(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置変化を監視する干渉システムであって、
ａ．広帯域スペクトル光源と、
ｂ．少なくとも１つのセンサモジュールであって、各センサモジュールは、前記光源から生成された光を受け取り、前記光の部分を別個のパスに沿って向け、該光の部分を再結合するように構成される干渉計を含み、前記パスの少なくとも１つは、前記物体に接触し、各センサモジュールは、再結合された光の部分を測定し、センサ出力信号を生成するように構成される検出器をさらに含む、前記少なくとも１つのセンサモジュールと、
ｃ．少なくとも１つの強度モニタであって、各強度モニタは、前記光源から生成された追加の光の強度を測定し、モニタ出力信号を生成するように構成される検出器を含む、前記少なくとも１つの強度モニタと、
ｄ．前記センサ出力信号及び前記モニタ出力信号を受信し、前記モニタ出力信号に基づいて前記センサ出力信号を処理し、前記光源によって出力される光の強度変動を特定し、前記物体の前記位置変化についての情報を特定するように構成される電子処理モジュールであって、前記強度モニタは、スペクトルに応じた方法で前記強度変動を特徴付けるように構成される、前記電子処理モジュールと、
を備える、干渉システム。
【請求項２】
前記強度モニタは、複数の異なるスペクトルチャネルで前記強度を測定することにより、波長の関数として前記強度変動を特徴付けるように構成される、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの強度モニタは、
固定光路長差を有する干渉計キャビティを含み、
前記センサモジュール内の前記干渉計の前記別個のパスによって定義される光路長差は、前記強度モニタ内の前記干渉計キャビティの前記固定光路長差を含む範囲にわたるように構成される、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項４】
前記モニタ出力信号は、
異なる位相オフセットでの前記固定光路長差の２つ以上の同時強度測定値を含み、
前記少なくとも１つの強度モニタは、各々、略同じ前記固定光路長差を有しかつ異なる位相オフセットを有する２つ以上の干渉計キャビティを含み、それにより、前記２つ以上の同時強度測定値を提供する、請求項３に記載の干渉システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの強度モニタは、
前記固定光路長差とは異なる第２の固定光路長差を有する第２の干渉計キャビティを含み、
前記モニタ出力信号は、２つ以上の異なる位相オフセットでの第１及び第２の固定光路長差のそれぞれの同時強度測定値を含む、請求項３に記載の干渉システム。
【請求項６】
電子プロセッサは、前記モニタ出力信号に基づいて前記センサ出力信号を処理して、前記強度モニタからの前記同時強度測定値の重み付け寄与に基づいて、補正値を特定することにより、前記光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成され、
前記補正値は、補正済みセンサ出力及び補正済み距離測定値からなる群から選択され、
前記補正値が補正済み距離測定値である場合、前記補正済み距離測定値は、前記強度モニタ内の異なる干渉計キャビティの距離測定値変動の重み付け寄与に基づき、
前記異なる干渉計キャビティのそれぞれの前記距離測定値は、前記異なる位相オフセットでの各干渉計キャビティの前記同時強度測定値から導出される、請求項４に記載の干渉システム。
【請求項７】
前記電子プロセッサは、前記センサ出力信号から導出される初期のセンサ出力又は初期の距離測定値に基づいて寄与を重み付けするように構成される、請求項６に記載の干渉システム。
【請求項８】
前記干渉計は、マイケルソン、マッハツェンダー、フィゾー、トワイマングリーン、ミロー、ジャマン、又は他の光ファイバ干渉計を含む、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項９】
複数の異なるスペクトルチャネルで前記強度を測定するように構成される前記強度モニタは、プリズム、波長フィルタ、回折格子、走査型ファブリーペローエタロン、固定型エタロン、又は追加の干渉計を含む、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項１０】
前記光源と、少なくとも１つのセンサモジュール及び少なくとも１つの強度モニタからなる群との間に光学的に位置決めされる結合キャビティをさらに備え、
前記結合キャビティは、前記光源からの光を２つの部分に分離し、前記２つの部分を別個のパスに沿って向け、前記２つの部分を再結合するように構成され、
前記干渉システムは、前記結合キャビティ内に位置決めされ、前記光の一方の部分の位相を、前記光の他方の部分に相対して可変シフトするように構成される位相変調器をさらに備える、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項１１】
可変位相シフトは、セロダイン変調及び光の前記２つの部分間のヘテロダイン周波数シフトからなる群から選択される、請求項１０に記載の干渉システム。
【請求項１２】
複数のセンサモジュールをさらに備え、
複数のセンサモジュールの各々は、干渉計を含み、少なくとも１つの光ファイバによって前記光源に結合される、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項１３】
前記結合キャビティ内に位置決めされて、前記結合キャビティ内の前記光のスペクトル帯域幅に対応するコヒーレンス長よりも大きな量だけ、前記光の一方の部分を前記光の他方の部分に相対して遅延させる光学遅延線をさらに備え、
各センサモジュール内の干渉計は、前記結合キャビティ内の前記光学遅延線によって導入される量のコヒーレンス長の範囲内で光路長差を定義する、請求項１０に記載の干渉システム。
【請求項１４】
前記光源と結合キャビティとの間に光学的に位置決めされる波長フィルタをさらに備え、
前記波長フィルタは、前記光源によって提供される広帯域光の選択可能な広帯域部分を通すように構成される、請求項１２に記載の干渉システム。
【請求項１５】
前記光源と前記センサモジュールとの間に位置決めされる光学増幅器をさらに備える、請求項１２に記載の干渉システム。
【請求項１６】
前記広帯域スペクトル光源は、０．１ｎｍを超える帯域幅の範囲にわたる光を供給する、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項１７】
前記物体は、マイクロリソグラフィ露光システムの構成要素である、請求項１に記載の干渉システム。
【請求項１８】
物体の位置変化を監視する干渉システムであって、
ｅ．広帯域スペクトル光源と、
ｆ．少なくとも１つのセンサモジュールであって、各センサモジュールは、前記光源から生成された光を受け取り、前記光の部分を別個のパスに沿って向け、該光の部分を再結合するように構成される干渉計を含み、前記パスの少なくとも１つは、前記物体に接触し、各センサモジュールは、再結合された光の部分を測定し、センサ出力信号を生成するように構成される検出器をさらに含む、前記少なくとも１つのセンサモジュールと、
ｇ．少なくとも１つの強度モニタであって、各強度モニタは、前記光源から生成された追加の光の強度を測定し、モニタ出力信号を生成するように構成される検出器を備える、前記少なくとも１つの強度モニタと、
ｈ．前記センサ出力信号及び前記モニタ出力信号を受信し、前記モニタ出力信号に基づいて前記センサ出力信号を処理し、前記光源によって出力される光の強度変動を特定し、前記物体の前記位置変化についての情報を特定するように構成される電子処理モジュールであって、前記広帯域スペクトル光源の前記強度変動はスペクトルに相関付けられる、前記電子処理モジュールとを備える、干渉システム。
【請求項１９】
前記広帯域スペクトル光源は、広帯域コヒーレント光源、広いスペクトル帯域幅にわたって高速調整されるレーザ、又は位相ロックレーザのアレイを含む、請求項１８に記載の干渉システム。
【請求項２０】
前記電子処理モジュールは、前記物体の前記位置変化についての前記情報を特定する場合に、前記モニタ出力信号及びスペクトルとの相関付けについての情報に基づいて、前記センサ出力信号を処理するように構成される、請求項１８に記載の干渉システム。
【請求項２１】
前記電子処理モジュールは、前記物体の位置についての情報を特定する場合に、前記モニタ出力信号及び前記出力される光の異なる波長にわたる前記相関付けについての情報に基づいて、前記センサ出力信号を処理するように構成される、請求項１８に記載の干渉システム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの強度モニタは、固定光路長差を有する干渉計キャビティを含み、
前記センサモジュール内の前記干渉計の前記別個のパスによって定義される光路長差は、前記強度モニタ内の前記干渉計キャビティの前記固定光路長差を含む範囲にわたるように構成される、請求項１８に記載の干渉システム。
【請求項２３】
電子プロセッサは、前記センサ出力信号から導出される初期のセンサ出力又は初期の距離測定値に基づいて寄与を重み付けするように構成される、請求項１８に記載の干渉システム。
【請求項２４】
前記光源と前記センサモジュールとの間に光学的に位置決めされる結合キャビティをさらに含み、
前記結合キャビティは、前記光源からの光を２つの部分に分離し、前記２つの部分を別個のパスに沿って向け、該２つの部分を再結合するように構成され、
前記干渉システムは、前記結合キャビティ内に位置決めされ、前記光の一方の部分の位相を、前記光の他方の部分に相対して可変シフトするように構成される位相変調器をさらに備える、請求項１８に記載の干渉システム。
【請求項２５】
可変位相シフトは、セロダイン変調及び光の前記２つの部分間のヘテロダイン周波数シフトからなる群から選択される、請求項２４に記載の干渉システム。
【請求項２６】
前記結合キャビティ内に位置決めされて、前記結合キャビティ内の前記光のスペクトル帯域幅に対応するコヒーレンス長よりも大きな量だけ、前記光の一方の部分を前記光の他方の部分に相対して遅延させる光学遅延線をさらに備え、各センサモジュール内の前記干渉計は、前記結合キャビティ内の前記光学遅延線によって導入される量の前記コヒーレンス長の範囲内である光路長差を定義する、請求項２４に記載の干渉システム。
【請求項２７】
物体の位置変化を監視する方法であって、
ｉ）入力光を第１の複数のモニタキャビティに向けて、第１の複数の既知の光路差（ＯＰＤ）値での干渉センサの測定範囲をサンプリングすることであって、前記第１の複数のモニタキャビティはそれぞれ強度値を検出する、前記入力光を第１の複数のモニタキャビティに向けること、及びｉｉ）物体を測定する干渉センサに入力光を向けることを同時に実行することと、
前記第１の複数のモニタキャビティによって検出される前記入力光のスペクトル分布の関連する特徴を特定することと、
前記干渉センサから未補正距離測定結果を導出して、前記干渉センサによって検出される前記スペクトル分布の関連する特徴を特定することと、
前記干渉センサによって検出される前記スペクトル分布を第２の複数の係数に分解することと、
前記第１の複数のモニタキャビティによって行われた測定値に基づいて、補償を特定することと、
前記補償を適用して、物体の補正済み距離測定値を取得し、前記第１の複数のモニタキャビティはそれぞれ、異なるＯＰＤ値に起因して異なる干渉位相値を生成することとを備える、方法。
【請求項２８】
ｉ）及びｉｉ）と同時に、追加の強度モニタを使用して前記入力光の全体強度変動を測定することをさらに備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記補償が適用されて、前記補正済み距離測定値を取得する前に、前記第１の複数のモニタ強度によって検出される前記強度値が処理されて、測定距離を取得する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
物体の位置変化を監視する干渉システムであって、
ａ．広帯域スペクトル光源と、
ｂ．少なくとも１つのセンサモジュールであって、各センサモジュールは、前記光源から生成された光を受け取り、前記光の部分を別個のパスに沿って向け、該光の部分を再結合するように構成される干渉計を備え、
前記パスの少なくとも１つは前記物体に接触し、各センサモジュールは、再結合された光の部分を測定し、センサ出力信号を生成するように構成される検出器をさらに備える、前記少なくとも１つのセンサモジュールと、
ｃ．少なくとも１つの強度モニタであって、各強度モニタは、前記光源から生成された追加の光の強度を測定し、モニタ出力信号を生成するように構成される検出器を備える、前記少なくとも１つの強度モニタと、
ｄ．前記センサ出力信号及び前記モニタ出力信号を受信し、前記モニタ出力信号に基づいて前記センサ出力信号を処理し、前記光源によって出力される光の強度変動を特定し、前記物体の前記位置変化についての情報を特定するように構成される電子処理モジュールとを備える、干渉システム。
【請求項３１】
前記強度モニタは、複数の異なるスペクトルチャネルで前記強度を測定して、波長の関数として前記強度変動を特徴付けるように構成される、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項３２】
前記広帯域スペクトル光源の強度変動はスペクトルに相関付けられる、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項３３】
前記広帯域スペクトル光源は、広帯域コヒーレント光源、広いスペクトル帯域幅にわたって高速調整されるレーザ、又は位相ロックレーザのアレイを含む、請求項３２に記載の干渉システム。
【請求項３４】
前記電子処理モジュールは、前記物体の前記位置変化についての情報を特定する際、前記モニタ出力信号及びスペクトルとの相関付けについての情報に基づいて、前記センサ出力信号を処理して、出力される前記光の波長依存強度変動を特定するように構成される、請求項３２に記載の干渉システム。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの強度モニタは、固定光路長差を有する干渉計キャビティを備える、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項３６】
前記センサモジュール内の前記干渉計の前記別個のパスによって定義される光路長差は、前記強度モニタ内の前記干渉計キャビティの前記固定光路長差を含む範囲にわたるように構成される、請求項３５に記載の干渉システム。
【請求項３７】
前記モニタ出力信号は、異なる位相オフセットでの前記固定光路長差の２つ以上の同時強度測定値を含む、請求項３５に記載の干渉システム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの強度モニタは、各々、略同じ固定光路長差を有しかつ異なる位相オフセットを有する２つの干渉計キャビティを含み、それにより、前記２つの同時強度測定値を提供する、請求項３７に記載の干渉システム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの強度モニタは、前記固定光路長差とは異なる第２の固定光路長差を有する第２の干渉計キャビティを含む、請求項３５に記載の干渉システム。
【請求項４０】
前記モニタ出力信号は、２つ以上の異なる位相オフセットでの第１及び第２の固定光路長差のそれぞれの同時強度測定値を含む、請求項３９に記載の干渉システム。
【請求項４１】
電子プロセッサは、前記モニタ出力信号に基づいて前記センサ出力信号を処理して、前記強度モニタからの前記同時強度測定値の重み付け寄与に基づいて、補正済みセンサ出力を特定することにより、前記光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成される、請求項４０に記載の干渉システム。
【請求項４２】
前記電子プロセッサは、前記センサ出力信号から導出される初期のセンサ出力に基づいて寄与を重み付けするように構成される、請求項４１に記載の干渉システム。
【請求項４３】
電子プロセッサは、前記モニタ出力信号に基づいて前記センサ出力信号を処理し、前記強度モニタ内の前記異なる干渉計キャビティの距離測定値の重み付け寄与に基づいて補正済み距離測定値を特定することにより、前記光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成され、
前記異なる干渉計キャビティのそれぞれの前記距離測定値は、前記異なる位相オフセットでの各干渉計キャビティの前記同時強度測定値から導出される、請求項４０に記載の干渉システム。
【請求項４４】
前記電子プロセッサは、前記センサ出力信号から導出される初期の距離測定値に基づいて寄与を重み付けするように構成される、請求項４３に記載の干渉システム。
【請求項４５】
前記干渉計は、マイケルソン、マッハツェンダー、フィゾー、トワイマングリーン、ミロー、ジャマン、又は他の光ファイバ干渉計を含む、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項４６】
複数の異なるスペクトルチャネルで前記強度を測定するように構成される前記強度モニタは、プリズム、波長フィルタ、回折格子、走査型ファブリーペローエタロン、固定型エタロン、又は追加の干渉計を含む、請求項３１に記載の干渉システム。
【請求項４７】
前記光源と前記センサモジュールとの間に光学的に位置決めされる結合キャビティをさらに備える、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項４８】
前記結合キャビティは、前記光源からの光を２つの部分に分離し、前記２つの部分を別個のパスに沿って向け、前記部分を再結合するように構成され、
前記システムは、前記結合キャビティ内に位置決めされ、前記光の一方の部分の位相を、前記光の他方の部分に相対して可変シフトするように構成される位相変調器をさらに備える、請求項４７に記載の干渉システム。
【請求項４９】
可変位相シフトはセロダイン変調である、請求項４８に記載の干渉システム。
【請求項５０】
可変位相シフトは、光の前記２つの部分間にヘテロダイン周波数シフトを導入する、請求項４８に記載の干渉システム。
【請求項５１】
複数のセンサモジュールをさらに備え、
複数のセンサモジュールの各々は、干渉計を含み、少なくとも１つの光ファイバによって前記光源に結合される、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項５２】
光学的に前記光源と前記センサモジュールとの間に位置決めされる結合キャビティをさらに備える、請求項５１に記載の干渉システム。
【請求項５３】
前記結合キャビティは、前記光源からの光を２つの部分に分離し、前記２つの部分を別個のパスに沿って向け、前記部分を再結合するように構成され、
前記システムは、前記結合キャビティ内に位置決めされ、前記光の一方の部分の位相を、前記光の他方の部分に相対して可変シフトするように構成される位相変調器をさらに備える、請求項５２に記載の干渉システム。
【請求項５４】
前記結合キャビティ内に位置決めされて、前記結合キャビティ内の前記光のスペクトル帯域幅に対応するコヒーレンス長よりも大きな量だけ、前記光の一方の部分を前記光の他方の部分に相対して遅延させる光学遅延線をさらに備える、請求項５３に記載の干渉システム。
【請求項５５】
各センサモジュール内の干渉計は、前記結合キャビティ内の前記光学遅延線によって導入される前記量の前記コヒーレンス長の範囲内である光路長差を定義する、請求項５４に記載の干渉システム。
【請求項５６】
光学的に前記光源と前記結合キャビティとの間に位置決めされ、前記光源によって提供される広帯域光の選択可能な広帯域部分を通すように構成される波長フィルタモジュールをさらに備える、請求項５２に記載の干渉システム。
【請求項５７】
前記波長フィルタモジュールと前記結合キャビティとの間に位置決めされる光学増幅器をさらに備える、請求項５６に記載の干渉システム。
【請求項５８】
前記強度モニタは、複数の異なるスペクトルチャネルで前記強度を測定して、波長の関数として前記強度変動を特徴付けるように構成される、請求項５１〜５７の何れか一項に記載の干渉システム。
【請求項５９】
前記広帯域スペクトル光源の前記強度変動は、前記光源によって出力される前記光の異なる波長にわたって相関付けられる、請求項５１〜５７の何れか一項に記載の干渉システム。
【請求項６０】
前記電子処理モジュールは、前記物体の位置についての情報を特定する場合、前記モニタ出力信号及び出力された前記光の前記異なる波長にわたる前記相関付けについての情報に基づいて、前記センサ出力信号を処理して、出力される前記光の波長依存強度変動を特定するように構成される、請求項５９に記載の干渉システム。
【請求項６１】
前記少なくとも１つの強度モニタは、固定光路長差を有する干渉計キャビティを含む、請求項５１〜５７の何れか一項に記載の干渉システム。
【請求項６２】
前記センサモジュールのうちの第１のセンサモジュール内の干渉計の別個のパスによって定義される光路長差は、前記強度モニタ内の前記干渉計キャビティの前記固定光路長差を含む範囲にわたるように構成される、請求項６１に記載の干渉システム。
【請求項６３】
前記モニタ出力信号は、異なる位相オフセットでの前記固定光路長差の２つ以上の同時強度測定値を含む、請求項６２に記載の干渉システム。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの強度モニタは、各々、略同じ前記固定光路長差を有しかつ異なる位相オフセットを有する２つの干渉計キャビティを含み、それにより、前記２つの同時強度測定値を提供する、請求項６３に記載の干渉システム。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの強度モニタは、前記固定光路長差とは異なる第２の固定光路長差を有する第２の干渉計キャビティを含む、請求項６１に記載の干渉システム。
【請求項６６】
前記モニタ出力信号は、２つ以上の異なる位相オフセットでの第１及び第２の固定光路長差のそれぞれの同時強度測定値を含む、請求項６５に記載の干渉システム。
【請求項６７】
電子プロセッサは、前記モニタ出力信号に基づいて第１のセンサ出力を処理して、前記強度モニタからの前記同時強度測定値の重み付け寄与に基づいて、補正済みの第１のセンサ出力を特定することにより、前記光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成される、請求項６６に記載の干渉システム。
【請求項６８】
前記電子プロセッサは、初期の第１のセンサ出力に基づいて寄与を重み付けするように構成される、請求項６７に記載の干渉システム。
【請求項６９】
電子プロセッサは、前記モニタ出力信号に基づいて第１のセンサ出力を処理し、前記強度モニタ内の前記異なる干渉計キャビティの距離測定値の重み付け寄与に基づいて補正済み第１の距離測定値を特定することにより、前記光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成され、
前記異なる干渉計キャビティのそれぞれの前記距離測定値は、前記異なる位相オフセットでの各干渉計キャビティの前記同時強度測定値から導出される、請求項６６に記載の干渉システム。
【請求項７０】
前記センサ出力信号は、最初のセンサ出力信号であり、
前記電子プロセッサは、前記最初のセンサ出力信号から導出される初期の第１の距離測定値に基づいて、寄与を重み付けするように構成される、請求項４３に記載の干渉システム。
【請求項７１】
前記広帯域スペクトル光源は、０．１ｎｍを超える波長の範囲にわたる光を提供する、請求項３０に記載の干渉システム。
【請求項７２】
前記物体はマイクロリソグラフィ露光システムの構成要素である、請求項３０に記載の干渉システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多くの精密工学システムでは、長期間にわたり、例えば、数日、数ヶ月、さらには数年にわたりｎｍレベルの許容誤差で物体の位置を測定することが要求される。物体の移動範囲は小さいことがあり、例えば、任意の方向で１ｍｍ未満であり得るが、安定性のために、且つ制御された微調整を提供するために、能動サーボループを用いて制御されるべきである。
【背景技術】
【０００２】
そのような精密工学システムの一例は、最新のフォトリソグラフィツール（photolithography tool）の露光システム（exposure system）である。露光システムの例は、（非特許文献１）に記載されている。露光システムは、レクチルパターンをウェーハに撮像するために、レクチル又はマスク及び投影対物レンズ組立体を照明する照明組立体を含む。
【０００３】
そのような露光システムでは、ウェーハステージ、レクチルステージ、及びレンズ、ミラー、及び／又はその部分組立体等の光学構成要素等の様々な構成要素が、互いに関連して、且つ／又はフレームに関連して保持される。さらに、特定の構成要素は、互いに相対して、又はフレームに相対して移動するように構成され、そのような移動は、変位測定干渉計等の高精度センサによって監視する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ．Ｒ．シーツ（Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅａｔｓ）及びＢ．Ｗ．スミス（Ｂ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈ）編集、「マイクロリソグラフィ：科学及び技術（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、マーシャル・デッカー社（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｃｋｅｒ，Ｉｎｃ．）（ニューヨーク、ＮＹ１９９８年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書では、広帯域光源から出力される光のスペクトル依存強度変動を補償するように構成される広帯域変位測定干渉システムが開示される。本願は、そのようなスペクトル依存強度変動が、説明されない場合、マイクロリソグラフィ露光システム用の次世代センサで望まれる精度（例えば、〜５０ｐｍ）を含め、変位測定干渉システムを用いて達成可能な精度を制限するおそれがあることを発見した。
【０００６】
一般に、一態様では、本明細書において、物体の位置変化を監視する干渉システムが開示される。本システムは、
ｉ）広帯域スペクトル光源と、
ｉｉ）少なくとも１つのセンサモジュールであって、各センサモジュールは、光源から生成された光を受け取り、光の部分を別個のパスに沿って向け、続けて光の部分を再結合するように構成される干渉計を備え、パスの少なくとも１つは物体に接触し、各センサモジュールは、再結合された光の部分を測定し、センサ出力信号を生成するように構成される検出器をさらに備える、少なくとも１つのセンサモジュールと、
ｉｉｉ）少なくとも１つの強度モニタであって、各強度モニタは、光源から生成された追加の光の強度を測定し、モニタ出力信号を生成するように構成される検出器を備える、少なくとも１つの強度モニタと、
ｉｖ）センサ出力信号及びモニタ出力信号を受信し、モニタ出力信号に基づいてセンサ出力信号を処理し、光源によって出力される光の強度変動を特定し、物体の位置変化についての情報を特定するように構成される電子処理モジュールと、
を含む。
【０００７】
例えば、スペクトル広帯域光源は、０．１ｎｍを超える帯域幅にわたる光を提供することができ、物体は、ウェーハステージ、レクチルステージ、又はマイクロリソグラフィ露光システム内の光学構成要素のマウント等のマイクロリソグラフィ露光システムの構成要素であることができる。
【０００８】
本システムの実施形態は、以下の任意の特徴を含むことができる。
特定の実施形態では、強度モニタは、複数の異なるスペクトルチャネルでの強度を測定して、波長の関数として強度変動を特徴付けるように構成することができる。例えば、複数の異なるスペクトルチャネルでの強度を測定するように構成される強度モニタは、プリズム、波長フィルタ、回折格子、走査型ファブリーペローエタロン、固定型エタロン、又は追加の干渉計を含むことができる。
【０００９】
特定の実施形態では、スペクトル広帯域光源の強度変動は、スペクトル的に相関付けられる。例えば、広帯域光源は、広帯域コヒーレント光源、広いスペクトル帯域幅にわたって高速調整されるレーザ、又は位相ロックレーザのアレイを含むことができる。そのような実施形態では、電子処理モジュールは、物体の位置変化についての情報を特定する際、モニタ出力信号及びスペクトル的な相関付けについての情報に基づいて、センサ出力信号を処理するように構成することができる。
【００１０】
特定の実施形態では、少なくとも１つの強度モニタは、固定光路長差を有する干渉キャビティを備える。加えて、センサモジュール内の干渉計の別個のパスによって定義される光路長差は、強度モニタ内の干渉キャビティの固定光路長差を含む範囲にわたるように構成される。出力モニタ信号は、異なる位相オフセットでの固定光路長差の２つ以上の同時強度測定値を含むことができる。例えば、少なくとも１つの強度モニタは、それぞれが略同じ固定光路長差を有するが、異なる位相オフセットを有する２つの干渉キャビティを含むことができ、それにより、２つの同時強度測定値を提供する。
【００１１】
少なくとも１つの強度モニタは、最初に述べた固定光路長差とは異なる第２の固定光路長差を有する第２の干渉キャビティをさらに含むことができる。この場合、モニタ出力信号は、２つ以上の異なる位相オフセットでの第１及び第２の固定光路長差のそれぞれの同時強度測定値を含む。
【００１２】
そのような実施形態では、電子プロセッサは、モニタ出力信号に基づいてセンサ出力を処理して、強度モニタからの同時強度測定値の重み付け寄与に基づいて、補正済みセンサ出力を特定することにより、光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成することができる。さらに、電子プロセッサは、初期のセンサ出力（original sensor output）に基づいて寄与を重み付けするように構成することができる。
【００１３】
代替的には、電子プロセッサは、モニタ出力信号に基づいてセンサ出力を処理し、強度モニタ内の異なる干渉キャビティの距離測定値の重み付け寄与に基づいて補正済み距離測定値を特定することにより、光源によって出力される光の強度変動を特定するように構成することができる。異なる干渉キャビティのそれぞれの距離測定値は、異なる位相オフセットでの各干渉キャビティの同時強度測定値から導出される。さらに、電子プロセッサは、センサ出力から導出される初期の距離測定値（original distance measurement）に基づいて寄与を重み付けするように構成することができる。
【００１４】
任意の上記実施形態では、センサモジュール内の干渉計は、マイケルソン、マッハツェンダー、フィゾー、トワイマングリーン、ミロー、ジャマン、又は他の光ファイバ干渉計であることができる。
【００１５】
任意の上記実施形態では、本システムは、光学的に、光源とセンサモジュールとの間に位置決めされる結合キャビティを含むことができる。例えば、結合キャビティは、光源からの光を２つの部分に分離し、２つの部分を別個のパスに沿って向け、続けて部分を再結合するように構成することができる。本システムは、結合キャビティ内に位置決めされ、光の一方の部分の位相を、光の他方の部分に相対して可変シフトするように構成される位相変調器をさらに含むことができる。例えば、可変位相シフトは、光の２つの部分間にヘテロダイン周波数シフトを導入することができる（例えば、セロダイン変調を使用することにより）。
【００１６】
任意の上記実施形態では、本システムは、それぞれが干渉計を備え、それぞれが少なくとも１つの光ファイバによって光源に結合される複数のセンサモジュールをさらに含むことができる。さらに、本システムは、光学的に光源とセンサモジュールとの間に位置決めされる結合キャビティをさらに含むことができる。結合キャビティは、光源からの光を２つの部分に分離し、２つの部分を別個のパスに沿って向け、続けて部分を再結合するように構成することができ、本システムは、結合キャビティ内に位置決めされ、光の一方の部分の位相を、光の他方の部分に相対して可変シフトするように構成される位相変調器をさらに備える。本システムは、結合キャビティ内に位置決めされて、結合キャビティ内の光のスペクトル帯域幅に対応するコヒーレンス長よりも大きな量だけ、光の一方の部分を光の他方の部分に相対して遅延させる光学遅延線（optical delay line）をさらに含むことができる。各センサモジュール内の干渉計は、結合キャビティ内の光学遅延線によって導入される量のコヒーレンス長内である光路長差を定義する。これにより、各センサモジュールは、スプリアス反射から生じるような背景雑音源からコヒーレント干渉信号を分離することができる。
【００１７】
実施形態は、光学的に光源と結合キャビティとの間に位置決めされ、光源によって提供される広帯域光の選択可能な広帯域部分を通すように構成される波長フィルタモジュールと、波長フィルタモジュールと結合キャビティとの間に位置決めされる任意選択的な光学増幅器とをさらに含むことができる。
【００１８】
一般に、別の態様では、本明細書において、物体の位置変化を監視する方法が開示され、本方法は、入力光を第１の複数のモニタキャビティに向けて、第１の複数の既知の光路差（OPD : optical path difference）値での干渉センサの測定範囲をサンプリングすることであって、第１の複数のモニタキャビティはそれぞれ強度値を検出する、入力光を第１の複数のモニタキャビティに向けること、及びｉｉ）物体を測定する干渉センサに入力光を向けることを同時に実行することを含む。本方法は、第１の複数のモニタキャビティ及び強度モニタによって検出される入力光のスペクトル分布の関連する側面を特定することを含む。本方法は、干渉センサから未補正距離測定結果を導出して、干渉センサによって検出されるスペクトル分布の関連する側面を特定することを含む。本方法は、干渉センサによって検出されるスペクトル分布を第２の複数の係数に分解することを含む。本方法は、第１の複数のモニタキャビティによって行われた測定値に基づいて、補償を特定することを含む。本方法は、補償を適用して、物体の補正済み距離測定値を生成することを含む。第１の複数のモニタキャビティはそれぞれ、異なるＯＰＤ値に起因して異なる干渉位相値を生成する。
【００１９】
本方法の実施形態は、ｉ）及びｉｉ）と同時に、追加の強度モニタを使用して入力光の全体強度変動を測定することであって、追加の強度モニタは強度値を検出する、測定することと、
補償を適用して、補正済み距離測定値を生成する前に、第１の複数のモニタキャビティによって検出される強度値を処理して測定距離をも取得することと、
をさらに含むことができる。
【００２０】
本明細書で使用される場合、「光」は、紫外線、可視光線、近赤外線、及び赤外線スペクトル領域内の任意の領域の電磁放射線を指す。
本明細書に記載される趣旨の１つ又は複数の実施形態の詳細は、添付図面及び以下の詳細な説明に記載される。趣旨の特徴、態様、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】干渉システムの基本要素の図である。
【図２】距離を測定する従来技術による干渉計である。
【図３】広帯域照明下で干渉コントラストの例を示す。
【図４】距離を測定する結合キャビティ干渉計の図である。
【図５】位置監視の結合キャビティ干渉計の一例の図である。
【図６】スペクトル高感度強度モニタを含む干渉システムの図である。
【図７】放射帯域幅にわたり相関付けられた雑音を有するスペクトル広帯域光源を含む干渉システムの図である。
【図８】合計検出強度への波長依存寄与への物体距離及び位相オフセットの影響を示す。
【図９】干渉システムを使用する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図１０】干渉システムの基本要素の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
様々な図面中の同様の参照符号は同様の要素を示す。
開示される技法は、性能が光源強度雑音によって制限される任意の干渉法距離測定システムの改良に関する。例えば、開示される技法は、スペクトル広帯域光源の強度雑音を低減することができる。
【００２３】
物体１３０の距離又は変位を測定する距離及び／又は変位測定干渉システム１００は、いくつかの要素を含むことができる。例えば、システムは、スペクトル広帯域光源１１０と、光学干渉計１２０と、光源強度モニタ１４０と、強度モニタ１４０を使用して、距離又は変位を計算する際の光源１１０の強度出力の変動を補正するデータ処理要素１５０とを含むことができる。干渉システム１００のいくつかの基本的な要素は、図１に示される例に示される。
【００２４】
様々な干渉計が選択されて、距離／変位測定干渉システム１００内に含めることができる。例えば、干渉システム１００は、本願の所有者が所有する米国特許第７，８２６，０６４号明細書、同第７，６３９，３６７号明細書、及び同第７，６３６，１６６号明細書に記載されるザイゴ（Ｚｙｇｏ）位置センサ（ZPS : Zygo Position Sensor）を含むことができ、これらの内容を参照により本明細書に援用する。ＺＰＳは、物体の位置を監視するように構成された複数の受動センサと組み合わせて、高度な干渉光源及び検出システムを使用する分散ファイバセンサシステムである。
【００２５】
いくつかの実施態様では、干渉計は、マイケルソン、マッハツェンダー、フィゾー、トワイマングリーン、ミロー、ジャマン、光ファイバ、又は任意の他のタイプのシステムであることができる。いくつかの実施態様では、干渉計は結合キャビティ干渉計であることができ、これは例えば、本願の所有者が所有する米国特許第７，８２６，０６４号明細書、同第７，６３９，３６７号明細書、及び同第７，６３６，１６６号明細書に記載されている。
【００２６】
干渉システム１００の一用途は、フォトリソグラフィ投影レンズ組立体の構成要素の位置監視である。開示される技法は、厳しい用途の現在指定されている性能要件を超えて、干渉距離測定システムの雑音レベルを低減するように構成することができる。
【００２７】
干渉計光源１１０の変動は、光学干渉法を使用して距離を測定する場合、測定雑音の重要な原因であり得る。開示される技法は、出願人が認識している問題のいくつかに対処することができる。
【００２８】
図２は、反射ミラー２６０により跳ね返る参照路と物体２３０又は測定路との光路差（ＯＰＤ）を検出することにより、物体２３０までの距離Ｌを測定するように構成される干渉計２２０を示す。干渉計２２０は、光源２１０から生成される光を受け取り、光の部分を別個のパスに沿って参照ミラー２６０及び物体２３０に向け、続けて光の部分を再結合する。検出器２７０は、再結合された光の部分を測定し、出力信号を生成する。変位の関数としての出力信号の強度の例示的な変動を図２の下部にプロットする。光源２１０はスペクトル広帯域であり、干渉計２２０をモデリングするための放射波長範囲を有し、波長は、離散値λｉ及び対応する波数ｋｉ＝２π／λｉにビニングすることができ、ここで、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ−１であり、Ｍはモデルで考慮される波長の総数である。検出器から見られる合計強度は、
【００２９】
【数１】
0006293762.tif 000002
であり、式中、各波長λｉからの寄与は、
【００３０】
【数２】
0006293762.tif 000003
である。式（２）中、ｑｉは、波長ｋｉでの光源２１０の強度として定義されるスペクトル分布であり、Ｖは干渉縞コントラストであり、φは、係数２ｋｉＬと比較して、波長に伴ってゆっくりと変化する反射又は他の位相寄与の位相変化から生じる公称的に波長から独立した位相オフセットである。距離Ｌの測定値は、複数の強度測定値から得られる。当分野ではヘテロダイン又は位相シフト干渉法（マラカラ（Ｍａｌａｃａｒａ）、１９９８年）として知られる一方法では、強度測定値は、制御される位相シフトに伴って順に時間が区切られる。したがって、これらの強度測定値中の雑音は、最終的な測定値中の雑音に伝搬し、距離Ｌを測定することができる精度は部分的に、光源の安定性に依存し得る（ブロフィ（Ｂｒｏｐｈｙ）、１９９０年）。
【００３１】
光源が略単色である場合、すなわち、１つのみの放射波長λを有する場合、１つの強度寄与ｑしかなく、強度変動δｑを補償する方法は、この強度雑音を測定して後続の位相推定技法に含めることである。
【００３２】
ある範囲の波長λｉを有し、ひいてはある範囲の強度寄与ｑｉを有するスペクトル広帯域光源である場合、従来技術は、強度雑音の補正に対して解決策を提供しない。例えば、スペクトル広帯域光源２１０は、０．１ｎｍ以上の帯域幅を有することができる。特に、広帯域照明の多くの光源は、１つの波長λｉの強度ｑｉの強度変動δｑｉが、波長λｊでの他の強度寄与ｑｊの変動δｑｊに相関しないという属性を有し、ここで、ｉ≠ｊである。一般的な例は、白熱灯等の熱源及びコヒーレントフィードバックなしで光学的又は電子的に励起する高利得材料を利用する自然放出源である。各源について、光源の合計強度Ｉ０は、
【００３３】
【数３】
0006293762.tif 000004
として測定することができ、これはこのままでは、各寄与ｑｉの強度変動を解くのに十分な情報を提供しない。
【００３４】
図３は、光路差２Ｌの場合の２つの異なる公称値の波長λｉの関数としての合計強度Ｉへの寄与ｐｉを示し、Ｌの値は、強度寄与がある波長から他の波長に大きく変わらないのに十分に小さい。この場合、式（３）として合計強度を監視することで十分であり得る。しかし、図３の下図では、光路差２Ｌは、位相寄与２Ｌｋｉが、全ての波長値λｉのいくつかの位相サイクルを通して変化するようなものであり、ここで、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ−１である。この場合、個々の強度寄与ｐｉは波長に伴って変化し、その理由は、スペクトル分布ｑｉに加えて、位相の波長依存性によるものである。したがって、全てのｑｉの統合値Ｉ０のみならず、強度変動δｑｉのスペクトル分解情報を有することが望ましい。但し、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ−１である。
【００３５】
図３に示される干渉計及び式３は、スペクトル寄与が、光路差Ｌが変化するにつれていかに変化するかを示す。実際に、変位測定装置として示される干渉計は、限られた範囲のＬ、すなわち、光源のコヒーレンス長の尺度上の範囲に適する。結合キャビティの追加等のハードウェアの変更により、代替の範囲のＬの変調を提供することができる。
【００３６】
いくつかの既知のタイプの干渉計（リュー（Ｌｉｕ）ら、１９９３年）と同様の結合キャビティ型干渉システム４００の一例を図４に示す。短コヒーレンス（広帯域又はＢＢ）光源４１０が、位相変調器システム４２０の２本のアーム（結合キャビティシステム４００の２つのキャビティのうちの一方としても説明され、他方のキャビティはセンサ４３０である）に供給する。位相変調器システム４２０の一方のアームは、位相遅延を高速で変更可能な装置４４０を含む。装置４４０は、例えば、電子光学又は音響光学変調器であり得る。位相変調器システム４２０の他方のアームは、光学遅延４５０を含む。アーム間のＯＰＤは、ターゲット４６０が選ばれた公称のスタンドオフ（nominal standoff）にある場合、光源のコヒーレンス長を超え、センサ４３０のＯＰＤに一致するように選ばれる。センサターゲット４６０が公称スタンドオフにある場合、位相変調器システム４２０の短アーム（short arm）及びセンサ４３０の長アーム（long arm）（すなわち、干渉計測定アーム）を通る光路の和は、位相変調器システム４２０の長アーム及びセンサ４３０の短アーム（すなわち、干渉計参照アーム）を通る光路の和に等しい。この状況はゼロ光路差（ZOPD : zero optical path difference）状況と呼ばれる。ＺＯＰＤ状況は、位相変調器システム４２０のＯＰＤがセンサ４３０のＯＰＤに等しい場合に発生する。
【００３７】
干渉計の測定アーム４６１を通って移動する位相変調光は、干渉計の参照アーム４６２を通って移動する光と混ざり、検出器４７０において、変調強度信号が生成されて光検出器４７２及び増幅器４７４を介して電気信号に変換される。センサターゲット４６０の移動は、この電気信号の位相に符号化される。この電気信号の位相は、多くの位相処理アルゴリズムの１つを使用して抽出され、センサターゲット移動（sensor target motion）の測定値を生成し得る。
【００３８】
図４に示される例では、強度雑音は測定信号の位相を変調する。その結果生成される、位相測定信号処理結果の帯域幅内部に存在する位相雑音寄与は、測定誤差を生じさせる。
図５は、物体５５０の距離の測定に使用される例示的な分散光ファイバ結合キャビティ型干渉システム（distributed fiber-optic, coupled-cavity type interferometric system）５００を示し、これは、本願の所有者が所有し、参照により本願に援用される米国特許７，８２６，０６４号明細書、同第７，６３９，３６７号明細書、及び同第７，６３６，１６６号明細書（０６４号特許）に記載されている。図５では、図４の結合キャビティ干渉計４００と同様に、光源５１０を光学遅延差によって２つの区別可能なアームに分離する変調器システム５２０がある。さらに、図４の文脈で説明したように、２つのチャネル間にヘテロダイン周波数シフトがある。０６４号特許によれば、ＯＰＤはセンサのそれぞれ１つで補償され、対応する検出器で干渉信号を生成する。図５は、２つ以上の中心波長を選択するフィルタ５３２を含むフィルタセクション５３０も示す。これらの中心波長のそれぞれで、フィルタ５３２は、変調器システム５２０のＯＰＤよりも小さなコヒーレンス長を有する、スペクトル広帯域光と見なし得るものを透過させる。波長毎の強度雑音の影響は０６４号特許では対処されていない。光学増幅器５２５が、波長フィルタセクション５３０と変調器システム５２０との間に位置決めされる。干渉システム５００は、波長モニタ５７０及び参照キャビティ５６０も含み、これらは両方とも温度制御される。
【００３９】
いくつかの実施態様では、干渉システム５００は、光源波長の関数として光源５１０の強度出力の変動を測定する１つ又は複数の強度モニタ５４０と、この波長依存情報を受信し、距離又は変位の計算での変動を補正するデータ処理要素（図示せず）とを含むことができる。例えば、強度モニタ５４０は、プリズム、波長フィルタ、回折格子、走査型ファブリーペローエタロン（scanning Fabry-Perot etalons）、固定型エタロン、又は追加の干渉計に基づくスペクトル解析器等のいくつかのタイプのうちのいずれか１つのものであることができる。
【００４０】
いくつかの実施態様では、光源５１０の合計強度雑音変動とは異なる追加の情報が、広帯域光源の強度雑音を特定するために取得される。
開示される技法は、式（２）に示される以下のパラメータを確立する装置及び方法を提供する：
１）縞可視度（fringe visibility）Ｖ、
２）寄与２ｋｉＬの波長依存性を特定するための公称距離Ｌ、
３）公称寄与２ｋｉＬに関する相対波長独立位相オフセットφ、
４）各強度サンプルの最終的な干渉強度を構成する各波長λｉの強度ｑｉ。
【００４１】
縞可視度Ｖ、公称距離Ｌ、及び位相オフセットφは、設計又は事前測定によって推定することができる。そうすると、波長依存強度ｑｉ、特に強度ｑｉの変動δｑｉを測定するタスクが残る。図６に示される例では、干渉システム６００は、スペクトル広帯域光源６１０を含む。スペクトル広帯域光源６１０の部分は分割され、各波長成分の強度を独立して測定する要素を含むスペクトル高感度強度モニタ６４０に向けられる。例えば、強度モニタ６４０は分光計であり得る。
【００４２】
データ処理要素６５０は、強度モニタ６４０を使用してセンサ（例えば、光学干渉計６２０）によって検出される合計強度変動δＩと、波長依存変動δｑｉと、位相２ｋｉＬ＋φの公称値を計算する。例えば、図２に示される干渉計２２０の場合、計算は以下であり得る。
【００４３】
【数４】
0006293762.tif 000005
同様の公式が、例えば、図４及び図５に示されるコヒーレンス結合干渉計の場合にも適用され、Ｌは、ゼロ光路差（ＺＯＰＤ）位置からの距離として再定義される。
【００４４】
いくつかの実施態様では、図７に示される干渉システム７００は、強度変動が、干渉システム７００が利用するスペクトル帯域幅にわたって補正されるタイプのスペクトル広帯域光源７１０を含む。この場合、スペクトル分解されない強度モニタ７４０を使用することができる。データ処理要素７５０は、この波長依存情報を受信し、物体７３０の距離又は変位の計算において変動を補正する。いくつかの実施態様では、光源７１０は、以下を含むいくつかのタイプのうちのいずれか１つであることができる：
１）光学増幅器に光学的に結合された、フェムト秒レーザ又は他の装置等の広帯域コヒーレント光源、
２）広いスペクトル帯域幅にわたって高速調整されるレーザ、
３）位相ロックレーザのアレイ。
【００４５】
いくつかの実施態様では、干渉システム７００は、スペクトル成分ｑｉの強度変動δｑｉが相関付けられるように、すなわち、δｑｉの値が、スペクトル分解なしで直接測定可能な共通因子に依存するように設計、変更、又は制御されるスペクトル広帯域光源７１０を含む。例えば、特定の波長λｉでの相対変動δｑｉ／ｑｉは全て、全てのスペクトル寄与ｑｉの和として式（３）で表される合計強度Ｉ０の変動δＩ０に正比例する。式（４）中の値δｑｉは、δＩ０の単一の測定値から特定され、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ−１の全てで、
【００４６】
【数５】
0006293762.tif 000006
である場合、以下が当てはまる。
【００４７】
【数６】
0006293762.tif 000007
いくつかの実施態様では、光源７１０はレーザを含むことができ、その場合、基本的な光生成プロセス（自発放出とは対照的に刺激される）は、強制的に波長成分を相関させる。いくつかの実施態様では、光源７１０は、より広い帯域を構築するようにモードロックされた、半導体ファブリーペロー型レーザ等の狭帯域レーザを含むことができる（スミス（Ｓｍｉｔｈ）、１９７０年）。狭帯域レーザはモードロックされる（mode- locked）ため、任意の線の強度雑音は互いに相関付けられ、ひいては合計強度に相関付けられる。いくつかの実施態様では、光源７１０はフェムト秒レーザを含むことができる（シベット（Ｓｉｂｂｅｔｔ）、２０１２年）。フェムト秒レーザは、連続スペクトルをエミュレートすることができる密なモードロック輝線（dense mode-locked emission lines）の広い帯域（周波数コム（frequency comb）と呼ばれる）を提供する。輝線はモードロックされるため、任意の線の強度雑音は互いに相関付けられ、ひいては合計強度に相関付けられる。したがって、合計強度の測定値を、コム内の任意のスペクトル帯の強度雑音補償に使用することができる。
【００４８】
いくつかの実施態様では、干渉システムは、測定干渉計に対して同様の強度雑音高感度を有するように構成される１つ又は複数の強度モニタと、この情報を受信し、距離又は変位の計算において変動を補正するデータ処理要素とを含む。一例では、各強度モニタは、測定干渉計と公称的に同じ光路差を有するが、固定された物体距離を有する干渉計として構成される。例えば、直交位相において異なる位相オフセットでの２つ以上の同時強度測定値は、この光路差での測定の強度変動を補償するための情報を提供する。いくつかの実施態様では、干渉システムは以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる：
１）２つ以上の別個の強度モニタ、
２）複数の位相シフトでデータを同時に取得可能な強度モニタ、
３）測定干渉計それ自体と略同じ構造であるが、固定された物体位置を有する強度モニタ。
【００４９】
強度モニタは、スペクトル雑音の影響を測定するために、測定干渉計と同様の強度雑音感度を有するように構成することができる。これらの強度モニタは、応答が測定干渉計の応答をエミュレートするように、固定往路長を有する干渉計として構築し得る。そのような構成の利点を式（２）に見ることができ、距離測定干渉計の検出器によって検出される有効スペクトルは、距離Ｌの関数であり、これは、距離Ｌの関数も同様に適宜強度補償する。
【００５０】
センサ（例えば、干渉計）が、位相シフトの他の潜在的な原因を無視して、公称位置Ｌにある物体の位置を測定する場合、相対波長独立位相オフセットφは、
【００５１】
【数７】
0006293762.tif 000008
として表すことができ、式中、ｋは平均波数であり、ΔＬは、Ｌに対する物体の小さな距離変化である。「小さい」値とは、位相オフセットφの波長依存度が、光源帯域幅に応じて最大でも少数の波長又は数十の波長である変位ΔＬに対応する、フィルタリングされた光源（例えば、図５に示されるような）の帯域幅にわたり実質的に、位相の２πサイクル１つ分未満であるようなものである。図８に示される例に、公称位置Ｌ及び位相オフセットφが異なる値での波数の関数としての強度寄与が示される。Ｌの値は、波長に伴ってスペクトル寄与が変化する速さを決める。Ｌの値が大きいほど、スペクトル寄与は高速で変化する。位相オフセットφは、特定の公称位置Ｌに関連付けられた変調構造（例えば、エンベロープ）を変更せずに、これらの寄与を横方向に波長軸に沿ってシフトさせる。
【００５２】
いくつかの実施態様では、強度モニタは、固定モニタ距離Ｌ’と、モニタ位相オフセットφ’に少なくとも２つの値を有する専用のセンサ又はセンサの組み合わせを含む。モニタ位相オフセットφ’のこれらの少なくとも２つの値に対応する全ての強度（共通固定距離Ｌ’での）の統合和が測定される。物体距離Ｌ及び物体位置を監視中のセンサの位相オフセットφの第１の推定は、物体距離Ｌがモニタ値Ｌ’に近いとの仮定の下で行うことができる。第１の推定に基づいて、データ処理要素は、モニタ位相オフセットφ’の少なくとも２つの値に対応する値の組み合わせを形成することにより、強度雑音δＩを計算することができる。
【００５３】
図９は、強度モニタ９１０を使用して、測定干渉計９２０からの応答をエミュレートする例示的な方法を示す。ステップ９０１において、トリガー信号９３０がセンサ（すなわち、測定干渉計９２０）及び強度モニタ９１０の両方に送信される。ステップ９０２及び９０３において、距離測定が測定干渉計９２０及び強度モニタ９１０によってそれぞれ行われる。ステップ９０２及び９０３は同時に実行される。測定干渉計９２０から受信されるデータに基づいて、ステップ９０４において、近似（すなわち、未補正）距離９４０が計算される。強度モニタ９１０によって取得されるデータ及び近似距離９４０を使用して、ステップ９０５において、補償項（compensation term）９５０が特定される。次に、補償項９５０を、測定干渉計９２０からステップ９０２において得られる測定結果と一緒に使用して、ステップ９０６において、光源からの雑音を考慮に入れた補正済み距離９６０が計算される。
【００５４】
図１０は、干渉計応答をエミュレートする強度モニタ１２００を使用する例示的な干渉システム１０００を示す。図５に示される干渉システム５００と比較して、様々なキャビティ長での直交位相強度モニタキャビティ（in-quadrature intensity monitor cavity pairs）対１１００が追加されている。干渉システム５００に示される要素と共通する要素は、同じ参照番号が記される。図５の参照キャビティ５６０及び波長モニタ５７０は、それらの目的を強度モニタキャビティ１１００を用いて果たすことができるため、省かれている。強度モニタキャビティは温度制御される。強度モニタ１２００は強度モニタ５４０と同一であることができる。
【００５５】
いくつかの実施態様では、干渉システムは、測定干渉計（センサ）の応答をエミュレートする強度モニタを使用する。特定の実施形態では、適切な補償の計算は以下のように表すことができる。
【００５６】
１．ＯＰＤ空間（すなわち、異なる値のＯＰＤでの）内のスペクトル雑音の影響をサンプリングするモニタを提供し、
２．対象の信号（signal of interest）と同時にモニタからの信号を測定し（例えば、強度が各検出器で測定され）、
３．対象の信号を、モニタによって提供される信号に分解し、
４．測定された変動から補償項を構成し、その補償項を対象の信号に適用する。
【００５７】
一例では、未処理の強度データが補正され、次に、以下に説明するようにさらに処理される。
１．Ｎ対のモニタキャビティが、２Ｎとして既知のＯＰＤ値での対象の干渉センサの測定範囲をサンプリングする。追加の強度モニタ（キャビティなし）を任意選択的に使用して、光源の全体強度変動（式６のδＩ０）を測定することができる。いくつかの実施形態では、モニタキャビティは、直交位相での各ＯＰＤでモニタキャビティ対を有する代わりに、各ＯＰＤで１２０°位相シフトによって隔てられる３つのモニタエタロン（three monitors etalons）として提供される。これらの２Ｎ＋１個全てのモニタで、スペクトル分布が計算されるか、又は測定される。Ｎ対のキャビティは、わずかに異なるＯＰＤ値を有し、これにより、異なる干渉位相値になり、例えば、位相値は直交位相にあり得る。これは、後のフィッティング手順のために線形依存度がより低いフィッティング関数を提供するためである。
【００５８】
２．全ての２Ｎ＋１個のモニタ及び対象のセンサが、強度値を同時に記録する。
３．対象のセンサはまず、未補正距離測定値を提供し、これにより、センサが見るスペクトル分布の計算が可能になる。例えば、最小近似フィッティングを使用して、そのスペクトル分布は２Ｎ＋１個のモニタスペクトルに分解され、２Ｎ＋１個の係数ｃｎが生成される。代替的には、分解を事前に行い、係数をルックアップテーブルで提供することができる。場合によっては、係数の解析的表現が存在し得る。
【００５９】
４．２Ｎ＋１個の強度モニタのそれぞれによって測定される値Ｉｎは、長時間平均＜Ｉｎ＞と比較される（セロダイン又はヘテロダインシステムでは、強度は、所与のセロダイン又はヘテロダイン位相の長時間平均と比較される）。但し、ｎ＝１，・・・，２Ｎ＋１である。前に特定された係数ｃｎを用いて、観測された変動を重み付けする（weighing）ことにより、強度補償係数Ｉｃｏｒｒが、
【００６０】
【数８】
0006293762.tif 000009
にあるように、対象のセンサの強度Ｉに適用され、式中、＜＞は長時間平均の記号である。この補正後、対象のセンサの強度データをさらに処理することができる。
【００６１】
別の例では、補正は、以下に説明するように、位置測定結果に対して適用される。
１．Ｎ対のモニタキャビティが、Ｎとして既知のＯＰＤ値での対象の干渉センサの測定範囲をサンプリングする。キャビティ対は、わずかに異なるＯＰＤ値を有して異なる干渉位相値になり、例えば、位相値は直交位相にあり得る。
【００６２】
２．全ての強度モニタ及び対象のセンサが、強度値を測定し、次に、それらの測定値がさらに処理されて、測定距離を取得する。
３．対象のセンサはまず、未補正距離測定値Ｄを提供する。前回の測定値又は同じ若しくは同様の距離での測定シミュレーションに基づいて、光源雑音に起因するセンサの変動がモニタの変動にいかに相関付けられるかがわかる。実際に、対象のセンサの測定距離変動は、例えば、最小二乗フィッティングを使用してモニタによって報告される距離変動に分解することができる。その情報は表化され、この時点で、１組の係数ｃｎとして提供される。
【００６３】
４．モニタの距離測定値Ｄｎはそれぞれの長時間平均＜Ｄｎ＞と比較される。前に検索された係数ｃｎを用いて、観測された変動を重み付けすることにより、距離補償項Ｄｃｏｒｒが、
【００６４】
【数９】
0006293762.tif 000010
にあるように、対象のセンサの報告結果Ｄに適用され、式中、＜＞は長時間平均の記号である。
【００６５】
一般に、開示される干渉システムを使用して、例えば、投影対物レンズ組立体を含むマイクロリソグラフィの露光システム内の様々な異なる光学構成要素の位置を監視することができる。光学構成要素は、屈折光学構成要素、反射光学構成要素、及び／又は回折光学構成要素を含む。例えば、屈折ＰＯ（projection objective : 投影対物レンズ）組立体では、干渉システムを使用してレンズの位置を監視することができ、レンズは組立体内の屈折構成要素の一例である。反射ＰＯ組立体の組立体で、干渉システムを使用して、ミラーの位置を監視することができ、ミラーは、ＰＯ組立体内の反射構成要素の一例である。さらに、干渉システムを使用して、偏光子、格子等の他の構成要素の位置を監視することができる。さらに、干渉システムを使用して、ＰＯ組立体の組立体内の光学系内の光学構成要素の位置を監視することができる。例えば、フォトリソグラフィツールでは、干渉システムを使用して、ＰＯ組立体内の構成要素に代えて、又はそれに追加して、照明システム内の１つ又は複数の構成要素の位置を監視し得る。例えば、ウェーハステージ又はレクチルステージの位置変化を監視することができる。
【００６６】
データ処理要素の特徴は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせで実施することができる。特徴は、例えば、プログラマブルプロセッサによって実行される、例えば、マシン可読記憶装置内の情報キャリアで有形に具現化されるコンピュータプログラム製品において実施することができ、特徴は、入力データに対して作用し、出力を生成することにより、記載の実施態様の機能を実行する命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実行することができる。記載の特徴は、データ記憶システム、少なくとも１つの入力装置、及び少なくとも１つの出力装置とデータ及び命令の送受信を行うように結合される少なくとも１つのプログラマブルプロセッサを含むプログラマブルシステムで実行可能な１つ又は複数のコンピュータプログラムで実施することができる。コンピュータプログラムは、コンピュータで直接又は間接的に使用されて、特定の活動を実行するか、又は特定の結果をもたらすことができる命令セットを含む。コンピュータプログラムは、コンパイル型又はインタプリタ型言語を含め、任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、構成要素、サブルーチン、又は計算環境での使用に適する他のユニットとして含め、任意の形態で配置することができる。
【００６７】
命令のプログラムの実行に適するプロセッサは、例として、専用マイクロプロセッサ及び専用マイクロプロセッサの両方並びに任意の種類のコンピュータの単独プロセッサ又は複数のプロセッサのうちの１つを含む。一般に、プロセッサは、命令及びデータを読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はこれら両方から受信する。コンピュータは、命令を実行するプロセッサと、命令及びデータを記憶する１つ又は複数のメモリとを含む。一般に、コンピュータは、データファイルを記憶する１つ又は複数の大容量記憶装置
も含むか、又は大容量記憶装置と通信するように動作可能に結合され、そのような装置は、内部ハードディスク及びリムーバブルディスク等の磁気ディスク、磁気光学ディスク、及び光ディスクを含む。コンピュータプログラム命令及びデータの有形具現化に適する記憶装置は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイス等の、例として半導体メモリデバイスを含む全ての形態の不揮発性メモリと、リムーバブルディスクと、磁気光学ディスクと、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭディスクとを含む。プロセッサ及びメモリは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補足してもよく、又はＡＳＩＣ内に組み込まれてもよい。
【００６８】
ユーザとの対話を提供するために、特徴は、ＣＲＴ（陰極線管）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ、ｅインクディスプレイ、又は情報をユーザに表示する別のタイプのディスプレイ等の表示装置と、ユーザが入力をコンピュータに提供することができるキーボード及びマウス又はトラックボール等のポインティングデバイスとを有するコンピュータで実施することができる。
【００６９】
本明細書は、多くの特定の実施詳細を含むが、これらは、任意の発明の範囲への限定として、又は特許請求し得るものとして解釈されるべきではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施形態に固有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈で本明細書に記載される特定の特徴は、単一の実施形態で組み合わせ実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施形態で別個に、又は任意の適する下位組み合わせで実施することもできる。さらに、特徴は特定の組み合わせで作用し、さらには最初にそのように特許請求されるものとして上述されていることがあるが、特許請求される組み合わせからの１つ又は複数の特徴は、場合によっては、その組み合わせから削除することもでき、特許請求される組み合わせは、下位組み合わせ又は下位組み合わせの変形に向け得る。
【００７０】
したがって、趣旨の特定の実施形態について説明した。他の実施形態も以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に記載される動作は、異なる順序で実行することもでき、それでもなお所望の結果を達成する。
【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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【図１０】
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