(57)【要約】      （修正有）【課題】リソグラフ装置、デバイス製造方法及びＺ変位を決定するための方法を提供すること。【解決手段】レーザ・ビームの関連する部分がｚ方向に平行にならないように干渉計システムの１つ又は複数の測定ミラー３０及び／又は測定レーザ・ビーム２０を配置する。それにより確実に干渉計システム及びその部品を放射ビームから遠ざけて配置することができるので、放射ビームのための投影システムを直径がより大きい投影システムにすることができ、且つ、対象の周りのエア・シャワーをより均質にすることができる。  【選択図】図３
2005236295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内の、ｚ方向に沿って展開する光軸を有する放射ビームによって照射される対象の前記ｚ方向に沿った変位を決定する方法であって、
参照レーザ・ビームを提供する段階と、
法線基準が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすように前記対象に対する位置が固定された測定ミラーに入射する、実質的に直角に導かれる測定レーザ・ビームを提供する段階であって、干渉信号を提供するべく前記測定レーザ・ビームが実質的に逆反射し、且つ、前記測定レーザ・ビームの少なくとも一部が前記参照ビームとオーバラップする段階と、
前記干渉信号の変化を正確に測定する段階と、
前記対象の前記ｚ方向に沿った変位を決定するべく前記変化を処理する段階とを含む方法。
【請求項２】
装置内の、ｚ方向に対して直角をなす平面内を実質的に展開する表面を有し、且つ、前記ｚ方向に沿って展開する光軸を有する放射ビームによって照射される対象の前記ｚ方向に沿った変位を決定する方法であって、
干渉計システムを提供する段階であって、前記干渉計システムが、
少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを生成するようになされたレーザ・ビーム発生器システムと、
少なくとも１つのミラーであって、前記少なくとも１つのミラーが、前記対象に対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーを備え、測定ミラーの法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラーと、
前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームによって生成される干渉信号を受信し、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するようになされた干渉信号処理システムとを備えた干渉計システムを提供する段階と、
前記測定レーザ・ビームが前記鏡映表面に対して実質的に直角をなす方向を前記測定ミラーに向かって導かれ、且つ、前記測定レーザ・ビームが前記測定ミラーで実質的に逆反射し、それにより前記干渉信号を生成するべく前記測定レーザ・ビームの少なくとも一部が前記参照ビームとオーバラップするように前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームを提供する段階と、
前記干渉信号の変化を正確に測定する段階と、
前記対象の前記ｚ方向に沿った変位を決定するべく前記変化を処理する段階とを含む方法。
【請求項３】
前記測定ミラーが、該測定ミラーの法線が前記ｚ方向に対して、αが約６０°と約８７°の間である角度αを含むように配置された、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記測定ミラーが、該測定ミラーの法線が前記ｚ方向に対して、αが約７５°と８５°の間である角度αを含むように配置された、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記測定レーザ・ビームが、前記放射ビームの光軸と前記対象の表面が交差するポイントと、前記測定ミラーに入射する前記測定レーザ・ビームの一部の光軸と一致する線との間の距離が６ｍｍ未満になるように導かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの追加変位が決定され、前記対象のｚ方向の変位を決定するべく前記干渉信号処理システムが前記追加変位を使用する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
装置内の、ｚ方向に対して直角をなす平面内を実質的に展開する表面を有し、且つ、前記ｚ方向に沿って展開する光軸を有する放射ビームによって照射される対象の前記ｚ方向に沿った変位を決定する方法であって、
干渉計システムを提供する段階であって、前記干渉計システムが、
少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを生成するべく配置され、且つ、構築されたレーザ・ビーム発生器システムと、
少なくとも２つのミラーからなるミラー・セットであって、そのうちの少なくとも１つが、前記対象に固定接続された、鏡映表面を有する測定ミラーであり、測定ミラーの法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなし、また、少なくとも１つが、前記装置に対する位置が固定された個別ミラーであるミラー・セットと、
前記参照ビーム及び前記測定ビームによって生成される干渉信号を受信し、前記干渉信号の変化に基づいて変位を決定するべく配置され、且つ、構築された干渉信号処理システムとを備えた干渉計システムを提供する段階と、
参照レーザ・ビーム及び測定レーザ・ビームを提供する段階であって、前記測定レーザ・ビームが、前記測定レーザ・ビームが前記測定ミラーで前記個別ミラーに向かって、前記個別ミラーに対して実質的に直角をなす方向に反射し、干渉信号を提供するべく前記測定レーザ・ビームの少なくとも一部が前記参照レーザ・ビームとオーバラップするように前記測定ミラーに向かって導かれる段階と、
前記干渉信号の変化を正確に測定する段階と、
前記ｚ方向の前記変位を決定するべく前記干渉信号の前記変化を処理する段階とを含む方法。
【請求項８】
リソグラフ装置であって、
ｚ方向に光軸を有する、対象を照射するための放射ビームを提供するようになされた投影システムと、
前記対象を保持するようになされた可動ホルダと、
前記対象のｚ方向に沿った変位を決定するようになされた干渉計システムであって、
少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを生成するようになされたレーザ・ビーム発生器システムと、
少なくとも１つのミラーであって、前記少なくとも１つのミラーが、前記対象に対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーを備え、鏡映表面の法線基準が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラーと、
前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームに基づいて干渉パターンを受け取り、且つ、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するようになされた干渉信号処理システムとを備えた干渉計システムとを備え、
前記鏡映表面の法線が、前記測定レーザ・ビームが前記鏡映表面に入射する方向に実質的に平行であるリソグラフ装置。
【請求項９】
前記干渉計システムに動作接続された、前記ホルダを移動させるようになされたホルダ・ムーバ・システムをさらに備えた、請求項８に記載のリソグラフ装置。
【請求項１０】
前記ホルダ・ムーバ・システムが、前記ホルダをｚ方向に沿って移動させる際に、前記干渉計システムによって少なくとも制御される、請求項９に記載のリソグラフ装置。
【請求項１１】
前記測定ミラーが、該測定ミラーの法線が前記ｚ方向に対して、αが約６０°と８７°の間である角度αを含むように配置された、請求項８に記載のリソグラフ装置。
【請求項１２】
前記測定ミラーが、該測定ミラーの法線がｚ方向に対して、αが約７５°と８５°の間である角度αを含むように配置された、請求項１１に記載のリソグラフ装置。
【請求項１３】
前記測定レーザ・ビームが、前記放射ビームの光軸と前記対象の表面が交差するポイントと、前記測定ミラーに入射する前記測定レーザ・ビームの一部の光軸と一致する線との間の距離が６ｍｍ未満になるような方向を有する、請求項８に記載のリソグラフ装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの追加方向の少なくとも１つの追加変位を決定するようになされた追加変位測定システムをさらに備え、前記干渉信号処理システムが、前記対象のｚ方向の変位の決定に前記追加変位を使用するべく配置され、且つ、構築された、請求項８に記載のリソグラフ装置。
【請求項１５】
前記干渉計システムが少なくとも１つの追加変位を決定するようになされ、前記干渉信号処理システムが、前記光信号と前記少なくとも１つの追加変位の組合せを前記ｚ変位の値に変換するべく構築され、且つ、配置された、請求項８に記載のリソグラフ装置。
【請求項１６】
前記レーザ・ビーム発生器システムが、前記ホルダの少なくとも１つの追加変位を決定するための少なくとも１つの追加測定レーザ・ビーム及び少なくとも１つの追加参照レーザ・ビームを提供することができる、請求項８に記載のリソグラフ装置。
【請求項１７】
前記測定レーザ・ビーム及び少なくとも１つの追加測定レーザ・ビームが実質的に平行であり、且つ、前記測定ミラーに入射する、請求項１６に記載のリソグラフ装置。
【請求項１８】
前記干渉計システムが、前記ホルダに対する位置が固定された、追加鏡映表面を有する追加測定ミラーをさらに備え、追加測定ミラーの追加法線基準が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなし、前記少なくとも１つの追加測定レーザ・ビームが前記追加法線に実質的に平行の方向から前記追加測定ミラーに入射する、請求項１７に記載のリソグラフ装置。
【請求項１９】
前記測定ミラー及び前記追加測定ミラーが前記ホルダの対向する面に提供された、請求項１８に記載のリソグラフ装置。
【請求項２０】
リソグラフ装置であって、
ｚ方向に光軸を有する、対象を照射するための放射ビームを提供するようになされた投影システムと、
前記対象を保持するようになされた可動ホルダと、
前記対象のｚ方向に沿った変位を決定するようになされた干渉計システムであって、
少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを生成するようになされたレーザ・ビーム発生器システムと、
少なくとも１つのミラーであって、前記少なくとも１つのミラーが、前記対象に対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーを備え、鏡映表面の法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラーと、
前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームに基づいて干渉パターンを受け取り、且つ、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するようになされた干渉信号処理システムとを備えた干渉計システムとを備え、
前記測定レーザ・ビームが、前記ｚ方向及び前記鏡映表面の法線を含む平面の外側の前記測定ミラーに入射する方向を有し、前記測定レーザ・ビームを実質的に逆反射するべく構築され、且つ、配置された個別ミラーが提供されたリソグラフ装置。
【請求項２１】
デバイス製造方法であって、
可動ホルダに対象を提供する段階と、
ｚ方向に光軸を有する放射ビームで前記対象を照射する段階と、
前記照射段階の少なくとも一部の間、前記対象を移動させる段階と、
前記対象のｚ方向に沿った変位を決定する段階であって、
参照レーザ・ビームを提供する段階と、
法線基準が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすように前記対象に対する位置が固定された測定ミラーに入射する、実質的に直角に導かれる測定レーザ・ビームを提供する段階であって、干渉信号を提供するべく前記測定レーザ・ビームが実質的に逆反射し、且つ、前記測定レーザ・ビームの少なくとも一部が前記参照ビームとオーバラップする段階と、
前記干渉信号の変化を正確に測定する段階と、
前記対象のｚ方向に沿った変位を決定するべく前記変化を処理する段階とを含む段階によって前記対象のｚ方向に沿った変位を決定する段階とを含む方法。
【請求項２２】
前記対象を照射する段階の少なくとも一部の間、前記放射ビームの光軸が前記ホルダ内の対象の外側に存在する、請求項２１に記載のデバイス製造方法。
【請求項２３】
デバイス製造方法であって、
ｚ方向に光軸を有する、対象を照射するための放射ビームを提供するようになされた投影システムを提供する段階と、
前記対象を保持するようになされた可動ホルダを提供する段階と、
前記対象のｚ方向に沿った変位を決定するようになされた干渉計システムを提供する段階であって、前記干渉計システムが、
少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを生成するようになされたレーザ・ビーム発生器システムと、
少なくとも１つのミラーであって、前記少なくとも１つのミラーが、前記対象に対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーを備え、鏡映表面の法線基準が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラーと、
前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームに基づいて干渉パターンを受け取り、且つ、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するようになされた干渉信号処理システムとを備え、前記鏡映表面の法線が、前記鏡映表面に入射する前記測定レーザ・ビームの方向に実質的に平行である干渉計システムを提供する段階と、
対象を前記ホルダに固着する段階と、
前記放射ビームで前記対象を照射する段階と、
前記照射段階の少なくとも一部の間、前記対象を移動させる段階とを含み、
前記対象のｚ変位を、前記リソグラフ装置の干渉計システム及び干渉信号処理システムに基づいて決定する方法。
【請求項２４】
前記対象を照射する段階の少なくとも一部の間、前記放射ビームの光軸が前記ホルダ内の対象の外側に存在する、請求項２３に記載のデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフ装置内の対象物のｚ方向に沿った変位を決定する機能を有するリソグラフ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターン化装置を使用して、ＩＣの個々の層に対応する所望の回路パターンが生成され、このパターンが、放射線感応材料（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイからなる）に画像化される。
【０００３】
通常、このような装置は、投影放射ビームを供給するための照明システム、パターン化装置を支持するための支持構造、基板を保持するための基板ホルダ及びパターン化されたビームを基板の目標部分に投射するための投影システムを備えている。ここで説明したリソグラフ装置に関する詳細な情報については、たとえば、参照により本明細書に援用する米国特許第６，０４６，７９２号から得られる。
【０００４】
本明細書に使用している「パターン化装置」という用語は、入射する放射ビームの断面を、基板の目標部分に生成すべきパターンに対応するパターンにパターン化するべく使用することができる機構を意味するものとして広義に解釈されたい。また、この文脈においては、「光バルブ」という用語を使用することも可能である。一般的には、このパターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路或いは他のデバイス（以下を参照されたい）中の特定の機能層に対応している。このようなパターン化装置の実施例には、以下のものがある。
【０００５】
マスク：
マスクの概念についてはリソグラフにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。このようなマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスクに衝突する放射をマスク上のパターンに従って選択的に透過させ（透過型マスクの場合）、或いは選択的に反射させている（反射型マスクの場合）。マスクの場合、支持構造は、通常、入射する放射ビーム中の所望の位置に確実にマスクを保持することができ、且つ、必要に応じてマスクをビームに対して確実に移動させることができるマスク・テーブルである。
【０００６】
プログラム可能ミラー・アレイ：
粘弾性制御層及び反射型表面を有するマトリックス処理可能表面は、このような装置の実施例の１つである。このような装置の基礎をなしている基本原理は、（たとえば）反射型表面の処理領域が入射光を回折光として反射し、一方、未処理領域が入射光を非回折光として反射することである。適切なフィルタを使用することにより、前記非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、回折光のみを残すことができるため、この方法により、マトリックス処理可能表面の処理パターンに従ってビームがパターン化される。必要なマトリックス処理は、適切な電子手段を使用して実行される。このようなミラー・アレイに関する詳細な情報については、たとえば、いずれも参照により本明細書に援用する米国特許第５，２９６，８９１号及び第５，５２３，１９３号から得られる。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、たとえば、必要に応じて固定若しくは移動させることができるフレーム或いはテーブルとして具体化することができる。
【０００７】
プログラム可能ＬＣＤアレイ：
参照により本明細書に援用する米国特許第５，２２９，８７２号に、このような構造の実施例の１つが記載されている。この場合の支持構造も、プログラム可能ミラー・アレイの場合と同様、たとえば、必要に応じて固定若しくは移動させることができるフレーム或いはテーブルとして具体化することができる。
【０００８】
分かり易くするために、本明細書の以下の特定の部分、とりわけ実施例の部分にはマスク及びマスク・テーブルが包含されているが、このような実施例の中で考察されている一般原理は、上で説明したパターン化装置のより広義の文脈の中で理解されたい。
【０００９】
通常、１枚のウェハには、投影システムを介して順次露光される目標部分に隣接する回路網全体が含まれている。現在、マスク・テーブル上のマスクによるパターン化を使用しているリソグラフ装置には２種類の装置がある。そのうちの１つは、マスク・パターン全体を目標部分に１回で露光することによって目標部分の各々を照射する装置で、一般にウェハ・ステッパと呼ばれている。もう１つは、マスク・パターンを投影ビームで所与の基準方向（「走査」方向）に連続的に走査し、且つ、基板テーブルをこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々を照射する装置で、一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれている。通常、投影システムは、倍率係数Ｍ（通常＜１）を有しているため、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度を係数Ｍ倍した速度になる。上で説明したリソグラフ装置に関する詳細な情報については、たとえば、参照により本明細書に援用する米国特許第６，０４６，７９２号から得られる。
【００１０】
リソグラフ装置を使用した製造プロセスでは、少なくとも一部が放射線感応材料（レジスト）の層で被覆された基板上にパターンが画像化される。この画像化工程に先立って、プライミング、レジスト・コーティング及びソフト・ベークなどの様々な処理手順が基板に加えられる。放射線への露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び画像化されたフィーチャ（形状）の測定／検査などの他の処理手順が基板に加えられる。この一連の処理手順は、デバイス、たとえばＩＣの個々の層をパターン化するための基本として使用される。この一連の処理手順に続いて、このようなパターン化された層にエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などの様々な処理が施される。これらはすべて個々の層の仕上げを意図したものである。
【００１１】
複数の層を必要とする場合、すべての処理手順又はそれらの変形手順を新しい層の各々に対して繰り返さなければならないが、最終的にはデバイスのアレイが基板（ウェハ）上に出現する。これらのデバイスは、次に、ダイシング或いはソーイングなどの技法を使用して互いに分離され、分離された個々のデバイスがキャリアに実装され、或いはピンに接続される。このようなプロセスに関する詳細な情報については、たとえば、参照により本明細書に援用する著書「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著、第３版、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ  ０−０７−０６７２５０−４）から得られる。
【００１２】
分かり易くするために、以下、投影システムを「レンズ」と呼ぶが、この用語には、たとえば、屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。また、放射システムには、投影放射ビームを導き、整形し、或いは制御するための任意の設計タイプに従って動作するコンポーネント（構成要素）が含まれており、以下、このようなコンポーネントについても、集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。また、リソグラフ装置は、複数の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であっても良く、このような「多重ステージ」装置の場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。たとえば、いずれも参照により本明細書に援用する米国特許第５，９６９，４４１号及びＷＯ９８／４０７９１号に、二重ステージ・リソグラフ装置が記載されている。
【００１３】
また、リソグラフ装置は、複数の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であっても良く、このような「多重ステージ」装置の場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。たとえば、いずれも参照により本明細書に援用する米国特許第５，９６９，４４１号及びＷＯ９８／４０７９１号に、二重ステージ・リソグラフ装置が記載されている。
【００１４】
最新技術では、ｘ−ｙ平面内を展開している対象のｚ方向の変位を決定するべく干渉計システムを使用したリソグラフ投影システムが知られている。たとえば米国特許第６，０２０，９６４号に、投影ビームがｚ方向に移動し、且つ、ｚ変位を決定するための干渉計システムが、ｘ−ｙ平面に対して４５°の角度で基板テーブルに固定接続されたミラーと、基板テーブルの上方のｘ−ｙ平面内を展開した鏡映表面を有する基準ｚミラーと、４５°ミラーに水平に入射し、ｚ基準ミラーへ向かって垂直に導かれるレーザ・ビームとを備えたリソグラフ投影システムが開示されている。ｚ基準ミラーは、レーザ・ビームを４５°ミラーへ反射して戻し、さらに光検出器へ向けて戻すことができ、それにより干渉信号を正確に測定し、測定した干渉信号からｚ方向の変位を決定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このリソグラフ投影システムの欠点は、ｚ基準ミラーが存在していることである。ｚ基準ミラーは、４５°ミラーの上方を投影ビームの方向に配置されているため、投影レンズ及び／又は投影ビームのための空間が制限されている。より大きい開口数及びより高いレンズ品質の要求により、投影レンズの直径はますます大きくなる傾向にある。
【００１６】
また、多くのリソグラフ投影システムには、エア・シャワーを使用して起動されるパージ・プロセスが存在している。熱的な配慮により、ほとんどの場合、このエア・シャワーは下流側、つまり、投影ビームに平行に導かれているため、望ましくないことには、投影ビームの近傍に存在するあらゆる物体によってエア・シャワーが妨害されている。
【００１７】
米国特許第６，２８５，４４４号に、水平に入射した測定レーザ・ビームがｚ軸から遠ざかる方向に反射するよう、４５°ミラーが４５°以外の角度を有する位置に傾斜した位置決めシステムが開示されている。知られているこのシステムは、投影レンズ及び／又は投影ビームのための空間制限の問題を部分的に解決しているが、ある点に関して、このシステムには依然として欠点があり、個別のｚ基準ミラーを依然としてエア・シャワー中に存在させる必要があるだけでなく、ｚ変位を決定するためには、このシステムには必ず２つ（若しくはそれ以上）のミラーが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本明細書において具体化し、且つ、広範囲に渡って説明するように、本発明の原理により、放射ビームの光軸の方向における対象の変位を決定する方法が提供され、それにより上で明確にした欠点が克服され、且つ、詳細には投影レンズ及び投影ビームの近傍における物体の存在が最少化される。一実施例では、上記方法には、測定レーザ・ビームが実質的に逆反射し、且つ、信号受信及び処理システムで測定レーザ・ビームの少なくとも一部が参照ビームとオーバラップし、それにより干渉信号が提供されるよう、参照レーザ・ビーム及び測定レーザ・ビームを提供する段階と、干渉信号の変化を正確に測定する段階と、ｚ方向の変位を決定するべく干渉信号の変化を処理する段階が含まれている。測定レーザ・ビームは、対象に対する位置が固定された測定ミラーに実質的に直角に入射するように導かれ、測定ミラーの法線はｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなしている。
【００１９】
詳細には、装置内の、ｚ方向に対して直角をなす平面内を実質的に展開し、且つ、装置によって提供される、ｚ方向に展開する光軸を有する放射ビームによる照射が可能な表面を有する対象のｚ方向の変位を決定するための方法であって、少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを提供するべく配置され、且つ、構築されたレーザ・ビーム発生器システムと、少なくとも１つのミラーからなるミラー・セットであって、ミラー・セットの少なくとも１つのミラーが、対象に対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーであり、測定ミラーの法線がｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラー・セットと、参照レーザ・ビーム及び測定レーザ・ビームによって生成される干渉信号を受信し、干渉信号の変化に基づいて変位を決定するべく配置され、且つ、構築された干渉信号受信及び処理システムとを備えた干渉計システムを提供する段階を含む方法が提供される。この方法には、さらに、参照レーザ・ビーム及び測定レーザ・ビームを提供する段階であって、測定レーザ・ビームが測定ミラーで実質的に逆反射し、且つ、信号受信及び処理システムで測定レーザ・ビームの少なくとも一部が参照ビームとオーバラップし、それにより干渉信号が提供されるよう、測定レーザ・ビームを鏡映表面に対して実質的に直角をなす方向を測定ミラーに向けて導く段階と、装置内の対象を変位させる段階と、干渉信号の変化を正確に測定する段階と、ｚ方向の変位を決定するべく干渉信号の変化を処理する段階が含まれている。
【００２０】
本発明による方法により、放射ビーム（の光軸）或いはエア・シャワー中若しくは近傍に存在する測定ミラー以外の部品を何ら必要とすることなくｚ変位を決定することができる。したがって、一方では投影システムの投影レンズ若しくは他の部品をより大きく、且つ、より精密に構築することができ、他方ではエア・シャワーの空気の流れをより一層均質にすることができる。これは、たとえば対象の照射に有利であるだけでなく、たとえば良く知られている光学特性を有する調節済み空気の均質な流れを使用して洗浄される干渉計システムの精度にとっても有利である。
【００２１】
本発明による方法は、放射ビームによる照射が可能な対象の干渉計システムによる装置内のｚ変位の正確な測定に関している。対象は単一ユニットであっても、或いは複合対象、たとえば装置のホルダ内若しくはホルダ上に固定される部分対象、たとえばウェハ・テーブル上のウェハなどであっても良い。本出願全体を通して、ｚ変位を決定することにより、ｚ基準位置が決定されると直ちに同じくｚ位置を決定することができることに留意されたい。そのために、たとえば１つ又は複数の基準マークが対象若しくはホルダ上にしばしば提供されている。
【００２２】
本発明による方法は、原理的には、干渉計システムを使用して変位が測定されるあらゆる装置に使用することができる。しかしながら、詳細には、リソグラフ装置の精度の要求が極めて厳格であるため、前記装置はリソグラフ装置であり、前記放射ビームは、フォトリソグラフ・パターン若しくは構造を対象に付与するためのパターン化された投影放射ビームである。他の可能性は、前記対象物の特性、たとえばウェハ表面の高さマップを測定するための放射ビームであろう。本明細書においては、特性を測定するための前記放射ビームにはレーザ・ビームを使用することができるが、本出願においては、「測定レーザ・ビーム」という用語には、変位を決定するために使用される干渉計システムにおけるレーザ・ビームを意味することが意図されている。
【００２３】
本出願におけるｚ方向は、放射ビームの光軸の方向であることに留意されたい。この方向は、日常生活におけるｚ方向、つまり垂直方向である必要はない。他の装置では、ｚ方向がたとえば水平方向である場合もある。この文脈においては、ｚ方向は、放射ビームの光軸の方向である。
【００２４】
本発明による干渉計システムは、最新技術で知られている構成要素及び特徴を備えることができる。詳細には、当分野の技術者には容易に提供可能であると思われるため、本発明の要点に関連しない細部については簡単な考察に止める。たとえば、レーザ・ビーム発生器は、１つ又は複数のビーム・スプリッタによって所望の数の参照レーザ・ビームと測定レーザ・ビームに分割されるレーザ・ビームを提供する単純なレーザ源を備えることができる。
【００２５】
たとえば、固定位置にあり、且つ、前記レーザ・ビームに対して直角をなす基準ミラーによって１つ又は複数の参照レーザ・ビームを（逆）反射させることができる。測定レーザ・ビーム及び対応する参照レーザ・ビームが関連する１つ又は複数のミラーで反射すると、前記ビームが光検出器上に結合される。この光検出器は、結合したビームによって生成される干渉パターンに特に敏感になるように構築されている。この光検出器は、受信した干渉パターンを処理し、且つ、数学公式によって実際の変位に変換するパターン受信及び処理システムの一部である。本明細書においては、空気の温度、入射角、様々なビームが移動する光路などの条件を考慮することができるが、これは、当分野の技術者が当然実践していることであり、詳細な考察は、本発明をより深く理解するために適切であると思われるものに止める。
【００２６】
本発明による装置では、測定ミラーは、前記測定ミラーに入射する測定レーザ・ビームに対して実質的に直角に配置されている。この場合、存在しているのは、両方の機能、つまり測定ミラーの機能と逆反射機能の両方を実行する物理ミラー１つのみである。この装置の場合、ミラー・セットのミラーの数が最小の１つに減少しており、そのためにコストが安価になっているだけでなく、上記方法の精度が向上している。ミラー・セットは、たとえばレーザ・ビーム発生器と測定ミラーの間の測定ビームの光路に沿った位置に配置された追加ミラーを備えることができることに留意されたい。このような１つ又は複数の追加ミラーは、たとえば測定レーザ・ビームを測定ミラーへ向けて導くために有用である。
【００２７】
測定ミラーには、原理的には逆反射器を使用することができる。逆反射器を使用することにより、測定レーザ・ビームの厳密な整列に対して（はるかに）鈍感な１つの反射器に両方の機能を結合するための極めて単純な方法が提供される。本出願に使用しているように、「逆反射」という用語には、入射ビームが入射する方向に無関係に、或いは少なくとも広範囲に渡る入射方向に対して、入射ビームが入射する方向と同じ方向に入射ビームを反射して戻すことができる表面を備えた対象を意味することが意図されている。コーナ・キューブ或いは隣接するコーナ・キューブの集合からなる箔はその一例である。この実施例は、極めて微小な変位の測定に有用である。
【００２８】
実用的なリソグラフ装置の場合、測定すべき変位が非常に大きく、たとえば３００ｍｍを超える変位であるため、直角に反射する（平面）ミラーによって、大きく、且つ、重くなり過ぎることになる逆反射器に勝る利点が提供される。したがって、有利には、測定ミラーは、前記測定ミラーに入射する測定レーザ・ビームに対して実質的に直角に配置されている。この実施例により、測定機能と逆反射機能の同じ結合が１つのミラーに提供されるが、実際に反射するミラー表面の平面度を、本質的に構造化されている逆反射器の平面度よりはるかに優れた平面度にすることができる点で、さらに利点が提供される。これは、とりわけ、隣接する複数のコーナ・キューブからなる逆反射器に適用される。
【００２９】
本出願においては、「反射器」という用語には、ミラー及び上で説明した逆反射器の両方が包含されていること、また、「逆反射器」という用語は、逆反射器の特性に対してだけではなく、ビームが直角に入射する場合は、ミラーの特性に対しても使用されていることに留意されたい。後者の場合もビームは逆反射するが、それは直角ビームの場合のみであることは明らかである。
【００３０】
米国特許第５，８０１，８３２号に、非ゼロ鋭角で対象（若しくはホルダ）に固定されるミラーを備えた、干渉計ビームがミラーに直角に入射する干渉計システムが開示されているが、このシステムは、ｘ−ｙ平面内の変位を測定するべく厳密に構築され、且つ、配置されており、このシステムのいずれの部分も、この干渉計信号からｚ変位を決定するようには構築され、且つ、配置されていない。また、前記システムを使用してｚ方向の変位を測定することができることについては、一切言及若しくは提案されていない。この知られているシステムでは、レーザ・ビーム及び傾斜ミラーには無関係の個別のビームを使用した投影ビーム集束誤差検出システムによってｚ変位が測定されていることに留意されたい。後者の測定システムのもう１つの欠点は、対象（たとえばウェハ）の表面で個別ビームを反射させなければならないことである。
【００３１】
したがって、投影ビームの中心軸、延いては追加ビームの中心軸が対象に入射しない場合、ｚ位置若しくはｚ変位を決定することは不可能である。本発明によれば、基準が分かっている場合、投影ビームが表面に入射しない場合であってもｚ変位を決定することができ、延いてはｚ位置を決定することができる。とりわけ表面を照射する可能性が高くなることに関する利点については、好ましい実施例の説明に関連して考察する。
【００３２】
有利には、測定ミラーは、前記測定ミラーの法線がｚ方向に対して角度αを含むように配置されている。αは約６０°と約８７°の間である。この範囲の角度により、入射し、且つ、反射する測定レーザ・ビームを、上記方法がｚ方向の変位に対して十分に敏感になる角度で確実に導くことができる。つまり、ｚ方向にほぼ平行にミラーが配置されないことが保証される。また、これらの角度により、レーザ・ビームが放射ビームの近傍から遠ざかる方向、つまりｚ方向の近傍から遠ざかる方向に移動するよう、十分に傾斜した方向からレーザ・ビームを確実に入射させることができる。この後者の注釈は、とりわけ、ミラーを備えた、測定レーザ・ビームが直角に入射する実施例に適用されることに留意されたい。
【００３３】
さらに有利な実施例では、αは約７５°と約８５°の間である。これには、照射すべき対象がほとんどの場合に薄く、且つ、実質的に平らであることが考慮されている。つまり、対象のｚ方向の寸法が直交する２つの方向の寸法よりはるかに小さい。また、通常、後者の２つの方向への移動の方がｚ方向への移動よりはるかに大きい。好ましい範囲の角度により、一方では測定ミラーに必要な寸法と他方では感度及び上で言及したビームの十分な傾斜方向の間の良好な妥協点が提供される。しかしながら、他の場合には、他の非ゼロ鋭角をαに使用することも可能である。
【００３４】
この説明を通して、１本の線と１つの平面の間の角度は、それらの間の最も小さい角度を意味することが意図されている。同様に、交差する２本の線と線の間の角度も、それらの間の最も小さい可能角度である。また、１本の線若しくは１つの平面と１つの方向、たとえばｚ方向との間の角度は、前記線若しくは前記平面と前記方向における線の間の角度を取るべきである。
【００３５】
上記実施例の場合、ミラー（若しくは逆反射器）は、放射ビームに対向させることも或いは放射ビームから離れさせることも可能である。つまり、ミラー若しくは逆反射器の表面の法線を正のｚ値の方向に向けることができ、或いは負のｚ値の方向に向けることができる。測定ミラーから見て下向きのビームは、通常、典型的なリソグラフ・マシンへの適応がより容易であるが、他の装置では上向きのビームが好ましい場合もある。実際、本明細書において以下で説明するように、アッベ誤差を最小化するためには上向きのビームが有利である。
【００３６】
また、本発明により、装置内の、ｚ方向に対して直角をなす平面内を実質的に展開し、且つ、装置によって提供される、前記ｚ方向に展開する光軸を有する放射ビームによる照射が可能な表面を有する対象の前記ｚ方向の変位を決定するための方法であって、少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを提供するべく配置され、且つ、構築されたレーザ・ビーム発生器システムと、少なくとも２つのミラーからなるミラー・セットであって、前記対象に固定接続され、且つ、鏡映表面を有する、その法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなす少なくとも１つの測定ミラーと、装置に対する位置が固定された少なくとも１つの個別ミラーとを備えたミラー・セットと、前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームによって生成される干渉信号を受信し、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するべく配置され、且つ、構築された干渉信号受信及び処理システムとを備えた干渉計システムを提供する段階を含む方法が提供される。この方法には、さらに、参照レーザ・ビーム及び測定レーザ・ビームを提供する段階であって、測定レーザ・ビームが、前記個別ミラーに対して実質的に直角をなす方向を前記個別ミラーに向かって前記測定ミラーで反射し、且つ、信号受信及び処理システムで測定レーザ・ビームの少なくとも一部が参照ビームとオーバラップし、それにより前記干渉信号が提供されるよう、測定レーザ・ビームを前記測定ミラーに向けて導く段階と、装置内の前記対象を変位させる段階と、前記干渉信号の変化を正確に測定する段階と、ｚ方向の前記変位を決定するべく前記干渉信号の変化を処理する段階が含まれており、前記測定レーザ・ビームが、ｚ方向及び前記測定ミラーの法線を含む平面の外側の前記測定ミラーに入射するように導かれる。
【００３７】
この実施例によれば、入射し、且つ、反射する測定レーザ・ビームがｚ方向に平行になることは絶対にない。個別ミラーは、入射するビームに対して直角に配置されたミラーであっても良い。
【００３８】
もう１つの有利な方法では、前記測定レーザ・ビームが、ｚ方向及び前記測定ミラーの法線を含む平面内の測定ミラーに、前記法線に対する角度がｚ方向と前記法線の間の角度とは異なる角度で入射するように導かれ、前記測定レーザ・ビームを逆反射するべく構築され、且つ、配置された個別ミラーが提供される。測定レーザ・ビームが測定ミラーに対して直角をなす平面内にｚ方向に万一存在している場合、測定レーザ・ビームがｚ方向に平行にならないことを保証するには、入射角がｚ方向の入射角とは異なっている場合、それで十分である。個別ミラーは、入射するビームに対して直角に配置されたミラーであっても良い。
【００３９】
既存の設備の改装に上記方法を使用することができることに留意されたい。詳細には、既存の多くの対象ホルダは、水平方向のｚ測定ビームを水平方向に展開しているｚ基準ミラーに向けて上向きに導くために使用される４５°ミラーを備えたミラー・ブロックを有している。入射する測定レーザ・ビームが４５°以外の角度で入射するよう、或いは入射する測定レーザ・ビームがｚ方向及び４５°ミラーの法線の平面内に存在しないよう、入射する測定レーザ・ビームの方向を変えることにより、測定ミラーに入射する測定レーザ・ビームのいずれの部分もｚ方向に平行にならないことが保証され、それにより個別逆反射反射器、たとえば直角ミラーを投影レンズ及びエア・シャワーから遠ざけて配置することができる。
【００４０】
有利には、測定レーザ・ビームは、放射ビームの光軸と放射ビームで照射すべき対象の前記表面が交差するポイントと、測定ミラーに入射する測定レーザ・ビームの一部の光軸と一致する線との間の距離が６ｍｍ未満になるように導かれており、そのようにすることにより、対象の傾斜に対する感度を確実に鈍くすることができる。通常、軸に沿った変位を前記軸に平行で、且つ、前記軸に対して変位した線に沿って測定する場合、前記変位の測定は、対象の傾斜による誤差（アッベ誤差）に敏感である。この場合、たとえば対象がｚ方向に移動し、且つ、両方の光軸に対して直角をなす軸の周りの傾斜が、測定レーザ・ビームの光路長の変化を補償するように生じる場合、対象の多くの部分、さらにはほとんどの部分のｚ方向の正味移動が非ゼロであるか、或いは少なくとも測定が不正確になる。この不正確性を回避するためには、対象が装置に対して回転するポイントに向けて測定レーザ・ビームを導くことが有利であり、また、有利には、好ましくはｚ情報を決定するポイント、たとえば放射ビームの光軸と放射ビームで照射すべき対象の前記表面が交差するポイントに向けて測定レーザ・ビームが導かれている。
【００４１】
詳細には、測定レーザ・ビームのうちの測定ミラーに入射する部分の光軸と一致する線は、前記回転ポイントの６ｍｍ以内、より好ましくは３ｍｍ以内に向けて導かれることが好ましい。対称性の配慮により、ほとんどの場合、この回転ポイントは、リソグラフ装置内の対象の中心位置における、照射すべき対象に放射ビームの光軸、たとえば投影ビームの光軸が入射するポイントである。測定レーザ・ビームは、前記ポイント、つまり距離が実質的にゼロであるポイントで光軸と交差することが最も好ましい。
【００４２】
有利には、少なくとも１つの追加変位が決定され、干渉信号受信及び処理システムが前記追加変位を使用してｚ方向の変位を決定している。この実施例は、たとえば対象若しくはホルダがｚ方向以外の方向に変位している場合に有利である。その場合、対象の変位、たとえばｚ方向に対して直角をなす方向の変位が、実際のｚ変位が存在しないにもかかわらず測定ミラーを変位させ、延いてはｚ変位を決定するための光路長を変化させる原因になり得ることを考慮することができる。追加変位を実際に測定することにより、実際のｚ変位を計算する際にこの追加変位を考慮することができる。１つ又は複数の追加変位は、既に提供されている装置によって、たとえば連続的に測定を実施することによって決定することができる。別法としては、追加干渉計システム或いは知られている他の任意の変位測定システムなどの追加変位測定システムによって決定することもできる。
【００４３】
１つ又は複数の追加変位の具体的な測定については、それ自体最新技術で知られているため、ここではごく簡単な説明に止める。たとえば、ｘ方向の変位を決定し、この変位が有している、ｚ変位を決定するための測定レーザ・ビームの光路長に対する影響を計算することができる。測定した光路長の変化にこの（正又は負の）変化を加え、そこから実際のｚ変位を決定することができる。
【００４４】
直交する２つの方向の変位から、或いはｚ方向と異なっている必要はないが、それぞれその方向に傾斜（若しくは回転）させることができ、且つ、ｚ方向に傾斜（若しくは回転）させることができる少なくとも２つの異なる方向の変位から１つ又は複数の追加変位を選択することができる。これらの変位は、適切な任意の方法で決定することができ、たとえば、それには限定されないが追加干渉計システムによって決定することができる。傾斜（若しくは回転）は、たとえば１つの同一ミラー上の２つの異なるポイントで変位を測定し、それらの相互距離を考慮することによって決定することができる。
【００４５】
また、本発明によれば、傾斜した２つの測定ミラー及び斜め方向から入射する２つの測定レーザ・ビームを、２つのミラーが互いの間に一定の角度を含むように使用して、ｚ変位及びたとえばｘ変位を測定することも可能である。
【００４６】
他の実施例では、対象若しくはホルダの２つの対向する面に本発明による測定ミラーを提供することができ、それにより、より敏感なｚ決定を得ることができ、また、対象の可能傾斜をより容易に処理することができる。
【００４７】
また、ｚ方向に対して一定の角度を有する本発明による第１の測定ミラー及びｘ変位を測定するためのｚ方向に平行の第２の測定ミラーなどの１つのミラーに複数の鏡映表面を結合することも可能である。これらのミラーを接続して１つの大きな相互接続鏡映表面を形成することができる。いずれの場合においても、１つ又は複数の測定レーザ・ビームを対応するミラーに結合することができる。
【００４８】
このパラグラフの他のすべての特徴については、実際の詳細を容易に具体化することができる当分野の技術者には知られていよう。上で説明した実施例のいくつかについては、好ましい実施例の説明の中でさらに説明する。
【００４９】
本発明の他の態様では、ｚ方向に光軸を有する、対象を照射するための放射ビームを提供するべく構築され、且つ、配置された投影システムと、前記対象を固定保持するべく構築され、且つ、配置された可動ホルダと、前記対象のｚ方向の変位を決定するべく構築され、且つ、配置された干渉計システムであって、少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを提供するべく配置され、且つ、構築されたレーザ・ビーム発生器システムと、少なくとも１つのミラーからなるミラー・セットであって、前記セットの少なくとも１つのミラーが、前記ホルダに対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーであり、鏡映表面の法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラー・セットと、前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームによって生成される干渉パターンを受け取り、且つ、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するべく配置され、且つ、構築された干渉信号受信及び処理システムとを備えた干渉計システムとを備え、前記鏡映表面の前記法線と、前記測定レーザ・ビームが前記鏡映表面に入射する方向が実質的に平行であるリソグラフ装置が提供される。
【００５０】
このリソグラフ装置は、本発明による方法の実行に極めて適している。詳細には、この装置により、対象（それぞれホルダ）のｚ方向の変位を、干渉計システムのあらゆる部分（ホルダ上の測定ミラー以外の）と投影システムの間の十分な距離で決定することができるため、より大きい投影システム、詳細には、より大きい直径を有するより大きい投影レンズを提供する可能性が提供される。
【００５１】
投影システムは、詳細には、対象にフォトリソグラフ・パターン若しくは構造を付与するためのパターン化された放射ビームを提供するべく構築され、且つ、配置されたシステムを備えることができることに留意されたい。他のいくつかのケースでは、投影システムは、たとえば、表面粗さなどの対象の特性を測定するためのビームを提供するべく構築され、且つ、配置されたシステムを備えることも可能である。分かり易くするために、このようなシステムは、すべて投影システムと呼ぶ。
【００５２】
一般的に、本発明による有利なリソグラフ装置のほとんどは、本発明による方法の説明に関連して既に説明した利点とほぼ同じ利点を提供しているため、ここでは簡単な説明に止める。
【００５３】
有利には、リソグラフ装置は、さらに、前記干渉計システムに動作接続された、前記ホルダを移動させるべく構築され、且つ、配置されたホルダ・ムーバ・システムを備えている。ホルダ（若しくは対象）を移動させるべく決定済みｚ変位の利用を可能にするためには、ホルダ・ムーバ・システムと干渉計システムを結合することが有利である。詳細には、ホルダ・ムーバ・システムは、少なくとも前記ホルダの前記ｚ方向への移動に関しては、前記干渉計システムによる制御が可能であり、したがって、ホルダをｚ方向へ移動させ、或いはホルダを制御するための、たとえば焦点が合った位置からの偏差によってｚ位置を決定するための装置などの個別の機器を使用する必要がない。
【００５４】
測定ミラーは、測定レーザ・ビームが前記測定ミラーに入射する方向に対して実質的に直角に配置されている。提供する必要があるのは、物理ミラー１個のみである。このようなミラーは、極端に平らな表面を備えることができる。本明細書においては、「実質的に直角に」という表現は、前記測定ミラーの法線に対して最大約２０ミリラジアンの角度で前記測定ミラーに入射するものとして解釈されたい。２０ミリラジアンという値は、光路長及びビームの直径に依存している。より一般的には、入射する測定レーザ・ビームと逆反射した測定レーザ・ビームが光検出器で少なくとも部分的にオーバラップする、という表現で表すことができる。したがって有効な式は、４＊（法線に対する角度）＊Ｌ≦ビームの直径、であり、測定レーザ・ビームは、対象／ホルダの関連する変位に対して、逆反射した測定レーザ・ビームが光検出器の位置での参照ビームとの少なくとも部分的なオーバラップを維持する角度で入射する。したがって干渉計システムは、常にその機能を確実に実行することができる。提供する必要があるのは測定ミラー１個のみであるが、たとえば測定レーザ・ビームを放射源からホルダ／対象へ向けて導くためのミラーを追加することも可能である。
【００５５】
有利には、測定ミラーは、前記測定ミラーの法線とｚ方向の角度がαになるように配置されている。αは約６０°と約８７°の間であり、より有利には７５°と８５°の間である。この範囲の角度により、ｚ方向の変位に対する十分な感度が提供され、且つ、（たとえばこの場合）Ｘ方向における妥当な移動範囲及びホルダ／ミラーの妥当な高さが提供される。これは、ｘ−ｙ平面内を展開している多くの実用ホルダの共通平坦形状に関連しているが、他のケースでは、たとえばホルダ及び／又はｘ−ｙ方向のストローク（最大変位）が測定レーザ・ビームの光路長と比較して比較的小さい場合、他の角度、たとえば４５°近辺などのもっと小さい角度を持たせることも可能である。
【００５６】
また、本発明により、ｚ方向に光軸を有する、対象を照射するための放射ビームを提供するべく構築され、且つ、配置された投影システムと、前記対象を固定保持するべく構築され、且つ、配置された可動ホルダと、前記対象のｚ方向の変位を決定するべく構築され、且つ、配置された干渉計システムであって、少なくとも１つの参照レーザ・ビーム及び少なくとも１つの測定レーザ・ビームを提供するべく配置され、且つ、構築されたレーザ・ビーム発生器システムと、少なくとも１つのミラーからなるミラー・セットであって、前記セットの少なくとも１つのミラーが、前記ホルダに対する位置が固定された、鏡映表面を有する測定ミラーであり、鏡映表面の法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなすミラー・セットと、前記参照レーザ・ビーム及び前記測定レーザ・ビームによって生成される干渉パターンを受け取り、且つ、前記干渉信号の変化に基づいて前記変位を決定するべく配置され、且つ、構築された干渉信号受信及び処理システムとを備えた干渉計システムとを備え、前記測定レーザ・ビームが、ｚ方向及び前記鏡映表面の前記法線を含む平面の外側の測定ミラーに入射する方向を有し、前記測定レーザ・ビームを実質的に逆反射するべく構築され、且つ、配置された個別ミラーが提供されたリソグラフ装置が提供される。
【００５７】
他の有利なリソグラフ装置では、測定レーザ・ビームは、ｚ方向及び前記測定ミラーの法線を含む平面内に位置し、且つ、前記法線に対する角度が、ｚ方向と前記法線の間の角度とは異なる角度を含む測定ミラーに入射する方向を有し、前記測定レーザ・ビームを逆反射するべく構築され、且つ、配置された個別ミラーが提供されている。いずれの場合においても、測定レーザ・ビームとｚ方向が平行になることはないため、追加逆反射ミラーなどの干渉計システムの部品を確実に投影システムから離して配置することができる。これらの２つの装置は、ｚ方向に対して４５°の測定ミラーに有用であり、たとえば既存の設備の改装に有用である。
【００５８】
有利には、測定レーザ・ビームは、放射ビームの光軸と放射ビームで照射すべき対象の前記表面が交差するポイントと、測定レーザ・ビームのうちの測定ミラーに入射する部分の光軸と一致する線との間の距離が６ｍｍ未満、好ましくは３ｍｍ未満、最も有利には実質的にゼロになる方向を有している。前記交差ポイントでは、いわゆるアッベ・アームは、それぞれ６ｍｍ未満、３ｍｍ未満及び実質的にゼロであり、したがってアッベ誤差が可能な限り小さくなる。より一般的には、対象が回転するポイントまでの距離は、それに対応して短くしなければならないが、ほとんどの場合、この回転ポイントには、放射ビームの光軸と対象の照射表面が交差するポイントを取ることができる。また、このポイントは、放射ビームの光軸と焦点面の交点に対応しているため、焦点とも呼ばれている。この回転ポイントは、第１のポイントの周りの回転が、異なる第２のポイントの周りの回転と平行移動を結合したものに数学的に同じであるため、原理的には任意のポイントを選択することができることに留意されたい。いずれにせよ平行移動が配慮され、且つ、測定されるため、必ずしもその必要はないが、前記焦点を回転ポイントとして常に採用することができる。
【００５９】
本発明による有利なリソグラフ装置は、さらに、少なくとも１つの追加方向の追加決定変位を決定するべく構築され、且つ、配置された追加変位測定システムを備えており、干渉信号受信及び処理システムは、前記追加変位のｚ方向の変位の決定に使用するべく配置され、且つ、構築されている。しかしながら、複数の変位の決定を可能にするために必ずしも１つ又は複数の追加変位測定システムを本発明による装置に提供する必要はないことに留意されたい。複数の変位の決定は、たとえば複数の測定を連続的に実施し、必要に応じて測定の方向を変更することによって実施することができる。
【００６０】
上で考察したように、１つ又は複数の追加変位測定システムを提供することにより、対象をｚ方向以外の１つ又は複数の他の方向に変位させることができ、且つ、装置による、或いはより有益には処理システムによるｚ変位の決定が可能になる。このような追加変位測定システムには、容量変位測定システム或いはエンコーダなどの知られている任意の変位測定システムを使用することができる。当然のことではあるが、本質的に他の方向の変位を決定することも可能である。
【００６１】
有利には、追加変位測定システムは追加干渉計システムであり、したがって正確な結果を得ることができ、且つ、本発明に使用されている、ｚ変位を決定するための干渉計システムと容易に組み合わせることができる。したがって、有利には、干渉計システムは、たとえばｘ方向の変位、ｙ方向の変位、ｘ軸に対して直角をなす平面内の回転、ｘ方向の周りの回転、ｙ方向の周りの回転及びｚ方向の周りの回転から選択される少なくとも１つの追加変位を決定するべく構築され、且つ、配置されており、干渉信号受信及び処理システムは、前記光信号と少なくとも１つの追加変位の組合せをｚ変位の値に変換するべく構築され、且つ、配置されている。本明細書においては、ｘ方向及びｙ方向は、通常の直交する２つの方向を意味しており、それぞれｚ方向と直交している。
【００６２】
個別の完全な干渉計システムを提供することができ、或いはビーム・スプリッタ、追加測定ミラーなどの追加部品を元の干渉計システムに備えることができる。可能回転若しくは傾斜を含む１つ又は複数の他の方向の変位が分かると、ｚ変位に対する修正を決定するべく簡単な数学演習が直ちに実施され、それにより、より正確なｚ変位が得られる。測定した変位の適切な一次結合など、いくつかの実施例について、好ましい実施例の説明の中で考察する。
【００６３】
レーザ・ビーム発生器システムは、ホルダの追加変位を決定するための少なくとも１つの追加測定レーザ・ビーム及び少なくとも１つの追加参照レーザ・ビームを提供することができることが好ましい。少なくとも１つの追加測定レーザ・ビームを有することにより、少なくとも２つの変位を同時に決定することができるが、これは、連続測定を排他するものではない。
【００６４】
有利には、前記測定レーザ・ビーム及び前記少なくとも１つの追加測定レーザ・ビームは、実質的に平行に前記測定ミラーに入射する。複数の測定レーザ・ビームを有する有利な実施例の１つは、２つの平行非一致測定レーザ・ビーム、好ましくは３つの平行非一致測定レーザ・ビームによって測定ミラーの変位が決定される実施例である。２つの測定レーザ・ビームを使用して測定することにより、測定ミラーの１つのポイントの絶対変位及び１つの軸の周りの傾斜を決定することができる。また、１つの平面内に存在しない３つの測定レーザ・ビームを使用して測定することにより、正確な変位及び２つの光軸の周りの傾斜を決定することができる。
【００６５】
リソグラフ装置の有利な実施例では、干渉計システムは、前記ホルダに対する位置が固定された、追加鏡映表面を有する追加測定ミラーを備えており、追加測定ミラーの追加法線が前記ｚ方向に対して非ゼロ鋭角をなし、少なくとも１つの追加測定レーザ・ビームが、前記追加法線に対して実質的に平行の方向から前記追加測定ミラーに入射している。この実施例は、対象若しくはホルダの両側のｚ変位の決定を本発明による方法を使用して実行する可能性を提供しており、より正確に測定することができる。有利には、この干渉計システムは、連続測定を排他するものではないが、測定レーザ・ビームを前記ミラーの各々に同時に提供するべく構築されている。前記ミラーは、ｚ方向に平行に走っているホルダの対称軸に対してミラー対称をなすように配置されていることが好ましい。
【００６６】
他の実施例では、干渉計システムは、ｘ変位を追加決定するべく構築されており、対象若しくはホルダは、ｘ方向に対して直角をなすｘ測定ミラーを備えている。また、ｘ測定レーザ・ビーム発生器は、前記ｘ測定ミラーにｘ測定レーザ・ビームを提供するべく構築されている。前記ｘ測定レーザ・ビームの光軸と一致する線と光軸の間の距離は２０ｍｍ未満であることが好ましく、それによりｘ変位を正確に決定することができる。これは、たとえば２つの対向するｚ測定ミラーと組み合わせて正確なｚ変位と結合することができる。この実施例及び他の実施例については、好ましい実施例の説明の中でさらに説明する。
【００６７】
本発明の他の態様では、可動ホルダに対象を提供する段階と、投影システムを使用して、ｚ方向に光軸を有する放射ビームで前記対象を照射する段階とを含み、照射段階の少なくとも一部の間、前記対象が移動し、本発明の第１の態様による方法を使用して対象のｚ変位が決定されるデバイス製造方法が提供される。
【００６８】
また、この態様により、本発明によるリソグラフ装置を提供する段階と、対象をホルダに固定する段階と、投影システムを使用して前記対象を放射ビームで照射する段階とを含み、照射段階の少なくとも一部の間、前記対象が移動し、前記リソグラフ装置の干渉計システムを使用して対象のｚ変位が決定されるデバイス製造方法が提供される。
【００６９】
本明細書においては、対象の移動は、たとえば走査リソグラフの場合のように対象を照射している間の連続移動からなっているだけではなく、照射全体のうちの異なる部分の間、対象の異なる部分が照射されるため、対象の移動には階段照射が必然的に伴っている。
【００７０】
本発明による方法により、直径がより大きい投影レンズ及び／又は均質性が改良されたエア・シャワーを使用することができるため、いずれの態様も、品質が改良されたデバイス、詳細には半導体デバイスを製造する利点を提供している。これらのデバイスには、リソグラフ構造の細部がより小さく、或いは、たとえばより均質である点で、より良好な品質を持たせることができる。また、エア・シャワーの均質性の改良により、棄却率を小さくすることができるため、これらのデバイスは、たとえばより安価にすることができる。
【００７１】
有利には、対象を照射する段階の少なくとも一部の間、放射ビームの光軸がホルダ内の対象の外側に置かれる。ｚ変位を決定するための本発明による方法は、対象に当たるビームには無関係であり、したがって、詳細には、放射ビーム、詳細にはパターン化された投影放射ビームの光軸であるｚ方向に対して直角をなす方向に、照射すべき対象に当たらない位置まで大きくシフトさせることができる。これは、たとえばパターン化手段の投影パターンのみを対象に投影し、照射表面の周辺部分を残す場合とは逆に、たとえば対象の表面全体を照射する場合に依然として有用である。知られているいくつかのｚ変位若しくはｚ位置決定システムには、対象の表面に当たるビームが使用されているが、ビームの光軸が対象の外側にある場合、このシステムは役に立たない。それとは逆に、本発明によるシステムには、対象のホルダに対する位置が固定された反射器のみが使用されているため、前記光軸を対象の外側に置くことができる。詳細には、本発明によるリソグラフ装置は２つのステージを備えている。そのうちの１つは、既に説明したように、対象を照射するためのステージであり、ｚ変位を決定するための本発明による方法が使用されている（干渉計システムを使用するべく構築されている）。対象が最初に配置されるもう１つのステージは、ビームを使用して表面の特性を決定するためのステージであり、このステージで、粗さマップすなわち対象のｘ−ｙ位置を関数としたｚのマップが、ｚ変位を決定するための本発明による方法を使用して、或いは本発明による方法を使用することなく決定される。このマップ情報は照射ステージに使用することができる。本明細書においては、ｚ変位を決定するための本発明によるシステム及び／又は方法及びｚ基準を使用して、対象を照射するための正しいｚ位置が設定されるため、ｚ変位／ｚ位置を最初に決定し、この信号を照明システムにフィードバックする代わりに、フィードフォワード信号によって簡単にｚ位置を設定することができる。
【００７２】
知られているいくつかのシステムでは、照射を開始する前に、最初に放射ビームの光軸を対象の上に配置しなければならないが、本発明による方法の場合、上で説明した方法を使用することにより、放射ビームの光軸が対象の外側にある状態で照射を開始することができる。
【００７３】
以下、本発明について、図面を参照して、多数の例示的且つ非制限の好ましい実施例によってさらに説明する。
【実施例】
【００７４】
リソグラフ装置
図１ａ及び１ｂは、透過型及び反射型のリソグラフ装置をそれぞれ示したものである。図１ａには、透過型のリソグラフ装置が略図で示されている。この装置は、
投影放射（たとえばＵＶ放射）ビーム７を提供するための照明システム（イルミネータ）３と、
パターン化手段８、たとえばマスクを支持するための、アイテム１１に対してパターン化手段を正確に位置決めするための第１の位置決め機構すなわちマスク位置決め機構１０に接続された第１の支持構造（たとえばマスク・テーブル）９と、
基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）１２を保持するための、アイテム１１に対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め機構１４に接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）１３と、
パターン化手段８によって投影ビーム７に付与されたパターンを基板１２の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイからなる）に画像化するための投影システム（たとえば屈折型投影レンズ）１１とを備えている。
【００７５】
図に示すように、このリソグラフ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフ装置は、図１ｂに示すように反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプの装置であっても良い。
【００７６】
イルミネータ３は、放射源１から放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステム２を使用して放射源１からイルミネータ３へ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフ装置の一構成要素である。放射源１及びイルミネータ３は、必要に応じて、ビーム引渡しシステム２と共に放射システムと呼ぶことができる。
【００７７】
イルミネータ３は、放射ビームの角強度分布を調整するための調整手段４を備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータ３は、通常、インテグレータ５及びコンデンサ６などの他の様々なコンポーネントを備えている。イルミネータは、投影ビーム７と呼んでいる、所望する一様な強度分布をその断面に有する調節済み放射ビームを提供している。
【００７８】
投影ビーム７は、マスク・テーブル９上に保持されているマスク８に入射する。マスク８を透過した投影ビーム７は、投影ビームを基板１２の目標部分に集束させるレンズ１１を通過する。基板テーブル１３は、第２の位置決め機構１４及びウェハ位置センサ１６（たとえば干渉装置）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分を投影ビーム７の光路内に配置することができる。
【００７９】
同様に、第１の位置決め機構１０及びもう１つの位置センサ（図１ａには明確に示されていないが、後続する図を参照して追って説明する）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、若しくは走査中に、マスク８を投影ビーム７の光路に対して正確に配置することができる。通常、対物テーブル９及び１３の移動は、位置決め機構１０及び１４の一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されているが、ステッパ（スキャナではなく）の場合、マスク・テーブル９は、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスク８及び基板１２は、マスク位置合せマーク及び基板位置合せマークを使用して整列させることができる。
【００８０】
図に示す装置は、以下に示す好ましいモードで使用することができる。
【００８１】
ステップ・モード：
マスク・テーブル９及び基板テーブル１３は、基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体が目標部分に１回の照射で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブル１３がＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分が露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分のサイズが制限される。
【００８２】
走査モード：
投影ビームに付与されたパターンが目標部分に投影されている間、マスク・テーブル９及び基板テーブル１３が同期走査される（すなわち単一動的露光）。マスク・テーブル９に対する基板テーブル１３の速度及び方向は、投影システム１１の倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の）が左右される。
【００８３】
他のモード：
プログラム可能パターン化手段を保持するべくマスク・テーブル９が基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターンが目標部分に投影されている間、基板テーブル１３が移動若しくは走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブル１３が移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化手段が更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン化手段を利用しているマスクレス・リソグラフに容易に適用することができる。
【００８４】
上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態若しくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
【００８５】
図１ｂは、反射型のリソグラフ装置を略図で示したものである。この装置は、概して図１ａに示す装置に類似している。図１ｂ及び本出願の以下の部分を通して、同様の部品は同様の参照数表示で示されているが、マスク８は反射型のマスクであり、対応する投影ビーム７及びパターン化されたビーム１５の光路を有している。また、「投影レンズ」１１は、（同心）ミラー等によって構成することができる。
【００８６】
また、マスク８及びウェハ１２の位置は、それぞれマスク位置センサ１９及びウェハ位置センサ１６によって決まることにも留意されたい。これらのセンサには、本発明による干渉装置を使用することができる。
【００８７】
図２は、従来技術によるリソグラフ装置の細部を線図で示したものである。本明細書においては、１１は、光軸２４を有する、パターン化されたビーム１５を基板ウェハ１２に投射する投影レンズを示している。ウェハ１２は、ウェハ・テーブル１３に固定接続されている。
【００８８】
干渉ウェハ位置センサ１６は、ウェハ・テーブル１３に固定接続された４５°ミラー２１に向けて測定レーザ・ビーム２０を放出している。測定レーザ・ビーム２０は、フレーム２３に接続されたｚ基準ミラー２２に向かって反射する。
【００８９】
空気調節手段１７は、空気流１８を放出している。この空気流（図式的に示したものに過ぎないが）は、とりわけウェハ１２及びパターン化されたビーム１５の周りを可能な限り均質に流れることが意図されている。図から分かるように、空気流１８は、ウェハ・テーブル１３がビーム１５に対して変位する際の測定ビームの反射を可能にするべくｘ方向に一定の長さを持たせなければならないｚ基準ミラーの存在によって妨害されている。また、投影レンズ１１の寸法及び形状、延いては投影レンズ１１の光学性能も、同じくｚ基準ミラー２２の存在によって制限されている。したがって、このようなｚ基準ミラーが投影システムの近傍或いは空気流中に存在しない改良型装置が必要である。
【００９０】
実用リソグラフ装置では、ウェハ・テーブル１３を駆動するための電動機などの様々な機器が前記ウェハ・テーブルより下方の空間に実装されるため、ウェハ・テーブル１３より「下方」のｚ基準ミラーは、しばしば現実のオプションではないことは理解されよう。また、その場合においても、空気流１８は依然として妨害されることになる。
【００９１】
実施例
図３は、本発明による、それぞれ実線及びダッシュ線で示す２つの異なる位置におけるリソグラフ装置の細部の第１の図解実施例を示したものである。
【００９２】
本明細書においては、参照数表示１１は、光軸２４を有する投影レンズを表している。ウェハ１２は、ウェハ・テーブル１３に固定されている。測定レーザ・ビーム２０は、ウェハ・テーブル１３に固着された測定ミラー３０に対して直角に導かれている。第１のｘ測定レーザ・ビーム３２及び第２のｘ測定レーザ・ビーム３３が導かれているｘ測定ミラー３１も同じくウェハ・テーブル１３に固着されている。
【００９３】
測定レーザ・ビーム２０は、測定レーザ・ビーム２０の光軸と一致する線ｌで示すように、ｘ−ｙ平面に対して角度αで、光軸２４と照射すべきウェハ１２の表面との交点に向かって導かれている。ウェハ１２の表面は、正しく配置されると放射ビームの焦点面内に位置し、放射ビームの光軸と焦点面の交点に向かって測定レーザ・ビームが導かれ、ウェハの表面と少なくとも局部的に一致する。
【００９４】
以上の説明はすべて実線で示す第１の位置に関したものである。ダッシュ線は、ウェハ・テーブル１３及びウェハ１２の第２の位置を示したものである。図には、Δｚ及びΔＬなど、様々な変更寸法が示されている。
【００９５】
図２に示すシステムと比較すると、この場合、自由に投影レンズ１１の形状を選択することができること、また、図には示されていないが、光路に存在するいかなるミラーにも空気流が何ら妨害されないことに留意されたい。
【００９６】
図３では、ダッシュ線で示す図は、ｚ方向の正の平行移動に関している。この場合、ｘ測定ミラー３１は、自らの上に描かれている。ｘ測定レーザ・ビーム３２及び３３は、いずれも何ら変化を測定していない。
【００９７】
しかしながら、ｚ方向の変位が存在する場合、
Δｚ＝ΔＬ／ｓｉｎα’
に従ってΔｚを決定することができる。ΔＬは、測定レーザ・ビームの方向における測定変位であり、α’は、測定レーザ・ビーム２０の方向とｘ−ｙ平面の間の角度である。
【００９８】
α’は、αが測定ミラーの法線とｚ方向の間の角度であるため、実質的に９０°−αであり、また、測定レーザ・ビームの方向は、測定表面（この場合）の法線の方向と実質的に同じであり、ｚ方向は、ｘ−ｙ平面に対して直角をなしていることに留意されたい。
【００９９】
実際には、ウェハ（テーブル）は、ｚ方向だけではなく、ｘ方向にたとえばΔｘの距離だけ変位させることができる。このΔｘは、たとえば測定レーザ・ビーム３２と３３の一次結合によって測定することができる。したがって、測定した変位ΔＬ及びΔｘを関数としたｚ変位は、
Δｚ＝（ΔＬ−Δｘ＊ｃｏｓα’）／ｓｉｎα’
で与えられる。
【０１００】
理解されるように、２つのｘ測定レーザ・ビーム３２及び３３によって２つのΔｘ変位を測定することにより、ｘ軸及びｚ軸の両方に直角のｙ軸の周りの傾斜を修正する機会が与えられる。もっと多くのレーザ・ビームを使用してもっと多くの位置で測定することにより、さらに変位を決定することができ、或いは修正することができることは理解されよう。
【０１０１】
図４ａ及び４ｂは、それぞれ本発明によるリソグラフ装置の他の実施例の細部の側面図及び正面図を示したものである。ここでも、同様の部品は同じ参照数表示で示されている。
【０１０２】
図４ａには、２つの測定レーザ・ビーム４０及び４１が示されており、いずれもウェハ・テーブル１３に固定された従来の４５°ミラー４２に入射している。２つの個別ミラー４３及び４４は、測定レーザ・ビーム４０及び４１を反射している。
【０１０３】
測定レーザ・ビーム４０は、ｘ−ｙ平面内で入射しているが、４５°ミラー４２の平面に対して４５°より小さい角度βをなしている。したがって測定レーザ・ビーム４０は、斜め方向から、つまり若干「左側から」若しくは「右側から」から入射している。そのため、図には角度βが示されていないことに留意されたい。したがって測定レーザ・ビーム４０及び反射ビーム４０’は、ｚ軸に平行の平面内には存在していない。図４ｂはこれを示したもので、測定レーザ・ビーム４０は、たとえば水平方向を「左側から」入射し、垂直方向ではないが上に向かって「右側へ」反射している。この方法によれば、測定レーザ・ビーム４０及び反射ビーム４０’は、光軸２４、予想される空気流及び／又は投影ビーム（図示せず）から遠ざかる方向に向かって確実に移動することができる。
【０１０４】
もう１つの測定レーザ・ビーム４１及びその反射ビーム４１’は、必ずしもその必要はないが、ｚ軸に平行の平面内に存在している。しかし、測定レーザ・ビーム４０は、水平方向ではなく、４５°ミラー４２の法線に対して４５°より小さい一定の角度で入射している。したがって反射ビーム４１’は上に向かって反射しないため、この場合も、１つ又は複数のビームは、光軸などから遠ざかる方向に向かって確実に移動する。
【０１０５】
図４ｂは、この実施例の正面図を示したもので、分かり易くするために測定レーザ・ビーム４０及び反射ビーム４０’のみが示されている。レーザ・ビーム４０は、ポイントＰでミラー４２に入射し、レーザ・ビーム４０’として反射している。図４ｂから分かるように、入射するレーザ・ビーム４０がｘ−ｙ平面内に存在し、且つ、４５°ミラーに入射する場合であっても、レーザ・ビーム４０及び反射レーザ・ビーム４０’は、いずれもｚ方向に平行ではない。
【０１０６】
図５は、もう１つの有利な実施例を示したものである。本明細書においては、５０は第１の測定ミラーを表し、５１は、ｘ−ｙ平面に対して角度α’で導かれる第１の測定レーザ・ビームである。また、５２は第２の測定ミラーであり、５３は、ｘ−ｙ平面に対して角度α”で導かれる第２の測定レーザ・ビームである。照射すべき表面は５４で表され、焦点は５５で表されている。
【０１０７】
図５及び以下の図には、ホルダのみが示されているが、ホルダ上に存在する対象が、照射すべき平面すなわち５４及び当然のことながら焦点を、その対象の対応する部分へシフトさせることになることは理解されよう。分かり易くするために、これについては、ここでは省略されている。
【０１０８】
図５では、第１の測定レーザ・ビーム５１は、ｘ−ｙ平面に対して角度α’をなし、第２の測定レーザ・ビーム５３は、ｘ−ｙ平面に対して角度α”をなしており、いずれの場合においても、ビームは、対応するミラー５０及び５２に対してそれぞれ直角に入射している。角度α’及びα”は、必ずしもその必要はないが同じ角度にすることができる。また、第１の測定レーザ・ビーム５１及び第２の測定レーザ・ビーム５３は、いずれも、焦点面と放射ビーム（図示せず）の光軸の交点である焦点に向かって導かれている。これは、両方のビームのアッベ・アームが実質的にゼロであることを意味している。しかしながら、アッベ誤差を考慮しなければならないが、両方のビームをオフアクシス（軸外）で導くことも可能である。この実施例は、精度の高いｚ変位測定を提供している。
【０１０９】
図６は、本発明の他の実施例を示したものである。６０はｘ測定ミラーを表し、６１はｘ測定レーザ・ビーム、６２は第１のｚ測定ミラー、６３は、ｘ−ｙ平面に対して角度α’で導かれる第１のｚ測定レーザ・ビーム、６４は第２のｚ測定ミラーであり、６５は、ｘ−ｙ平面に対して角度α”で導かれる第２のｚ測定レーザ・ビームである。焦点は６６で表されている。図６では、ミラー６０及び６２は、２つの個別ミラー或いは連続した１つの湾曲鏡映表面にすることができる。
【０１１０】
ミラー６０及びレーザ・ビーム６１を使用してｘ方向の変位が測定される。また、レーザ・ビーム６１は、ｘ軸に実質的に平行に導かれている。
【０１１１】
この場合も、必ずしもその必要はないが、角度α’及びα”は同じ角度にすることができる。レーザ・ビームは、いずれも焦点６６から遠ざかる方向に向いており、したがって前記ビームのアッベ・アームが大きくなっている、つまり焦点とレーザ・ビームの間が離れているが、正味有効アッベ誤差は小さいことが分かる。これについては図８を参照して説明する。
【０１１２】
図７は、本発明の他の実施例を示したものである。本明細書においては、７０はｚ測定ミラーであり、７１はｚ測定レーザ・ビーム、７２はｘ測定ミラー、７３及び７４は、それぞれ第１及び第２のｘ測定レーザ・ビームであり、７５は焦点である。
【０１１３】
ミラー７２及びレーザ・ビーム７３、７４を使用して、ここでは詳細な考察は省略するが、良く知られている干渉技法に従ってｘ方向の変位だけでなく、ｙ方向の周りの回転を測定することができる。ｚ測定レーザ・ビーム７１は、ｘ−ｙ平面に対して角度α’で導かれ、図に示すように、長さａのアッベ・アームを有している。この実施例は、アッベ・アームが大きく、したがってｙ方向の周りに１回転する毎にｚ変位の測定偏差が大きくなるため、大きなアッベ誤差を有している。たとえばビーム７３及び７４を使用した正確な測定によってこのアッベ誤差を考慮することができる場合、このアッベ誤差は問題ではないが、一般的には焦点に向かってビーム７１が導かれる実施例が好ましい。
【０１１４】
図８は、図６に示す実施例に関連して若干の精度を考察したものである。参照数表示は、図６の参照数表示に２０の値を加えた参照数表示に対応しており、たとえば図８における焦点８６は、図６における焦点６６に対応している。図８に示すように、ｘ軸に平行に走っているレーザ・ビーム８１のアッベ・アームは、ａｘである。
【０１１５】
第１のｚ測定レーザ・ビーム８３は、焦点８６に対してアッベ・アームａ１を有しており、第２のｚ測定レーザ・ビーム８５は、焦点８６に対してアッベ・アームａ２を有している。必ずしもその必要はないが、アームａ１及びａ２は同じ長さにすることができる。
【０１１６】
この場合、大きなアッベ・アームが必ずしもｚ変位を計算する際の大きな誤差にはならないことを示すために、以下を考察する。ｚ変位は、ビーム８３の方向における測定変位Ｄ１とビーム８５の方向における測定変位Ｄ２の適切な一次結合によって計算することができる。α’＝α”の場合、この一次結合は、（−Ｄ１−Ｄ２）／（２＊ｓｉｎα’）になる。マイナス符号は、ビームが負のｚ方向を指していることからきている。
【０１１７】
Ｄ１及びＤ２は測定結果であり、物理的変位に直接対応している必要はないことに留意されたい。変位の一部は、鏡映表面上での１つ又は複数のビームのシフトによるものである。
【０１１８】
ビーム８３のアッベ誤差はａ１＊Ｒｙである。Ｒｙは、図に示すｙ軸の周りの未知の回転角度である。同様に、ビーム８５のアッベ誤差は−ａ２＊Ｒｙである。アッベ誤差による総ｚ誤差は、
（−ａ１＊Ｒｙ＋ａ２＊Ｒｙ）／（２＊ｓｉｎ（α’））
で与えられる。
【０１１９】
したがってα’（或いはα’とα２が等しくない場合、より一般的にはα’及びα２）とａ１及びａ２の可能組合せが存在しており、たとえばα’＝α”且つａ１＝ａ２の場合、アッベ・アームによる正味ｚ決定誤差は存在しない。他の組合せも可能である。アッベ・アームによる正味ｚ誤差が結果として生じたとしても、このセットアップの場合、この誤差は、たとえば図７に示す実施例と比較して小さいことが期待できる。
【０１２０】
この実施例のもう１つの利点は、Ｒｙ角度を正確に決定することができることである。これは、ここでもα’＝α”と仮定してＤ１からＤ２を引き、且つ、その差を２＊ｃｏｓ（α’）で割ることによって、擬似ｘ測定であるもう１つの測定を実施することができることを考慮すれば分かる。この擬似ｘ測定は、比較的長いアッベ・アーム（ａ１＋ａ２）／２を有しており、焦点より下方の（ａ１＋ａ２）／（２＊ｃｏｓ（α’））における単一ｘ軸測定と比較することができる。
【０１２１】
したがって、擬似ｘ軸とｘ測定ビーム８１に沿った測定の差により、Ｒｙの測度が与えられる。このＲｙは、ｘ軸に沿った異なる高さにおける２つの測定の差、たとえば図７に示すビーム７３及び７４による測定の差に基づいて計算結果と正確に比較される。擬似ｘ測定と比較する場合、これらは、互いに比較的近接して配置される。つまり、図８に示す実施例では、それぞれ、一方ではＲｙを決定する際の精度がアッベ・アームによって向上し、他方ではｚ変位を決定する際のアッベ・アームによるアッベ誤差が小さくなるような相当な長さのアッベ・アームを有する２つの測値Ｄ１及びＤ２が使用されている。
【０１２２】
ｘ、ｚ及びＲｙは、以下の式を解くことによって数学的に決定することができる。
Ｘ１＝ｘ＋ａｘＲｙ
Ｄ１＝ｃｏｓ（α’）＊ｘ−ｓｉｎ（α’）＊ｚ＋ａ１＊Ｒｙ
Ｄ２＝−ｃｏｓ（α”）＊ｘ−ｓｉｎ（α”）＊ｚ−ａ２＊Ｒｙ
上式で、Ｘ１はビーム８３に沿って測定した変位であり、ｘはｘ方向の実際の変位である。また、ａｘはレーザ・ビーム８３のアッベ・アーム、Ｒｙはｙ軸の周りの実際の回転である。Ｄ１及びＤ２は、それぞれビーム８３及びビーム８５に沿って測定した変位である。α’及びα”は、それぞれｘ−ｙ平面とビーム８３及びビーム８５の間の角度である。また、ａ１及びａ２は、それぞれビーム８３及びビーム８５のアッベ・アームであり、ｚはｚ方向の実際の変位である。したがって、
【０１２３】
【数１】
2005236295.tif 000003
【０１２４】
【数２】
2005236295.tif 000004
【０１２５】
【数３】
2005236295.tif 000005
が得られる。
【０１２６】
当分野の技術者には、これ以外の状況に対しても、ｘ、ｚ及び／又はＲｙの値を容易に決定することができる対応する式を容易に見出すことができよう。
【０１２７】
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。したがって以上の説明は、本発明の制限を意図したものではない。本発明の構成、動作及び挙動について、本明細書におけるレベルの詳細によって、上で説明した実施例に対する改変及び変形例が可能である、という理解の下に説明した。したがって以上の詳細な説明は、本発明の制限を何ら意味するものでも、或いは本発明の制限を何ら意図したものでもない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に定義されている通りである。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１ａ】透過型リソグラフ装置を示す線図である。
【図１ｂ】反射型リソグラフ装置を示す線図である。
【図２】従来技術によるリソグラフ装置の細部を示す線図である。
【図３】本発明による、２つの異なる位置におけるリソグラフ装置の細部の第１の図解実施例を示す図である。
【図４ａ】本発明によるリソグラフ装置の他の実施例の細部を示す側面図である。
【図４ｂ】本発明によるリソグラフ装置の他の実施例の細部を示す正面図である。
【図５】他の有利な実施例の細部を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例の細部を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例の細部を示す図である。
【図８】図６に示す実施例に関連して若干の精度を考察した図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  放射源
２  ビーム引渡しシステム
３  照明システム（イルミネータ）
４  調整手段
５  インテグレータ
６  コンデンサ
７  投影放射ビーム（投影ビーム）
８  パターン化手段（マスク）
９  第１の支持構造（マスク・テーブル）
１０  マスク位置決め機構（第１の位置決め機構）
１１  投影システム（投影レンズ）
１２  基板（ウェハ）
１３  基板テーブル（ウェハ・テーブル）
１４  第２の位置決め機構
１５  パターン化されたビーム
１６  ウェハ位置センサ（干渉ウェハ位置センサ）
１７  空気調節手段
１８  空気流
１９  マスク位置センサ
２０、４０、４１、５１、５３  測定レーザ・ビーム
２１、４２  ４５°ミラー
２２  ｚ基準ミラー
２３  フレーム
２４  投影レンズの光軸
３０、５０、５２  測定ミラー
３１、６０、７２  ｘ測定ミラー
３２、３３、６１、７３、７４、８１  ｘ測定レーザ・ビーム
４０’、４１’  反射ビーム
４３、４４  個別ミラー
５４  照射すべき表面
５５、６６、７５、８６  焦点
６２、６４、７０  ｚ測定ミラー
６３、６５、７１、８３、８５  ｚ測定レーザ・ビーム
【図１ａ】
2005236295.tif 000006
【図１ｂ】
2005236295.tif 000007
【図２】
2005236295.tif 000008
【図３】
2005236295.tif 000009
【図４ａ】
2005236295.tif 000010
【図４ｂ】
2005236295.tif 000011
【図５】
2005236295.tif 000012
【図６】
2005236295.tif 000013
【図７】
2005236295.tif 000014
【図８】
2005236295.tif 000015