(57)【要約】概括すると、第１の態様では、本発明は一つの方法を特徴とし、本方法は、干渉計アセンブリ（１００）を使用して３つの異なる出力ビーム（１８１〜１８３，１９１〜１９３）を供給するステップであって、各出力ビームは、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、各第１ビームが測定オブジェクト（１２０）に少なくとも１回は接触する、前記供給するステップと、３つの異なる出力ビームの各ビームに対応する干渉位相をモニタリングするステップと、そして第１ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報を、モニタリングされる３つの位相に基づいて生成するステップと、を含む。
2010507804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
干渉計アセンブリを使用して３つの異なる出力ビームを供給するステップであって、各出力ビームは、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、各第１ビームが測定オブジェクトに少なくとも１回は接触する、前記供給するステップと、
前記３つの異なる出力ビームの各ビームに対応する前記干渉位相をモニタリングするステップと、
前記第１ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報を、モニタリングされた前記３つの位相に基づいて導出するステップと
を備える、方法。
【請求項２】
前記情報は、第１影響度及び第２影響度を含み、前記第１及び第２影響度は、第１及び第２周波数におけるガスの前記光学特性の変化にそれぞれ対応する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１周波数は、前記第１ビーム経路における乱流によって生じる変化に対応する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第２周波数は、前記ガス中の音響摂動によって生じる変化に対応する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１周波数は、約１０Ｈｚ以下である、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記第２周波数は、約１００Ｈｚ以上である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記情報を導出するステップは、パラメータを、前記３つの異なる出力ビームに関して前記モニタリングされた干渉位相に基づいて導出するステップと、特定範囲の周波数を有するガスの光学特性の変化に起因する前記パラメータへの影響度を除去するステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記パラメータは２階差分パラメータＳＤＰである、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記特定範囲の周波数を有する変化に起因する前記パラメータへの影響度は、低域通過フィルタを使用して除去される、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記低域通過フィルタの限界周波数は、約１０Ｈｚ以下のような、約５０Ｈｚ以下である、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記特定範囲の周波数を有する変化に起因する前記パラメータへの影響度は、高域通過フィルタを使用して除去される、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記高域通過フィルタの限界周波数は、約１００Ｈｚ以上のような、約５０Ｈｚ以上である、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記情報を導出するステップは、パラメータを、前記３つの異なる出力ビームに関して前記モニタリングされた干渉位相に基づいて決定するステップと、前記パラメータの周波数変換を決定するステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記パラメータは２階差分パラメータＳＤＰである、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記周波数変換はフーリェ変換である、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記情報を導出するステップは、前記周波数変換の平均を、前記第１ビーム経路における乱流によって生じる前記情報の変化に対応する周波数の帯域に亘って計算するステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記情報を導出するステップは、前記周波数変換の平均を、前記ガス中の音響摂動によって生じる前記情報の変化に対応する周波数の帯域に亘って計算するステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記情報を導出するステップは、パラメータを、前記３つの異なる出力ビームに関して前記モニタリングされる干渉位相に基づいて決定するステップと、前記パラメータの級数展開の係数を決定するステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記級数展開はフーリェ級数展開である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記干渉計アセンブリは３つの干渉軸を規定し、各干渉位相は、前記干渉軸のうちの対応する一つの干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置に関する情報を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記干渉軸は平行である、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記干渉軸は同一平面に在る、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記第１ビームの各々は、測定オブジェクトに２回以上接触する、請求項１記載の方法。
【請求項２４】
前記第１ビームの各々は、前記測定オブジェクトの共通位置で、測定オブジェクトに至る複数回の通過のうちの少なくとも１回の通過に際して接触する、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記第２ビームの各々も測定オブジェクトに接触する、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
前記第２ビームの各々は、測定オブジェクトに、対応する第１ビームの位置とは異なる位置で接触する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記ガスの光学特性の変化は、前記第１ビーム経路に沿った局所的な屈折率変化によって生じる、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記３つの干渉位相の変化は、前記局所的な屈折率変化に経時的に相関する、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
更に、前記測定オブジェクトの自由度を、前記干渉位相のうちの一つの干渉位相に基づいてモニタリングするステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
前記情報を導出するステップは、前記モニタリングされる自由度の誤差を低減するステップを含み、前記誤差が前記第１ビーム経路におけるガスの光学特性の前記変化に関連付けられる、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記誤差は、前記位相がモニタリングされている間に低減される、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
更に、前記ガスの滞留の影響に起因する、前記モニタリングされる自由度の誤差を低減するステップを含む、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記ガスの滞留の影響に起因する前記誤差を低減するステップは、前記測定ビームが伝搬するチャンバの内部の位置における屈折率をモニタリングするステップと、前記モニタリングされる屈折率と遠く離れた位置における屈折率を、前記測定ビームにおける屈折率にマッピングする非自明な関数とに基づいて、前記モニタリングされる自由度を補正するステップとを含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
更に、前記ガスの光学特性の変化を、分散干渉計を使用してモニタリングするステップと、前記モニタリングされる自由度の誤差を、分散干渉計でモニタリングされる変化に基づいて更に低減するステップとを含む、請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
前記自由度は、前記干渉計アセンブリによって規定される干渉軸に沿った前記測定オブジェクトの変位である、請求項２９記載の方法。
【請求項３６】
前記自由度は、前記干渉計アセンブリによって規定される干渉軸に対する前記測定オブジェクトの向きである、請求項２９記載の方法。
【請求項３７】
前記情報を導出するステップは、パラメータの値を、前記モニタリングされる干渉位相に基づいて決定するステップを含み、前記測定オブジェクトの所定の位置に対して、前記パラメータは、第１干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置と、第１干渉軸に平行な第２干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置との差に基づいて与えられ、前記第１及び第２干渉軸は前記干渉計アセンブリによって規定される、請求項１記載の方法。
【請求項３８】
前記パラメータは更に、前記第２干渉軸に沿った前記測定オブジェクトの位置と、前記第２干渉軸に平行な第３干渉軸に沿った前記測定オブジェクトの位置との差に基づいて与えられ、前記第３干渉軸は前記干渉計アセンブリによって定義される、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記情報を導出するステップは、２階差分パラメータＳＤＰの値を、前記モニタリングされる前記干渉位相に基づいて求めるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４０】
前記２階差分パラメータに対する前記ガスの光学特性の変化の前記影響度の時間平均はゼロである、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記情報を導出するステップは更に、時刻ｔでの２階差分パラメータ値と平均２階差分パラメータ値との差ＳＤＰＴを求めるステップを含む、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記情報を導出するステップは更に、前記差ＳＤＰＴを時間で積分するステップを含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記積分は、前記差ＳＤＰＴと前記第１ビーム経路群に沿ったガスの光学特性の変化の速度の積とを含む、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記積分が、前記ガスの光学特性の変化に関して前記モニタリングされる複数の干渉位相のうちの一つの干渉位相への影響度ζに関するか、またはζの空間導関数に関する情報が提供される、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
前記ガスの光学特性の変化は、前記ガスの屈折率が第１ビーム経路群に沿って局所変化するときの前記第１ビーム経路に非平行な前記ガスの屈折率の局所変化に関連付けられる、請求項１記載の方法。
【請求項４６】
更に、リソグラフィツールを使用して、可動ステージによって支持される基板を放射線に曝すとともに、ステージの位置または向きを前記導出した情報に基づいて干渉計によってモニタリングするステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４７】
３つの異なる出力ビームを供給するように構成される干渉計アセンブリであって、各出力ビームは、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、前記干渉計アセンブリは、各第１ビームを誘導して、当該第１ビームが測定オブジェクトに少なくとも１回は接触させる、前記干渉計アセンブリと、
各々が、対応する出力ビームの経路に配置される３つの検出器と、
検出器に接続される電子プロセッサとを備え、
前記電子プロセッサは、前記３つの干渉位相をモニタリングし、測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報を、前記モニタリングされる３つの位相に基づいて生成するように構成される、
システム。
【請求項４８】
前記干渉計アセンブリは、前記第１ビームの各々を誘導して、前記測定オブジェクトに２回以上接触するように構成される、請求項４７記載のシステム。
【請求項４９】
前記干渉計アセンブリは、前記第１ビームの各々を誘導して、前記測定オブジェクトに共通位置で、前記測定オブジェクトに至る少なくとも１回の通過に際して接触するように構成される、請求項４８記載のシステム。
【請求項５０】
前記干渉計アセンブリは、前記第２ビームの各々を誘導して、前記測定オブジェクトに接触するように構成される、請求項４７記載のシステム。
【請求項５１】
前記測定オブジェクトは平面ミラー測定オブジェクトである、請求項４７記載のシステム。
【請求項５２】
前記干渉計アセンブリは３つの異なる干渉軸を規定し、各出力ビームの干渉位相は、前記測定軸のうちの対応する一つの測定軸に対する測定オブジェクトの位置に対応する、請求項４７記載のシステム。
【請求項５３】
前記測定軸は平行である、請求項５２記載のシステム。
【請求項５４】
前記干渉軸は同一平面に在る、請求項５２記載のシステム。
【請求項５５】
更に、前記干渉計アセンブリに対して移動することができるステージを備え、前記測定オブジェクトは前記ステージに取り付けられる、請求項４７記載のシステム。
【請求項５６】
更に、前記測定ビーム経路における前記ガスの光学特性の変化をモニタリングするように構成される分散干渉計を備える、請求項４７記載のシステム。
【請求項５７】
前記分散干渉計は前記電子プロセッサと通信し、前記電子プロセッサは、前記測定オブジェクトの自由度を、前記分散干渉計によってモニタリングされる前記ガスの光学特性と、前記モニタリングされる３つの位相から前記測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報とに基づいて決定するように構成される、請求項５６記載のシステム。
【請求項５８】
集積回路をウェハに形成するために使用されるリソグラフィシステムであって、
請求項４７記載のシステムと、
空間的にパターニングされた放射線を、可動ステージによって支持されるウェハに結像させる照明システムと、
前記ステージの位置を、前記結像させる放射線に対して調整する位置決めシステムと
を備え、前記干渉計アセンブリは、前記結像させる放射線に対する前記ウェハの位置をモニタリングするように構成され、電子プロセッサは、ガスの光学特性の変化に関する前記情報を使用して、前記ウェハのニタリングされる位置の精度を高めるように構成される、
リソグラフィシステム。
【請求項５９】
リソグラフィマスクを作製するために使用されるビーム書き込みシステムであって、
請求項４７記載のシステムと、
書き込みビームを供給して可動ステージによって支持される基板をパターニングする光源と、
前記書き込みビームを前記基板に供給するビーム誘導アセンブリと、
前記ステージ及びビーム誘導アセンブリを互いに位置決めする位置決めシステムと
を備え、前記干渉計アセンブリは、ビーム誘導アセンブリに対する前記ステージの位置をモニタリングするように構成され、電子プロセッサは、前記ガスの光学特性の変化に関する前記情報を使用して、前記ステージに関してモニタリングされる位置の精度を高めるように構成される、ビーム書き込みシステム。
【請求項６０】
方法であって、
リソグラフィシステムを使用してウェハを放射線で露光しながら、干渉計アセンブリを使用してリソグラフィシステムにおけるステージの自由度をモニタリングするステップを備え、
自由度をモニタリングするステップは、
干渉計アセンブリを使用して、３つの異なる出力ビームの干渉位相をモニタリングするステップであって、各干渉位相は、ステージから離れて位置する干渉計アセンブリのコンポーネントに対するステージの位置に関連付けられる、前記モニタリングするステップと、
コンポーネントとステージとの間のガスの光学特性の変化に関する１次情報を導出するステップと、
分散干渉計を使用して、前記リソグラフィシステムにおける前記ガスの光学特性の変化に関する２次情報を決定するステップと、
前記ステージの自由度を、前記干渉位相、前記１次情報、及び前記２次情報のうちの少なくとも一つに基づいて決定するステップと、
を含む、方法。
【請求項６１】
前記自由度を求めるステップは、前記リソグラフィシステムにおける前記ガスの光学特性の変化に起因する前記自由度の不確定性を、前記１次情報及び２次情報に基づいて低減するステップを含む、請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
前記１次情報は、約０．１Ｈｚ以上の周波数を有する前記ガスの光学特性の変化に関する情報を含む、請求項６０記載の方法。
【請求項６３】
前記１次情報は、乱流または音響摂動に起因する前記ガスの光学特性の変化に関する情報を含む、請求項６０記載の方法。
【請求項６４】
前記２次情報は、約０．０１Ｈｚ以下の周波数を有する前記ガスの光学特性の変化に関する情報を含む、請求項６０記載の方法。
【請求項６５】
前記２次情報は、リソグラフィシステムにおける滞留の影響に起因する前記ガスの光学特性の変化に関する情報を含む、請求項６０記載の方法。
【請求項６６】
システムであって、
空間的にパターニングされた放射線を、可動ステージによって支持されるウェハに結像させる照明装置と、
前記ステージの位置を、結像させる放射線に対して調整する位置決めシステムと、
干渉計システムであって、
複数の異なる出力ビームを供給するように構成される干渉計アセンブリであって、各出力ビームが、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、前記干渉計アセンブリが、各第１ビームを誘導して、前記測定オブジェクトに少なくとも１回は接触するようにする、前記干渉計アセンブリと、
各々が、対応する出力ビームの経路に配置される複数の検出器と、
前記検出器に接続される電子プロセッサであって、前記電子プロセッサは、前記３つの干渉位相をモニタリングし、前記第１ビームの経路におけるガスの光学特性の変化に関する１次情報を、前記モニタリングされる３つの位相に基づいて導出するように構成される、前記電子プロセッサと、
前記ガスの光学特性の変化に関する２次情報を提供するように構成される分散干渉計と、
を備える、干渉計システムと、を備え、前記干渉計システムは、前記結像させる放射線に対するウェハの位置をモニタリングし、前記ガスの光学特性の前記１次及び２次変化に関する前記情報を使用して、前記ウェハに関してモニタリングされる位置の精度を高めるように構成される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、干渉計システム、及び干渉計システムを使用する方法に関し、特に干渉計システムの光学測定用途における大気摂動の影響をモニタリングし、そして補正することに関するものである。
【０００２】
本出願は、２００６年１０月２５日出願の「光学測定における大気摂動の影響の補正」と題する仮出願第６０／８６２，９４９号の利益を主張するものであり、当該仮出願の内容全体が本明細書において参照されることにより本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
変位測定干渉計は、基準オブジェクトに対する測定オブジェクトの位置の変化を光干渉信号に基づいてモニタリングする。干渉計は光干渉信号を、測定オブジェクトにより反射される測定ビームを、基準オブジェクトにより反射される基準ビームと重ね合わせ、そして干渉させることにより生成する。
【０００４】
多くの用途において、測定ビーム及び基準ビームは直交偏光を有し、かつ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（Ｚｅｅｍａｎ）分裂により、音響光学変調により生成するか、または複屈折素子を用いるレーザの内部で生成することができる。直交偏光によって偏光ビームスプリッタは測定ビーム及び基準ビームを測定オブジェクト及び基準オブジェクトにそれぞれ誘導し、そして反射される測定ビーム及び基準ビームを合成して重なり出射測定ビーム及び基準ビームを形成することができる。これらの重なり出射ビームは出力ビームを形成し、次にこの出力ビームが偏光板を通過する。
【０００５】
偏光板は出射測定ビーム及び基準ビームの偏光を混合して混合ビームを形成する。混合ビーム中の出射測定ビーム及び基準ビームの成分は互いに干渉して、混合ビームの強度が出射測定ビーム及び基準ビームの相対位相とともに変化するようになる。
【０００６】
検出器は混合ビームの時間依存強度を測定し、そして当該強度に比例する電気干渉信号を生成する。測定ビーム及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「ヘテロダイン」信号を含み、この「ヘテロダイン」信号は出射測定ビームの周波数と出射基準ビームの周波数との差に等しいビート周波数を有する。測定光路の長さ、及び基準光路の長さが、例えば測定オブジェクトを含むステージを並進移動させることにより互いに対して変化する場合、νを測定オブジェクト及び基準オブジェクトの相対速度とし、λを測定ビーム及び基準ビームの波長とし、ｎを光ビームが伝搬する媒質、例えば空気または真空の屈折率とし、そしてｐを測定オブジェクト及び基準オブジェクトに到達するまでの通過回数とすると、測定ビート周波数は２νｎｐ／λに等しいドップラーシフトを含む。測定干渉信号の位相の変化は測定オブジェクトの相対位置の変化に対応し、例えば２πの位相変化はλ／（２ｎｐ）の距離変化ｄにほぼ対応する。距離２ｄは、往復距離変化であるか、または測定オブジェクトを含むステージまでの、そしてステージからの距離の変化である。別の表現をすると、位相Φは理想的には、ｄに直接比例し、かつｋ＝２πｎ／λとするとΦ＝２ｐｋｄと表わすことができる。
【０００７】
残念なことに、観測可能な干渉位相〜Φが必ず位相Φに全く等しいという訳ではない。多くの干渉計が、例えば「周期誤差」のような非線形性を含む。周期誤差は、測定干渉信号に関して観測可能な位相及び／又は強度に対する影響度として表わすことができ、そして例えば、光路長２ｐｎｄの変化に対して正弦関数的に変化する。詳細には、位相の１次周期誤差は、この例では（４πｐｎｄ）／λに対して正弦関数的に変化し、そして位相の２次周期誤差は、この例では２（４πｐｎｄ）／λに対して正弦関数的に変化する。更に高い次数の周期誤差は、分数調波の周期誤差、及び検出器及び信号処理電子部品を備える干渉計システムの他の位相パラメータに対して正弦関数的に変化する周期誤差として与えることもできる。このような周期誤差を定量化する種々の方法が、本出願の譲受人が保有する、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる米国特許第６，１３７，５７４号明細書、米国特許第６，２５２，６８８号明細書、及び米国特許第６，２４６，４８１号明細書に記載されている。
【０００８】
周期誤差の他に、Φから観測可能な干渉位相のずれの他の原因として、例えば非周期非線形誤差、または非周期誤差がある。非周期誤差の原因の一つの例が、干渉計の測定光路における光ビームの回折である。回折に起因する非周期誤差は、例えばＡｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  ２０（５），  ７３６−７５７，  １９８１に掲載されたＪ．−Ｐ．  Ｍｏｎｃｈａｌｉｎ，  Ｍ．  Ｊ．  Ｋｅｌｌｙ，  Ｊ．  Ｅ．  Ｔｈｏｍａｓ，  Ｎ．  Ａ．  Ｋｕｒｎｉｔ，  Ａ．Ｓｚｏｋｅ，  Ｆ．  Ｚｅｒｎｉｋｅ，  Ｐ．  Ｈ．  Ｌｅｅ，及びＡ．  Ｊａｖａｎによる「高精度２ビーム走査型マイケルソン干渉計による高精度のレーザ波長測定」と題する論文に記載されているようなシステムの動作を分析することにより導出されている。
【０００９】
非周期誤差の第２の原因が、干渉素子を通過する光ビームの「ビームずれ」の影響、及び基準ビーム及び測定ビームのうちの他方のビームに対する一方のビームの横方向ずれの影響である。ビームずれは、例えば干渉計への入力ビームの伝搬方向の変化、または差動平面ミラー干渉計（ＤＰＭＩ）または高安定平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）のようなダブルパス平面ミラー干渉計におけるオブジェクトミラーの向きの変化によって起こり得る。
【００１０】
干渉光学系の不均一性によって、波面誤差が基準ビーム及び測定ビームに生じ得る。基準ビーム及び測定ビームがこのような不均一部分を通って互いに共線的に伝搬する場合、結果として生じる波面誤差が同じになり、そして干渉信号に対するこれらの誤差の影響が互いに打ち消し合う。しかしながら、更に詳細には、出力ビームの基準ビーム成分及び測定ビーム成分は、互いから横方向に変位する、すなわちこれらのビーム成分は相対的なビームずれを有する。このようなビームずれによって、波面誤差が或る誤差を生み、当該誤差が出力ビームから生成される干渉信号に影響するようになる。
【００１１】
更に、多くの干渉計システムでは、ビームずれは、測定オブジェクトの位置または方位角が変化すると変化する。例えば、相対的なビームずれの変化は、平面ミラー測定オブジェクトの方位角の変化によって生じ得る。従って、測定オブジェクトの方位角の変化によって、対応する誤差が干渉信号に発生する。
【００１２】
ビームずれ及び波面誤差の影響は、出力ビームの複数の成分を成分の偏光状態に関して混合し、そして混合出力ビームを誘導して電気干渉信号を生成するために使用される手順によって変わることになる。混合出力ビームは、例えば検出器によって、混合ビームを検出器に全く集光させることなく検出することができる、混合出力ビームを検出器に集光されるビームとして検出することにより検出することができる、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に入射させ、そして混合出力ビームのうち、光ファイバによって透過される部分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の影響は、仮にビームストップが、混合出力ビームを検出する手順に使用されるとした場合のビームストップの特性によっても変わることになる。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透過させて検出器に到達させる場合に混合される。
【００１３】
測定干渉信号の振幅変動は、多くの機構が働いた正味の結果である。一つの機構が、出力ビームのうち、例えば測定オブジェクトの向きの変化によって生じる基準成分及び測定成分の相対的なビームずれである。
【００１４】
分散測定用途では、光路長測定は複数の波長、例えば５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍで行なわれ、そして光路長測定を使用して距離測定干渉計の測定経路におけるガスの分散を測定する。分散測定は、距離測定干渉計によって測定される光路長を物理長に変換するために使用することができる。このような変換は、測定オブジェクトまでの物理長が変化しない場合でも、測定光路長の変化がガス乱流によって、そして／または測定アームにおけるガスの平均密度の変化によって起こり得るので重要となり得る。
【００１５】
上に説明される干渉計は多くの場合、集積回路を半導体ウェハに形成するためにリソグラフィにおいて使用されるスキャナ及びステッパの測定システムの構成要素である。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、そして固定する並進移動ステージと、放射ビームをウェハに誘導するために使用される集光光学系と、ステージを露光ビームに対して並進移動させるスキャナまたはステッパシステムと、そして一つ以上の干渉計と、を含む。各干渉計は、測定ビームを、例えばステージに取り付けられる平面ミラーに誘導し、そして反射測定ビームを平面ミラーから受信する。各干渉計は、当該干渉計の反射測定ビームを、対応する基準ビームと干渉させ、そして集合的にこれらの干渉計が、放射ビームに対するステージの位置の変化を高精度に測定する。これらの干渉計によって、リソグラフィシステムは、ウェハのどの領域を放射ビームで露光するかに関して正確に制御することができる。
【００１６】
多くのリソグラフィシステム及び他の用途では、測定オブジェクトは、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。測定オブジェクトの方位角の小さな変化、例えばステージのピッチ及び／又はヨーの変化に対応する小さな変化によって、平面ミラーが反射する各測定ビームの方向が変化し得る。補正されないで放置される場合、変化した測定ビームは、対応する各干渉計における出射測定ビーム及び基準ビームの重なりを小さくするように作用する。更に、これらの出射測定ビーム及び基準ビームは互いに平行に伝搬することがない、またはこれらのビームの波面は、混合ビームを形成するときに一致することがない。その結果、出射測定ビームと出射基準ビームとの間の干渉は、混合ビームの断面プロファイルにおいて変化するので、検出器によって測定される光強度で符号化される干渉情報が劣化してしまう。
【００１７】
この問題を解決するために、多くの従来の干渉計は再帰性反射体を含み、再帰性反射体は、測定ビームが干渉計と測定オブジェクトとの間の経路を「２回通過」するように、測定ビームを平面ミラーに再誘導して戻す。再帰性反射体を設けることによって、出射測定ビームの方向が測定オブジェクトの方位角の変化の影響を受けることがないことを保証する。平面ミラー干渉計に用いられる場合、当該構成によって、高安定平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）と通常呼ばれる干渉計が得られる。しかしながら、再帰性反射体を設ける場合でも、出射測定ビームの横方向位置は依然として、測定オブジェクトの方位角の変化の影響を受ける。更に、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、測定オブジェクトの方位角の変化の影響を受ける。
【００１８】
実際、干渉計システムを使用して、複数の測定軸に沿ったウェハステージの位置を測定する。例えば、ウェハステージがｘ−ｙ平面に在るように構成されるデカルト座標系を定義すると、測定は通常、ウェハステージがｘ−ｙ平面に沿って並進移動するときに、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方位角に関しても行なわれる。更に、ｘ−ｙ平面からのウェハステージの傾きもモニタリングすることが望ましい。例えば、このような傾きの正確な特徴付けは、ｘ及びｙ位置におけるアッベのオフセット誤差を計算するために必要となる。従って、所望の用途によって変わるが、最大５自由度を測定することができる。更に、或る用途では、ｚ軸に対するステージの位置もモニタリングして６自由度が得られることが望ましい。
【００１９】
各自由度を測定するために、干渉計を使用して、対応する測定軸に沿った距離変化をモニタリングする。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方位角も測定するシステムでは、空間的に分離された少なくとも３つの測定ビームがウェハステージの一つの側で反射され、そして空間的に分離された少なくとも２つの測定ビームがウェハステージの別の側で反射される。例えば、「マスクパターンを基板に５つの測定軸を使用して繰り返し結像させる方法及び装置」と題する米国特許第５，８０１，８３２号明細書を参照されたく、当該文献の内容が本明細書において参照により本明細書に組み込まれる。各測定ビームを基準ビームと再合成して、対応する測定軸に沿った光路長変化をモニタリングする。異なる測定ビームがウェハステージに異なる位置で接触するので、ウェハステージの方位角は、光路長測定値を適切に合成することにより生成することができる。従って、各自由度をモニタリングするために、システムは、ウェハステージに接触する少なくとも一つの測定ビームを含む。更に、上に説明したように、各測定ビームにウェハステージを２回通過させることにより、ウェハステージの方位角の変化が、干渉信号を劣化させるように作用することを防止することができる。測定ビームは、物理的に分離された干渉計によって、または複数の測定ビームを生成する多軸干渉計によって生成することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
干渉計を高精度測定に使用する例では、リソグラフィシステムにおけるコンポーネントの位置をモニタリングする。このようなシステムが動作している間、ガス雰囲気は頻繁に変化し得る。例えば、新規ウェハをシステムに導入すると、ガスがシステム内で移動するが、これは、これらのウェハが露光後に取り出されるからである。ウェハ及び／又はレチクルを露光サイクル中にスキャンさせる、またはステップ移動させることによっても、ガスがシステム内で移動し得る。更に、露光サイクル中の温度変化は、湿度及び密度のような周囲パラメータに影響を及ぼすことができ、湿度及び密度は共に、ガス屈折率に影響を及ぼすことができる。更に、露光サイクル中の異なるステージでは、チャンバを種々のプロセスガスで洗い流すことができるので、システムの環境が更に悪化する。
【００２１】
これらの影響及び他の影響によって、システムにおけるガスの密度、組成、温度、及び／又は圧力が変化し得るので、対応する摂動がシステムにおけるガスの屈折率に生じる。更に、ガス屈折率のこれらの摂動は、リソグラフィシステムにおける異なる時点、及び異なる場所で露光サイクル中に生じ得る。このような状況では、ウェハステージの場所及び位置に関する干渉計測定による精度は、環境のこれらの摂動に関連する屈折率変化を考慮に入れない場合には低下してしまう。
【００２２】
一般的に、摂動は、摂動の原因に依存して変化する周波数で生じる。例えば、ガス乱流によって生じる摂動は、約５Ｈｚのオーダーの周波数（例えば、約１〜約１０Ｈｚ）の周波数を有する。別の例として、摂動は、音響モードが干渉計環境において励起される結果として生じ得る（例えば、ウェハステージの移動によって）。音響摂動の周波数は、音の速度、及び干渉計を取り囲む環境の寸法に関連付けられる。リソグラフィツールでは、音響摂動は通常、約１００Ｈｚのオーダーの周波数（例えば、約５０Ｈｚ〜約２００Ｈｚ以上）で生じる。低い周波数の摂動は、環境の影響（例えば、ガス組成の変化、温度変化）に起因して生じ得る。通常、これらの摂動は、約１Ｈｚ未満の周波数（例えば 、約０．１Ｈｚ未満）で生じる。
【００２３】
本開示では、干渉計を使用して行なわれる測定に対する大気摂動の影響に関する情報を求め、そしてこれらの影響を補正する干渉計システム及び方法が説明される。測定は、オブジェクトの線形変位及び／又は角度変位の変化の干渉測定を含み、この場合、ガスの屈折率の摂動は、干渉計の測定ビームの経路において発生する。摂動の影響を求め、そして摂動の異なる原因に対応する一つ以上の周波数、または周波数範囲に関して補正することができる。例えば、実施形態では、音響摂動、乱流、及び／又は環境変化に起因する影響を求め、そして補正することができる。
【００２４】
或る実施形態では、ガス屈折率の摂動の影響は、複数の平行測定軸を含む干渉計システムを使用して測定される。各軸に沿った同時測定を使用して、軸に沿った測定オブジェクトの位置の変化の影響を受けることがなく、かつ干渉軸に対する測定オブジェクトの向きの変化の影響を受けない（少なくとも低い次数の影響を受けることがない）パラメータ（例えば、２階差分パラメータ）の値を求める。従って、測定における誤差（例えば、ミラー表面の平坦度誤差、周期誤差、非周期誤差）の他の原因を無視して、測定パラメータの変化の原因を、測定ビーム経路におけるガス屈折率の摂動であるとすることができる。パラメータの測定値を使用してガス屈折率の摂動に関する情報を提供することができる。詳細には、ガス屈折率の変化の影響を表わす２次及び／又は２次よりも高い次数の空間導関数は、複数の軸がそれぞれの平面に含まれる構成の干渉計で測定され、この干渉計では、ガス流のほとんどが、干渉計の複数の軸の平面において流れる。影響を表わす２次及び／又は２次よりも高い次数の空間導関数を、対応する時間及び空間座標で積分することにより、干渉計による線形変位及び角度変位の測定に対するガス屈折率の摂動の影響の同時測定を行なう。
【００２５】
異なる周波数における摂動に起因する干渉計測定に対する影響は、測定パラメータ値（例えば、ＳＤＰ）を、測定パラメータの空間導関数を積分する前にフィルタ処理することにより求めることができる。例えば、高域通過フィルタ（例えば、約１００Ｈｚ以上の通過周波数）を使用して、音響摂動に起因する影響を求めることができるのに対し、低域通過フィルタ（例えば、約１０Ｈｚ以下の通過周波数）を使用して、乱流に起因する影響を求めることができる。
【００２６】
別の構成として、または追加される形で、大気摂動の影響をＳＤＰに基づいて求めるステップは、ＳＤＰデータの周波数変換（例えば、フーリェ変換）を行なうステップを含むことができ、この場合、変換は注目周波数を中心とする狭通過帯域に亘って（例えば、音響摂動または乱流に対応する周波数で）行なうことができる。
【００２７】
或る実施形態では、方法は、音響摂動及び／又は乱流摂動の他に、定常的かつ非ランダムなシステム摂動の影響を求めるステップを含む。
実施形態は、分散法及び非分散法の組み合わせを含むことができる。
【００２８】
ガス屈折率の摂動に関する情報を使用して、測定オブジェクトの変位測定及び／又は配向測定のような、干渉計を使用して行なわれる他の測定を補正することができる。補正は、同時に、そして／または非同時的に行なって、ガス屈折率変化に関する情報を取得することができる。
【００２９】
概括すると、第１の態様では、本発明は一つの方法を特徴とし、本方法は、干渉計アセンブリを使用して３つの異なる出力ビームを供給するステップであって、各出力ビームは、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、各第１ビームが測定オブジェクトに少なくとも１回は接触する、前記供給するステップと、３つの異なる出力ビームの各ビームに対応する干渉位相をモニタリングするステップと、そして第１ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報を、モニタリングされる３つの位相に基づいて生成するステップと、を含む。
【００３０】
本方法の実施形態は、次の特徴及び／又は他の態様の特徴のうちの一つ以上の特徴を含むことができる。
情報は、第１影響度及び第２影響度を含むことができ、第１及び第２影響度は、第１及び第２周波数におけるガスの光学特性の変化にそれぞれ対応する。例えば、第１周波数は、第１ビーム経路における乱流によって生じる変化に対応することができ、そして第２周波数は、ガス中の音響摂動によって生じる変化に対応することができる。例えば、第１周波数は約１０Ｈｚ以下とすることができ、そして第２周波数は約１００Ｈｚ以上とすることができる。
【００３１】
情報を生成するステップは、パラメータを、３つの異なる出力ビームに関してモニタリングされる干渉位相に基づいて導出するステップと、そして特定範囲の周波数を有するガスの光学特性の変化に起因するパラメータへの影響度を除去するステップと、を含むことができる。特定範囲の周波数を有する変化に起因するパラメータへの影響度は、低域通過フィルタを使用して除去することができる。例えば、低域通過フィルタの限界周波数は、約１０Ｈｚ以下のように、約５０Ｈｚ以下とすることができる。特定範囲の周波数を有する変化に起因するパラメータへの影響度は、高域通過フィルタを使用して除去することができる。例えば、高域通過フィルタの限界周波数は、約１００Ｈｚ以上のように、約５０Ｈｚ以上とすることができる。パラメータへの影響度の除去は、後続の処理の前に、または情報を生成する後続の処理の間のいずれかにフィルタリングプロセスによって行なうことができる。
【００３２】
情報を生成するステップは、パラメータを、３つの異なる出力ビームに関してモニタリングされる干渉位相に基づいて導出するステップと、そしてパラメータの周波数変換を導出するステップと、を含むことができる。例えば、周波数変換はフーリェ変換とすることができる。情報を生成するステップは、周波数変換の特性を、第１ビーム経路における乱流によって生じる情報の変化に対応する周波数の帯域に亘って計算するステップを含むことができる。別の構成として、例えば、情報を生成するステップは、周波数変換の特性を、ガス中の音響摂動によって生じる情報の変化に対応する周波数の帯域に亘って計算するステップを含むことができる。
【００３３】
干渉計アセンブリによって３つの干渉軸を定義することができ、そして各干渉位相は、これらの干渉軸のうちの対応する一つの干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置に関する情報を含む。これらの干渉軸は平行とすることができる。これらの干渉軸は、同一平面に配置することができる。
【００３４】
これらの第１ビームの各第１ビームは、測定オブジェクトに１回よりも多い回数（例えば、２回、３回、３回よりも多い回数）だけ接触することができる。これらの第１ビームの各第１ビームは、測定オブジェクトに共通位置において、測定オブジェクトに至る複数回の通過のうちの少なくとも１回の通過に際して接触することができる。或る実施形態では、これらの第２ビームの各第２ビームも測定オブジェクトに接触する。
【００３５】
ガスの光学特性の変化は、第１ビーム経路群及び／又は第２ビーム経路群を跨って移行する局所的な屈折率変化によって生じ得る。３つの干渉位相の変化は、局所的な屈折率変化に時間軸上で関連付けることができる。
【００３６】
本方法は更に、測定オブジェクトの自由度を、これらの干渉位相のうちの一つの干渉位相に基づいてモニタリングするステップを含むことができる。情報を生成するステップは、モニタリングされる自由度の誤差を低減するステップであって、誤差が第１ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関連付けられる前記低減するステップを含むことができる。誤差は、位相がモニタリングされている状態で低減することができる。自由度は、干渉計アセンブリによって定義される干渉軸に沿った測定オブジェクトの変位とすることができる。或る実施形態では、自由度は、干渉計アセンブリによって定義される干渉軸に対する測定オブジェクトの向きである。
【００３７】
本方法は更に、ガスの滞留の影響に起因する、モニタリングされる自由度の誤差を低減するステップを含むことができる。ガスの滞留の影響に起因する誤差を低減するステップは、測定ビームが伝搬するチャンバの内部の或る位置の屈折率をモニタリングするステップと、そしてモニタリングされる自由度を、モニタリングされる屈折率、及び遠く離れた位置における屈折率を、測定ビームにおける屈折率にマッピングする非自明な関数に基づいて補正するステップと、を含むことができる。また、本方法は更に、ガスの光学特性の変化を、分散干渉計を使用してモニタリングするステップと、そしてモニタリングされる自由度の誤差を、分散干渉計でモニタリングされる変化に基づいて更に低減するステップと、を含むことができる。
【００３８】
情報を生成するステップは、パラメータの値を、モニタリングされる干渉位相に基づいて求めるステップを含むことができ、測定オブジェクトの所定位置に関して、パラメータは、第１干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置と、第１干渉軸に平行な第２干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置との差に基づいて与えられ、第１及び第２干渉軸は干渉計アセンブリによって定義される。パラメータは更に、第２干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置と、第２干渉軸に平行な第３干渉軸に沿った測定オブジェクトの位置との差に基づいて与えられ、第３干渉軸は干渉計アセンブリによって定義される。情報を生成するステップは、２階差分パラメータＳＤＰの値を、モニタリングされる干渉位相に基づいて求めるステップを含むことができる。２階差分パラメータに対するガスの光学特性の変化の影響度の時間平均はゼロとすることができる。情報を生成するステップは更に、時刻ｔでの２階差分パラメータ値と平均２階差分パラメータ値との差ＳＤＰＴを求めるステップを含むことができる。更に、情報を生成するステップは、差ＳＤＰＴを或る期間に亘って積分するステップを含むことができる。積分は、差ＳＤＰＴ及び第１ビーム経路群を跨って移行するガスの光学特性の変化の速度の積を含むことができる。積分によって、ガスの光学特性の変化に関してモニタリングされる複数の干渉位相のうちの一つの干渉位相への影響度ζに関する、またはζの空間導関数に関する情報を提供することができる。
【００３９】
ガスの光学特性の変化は、ガスの屈折率の局所変化が第１ビーム経路群を跨って移行するときの第１ビーム経路群に非平行に移行するガスの屈折率の局所変化に関連付けることができる。
【００４０】
或る実施形態では、本方法は更に、リソグラフィツールを使用して、可動ステージによって支持される基板を放射線に曝すとともに、ステージの位置または向きを生成情報に基づいて干渉計によってモニタリングするステップを含むことができる。
【００４１】
概括すると、別の態様では、本発明は一つのシステムを特徴とし、本システムは、３つの異なる出力ビームを供給するように構成される干渉計アセンブリを含み、各出力ビームは、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、干渉計アセンブリは、各第１ビームを誘導して、当該第１ビームが測定オブジェクトに少なくとも１回は接触するようにする。本システムは更に、各々が、対応する出力ビームの経路に配置される３つの検出器と、そして検出器に接続される電子プロセッサと、を備え、電子プロセッサは、３つの干渉位相をモニタリングし、そして測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報を、モニタリングされる３つの位相に基づいて生成するように構成される。
【００４２】
システムの実施形態は、次の特徴及び／又は他の態様の特徴のうちの一つ以上の特徴を含むことができる。本システムは、他の態様の方法を実行するように構成することができる。干渉計アセンブリは、これらの第１ビームの各第１ビームを誘導して、当該第１ビームが測定オブジェクトに少なくとも１回よりも多い回数だけ接触するように構成することができる。干渉計アセンブリは、これらの第１ビームの各第１ビームを共通位置の測定オブジェクトに向けて誘導するように構成することができる。或る実施形態では、干渉計アセンブリは、これらの第２ビームの各第２ビームを誘導して、当該第２ビームが測定オブジェクトに接触するように構成される。
【００４３】
測定オブジェクトは平面ミラー測定オブジェクトとすることができる。干渉計アセンブリによって３つの異なる干渉軸を定義することができ、各出力ビームの干渉位相は、これらの測定軸のうちの対応する一つの測定軸に対する測定オブジェクトの位置に対応する。これらの測定軸は平行とすることができる。或る実施形態では、これらの干渉軸は同一平面に配置することができる。
【００４４】
本システムは、干渉計アセンブリに対して移動することができるステージを備えることができ、測定オブジェクトはステージに取り付けられる。
本システムは更に、測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化をモニタリングするように構成される分散干渉計を含むことができる。例えば、分散干渉計は電子プロセッサと通信することができ、そして電子プロセッサは、測定オブジェクトの自由度を、分散干渉計によってモニタリングされるガスの光学特性の変化に基づいて、かつモニタリングされる３つの位相に基づいて生成される測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報に基づいて求めるように構成される。
【００４５】
別の態様では、本発明は、集積回路をウェハに形成するために使用されるリソグラフィシステムを特徴とする。リソグラフィシステムは、前記の態様のシステムと、空間的にパターニングされた放射線を、可動ステージによって支持されるウェハに結像させる照明システムと、そしてステージの位置を、結像させる放射線に対して調整する位置決めシステムと、を含む。干渉計アセンブリは、結像させる放射線に対するウェハの位置をモニタリングするように構成され、そして電子プロセッサは、ガスの光学特性の変化に関する情報を使用して、ウェハに関してモニタリングされる位置の精度を高めるように構成される。
【００４６】
別の態様では、本発明は、リソグラフィマスクを作製するために使用されるビーム書き込みシステムを特徴とする。ビーム書き込みシステムは、前記の態様のシステムと、書き込みビームを供給して可動ステージによって支持される基板をパターニングする光源と、書き込みビームを基板に供給するビーム誘導アセンブリと、ステージ及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、を含む。干渉計アセンブリは、ビーム誘導アセンブリに対するステージの位置をモニタリングするように構成され、そして電子プロセッサは、ガスの光学特性の変化に関する情報を使用して、ステージに関してモニタリングされる位置の精度を高めるように構成される。
【００４７】
概括すると、別の態様では、本発明は複数の方法を特徴とし、これらの方法は、３つの異なる測定軸の各測定軸に沿った干渉計アセンブリと測定オブジェクトとの間の距離を、３つの測定ビームを、干渉計アセンブリと測定オブジェクトとの間の異なる経路に沿って誘導することによって干渉計によりモニタリングするステップと、異なる時点におけるパラメータの値を、モニタリングされる距離に基づいて導出するステップであって、測定オブジェクトの所定位置に関して、パラメータが、所定位置における３つの異なる測定軸の各測定軸に沿った測定オブジェクトの距離に基づいて与えられる、前記導出するステップと、そして測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報をパラメータ値に基づいて生成するステップと、を含む。
【００４８】
これらの方法の実施形態は、次の特徴及び／又は本発明の他の態様の特徴のうちの一つ以上の特徴を含むことができる。情報を生成するステップは、パラメータ値の変化を平均パラメータ値に基づいて導出するステップを含むことができる。平均パラメータ値は、所定位置の測定オブジェクトに対応するパラメータ値の平均に対応することができる。情報を生成するステップは、パラメータ値の変化を或る期間に亘って積分するステップを含むことができる。本方法は、ガスの光学特性の変化に関する情報を使用して、干渉計アセンブリを使用して行なわれる測定の精度を高めることができる。本方法は、リソグラフィツールを使用して基板を、放射線にマスクを通して曝すとともに、干渉計アセンブリと測定オブジェクトとの間の距離を干渉計によってモニタリングするステップを含むことができ、基準フレームに対する基板またはマスクの位置は、干渉計アセンブリと測定オブジェクトとの間の距離に関連付けられる。或る実施形態では、干渉計アセンブリまたは測定オブジェクトはステージに取り付けられ、そしてモニタリングされる複数の距離のうちの少なくとも一つの距離を使用して、ステージを支持するフレームに対するステージの位置をモニタリングする。
【００４９】
別の態様では、本発明は、集積回路をウェハに形成するために使用されるリソグラフィ法を特徴とし、本リソグラフィ法は、ウェハを可動ステージの上に支持するステップと、空間的にパターニングされた放射線をウェハに結像させるステップと、ステージの位置を調整するステップと、そしてステージの位置を、干渉計アセンブリ及び測定オブジェクトを使用して、更に測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報であって、本発明の他の態様において特徴付けられる方法を使用して生成される情報を使用してモニタリングすることにより、ステージに関してモニタリングされる位置の精度を高めるステップと、を含む。
【００５０】
別の態様では、本発明は、集積回路の形成に使用されるリソグラフィ法を特徴とし、本リソグラフィ法は、入力放射線をマスクを通して誘導して、空間的にパターニングされた放射線を生成するステップと、マスクを入力放射線に対して位置決めするステップと、入力放射線に対するマスクの位置を、干渉計アセンブリ及び測定オブジェクトを使用して、更に測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報であって、本発明の他の態様において特徴付けられる方法を使用して生成される情報を使用してモニタリングすることにより、マスクに関してモニタリングされる位置の精度を高めるステップと、そして空間的にパターニングされた放射線をウェハに結像させるステップと、を含む。
【００５１】
更に別の態様では、本発明は、集積回路をウェハに形成するリソグラフィ法を特徴とし、本リソグラフィ法は、リソグラフィシステムの第１コンポーネントをリソグラフィシステムの第２コンポーネントに対して位置決めして、ウェハを空間的にパターニングされた放射線に曝すステップと、そして第２コンポーネントに対する第１コンポーネントの位置を、干渉計アセンブリ及び測定オブジェクトを使用して、更に測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報であって、本発明の他の態様において特徴付けられる方法を使用して生成される情報を使用してモニタリングすることにより、第１コンポーネントに関してモニタリングされる位置の精度を高めるステップとを含む。
【００５２】
更に別の態様では、本発明は、集積回路を、本発明の他の態様において特徴付けられるリソグラフィ法を使用して形成する方法を特徴とする。
別の態様では、本発明は、リソグラフィマスクを作製する方法を特徴とし、本方法は、リソグラフィ法は、書き込みビームを基板に誘導して基板をパターニングするステップと、基板を書き込みビームに対して位置決めするステップと、そして書き込みビームに対する基板の位置を、測定オブジェクトを使用して、更に測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報であって、本発明の他の態様において特徴付けられる方法を使用して生成される情報を使用してモニタリングすることにより、基板に関してモニタリングされる位置の精度を高めるステップと、を含む。
【００５３】
概括すると、更に別の態様では、本発明は、集積回路をウェハに形成するために使用されるリソグラフィシステムを特徴とし、本システムは、ウェハを支持するステージと、放射光源を含む照明システムと、マスクと、位置決めシステムと、レンズアセンブリと、第１軸に沿ったステージの位置をモニタリングするように構成される第１干渉計サブシステムと、第１軸に直交する第２軸に沿ったステージの位置をモニタリングするように構成される第２干渉計サブシステムと、そしてガスをリソグラフィシステムに、第１及び第２軸と非平行な方向に沿って導入するマニホールドと、を含み、動作状態では、光源は放射線をマスクを通して誘導することにより、空間的にパターニングされた放射線を生成し、位置決めシステムは、光源からの放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、空間的にパターニングされた放射線をウェハに結像させ、そして第１及び第２干渉計サブシステムは、光源からの放射線に対するマスクの位置をモニタリングする。
【００５４】
リソグラフィシステムの実施形態は、他の特徴及び／又は本発明の他の態様の特徴のうちの一つ以上の特徴を含むことができる。マニホールドは、ガスをリソグラフィシステムに、第１軸と約４５度の角度をなす方向に沿って導入することができる。マニホールドは、ガスをリソグラフィシステムに、第２軸と約４５度の角度をなす方向に沿って導入することができる。第１干渉計システムは、第１軸の他の少なくとも２つの他の軸に沿ったステージの位置をモニタリングするように構成することができる。更に別の少なくとも２つの軸は、第１軸に平行とすることができる。更に別の少なくとも２つの軸は、第１軸と同一平面に配置することができる。
【００５５】
概括すると、別の態様では、本発明は一つの方法を特徴とし、本方法は、干渉計アセンブリを使用して、リソグラフィシステムにおけるステージの自由度を、ウェハを放射線にリソグラフィシステムを使用して曝しながらモニタリングするステップを含む。自由度をモニタリングするステップは、干渉計アセンブリを使用して、３つの異なる出力ビームの干渉位相をモニタリングするステップであって、各干渉位相は、ステージから離れて位置する干渉計アセンブリのコンポーネントに対するステージの位置に関連付けられる、前記モニタリングするステップと、コンポーネントとステージとの間のガスの光学特性の変化に関する１次情報を生成するステップと、分散干渉計を使用して、リソグラフィシステムにおけるガスの光学特性の変化に関する２次情報を生成するステップと、そしてステージの自由度を、干渉位相、１次情報、及び２次情報のうちの少なくとも一つに基づいて求めるステップと、を含む。
【００５６】
本方法の実施形態は、次の特徴及び／又は他の態様の特徴のうちの一つ以上の特徴を含むことができる。例えば、自由度を求めるステップは、リソグラフィシステムにおけるガスの光学特性の変化に起因する自由度の不確定性を、１次情報及び２次情報に基づいて低減するステップを含むことができる。１次情報は、約０．１Ｈｚ以上の周波数を有するガスの光学特性の変化に関する情報を含むことができる。１次情報は、乱流または音響摂動に起因するガスの光学特性の変化に関する情報を含むことができる。２次情報は、約０．０１Ｈｚ以下の周波数を有するガスの光学特性の変化に関する情報を含むことができる。２次情報は、リソグラフィシステムにおける滞留の影響に起因するガスの光学特性の変化に関する情報を含むことができる。
【００５７】
概括すると、別の態様では、本発明は一つのシステムを特徴とし、本システムは、空間的にパターニングされた放射線を、可動ステージによって支持されるウェハに結像させる照明装置と、ステージの位置を、結像させる放射線に対して調整する位置決めシステムと、そして干渉計システムと、を備え、干渉計システムは、複数の異なる出力ビームを供給するように構成される干渉計アセンブリであって、各出力ビームが、対応する第１ビームと対応する第２ビームとの光路長差に関連付けられる干渉位相を含み、干渉計アセンブリが、各第１ビームを誘導して、当該第１ビームが測定オブジェクトに少なくとも１回は接触するようにする、前記干渉計アセンブリを含む。干渉計システムは更に、各々が、対応する出力ビームの経路に配置される複数の検出器と、そして検出器に接続される電子プロセッサであって、電子プロセッサが、３つの干渉位相をモニタリングし、そして第１ビームの経路におけるガスの光学特性の変化に関する１次情報を、モニタリングされる３つの位相に基づいて生成するように構成される、前記電子プロセッサと、を含む。干渉計システムは更に、ガスの光学特性の変化に関する２次情報を提供するように構成される分散干渉計を含む。干渉計システムは、結像させる放射線に対するウェハの位置をモニタリングし、そしてガスの光学特性の１次及び２次変化に関する情報を使用して、ウェハに関してモニタリングされる位置の精度を高めるように構成される。本システムの実施形態は、他の態様に関連して上記される特徴のうちの一つ以上の特徴を含むことができる。
【００５８】
他の利点の中でもとりわけ、実施形態は、極めて高精度の測定を、測定オブジェクトの変位及び／又は配向の変化に関して行なう干渉計システム及び方法を含む。大気摂動に起因する測定の不確実性は、従来のシステム及び方法と比較して低減することができる（例えば、約１０倍以上、約２０倍以上）。
【００５９】
平行である、または公称上、平行であると表記されるビーム及び／又は軸は、測定に対するずれの影響を無視することができる（例えば、要求測定精度よりも約１桁以上のオーダーだけ小さいずれ）程度に、または補正することができる程度に、完全な平行からずれてもよい。
【００６０】
同一平面に在る、または公称上、同一平面に在ると表記されるビーム及び／又は軸は、測定に対するずれの影響を無視することができる（例えば、要求測定精度よりも約１桁以上のオーダーだけ小さいずれ）程度に、または補正することができる程度に、完全な同一平面からずれてもよい。
【００６１】
直交する、または公称上、直交すると表記されるビーム及び／又は軸は、測定に対するずれの影響を無視することができる（例えば、要求測定精度よりも約１桁以上のオーダーだけ小さいずれ）程度に、または補正することができる程度に、完全な直交性からずれてもよい。
【００６２】
特に断らない限り、本明細書において使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって普通に理解される意味と同じ意味を有する。多くの参考文献が本明細書において参照されることにより本明細書に組み込まれる。参考文献に本明細書と相容れない内容がある場合は、本明細書が優先するものとする。
【００６３】
本発明の他の特徴及び利点は、次の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】オブジェクトの位置をモニタリングし、そして測定経路における屈折率の摂動の影響を補正する干渉計システムの概略透視図である。
【図１ｂ】干渉計システムの干渉計の測定オブジェクトとして動作するステージミラーの位置における図１ａの干渉計システムからの測定ビームのパターンを示す図である。
【図２ａ】２つの３軸／平面干渉計を備える干渉計システムの分解透視図である。
【図２ｂ】図１ａに示す干渉計システムの模式平面図である。
【図３】干渉計を含むリソグラフィツールの一つの実施形態の模式図である。
【図４ａ】集積回路を形成する工程を説明するフローチャートである。
【図４ｂ】集積回路を形成する工程を説明するフローチャートである。
【図５】干渉計システムを含むビーム書き込みシステムの模式図である。
【図６】一つの実施形態におけるＳＤＰの伝達特性の絶対値の特性をグラフで表している。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
種々の図面における同じ参照記号は同じの構成要素を指す。
図１ａを参照すると、図１ａは、直交配置された干渉計ペアまたは干渉計サブシステムを用いる干渉計システム１５の概略透視図であり、このような構成によって、ステージ上に取り付けられるステージミラーの形状を、一つ以上のデータラインに沿って高空間分解能且つインサイチュ（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で特徴付けることができ、かつ測定ビーム経路及び／又は基準ビーム経路におけるガスのような散乱媒質の影響を補正することができる。図１ａに示すように、システム１５はステージ１６を備え、ステージ１６は、集積回路またはチップのような半導体製品を製造するフォトリソグラフィ装置の一部を構成する。ステージ１６に取り付けられるのは、ｙ方向に延伸するｙ−ｚ反射表面５１を有する平面ステージミラー５０である。
【００６６】
更に、ステージ１６に固く取り付けられるのは、ｘ方向に延伸するｘ−ｚ反射表面６１を有する別の平面ステージミラー６０である。ミラー５０及び６０はステージ１６に取り付けられて、これらのミラーのそれぞれの表面５１及び６１がそれぞれ、互いに公称上直交するようになる。ステージ１６は他の構成では、公称上、平面内で並進移動するように取り付けられるが、ステージ１６には、軸受け及び駆動機構の公差に起因するｘ，ｙ，及びｚ軸の回りの小さな角度回転が生じ得る。正常動作状態では、システム１５は、当該システムを作動させてｘの設定値に関してｙ方向に走査するように適合させる。
【００６７】
ステージから離れて固く取り付けられるのは、参照番号１０で一括指示される干渉計（または、干渉計サブシステム）である。干渉計１０の目的は一般的には、非分散干渉法を使用して、干渉計１０の測定ビーム経路における反射表面５１のＳＤＰ（２階差分パラメータ）及びガスのＳＤＰを測定し、そしてｘ方向のステージ１６の位置、及びステージ１６がｙ方向に並進移動するときのｙ軸及びｚ軸回りのステージ１６の回転角を測定することにある。干渉計１０は、図１ａに示す干渉計１００のような２つの３軸／平面干渉計を備え、そして干渉ビームがミラー５０に向かって、そしてミラー５０から、参照番号１２で指示される光路にほぼ沿って伝搬するように配置される。
【００６８】
更に、ステージから離れて固く取り付けられるのは、参照番号２０で一括指示される干渉計（または、干渉計サブシステム）である。干渉計２０の目的は一般的には、ミラー６０の表面６１をマッピングするために使用されるような他の情報の他に、非分散干渉法を使用して、干渉計２０の測定ビーム経路における反射表面６１のＳＤＰ及びガスのＳＤＰ、ｙ方向のステージ１６の位置、及びステージ１６がｘ方向に並進移動するときのｘ軸及びｚ軸回りのステージ１６の回転角を測定することにある。干渉計２０は、図１ａに示す干渉計１００のような２つの３軸／平面干渉計を備え、そして干渉ビームがミラー６０に向かって、そしてミラー５０から、参照番号２２で指示される光路にほぼ沿って伝搬するように配置される。
【００６９】
或る実施形態においては、干渉計サブシステム１０及び２０は、分散干渉法を用いる装置及び方法を、それぞれの干渉計サブシステム１０及び２０の測定ビーム経路及び／又は基準ビーム経路におけるガスのような散乱媒質の影響を補正する非分散法を用いる装置及び方法と組み合わせた形で含む。干渉計サブシステム１０及び２０は、２波長光源のような、分散干渉法を用いる波長モニタまたはモニタ群及び装置と、そして干渉計サブシステム１５における逆分散パワーのようなガスの固有特性の測定を行なうモニタと、を備えることができる。
【００７０】
開示する実施形態は、装置及び方法に関するものであり、装置及び方法によって、測定ビーム経路及び／又は基準ビーム経路における変化を迅速に測定し、そして測定経路におけるガスの屈折率、及び／又は測定経路の物理長のいずれか、または両方が変化している同時発生用途、または非同時発生用途に使用することができる。同時発生用途の一つの例が、干渉角及び／又は距離測定手段において観察され、この測定手段では、測定ビーム経路及び／又は基準ビーム経路におけるガスの屈折率に与えるガス雰囲気を滞留させる乱流、及び音響摂動の影響を補正することにより、特にステージのスルーレートが高速であることによって測定ビーム経路及び基準ビーム経路にガス乱流及び音響摂動の影響が生じることによる測定期間中に発生する測定ビーム経路及び基準ビーム経路における変化を補正することにより精度を高める。非同時発生用途の一つの例が、干渉角及び／又は線形変位測定手段であり、この測定手段では、位置合わせマーク位置を求める際のガス雰囲気を滞留させる乱流、及び音響摂動の影響を補正することにより精度を高める。
分散干渉法及び非分散干渉法
周囲のガス乱流及び音響摂動の周波数領域は通常、明確に分離される領域に分類される。乱流の影響が発生する場合、対応する周波数領域は普通、乱流セルの寸法、及びセルが測定ビーム群及び／又は基準ビーム群を跨って移動する速度によって求めることができる。乱流によって生成されるセルが０．０４ｍの特性寸法を有し、かつ測定ビーム軸及び／又は基準ビーム軸に直交するガス流速度が０．２ｍ／ｓである例では、対応する周波数は５Ｈｚのオーダーである。
【００７１】
測定オブジェクトが加速されることによって生成される初期音響パルスを除く音響摂動を受ける周波数領域は主として、干渉計システム１５を収容するキャビティのノーマルモードスペクトルによって求めることができる。干渉計システム１５が１．５ｍの特性寸法を有するリソグラフィツールに配置される例では、リソグラフィツールのノーマルモードスペクトルは、約２００Ｈｚの周波数の基本モード、及び当該周波数の高調波モードを含む。ガス雰囲気の影響によって普通、約１Ｈｚの周波数に相当する変化が光路長に生じる。
【００７２】
開示する実施形態は、種々の周波数領域におけるガスの影響を補正する異なる方法の組み合わせを用いることができる。
非分散干渉法
測定ビーム経路及び／又は基準ビーム経路におけるガスの影響の所定部分を補正するために使用される非分散干渉法では、単一の光波長の測定ビームを使用する干渉測定を利用する。非分散法では、ビームの伝搬方向に及ぶガスの影響、及び／又はビームが辿る光路長へのガスの影響を測定する。非分散法の例は、２００６年４月２８日に出願された「多軸干渉計の測定経路におけるガス乱流の影響の補正」と題する米国出願番号第１１／４１３，９１７号明細書に開示されており、当該出願は、２００５年４月２９日に出願された同じ題名の米国出願番号第６０／６７６，１９０号の優先権を主張する。これらの出願の両方の内容全体が、本明細書において参照により本明細書に組み込まれる。
【００７３】
図２ａは、多軸／平面ミラー干渉計１００の或る実施形態を示し、干渉計１００は、ビームが辿る光路長へのガスの影響を測定する。デカルト座標系における干渉計１００の向きは、主要なガス流方向がｚ軸に平行になっている状態において最適となる。干渉計は複数の測定ビームを誘導して、各ビームを測定オブジェクト１２０に２回だけ接触させる。例えば、測定オブジェクトは、マイクロリソグラフィシステムにおけるウェハステージのステージミラーとすることができる。干渉計１００は、複数の出力ビーム１８１〜１８３、及び１９１〜１９３を生成し、各ビームは、対応する測定軸に沿った干渉計システムと測定オブジェクトとの間の距離の変化に関する干渉情報を含む。
【００７４】
干渉計１００は、出力ビーム群の各々が、測定オブジェクトまでの２回目の通過を行なうために別の測定ビーム経路に沿って誘導される前に、共通の測定ビーム経路に沿って測定オブジェクトまでの１回の通過を行なう測定成分を含むという特性を有する。従って、干渉計は、本出願の譲受人が保有するＨｅｎｒｙ，  Ａ．  Ｈｉｌｌによる「多自由度干渉計」と題する米国特許出願第１０／３５１，７０８号明細書に開示される干渉計と同様である。特許出願第１０／３５１，７０８号明細書の内容は、本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。干渉計１００は、引用した参考文献に開示される干渉計とは、干渉計１００が共通平面に含まれる３つの測定軸を提供する、すなわち共通平面に直交する軸に対する測定オブジェクトの方位角がどのような値であっても、測定オブジェクトに関する表面情報を提供するために使用することができる機能を提供する点で異なっており、この機能は、例えば本出願の譲受人が保有する「多自由度高安定平面ミラー干渉計」と題する米国特許第６，７５７，０６６号明細書、「ミラーマッピング多軸干渉計」と題する米国仮特許出願第６０／５３４，４８１号明細書、「ミラーマッピング多軸干渉計」と題する米国仮特許出願第６０／５３５，０７８号明細書、「多軸干渉計及びミラーマッピングのデータ処理」と題する米国仮特許出願第６０／５６４，４４８号、及び「多軸干渉計及びミラーマッピングのデータ処理」と題する米国仮特許出願第６０／６４４，８９８号明細書、及び「ミラーマッピング多軸干渉計」と題する米国特許出願第１１／０３０，７５５号明細書、「多軸干渉計及びミラーマッピングのデータ処理」と題する米国特許出願第１１／１１２，３７５号明細書、及び「多軸干渉計及びミラーマッピングのデータ処理」と題する米国特許出願第１１／１１２，６８１号に記載されている。仮特許出願第６０／５６４，４４８号明細書及び第６０／６４４，８９８号、及び実用出願第１１／１１２，３７５号明細書及び第１１／１１２，６８１号明細書は、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌ及びＧａｒｙ  Ｗｏｍａｃｋによるものであり、そして残りの引用特許、仮特許出願、及び実用出願はＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによるものである。引用特許、仮特許出願、及び実用出願の内容は、本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【００７５】
説明する実施形態では、干渉計１００は非偏光ビームスプリッタ１１０を含み、非偏光ビームスプリッタ１１０は１次入力ビーム１１１を２つの２次入力ビーム１１２Ａ及び１１２Ｂに分離する。干渉計１００は更に、偏光ビームスプリッタ１１５を含み、偏光ビームスプリッタ１１５は２次入力ビーム１１２Ａ及び１１２Ｂを、１次測定ビーム１１３Ａ及び１１３Ｂ、及び１次基準ビーム１１４Ａ及び１１４Ｂにそれぞれ分離する。干渉計１００は１次測定ビーム１１３Ａ及び１１３Ｂを、測定オブジェクト１２０に垂直方向の異なる位置で接触する経路に沿って誘導する。同様に、１次基準ビーム１１４Ａ及び１１４Ｂは、基準ミラー１３０に異なる位置で接触する基準ビーム経路に沿って誘導される。干渉計１００は更に、１／４波長板１２２及び１２４を含む。１／４波長板１２２は、偏光ビームスプリッタ１１５と測定オブジェクト１２０との間に位置するのに対し、１／４波長板１２４は、偏光ビームスプリッタ１１５と基準ミラーとの間に位置する。１／４波長板は、偏光ビームスプリッタと測定オブジェクトまたは基準ミラーとの間で誘導される２回通過ビームの偏光状態を９０°だけ回転させる。従って、偏光ビームスプリッタは、ビームの出射偏光状態で反射されている入射ビームを透過する。
【００７６】
以下の説明は、１次測定ビーム１１３Ａ及び１次基準ビーム１１４Ａに関するものである。干渉計１００は測定ビーム１１３Ｂ及び基準ビーム１１４Ｂを類似する経路に沿って誘導する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１５は、反射された１次測定ビーム１１３Ｂを透過し、１次測定ビーム１１３ＢはＰＢＳ１１５に戻る方向に、再帰性反射体１４０によって反射される（同様の再帰性反射体１４１が１次測定ビーム１１３Ｂを反射する）。非偏光ビームスプリッタ１５１及び１５２、及び反射体１５３を含む複合光学部品１５０は、１次測定ビーム１１３Ａを３つの２次測定ビーム１６１，１６２，及び１６３に分離する。ＰＢＳ１１５は３つの２次測定ビームを透過し、これらの２次測定ビームは測定オブジェクトに、１次測定ビーム１１３Ａによって共有される水平な平面における３つの異なる位置で接触する経路に沿って伝搬する。ＰＢＳ１１５は次に、測定オブジェクト１２０によって反射される３つの２次測定ビームを出力経路に沿って誘導する。
【００７７】
ＰＢＳ１１５は１次基準ビーム１１４Ａを再帰性反射体１４０に向かって反射する。１次測定ビームに関して、光学部品１５０は、再帰性反射体１４０によって反射された１次基準ビーム１１４Ａを３つの２次基準ビーム１７１，１７２，及び１７３に分離する。ＰＢＳ１１５は２次基準ビーム１７１，１７２，及び１７３を基準ミラー１３０に向かって、１次基準ビーム１１４Ａによって共有される平面における３つの異なる位置の経路に沿って反射する。ＰＢＳ１１５は、基準オブジェクト１３０によって反射された２次基準ビーム１７１，１７２，及び１７３を出力経路に沿って透過するので、これらのビームは測定ビーム１６１，１６２，及び１６３と重なり合って出力ビーム１８１，１８２，及び１８３をそれぞれ形成する。出力ビームの位相は、１次測定ビームの経路及び２次測定ビームの経路によって定義される３つの測定軸に沿った測定オブジェクトの位置に関する情報を含んでいる。
【００７８】
干渉計１００は更に、１／４波長板１２２と測定オブジェクト１２０との間に位置するウィンドウ１６０を含む。
該当するステージミラーに入射する測定ビームのパターンを図１ｂに示すが、この場合、ステージミラーへの測定ビームの入射角は、公称上ゼロであり、測定軸の例では、座標系のｘ軸に平行である。上側の多軸／平面干渉計の測定軸の位置がｘ１，ｘ２，及びｘ３に対応する様子が図１ｂに示される。ｘ１及びｘ２に対応する測定軸の間隔、及びｘ１及びｘ３に対応する測定軸の間隔はそれぞれｂ２及びｂ３である。図１ｂに更に示されるのは、１回通過の１次測定ビームｘ０に対応する位置、及び２回目通過の測定ビームｘ１’，ｘ２’，及びｘ３’に対応する位置である。ｘ１，ｘ２，及びｘ３に対応する測定軸の平面が図１ｂに、図１ｂに示す座標系のｘ−ｙ平面と同一平面として示される。ガス流のほとんどがｚ方向に流れるように構成される所定のリソグラフィツールでは、ｘ１，ｘ２，及びｘ３に対応する測定軸の平面は、ｚ−ｘ平面と同一平面となるように位置合わせされる。更に広い意味においては、３つの測定軸は、主要ガス流方向に平行な平面に配向させることができるので、システムは空気乱流の影響に関する情報を以下に示す方法を使用して求めることができる。
【００７９】
ステージミラーまでの２回通過に対応する線形変位測定値と、ステージミラーまでの１回通過に対応する線形変位測定値との関係は次式により与えられる。
【００８０】
【数１】
2010507804.tif 000003
多軸／平面干渉計の重要な特性は、ｉ≠ｊの場合の２つの線形変位値ｘｉとｘｊとの差がｘ０’とは独立している、すなわち次式が成り立つことである。
【００８１】
【数２】
2010507804.tif 000004
２階差分パラメータＳＤＰが３軸／平面干渉計に関して定義されて、当該パラメータは、３軸／平面干渉計によって定義される平面におけるステージ回転角、及び平面からのステージミラー表面のずれを含む３次の影響を通して受けることを除き、該当するステージミラーの変位、またはステージミラーの回転のいずれの影響も受けることがなくなる。３次の影響はこのようにして分類されるが、これは、当該影響が、ステージミラーの回転角において２次的である幾何学的影響、及び平面からのステージミラー表面のずれに起因するステージミラーの一部の局所的な見掛けの回転における１次の影響によって生じるからである。変位測定値ｘ１，ｘ２，及びｘ３の異なる合成値は、ＳＤＰの定義において使用することができる。ｘ軸ステージミラーに関するＳＤＰの一つの定義は、例えば次式により与えられる。
【００８２】
【数３】
2010507804.tif 000005
ＳＤＰの特性は、当該パラメータを１回通過に際する変位の項に関して等式（２）、すなわち次式を使用して表わすことができることである。
【００８３】
【数４】
2010507804.tif 000006
ＳＤＰの値の測定に関連する３軸／平面干渉計の特性のうちの所定の特性を以下に列挙する。
【００８４】
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定している対象となるステージミラーの変位の影響を受けることがない。
ＳＤＰは、３次の影響を通して影響を受けることを除き、ＳＤＰを測定している対象となるステージミラーの回転の影響を受けることがない。
【００８５】
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計における１回通過の１次測定ビーム経路ｘ０’の特性の影響を受けることがない。
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計における再帰性反射体の特性の影響を受けることがない。
【００８６】
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計の平均温度の変化の影響を受けることがない。
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計における線形温度勾配の影響を受けることがない。
【００８７】
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計における所定部品の屈折率の線形空間勾配の影響を受けることがない。
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計における部品群の間の接着剤の屈折率及び／又は厚さの線形空間勾配の影響を受けることがない。
【００８８】
ＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために使用される３軸／平面干渉計の部品群の製造において生じる「プリズム効果」の影響を受けることがない。
ＳＤＰは、１回通過測定ビームに対応する経路長の測定値に基づいて得られる。
【００８９】
３軸／平面干渉計は、３軸／平面干渉計によって測定される線形変位が、ＳＤＰが影響を受け難い対応するステージミラーの表面形状誤差関数の所定の空間周波数成分によって影響を受けることがないように構成することができる。
【００９０】
ｘ軸ステージミラーに関するＳＤＰは、対応するｘ軸位置にあるｙ方向のｘ軸ステージミラーの位置、及び固定値に公称上保持されるステージミラーの向きの関数として測定される。また、ｙ軸ステージミラーに関するＳＤＰは、対応するｙ軸位置にあるｙ軸ステージミラーのｘ方向の位置、及び固定値に公称上保持されるステージの向きの関数として測定される。ステージミラーの表面形状の高空間周波数成分に対する感度は、ステージが大きいピッチ角で配向し、かつステージミラーまでの測定経路長が長い状態で、すなわち該当する測定３軸／平面干渉計における測定ビームずれが大きい状態で該当するＳＤＰを測定することにより高くすることができる。
【００９１】
ｘ軸及びｙ軸ステージミラーの該当するＳＤＰの測定では、ステージを固定の公称値に維持する以外は、ステージミラーをそれぞれ走査している間のステージの向きの変化をモニタリングする必要はないが、これは、ＳＤＰが３次の影響の影響を受けることを除き、ステージミラーの向きの影響を受けることがないからである。
【００９２】
ＳＤＰの値は、ウェハの通常処理サイクルの間、及び／又はウェハの通常処理サイクル以外の期間の間、及び／又はステージミラーをリソグラフィツールに設置する前のうちのいずれかの期間において測定することができる。線形変位測定値に含まれる周期誤差は、本出願の譲受人が保有する「平均干渉測定における周期誤差低減」と題する米国特許出願第１０／０９７，３６５号明細書、及び「干渉計システムにおける周期誤差補正」と題し、かつ「低スルーレートで行なう電子周期誤差補正」と題する米国仮特許出願第６０／３９４，４１８号明細書の優先権を主張する米国特許出願第１０／６１６，５０４号明細書に記載されているような一つ以上の方法を使用することにより除去され、且つ／または補正される。実用出願及び仮特許出願の各々は全て、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによるものであり、これらの出願の各明細書の内容は、本明細書において参照により当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【００９３】
別の周期誤差補正方法の一つの例が、本出願の譲受人が保有する「干渉法による周期誤差補正」と題し、かつ「周期誤差補正及び分解能向上」と題する米国仮特許出願第６０／３３７，４７８号明細書の優先権を主張する米国特許出願第１０／２８７，８９８号明細書に記載されている。実用出願及び仮特許出願はそれぞれ、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによるものであり、これらの出願の内容は、本明細書において参照により当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【００９４】
周期誤差補正方法の別の例が、「直交偏光入力ビーム成分の間の伝搬角度差を用いる干渉計システム及び方法」と題し、かつ「直交偏光入力ビーム成分の間の伝搬角度差を用いる干渉計システム及び方法」と題する米国仮特許出願第６０／３０３，２９９号明細書の優先権を主張する米国特許出願第１０／１７４，１４９号明細書に記載されている。実用出願及び仮特許出願はそれぞれ、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌ及びＰｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔによるものであり、これらの出願の両方の内容は、本明細書において参照により当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【００９５】
周期誤差補正方法の更に別の例が、本出願の譲受人が保有する米国仮特許出願第６０／３１４，４９０号明細書、及びＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる「傾斜干渉計」と題する対応する実用出願第１０／２１８，９６８号明細書に記載されている。仮特許出願及び実用出願の内容は、本明細書において参照により当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【００９６】
周期誤差補正に関する他の方法は、「距離測定及び分散干渉法における周期誤差を特徴付け、そして補正するシステム及び方法」と題する米国特許第６，１３７，５７４号明細書、「干渉計システムにおける非線形性を定量化するシステム及び方法」と題する米国特許第６，２５２，６６８号明細書、及び「干渉計システムにおける非線形性を定量化するシステム及び方法」と題する米国特許第６，２４６，４８１号明細書に記載される方法を含む。引用した特許の３つの全てはＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによるものであり、そして３つの引用特許の内容は、本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【００９７】
ＳＤＰの測定値の統計的精度は、ＳＤＰの測定値の帯域が、対応する線形変位測定値の帯域よりも、平均処理または低域通過フィルタ処理を使用することにより相対的に低くなることを利用することにより向上させる。
【００９８】
ＳＤＰの測定値のオフセット誤差の影響は、参考文献の米国仮特許出願第６０／６４４，８９８号明細書及び米国特許出願第１１／１１２，６８１号明細書に記載される手順を使用することにより測定される。表面形状を求めるための詳細も、参考文献の米国仮特許出願第６０／５１７，４２６号明細書、第６０／５３４，４８１号明細書、第６０／５３５，０７８号明細書、第６０／５６４，４４８号明細書、及び第６０／６４４，８９８号明細書、及び参考文献の米国特許出願第１１／１１２，６８１号明細書に記載されている。
【００９９】
ＶＤＩ  Ｂｅｒｉｃｈｔｅ  Ｎｒ．  ７４９，  ｐｐ  ９３−１０６（１９８９）に掲載されたＣ．  Ｚａｎｏｎｉによる「距離及び角度測定を行なう差動干渉計構造：原理、利点及び用途」と題する記事に記載されているような平面ミラー構造の他の形態は、開示する実施形態に組み込むことができる。
【０１００】
干渉計１００は、位相シフトΔφｉをｘｉ’に対応するビームの測定ビーム成分と基準ビーム成分との間に生じさせる。位相シフトΔφｉは次の数式に従って、測定経路ｘｉ’の一部の物理長に関連付けられる。
【０１０１】
【数５】
2010507804.tif 000007
上の式では、ｘｉ’は、干渉計１００における測定経路ｉの物理長を表わし、波数ｋ＝２π／λであり、λは測定ビームの波長であり、Ｚｉ’は測定経路の一部におけるガス滞留の影響であり、そしてζｉ’は、測定経路の該当する部分におけるガス乱流の影響度である。電気干渉信号は、検出器によって混合出力ビームを検出することにより生成される。検出器は、出力ビームの偏光成分を混合する分析器を備える。
【０１０２】
等式（７）におけるガス流の滞留の影響は、本明細書においては、「滞留の影響の補正」と題するサブセクションに、そして参考文献の米国特許第６，８４２，２５６号明細書及び米国特許出願第１１／１１２，６８１号明細書に記載されているように、信号処理によって滞留の影響に関して既知の／測定される特性を使用して補正される。滞留の影響、またはシステム的な影響の補正は、本出願の譲受人が保有する米国特許第４，６８５，８０３号明細書、及び第４，７３３，９６７号明細書に記載されているように、波長モニタを使用することによって部分的に行なうこともできる。これらの特許は共に、Ｇ．  Ｅ．  Ｓｏｍｍａｒｇｒｅｎによるものであり、そしてこれらの特許の内容は、本明細書において参照されることにより当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１０３】
ガス乱流の影響、及び音響摂動の影響は、ガス乱流の影響、及び音響摂動の影響を、干渉計１００におけるビーム１７１，１７２，及び１７３の測定経路をそれぞれ跨って移動して伝搬する、ガス摂動及び音響摂動から成るセル群の集合体として表わすことにより説明される。屈折率［ｎ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）−１］Ｔを持つセルまたは摂動ｍの空間分布は、関数ｆｍ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）によって次式のように表わされる。
【０１０４】
【数６】
2010507804.tif 000008
等式（８）におけるビーム１７１，１７２，及び１７３のそれぞれの領域に亘る積分の表現は省略されている。関数ｆｍ（ｘｉ’，ｙ，ｚ，ｔ）はセルごとに、または摂動ごとに変化し得る。一つのセルはガスの不均一組成の影響、または乱流渦の影響を表わすことができる。
【０１０５】
本明細書では「分散干渉法及び非分散干渉法」と題するサブセクションで記載しているように、ガス乱流の影響、及び音響摂動の周波数領域は普通、２つの明確に分離される領域に分類される。乱流の影響に関して、対応する周波数領域は、乱流セルの寸法、及びセル群が測定ビーム１７１，１７２，及び１７３を跨って移動する速度によって決定される。乱流生成セルが０．０４ｍの特性寸法を有し、そして測定ビーム１７１，１７２，及び１７３の軸に直交するガス流速度が０．２ｍ／ｓである例では、対応する周波数は５Ｈｚのオーダーである。測定オブジェクトが加速されることによって生成される初期音響パルスを除く音響摂動の周波数領域は主として、干渉計１００を収容するキャビティのノーマルモードスペクトルによって決定される。干渉計１００が、１．５ｍの特性寸法を有するリソグラフィツールに配置される例では、ノーマルモードスペクトルは、約２００Ｈｚの周波数の基本モード、及び当該周波数の高調波を含む。
【０１０６】
測定オブジェクトが加速されることによって生成される初期音響パルスは、滞留の影響として分類され、そして本発明の実施形態において、本明細書では「滞留の影響の補正」と題するサブセクションに記載されているように補正される。測定オブジェクトが加速されることによって滞留の影響として生成される初期音響パルスの処理は、初期パルスが全体として、ｉ＝１，２，及び３とした場合の測定軸ｘｉに平行に伝搬するという特性が現われる結果として部分的に行なわれ、そして対応するＳＤＰ値は非常に高い感度を示すことがない。
【０１０７】
ｉ＝１，２，及び３とした場合の位相シフトΔφｉ’＋Δφ０’は、電気干渉信号に基づき、位相情報に対応するヘテロダイン信号を処理するために使用される公知の方法によって生成される。この処理は、デジタル信号プロセスまたはアナログ信号プロセスのいずれかによって、好ましくはデジタルプロセスによって、デジタルヒルバート変換位相検出器［２ｎｄ  ｅｄ．  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  （Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）  １９９３に掲載されたＲ．  Ｅ．  Ｂｅｓｔによる「位相ロックループ：理論、設計、及び用途」のセクション４．１．１を参照されたい］のような時間分解型位相検出器、またはスライディングウィンドウ有限フーリェ変換（ＦＦＴ）の算法を使用して行なわれる。
【０１０８】
ＳＤＰのガス乱流及び音響摂動成分ＳＤＰＴは等式（６）から次式のように得られる。
【０１０９】
【数７】
2010507804.tif 000009
ガス乱流セル及び音響摂動がＳＤＰＴに与える影響は、等式（８）及び（９）を合成することにより得られ、次式のような結果となる。
【０１１０】
【数８】
2010507804.tif 000010
ガス乱流の影響の影響度、及び音響摂動の影響度は、ＳＤＰＴの時間フーリェ変換を、例えばＦＦＴ及び低帯域通過及び高帯域通過フィルタ処理によって行なうことにより、または時間フーリェ変換の対応する部分を選択することにより分離される。ガス乱流の影響の影響度、及び音響摂動の影響度は、低帯域通過フィルタ処理及び高帯域通過フィルタ処理の出力、または低帯域通過フィルタ処理及び高帯域通過フィルタ処理の選択的な切り換えの出力にそれぞれ対応する。低通過帯域の上限通過帯域周波数、及び高通過帯域の下限通過帯域周波数はそれぞれ、リソグラフィツールのキャビティの例では、約１００Ｈｚである。
ガス乱流の影響の逆変換：空間積分
低帯域通過フィルタ処理の出力に対応するガス乱流の影響は、種々の異なる方法による逆変換手順によって得られる。一つの方法は、参考文献の米国特許第６，８３９，１４１号明細書、及び米国特許出願第１０／７０１，７５９号明細書及び第１１／４１３，９１７号明細書に記載されているように、ＳＤＰＴを空間導関数の項に関して処理することにより行なわれる。第２の方法は、周波数領域の操作を、フーリェ変換及び逆フーリェ変換を使用して行なうことにより実行される。
【０１１１】
ＳＤＰＴの逆変換に関連する本明細書における以下の説明では、ガス流が、ガス流の大部分がｚ方向に流れるように構成され、従ってｘ１，ｘｃ２，及びｘ３に対応する測定軸の平面が、ｚ−ｘ平面と同一平面になるように位置合わせされると仮定する。
【０１１２】
ＳＤＰＴを空間導関数の項に関して処理することにより行なわれる第１の方法では、ガス乱流の影響は、等式（１０）において、ｘ２’軸回りのｚ方向のテイラー級数によって表わされる。結果は次式により与えられる。
【０１１３】
【数９】
2010507804.tif 000011
等式（５）によって与えられる（ｂ３−ｂ２）とｂ２との関係を使用して、等式（１１）は次式のように書き直される。 
【０１１４】
【数１０】
2010507804.tif 000012
次に、等式（１２）は、ガス乱流の影響ζｉ’の項に関して、微分及び積分の次数を変更し、そして等式（８）を使用することにより、次式のように表わされる。
【０１１５】
【数１１】
2010507804.tif 000013
等式（１３）の最初の幾つかの項が、後続の項として使用されるために明示的に全部書き出され、次式のように表わされる。
【０１１６】
【数１２】
2010507804.tif 000014
等式（１４）の右辺の先頭の代表的な支配項は、波長≫２ｂ２を満たす波長を有するζ２’の空間周波数成分に対応するζ２’の２次空間導関数である。更に、２次空間導関数と比較したときのζ２の３次空間導関数の影響度は、次式によって表わされる係数だけ小さいことに注目されたい。
【０１１７】
【数１３】
2010507804.tif 000015
η＝６／５の例では、等式（１５）の係数は１／６である。
【０１１８】
ｘ１’またはｘ３’のような他の軸は、テイラー級数で等式（１０）における乱流の影響を軸回りに展開すべき軸として選択されている。更に、一つの軸が、等式（１４）におけるζ２の３次導関数に対応する項がゼロになるように選択されている。
【０１１９】
ガス乱流の影響の１次導関数に関する情報は、等式（１２）を時間積分した値に、重み関数Ｗ（ｔ）及びｕを乗算することにより得られ、ｕは等式（１９）に関して引き続き説明されるｘ２’の経路に沿った不均一速度プロファイルの影響を最小にするように選択される速度である。ｕの値は、一般に時間の関数である、すなわちｕ（ｔ）であり、ステージ１６の位置及び運動によって変化する。Ｗ（ｔ）の例は、指数関数ｅ−ｔ／Ｔであり、そして次式により表わされる。
【０１２０】
【数１４】
2010507804.tif 000016
上の式では、時間Ｔは定数であり、そしてｑは正の定数＞０であり、例えば１または２である。各ガスセルｍがｘｉ’測定経路の平面を横切って、ｘｉ’測定経路に直交する速度成分ｕｍで移動していると仮定する。この仮定の下に、かつｑ＝１の値を使用して、等式（１２）をそれぞれ積分すると次式のような結果が得られる。
【０１２１】
【数１５】
2010507804.tif 000017
次に、これもまた一般に時間の関数である等式（１７）の速度成分または速度ｕｍはｕ＋（ｕｍ−ｕ）と表わされ、次式が得られる。
【０１２２】
【数１６】
2010507804.tif 000018
次に、等式（１８）をガス乱流の影響ζｉ’の項に関して、等式（８）を使用して表わすと次の数式が得られる。
【０１２３】
【数１７】
2010507804.tif 000019
等式（１９）の右辺には、ｐ次で展開した第１及び第２の単級数、及びｍ及びｐの両方で展開した第１及び第２の二重級数が含まれる。ｐ次で展開され、かつそれぞれの級数の最初の幾つかの項が、後続の項として使用されるために明示的に全部書き出されている第１の単級数は次の数式によって与えられる。
【０１２４】
【数１８】
2010507804.tif 000020
等式（２０）の右辺の先頭の代表的な支配項は、波長≫２ｂ２を満たす波長を有するζ２’の空間周波数成分に対応するζ２’の１次空間導関数である。更に、１次空間導関数と比べると、ζ２の２次空間導関数の影響度は、等式（１５）によって表わされる係数だけ小さいことに注目されたい。
【０１２５】
ｐ次で展開した第２の単級数は、期間Ｔに亘るζ２の時間平均の空間導関数を表わす。従って、ｐ次で展開した第２の単級数の平均値はゼロであり、そして期間Ｔにおける測定ビーム経路に対応して設けられるζ２の統計的に独立した値の個数分だけ小さくなる分散を有する。個数は乱流セルの固有サイズの関数である、すなわち分散は、乱流セルの固有サイズに比例する係数だけ小さくなる。例えば、セルが２ｃｍの固有サイズを有し、かつＴ＝２秒、及びｕｍ＝５０ｃｍ／秒である場合、個数はほぼ５０である、または対応する統計的誤差は５０１／２≒７で表わされる係数だけ小さくなる。
【０１２６】
等式（１９）におけるｍ及びｐ次で展開した第１の二重級数の絶対値は、ｕのうちのｕｍの導関数のみが係数として現われる結果、小さくなる。詳細には、ｍ及びｐ次で展開した第１の二重級数の絶対値を使用して最良値を定義することによりｕ（ｔ）に使用することができる、例えばｕ（ｔ）の値は、ｍ及びｐ次で展開した第１の二重級数の絶対値の標準偏差が最小になるように選択される。（ｕｍ−ｕ）／ｕの１次項は統計的に除去されるので、残る最大項は普通、（ｕｍ−ｕ）／ｕの２次項である、すなわち［（ｕｍ−ｕ）／ｕ］２である。これにより、測定経路ｘ２’に沿ったｕｍの変化に対する感度が大幅に小さくなる。例えば、（ｕｍ−ｕ）／ｕの分布関数が、０．６≦ｕｍ／ｕ≦１．４とする場合の矩形関数である事例について考察する。［（ｕｍ−ｕ）／ｕ］２のそれぞれの平均値〈［（ｕｍ−ｕ）／ｕ］２〉は次式により表わされる。
【０１２７】
【数１９】
2010507804.tif 000021
等式（１９）におけるｍ及びｐ次で展開した第２の二重級数の絶対値は、（ｕｍ−ｕ）／ｕの１次項である項が２つの特性を持ち、そして除去される結果として小さくなり、従って２次項効果にまで小さくなる。２つの特性は、ｐ次で展開した第２の単級数に関して説明される時間平均ζ２の影響であり、更にｕからのｕｍの偏差のみが係数として現われて、（ｕｍ−ｕ）／ｕの１次項である項が、ｍ及びｐ次で展開した第１の二重級数に関して説明されたように除去されてしまうことによる影響である。
【０１２８】
従って、波長≫２ｂ２を満たす波長を有するζ２’の空間周波数成分に対応するζ２’の１次空間導関数は、等式（１９）の右辺だけでなく等式（２０）の右辺の先頭の支配項である。等式（１９）の最初の幾つかの項が、後続の項として使用されるために明示的に全部書き出され、次式のように表わされる。
【０１２９】
【数２０】
2010507804.tif 000022
経路ｘ２’の光路長に対する大気乱流の影響ζ２’（ｔ）に関する情報は、等式（１９）及び（２０）によって与えられるガス乱流の影響の１次空間導関数の微分値から、ガス乱流の影響の１次空間導関数に関する情報をガス乱流の影響の２次空間導関数に基づいて取得するために説明された同じ手順によって得られる。結果は次の数式によって与えられる。
【０１３０】
【数２１】
2010507804.tif 000023
等式（２３）の最初の幾つかの項が、後続の項として使用されるために明示的に全部書き出され、次式のように表わされる。
【０１３１】
【数２２】
2010507804.tif 000024
等式（２４）の中で省略されている項は、等式（１９）の項の絶対値が時間平均及び（ｕｍ−ｕ）／ｕ係数によって小さくなることについて説明されているように、１次以上の次数の効果に相当する分だけ小さくなる。
【０１３２】
ζ２’（ｔ），∂ζ２’（ｔ）／∂ｚ，及び∂２ζ２’（ｔ）／∂ｚ２の値は、等式（１４），（２２），及び（２４）を合成した等式から得られ、そして続いて、ｉ＝０，１，２，３とする場合の測定経路ｘｉ’、またはｘ２’から変位した他の或る経路におけるガス乱流の影響を補正するために使用される。
ガス乱流の影響及び音響摂動の影響の逆変換：フーリェ変換の逆変換法
等式（９）によって与えられる２階差分パラメータは、ｉ＝０，１，２，及び３とする場合の音響摂動の影響または乱流の影響ζｉ’の項に関して次式のように表わすことができる。
【０１３３】
【数２３】
2010507804.tif 000025
ｉ＝０，１，２，及び３とする場合の音響摂動の影響または乱流の影響ζｉ’は、次の数式に表わされるように、簡単な時間遅延τ及びτ／ηによって関連付けられる。
【０１３４】
【数２４】
2010507804.tif 000026
上の式では、τは、音響摂動の影響及び乱流の影響のそれぞれに対応するτＡ及びτＴに等しい。
【０１３５】
次に、等式（２６）のフーリェ変換を次の形式で、フーリェ変換の演算特性を使用して表わすと、次式が得られる。
【０１３６】
【数２５】
2010507804.tif 000027
次に、等式（２７）によって与えられるフーリェ変換の平均を、周波数ωに現われる一連のτ値に亘って取る。平均演算した結果、次の等式が得られる。
【０１３７】
【数２６】
2010507804.tif 000028
音響摂動の方向の分布が平均的に、測定軸ｘ２’に対して軸対称である音響摂動の場合、等式（２８）の所定の項の一連のτ値に亘って平均を取ることによる影響は次の形式で表わすことができる。
【０１３８】
【数２７】
2010507804.tif 000029
乱流の影響の場合、等式（２８）の所定の項の一連のτ値に亘って行なわれる平均は一般的に、複素成分を含むことになる。等式（２８）の右辺のフーリェ変換Ｆ［ζ２’（ｔ）］に乗算される係数は、軸対称の音響摂動に関して短縮形で、等式（２９）の方程式を使用して次式のように表わされる。
【０１３９】
【数２８】
2010507804.tif 000030
上の式では、次式のような関係がある。
【０１４０】
【数２９】
2010507804.tif 000031
上の式では、ｕｓは音の速度であり、γは音響摂動の伝搬方向と測定軸ｘ２’の方向とがなす角度であり、そしてΨは、多軸干渉計の３つの軸によって定義される平面に対する音響摂動の伝搬方向の方位角である。等式（２８）における複数の項の平均値は、角度γ及びΨに亘っての平均を表わす。音響摂動の方向の分布が平均的に、測定軸ｘ２’に対して軸対称であるという訳ではないエンドユースアプリケーションでは、等式（２８）は、ＳＤＰＴを逆変換する後続のステップにおいて使用される。
【０１４１】
乱流の影響を解決するために等式（２８）のτに使用される値τＴは次式のように表わすことができる。
【０１４２】
【数３０】
2010507804.tif 000032
上の式では、ｕＴは測定経路ｘ２’における空気流の速度の平均値であり、γは空気流の方向と測定軸ｘ２’の方向とがなす角度であり、そしてΨは、多軸干渉計の３つの軸によって定義される平面に対する空気流の方向の方位角である。測定経路ｘ２’に沿った位置に関する平均を表わす平均値ｕＴは時間の関数となり、そしてｕＴの値は、乱流の影響の効果の補正を行なった後に残る残留誤差を最小にするように選択される。ｕＴの値を選択するための基本に関する説明は、本明細書の「ガス乱流の影響の逆変換：空間積分」と題するサブセクションにおけるｕの値を選択するために行なわれる説明と同じである［詳細には、本明細書における等式（２１）よりも前の説明を参照されたい］。
【０１４３】
音響摂動の影響及び乱流の影響のそれぞれの周波数領域のフーリェ変換Ｆ［ζ２’（ｔ）］は等式（２８）から得られるので、等式（３０）を使用して得られ、結果として次式のようになる。
【０１４４】
【数３１】
2010507804.tif 000033
［ζ２’（ｔ）］の逆フーリェ変換［ζ２’（ｔ）］Ｉを計算することにより、音響摂動の影響または空気乱流の影響が、周波数ωを中心とするそれぞれの周波数帯域において得られ、結果として次式が得られる。
【０１４５】
【数３２】
2010507804.tif 000034
上の式では、Ｆ−１（ｇ）は関数ｇの逆フーリェ変換である。
【０１４６】
逆フーリェ変換［ζ２’（ｔ）］Ｉは、定数項と、そして本明細書の「ガス乱流の影響の逆変換：空間積分」と題するサブセクションにおいて説明される積分の定数に対応する線形項と、を含む。次に、定数項及び線形項は、［ζ２’（ｔ）］Ｉの平均値を［ζ２’（ｔ）］Ｉの値から注目エンドポイントで減算することにより除去することができる。
【０１４７】
ガス乱流及び音響摂動を逆変換する別の方法では、フーリェ級数法を適用する。時間領域Ｔを含む期間では、音響摂動の影響または乱流の影響ζｉ’は次のフーリェ級数により次式のように表わされる。
【０１４８】
【数３３】
2010507804.tif 000035
上の式では、τは一般に時間の関数とすることができ、＜ｔ＞は、時間領域（ｔ−Ｔ）〜ｔに亘る時間ｔの平均値であり、そしてＮは級数表現に含めるべき時間周波数を考慮に入れることにより決定される整数である。定数値は等式（３５）から省略されているが、これは、ζｉ’の平均値が統計的にゼロとなる必要があるからである。
【０１４９】
次に、等式（２６）によって与えられるＳＤＰの定義を使用して、ＳＤＰに対応する級数を次式のように表わす。
【０１５０】
【数３４】
2010507804.tif 000036
等式（３６）の短縮形は、Ａｍ’及びＢｍ’を導入することにより次式として得られる。
【０１５１】
【数３５】
2010507804.tif 000037
ＳＤＰ（ｔ）の表現式が等式（３６）及び（３７）によって与えられるので、Ａｍ’及びＢｍ’を表わす等式はＡｍ及びＢｍの項に関して次式のように表わすことができる。
【０１５２】
【数３６】
2010507804.tif 000038
【０１５３】
【数３７】
2010507804.tif 000039
等式（４０）及び（４１）は短縮行列として次式のように表わすことができる。
【０１５４】
【数３８】
2010507804.tif 000040
上の式では、行列（Ｍｎ，ｍ）の行列要素Ｍｎ，ｍは、等式（４０）及び（４１）における対応する係数によって与えられる。
【０１５５】
平均値＜τ＞からのτの偏差が＜τ＞の微小部分である状態では、すなわち｜τ−＜τ＞｜／＜τ＞≦１の場合、行列（Ｍｎ，ｍ）の非対角行列要素は概して、対応する対角行列要素よりも小さい。非対角行列要素を無視することができる場合においては、等式（４２）によって表わされる行列変換は、別の短縮形で表わすことができ、この場合、Ａｐ’及びＢｐ’はＡｐ及びＢｐから複素回転演算子（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｏｐｅｒａｔｏｒ）Ｔによって得られる。複素回転演算子または複素伝達演算子（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｏｐｅｒａｔｏｒ）Ｔは実部Ｒｅ（Ｔｐ）及び虚部Ｉｍ（Ｔｐ）を有し、この場合、次式のような関係がある。
【０１５６】
【数３９】
2010507804.tif 000041
実部Ｒｅ（Ｔｐ）及び虚部Ｉｍ（Ｔｐ）は次の数式によって与えられる。
【０１５７】
【数４０】
2010507804.tif 000042
一例として、Ｔｐの絶対値｜Ｔｐ｜は、図６において、Ｔ＝５秒、τ＝０．０７８１秒、及びη＝７／４とした場合のｐの関数としてプロットされる。図６の上側の目盛りは周波数ω／２π＝ｐ（１／Ｔ）である。ｐ＝０でのゼロを超える｜Ｔｐ｜の最初のゼロはｐ＝４４８で生じる。周波数ω／２π＝ｐ（１／Ｔ）はｐ＝４４８において８９．６Ｈｚであり、この周波数は、乱流の影響及び音響摂動の影響の周波数領域の代表値の間に位置する。ｐ＝０でのゼロを超える｜Ｔｐ｜の最初のゼロの実際の位置は、所定のガス流パターンのビーム間隔を、乱流の影響及び音響摂動の影響の周波数領域の相対位置を考慮に入れて設計することによって選択される。
ギブス現象（Ｇｉｂｂｓ）の影響の除去
フーリェ級数表現を使用する場合の不連続点に関連するギブス現象の影響[例えば、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  （１９６６）に掲載されたＧ．  Ａｒｆｋｅｎ著のＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔｓ（物理学者のための数学的手法）という書物の「ギブス現象」と題するセクション１４．５を参照されたい]は、本発明の実施形態において、多項式をＳＤＰの測定値に加算することにより除去される。多項式は、時間領域−１／２≦（ｔ−＜ｔ＞）／Ｔ≦１／２の極限でのＳＤＰの測定値において生じ得る全ての不連続点を除去するために選択され、これらの極限では、逆変換が容易に行なわれる。関数が次式により表わされ、
【０１５８】
【数４１】
2010507804.tif 000043
上の式において、Ｄ及びＥが定数である場合、ＳＤＰ（ｇ）は次式のように表わされる。
【０１５９】
【数４２】
2010507804.tif 000044
定数Ｄ及びＥの値は、［ＳＤＰ（ζｉ’）＋ＳＤＰ（ｇ）］の値が時間領域−１／２≦（ｔ−＜ｔ＞）／Ｔ≦１／２の極限でゼロになるように選択され、この場合、ＳＤＰ（ζｉ’）は乱流の影響及び音響摂動の影響による影響度に対応する。これは、ＳＤＰ（ζｉ’）の測定値、及び時間領域−１／２≦（ｔ−＜ｔ＞）／Ｔ≦１／２の極限での対応する時間導関数を用いて操作することにより容易に行なわれる。それぞれの関数ｇ（ｔ）の値を［ＳＤＰ（ζｉ’）＋ＳＤＰ（ｇ）］の逆変換から得られる関数から、本明細書において説明されるフーリェ級数法を使用して減算することによりζｉ’を得る。
【０１６０】
高い次数の多項式は、関数ｇ（ｔ）に関して使用することもできる。更に、ＳＤＰ（ζｉ’）における一つの不連続点の影響のみを除去すれば済む場合、定数Ｅの値はゼロに等しくなるように設定することができる。
滞留の影響の補正
また、ＳＤＰパラメータは、測定ビーム経路及び／又は基準ビーム経路におけるガスの屈折率に見られるシステム的な非ランダムな滞留の影響に対して非分散補償を行なう手順に使用することができる。屈折率の非ランダムな変化（すなわち、システム的な変化）は、ガス密度及び組成の変化の影響を含む。本明細書において使用するように、滞留特性とは、滞留として分類されるプロセスの確率空間パラメータが、時間間隔を法とする時間の並進に対して不変であることを意味する。別の表現をすると、関連する確率空間パラメータの平均及び分散は、リソグラフィツールの各露光サイクルの同様の段階で関連付けられる。所定のリソグラフィツールに関する前記の時間間隔は、ウェハがツールによって処理される速度の逆数である。ステージミラーの表面形状誤差関数に関する非ランダムなシステム的な滞留の影響の処理に関する説明は、米国特許第６，８４２，２５６号における対応する説明と同じとすることができ、この特許文献の内容全体がここで参照されることにより本明細書に組み込まれる。例えば、システムは、大気の屈折率を、測定ビームから遠く離れた或る位置であるが、大気の屈折率が、測定ビーム経路における屈折率に関連付けられる位置（例えば、リソグラフィツールチャンバにおけるような、干渉計及び測定オブジェクトを収容するチャンバハウジングの内部の位置）で測定する屈折計を含むことができる。干渉計を使用して行なわれる測定は、非自明な関数を使用する屈折率測定を利用して補正する（例えば、１対１の対応よりも複雑である）ことができ、非自明な関数によって測定ビーム経路でのガス屈折率を、屈折率が形成された時点のシステム条件に基づいて屈折率が測定される遠く離れた位置にマッピングする。
分散干渉法及び非分散干渉法の組み合わせ
実施形態は、分散干渉法及び非分散干渉法の２つの方法のうちの一方が所望の補正レベルを実現することができず、かつ２つの方法のうちの当該一方を使用することが望ましいエンドユースアプリケーションに用いられる分散干渉法及び非分散干渉法の両方の組み合わせを含むことができる。組み合わせに使用される非分散干渉法についての説明は、本明細書において行なわれる説明のうち、非分散干渉法の特徴について記載した対応する部分と同じである。
【０１６１】
分散干渉法では、測定経路に亘って変動する屈折率の影響を、多波長距離測定を行なうことにより検出する。基本原理は次のように理解することができる。干渉計及びレーザレーダは、基準とオブジェクトとの間の光路長を、ほとんどの場合、外気中で測定する。光路長は、屈折率と測定ビームが伝搬する物理経路との積を積分したものである。屈折率は波長とともに変化するが、物理経路は波長の影響を受けることがないという点において、計測手段に少なくとも２つの波長を用いることを前提にすると、一般的に、物理経路長を光路長から、特に屈折率の変動の影響度から導出することができる。
【０１６２】
マイクロリソグラフィ用の２波長干渉計システムの例は、Ａ．Ｉｓｈｉｄａに対して発行された（１９９０）米国特許第４，９４８，２５４号明細書に記載されている。同様の装置がＩｓｈｉｄａによって、Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ２８（３），  Ｌ４７３−４７５  （１９８９）に掲載された「２次高調波光を使用して、空気乱流による誤差を除去する２波長変位測定干渉計」と題する論文に記載されている。この記事には、屈折率の変動によって生じる誤差を、２波長分散検出を利用して除去する変位測定干渉計が開示されている。Ａｒ＋レーザ光源は両方の波長を同時に、この技術分野でＢＢＯとして知られている周波数逓倍結晶を利用して供給する。ＢＢＯ逓倍結晶を使用することにより、２つの波長がほぼ位相ロックされるので、屈折率測定の安定性及び精度が著しく向上する。
【０１６３】
Ｓ．  Ａ．  Ｌｉｓに対して発行された（１９９５）「空気乱流補正を行なう干渉測定システム」と題する米国特許第５，４０４，２２２号明細書には、分散法を用いて屈折率変動を検出し、そして補正する２波長干渉計が開示されている。同様の装置がＬｉｓによって、ＳＰＩＥ  ２４４０  （１９９５）に掲載された「空気乱流に対し補正され、かつＩＣ製造に用いられる干渉計」と題する論文に記載されている。Ｓ．  Ａ．  Ｌｉｓによる米国特許第５，４０４，２２２号明細書の技術を改良した技術が、米国特許第５，５３７，２０９号明細書に開示されている。ＩｓｈｉｄａによるＪｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．（上記）において示唆されるシステムに対するこのシステムの基本的な新規性は、第２のＢＢＯ逓倍結晶を追加して、位相検出手段の精度を向上させていることである。ＢＢＯ結晶を追加することにより、厳密に２の倍数だけ異なる波長を有する２つのビームを光学的に干渉させることができる。結果として生じる干渉は、屈折率によって直接変化するが、ステージ移動の影響をほとんど受けることがない位相を有する。
【０１６４】
スーパーヘテロダイン法を利用する２波長距離測定システムは、本出願の譲受人が保有する、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌ及びＰ．  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔによる「空気の屈折率をマルチパス干渉補償法を使用して測定するスーパーヘテロダイン法及び装置」と題する米国特許第５，７６４，３６２号明細書、及びＰｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔ及びＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる「空気の屈折率を、電子式周波数乗算部を使用して補正するスーパーヘテロダイン干渉計及び方法」と題する米国特許第５，８３８，４８５号明細書に記載されている。２つの引用特許の両方の内容は、本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。２つの引用特許の両方では、測定経路におけるガスの影響に起因する測定位相への影響度は、屈折率によって直接変化するが、ステージ移動に起因する影響度は大幅に小さくなる。参考文献の２つの特許のうちの１番目の特許はマルチパス干渉補償法を利用し、そして２番目の参考特許は、電子式周波数乗算部を利用している。
【０１６５】
分散干渉法では通常、波長をモニタリングし、そして／またはガスの固有特性（例えば、逆分散パワー）をモニタリングする。本出願の譲受人が保有し、かつ逆分散パワーのようなガスの固有特性の測定に関連する米国特許は、米国特許第６，１２４，９３１号明細書である。本出願の譲受人が保有する引用特許の内容は、本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１６６】
実施形態は、波長モニタ法を含む分散干渉法を含むことができ、そしてガスの逆分散パワーのモニタは、参考文献の米国特許第５，７６４，３６２号明細書、第５，８３８，４８５号明細書、第６，３３０，０６５  Ｂ１号明細書、第６，１２４，９３１号明細書、第６，３２７，０３９  Ｂ１号明細書、第６，４０７，８６６号明細書、第６，５２５，８２５号明細書、第６，５２５，８２６  Ｂ２号明細書、第６，５２９，２７９号明細書、及び第６，２１９，１４４  Ｂ１号明細書に提示される説明の対応する部分と同じであり、これらの特許の全ての特許の内容全体が本明細書において参照により、本明細書に組み込まれる。
更に別の実施形態
更に、これまでの説明は、干渉計の測定ビームにおけるガスの光学特性の変化を求め、そして補正することに関するものであるが、本明細書において説明される方法は、測定ビームの他に、または測定ビームの代わりに、干渉計の基準ビームに適用することができる。例えば、システムにおいてコラム基準が使用されるような、基準ビーム経路にガスが含まれるシステムでは、当該ガスの光学特性の変化に関する情報は、測定ビーム経路におけるガスの光学特性の変化に関する情報と共に求めることができる。
【０１６７】
更に、これまでの説明では、一つの方向に流れるガス流の乱流に起因するガスの光学特性の変化を求め、そして補正することについて詳細に記載しているが、概括すると、システムは、これらの方法を実行して、一つよりも多くのガス流方向のガス乱流に関する情報を求めるように構成することができる。例えば、システム１５（図１ａ）は、ガス乱流に関する情報を、３軸／平面干渉計１０及び２０の両方に基づいて求めて、２つの直交ガス流方向の乱流に関する情報を提供するように構成することができる。更に広い意味において、システムは、２つよりも多くの３軸／平面干渉計を収容することにより、２つよりも多くのガス流方向のガス乱流に関する情報を求めるように構成することができる。これらの方向は直交させる必要はない。
【０１６８】
更に、システムは、システムにおける一つよりも多くの位置に関するガス乱流情報を求めるように構成することができる。例えば、システム１５におけるように、異なる３軸／平面干渉計は、可動ステージの隣接する側に配置して、これらの位置におけるガス乱流情報を提供することができる。別の構成として、または追加される形で、第２の３軸／平面干渉計を、システムにおける干渉計１０と同じ側に、この第２の干渉計の測定軸が、干渉計１０の測定軸が位置する平面の直交平面に平行であり、かつ直交平面に在るように配向するように設けることができる。従って、システムは、干渉計１０とステージ１６との間で直交方向に流れる乱流の影響に関する情報を求めることができる。勿論、他の構成を用いることもできる。
【０１６９】
概括すると、上に説明した分析法のうちのいずれの分析法もコンピュータハードウェアに、またはソフトウェアに、或いはハードウェア及びソフトウェアの両方の組み合わせに実装することができる。これらの方法は、標準プログラミング技法を使用するコンピュータプログラムに、本明細書に説明される方法及び図に従って実装することができる。プログラムコードを入力データに適用して、本明細書に説明される機能を実行し、そして出力情報を生成する。出力情報は、ディスプレイモニタのような一つ以上の出力装置に供給される。各プログラムを高位プロシージャ言語またはオブジェクト指向プログラミング言語で実装することにより、コンピュータシステムと通信することができる。しかしながら、プログラムは、アセンブリ言語またはマシン言語で必要に応じて実装することができる。いずれの場合においても、言語はコンパイル言語または解釈言語とすることができる。更に、プログラムは、該当する目的に予めプログラミングされた専用集積回路で実行することができる。
【０１７０】
このような各コンピュータプログラムは、プログラム可能な汎用または特殊用途コンピュータによって読み取ることができる記憶媒体または記憶装置（例えば、ＲＯＭまたは磁気ディスケット）に格納することにより、コンピュータを、記憶媒体または記憶装置がコンピュータによって読み取られて本明細書に説明される手順を実行するときに構成し、そして動作させることが好ましい。コンピュータプログラムは、キャッシュメモリまたはメインメモリにプログラム実行中に格納することもできる。分析法は、コンピュータプログラムによって構成されるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として実装することもでき、この場合、このように構成される記憶媒体によって、コンピュータを特殊な所定の態様で動作させて、本明細書に説明される機能を実行させることができる。
【０１７１】
実施形態では、他の種々の誤差補正方法を使用して、干渉計測定における他の誤差原因を低減することができる。例えば、等式（８）におけるガス流の滞留の影響は、信号処理によって、引用される米国特許第６，８４２，２５６号明細書、及び米国特許出願公開公報第２００５／０２３７５３６  Ａ１号明細書に記載されているような滞留の影響の既知／測定特性を使用して補正することができる。滞留の影響またはシステム的な影響の補正は、本出願の譲受人が保有する米国特許第４，６８５，８０３号明細書及び第４，７３３，９６７号明細書に記載されているような波長モニタを使用することにより部分的に行なうこともできる。これらの特許は共に、Ｇ．  Ｅ．  Ｓｏｍｍａｒｇｒｅｎによるものであり、これらの特許の内容が本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１７２】
或る実施形態では、ＳＤＰの測定値のオフセット誤差の影響は、米国特許出願公開公報第２００５／０２４８７７２  Ａ１号明細書及び第２００５／０２３７５３６  Ａ１号明細書に記載される手順を使用することにより測定することができる。表面形状を求めるための詳細は、米国特許出願公開公報第２００５／０１６２６６４  Ａ１号明細書及び米国特許出願公開公報第２００５／０１４６７２７  Ａ１号明細書にも記載されている。４つの前記の公開公報の内容が全て本明細書において参照されることにより、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１７３】
或る実施形態では、干渉計測定における周期誤差を補正することもできる。線形変位測定値に含まれる周期誤差は、「干渉測定値の平均における周期誤差の低減」と題する米国特許第６，８９１，６２４号明細書、及び「干渉計システムにおける周期誤差補正」と題する米国特許第６，９５０，１９２号明細書に記載されているような一つ以上の方法を使用することにより低減する（例えば除去する）、そして／または補正することができ、これらの特許は共にＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによるものであり、そしてこれらの特許の内容が本明細書において参照されることにより、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１７４】
別の周期誤差補正方法の例は、本出願の譲受人が保有するＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる、「干渉法による周期誤差補正」と題する米国特許出願番号第６，８０６，９６１号明細書に記載されており、この特許出願の内容が本明細書において参照されることにより、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１７５】
周期誤差補正方法の別の例は、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌ及びＰｅｔｅｒ  ｄｅ  Ｇｒｏｏｔによる「直交偏光入力ビーム成分の間の伝搬における角度差を用いる干渉計システム及び方法」と題する米国特許第６，７７８，２８０号明細書に記載されており、この特許の内容が本明細書において参照されることにより、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１７６】
周期誤差補正方法の更に別の例は、Ｈｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによる「傾斜干渉計」と題する米国特許第６，８０６，９６２号明細書に記載されており、この特許の内容が本明細書において参照されることにより、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
【０１７７】
周期誤差補正に関する他の方法は、「距離測定及び分散干渉法における周期誤差を特徴付け、そして補正するシステム及び方法」と題する米国特許第６，１３７，５７４号明細書、「干渉計システムにおける非線形性を定量化するシステム及び方法」と題する米国特許第６，２５２，６６８  Ｂ１号明細書
、及び「干渉計システムにおける非線形性を定量化するシステム及び方法」と題する米国特許第６，２４６，４８１号明細書に記載されている方法を含み、これらの３つの特許の全てがＨｅｎｒｙ  Ａ．  Ｈｉｌｌによるものであり、上に引用される３つの特許、及び特許出願の内容が本明細書において参照により、当該内容の全体が本明細書に組み込まれる。
リソグラフィ用途
上に説明したように、リソグラフィツールは、コンピュータチップなどのような大規模集積回路を形成するために使用されるリソグラフィ用途において特に有用である。リソグラフィツールは、液晶表示パネルのようなフラットディスプレイパネルを製造するためにも使用される。リソグラフィは、半導体製造産業の発展を推進するキーテクノロジーである。重ね合わせ精度の向上は、線幅（設計ルール）を１００ｎｍにまで小さくし、更に１００ｎｍ未満にするための最も困難な技術的課題のうちの一つであり、これについては、例えばＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｒｏａｄｍａｐ（半導体産業のロードマップ），  ｐ．  ８２  （１９９７）を参照されたい。
【０１７８】
重ね合わせ精度は、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され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的価値は非常に大きい。リソグラフィツールによる歩留まりが１％上がるたびに、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、そしてリソグラフィツールベンダーには、それに匹敵する大きな利益がもたらされる。上に説明される方法及び装置は、重ね合わせ精度を、リソグラフィツールにおける局所屈折率変化に関連するステージ位置決め誤差を小さくすることにより向上させることができる。
【０１７９】
リソグラフィツールの機能は、空間的にパターニングされた放射線をフォトレジストに覆われたウェハに誘導することである。このプロセスでは、ウェハのどの位置が放射線を受けるのかを決定し（位置合わせ）、そして放射線をフォトレジストに当該位置で当てる（露光）。
【０１８０】
ウェハを正しく位置決めするために、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することができる。位置合わせマークの測定位置によってウェハのツール内での位置を決定する。この情報は、ウェハ表面を所望通りにパターニングするための描画法と共に、空間的にパターニングされた放射線に対するウェハの位置合わせを誘導するために用いられる。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並進移動可能なステージでウェハを移動させて、放射線でウェハの正しい位置を露光するようにする。
【０１８１】
露光の間、放射線源で、パターニングされたレチクルを照射し、このレチクルで放射線を散乱させて空間的にパターニングされた放射線を生成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、そしてこれらの用語は以下において同じ意味に使用される。縮小リソグラフィの場合、縮小レンズが散乱放射線を収集してレチクルパターンの縮小像を形成する。別の構成として、近接転写の場合、散乱放射線はウェハに接触する前に短い距離（通常、ミクロンのオーダー）を伝搬してレチクルパターンの１：１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放射線パターンをレジスト内の潜像に変化させる。
【０１８２】
これまでに説明したシステムのような干渉計測定システムは、ウェハ及びレチクルの位置を制御し、レチクル像をウェハに転写する位置決め機構の重要な構成要素である。このような干渉計システムが上記のような機能を含む場合、システムによって測定される距離の精度は、長い期間に亘って、オフラインメンテナンスを実施することなく高めることができ、そして／または維持することができるので、歩留まりが向上し、そしてツールの故障時間が短くなってスループットが高くなる。
【０１８３】
概括すると、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、照明システム及びウェハ位置決めシステムを含む。照明システムは紫外線、可視光線、ｘ線、電子線またはイオン放射線のような放射線を供給する放射線源、及び放射線にパターンを付与することにより空間的にパターニングされた放射線を生成するレチクルまたはマスクを含む。更に、縮小リソグラフィの場合、照明システムは空間的にパターニングされた放射線をウェハに結像させるレンズアセンブリを含むことができる。結像した放射線で、ウェハを覆うレジストを露光する。照明システムは更に、マスクを支持するマスクステージ、及びマスクを通して誘導される放射線に対するマスクステージの位置を調整する位置決めシステムを含む。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、及び結像した放射線に対するウェハステージの位置を調整する位置決めシステムを含む。集積回路を形成するために、多くの露光工程を行なうことができる。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及びＢ．Ｗ． ＳｍｉｔｈによるＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ， Ｉｎｃ．， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， １９９８）を参照されたく、この参考文献の内容は、本明細書において参照により本明細書に組み込まれる。
【０１８４】
上記の干渉計システムを使用して、レンズアセンブリ、放射線源または支持構造のような露光システムの他の構成要素に対するウェハステージ及びマスクステージの各々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、そして測定オブジェクトをマスクステージ及びウェハステージのうちの一方のステージのような可動要素に取り付けることができる。別の構成として、状態を逆にすることができ、この場合、干渉計システムを可動オブジェクトに取り付け、そして測定オブジェクトを固定オブジェクトに取り付ける。
【０１８５】
更に広い意味においては、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の構成要素に対する露光システムのいずれか一つの構成要素の位置を測定することができ、この場合、干渉計システムは、これらの構成要素のうちの一つの構成要素に取り付けられるか、或いは一つの構成要素によって支持され、そして測定オブジェクトは、これらの構成要素のうちの他の構成要素に取り付けられるか、或いは他の構成要素によって支持される。
【０１８６】
干渉計システム１１２６を使用するリソグラフィツール１１００の別の例を図３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。ここでは、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位置決めし、そして支持する。スキャナ１１００はフレーム１１０２を含み、このフレームには他の支持構造、及びこれらの構造に搭載される種々の構成要素が搭載される。露光基台１１０４は、当該露光基台の上に取り付けられるレンズハウジング１１０６を有し、このハウジングの上に、レチクルまたはマスクステージ１１１６が取り付けられ、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位置決めシステムを要素１１１７で模式的に示す。位置決めシステム１１１７は、例えば圧電変換素子及び対応する制御電子機器を含むことができる。記載されるこの実施形態には含まれていないが、上記の干渉計システムのうちの一つ以上を使用してマスクステージだけでなく、リソグラフィ構造を形成するプロセスにおいて高精度にモニタリングする必要がある位置を有する他の可動要素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を参照されたい）。
【０１８７】
露光基台１１０４の下方に吊り下げられているのは支持基台１１１３であり、この支持基台にはウェハステージ１１２２が搭載される。ステージ１１２２は、干渉計システム１１２６によってステージに誘導される測定ビーム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を要素１１１９で模式的に示す。位置決めシステム１１１９は、例えば圧電変換素子及び対応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基台１１０４に取り付けられる干渉計システムに戻る。干渉計システムは、これまでに説明した複数の実施形態のうちのいずれかの実施形態とすることができる。
【０１８８】
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）ビームはビーム整形光学アセンブリ１１１２を通過し、そしてミラー１１１４によって反射された後、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）はウェハステージ１１２２上のウェハ（図示せず）に、レンズハウジング１１０６内に搭載されるレンズアセンブリ１１０８を通して結像される。基台１１０４及び当該基台によって支持される種々の構成要素は、バネ１１２０で指示される減衰システムによって周囲の振動から絶縁される。
【０１８９】
リソグラフィスキャナの他の実施形態では、これまでに記載されている複数の干渉計システムのうちの一つ以上の干渉計システムを使用して、複数の軸に沿った距離、及び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（またはマスク）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、他のビームとして、例えばｘ線ビーム、電子ビーム、イオンビーム、及び可視光ビームを挙げることができる。
【０１９０】
或る実施形態では、リソグラフィスキャナはコラム基準（ｃｏｌｕｍｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）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誘導し、外部基準経路は、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誘導する基準ミラー（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に取り付けられる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によって生成される干渉信号は、照射ビームに対するステージの位置の変化を示す。更に、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または他の可動構成要素の位置の変化を測定するように位置決めすることができる。最後に、干渉計システムは、スキャナの他にステッパを含む、またはスキャナではなく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。
【０１９１】
この技術分野では公知のことであるが、リソグラフィは、半導体装置を形成する形成方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５，４８３，３４３号明細書にはそのような形成方法の工程の概要が記載されている。これらの工程について、図４ａ及び４ｂを参照しながら以下に説明する。図４ａは、半導体チップ（例えば、ＩＣまたはＬＳＩなど）のような半導体装置、液晶パネル、またはＣＣＤを形成するシーケンス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プロセスである。工程１１５２は、マスクを回路パターン設計に基づいて作製するプロセスである。工程１１５３は、ウェハを、シリコンのような材料を使用することにより製造するプロセスである。
【０１９２】
工程１１５４は、前工程プロセスと呼ばれるウェハプロセスであり、このようにして予め作製しておいたマスク及びウェハを使用することによって、回路をリソグラフィを利用してウェハに形成する。十分高い空間分解能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に形成するために、リソグラフィツールをウェハに対して干渉法によって位置決めする必要がある。本明細書において説明される干渉計方法及びシステムは、ウェハプロセス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ために特に有用となり得る。
【０１９３】
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群として形成される前工程プロセスと呼ばれる組立工程である。この工程は、組み立て（ダイシング及びボンディング）、及びパッケージング（チップ封止）を含む。工程１１５６は検査工程であり、工程１１５５によって作製される半導体装置の動作性チェック、耐久性チェックなどが実施される。これらのプロセスにより、半導体装置を仕上げ、そして出荷する（工程１１５７）。
【０１９４】
図４ｂは、ウェハプロセス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に形成するＣＶＤプロセスである。工程１１６３は、電極をウェハに蒸着堆積法によって形成する電極形成プロセスである。工程１１６４は、イオンをウェハに注入するイオン注入プロセスである。工程１１６５は、レジスト（感光材料）をウェハに塗布するレジストプロセスである。工程１１６６は、露光（すなわちリソグラフィ）によって、上記した露光装置により、マスクの回路パターンをウェハに印刷する露光プロセスである。この場合も同じように、上記したように、本明細書において説明される干渉計システム及び方法を使用することにより、このようなリソグラフィ工程の精度および分解能を向上させる。
【０１９５】
工程１１６７は、露光されたウェハを現像する現像プロセスである。工程１１６８は、現像されたレジスト像を除く部分を除去するエッチングプロセスである。工程１１６９は、エッチングプロセスが施された後にウェハに残留するレジスト材料を剥離するレジスト剥離プロセスである。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に形成し、そして重ね合わせる。
【０１９６】
上記の干渉計システムは、オブジェクトの相対位置を正確に測定する必要がある他の用途において使用することもできる。例えば、基板またはビームのいずれかが移動するときに、レーザ、ｘ線、イオン、または電子ビームのような書き込みビームによってパターンが基板の上に刻印される適用形態では、干渉計システムを使用して、基板と書き込みビームとの相対移動を測定することができる。
【０１９７】
一例として、ビーム書き込みシステム１２００の模式図が図５に示される。光源１２１０は書き込みビーム１２１２を生成し、そしてビーム集束アセンブリ１２１４は、放射ビームを、可動ステージ１２１８によって支持される基板１２１６に誘導する。ステージの相対位置を求めるために、干渉計システム１２２０は、基準ビーム１２２２をビーム集束アセンブリ１２１４に取り付けられるミラー１２２４に誘導し、そして測定ビーム１２２６をステージ１２１８に取り付けられるミラー１２２８に誘導する。基準ビームはビーム集束アセンブリに取り付けられるミラーに接触するので、ビーム書き込みシステムは、コラム基準を使用するシステムの一例である。干渉計システム１２２０は、これまでに説明した複数の干渉計システムのうちのいずれの干渉計システムとすることもできる。干渉計システムによって測定される位置の変化は、基板１２１６上における書き込みビーム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上における書き込みビーム１２１２の相対位置を表わす測定信号１２３２をコントローラ１２３０に送信する。コントローラ１２３０は、出力信号１２３４を、ステージ１２１８を支持し、かつ位置決めする基台１２３６に送信する。更に、コントローラ１２３０は信号１２３８を光源１２１０に送信して、書き込みビーム１２１２の強度を変化させる、または書き込みビーム１２１２を遮断することにより、書き込みビームが、基板の選択位置においてのみ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に接触するようになる。
【０１９８】
更に、或る実施形態では、コントローラ１２３０は、ビーム集束アセンブリ１２１４に書き込みビームを基板の或る領域に亘って、例えば信号１２４４を使用して走査させることができる。その結果、コントローラ１２３０は、システムの他の構成要素に指示して、基板をパターニングさせる。パターニングは通常、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いて行なわれる。或る適用形態では、書き込みビームで、基板を覆うレジストをパターニングし、そして他の適用形態では、書き込みビームで、基板を直接パターニングする、例えばエッチングする。
【０１９９】
このようなシステムの重要な適用形態は、これまでに説明されているリソグラフィ法において使用されるマスク及びレチクルの作製である。例えば、リソグラフィマスクを作製するために、電子ビームを使用して、クロム被覆ガラス基板を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場合においては、ビーム書き込みシステムでは、電子ビーム経路を真空に保持する。また、書き込みビームが、例えば電子ビームまたはイオンビームである場合においては、ビーム集束アセンブリは、真空下において帯電粒子を基板の上に集束させ、かつ誘導する四重極レンズのような電界発生装置を含む。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他の場合においては、ビーム集束アセンブリは、放射線を基板に集束させ、かつ誘導する対応する光学系を含む。
【０２００】
他の実施形態は次の請求項に含まれる。
尚、国際出願の英文明細書中にＪＩＳコードで表記できない箇所があったため、この翻訳文では代替表記を使用した、具体的には、〜Φ，Δφ及び＜ｔ＞は、
【０２０１】
【数４３】
2010507804.tif 000045
のように、国際出願の明細書ではギリシャ文字の上に「チルダ」や「バー」を付けて表現されていたが、便宜上、翻訳文では〜又はΔを付けるか、＜  ＞で囲って表現した。
【図１ａ】
2010507804.tif 000046
【図１ｂ】
2010507804.tif 000047
【図２ａ】
2010507804.tif 000048
【図２ｂ】
2010507804.tif 000049
【図３】
2010507804.tif 000050
【図４ａ】
2010507804.tif 000051
【図４ｂ】
2010507804.tif 000052
【図５】
2010507804.tif 000053
【図６】
2010507804.tif 000054
【国際調査報告】
2010507804.tif 000055
2010507804.tif 000056