(57)【要約】２つの可動部材(30,40)と、変位がわずかである参照部材(22)、付設された一群の測定鏡(31,32,33,34)、位置測定用干渉計(41,42,43,44,45,46,47,48)、干渉計を支持する２つの支持部材(50,60)、を有する干渉計測定システム。本干渉計(41-48)により移動鏡及び参照鏡への光路長が測定され、その測定された光路長はアライメントの計算に使用されたり、参照鏡(22)に対する移動鏡(30,40)の相対誤差の計算に使用される。計算された誤差を基に、適切な部材を移動させてアライメント誤差を補正する。
2004538471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの可動部材に向いた複数の干渉計ビームを支持する、
少なくとも１つの支持部材を有する干渉計システムを用いて、与えられ面内で複数の可動部材の相対位置を決める、相対的位置決定方法であって、
前記少なくとも１つの支持部材と前記可動部材との相対変位の結果生じる、前記少なくとも１つの支持部材と前記少なくとも２つの可動部材との間の光路長の変化を各干渉計ビームに沿って測定し、
測定された光路長の変化に基いて可動部材の相対的な位置を決める、
ことを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２】
請求項１記載の相対的位置決定方法であって、
前記可動部材の相対な位置を決める時に、前記可動部材の相対的な回転量を求めることを特徴とする、相対位置決定方法。
【請求項３】
請求項２記載の相対的位置決定方法であって、
更に、相対的な位置が決めされた前記可動部材を互いに位置決めすることを特徴とする、相対位置決定方法。
【請求項４】
請求項２記載の相対的位置決定方法であって、
前記光路長の変化を測定する時に、少なくとも４つの干渉計ビームを、各可動部材に少なくとも２つのビームとして投射し、
前記可動部材の相対な位置を決める時に、前記少なくとも４つの干渉計ビームの各ビームによって測定された光路長の変化に基づいて相対的な位置を計算することを特徴とする相対的位置決定方法。
【請求項５】
請求項４記載の相対的位置決定方法であって、
前記干渉計システムは、リソグラフィシステム中で、２つのステージとその間に置かれたレンズ系とを位置づけし、
ａ）前記光路長の変化を測定する時に、少なくとも８つの干渉計ビームを投射し、うち少なくとも２つのビームは前記各支持部材からレンズ系に向けられ、少なくとも２つのビームを各可動部材に向け、
ｂ）前記可動部材の相対的な位置を決める時に、少なくとも８つの各干渉計ビームにより測定された光路長の変化に基づいて相対的な位置を計算する
ことを特徴とする相対的位置決定方法。
【請求項６】
請求項５記載の相対的位置決定方法であって、
前記可動部材の相対的位置決め時に、
光路長の変化の測定値の、第１に選択された組に基づいて見かけ上の相対位置を計算し、光路長の変化の測定値の、第２に選択された組に基づいて前記少なくとも１つの支持部材の変位量を補正を計算する
ことを特徴とする相対的位置決定方法。
【請求項７】
請求項６記載の相対的位置決定方法であって、
前記可動部材は参照可動部材と位置決め可能な可動部材を有し、
前記干渉測定ビームは隣り合う２つのビームからなるビームペアを有し、各ペアのビームは所定の距離をおいて配置され、両方のビームは一方の可動部材に向けられており、
隣り合うペアのビーム同士は互いに所定の間隔を空けて配置されていることを特徴とす
【請求項８】
請求項７記載の相対的位置決定方法であって、
前記参照可動部材がリソグラフィ露光システムの投影レンズであり、
前記位置決め可能な可動部材が露光システムのステージであることを特徴とする相対的位置決定方法。
【請求項９】
請求項７記載の相対的位置決定方法であって、
前記見かけ上の相対位置計算時に、２つの隣り合うビームペアの隣り合うビームどうし間の光路長の変化の差を計算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１０】
請求項９記載の相対的位置決定方法であって、
前記補正量の計算時に、参照部材へのビーム間の差を計算し、この値に、隣り合う所定の間隔とペア内のビーム距離の比を乗ずることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の相対的位置決定方法であって、
前記相対的な位置を決める時に、計算された見かけ上の相対位置を補正量に加え、前記干渉計ビームに沿った前記参照部材に対する、前記位置決め可能な可動部材の相対的な位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１２】
請求項７記載の相対位置決定方法であって、
前記見かけ上の相対位置を計算する時に、前記位置決め可能な可動部材に向けられた２つのビームの差を計算し、その値を前記所定の距離で割り算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の相対位置決定方法であって、
前記補正量の計算時に、前記参照部材に向けられた２つのビーム間の差を計算し、その値を前記所定の距離で割り算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の相対位置決定方法であって、
前記相対的な位置を決める時に、前記補正量から前記見かけ上の相対位置を減算し、干渉計のビームによって決められる面内で、前記参照部材に対する前記位置決め可能部材の相対角度位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１５】
少なくとも２つの可動部材に向いた複数の干渉計ビームを支持する、
少なくとも１つの支持部材を有する干渉計システムを用いて、与えられ面内で複数の可動部材の相対位置を決める、相対的位置決定方法であって、
前記少なくとも１つの支持部材と前記少なくとも２つの可動部材との間の光路長の変化を、複数の各干渉計ビームに沿って測定し、
測定された光路長の変化の測定値の、第１に選択された組に基いて可動部材の見かけ上の相対的な位置を計算し、
測定された光路長の変化の測定値の、第２に選択された組に基づいて前記少なくとも１つの支持部材の変位量を補正を計算し、
前記見かけ上の相対的な位置と前記補正とに基づいて可動部材間の相対的な位置を決めることを特徴とする相対的位置決定方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の相対位置決定方法であって、
前記可動部材の相対的な回転位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の相対位置決定方法であって、
前記決定された相対的な位置に基づいて、前記可動部材の位置決めを行うことを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１８】
少なくとも２つの可動部材に向いた複数の干渉計ビームを支持する、
少なくとも１つの支持部材を有する干渉計システムを用いて、与えられ面内で複数の可動部材の相対位置を決める、相対的位置決定方法であって、
干渉計測ビームの２つのペアビームを、前記各可動部材に１つのペアづつ投射し、
前記支持部材と前記可動部材との相対変位の結果生じる光路長の変化を各ビームに沿って測定し、
光路長の変化の測定値のうち、ペア間の変化の差を規定する、第１に選択された組に基づいて見かけ上の相対位置を計算し、
光路長の変化の測定値のうち、各ペア内の変化の差を規定する、第２に選択された組に基づいて支持部材の不要な変位量を補正し、
見かけ上の相対的な位置と補正量に基づいて、可動部材の相対的な位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の相対位置決定方法であって、
前記相対的な位置を決める時に、前記可動部材の相対的な回転位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の相対位置決定方法であって、
各ペア内の光路長の変化の差に基づいて、前記可動部材の誤差分回転量の補正を計算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２１】
少なくとも２つの干渉計ブロック有し、各部ブロックが少なくとも参照可動部材と１つの他の可動部材に向いた複数の干渉計ビームを支持している干渉計システムを用いて、与えられ面内で参照可動部材に対する複数の可動部材の相対位置を決める、相対的位置決定方法であって、
第１の可動部材と前記参照部材とを含む複数の可動部材を第１の複数の可動部材とし、第１の可動部材の各々の可動部材上の少なくとも２点への光路長を、第１の干渉計ブロックの干渉計を用いて測定し、
第２の可動部材と前記参照部材とを含む複数の可動部材を第２の複数の可動部材とし、第２の仮想部材の各々の可動部材上の少なくとも２点への光路長を、第２の干渉計ブロックの干渉計を用いて測定し、
（i)   前記第１の可動部材と第１の干渉計ブロック間の光路長の測定値、及び
(ii)  前記第２の可動部材と第２の干渉計ブロック間の光路長の測定値、及び
(iii) 前記第１、第２の干渉計ブロックと前記参照部材間の光路長の測定値
に基づいて前記参照部材に対する前記第１、第２の可動部材の位置を計算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の相対位置決定方法であって、
前記可動部材の位置を計算する時に、前記可動部材の相対的な回転位置を計算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の相対位置決定方法であって、
前記計算された位置に基づいて前記可動部材をアライメントすることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２４】
リソグラフィ露光システム中で、投影レンズ系に対してステージの位置を制御する方法であって、
ステージを投影レンズ系に位置決めし、
前記投影レンズ系とステージに向けられた複数の干渉計測ビームを支持する支持部材を少なくとも１つ有する干渉システムで、前記干渉計測ビームが２つの隣り合うペアとして配置され、１つのペアが投影レンズ系とステージの各々に向けられ、各ペア内のビームは所定の距離を有しており、また隣り合うペアのビームは所定の間隔を空けて配置されている干渉計システムを準備し、
前記支持部材と投影光学系間の光路長の変化及び前記支持部材と前記ステージ間の光路長の変化を複数の干渉計ビームのそれぞれに沿って測定し、
測定された光路長の変化の第１の選択された組の値に基づいて、投影光学系に対するステージの見かけ上の相対的な位置を計算し、
測定された光路長の変化の第２の選択された組の値に基づいて、前記支持部材の変位の補正量を計算し、
前記見かけ上の相対位置と前記補正量に基づいて前記可動部材間の相対的な位置を決め、
決められた前記相対的な位置に従って、ステージを投影光学系に対して位置を制御することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の相対位置決定方法であって、
前記相対的な位置を決める時に、前記可動部材の相対的回転位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２６】
請求項２４記載の相対位置決定方法であって、
前記見かけ上の相対位置を決める時に、隣り合う２つのビームペアの、隣り合うビーム間の光路長の変化を計算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の相対位置決定方法であって、
前記補正量を計算する時に、参照部材に向けられたビーム間の差を計算し、この差に隣り合う間隔とビーム間距離の比を掛けることを特徴とする相対値決定方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の相対位置決定方法であって、前記相対的な位置を決める時に、計算された見かけ上の位置を補正量に加え、前記干渉計ビームに平行な軸に沿った、前記参照部材に対する位置決め可能部材の相対的な位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項２９】
請求項２４記載の相対位置決定方法であって、
前記見かけの相対位置を決める時に、位置決め可能部材上の２つのビーム間の差を計算し、この値をビーム間距離で割り算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の相対位置決定方法であって、
前記補正量を計算する時に、参照部材上の２つのビームの差を計算し、この値を隣り合うビームの間隔で割り算することを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項３１】
請求項３０記載の相対位置決定方法であって、
前記相対的な位置を決める時に、前記見かけ上の相対位置から相対的位置補正量を引き算し、干渉計ビームにより定まる面内での、参照部材に対する位置決め可能部材の相対的角度位置を決めることを特徴とする相対位置決定方法。
【請求項３２】
所定の面内で可動部材を相対的に位置決めするシステムであって、
第１の測定鏡を有する第１の可動部材と、
第２の測定鏡を有する第２の可動部材と、
第３の測定鏡を有する第３の可動部材と、
複数の参照鏡を有し、光路長の変化を測定するために、複数の測定ビームと複数の参照ビームを供給する複数の干渉計と、
干渉計測ビームのうち少なくとも２つのビームが第１の測定鏡に向けられ、少なくとも２つの干渉計測ビームが第３の測定鏡に向けられ、干渉計測ビームのそれぞれは参照ビームのそれぞれと対をなして前記第１測定鏡への光路長を示す信号を出すようになされている、複数の干渉計を支持する第１の光学支持ブロックと、
干渉計測ビームのうち少なくとも２つのビームが第２の測定鏡に向けられ、少なくとも２つの干渉計測ビームが第３の測定鏡に向けられ、干渉計測ビームのそれぞれは参照ビームのそれぞれと対をなして前記第２測定鏡への光路長を示す信号を出すようになされている、複数の干渉計を支持する第２の光学支持ブロックと、
前記信号を受ける複数のセンサと、
第１、第２の可動部材のうち少なくとも１つに作用し、前記測定された信号に基づいて第３の可動部材に対して前記可動部材の少なくとも１つを位置決めするコントロラ−と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項３２記載の、可動部材の位置決めシステムであって、
前記少なくとも１つのコントロ−ラが、前記信号に応じて、前記少なくとも１つの可動部材を第３の可動部材に回転調整して位置あわせを行うことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
請求項３２記載の、可動部材の位置決めシステムであって、
前記第３の測定鏡は少なくとも２つの別々になっている反射鏡を前記所定の面内に有することを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項３２記載の、可動部材の位置決めシステムであって、
コンピュ−タ−システムに使用されるコンピュ−タ−プログラム装置を有し、該プログラム装置には読み出し媒体とプログラム動作部とが備わっており、
前記プログラム動作部には、
干渉パタ−ンからデ−タを受け取る手段と、
干渉パタ−ンに基づいて、複数の干渉計及び可動部材の動きを考慮して第１の可動部材の第１の位置及び第２の可動部材の第２の位置を、第３の可動部材に対して計算する手段と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項３２記載の可動部材の位置決めシステムであって、
前記第１の可動部材はレチクルステージを有し、前記第２の可動部材はウェハステ−ジを有し、前記第３の可動部材は投影レンズ系を有し、
各光学支持部材から出た干渉計測ビームは２つの隣り合うペアにして配置され、うち１つのペアは投影レンズ系とステージに向かい、ペア中のビームは所定の距離をおいて配置され、隣り合うペア間は所定の間隔をあけて配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項３７】
請求項３６記載の可動部材の位置決めシステムであって、
ウェハステージが次式により投影レンズ系に位置決めされることを特徴とするシステム：
ＵW＝Ｘ2−Ｘ3＋（ｅ／ｄ）（Ｘ4−Ｘ3）
ここに、
ＵW：測定ビームに平行な軸に沿った、投影レンズ系に対するウェハステージの変位。
Ｘ2：投影レンズ系に向けられたビームから所定の間隔をおいて配置された、ウェハステージに向けられたビームにより測定された光路長の変化。
Ｘ3：ウェハステージに向けられたビームから所定の間隔をおいて配置された、投影レンズ系に向けられたビームにより測定された光路長の変化。
Ｘ4：Ｘ3に対応するビームから所定の距離をおいて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
【請求項３８】
請求項３６記載の可動部材の位置決めシステムであって、
ウェハステージが次式により投影レンズ系に位置決めされることを特徴とするシステム：
ＵR＝Ｘ7−Ｘ6−（ｅ／ｄ）（Ｘ6−Ｘ5）
ここに、
Ｕ6：測定ビームに平行な軸に沿った、投影レンズ系に対するレチクルステージの変位。
Ｘ7：投影レンズ系に向けられたビームから所定の間隔をおいて配置された、レチクルステージに向けられたビームにより測定された光路長の変化。
Ｘ8：Ｘ7に対応するビームから所定の距離をあけて配置された、レチクルステージに向けられたビームによって測定された光路長の変化。
Ｘ6：Ｘ7に対応するビームから所定の間隔をあけて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
Ｘ5：Ｘ6に対応するビームから所定の距離をおいて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
【請求項３９】
請求項３６記載の可動部材の位置決めシステムであって、
ウェハステージが次式により投影レンズ系に位置決めされることを特徴とするシステム：
ΘW＝（Ｘ2−Ｘ1）／ｄ−（Ｘ4−Ｘ3）／ｄ
ここに、
ΘW：所定の面に垂直な軸を中心にした、投影レンズ系に対するウェハステージの回転量。
Ｘ2：投影レンズ系に向けられたビームから所定の隣り合う間隔をおいて配置された、ウェハステージに向けられたビームにより測定された光路長の変化。
Ｘ1：Ｘ2に対応するビームから所定の距離をおいて配置された、ウェハステージに向けられたビームによって測定された光路長の変化。
Ｘ3：Ｘ2に対応するビームから所定の間隔をあけて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
Ｘ4：Ｘ3に対応するビームから所定の距離をおいて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
【請求項４０】
請求項３６記載の可動部材の位置決めシステムであって、
ウェハステージが次式により投影レンズ系に位置決めされることを特徴とするシステム：
ΘR＝（Ｘ8−Ｘ7）／ｄ−（Ｘ6−Ｘ5）／ｄ
ここに、
ΘR：所定の面に垂直な軸を中心にした、投影レンズ系に対するレチクルステージの回転量。
Ｘ7：投影レンズ系に向けられたビームから所定の隣り合う間隔をおいて配置された、レチクルステージに向けられたビームにより測定された光路長の変化。
Ｘ8：Ｘ7に対応するビームから所定の距離をおいて配置された、レチクルステージに向けられたビームによって測定された光路長の変化。
Ｘ6：Ｘ7に対応するビームから所定の間隔をあけて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
Ｘ5：Ｘ6に対応するビームから所定の距離をおいて配置された、投影レンズ系に向けられたビームによって測定された光路長の変化。
【請求項４１】
露光装置であって、
ウェハステージと、
レチクルステージと、
投影レンズと、干渉計システムを有し、
前記干渉計システムが、
干渉光学部材の変位を考慮に入れて、
投影レンズに対するウェハステージ及びレチクルステージの位置決定を行う干渉光学部材を有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置測定のための干渉計システムに関するもので、特には干渉測定の精度を向上させる干渉計システムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するための半導体露光システムではレーザ干渉計がよく用いられ、２つの部材間の相対的な変位を測定することが行われている。例えば、ウェハステージやレチクルステージの座標を測定し、半導体ウェハやレチクルを相対的に投影光学系に高精度に位置あわせするための装置としてレーザ干渉計が使用されている。
【０００３】
図１、２には、従来のレーザ干渉計システムが示されている。干渉計システムは一般的には、投影レンズＰＬに取り付けられた静止参照反射鏡（stationary reference mirror)ＭＲに対する、可動ステージ(moveable stage)Ｓに取り付けられた測定反射鏡(measurement mirror)Ｍｘ、Ｍｙの位置の変化を測定するものである。レーザ光源はビームＢを発し、その一部は参照反射鏡ＭＲにより反射され、他の一部は測定鏡Ｍｘにより反射される（図２）。反射鏡Ｍｘ、ＭＲにより反射された光は重ね合わされて反射され、センサＳＲに入射する。もし、測定反射鏡Ｍｘが参照反射鏡ＭＲに対して移動すると、２つの光路から反射された光が加算的に干渉したり、減算的に干渉する毎に重ね合わされたビームの強度は周期的に増加、減少する。この加算的、また減算的な干渉は２つのビームの位相が合ったり、反転したりする事に起因している。
【０００４】
原理的には、測定反射鏡が半波長移動すると光路長差は１波長分だけ変化し、強度変化の１周期となる。変化したサイクル数が測定反射鏡の移動距離を波長単位で示している。従って、光の強度の明暗のサイクル数を計測すると、測定反射鏡の位置の変化が波長の倍数として求められる。しかしながら、この単純に光サイクルを測定するこの方法では反射鏡がどの方向に移動しているかは判らない。
【０００５】
実際の干渉計はもっと複雑であって、動きの方向を決められるようになっている。この情報を決定するにはいくつかの方法があって、例えば、２つの異なる波長の光による干渉パターンを比較するという方法である。そして、出力したデータを必要に応じて出力はするが、コンピュータとは通信をしない干渉計を配置することもある。勿論、この場合データ処理はＣＰＵを使用することもある。
【０００６】
干渉計の設計は機能部品(functional elements)の配置から見て様々である。例えば、図１，２で、もし参照鏡ＭＲがセンサＳＲから離れた所（即ち、投影レンズＰＬ上ではなく）に固定され、測定鏡ＭｘのみがセンサＳＲと参照鏡ＭＲに対して相対的に移動可能になっておれば、干渉計は“絶対干渉計(absolute interferometer)”のタイプである。絶対干渉計は測定鏡の動きを測定する。これに対して差動干渉計(differential interferometer)は測定鏡Ｍｘと参照鏡ＭＲの相対的な移動量を測定するもので、どちらの反射鏡もセンサに対して移動するものである。差動干渉計はどちらの反射鏡が動いたのかを決めるものではなく、ただ一方の反射鏡が他方の反射鏡に対して相対的に動いたことを示すだけである。従って、何らか他の情報がないと、第３の物体に対する反射鏡の移動を求めることはできない。図１，２に示された干渉計はそのような差動干渉計である。
【０００７】
集積回路の製造者は回路の密度を増加させ、回路の最小線幅を狭くしようとしているため、より高精度な測定データが得られる干渉計が必要になってきている。干渉計が位置制御のために供給する精度は、レーザや光センサ等の光学部品の設計の進歩により技術的な改良がなされてきている。しかし、干渉計の精度には限界がある。環境的な外乱、例えば熱膨張、があって干渉計システムの光学部品(optical copmponebt)が移動し、そのために光路長が変化するからである。光学部品、例えばビームスプリッタＢＳ、が何らかの理由により、傾いたり(tilt)、回転(rotate)したりすると、参照鏡ＭＲとビームスプリッタＢＳ間の距離が変化する。（図２）。ビームスプリッタＢＳのこの動きはステージＳの位置測定誤差を生じ、ウェハＷ上のパターンの重ね合わせ誤差となる。
【０００８】
従来の干渉計システムでは干渉計システム内の要素部品の回転は考慮されていない。例えば、図３に示されているように、不図示のレチクルステージとウェハステージＳに向いている干渉計は異なるブロック上に取り付けられている。本議論と本発明では、これらのブロックは剛体であり、この上に取り付けられている干渉計の要素部品は剛体的に取り付けられている、と考える。しかし、これらのブロックは互いに剛体的には取り付けられておらず、ブロックの相対的な位置変動により干渉計に不正確なデータがもたらされ、レチクルとウェハの位置合わせの精度が低下する。位置あわせの精度が低下するとレチクルからの像がウェハの所定の位置に投影されず、製品の性能が低下する。現状の干渉計システムではブロックの回転を補正していないし、補正できない。その理由は、その動きがどの程度なのかを測定する手段を有していないからである。
【０００９】
回路パターンを精度良く位置あわせすることにより最終製品が不完全なものになるのを防止し、歩留まり低下の防止、製造コストの上昇の防止が可能になる。従って、干渉計システムの光学部品の好ましくない（誤差要因となる）回転量を測定し、これを補正することが出来るように改良された干渉計システムが望まれている。
【００１０】
本発明は上記のような欠陥を改良し、干渉計内での光学部品と可動部材（例えば、ウェハステージとレチクルステージ）の双方の動きを補正する干渉計測システムを供給することを目的としている。ステージの位置と投影露光装置の姿勢（回転(rotation)と傾き(tilt)）を測定する干渉計システムを用いただけでは、本体が変形して干渉計システムの光学部品（干渉計支持ブロック(interferometer support block)上）自体が傾いたり、回転したりすると、レチクルステージとウェハステージの位置に誤差を生じる。本発明は、干渉計システム自体を使って干渉計システムの光学部品の位置及び姿勢を測定し、誤差が生じないように補正する。そして結果として、投影露光装置の部材の位置を従来のシステムよりも高精度に位置づける干渉計システムを供給する。
【００１１】
本発明では、干渉計支持ブロック（支持部材）と参照部材(reference mamaber)との相対的は動きを把握すると、次に両方のブロック上の光学部品により測定された可動部材(movable member)の位置を補正する。最後に、光学部品と可動部材の相対的移動量を決定し、可動部材の誤差分移動量を補正する。
【００１２】
本発明の干渉計測システムの好ましい実施の形態では、例えば、干渉システムは、１つの面内に、反射鏡を有する２つの可動部材、反射鏡を有する参照部材、２つの光学支持ブロック(optical support block) 、光学支持ブロック上に配置された８軸の干渉計用の光源、ビームスプリッタ、参照鏡を有している。第１の光学ブロックでは、２つの干渉計ビームが第１の可動部材に向き、２つの干渉計ビームが参照部材に向いている。同様に第２の光学ブロックでは、２つの干渉計ビームが第２の可動部材に向き、２つの干渉計ビームが参照部材に向いている。この実施形態では、可動部材はレチクルステージとウェハステージであり、参照部材は投影レンズである。留意点としては、可動部材の位置は参照部材に対して相対的に決めることが必要で、参照部材もまた変位するが、参照鏡に対する移動鏡の誤差分の動きは補正される、ということである。
【００１３】
本発明を用いた方法では、複数の可動部材の互いの相対的位置が測定され、可動部材及び干渉計システムの光学部品の不要な動きが測定され、これが補正される。この方法は一般的には、複数の可動部材の各可動部材上の２点の位置の変化を求め、求まった値を基に複数の可動部材の相対的変化を計算し、不要な動きを補正する、というステップを有している。
【００１４】
干渉計システムが複数のブロックに取り付けられた干渉計を有している場合には、２つの干渉計ブロック間の相対的な動きを追加の工程により求める。その追加の工程では、各ブロックの干渉計システムが可変位参照部材(reference moveable member)の位置を測定し、他の可動部材の位置を可変位参照部材の位置に対して再度求める。本方法では、コントローラが誤差分変動を補正する工程を有する。
【００１５】
以上が従来技術の問題点と本発明の利点の概要である。他の特徴、利点、実施の形態は以下の説明より、当業者には容易になる筈である。
本発明の干渉計システムは光学部品の相対変位や回転を測定し、この測定結果を考慮して、可動部材の再位置づけを行ったり、再位置づけの指針を与える。このように、本発明は露光装置中でウェハステージやレチクルステージをより高精度に位置づけるために使用される。これによってウェハ上でのより高い精度の回路パターンが可能になる。
【００１６】
従来の干渉計システムは、良く知られているように、投影レンズに対するレチクル、ウェハステージの位置づれ及び回転を干渉計を用いて計測する。このことは、背景技術の欄にも記した。しかしながら、従来技術では、干渉計システムの光学部品自身が変位したか、どうかは定かではない。本発明は、これとは違って、この光学部品の変位を求め、ウェハステージとレチクルステージの両方を投影光学系に対して位置あわせする際に、干渉計システムの光学部品の変位を考慮している。
【００１７】
干渉計システムの光学部品の変位を考慮するために、本発明の好ましい実施の形態では考えている１つの面内に８本のビームを持つ干渉計を、図４に記されている通常の演算ユニット６とステージコントローラ８と一緒に用いている。干渉計は、光学部品（干渉計ブロック５０，６０）から可動部材（投影レンズ２２、ウェハステージ３０、レチクルステージ４０）に向けて送られたビームの、面内、例えばＸＺ面内での光路長の変化を測定する。干渉計の反射鏡３３，３１，３２，３４はレチクルステージ４０、ウェハステージ３０、投影レンズ２２にそれぞれ取り付けられている。測定された光路長の変化はＣＰＵ６により処理され、ステージ及び／又は、干渉計が取り付けられているブロックに位置変位があった場合にも、ウェハステージとレチクルステージが投影レンズに対する変位量と回転量を決める。コントローラ８はＣＰＵ６の補正情報に従ってシステムの構成部材の位置を調整する。
【００１８】
現状の演算ユニットとステージコントロ−ラに加えて、さらに８本のビームを持つ干渉計システムを用いることにより、必要なら、ＹＺ面内やＸＹ面内に同様な機能を持たせることができる。システムの構成部材の変位は３次元的であるが、ここでの記述は単一面内、即ち２次元面内としている。これは、本発明の動作の記述を簡単にするためである。当業者なら以下の点は容易に判るはずである；ここでの記述は３次元的な、最高６自由度の動きの測定のための２つ、それ以上の平面での記載に適用できる。同様に、１つの干渉計ブロックに取り付けられた４本のビームを持つ干渉計システムを２つの可動部材を位置あわせするために使って本発明を実施することも出来る。
【００１９】
図４を参照する。本発明による干渉計システム２０のＸＺ側面図が示されている。ここでＺ軸は鉛直方向にとられている。図４の説明を簡単にするために、各干渉計に対する参照ビームと参照鏡は書かれていない。このように、本発明の好ましい実施例では、８本の絶対干渉計を用いて８本の測定ビーム４１−４８（図示）を供給されている。当業者なら、本発明の思想から逸脱しない範囲で部材の置き換えをした、異なる干渉計は着想出来る筈である。
【００２０】
特に、好ましくはビームは等距離のペアになるようにして、ペア４１−４２，４３−４４、４５−４６，４７−４８では、ビームは共通の距離（ｄ）だけ離れているようにする。更に、隣り合うビームのペア、ペア４２−４３とペア４６−４７は間隔（ｅ）だけ離れているのが好ましい。しかし、距離（ｄ）と間隔（ｅ）とがそれぞれ別個の値であっても本発明を損なうことはない。距離（ｄ）と（ｅ）が全てのペアで同じとすると位置決めが簡単になり、好ましい。しかし、ペアが違った値を持っていても、各値が判っていて、補正可能なら問題ない。更に、距離（ｄ）と（ｅ）は干渉計のビームペアの、今考えている面内での距離成分を表している。例えば、図４で、今考えている面はＸＺ面であるので、図５も同様であるが、干渉計４１は干渉計４２から（ｄ）の値に影響を与えずに、Ｙ方向にずらせることも出来る。当業者には容易なように、２つの干渉計が同じ点から出たり、戻ったりすれば本発明が機能するのに必要なデータ点が無くなることになる。
【００２１】
ビームはまた、予め決められた参照点２６を参照して、投影レンズ系２２上に位置付けされる。参照点２６は投影レンズ系内の主たるレンズの鉛直中心と関連づけられており、参照点２６からのビーム４４の鉛直距離（Ｚ軸方向距離）がＣwであり、参照点２６とビーム４５の距離がＣRであるとする。測定ビーム４１−４８は位置的に光路長の変化Ｘ１−８に対応しており、この計算は以下に詳細に記される。
【００２２】
初期状態、特に投影レンズ系２２と干渉計システム２０が傾いていない時には、Ｚ軸はレンズ系の光軸と一致している。本発明の測定法に従えば、投影レンズ系（ＰＬ）２２，レチクルステージ４０（ＲＳ）、ウェハステージ３０（ＷＳ）、レチクルステージ干渉計ブロック５０（ＲＩＢ）、ウェハステージ干渉計ブロック６０（ＷＩＢ）は剛体として取り扱われる。このように、各剛体の初期光軸に対する（即ち鉛直なＺ軸に対する）角度は次式で定義する。
【００２３】
θW    ウェハステージ３０のＹ軸周りの回転
θL    投影レンズ２２のＹ軸周りの回転
θR    レチクルステージ４０のＹ軸周りの回転
θa    光学ブロック６０のＹ軸周りの回転
θb    光学ブロック５０のＹ軸周りの回転
各剛体の初期状態からのズレ量を同様にして次式により定義する。
【００２４】
ｕW    ウェハステージ３０のｘ変位
ｕL    投影レンズ２２のｘ変位
ｕR    レチクルステージ４０のｘ変位
ｕa    光学ブロック６０のｘ変位
ｕb    光学ブロック５０のｘ変位
このように、５つの剛体２２，３０，４０，５０，６０が回転したり、並進ズレを引き起こすと、光路長の変化Ｘ1-8は干渉計のビーム４１ー４８によって測定され、初期状態に対して以下の式により表現される。
【００２５】
Ｘ1=［ＷＳ３０の位置と傾き］＋［ＷＩＢ６０の位置と傾き］
＝［ｕW−ｄ・θW］−［ｕa−（ｄ＋ｅ／２）θa］                      （１）
Ｘ2=［ＷＳ３０の位置と傾き］＋［ＷＩＢ６０の位置と傾き］
＝［ｕW］−［ｕa−（ｅ／２）θa］                                   （２）
Ｘ3=［ＰＬ２２の位置と傾き］＋［ＷＩＢ６０の位置と傾き］
＝［ｕL−（ｄ＋Ｃw）θL］−［ｕa＋（ｅ／２）θa］                  （３）
Ｘ4=［ＰＬ２２の位置と傾き］＋［ＷＩＢ６０の位置と傾き］
＝［ｕL−Ｃw・θL］−［ｕa＋（ｄ＋ｅ／２）θa］                    （４）
Ｘ5=［ＰＬ２２の位置と傾き］＋［ＲＩＢ５０の位置と傾き］
＝［ｕL＋ＣR・θL］−［ｕb−（ｄ＋ｅ／２）θb］                    （５）
Ｘ6=［ＰＬ２２の位置と傾き］＋［ＲＩＢ５０の位置と傾き］
＝［ｕL＋（ｄ＋ＣR）θL］−［ｕb−（ｅ／２）θb］                  （６）
Ｘ7=［ＲＳ４０の位置と傾き］＋［ＲＩＢ５０の位置と傾き］
＝［ｕR］−［ｕb＋（ｅ／２）θb］                                   （７）
Ｘ8=［ＲＳ４０の位置と傾き］＋［ＲＩＢ５０の位置と傾き］
＝［ｕR＋ｄ・θR］−［ｕb＋（ｄ＋ｅ／２）θb］                      （８）
このように関係式を定めると、光学部品の位置の変化が決められる。これを行うには、第１に隣り合う干渉計４１−４２，４３−４４，４５−４６，４７−４８の差を求め、次にそれらのビームの距離で除することである。
【００２６】
（Ｘ2−Ｘ1）／ｄ＝θW−θa                                        （９）
（Ｘ4−Ｘ3）／ｄ＝θL−θa                                      （１０）
（Ｘ6−Ｘ5）／ｄ＝θL−θb                                      （１１）
（Ｘ8−Ｘ7）／ｄ＝θR−θb                                      （１２）
式（１０）、（１１）を、ステージ鏡３１，３３，及び、投影レンズ系２２上の反射鏡３２，３４間の差に代入すると、得られる関係式は差を可動部材の変位と回転を関数として表す式になる。
【００２７】
Ｘ2−Ｘ3＝［ｕW］−［ｕa−（ｅ／２）θa］
−［ｕL−（ｄ＋Ｃw）θL］＋［ｕa＋（ｅ／２）θa］
＝ｕW＋ｅ・θa−ｕL＋（ｄ＋Ｃw）θL
（１０）→  ＝ｕW＋ｅ（θL−（Ｘ4−Ｘ3）／ｄ）−ｕL＋（ｄ＋Ｃw）θL
＝ｕW−（ｅ／ｄ）（Ｘ4−Ｘ3）−ｕL＋（ｄ＋Ｃw＋ｅ）θL    （１３）
Ｘ7−Ｘ6＝［ｕR］−［ｕb＋（ｅ／２）θb］
−［ｕL＋（ｄ＋ＣR）θL］＋［ｕb−（ｅ／２）θa］
＝ｕR−ｅ・θb−ｕL−（ｄ＋ＣR）θL
（１１）→  ＝ｕR−ｅ（θL−（Ｘ6−Ｘ5）／ｄ）−ｕL−（ｄ＋ＣR）θL
＝ｕR＋（ｅ／ｄ）（Ｘ6−Ｘ5）−ｕL−（ｄ＋ＣR＋ｅ）θL        （１４）
これらの式を解いていくと部材の位置を、測定された光路長の変化の関数として表現出来る。
（１３）→
ｕW−［ｕL−（ｄ＋Ｃw＋ｅ）θL］＝Ｘ2−Ｘ3＋（ｅ／ｄ）（Ｘ4−Ｘ3）            （１５）
（１４）→
ｕR−［ｕL＋（ｄ＋ＣR＋ｅ）θL］＝Ｘ7−Ｘ6−（ｅ／ｄ）（Ｘ6−Ｘ5）    （１６）
（９）−（１０）→
θW−θL＝（Ｘ2−Ｘ1）／ｄ−（Ｘ4−Ｘ3）／ｄ                          （１７）
（１２）−（１１）→
θR−θL＝（Ｘ8−Ｘ7）／ｄ−（Ｘ6−Ｘ5）／ｄ                           （１８）
式（１５）から（１８）の左辺は中間的な段階であって、最初の光軸Ｚにより作られた座標系での位置と角度の値（ｕ，θ）からシステムの部材が変位した後の投影光学系２２光軸２４により作られる座標への変換を示すものである。例えば、式（１５）の（ｄ＋Ｃw＋ｅ）は投影レンズ２６からウェハ面への距離であり、従って、ｕL−（ｄ＋Ｃw＋ｅ）θL は、最初の光軸により作られた座標系からシステムの部材が変位と回転した後の投影光学系２２光軸２４により作られる座標への変換を示すものである。同様に、式（１７）のθW−θLは、最初の光軸Ｚにおいて測定された角度θW  からシステムの部材が変位と回転した後のウェハステージ３０と投影光学系２２の相対角度への変換を示すものである。
【００２８】
解いた後、これらの位置は矢張りＺ軸に関する値として表現される。しかし、参照点２６（即ち、レンズ２６の光軸２４）を基にした座標系にすると、いくつかの項は消えてしまう。（ｕL＝θL＝０）。従って、参照点２６を参照可動部材として使用すると、本発明を用いて、ウェハステージとレチクルステージを相対的に投影レンズシステムに次式を従って位置づけられる。
【００２９】
ＵW＝Ｘ2−Ｘ3＋（ｅ／ｄ）（Ｘ4−Ｘ3）        ＝ウェハステージの位置   （１９）
ＵR＝Ｘ7−Ｘ6−（ｅ／ｄ）（Ｘ6−Ｘ5）        ＝レチクルステージの位置  （２０）
ΘW＝（Ｘ2−Ｘ1）／ｄ−（Ｘ4−Ｘ3）／ｄ     ＝ウェハステージの回転    （２１）
ΘR＝（Ｘ8−Ｘ7）／ｄ−（Ｘ6−Ｘ5）／ｄ     ＝レチクルステージの回転 （２２）
このように、もし投影光学系２２の光軸を上記のように参照基準)reference standard)とすると、好ましい実施の８本ビームの干渉計システムを用いて、例え投影レンズ系２２，ウェハステージ３０，レチクルステージ４０，レチクルステージ干渉計ブロック５０，ウェハステージ干渉計ブロック６０が移動したり傾いたりしても、ウェハステージ３０やレチクルステージ４０の位置づけの際に相対的な移動量と傾きを測定して補正することが可能になる。
【００３０】
上記のように、式（１９）−（２２）は２つの成分を有していると見ることが出来る。第１の成分はステージの投影光学系２２に対する基本的な並進量を決めるものである。第２の成分は補正量であり、システムの部材を正規の位置から変位させる回転や並進量に関するものである。例えば、式（１９）中で、見かけ上の成分はＸ2−Ｘ3であり、補正量が“＋（ｅ／ｄ）（Ｘ4−Ｘ3）”である。同様に式（２０）中で、見かけ上の成分は（Ｘ2−Ｘ1）／ｄであり、補正量が“−（Ｘ4−Ｘ3）／ｄ”である。これらの見かけ上の値と補正量は本発明の説明を簡単にするための代表的なものである。特殊なソフトウェアやハードウェアの導入によっては、本発明はデータ取得時又は計算時に必ずしも見かけ上の値と補正量を区別する必要が無くなる。
【００３１】
上記の記述から見て取れることは、本発明の干渉計システムは従来の技術に比して多くの利点を有していることである。重要な点としては、周囲の影響による干渉計システムの光学部品の変位を求めることである。この周囲の影響とは、熱的変動や振動（又は並進、というのは振動は並進に時間要素が加わったものである）である。このようにして、従来の干渉計システムによるよりも精度の高いステージの位置づけが出来るようになる。
【００３２】
本発明のさらに別の実施の形態としては、図５のように、４つの参照干渉ビーム７２，７４，７６，７８を付け足してＺ軸の周りの回転を取り扱うことである。（図５はＹＺ面内での反射鏡３１−３４の相対的な位置関係を示す。ＸＺ面内にある、干渉計のビームは、従って、図５の面内に現れる。）各ビーム７２−７８は反射鏡３１，３２，３３，３４の１つに向けられ、各反射鏡に入射したビームは互いにＹ方向にずれている。ビーム７２，７４，７６，７８は、各反射鏡に向けられた他の干渉計ビームとペアをなしている。例えば、軸７２，７４，７６，７８とそのペアのズレの差を用いると、可動部材と光学部材の両方のＺ軸の周りの回転が求まる。例えば、干渉計７０は干渉計５２又は５４と、それがＹ方向にズレを持っておれば、ペアを形成することが可能になる。
【００３３】
本発明の干渉計システムは、高精度な駆動制御が要求される一括露光又はスキャン露光装置でのウェハステージやレチクルステージのようなステージの位置測定システムに使用される。例えば、高精度な部品間の相対的な位置ズレを高精度に測定に使用される。
【００３４】
色々な変更が本発明の範囲内で可能であり、上記の記載や図に記された事柄は単に説明のためのものであり、発明を限定するものではない。特に、発明は必要なデータを供給するために干渉計を用いているが、データ取得のための他の方法でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の、ｘ、ｙ方向に移動するステージの位置測定用干渉計システムの平面図である。
【図２】図１の従来のシステムの側面図であり、システムの光学部品が回転しているものを示す。
【図３】図１、２に示された従来の干渉計システムの部分図であり、投影露光装置のウェハステージに適用された図である。
【図４】本発明の干渉計システムのＸＺ側面図である。
【図５】本発明の好ましい実施の形態での干渉計の相対的配置を示す側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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