において、パターニング手段は、１つまたはそれ以上のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書に記載したミラー・アレイのより詳細な情報については、詳細は例えば米国特許第５，２９６，８９１号、および米国特許第５，５２３，１９３号およびＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。プログラマブル・ミラー・アレイの場合には、上記支持構造を、例えば、必要に応じて固定式にも移動式にもすることができるフレームまたはテーブルの形で実施することができる。
−  プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一例は、詳細は、米国特許第５，２２９，８７２号を参照されたい。すでに説明したように、この場合の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも移動式にもすることができるフレームまたはテーブルの形で実施することができる。
【０００３】
説明を簡単にするために、本明細書の残りの部分のいくつかの箇所では、マスクまたはマスク・テーブルを含む例について集中的に説明する。しかし、このような例において説明する一般的原理は、すでに説明したように、パターニング手段の広義な意味で理解されたい。
【０００４】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造の際に使用することができる。このような場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを形成することができ、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つまたはそれ以上のダイを含む）に画像として形成することができる。一般的に、１つのウェハは、１回に１つずつ、投影システムにより連続的に照射される隣接する目標部分の全ネットワークを含む。１つのマスク・テーブル上に１つのマスクによりパターン形成を行う現在の装置の場合、２つの異なるタイプの機械を区別することができる。リソグラフィ投影装置の１つのタイプの場合には、１回の動作で目標部分上に全マスク・パターンを露光することにより各目標部分を照射することができる。このような装置は、通常、ウェハ・ステッパと呼ばれる。通常、ステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる別の装置の場合には、所与の基準方向（「走査」方向）の投影ビームの下で、マスク・パターンを順次走査し、一方この方向に平行または非平行に基板テーブルを同期状態で走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影システムは、倍率計数Ｍ（一般的に、１より小さい）を有しているので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスク・テーブルが走査される速度に計数Ｍを掛けたものになる。本明細書に記載するリソグラフィ・デバイスについてのより詳細な情報は、米国特許第６，０４６，７９２号を参照されたい。
【０００５】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスの場合には、パターン（例えば、マスクにおける）は、放射線感光材料（レジスト）の層で少なくとも一部が覆われている基板上に像形成される。この像形成ステップを行う前に、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなどの種々の処理を基板に対して行うことができる。露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび像形成特性の測定／検査などの他の種々の処理を基板に対して行うことができる。このような一連の処理は、例えば、ＩＣのようなデバイスの個々の層をパターン形成する際の基本である。次に、このようにパターン化された層に対して、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨などの種々のプロセスを行うことができる。これらすべてのプロセスは、個々の層を仕上げるためのものである。いくつかの層が必要な場合には、全処理またはそれと同様の処理を新しい各層に対して行わなければならない。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらのデバイスは、ダイシングまたはソーイングのような技術により相互に切り離され、それにより、個々のデバイスをキャリヤ上に装着し、ピン等に接続することもできる。このようなプロセスに関するより詳細な情報は、１９９７年にマグローヒル出版社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４より入手することができる。
【０００６】
説明を簡単にするために、今後は投影システムを「レンズ」と呼ぶことにする。しかし、この用語は、例えば、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含む種々のタイプの投影システムを含むものと広義に解釈されるべきである。放射線システムは、また、放射線の投影ビームの誘導、成形または制御のためのこれらの設計タイプのうちのどれかにより動作する構成要素を含むこともできる。これらの構成要素も、以下の説明においては、集合的にまたは単独で「レンズ」と呼ぶことにする。さらに、リソグラフィ装置は、２つまたはそれ以上の基板テーブル（および／または２つまたはそれ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであってもよい。このような「多段」デバイスの場合には、追加テーブルを並列に使用することもできるし、または１つまたはそれ以上のテーブルを露光のために使用している間に、１つまたはそれ以上のテーブル上で準備ステップを実行することもできる。二段リソグラフィ装置については、米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号に詳細に開示されている。
【０００７】
リソグラフィ装置の場合には、多くの場合、６つの自由度を有するマスク・ステージおよびウェハ・ステージまたは他の構成要素のようなステージの位置を正確に追跡することが非常に重要である。この目的のためには、多くの場合干渉計が使用される。位置測定のために使用する干渉計の場合には、測定ビームは、目標対象物に取り付けられたミラーにより反射され、固定の長さの光路を伝搬する基準ビームと干渉する。目標対象物が移動すると、測定ビームが横切る光路長が変化し、そのため測定ビームと基準ビーム間に形成される干渉縞内でシフトが起こる。干渉縞の動きはカウントされ、目標対象物の動きを計算するために使用される。ヘテロダイン干渉計の場合には、干渉縞内のドップラーシフトが測定される。目標対象物の変位を非常に正確に測定することができる。
【０００８】
しかし、測定ビームおよび基準ビームが通過する大気のすべての外乱は、光路長を変化させ、測定した変位に誤差が生じる。このような外乱は、例えば、空気の温度または圧力の変化、または空気によく吸収される放射線を使用する装置で、投影ビーム経路を照射するために使用するヘリウムまたは窒素などのガスの漏洩により発生する場合がある。従って、干渉計による位置測定の精度を維持するため、測定ビームおよび基準ビームの経路に、既知で一定の組成、温度および圧力の人工的な空気を供給する空気シャワーを供給する方法、および乱流を低減するために機械的デバイスを供給する方法は周知である。
【０００９】
１０ｎｍ程度の精度で変位を測定することができる干渉計変位測定システム用にはこのような装置で十分であったが、もっと高い精度でもっと小さい特徴を映像化したいというニーズが強まってきているので、もっと小さい誤差範囲でステージの位置を測定することが望ましい。
【００１０】
空気の分散の特性がはっきり分かっているので、２つの十分に分離している波長の光路を測定すれば、圧力および温度の変化の影響を測定することができる。これについての詳細は、例えば、Ｆ．Ｇ．Ｓｍｉｔｈ編集の「赤外線および電気光学システム・ハンドブック」（Ｔｈｅ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ）第２巻（Ｕ．Ｍｉｃｈｉｇａｎ  Ｐｒｅｓｓ，Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ，ＭＩ）８８ページ掲載の、Ｍ．Ｅ．ＴｈｏｍａｓおよびＤ．Ｄ．Ｄｕｎｃａｎの「大気透過」（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を参照されたい。次に、干渉計変位測定システムで測定した変位をそれに応じて補正することができる。このような影響を測定するための第２高調波干渉計は、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．５（１９８０）３８６ページ掲載の、Ｆ．Ａ．Ｈｏｐｆ、Ａ．Ｔｏｍｉｔａ、およびＧ．Ａｌ−Ｊｕｍａｉｌｙの「第２高調波干渉計」（Ｓｅｃｏｎｄ−ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ）内ですでに提案されている。第２高調波干渉計を使用する干渉計変位測定デバイスについては、米国特許第４，９４８，２５４号；５，４０４，２２２号；５，５３７，２０９号；５，５４３，９１４号および５，９９１，０３３号に記載されている。しかし、リソグラフィ投影装置で二色干渉計を実施する際の実用上の問題はまだ未解決である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、測定ビームおよび基準ビームの光路内の圧力および温度の外乱があっても、精度の高いリソグラフィ投影装置で使用するための干渉計変位測定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記および他の目的は、干渉計測システムの測定値を補正する目的で、測定値を使用する前に、第２高調波干渉計の測定値から光路の長さへのすべての依存関係を除去するために制御システムを使用することができることを特徴とする、冒頭のところに記載したようなリソグラフィ装置の本発明により達成される。
【００１３】
「ランプ」と呼ばれる経路長の線形依存関係を除去した後で、位置測定値に有害な位相遅れを導入しないで、信号対雑音比、すなわち、補償の精度を改善するために第２高調波干渉計のデータをろ過することができる。
【００１４】
都合のよいことに、制御システムは、上記第２高調波干渉計の上記測定値から、上記光路長に対する、予想される線形依存関係を示す値を差し引くことができる。好ましい実施形態の場合には、制御システムは、下式を使用して上記干渉計測システムの測定値を補正する。
Ｌ＝λｒＮｒ−Ｋ（λｕＮｕ−Ｐ＊λｒＮｒ）
ここで、Ｐ＊＝αｕ−αｇであり、
λｒｖ＝（１＋αｒ）λｒは干渉計測システムの測定ビームの真空波長であり、
Ｋ＝αｒ／（αｕ−αｇ）であり、
λｕは、第２高調波干渉計の短い真空波長であり、
Ｎｕは、第２高調波干渉計の干渉縞のカウントであり、
αｒ，αｇ，αｕは、それぞれ測定ビームの波長と第２高調波干渉計の長い波長および短い波長での空気の屈折度（屈折率−１）である。
【００１５】
別の方法としては、制御システムは、上記光路長を示す値で、上記第２高調波干渉計の上記測定値を割ることができる。
【００１６】
本発明のもう１つの態様は、干渉計測システムおよび第２高調波干渉計の測定ビームを目標対象物上の同じミラーの方に向け、該ミラーにより反射され、目標対象物上のミラーが、コーティングの厚さの変動に対する、第２高調波干渉計の測定感度が最も小さくなるような公称厚さを有する保護コーティングを備えることを特徴とする、冒頭のところに記載したリソグラフィ装置を提供する。
【００１７】
このようにして、全補償の精度に影響を与えないでコーティングの厚さの変動による誤差を除去するために、必要な校正点の数をかなり低減し、コーティングの厚さに対する許容範囲を緩和することができる。
【００１８】
好適には、公称の厚さＴは、下記の基準の中の１つを満たすものであることが好ましい。
Ｔ＝（５０±１０）ｎｍ＋（ｐ×λｕ／ｎｃｏａｔｉｎｇ）、
Ｔ＝（１１０±１０）ｎｍ＋（ｐ×λｕ／ｎｃｏａｔｉｎｇ）、または
Ｔ＝（１７０±２０）ｎｍ＋（ｐ×λｕ／ｎｃｏａｔｉｎｇ）
ここで、ｐは、負でない整数であり、λｕは、第２高調波干渉計の短い真空波長であり、ｎｃｏａｔｉｎｇは、λｕにおけるコーティングの屈折率である。
【００１９】
ＳｉＯ２のコーティングの場合には、λｕ／ｎｃｏａｔｉｎｇ＝１８２ｎｍである。
【００２０】
パルス・レーザ放射線源は、高いピーク電力を供給するので、凹部を形成するための焦点素子およびリフレクタのような追加の光学素子を使用しなくても、第２高調波発生クリスタルから十分高い輝度の第２高調波放射線を入手することができる。信号対雑音比も、レーザ・パルスに測定値をロックすることにより改善することができる。好適なパルス・レーザ源としては、受動Ｑスイッチド・レーザがある。
【００２１】
パルス・レーザ源は、５〜１０ｋＨｚの範囲内のパルス繰返し数を有することが望ましい。この速度なら、干渉計測システムの測定値に悪い影響を与える乱流の影響を適当にサンプリングすることができる。
【００２２】
本発明のさらにもう１つの態様は、第２高調波干渉計が、第２高調波干渉計のビームを受信し、それに対する偏光に対して±４５度の主要面を有する第１のブルースター・プリズム（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ  ｐｒｉｓｍ）と、第１のブルースター・プリズムにより反射された放射線を受信するための第１の検出器と、第１のブルースター・プリズムを透過する２つのビーム間に９０度の位相シフトを導入するための１／４波長板と、１／４波長板を横切ったビームを受信するための第２のブルースター・プリズムと、第２のブルースター・プリズムが反射したビームを受信するための第２の検出器と、第２のブルースター・プリズムを透過したビームを受信するための第３の検出器とを備えることを特徴とする、冒頭のところに記載したリソグラフィ装置を提供する。
【００２３】
この構成でブルースター・プリズムを使用するのは、非常に簡単であり、光路内の空気の密度を測定するために必要な信号を分離するためのコンパクトな装置を作ることができる。
【００２４】
好ましい実施形態の場合には、上記第１のブルースター・プリズムにより反射されたビーム、および上記第２のブルースター・プリズムにより反射され透過されたビームは、光ファイバにより、上記第１、第２および第３の検出器にそれぞれ導かれる。そうすることにより、干渉計内に何らかの角度の変動があった場合に、検出の際のビームのシフトを防止することができ、検出器の均等でない感度による誤差を避けることができる。
【００２５】
好ましい実施形態の場合には、第２高調波干渉計は、さらに、上記光路を伝搬し、第１のブルースター・プリズムの前に位置する２つの相互偏光ビームの偏光面を回転させるための１／２波長板を備える。
【００２６】
１／２波長板は、第２高調波干渉計ビームの偏光を回転させ、検出器が制限された空間内に適合するように修正できるようにする。また、本発明は、放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、基板の目標部分上に、パターン化されたビームを投影するための投影システムと、干渉計測定ビームを使用する装置の構成要素である目標対象物の変位を測定するための干渉計測システムと、第２高調波干渉計測定ビームを使用する干渉計測システムの測定に影響を与えるかもしれない光路に沿った大気の状態を測定するための第２高調波干渉計と、干渉計測システムの測定値を補正するための第２高調波干渉計に応答する制御システムと、干渉計測定ビームと第２高調波干渉計測定ビームを空間内で結合するためのビーム結合装置とを備え、該ビーム結合装置が、干渉計測定ビームを透過し、第２高調波干渉計測定ビームを反射するためのものであって、上記干渉計測定ビームに対して４５度の角度を向いているダイクロイック・ミラーと、ダイクロイック・ミラーにより反射され、透過されたビームの偏光が確実に、純粋にＳ偏光またはＰ偏光されるようにするための波長板とを備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置に関する。
【００２７】
この装置により、偏光誤差を起こさないで、第２高調波干渉計ビームを、干渉計変位測定ビームが横切った空間内でコンパクトに結合することができる。
【００２８】
本発明は、また、放射線感光材料の層により少なくともその一部がカバーされている基板を供給するステップと、放射線システムにより放射線の投影ビームを供給するステップと、その断面内に投影ビームをパターン化するためにパターニング手段を使用するステップと、放射線のパターン化されたビームを放射線感光材料の目標対象物上に投影するステップと、干渉計変位測定システムにより目標対象物の変位を測定するステップと、干渉計変位測定システムの測定値に影響を与えるかもしれない光路添いの大気状態を測定するステップと、大気状態の測定値に応じて、干渉計変位測定システムの測定値を補正するステップとを含み、干渉計変位測定システムの測定値を補正する前に、大気状態の測定値から光路長に対する依存関係を除去するステップを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００２９】
ＩＣ製造の際の本発明による装置の使用について、本明細書において特定の参照を行うことができるが、このような装置は、多くの他の可能な用途を有することをはっきりと理解されたい。例えば、本発明の装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の案内および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッド等の製造の際に使用することができる。当業者であれば、このような別の用途の場合には、「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」のような用語の代わりに、それぞれ、もっと一般的な用語である「マスク」、「基板」および「目標部分」を使用することができることを理解することができるだろう。
【００３０】
本明細書においては、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、およびＥＵＶ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する極紫外線）およびイオン・ビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射線を含む。
【００３１】
添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
図面中、対応する参照番号は対応する部材を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置の略図である。この装置は、この特定の実施形態の場合には、同様に、放射線源ＬＡを備える放射線（例えば、ＤＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬと、マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダーを備えていて、品目ＰＬに対して、マスクを正確に位置決めするために、第１の位置決め手段に接続している第１の対象物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例えば、レジストでコーティングしたシリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダーを備えていて、品目ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために、第２の位置決め手段に接続している第２の対象物テーブル（基板テーブル）ＷＴと、基板Ｗの対象物目標部分Ｃ（例えば、１つまたはそれ以上のダイを備える）上に、マスクＭＡの照射部分を映像形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折レンズ・システム）とを備える。
【００３３】
図に示すように、装置は、透過性タイプの（例えば、透過性マスクを備える）ものである。しかし、通常、上記装置は、反射性タイプの、例えば（反射性マスクを有する）ものであってもよい。別の方法としては、装置は、上記タイプのプログラマブル・ミラー・アレイなどの他のタイプのパターニング手段を使用することもできる。
【００３４】
放射線源ＬＡ（例えば、エキシマ・レーザ）は、放射線のビームを生成する。このビームは、直接または、例えば、ビーム・エキスパンダＥｘなどのコンディショニング手段を横切った後で照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の輝度分布の（通常、それぞれσアウタおよびσインナと呼ばれる）外部および／または内部の半径方向の広がりを設定するための調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、通常、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他の構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面内に必要な均一性と輝度分布を有する。本発明および特許請求の範囲はこれらのシナリオの両方を含む。
【００３５】
図１の場合、放射線源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内に収容することができるが（例えば、放射線源ＬＡが水銀ランプの場合、多くの場合そうであるように）、リソグラフィ投影装置から離れたところに設置することもでき、放射線源ＬＡが発生する放射線ビームは装置内に導入される（例えば、適当な方向づけミラーにより）。この後者のシナリオは、多くの場合、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザの場合に使用される。本発明の範囲は、双方を含むものである。
【００３６】
その後で、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡを照射する。マスクＭＡを通過した後で、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬは基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を結ぶ。第２の位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けにより、例えば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分Ｃを位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後で、または走査中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために第１の位置決め手段を使用することができる。通常、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１にははっきりと示していないロング・ストローク・モジュール（粗位置決め用）、およびショート・ストローク・モジュール（微細位置決め用）の助けを借りて行われる。しかし、ウェハ・ステッパ（ステップ・アンド・スキャン装置とは対照的な）の場合には、マスク・テーブルＭＴは、ショート・ストローク・アクチュエータに単に接続することもできるし、固定することもできる。
【００３７】
図の装置は、下記の２つの異なるモードで使用することができる。
−ステップ・モードの場合には、マスク・テーブルＭＴは、本質的に固定状態に維持され、全マスク映像は、１回で（すなわち、１回の「照射」で）目標部分Ｃ上に投影される。次に、異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射することができるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向にシフトされる。
−走査モードの場合には、所与の目標部分Ｃが１回の「照射」で露光されない点を除けば、本質的には同じシナリオが適用される。代わりに、マスク・テーブルＭＡを速度ｖで所与の方向（例えば、ｙ方向のような、いわゆる「走査方向」）に移動することができ、その結果、投影ビームＰＢはマスク映像上を走査する。同時に、基板テーブルＷＴは、速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に同時に移動する。この場合、Ｍは、レンズＰＬの（通常、Ｍ＝１／４または１／５である）倍率である。このようにして、解像度を犠牲にしないで比較的広い目標部分Ｃを露光することができる。
【００３８】
干渉計測定手段ＩＦの性能は、機械全体の性能、特にその全性能に対して非常に重要であり、それにより処理層が前の層と整合する精度にとって非常に重要である。局部的および全体的な圧力および温度の変化は、干渉計測定手段ＩＦの測定経路内の空気の屈折率に影響する。（局部的圧力および温度の変化は、実際には空気の乱流を含んでいなくても、乱流と呼ばれることがあることに留意されたい。）空気の分散特性はよく分かっているので、２つの波長の光路の測定値は、空気の乱流および測定した経路の長さ上の空気密度の変動の影響を除去するために必要な情報を供給することができる。測定ビームの波長が短くなると屈折率が増大するという点では、空気は大部分の他の物質と類似している。屈折度（屈折率から１を引いたもの）は、局部的または全体的な圧力または温度の変化により、すべての波長において同じ割合で変化する。同じように、５３２ｎｍおよび２６６ｎｍのような２つの波長に対する屈折率の違いは、任意の他の波長における屈折度の変化に等しい比例的な変化を示す。（これら２つの波長に対して、屈折率の違いは約１８×１０−６である。）
【００３９】
ある波長で測定した光路長を、異なる波長で測定した光路長と比較することにより、任意の他の波長における屈折度の変化、すなわち、光路長の変化を推定することができる。本発明のこの実施形態によれば、第２高調波干渉測定法により光路長の違いを直接測定することができる。第２高調波干渉計（ＳＨＩ）は、干渉計の入力および出力のところで周波数を２倍にする方法を使用している。第２高調波干渉測定法は、２つの色で光路長を正確に比較する方法を提供する。
【００４０】
図２は、本発明で使用する第２高調波干渉計１０を示す。例えば、受動Ｑスイッチド・レーザのようなレーザ１１は、例えば５３２ｎｍのような第１の波長でビームを供給する。光路への入力のところで、光学周波数ダブラー１２は、入力ビームの中のあるものを、入力の長い波長のビームにロックされた、波長の１／２（周波数の２倍）のビーム位相に変換する。それ故、入力の長い波長のビームが５３２ｎｍである場合には、短い波長のビームは２６６ｎｍである。２つのビームは同じ経路上を伝搬するが、異なる２つの色を有する。経路の終わりで、第２のダブラー１３は、長い波長として経路を伝搬した光を短い波長に変換するのに使用される。２つのダブラー１２，１３は、短い波長で２つのビームを供給し、短い波長は共通の光路内の空気の密度の変化を測定するために、受信機１４内で比較することができる。空気密度のこの変化は、大気の外乱に対する干渉計測システムＩＦ内の任意の他の測定波長（例えば、６３３ｎｍ）を補正するために使用することができる。受信機１４は、光路からの短い波長ビームを結合するためのダイクロイック・ミラー１９を含む。
【００４１】
検出器モジュールは、高帯域幅アナログ・リンクを通して復調装置１５に接続していて、この復調装置は、低帯域幅アナログ・リンクを通してアナログ−デジタル変換器を含む処理装置に接続している。処理装置は、高速デジタル・リンクを通して装置の残りのデジタル制御システム１６に接続している。
【００４２】
２つの経路構成は、第２高調波干渉計ビームを目標対象物上に装着されたミラーにより反射させるようにして、βホウ酸バリウム（ＢＢＯ）またはリン酸２水素カリウム（ＫＤ＊Ｐ）の、例えば、１〜４ｎｍの１枚の薄い片が、入力および出力ビーム・ダブラーの両方１２，１３として機能するように使用される。長い波長のビームと短い波長のビームを確実に位相整合するために、小さな角度調整が行われる。そうすることにより、ダブラーを周囲温度より高い温度に維持するためにオーブンを使用する必要がなくなる。
【００４３】
好適には、レーザ１１は、（おそらく１０６４ｎｍでビーム内でダブラーを使用する）５３２ｎｍのビームと、５〜１０ｋＨｚのパルス繰返し率を供給する受動Ｑスイッチド・レーザであることが好ましい。これは、効率的に紫外線を２倍にする非常に短い高ピーク電力パルスを供給し、確実に有用な紫外線パルス・エネルギーを維持しながら、コンパクトなダブラーを使用できるようにする。受動Ｑスイッチングにより、コンパクトで低コストのレーザおよび空気の乱流および光路長に影響を与える恐れがある、他の外乱の変動より遥かに速いパルス繰返し率を使用することができる。適当なレーザは、フランスのメラン所在のナノラーゼ社から入手することができる。好適には、単一のレンズであることが好ましい、コリメータおよび線形偏光子がその出力のところに設置されている。できるだけシステムをコンパクトにするために、レーザ利得媒体および凹部が１つのモノリシックな光学素子により形成される。
【００４４】
図２は、測定ビームＩＦ−Ｂを、基板テーブルＷＴ（多くの場合、ミラー・ブロックと呼ばれる）の側面に設置されているミラーに対して向ける干渉計変位測定システムＩＦに対する第２高調波干渉計１０の配置を示す。原則として、干渉計変位測定システムＩＦの測定ビームおよび基準ビームに対して、第２高調波干渉計を設置しなければならない。しかし、十分短いおよび／または乱流から保護されている測定ビームに対しては、第２高調波干渉計を省略することができる。２つまたはそれ以上の測定ビームが接近している場合には、１台の第２高調波干渉計が、２つまたはそれ以上の測定軸に対して補正を行うことができる。基準ビームに対しては、通常、第２高調波干渉計は必要ではない。何故なら、基準ビームは、通常短く、乱流から保護されているからである。
【００４５】
図を見れば分かるように、レーザ１１および受信機１４を含むモジュールは、干渉計変位測定システムＩＦに隣接して配置され、ミラー１７は、第２高調波干渉計ビームを、測定ビームＩＦ−Ｂの経路に隣接している経路に対して送受する。ダブラー１２，１３として機能する非線形光学クリスタルとステージ・ミラーの間には、２周波波長板１８が位置する。この波長板は、短い波長で１／４の波長の遅延を与え、長い波長で全波長または（ゼロ）遅延を導入し、そのため、短い波長で２つの相互偏光ビームが発生する。
【００４６】
受信機モジュール１４においては、入射相互偏光２６６ｎｍのビームの偏光が、１／２波長板１４１により回転し、そのため、偏光面は、ブルースター・プレート（プリズム）１４２，１４４の主要面に対して±４５度になる。第１のブルースター・プリズム１４２からの反射は、それぞれが２６６ｎｍビームである等しいＳ偏光部分からなる。これらの２つのビームは、第１の検出器１４５のところで干渉信号を形成する。しかし、透過したビームは、Ｓ偏光された光およびＰ偏光された光の両方を含む。この透過したビームは、プリズムの第２の面に垂直な第１のブルースター・プリズム１４２から外へ出る。２つのブルースター・プリズム１４２，１４４の間の１／４波長板１４３は、第２の２６６ｎｍのビームに対して第１の２６６ｎｍのビームに９０度の位相シフトを追加する。追加のＳ偏光された光は、第２のブルースター・プリズム１４４から第２の検出器１４６に反射し、そこで干渉計信号が検出される。この第２の信号の位相は、第１の干渉信号の位相からズレている。残りの部分は、第１の面を通して第３の検出器１４７上へ透過する。ブルースター・プリズムを通して第３の検出器１４７上に透過したビームは、主としてＰ偏光された光である。この第３のビームは、検出器１４５および１４６のところの位相とも異なる位相と干渉する。
【００４７】
上記配置の場合には、各ブルースター・プリズムの第１の面は、ブルースターの角度で傾斜しているが、第２の面はブルースターの角度で傾斜していなくてもよい。第２の面は、ビームに対して垂直であってもよい。
【００４８】
３つの検出された信号は、測定経路内の空気の量が変化すると、三次元空間内で楕円形の経路をたどる。以下に説明する簡単な校正シーケンスを使用して、この受信機からの３つの検出信号により、大気による位相遅延をパルス毎にリアルタイムで計算することができる。３つの干渉信号を使用することにより、第１および第２の紫外線ビームの輝度とは無関係に位相遅延を計算することができる。
【００４９】
第２高調波干渉計により測定した位相は、測定経路内の空間の量に正比例する。位相は、経路内の乱流、全体的な圧力または温度変化、および物理的な経路の長さにより変化する。
【００５０】
３つのチャネル測定は、正弦波のサンプルであるので、この測定は周期的なものである。第２高調波干渉計の位相は、物理的な経路の長さが変化すると、２πの多くの倍数により変化する恐れがあるので、カウンタは、位相の現在の値を追跡しなければならない。
【００５１】
利得、変調の深さおよび３つの各測定の相対的な位相は、受信機のセットアップにより異なる。これらの値は、校正シーケンスを使用して、各受信機に対して測定することができる。短い距離を通してステージを移動すると、第２高調波干渉計の位相は２πを通してスイープする。各測定チャネルで記録した値は、各チャネルの相対的利得、変調の深さおよび位相を入手するために処理することができる。この情報は、３×３マトリックス変換およびオフセット・ベクトルを測定するために使用される。これら２つの値は、校正データを原点を中心とする単位円上にマッピングする。
【００５２】
動作中、校正中に測定した３×３マトリックス変換およびオフセット・ベクトルは、１つのレーザ・パルスに対応する３つの検出信号に適用される。この１つの変換は、受信したデータを「単位円」内に置き、第２高調波干渉計の位相は、逆正接により容易に計算することができる。信号がフェージングを起こしても、計算した位相は影響を受けない。フェージングは、単に変換したデータをこの空間内の原点に近づく方向または遠ざかる方向に移動させるだけであり、この動きは逆正接計算の結果に影響を与えない。
【００５３】
システムの温度および／または光学素子の整合が変化した場合には、再度校正を行うことができる。再校正間の周期は、ステージ・エリア内の温度制御により異なる。
【００５４】
干渉計変位測定システムＩＦおよび第２高調波干渉計のカウントの両方は、干渉縞をカウントする。従来技術の場合には、下式により（真空内で測定した場合のように）経路の長さを測定するために、干渉計変位測定システムの干渉縞のカウントに空間中のレーザの波長の推定値を掛けた。
Ｌ＝λｒＮｒ
ここで、λｒは、空間中の測定ビームＩＦ−Ｂの波長であり、
Ｎｒは、空間中の干渉縞のカウントである。
【００５５】
この経路の長さの推定値は、近似値にすぎない。何故なら、この推定値は測定経路の近くに位置していない空気の特性を、測定するために使用したセンサから入手した空気内の波長に対する値を使用しているからであり、またこの推定値は乱流帯域幅より遅い速度で更新されるからである。
【００５６】
本発明の実施形態の場合には、干渉計変位測定デバイスの干渉縞のカウントは、空気中の干渉縞カウントを掛けるために、測定ビームＩＦ−Ｂの真空波長を使用して、空気内の光路の長さを計算するために使用される。次に、下式により、測定ビームＩＦ−Ｂの経路内の空気の量のリアルタイムの測定値を差し引くことにより、真空内での光路長のより正確な推定値を得るために第２高調波干渉計を使用することができる。
Ｌ＝λｒｖＮｒ−ＫλｕＮｕ                （１）
ここで、
λｒｖ＝（１＋αｒ）λｒは、測定ビームＩＦ−Ｂの真空波長であり、
Ｋ＝αｒ／（αｕ−αｇ）は、第２高調波干渉計システムの乗算係数であり（Ｋは圧力および温度により影響を受けない優れた近似値である）、
λｕは、第２高調波干渉計の波長であり、
Ｎｕは、第２高調波干渉計の干渉縞のカウントであり、
αｒ、αｇ、αｕは、それぞれ、測定ビームＩＦ−Ｂの波長、および第２高調波干渉計の長い波長および短い波長のところの空気の屈折度である。
【００５７】
式（１）内の各項は、光路長の空気の影響として定義される「ランプ」を含む。このランプの影響は、両方の項から除去することができる。同じランプが両方の項から除去される限りは、このランプの除去により誤差は生じない。
【００５８】
Ｌ＝λｒＮｒ−Ｋ（λｕＮｕ−Ｐ＊λｒＮｒ）              （２）
ここで、
Ｐ＊＝αｕ−αｇは、第２高調波干渉計の波長のところの空気の特性により決まる「ランプ除去係数」である。
【００５９】
このランプ除去の利点は、信号対雑音比を改善するために、第２高調波干渉計からのデータを低域ろ過することができることであり、結果としての乱流信号をデータの待ち時間による有意の誤差なしでステージ運動制御システムに送ることができることである。さらに、（上記式（２）の第２の項である）乱流項の値は小さいので（１０ｎｍ以下）、係数Ｋ内の小さな誤差は測定した乱流に対して非常に小さな影響しか持たない。
【００６０】
誤差の生じるのを防止するために、Ｋ、λｒおよびＰ＊＝αｕ−αｇの測定用に使用する情報は、首尾一貫したものでなければならない。このことは、これらの係数は同時に更新しなければならないことを意味し、この更新を行うためには首尾一貫した情報を使用しなければならないことを意味する。この係数は、温度センサ、圧力センサおよび湿度センサからのデータ、または干渉計変位測定システムＩＦまたは第２高調波干渉計１０からのデータにより更新することができる。
【００６１】
第２高調波干渉計の位相に影響を与える大気現象は、異なる時間的尺度で発生する。全体的な圧力および温度の変化は、時間単位の周期で発生する場合がある。ツールまたはファブ（ｆａｂ）内でのイベントによるもっと小さな「全体的な」圧力の変化は、１秒の何分の１の間に発生する場合がある。局所的規模の乱流は、（空気の流れに依存して）１０Ｈｚ以下の周波数のところで主として発生する。ステージの移動による空気のコラムの長さの変化は、乱流よりも速く、走査の終わりのところに鋭角の不連続状態を有している場合がある。
【００６２】
乱流の帯域幅が狭いと、（約５ｋＨｚ）のレーザ・パルス繰返し周波数で入手される第２高調波干渉計のデータをろ過することにより、第２高調波干渉計の精度をかなり改善することができる。しかし、ステージの移動による第２高調波干渉計の位相内の急速な変化をろ過すると誤差が生じる恐れがある。ステージの移動による影響は、干渉計変位測定システムＩＦからのステージ移動情報により除去することができる。受動Ｑスイッチド・レーザ・パルスの時点でのステージの位置は、ステージの位置を補間することにより必要な精度に決めることができる。
【００６３】
図２に示すように、干渉計変位測定システムＩＦおよび第２高調波干渉計１０両方のビームは、この実施形態の場合には、ウェハ・テーブルである目標対象物の側面上に位置するミラーに向けられる。干渉計測システムＩＦの精度は、このミラーの平面度に大きく依存するので（すべての平面でない部分は自由度の間でクロストークを引き起こす）、ミラーは、ゼロジュール（Ｚｅｒｏｄｕｒ）または類似の材料から作られ、高度の平面に機械加工されるテーブルの側面を金属化することにより形成される。すべての残りの平面でない部分は、テーブルの位置を計算する際にマッピングされ、補償される。金属化部分を酸化および物理的損傷（例えば、掻き傷）から保護するために、例えば、ＳｉＯ２またはＭｇＦのような厚さ数百ｎｍのコーティングでカバーする必要がある。
【００６４】
第２高調波干渉計で使用されるコーティング材料の屈折度は、長い波長および短い波長で異なるので、コーティングは、第２高調波干渉計の長い波長のビームおよび短い波長のビーム内で異なる位相遅延を生じる。考慮に入れない場合、この位相の違いは、第２高調波干渉計により測定した光路長にかなりの誤差を生じる。図３は、この誤差を、ＳｉＯ２コーティングに対するコーティングの厚さの関数として示す。
【００６５】
コーティングの厚さがミラーの全エリアを通して一定である場合には、その補正は、第２高調波干渉計の出力から一定の値を差し引くという簡単なものになる。しかし、図３は、コーティングの厚さの小さな変動ですら、第２高調波干渉計の出力内に大きな誤差を生じることを示す。１ｎｍほどの小さい厚さの変動が、１０ｎｍの誤差を引き起こす恐れがある。本発明のある態様によれば、コーティングの公称の厚さは、コーティングの厚さに対する第２高調波干渉計の感度が低い、好適には、ゼロである範囲内に入るように選択される。図を見れば分かるように、このような基準を満足するＳｉＯ２コーティングの約１８０ｎｍの周期で繰り返すいくつかの厚さの範囲が存在する。これらの範囲は約５０、１１０または１７０（＋ｎ×１８０）ｎｍの厚さである。ここで、ｎは負でない整数である。好適には、１７０＋ｎ×１８０ｎｍの公称厚さが好ましい。何故なら、それに対する厚さの変動への感度が低い厚さの範囲が最も広いからである。
【００６６】
他のコーティング材料に対する適当な公称厚さの範囲は、経験またはシミュレーションにより決定することができる。
【００６７】
厚さの変動に対する感度が低い公称厚さの選択は、ミラーの平面度に対して干渉計測定手段ＩＦ内で行うように、厚さの変動の校正またはマッピングおよび参照テーブルによる補償と一緒に使用することができる。
【００６８】
すでに説明したように、ダブラー１２，１３の短い波長発生の効率は、入力ビームに対するその角度の影響を受ける。このような影響を受けるのは、ダブラーで使用する非線形クリスタルが、その光軸に対して平行および垂直方向に異なる屈折率を有しているからである。ダブラーは、非線形クリスタル内の異なる位置で発生した短い波長の放射線間の破壊的な干渉を避ける位相内を長い波長のビームおよび短い波長のビームが伝搬するように、長い波長および短い波長のところのその屈折率が等しくなるようなある角度に設定される。
【００６９】
本発明のある態様によれば、光学ダブラーは、図４に示すように、入射放射線の方向を中心にして１８０度回転している隣接クリスタルを含む非線形クリスタルのスタックからなる。このようなスタックは、ダブラーの角度感度を低減し、図に示すように、中央のクリスタルが２つの外側のクリスタルの厚さの２倍の厚さを有する３つのクリスタルのスタックは、理論的には完全に角度による影響を受けなくなる。等しい厚さの多数のクリスタルのスタックを使用した場合も、同じ効果を得ることができる。
【００７０】
角度による感度は、別の方法でまたはさらに、ソフトウェアまたは能動ビーム操作により補正することができる。この問題は、９０度に近い位相整合角度を有するＫＤ＊Ｐのような非線形クリスタルにより最低限度まで低減することができる。
【００７１】
実施形態２
本発明の第２の実施形態は、離れたところに位置する検出器に光を導くために光ファイバを使用していて、図５を参照しながら以下に説明する点を除けば、第１の実施形態と同じものである。
【００７２】
第２の実施形態は、第２高調波干渉計の２つのビームの間の干渉パターンの輝度を測定するために使用する光検出器が、その表面を横切る異なる特性を有するという問題を解決する。それ故、ビームの位置が変化すると、その出力は変化する。このような位置の変動は、目標対象物上のミラーが平面でないために起こる場合がある。このように平面でないと、戻りビームの角度が変化し、そのため、検出器上の干渉ビームの位置が変化するが、特にビームの直径が小さい場合に変化が起こる。第２の実施形態の場合には、検出器１４５〜１４７は、離れた場所に位置していて、干渉ビームは、光ファイバ２４〜２６によりこれら検出器に導かれる。レンズ２１〜２３が、光ファイバ２４〜２６内に干渉ビームを導くために設置されている。
【００７３】
実施形態３
以下に説明するように、干渉計変位測定システムまたは第２高調波干渉計のビームを空間内で結合するために、４５度の角度のミラーを使用している点を除けば、本発明の第３の実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態と同じでものである。種々のビームが外乱の影響を受ける領域内の同じ光路を正確に通る場合には、第２高調波干渉計は、干渉計測システムを最も正確に補正することができる。
【００７４】
これらのビームは、干渉計ビームＩＦ−Ｂは透過するが、長い波長のビームと短い波長のビームの両方である第２高調波ビームは反射するダイクロイック・ミラーにより結合される。従来は、干渉計ビームＩＦ−Ｂにほぼ垂直なダイクロイック・ミラーは、種々のビームの偏光状態への外乱を最低限度に低減するために使用された。しかし、この装置は、比較的大きなスペースを必要とし、不便である。
【００７５】
この実施形態の場合には、図６のビーム結合装置３０は、３つのビームを結合するために、干渉計ビームＩＦ−Ｂに対して４５度の角度を向いているダイクロイック・ミラー３１と、結合ビーム経路内の３色波長板３２と、干渉計ビームＩＦ−Ｂの経路内の１／４波長板３３とを備える。１／４波長板３３は、干渉計ＩＦが放射した円形に偏光した光を、ダイクロイック・ミラーを横切る時にＳまたはＰ方向に直線的に偏光するように変換する。３色波長板３２は、第２高調波干渉計の長い波長ビームに対する１／２波長板であり、第２高調波干渉計の短い波長のビームおよび干渉計ビームＩＦ−Ｂに対する１／４波長板である。３色波長板は、確実に目標上のミラーが反射した戻りビームをＰ偏光だけにまたはＳ偏光だけにする。
【００７６】
３色波長板は、第２高調波干渉計の短い波長のビームの波長のところで正確でありさえすればよい。他の波長のところでの正確な厚さからのある程度のズレは問題ない。第２高調波干渉計の長い波長のところでの若干のズレは、そこを通る第２の経路上のダブラーの効率を増大するが測定誤差は生じない。干渉計ビームＩＦ−Ｂの波長のところでの若干のズレは、輝度を若干低下させるが、この場合も測定誤差は生じない。適当な３色波長板は、石英またはＭｇＦから作ることができる。
【００７７】
干渉計測システムＩＦが、直線的に偏光されたビームを放射する場合には、１／４波長板３３を使用しないですむ。この波長板は、干渉計の出力の１／４波長板を取り除くことにより配置することができる。
【００７８】
図７は、変形ビーム結合装置４０を示す。結合ビーム経路内の３色波長板、および干渉計ビーム経路内の１／４波長板の代わりに２つの補正波長板４２，４３が使用される。
【００７９】
波長板４２は、第２高調波干渉計ＳＨＩとダイクロイック・ミラー４１との間の経路内に位置していて、長い波長のビームにゼロに近い遅延を生じ、短い波長のビーム内に１／４λ＋φ１を加えた遅延を生じる。波長板４３は、干渉計ビームＩＦ−Ｂの経路内に位置していて、１／４λ＋φ２を加えた遅延を生じる。φ１およびφ２は、ダイクロイック・ミラー上のコーティングにより決まる補正遅延である。
【００８０】
今まで本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は説明した方法以外の方法で実行することができることを理解することができるだろう。例えば、すでに説明したように、第２高調波干渉計は、温度、圧力、湿度および乱流（「気候」）の変動に対して、干渉計変位測定システムの出力を補正するために使用される。しかし、上記第２高調波干渉計は、また、干渉計変位測定システムから独立しておよび／または離れた場所で、温度、圧力等のセンサとして使用することもできる。上記説明は、本発明を制限するためのものではない。また、１／ｐλ波長板を使用する場合には、もちろん、（１／ｐ＋ｑ／２）λ波長板を使用することもできる。ここで、ｑは正の整数である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明のある実施形態によるリソグラフィ投影装置である。
【図２】本発明のある実施形態で使用される第２高調波干渉計のブロック図である。
【図３】干渉計変位測定システム内のミラー上のコーティングの厚さの関数としての補償内の誤差のグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態で使用される補償干渉計変位測定システム内の光学構成要素である。
【図５】本発明の第３の実施形態の干渉計変位測定システムおよび第２高調波干渉計のビームを空間内で結合するための装置である。
【図６】本発明の第３の実施形態の変形版の干渉計変位測定システムおよび第２高調波干渉計のビームを空間内で結合するためのもう１つの装置である。
【図７】図６の装置の別の装置である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  第２高調波干渉計
１１  レーザ
１２，１３  ダブラー
１４  受信機
１５  復調装置
１６  デジタル制御システム
１７  ミラー
１８  ２周波波長板
１９  ダイクロイック・ミラー
２１〜２３  レンズ
２４〜２６  光ファイバ
３２  ３色波長板
３３  １／４波長板
４０  変形ビーム結合装置
４２，４３  補正波長板
１４２，１４４  ブルースター・プレート（プリズム）
１４３  １／４波長板
１４５，１４６，１４７  検出器
【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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