JP2003524152A

JP2003524152A - 偏光保存光学系を利用する干渉計

Info

Publication number: JP2003524152A
Application number: JP2001520063A
Authority: JP
Inventors: ヘンリーアレンヒル，; グルート，ピータージェイ．デ
Original assignee: ザイゴコーポレイション
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2003-08-12
Also published as: TW496948B; WO2001016556A1; US6201609B1; EP1208349A1; EP1208349A4

Abstract

(57)【要約】偏光保存光学系（５１１、５１２）を利用する干渉計（５１０）によって、平面偏光ビームは、その偏光の直線状態を変えずに、予め選択された角度によって偏向される。そのような光学系を利用する干渉計（５１０）は、様々な用途を有し、特に、古典的なリトロリフレクタで見出される、上記干渉計法を用いない別の現状の望ましくない偏光回転に関連するエラーを導き得る望ましくない偏光効果を、減少させることによって、測定精度を高め得る距離測定の干渉計の分野の使用に適している。プリズムの光学素子は、好適には、上記光学系を介して伝搬する直交偏光ビーム間の消光比を高めるようなスプリッティングコーティング構成物および／または複屈折材料を含み得るアセンブリ（５１１、５１２）を構築するように使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）本発明は、一般的には、変位測定干渉計法に関し、さらに詳細には、望ましく
ない偏光効果を減少させることによって精度を高めるように、偏光保存光学系を
利用する変位測定干渉計法（ＤＭＩ）に関する。

【０００２】直線および角度についての変位を測定する偏光干渉計において、１つ以上の直
交偏光ビームは、干渉計に導かれ、次いで、基準レグおよび測定レグに沿って移
動するように偏光ビームスプリッタによって分離される。その後、上記ビームは
、再度組み合せされ、上記ビームが移動した光路の長さの差についての情報が分
析され、これにより変位を生成する。干渉計を介して移動するプロセス（おそら
く、複数のプロセス）において、偏光ビームは、一般に、固定された鏡または移
動可能な鏡のどちらかから偏光ビームを返すレトロリフレクタに直面する（ｅｎ
ｃｏｕｎｔｅｒ）。非偏光保存であるリトロリフレクタは、高い程度の要求に応
える程度までビームの偏光の状態を保存しないので、そのようなリトロリフレク
タは入手可能な測定精度のエラーをもたらす。

【０００３】そのような非偏光保存リトロリフレクタは、周知であり、入来ビームが方向に
対して正確に反転され、入来方向の伝搬方向に平行な外出ビームとして移動する
ように光を１８０°偏向させるように動作し、それに関して空間的にオフセット
する。古典的なリトロリフレクタは、基本的に３つの相互に垂直な面の表面の交
差コーナーを含み、立方体コーナーリトロリフレクタまたは四面体コーナーリト
ロリフレクタとしても知られている。本明細書では、光線は、リトロリフレクタ
に出入りするプロセスにおいて、各１２０°のセクタからの反射を１回として、
一般に３回反射を経験する。理想的には、反射光線の方向は、入射光線の反対で
あるが、リトロリフレクタの交差コーナーによる反射によって変位が生じる。偏
光効果の観点からの古典的なリトロリフレクタについての主要な問題は、鏡表面
について光線が作る角度はスキューであることである。フレスネル反射公式に沿
った、ジョーンズ行列フォーマリズムを用いる詳細な計算は、異なる最初の偏光
およびリトロリフレクタに対して結果的に生じる偏光を予測するために用いられ
得る。小さく、直線偏光されたビームがリトロリフレクタの小さなサブアパーチ
ャのみと相互作用するＤＭＩ用途でリトロリフレクタを使用する観点からの、正
味の効果は、幾分かの角度（一般に６°）での偏光面を回転させることである。
この現象は、ＲｅｔｒｏＩｎｄｕｃｅｄＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＲｏｔ
ａｔｉｏｎ（ＲＩＰＲ）と呼ばれ、測定された干渉計位相の大きな周期的なエラ
ーを引き起こし得る干渉計の偏光ビームスプリッタに対してビーム偏光方向を調
整不良にする。ＨｉｇｈＳｔａｂｉｌｉｔｙＰｌａｎｅＭｉｒｒｏｒＩ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ（ＨＳＰＭＩ）で生じる特にトラブルとなる周期
的なまたは「サイクリックな」エラーは、１／２ドップラーシフトについての１
つの周波数（および他の周波数）のエラーを生成する。リトロリフレクタの偏光
回転特性により引き起こされるこのエラーは、極端に大きくなり得、ビームスプ
リッタの質に関わらず、生じる。

【０００４】結果として、本発明の第１の目的は、有害な偏光効果をもたらすことなく、ビ
ーム偏光特性を提供する偏光保存光学系を利用する偏光干渉計を提供することで
ある。

【０００５】本発明の別の目的は、従来の立方体コーナーリトロリフレクタの代わりに、偏
光保存光学系を用いる変位測定干渉計を提供することである。

【０００６】本発明のさらなる別の目的は、変位測定精度を高める偏光保存光学系を利用す
る偏光面鏡干渉計を提供することである。

【０００７】本発明のさらに別の目的は、精度に関する望ましくないゴーストビームの影響
を減少させるために、傾斜面を内部的に利用する偏光面鏡干渉計を提供すること
である。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、ゴースト画像の影響を減少させるように、１つ以
上の干渉計レグのリタデーション要素を利用する偏光面鏡干渉計を提供すること
である。

【０００９】本明細書のさらに別の目的は、複数の波長で使用する偏光保存光学系を提供す
ることである。

【００１０】本発明のさらに別の目的は、偏光保存光学系を利用するマルチパス（２つ以上
）偏光面鏡干渉計を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、部分的に、明らかであり、部分的に、以下の詳細な説明
を添付図面と関連付けて読むと、本明細書中で明らかとなる。

【００１２】（発明の要旨）本発明は、偏光の線形状態を変えることなく、予め選択された角度で平面偏光
ビームを偏向させる偏光保存光学系を利用する偏光干渉装置に関する。本発明の
偏光干渉装置は、様々な用途を有し、別の方法の可能性よりも高い測定精度を達
成する距離測定干渉計法（ＤＭＩ）の使用に特に適している。これは、古典的な
リトロリフレクタで見出される、別の方法で現れる望ましくない偏光回転に関連
するエラーをもたらし得る望ましくない偏光効果を減少することにより達成され
る。そのような干渉計は、マイクロリソグラフィ技術を介して集積回路を製造す
る際のさらなる有用性を有する。

【００１３】本発明の偏光干渉装置の多数の実施形態が説明される一方で、本実施形態全て
は、干渉計手段の共通の使用を共有する。上記干渉計手段は、直交状態の偏光を
有する少なくとも２つのビームを受け、第１および第２の干渉計レグを提供し、
第１および第２の干渉計レグに沿って移動する上記２つのビームを個別に分離し
、第１および第２の干渉計レグを移動する際に各ビームが経験した光路の差につ
いての情報を含む射出ビームを生成する。第１および第２の干渉計レグは、第１
および第２の干渉計レグの一方が、様々な物理的距離を有するように構造化され
、構成された光路を有し、第１および第２の干渉計レグの間の光路差が、光路の
個々の物理的長さ間の差に従って変化し、第１および第２の干渉計レグの少なく
とも１つが偏光保存光学系を含む。

【００１４】本発明の偏光干渉装置で使用される偏光保存光学系は、構成された複数の反射
面を含み、これによって、入来ビームおよび外出ビームの両方に垂直な入来ビー
ムの伝搬方向の変化は、入来ビームの変化の方向と反対方向における外出ビーム
の伝搬方向の変化を引き起こし、入来ビームに垂直な、入来ビームおよび外出ビ
ームの両方に垂直な直交面における入来ビームの伝搬方向の変化は、入来ビーム
の伝搬方向の変化によって引き起こされる入来ビームの対応する回転と同一であ
る直交面における外出ビームの回転を引き起こし、反射面のそれぞれでの入射面
は、それに対する入射ビームの偏光面に直交かまたは平行である。

【００１５】偏光保存光学系は、好適には、複数のプリズム光学素子で製造され、複数の反
射面は、プリズム光学素子の選択された表面を含み、全反射によって好適に動作
する。

【００１６】複数のプリズム光学素子は、好適には、それぞれのプリズム光学素子の少なく
とも１表面は、別のプリズム光学素子の少なくとも１表面に接触し、少なくとも
１ビームスプリッタが含まれ得る一体型アセンブリとして構成される。

【００１７】プリズム光学素子は、ポロプリズム、直角プリズム、ドーブプリズム、ペンタ
プリズム、および「Ｋ」プリズムからなる群から選択され、１実施形態は、直角
プリズム、ポロプリズム、およびペンタプリズムの連続的な組み合せを含む。

【００１８】複数の反射面の少なくとも１つは、多層偏光ビームスプリッタコーティング構
成物を面上に形成し得、偏光保存光学系に入る直交偏光ビームとそれから生じる
アップストリームとの間の消光比を高め、そのようなコーティングは、複数の波
長で動作するように構造化され得る。複屈折材料はまた、同様の目的のために、
様々なプリズム光学素子を構築するように使用され得る。

【００１９】出力ビーム対入力ビームの様々な関係は、示され、系の特定の設計ジオメトリ
に依存する。

【００２０】偏光保存光学系が使用される偏光干渉装置の本実施例は、平面鏡、高安定平面
鏡、差分平面鏡、コラム、および双対線形／角度干渉計を含むが、それらに限定
されない。

【００２１】直角偏光される少なくとも２つの入来ビームを生成する手段もまた提供され、
上記２つの入来ビームは、同じ広がりを有し、重複し得るか、または空間的に分
離され得、調和的に関連し得るかまたは関連し得ない２以上の波長で動作し得る
。

【００２２】射出ビームを組み合わせる手段もまた含まれ、これにより第１および第２の干
渉計レグの所定の光路の対応する光路からのそれぞれの射出ビームの間の位相差
に対応する情報を含む混合光信号を生成する。

【００２３】混合光信号を検出し、干渉計レグの物理的経路および相対変化率における差に
対応する情報を含む電気的干渉を生成する手段および電気干渉信号を分析する手
段がさらに含まれる。

【００２４】干渉計レグの少なくとも１つは、好適には、直交偏光ビームの偏光状態を制御
し、射出ビームのゴースト反射影響を減少させる。

【００２５】複数の反対面を一般に含む干渉計手段は、好適には、他に関して少なくともい
くつかの傾斜面を有し、射出ビームのゴーストビームの影響を減少させる。

【００２６】本発明の構造、動作、および方法論は、本発明の他の目的および利点と共に、
各パートが様々な図面に現れる場合に常に各パートの参照符号を有する図面と関
連付けて詳細な説明を読むことによって最大限に理解され得る。

【００２７】（発明の詳細な説明）本発明は、偏光保存光学系および変位測定干渉計のコンポーネントとしての偏
光保存光学系の使用に関する。従って、偏光保存光学系自体の構造および性質が
、最初に説明され、次いで変位測定干渉計におけるその用途が説明される。

【００２８】本発明の偏光保存光学系の様々な実施形態が説明され、各偏光保存光学系は、
２つの性質を有する。そのような光学系が有する第１の性質は、光学系の反射面
および屈折面のそれぞれの入力ビームの偏光状態および対応する出力ビームの偏
光状態が全て線形である直線偏光の配向面のセットである。直線偏光の配向面の
セットは、本明細書では、固有モードと呼ばれる。従って、光学系は、固有モー
ド状態の直線偏光を有するその系への入力ビームについて、光学系の各反射面お
よび屈折面の入力ビームおよび対応する出力ビームの直線偏光状態を「保存する
」。

【００２９】そのような固有モードを示す光学系のセットは、光学系の任意の反射面または
屈折面のそれぞれでの固有モードの偏光面が、その表面の入射面に平行するかま
たは直交するかのどちらかであるような、反射面および屈折面を含む。

【００３０】本明細書中で説明される様々な実施形態の装置がさらに有する第２の性質は、
変換特性の一定のセットである。変換特性のセットは、入力ビームおよび出力ビ
ームの伝搬方向が平行であり得るかまたは平行であり得ない場合についての、入
力ビームの伝搬方向の変化から生じる光学系からの出力ビームの伝搬方向の変化
の間の特定の関係を説明する。変換特性のこのセットは、本明細書中で変換タイ
プＴ_Retと呼ばれる。

【００３１】図１ａは、入射光ビームと射出光ビームとの伝搬方向をそれぞれ示すベクトル
→ｋ₁と→ｋ₂との間の関係を示す模式的な透視図であり（本明細書において、→ｋ₁は、

【００３２】

【数１】を示し、→ｋ₂は、

【００３３】

【数２】を示す）、光学系は変換タイプＴ_Retの変換特性を示す。入力および出力ベクト
ルの大きさ、｜→ｋ₁｜および｜→ｋ₂｜はそれぞれ、個々の波数ｋｉ＝２π／λ
ｉ（ｉ＝１、２）である。ここで、λｉは、個々のベクトルの波長である。

【００３４】変換タイプＴ_Retの変換特性は、→ｋ’₁と→ｋ’₂を形成するように、ベクト
ル→ｋ₁と→ｋ₂について、それぞれ、無限小変化△→ｋ₁、対応する無限小変化
△→ｋ₂の用語で規定される。無限小変化△→ｋ₁および△→ｋ₂は、それぞれ｜
→ｋ’₁｜＝｜→ｋ₁｜、｜→ｋ’₂｜＝｜→ｋ₂｜である、ベクトル→ｋ₁と→ｋ₂ に直交している。従って、無限小変化△→ｋ₁および△→ｋ₂は、それぞれ、→ｋ ₁ および→ｋ₂の直交軸について、→ｋ’₁および→ｋ’₂の回転を生成する。

【００３５】任意の無限小変化△→ｋ₁は、２つの直交無限小ベクトルコンポーネント△→
ｋ_1‖および△→ｋ_1⊥の合計として示され得る。コンポーネント△→ｋ_1‖は、
単位ベクトル＾ａ（本明細書において、単位ベクトル

【００３６】

【数３】を＾ａで示す）に平行なコンポーネントとして定義される。単位ベクトル＾ａは
、ベクトル積、→ｋ₁×→ｋ₂として定義される。ここで、→ｋ₁および→ｋ₂は、
→ｋ₁×→ｋ₂の大きさ｜→ｋ₁×→ｋ₂｜により正規化される、すなわち、

【００３７】

【数４】である。ベクトル→ｋ₁、→ｋ₂と＾ａとの関係が、図１ｂの模式的な透視図に示
される。コンポーネント△→ｋ_1⊥は、→ｋ₁に直交し、単位ベクトル＾ａに直交
する、すなわち、＾ｋ₁×＾ａ（＾ｋ₁＝→ｋ₁／ｋ₁）である。ベクトル→ｋ₁、
＾ａ、および＾ｋ₁×＾ａの関係は、図１ｃの模式的な透視図において示される
。△→ｋ_1‖および△→ｋ_1⊥はそれぞれ、図２および図３の模式的な透視図で示
される。

【００３８】 △→ｋ_1‖および△→ｋ_1⊥に対応する無限小変化△→ｋ_2‖および△→ｋ_2⊥は
それぞれ、変換タイプＴ_Ret変換特性を示す光学系の以下の性質を有する。

【００３９】（１）△→ｋ_2‖は、ベクトル＾ａに平行であり、△→ｋ_1‖と反対の方向を有
する。

【００４０】（２）△→ｋ_2⊥は、→ｋ₂および単位ベクトル＾ａに直交している、すなわち
、＾ｋ₂×＾ａ（＾ｋ₂＝→ｋ₂／ｋ₂）に平行であり、△→ｋ_2⊥×→ｋ₂の方向は
、△→ｋ_1⊥×→ｋ₁の方向と同じであるというさらなる条件を伴う。

【００４１】ベクトル→ｋ₂、＾ａ、および＾ｋ₂×＾ａの関係は、図１ｄの模式的な透視図
で示される。ベクトル△→ｋ_1‖および△→ｋ_2‖の関係は、図２で模式的な透視
図で示される。ベクトル△→ｋ_1⊥および△→ｋ_2⊥の関係は、図３の模式的な透
視図で示される。

【００４２】本発明に従う光学系の第１の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ _Ret 変換特性の両方を示す。第１の実施形態は、図４の模式的な透視図として示
される。第１の実施形態は、図４において一様に１０で指定される。第１の実施
形態の光学系１０は、ポロプリズム２０および直角プリズム３０を含む。

【００４３】入力ビーム７１は、光学系１０に入り、出力ビーム７２として光学系１０を出
る（図４参照）。光学系１０を通る入力ビーム７１の光路は、図４に示される。
入力ビーム７１は、ポロプリズム２０の面に垂直に入射し、その後、連続的に、
ポロプリズム２０の第１の表面により反射され、次いで、第２の表面により反射
され、直角プリズム３０に入り、直角プリズム３０の斜辺表面により反射され、
出力ビーム７２として、直角プリズム３０の面を垂直に出る。ポロプリズム２０
の第１および第２の表面の入射面は、他方に対して平行な入射面であり、直角プ
リズム３０の斜辺表面の入射面に直交している。

【００４４】第１の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの固有モードの入力
偏光状態は、ポロプリズム２０の第１の入射面に平行であり、第２の表面の入射
面に直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞ
れ、直角プリズム３０の斜辺表面の入射面に直交し、平行している。固有モード
の偏光状態は、光学系１０の反射および屈折についての個々の入射面に平行であ
るか、または直交であるかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存して
いる。

【００４５】入力ビーム７１の伝搬方向の変化より生じる出力７２の伝搬方向の変化につい
ての光学系１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これ
は、光学系１０を通る入力ビーム７１の伝搬方向の変化の影響をマッピングする
ことで、当業者には明らかとなる。

【００４６】本発明に従う光学系の第２の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ _Ret 変換特性の両方を示す。第２の実施形態は、図５の模式的な実施形態として
示される。図５では、第２の実施形態は、１１０と一様に指定される。光学系１
１０は、ポロプリズム１２０および台形プリズム１３０を含む。

【００４７】入力１７１は、光学系１１０に入り、出力ビーム１７２として光学系１１０を
出る（図５参照）。光学系１１０を通る入力ビーム１７１の光路が図５に示され
る。入力ビーム１７１は、ポロプリズム１２０の表面に垂直に入射し、その後、
連続的に、ポロプリズム１２０の第１の表面により反射され、次いで、第２の表
面により反射され、台形プリズム１３０に入り、台形プリズム１３０の底面によ
り反射され、出力ビーム１７２として台形プリズム１３０の表面を垂直に出る。
台形プリズム１３０の入射および射出面の長さは、最終用途の要件に従い、等し
いか、または等しくないかである。

【００４８】ポロプリズム１２０の第１および第２の表面の入射面は、台形プリズム１３０
の表面の入射面に平行で、直交している。台形プリズム１３０の入射面および射
出面は平行である。入力ビーム１７１および出力ビーム１７２の伝搬方向は、一
般に平行でないか、または直交でない。

【００４９】第２の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの偏光保存固有モー
ドの入力偏光状態は、ポロプリズム１２０の第１および第２の表面の入射面に平
行で、直交である。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞ
れ、台形プリズム１３０の射出表面の入射面に直交で、平行である。固有モード
の偏光状態は、光学系１１０の反射および屈折についての個々の入射面に平行で
あるか、または直交であるかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存し
ている。

【００５０】入力ビーム１７１の伝搬方向の変化より生じる出力１７２の伝搬方向の変化に
ついての光学系１１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである
。これは、光学系１１０を通る入力ビーム１７１の伝搬方向の変化の影響をマッ
ピングすると、当業者には明らかとなる。

【００５１】本発明に従う光学系の第３の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ _Ret 変換特性の両方を示す。第３の実施形態は、図６の模式的な透視図として示
される。図６において、第３の実施形態は、２１０で一様に指定される。第３の
実施形態の光学系２１０は、ポロプリズム２２０および反転プリズム２３０を含
む。

【００５２】入力ビーム２７１は、光学系２１０に入り、出力ビーム２７２として光学系２
１０を出る（図６参照）。光学系２１０を通る入力ビーム２７１の光路は、図６
に示される。入力ビーム２７１は、ポロプリズム２２０の表面に垂直に入射し、
その後、連続して、ポロプリズム２２０の第１の表面により反射され、次いで、
第２の表面により反射され、ポロプリズム２２０の射出表面を出て、反転プリズ
ム２３０の入射表面に入り、反転プリズム２３０の第１の表面、第２の表面、第
３の表面により反射され、出力ビーム２７２として反転プリズム２３０の射出表
面から出る。ポロプリズム２７０の第１および第２の表面の入射面は、反転プリ
ズム２３０の第１、第２、第３の表面の入射面に平行で、直交している。反転プ
リズムの第１、第２、および第３の表面の入射面、入射表面、および射出表面は
、平行である。入射ビーム２７１および射出ビーム２７２の伝搬方向は、最終用
途の要件に従い、平行であってもよく、または平行でなくてもよい。

【００５３】第３の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。偏光保存固有モードの入
力偏光状態は、ポロプリズム２２０の第１および第２の表面の入射面に平行で、
直行している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、
反転プリズム２３０の第１、第２、および第３の表面の入射面に直行で、平行で
ある。固有モードの偏光状態は、光学系２１０の反射および屈折についての個々
の入射面に平行であるか、または直交であるかのどちらかであるので、固有モー
ドは偏光を保存している。

【００５４】入力ビーム２７１の伝搬方向の変化より生じる出力２７２の伝搬方向の変化に
ついての光学系２１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである
。これは、光学系２１０を通る入力ビーム２７１の伝搬方向の変化の影響をマッ
ピングすることで、当業者には明らかとなる。

【００５５】本発明に従う光学系の第４の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ _Ret 変換特性の両方を示す。第４の実施形態は、図７の模式的な透視図として示
される。図７では、第４の実施形態は、３１０で一様に指定される。光学系３１
０は、直角プリズム３２０、ポロプリズム３３０、およびペンタプリズム３４０
を含む。直角プリズム３２０およびポロプリズム３３０を含む光学系３２０のサ
ブシステムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Retの両方を示し、サブシス
テムは、第１の実施形態の光学系１０と等価である。

【００５６】入力ビーム３７１は、光学系３１０に入り、出力３７２として出る（図７参照
）。光学系３１０を通る入力ビーム３７１の一部は、図７に示される。入力ビー
ム３７１は、直角プリズム３２０の表面に垂直に入射し、その後、直角プリズム
３２０の斜辺表面により反射され、直角プリズム３２０の射出表面から出て、ポ
ロプリズム３３０の入射表面に入り、連続的に、ポロプリズム３３０の第１の表
面により反射され、次いで、第２の表面により反射され、ポロプリズム３３０の
射出面から出る。ポロプリズム３３０に入った後、ビーム３７１はペンタプリズ
ム３４０の入射面に入り、その後、ペンタプリズム３４０の第１および第２の表
面により反射され、射出ビーム３７２としてペンタプリズム３４０の射出面から
垂直に出る。

【００５７】直角プリズム３２０の斜辺表面の入射面は、ポロプリズム３３０の第１および
第２の表面の入射面に直交している。ポロプリズム３３０の第１および第２の表
面の入射面は、ペンタプリズム３４０の第１および第２の表面の入射面に直交し
ている。入力ビーム３７１および出力ビーム３７２の伝搬方向は平行である。

【００５８】第４の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの偏光保存固有モー
ドの入力偏光状態は、直角プリズム３７０の斜辺表面の入射面に平行で、直交し
ている。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態は、ペンタプリズム
３４０の第１および第２の表面の入射面に平行で、直交している。固有モードの
偏光状態は、光学系３１０における反射および屈折のそれぞれに対する個々の入
射面に平行しているかまたは直交しているので、固有モードは偏光を保存してい
る。

【００５９】入力ビーム３７１の伝搬方向の変化より生じる出力３７２の伝搬方向の変化に
ついての光学系３１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである
。これは、光学系３１０を通る入力ビーム３７１の伝搬方向の変化の影響をマッ
ピングすることで、当業者には明らかとなる。

【００６０】本発明に従う光学系の第５の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ _Ret 変換特性の両方を示す。第５の実施形態は、図８の模式的な透視図として示
される。図８では、第５の実施形態は、４１０で一様に指定される。光学系４１
０は、２つのビームスプリッタおよびポロプリズム４３０を含む。第１のビーム
スプリッタは、直角プリズム４２１およびビームスプリッティング界面４２３を
備える台形プリズム４２２を含む。第２のビームスプリッタは、プリズム４４１
およびビームスプリッティング界面４４３を備える直角４４２プリズムを含む。

【００６１】第５の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を
示す光学素子のサブシステムを含む。光学素子のサブシステムは、ビームスプリ
ッタ界面４２３を備える台形プリズム４２２、ポロプリズム４３０、ビームスプ
リッティング界面４４３を備えるプリズム４４１を含む。

【００６２】入力ビーム４７１および４７２は、光学系４１０に入り、出力ビーム４７５お
よび４７６として光学系４１０を出る（図８参照）。光学系４１０を通る入力ビ
ーム４７１および４７２の光路は図８に示される。

【００６３】入力ビーム４７１および４７２は第１のビームスプリッタに入り、その偏光面
はビームスプリッティング界面４２３の個々の入射面に平行なまたは直交してい
る。入力ビーム４７１および４７２は、ビームスプリッティング界面４２３によ
り反射され、次いで、台形プリズム４２２を出て、ポロプリズム４３０の表面に
垂直に入射し、連続的に、ポロプリズム４３０の第１の表面で、次いで、第２の
表面で反射され、ビーム４７３および４７４としてそれぞれ、ポロプリズム４３
０の垂直に入射した表面から出る。ポロプリズム４３０の第１および第２の表面
のビーム４７１および４７２は、ビームスプリッティング界面４２３の個々の入
射面に直交しているか、または平行であるかのどちらかである。

【００６４】台形プリズム４２２およびポロプリズム４３０を含む光学系４１０のサブシス
テムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示し、サブシ
ステムは第２の実施形態の光学系１１０と等価である。ビーム４７１および４７
２は、サブシステムの固有モードおよびサブシステムの光ビームであると分類さ
れる条件を満たす光ビームである。その光ビームにはタイプＴ_Ret変換が適用さ
れる。

【００６５】次に、ビーム４７３および４７４は、プリズム４４１の入射面にプリズム４４
１入射して入り、連続的に、第１の面により反射され、次いで、ビームスプリッ
ティング界面４４３に反射され、出力ビーム４７５および４７６として垂直に入
射したプリズム４４１の射出面から出る。ビーム４７３および４７４の偏光面は
、プリズム４４１の第１の表面およびビームスプリッティング表面の個々の入射
面に平行であるか、または直行している。

【００６６】第５の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの偏光保存固有モー
ドの入力偏光状態は、台形プリズム４２２のビームスプリッタ界面の入射面に平
行で、直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれ
ぞれ、プリズム４４１の第１およびビームスプリッティングの入射面に平行で、
直交している。固有モードの偏光状態は、光学系４１０における反射および屈折
のそれぞれに対する個々の入射面に平行しているかまたは直交しているので、固
有モードは偏光を保存している。

【００６７】入力ビーム４７１および４７２の伝搬方向の変化より生じる出力４７５および
４７６の伝搬方向の変化についての光学系４１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変
換特性の性質と同じである。これは、光学系４１０を通る入力ビーム４７１およ
び４７２の伝搬方向の変化の影響をマッピングすることで、当業者には明らかと
なる。

【００６８】本発明に従う偏光保存光学系の多数の実施形態を説明してきたが、ここで、そ
のような光学系を組み込んだ、干渉計を形成する実施形態が説明される。

【００６９】本発明に従う光学系の第６の実施形態は、図９の模式的な透視図として示され
る平面鏡干渉計５１０である。平面鏡干渉計５１０は、偏光ビームスプリッタ５
１３、１／４波長板リタデーション板５５１、対物鏡５５３、ならびに一般に５
１１および５１２でそれぞれ指定される第１および第２の偏光保存光学系を含む
。偏光ビーム５１３のコンポーネントは、偏光界面５２３を備えるプリズム５２
１および５２２である。第１および第２の偏光保存光学系のそれぞれの説明は、
図７に示される第４の実施形態の偏光保存光学系について与えられた説明と同じ
である。

【００７０】入力ビームは、２つの直交変換ビーム５７１および５７２を含み、ビーム５７
１は、測定ビームとして機能し、ビーム５７２は、基準ビームとして機能する。
偏光ビームスプリッタ５１３は、偏光界面５２３において、基準ビーム５７２を
反射し、測定ビーム５７１を透過する。基準ビームは、第２の偏光保存光学系５
１２により反射され、再度偏光ビームスプリッタ５１３により反射された後に、
ビーム５７４として出力に戻る。測定ビームは、対物鏡５５３から２回反射され
、２回位相リタデーション板５５１を通って対物鏡５５３を往復し、５１１の第
１の偏光保存光学系により反射され、偏光ビームスプリッタ５１３により２回透
過して、２回反射された後にビーム５７３として出力へと至る。

【００７１】入力５７１および５７２ならびに出力ビーム５７３および５７４は、空間的に
分離して、図９で示される。入力ビーム５７１および５７２ならびにビーム５７
３および５７４が、本発明の範囲および意図を逸脱することなく、同じ広さを有
するように交互に構成され得ることは、当業者には明らかである。

【００７２】本発明に従う第７の実施形態は、図１０の模式的な透視図に示される高安定平
面鏡干渉計６００である。高安定平面鏡干渉計６００は、偏光ビームスプリッタ
６０２、１／４位相利他でーション板６５１および６５２、対物鏡６５３、基準
鏡６５４、および６１１で一様に指定される偏光保存光学系を含む。偏光ビーム
スプリッタ６０２のコンポーネントは、偏光界面６２３を備えるプリズム６２１
および６２２である。偏光保存光学系の説明は、図７で示される第４の実施形態
の偏光保存光学系について与えられた説明と同じである。

【００７３】入力ビーム６７１は、２つの直交偏光ビーム成分を含む。偏光ビームスプリッ
タ６０２は、偏光界面６２３において、入力ビーム６７１の１つの成分を反射ビ
ームとして反射し、測定ビームとして入力ビーム６７１の第２の成分を透過する
。基準ビームは、基準鏡６５４によって２回反射され、位相リタデーション板６
５２を２回透過して基準鏡６５４に往復し、６１１の偏光保存光学系によって反
射され、偏光ビームスプリッタ６０２により２回反射され、２回透過した後、出
力ビーム６７３の基準ビーム成分として戻る。測定ビームは、対物鏡６５３から
２回反射され、位相リタデーション板６５１を２回通って対物鏡６５３を往復し
、６１１の偏光保存光学系により反射され、偏光ビームスプリッタ６０２により
２回透過し、２回反射された後、出力ビーム６７３の測定ビーム成分として戻る
。

【００７４】入力ビーム６７１の基準および測定ビームおよび出力６７３の基準および測定
ビームはそれぞれ、同じ広がりを有するように図１０で示される。入力ビーム６
７１の基準および測定ビーム成分ならびに出力６７３の基準および測定ビーム成
分が、本発明の範囲および意図を逸脱することなく、交互に空間的に分離するよ
うに構成され得ることが当業者には明らかである。

【００７５】ここで、図１０の干渉計６００の変形を示し、６００ａとして一様に指定され
る図１０ａを参照する。干渉計６００ａは、感受性をエンハンスするように基準
および対物ビームの４つの光路を提供するという事実によって、干渉計６００と
は、動作において異なる。基準および対物ビームは、偏光混合を減少するように
空間的に分離され、入力および出力ビームの位置は、偏光ビームスプリッタ６０
２の入力ファーセットの同じ側で垂直に分離される。他の点では、両方の干渉計
は共通の要素を有し、それらの要素は、図１０での番号指定と同じ番号指定を図
１０ａにおいて用いる。図１０ａに見られるように、互いに直交して偏光される
２つの空間的に分離された入力ビーム６６０がある。入力ビーム６６０は、図１
０において直交変換ビームは重複することを除いて、図１０で対応するビームと
同じ方法において干渉計６００ａを通って移動する。さらに、図１０において出
力が存在した位置で、干渉計６００ａの対応するビームは、プリズム要素６６４
によって遮断される。プリズム要素６６４は、干渉計６００ａの対応するビーム
がさらに２つの光路を辿って干渉計６００ａを通り、出力ビーム６６２として現
れた後に、それらを偏光ビームスプリッタ６０２に再度導くように動作する。入
力ビーム６６０は、出力が分割され得る単一レーザーから提供され得るか、また
は個々のレーザーから発し得、出力ビーム６６２は、次の１つの処理のために組
み合わせられ得る（光学（ｏｐｔｉｃｓ）を分割し、組み合わせる実施例につい
ては図１６ａを参照）。異なる波長の入力ビームは、空間的に分離される一対と
して提供され、その波長は調和的に関係し、周波数ダブリング技術（ｄｏｕｂｌ
ｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）によって提供されるか、あるいは、入力ビーム
は、空間的に分離され、これによりそれぞれは異なる波長のコンポーネントを有
するが、同じ偏光を有することが明らかである。

【００７６】本発明に従う第８の実施形態は、図１１の模式的な透視図において示される高
安定平面鏡干渉計７００である。第８の実施形態は、減少されたサイクリックエ
ラーを示し、測定レグのスプリット１／４位相リタデーション板を供える鏡干渉
計を含む。第８の実施形態の多くの要素は、図１０に示される第７の実施形態の
要素と同じ機能を形成し、第８の実施形態の要素番号は、対応する第７の実施形
態の要素より１００だけ大きい。第７の実施形態の位相リタデーション板６５１
の機能は、第８の実施形態において、２つの位相リタデーション板７５１Ａおよ
び７５１Ｂにより達成される。

【００７７】位相リタデーション板７５１Ａおよび７５１Ｂが互いに傾斜し、これによりサ
イクリックエラーの潜在的なソースを除去する。潜在的なソースは、第７の実施
形態で見受けられる位相リタデーション板６５１等の位相リタデーション板から
の２つのゴースト反射によるスプリアスビームの生成である。第８の実施形態に
おけるサイクリックエラーの減少の説明は、１９９９年８月２７日に出願した、
同一人に譲渡された同時係属中の、ＰｅｔｅｒｄｅＧｒｏｏｔによる「ＩＮ
ＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＨＡＶＩＮＧＲＥＤＵＣＥＤＧＨＯＳＴＢＥ
ＡＭＥＦＦＥＣＴＳ」と題する米国特許出願番号０９／３８６，６０９号にお
いて与えられた、対応する開示と同じである。その内容は、参考として本明細書
中で援用される。位相リタデーション板の機能は、干渉計の他の表面により、例
えば偏光ビームスプリッタの選択された表面を傾斜させることにより計略的に達
成され得る。

【００７８】第８の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態に与えられた説明の対応部分
と同じである。

【００７９】本発明に従う第９の実施形態は、図１２の模式的な透視図および図１３の模式
的な側面図において示された差分平面鏡干渉計８００である。差分平面鏡干渉計
８００は、シヤー板８１６、偏光ビームスプリッタ８０２、１／４位相リタデー
ション板８５１、対物鏡８５３、基準鏡８５４、および８１１で一様に指定され
る偏光保存光学系を含む。偏光ビームスプリッタ８０２のコンポーネントは、偏
光界面８２３を備えるプリズム８２１および８２２である。偏光保存光学系の説
明は、図７に示される第４の実施形態の偏光保存光学系に与えられた説明と同じ
である。

【００８０】入力ビーム８７１は、２つの直交偏光ビーム成分を含む。シヤー板８１６は、
入力ビーム８７１のある偏光成分を測定ビーム８７２として透過する。入力ビー
ム８７１の第２の偏光成分は、シヤー板８１６によりはじめに透過され、２回の
内部反射の後に、次いで、１／２波長位相リタデーション板８５５により基準ビ
ーム８７３として透過される。１／２波長位相リタデーション板８５５が配向さ
れ、これにより、測定ビーム８７２の偏光面に平行であり、図１３の面に平行で
あるように、基準ビーム８７３の偏光面を回転させる。測定ビーム８７２および
基準ビーム８７３は、空間的に分離される。

【００８１】測定ビーム８７２は、対物鏡８５３により２回反射され、位相リタデーション
板８５１を２回通って対物鏡８５３を往復し、偏光保存光学系８１１により反射
され、偏光ビームスプリッタ８０２により２回反射され、２回透過した後、測定
ビーム８７４として戻る。基準鏡８５４は、２つのアパーチャを含む（図１２参
照）。測定ビームは、この２つのアパーチャを通って対物鏡８５３を往復する。

【００８２】基準ビーム８７３は、基準鏡８５４により２回反射され、位相リタデーション
板８５１から２回通って基準鏡８５４を往復し、偏光保存光学系８１１により反
射され、偏光ビームスプリッタ８０２により２回反射され、２回透過した後、基
準ビーム８７５として戻る。

【００８３】次に、測定ビーム８７４は１／２位相リタデーション板８５６を透過し、次い
で、２回の内部反射の後に、出力ビーム８７６の測定ビーム成分としてシヤー板
８１６を透過する。１／２位相リタデーション位相８５６は、配向され、これに
より、出力ビーム８７６の測定ビーム成分の偏光面を、測定ビーム８７４の偏光
面に対して９０°回転させる。基準ビーム８７５は、シヤー板８１６により、出
力ビーム８７６の基準ビーム成分として透過する。出力ビーム８７６の測定およ
び基準ビーム成分は直交偏光される。

【００８４】第９の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態について与えられた説明の対
応部分と同じである。

【００８５】本発明に従う第１０の実施形態は、図１４の模式的な透視図に示される高安定
平面鏡干渉計９０２である。第１０の実施形態の高安定平面鏡干渉計９００は、
コラム基準を要求する用途の使用のために構成される。

【００８６】第１０の実施形態の多くの要素は、図１０に示される第７の実施形態の要素と
同じ機能を形成する。第１０の実施形態の要素の要素番号は、対応する第８の実
施形態要素の要素番号より２００だけ大きい。鏡９５５は、基準鏡９５４と偏光
ビームスプリッタ９０２との間を移動する基準ビームを反射する。基準鏡９５４
は、ウエハに放射の焦点を合わせるイメージングシステムを含むコラム等の基準
オブジェクトに取り付けられ、測定鏡９５３は、ウエハを支持する測定オブジェ
クトとしてウエハステージに取り付けられる。イメージングシステム、放射、ウ
エハ、およびウエハステージは、本明細書中でさらに説明されるリソグラフィ装
置等の、集積回路の製造で用いられるリソグラフィ装置のコンポーネントである
。

【００８７】第１０の実施形態の残りの説明は、第８の実施形態について与えられた説明の
対応部分と同じである。

【００８８】本発明に従う第１１の実施形態は、図１５の模式的な図で示される双対線形（
ｄｕａｌｌｉｎｅａｒ）／角度変位干渉計システム１０００である。双対線形
／角度変位干渉計１０００の特定のサブシステムは、偏光保存固有モードおよび
タイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。図１５において要素１０１０として示され
る双対線形／角度変位干渉計は、２つの干渉計を含む。２つの干渉計の出力は、
対物鏡の線形変位および角度変位を生じさせるように組み合わされる。双対線形
／角度変位干渉計１０１０は、２つの干渉計のそれぞれに高安定平面鏡干渉計を
さらに含み、２つの干渉計は、共通の偏光ビームスプリッタ１００２、共通の対
物鏡１０５３、共通の基準鏡１０５４、共通の１／４波長位相リタデーション板
１０５１および１０５２、共通光源１０１４を含む。偏光ビームスプリッタ１０
０２は、偏光界面１０２３を有するプリズム１０２１および１０２２を含む。

【００８９】高安定平面鏡干渉計は、図１０に示される第７の実施形態の偏光保存タイプの
それぞれである。高安定平面鏡干渉計は、概して１０１１および１０１２で示さ
れる偏光保存光学系を含む。偏光保存光学系は、第４の実施形態の図７に示され
る偏光保存光学系と同じである。

【００９０】共通光源１０１４はビーム１０７１を生成する。光源１０１４は、好適には、
単一周波数レーザーおよび異なる光周波数を有する２つの直交偏光成分を有する
ビーム１０７１を生成するように構成された音響光学変調器等の光源である。２
つの直交する偏光面は、図１５の面に４５°の角度で配向される。ビーム１０７
１は、非偏光ビームスプリッタ１０１６Ａに入射し、その第１の部分は、２つの
高安定平面鏡干渉計の１つの第１の入力ビームとして透過する。ビームスプリッ
タ１０１６Ａに入射するビーム１０７１の第２の部分は、ビームスプリッタ１０
１６Ａにより反射され、次いで、２つの高安定平面鏡干渉計の他方の第２の入射
ビーム１０７２として鏡１０１６Ｂにより反射される。

【００９１】双対線形／角度変位干渉計１０１０を通る第１の入力ビームおよび第２の入力
ビーム１０７２の伝搬は、図１５で示され、それぞれ出力ビーム１０７３および
１０７４として干渉計１０１０から出る。出力ビーム１０７３および１０７４は
それぞれ、直交偏光される測定および基準ビーム成分を有する。出力ビーム１０
７３は、混合ビームとして偏光子１０５５を透過し、混合ビームは、検出器１０
６１により、好適には、第１の電気的インターフェース信号または第１のヘテロ
ダイン信号を生成する光電効果により、検出される。出力ビーム１０７４は、混
合ビームとして偏光子１０５６を透過し、混合ビームは、検出器１０６２により
、好適には、第２の電気的インターフェース信号または第２のヘテロダイン信号
を生成する光電効果により、検出される。第１および第２のヘテロダイン信号は
、電気プロセッサおよびコンピュータ１０６５を透過し、対応する第１および第
２の相対線形変位を生成する。第１および第２の相対線形変位は、対物鏡１０５
３の相対線形変位１０７５を生成するように平均され、他方から一方を引いたも
のである。結果として生じる差は、対物鏡１０５３の相対的角度変位１０７６を
生成するように使用される。

【００９２】第１１の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態について与えられた対応部
分と同じである。

【００９３】本発明に従う第１１の実施形態の変形は、双対線形／角度変位干渉計システム
を含む。第１１の実施形態の変形は、一定のサイクリックエラーの減少されたソ
ースを示し、双対線形／角度変位干渉計システムの特定のサブシステムは、偏光
保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第１１の実施形態の
変形は、２つの高安定平面鏡を含む。高安定平面鏡干渉計の各々は、第８の実施
形態の図１１に示された高安定平面鏡干渉計タイプである。

【００９４】第１１の実施形態の変形の残りの説明は、第８および第１１の実施形態につい
て与えられた説明の対応部分と同じである。

【００９５】第１１の実施形態およびその変形は、容易に、変位および角度の複数の自由度
を同時に計測するように拡張され、そのような測定は、所望な場合、直交方向ま
たは他の方向に沿って行われ得ることが当業者に明らかである。これは、例えば
、第１１の実施形態の形態の複数のデバイスの使用により、かつ／または第１１
の実施形態に追加されたさらなる干渉計部より、またはその両方により行われ得
る。

【００９６】偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性を示す光学系の他の例は、本
発明に従う第１２の実施形態の光学系である。第１２の実施形態は、図１６ａの
模式的な透視図に示される動的要素１１５５を備える差分平面鏡干渉計１１００
を含む。動的要素１１５５の配向は、測定ビームを対物鏡１１５３に垂直に維持
するようにサーボ制御される。

【００９７】入力ビーム１１７１は、一方が他方と異なる周波数を有する２つの直交偏光成
分を含む。入力ビーム１１７１は、直角プリズム１１４１および偏光界面１１４
３を有する偏菱形プリズム１１４２を含む第１のビームスプリッタに入る。偏光
界面１１４３に入射する入力ビーム１１７１の第１の部分は、測定ビーム１１７
３として透過する。偏光界面１１４３に入射する入力ビーム１１７１の第２の部
分は、反射され、内部反射の後、基準ビーム１１７４として第１のビームスプリ
ッタを出る。

【００９８】測定ビーム１１７３および基準ビーム１１７４はそれぞれ、出力測定ビーム１
１７５および出力基準ビーム１１７６として、差分平面鏡干渉計１１００を出る
。差分平面鏡干渉計１１００を通る測定ビーム１１７３および基準ビーム１１７
４の伝搬は図１６ａに示される。動的鏡１１５５の配向は、変換器１１５６Ａ、
１１５６Ｂ、１１５６Ｃにより制御される。出力測定ビーム１１７５および出力
基準１１７６は、直角プリズム１１４４、偏菱形プリズム１１４５、およびビー
ムスプリッティング界面１１４６を含む第２のビームスプリッタにより混合出力
ビームに組み合わされる。出力ビームは、検出器および信号プロセッサ１１６０
により受けられる。検出器および信号プロセッサ１１６０は、動的鏡１１５５の
サーボ制御に用いるために、例えば、対物鏡１１５３の線形変位および／または
角度変位について位相検出および位相分析等の情報、ならびに、例えば、出力ビ
ームの測定ビーム成分の伝搬方向の変化の検出等の、ビームのアライメントに関
連する情報を提供する。動的要素を有する他の干渉計と共に、差分平面鏡干渉計
１１００の動作は、１９９９年８月２７日に出願した同一人に譲渡された同時係
属中の、ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌによる「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ
ＳｙｓｔｅｍＨａｖｉｎｇＡＤｙｎａｍｉｃＢｅａｍＳｔｅｅｒｉｎ
ｇＡｓｓｅｍｂｌｙＦｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇＡｎｇｌｅａｎｄＤ
ｉｓｔａｎｃｅ」と題する米国特許出願番号０９／３８４，８５１号において、
さらに説明される。その同時係属出願は、参考として本明細書中で援用される。

【００９９】図１６ａに１１００として示される光学サブシステム、１／４波長位相リタデ
ーション板１１５１、および基準鏡１１５４は、第１の光学系として、入力基準
ビーム１１７４について偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性を示す
。光学サブシステム１１００、１／４波長位相リタデーション板１１５１、対物
鏡１１５３、および固定された配向に対する動的要素１１５５は、第２の光学サ
ブシステムとして、入力測定ビーム１１７４についての偏光保存固有モードおよ
びタイプＴ_Ret変換特性を示す。

【０１００】光学サブシステム１１００はそれぞれ、図１６ｂ、図１６ｃ、図１６ｄ、およ
び図１６ｅに模式的に示される変更されたポロプリズム１１２１およびプリズム
１１２５、１１２９、および１１３３を含む。表面１１２８および１１３０を含
む界面は、偏光ビームスプリッタ界面である。

【０１０１】第１の光学系の２つの偏光保存固有モードがある。２つの固有モードの入力偏
光状態はそれぞれ、プリズム１１３３の表面１１３６の入射面に直交し、平行で
ある。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態は、プリズム１１２１
の表面１１２３の入射面に直交し、平行である。固有モードの偏光状態は、第１
の光学系の反射および屈折それぞれの各入射面に平行であるか、または直交して
いるかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存している。

【０１０２】第２の光学系の２つの偏光保存固有モードもある。２つの固有モードの入力偏
光状態はそれぞれ、動的要素１１５５の第１の表面の入射面に直交し、平行して
いる。動的要素１１５５の第１の表面の入射面は、ポロプリズム１１２１の表面
１１２３における固有モードのビーム入射面に平行である。２つの偏光保存固有
モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、動的要素１１５５の表面の入射面に
平行で、直行している。固有モードの偏光状態は、第２の光学系の反射および屈
折それぞれの各入射面に平行であるか、または直交しているかのどちらかである
ので、固有モードは偏光を保存している。

【０１０３】入力ビーム１１７３および１１７４の伝搬方向の変化より生じる出力ビーム１
１７５および１１７６の伝搬方向の変化についての第１２の実施形態の第１およ
び第２の光学系の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これ
は、第１および第２の光学系を通る入力ビーム１１７３および１１７４の伝搬方
向の変化の影響をマッピングすると、当業者には明らかとなる。

【０１０４】本発明に従う光学系の第１３の実施形態は、エンハンスされた偏光ビームスプ
リッタの特性、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。
エンハンスされた偏光ビームスプリッタ特性を示す干渉計の光学系の使用は、例
えば、干渉計で測定された位相差の減少されたサイクリックエラーに至り得る。

【０１０５】第１３の実施形態は、図１７の模式的な透視図に示され、ビームスプリッタお
よび１２１１で一般に示される偏光保存光学系を含む。ビームスプリッタは、偏
光ビームスプリッティング界面１２２３を備えるプリズム１２２１および１２２
２を含む。偏光保存光学系は、特定の反射表面が偏光特性を備える、第４の実施
形態の図７に示される偏光保存光学系を含む。特定の反射表面は、（偏光保存光
学系の）固有モードに対応するビームを内部反射する偏光保存光学系の直角プリ
ズム、ポロプリズム、およびペンタプリズムの１つ以上のこれらの表面を含み得
る。第１３の実施形態について、特定の反射表面は、偏光保存光学系のポロプリ
ズムおよびペンタプリズムの内部反射表面を含む。

【０１０６】オプティカルフラット１２３１、１２３２、１２３３、および１２３４は、光
学級セメント（ｏｐｔｉｃａｌｇｒａｄｅｃｅｍｅｎｔ）によって、または
光学接続（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）によってポロプリズムおよびペンタプリズム
の内部反射表面に接合される（図１７参照）。紫外線領域にある第１３の実施形
態に出入りする光学ビームについて、オプティカルフラット用の好適な取り付け
方法は光学接続である。オプティカルフラットを接合するまたは光学接続する前
に、多層薄膜コーティングはオプティカルフラットの表面および／またはポロプ
リズムおよびペンタプリズムの対応する表面に適用され、その結果、接合または
接続手続きの後、個々の界面は偏光保存逆反射体の固有モードの偏光表面となる
。

【０１０７】偏光表面の対応部分の偏光特性は、偏光ビームスプリッタの偏光界面１２２３
の部分により反射される（透過する）固有モードについて、偏光保存光学系の偏
光表面の対応部分が好適には固有モードを反射する（反射する）ように選択され
る。結果として、偏光表面は「偏光フィルタ」として有用である。偏光表面は、
偏光ビームスプリッタの偏光界面１２２３により望まれないビームの反射（透過
）によって生成されるスプリアスビームを透過する。

【０１０８】第１３の実施形態の偏光ビームスプリッタおよび偏光保存光学系は、本発明の
、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、および第１２の実施形態のサブシ
ステムを含むことがそれぞれの図面を検討すると明らかである。

【０１０９】偏光保存光学系の偏光フィルタリング特性はまた、偏光保存光学系の１つ以上
のコンポーネントを、複屈折媒体（例えば、石英、方解石、またはリチウムニオ
ベート）から作製された対応するコンポーネントに代替することにより増大され
るおよび／または達成される。その結果、対応するコンポーネントは偏光子とな
る。

【０１１０】複屈折媒体を含むペンタプリズム偏光子１３４０は、図１８に示される。複屈
折媒体の光学軸１３４１は、図１８の面に平行であり、図１８に示されるように
変更されたペンタプリズム１３４０の表面に角度βで配向される。ペンタプリズ
ムの表面の配向および角度βは、入力ビームの所望の偏光成分がペンタプリズム
を伝搬し、ペンタプリズムの偏光保存固有モードとして、偏光フィルタリングを
含むペンタプリズムから出るように選択される。ペンタプリズム偏光子の実施例
は、Ｈ．ＬｏｔｅｍおよびＫ．Ｒａｂｉｎｏｖｉｔｃｈによる、Ａｐｐｌ．Ｏｐ
ｔｉｃｓ３２（１２）ｐｐ２０１７−２０２０（１９９３）における、名称
「Ｐｅｎｔａｐｒｉｓｍｌａｓｅｒｐｏｌａｒｉｚｅｒ」において説明さ
れる。

【０１１１】偏光保存固有モードを示し、偏光フィルタリングをさらに含む光学系は、２つ
の広く分離した波長で（詳細には、２つの調波的に関連する波長で）同時に動作
する干渉計を生成するために使用され得る。２つの波長についての測定および基
準光路は、干渉計の個々の部分で同じ広がりを有し得、詳細には、偏光スプリッ
タ界面で、従来技術の干渉計のサイクリックエラーのソースと比較して両方の波
長でのサイクリックエラーのソースを著しく減少させ得る。

【０１１２】上述の干渉計システムは、コンピュータチップ等の大規模集積回路の製造につ
いてのリソグラフィ用途に特に有効であり得る。リソグラフィは、半導体製造産
業を牽引する重要な技術である。オーバーレイの向上は、１００ｎｍ未満の線幅
（設計規則）に至る５つの最も困難な課題のうちの１つである（ｔｈｅＳｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＩｎｄｕｓｔｒｙＲｏａｄｍａｐ，Ｐ８２（１９９７
）を参照）。オーバーレイは、直接にその性能、すなわち、ウエハおよびレチク
ル（またはマスク）ステージを配置するために用いる距離測定干渉計の精度およ
び正確さに依存する。リソグラフィ装置は５０〜１００万ドル／年の生産を行い
得るので、性能が向上した距離測定干渉計の経済的価値は重要である。リソグラ
フィツールの歩留まりが１％増加するたびに、集積回路製造者に約１００万ドル
／年の経済利得が生じ、リソグラフィ購買者に実質的な競争上の利点が生じる。

【０１１３】リソグラフィツールの機能はフォトレジストコーティングされたウエハに空間
的なパターニング放射を向けることである。そのプロセスは、放射を受けるよう
にウエハの位置をどこにするかを決定（アライメント）し、その位置でフォトレ
ジストに放射を与えること（露光）を含む。

【０１１４】適切にウエハを配置するためには、ウエハは、専用センサにより計測され得る
ウエハ上にアライメントマークを含む。アライメントマークの測定位置は、ツー
ル内のウエハの位置を規定する。この情報は、ウエハ表面の所望のパターニング
の仕様と共に、空間的なパターニング放射に対して、ウエハのアライメントを導
く。そのような情報に基づいて、フォトレジストコーティングされたウエハを支
持する移動可能ステージは、放射がウエハの正確な位置を露光するようにウエハ
を移動する。

【０１１５】露光の間、放射源はパターニングされたレチクルを照明し、パターニングされ
たレチクルは空間的にパターニングされた放射を生成するように放射を散乱する
。レチクルはまたマスクと呼ばれ、これらの用語は以下で交換可能に用いられる
。縮小リソグラフィの場合、縮小レンズは散乱放射を集め、レチクルパターンの
縮小画像を形成する。あるいは、近接印刷（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙｐｒｉｎｔｉ
ｎｇ）の場合、散乱放射は、ウエハに接触する前の、短い距離（一般には、ミク
ロンのオーダー）を伝搬し、レチクルパターンの１：１画像を生成する。放射は
、フォトレジスト内に放射パターンを潜像に変換する、フォトレジストにおける
光化学プロセスを開始する。

【０１１６】上述の干渉計システムは、ウエハおよびレチクルの位置を制御し、ウエハ上に
レチクル画像を記録させる配置機構の重要な構成要素である。

【０１１７】一般に、リソグラフィシステムは露光システムと呼ばれ、一般に、照射システ
ムおよびウエハ配置システムを含む。照射システムは、紫外線、可視光、ｘ線、
電子線、またはイオン放射等の放射を与える放射源と、放射にパターンを与える
レチクルまたはマスクとを含み、これにより空間的にパターニングされた放射を
生成する。さらに、縮小リソグラフィの場合について、照射システムは、空間的
なパターニングされた放射をウエハに投射するレンズアセンブリを含み得る。投
射された放射は、ウエハにコーティングされたフォトレジストに露光する。照射
システムはまた、マスクを支持するマスクステージと、マスクを通して向けられ
た放射に対してマスクステージの位置を調整する配置システムとを含む。ウエハ
配置システムは、ウエハを支持するウエハステージと、投射された放射に対して
ウエハステージの位置を調整する配置システムとを含む。集積回路の製造は、複
数の露光工程を含み得る。リソグラフィの一般的な参照例については、例えば、
Ｊ．Ｒ．ＳｈｅａｔｓおよびＢ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈによる、Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏ
ｇｒａｐｈｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｍａｒｃｅｌ
Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９９８）の記載を参照する。
上記の内容は、参考として本明細書中で援用される。

【０１１８】上述の干渉計システムは、レンズアセンブリ、放射源、または支持構造等の露
光システムの他のコンポーネントに対してウエハステージおよびマスクステージ
のそれぞれの位置を正確に測定するように使用され得る。そのような場合、干渉
計システムは、静的構造に取り付けられ得、測定対象は、マスクおよびウエハス
テージの一方等の移動可能要素に取り付けられ得る。あるいは、その状況は反転
され得、干渉計システムは、移動可能なオブジェクトに取り付けられ得、測定対
象は静的なオブジェクトに取り付けられ得る。

【０１１９】さらに一般的には、干渉計システムは、露光システムの任意のあるコンポーネ
ントの位置を露光システムの任意の他のコンポーネントに対して測定するように
使用され得る。露光システムにおいて、干渉計システムは、あるコンポーネント
により取り付けられ、または支持され、測定対象は、他のコンポーネントにより
取り付けられ、または支持される。

【０１２０】干渉計システム１４２６を用いるリソグラフィスキャナ１４００の実施例は、
図１９ａに示される。干渉計システムは、露光システム内のウエハの位置を正確
に測定するように使用される。ここで、ステージ１４２２は、露光ステーション
に対してウエハを配置するように使用される。スキャナ１４００は、フレーム１
４０２を含み、フレーム１４０２は、他の支持構造およびこれらの構造上に保持
されるさまざまなコンポーネントを保持する。露光ベース１４０４は、レンズハ
ウジング１４０６をその上部に備える。レンズハウジング１４０６の上部には、
レチクルまたはマスクを支持するようにレチクルまたはマスクステージ１４１６
を取り付けられる。露光ステーションに対してマスクを配置する配置システムは
、要素１４１７により模式的に示される。配置システム１４１７は、例えば、圧
電変換器要素および対応する制御エレクトロニクスを含み得る。上述された本実
施形態において含まれていないが、上述された１つ以上の干渉計システムはまた
、マスクステージおよび他の移動可能な要素の位置を正確に測定するために使用
され得る。その位置は、リソグラフィック構造を製造するプロセスにおいて、正
確にモニタリングされなければならない（上述のＳｈｅａｔｓａｎｄＳｍｉ
ｔｈＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙを参照する）。

【０１２１】ウエハステージ１４２２を運搬する支持ベース１４１３は、露光ベース１４０
４の下に吊り下げられる。ステージ１４２２は、干渉計システム１４２６により
ステージに向けられた測定ビーム１４５４を反射する平面鏡を含む。干渉計シス
テム１４２６に対してステージ１４２２を配置する配置システムは、要素１４１
９により模式的に示される。配置システム１４１９は、例えば、圧電変換器要素
および対応する制御エレクトロニクスを含み得る。測定ビームは、反射して干渉
計システムに戻る。干渉計システムは、露光ベース１４０４に取り付けられる。
干渉計システムは、上述の実施形態のいずれかであり得る。

【０１２２】動作中に、放射ビーム１４１０（例えば、ＵＶレーザー（図示なし）からの紫
外線（ＵＶ）ビーム）は、ビーム形成光学アセンブリ１４１２を通過し、鏡１４
１４から反射した後に、下方に移動する。その後、放射ビームは、マスクステー
ジ１４１６により保持されるマスク（図示なし）を通過する。マスク（図示なし
）は、レンズハウジング１４０６において保持されるレンズアセンブリ１４０８
を介してウエハステージ１４２２のウエハ（図示せず）上に投射される。ベース
１４０４およびベース１４０４により支持されるさまざまなコンポーネントは、
スプリング１４２０により示される減衰システムによって、環境上の振動から遮
断される。

【０１２３】リソグラフィスキャナの他の実施形態において、上述された１つ以上の干渉計
システムは、例えば、これらに限定されるわけではないが、ウエハおよびレチク
ル（またはマスク）ステージに関連する複数の軸および角度に沿って距離を測定
するように使用され得る。また、ＵＶレーザービームではなく、ｘ線、電子線、
イオンビーム、および可視光ビーム等を含む他のビームがウエハを露光するよう
に使用され得る。

【０１２４】さらに、リソグラフィックスキャナはカラム基準を含み得る。カラム基準にお
いて、干渉計システム１４２６が、レンズハウジング１４０６または、干渉計シ
ステム内部の基準光路ではなく放射ビームを向けるいくつか他の構造に基準ビー
ムを向ける。ステージ１４２２から反射された測定ビーム１４５４とレンスハウ
ジング１４０６から反射された基準ビームとを組み合わせた場合に干渉計システ
ム１４２６により生成される干渉信号は、放射ビームに対するステージの位置の
変化を示す。さらに、他の実施形態において、干渉計システム１４２６は、レチ
クル（またはマスク）ステージ１４１６若しくはスキャナシステムの他の移動可
能なコンポーネントの変化を測定するように配置され得る。最後に、干渉計シス
テムは、スキャナに加えてまたはスキャナではなく、ステッパを含むリソグラフ
ィシステムと同様の方法で使用され得る。

【０１２５】当該分野に周知のように、リソグラフィは、半導体デバイスを作製する製造方
法の重要な部分である。例えば、米国特許番号第５，４８３，３４３号は、その
ような製造方法の工程の外郭を示す。これらの工程は、図１９ｂおよび図１９ｃ
を参考として、以下で説明される。図１９ｂは、半導体チップ（例えば、ＩＣま
たはＬＳＩ）、液晶パネルまたはＣＣＤ等の半導体デバイスを製造する一連のフ
ローチャートである。工程１４５１は、半導体デバイスの回路を設計する設計プ
ロセスである。工程１４５２は、回路パターン設計に基づくマスクを製造するプ
ロセスである。工程１４５３は、シリコン等の材料を用いることによりウエハを
製造するプロセスである。

【０１２６】工程１４５４は、前工程と呼ばれるウエハプロセスである。ここでは、準備さ
れたマスクおよびウエハを用いて、回路が、リソグラフィを介してウエハ上に形
成される。工程１４５５は組み立て工程であり、組み立て工程は後工程と呼ばれ
る。後工程では、工程１４５４により処理されたウエハが半導体チップに形成さ
れる。工程１４５５は、組み立て（ダイシングおよびボンディング）ならびにパ
ッケージング（チップ封入）を含む。工程１４５６は、工程１４５５により生産
された半導体デバイスの動作上のチェック、耐久性チェック等が実行される検査
工程である。これらのプロセスにより、半導体デバイスは完成し、出荷される（
工程１４５７）。

【０１２７】図１９ｃは、詳細なウエハプロセスを示すフローチャートである。工程１４６
１は、ウエハの表面を酸化する酸化プロセスである。工程１４６２は、ウエハ表
面上に絶縁膜を形成するＣＶＤプロセスである。工程１４６３は、蒸着法により
ウエハ上に電極を形成する電極形成プロセスである。工程１４６４は、ウエハに
イオンを注入するイオン注入プロセスである。工程１４６５は、フォトレジスト
（フォトレジスト材料）をウエハに付与するフォトレジストプロセスである。工
程１４６６は、上述の露光装置を介してウエハ上に、露光によりマスクの回路パ
ターンを印刷する露光システムである。工程１４６７は、露光されたウエハを現
像する現像プロセスである。工程１４６８は、現像されたフォトレジスト画像を
除いた部分を取り除くエッチングプロセスである。工程１４６９は、エッチング
プロセスを終えた後に、ウエハ上のフォトレジスト材料残留物を取り分けるフォ
トレジスト分離プロセスである。これらのプロセスを繰り返すことによって、回
路パターンは、ウエハ上に形成され、重ね合わされる。

【０１２８】上述の干渉計システムはまた、対象の相対位置が正確に測定される必要がある
他の用途で用いられ得る。例えば、基板またはビームを動かしてレーザー、ｘ線
、イオン、または電子ビーム等の書き込みビームが、基板上にパターンを記す用
途において、干渉計システムは、基板と書き込みビームとの間の相対運動を測定
するように使用され得る。

【０１２９】例として、模式的なビーム書き込みシステム１５００が図２０に示される。源
１５１０は、書き込みビーム１５１２を生成し、ビームフォーカシングアセンブ
リ１５１４は、放射ビームを、移動可能なステージ１５１８により支持される基
板１５１６に向ける。ステージの相対位置を判定するために、干渉計システム１
５２０は、基準ビーム１５２２を、ビームフォーカシングアセンブリ１５１４上
に取り付けられた鏡１５２４に向け、測定ビーム１５２６を、ステージ１５１８
に取り付けられた鏡１５２８に向ける。干渉計システム１５２０は、任意の上述
の干渉計システムを含む。干渉計システムにより測定された位置の変化は、基板
１５１６上の、書き込みビーム１５１２の相対位置の変化に対応する。干渉計シ
ステム１５２０は、基板１５１６上の書き込みビーム１５１２の相対位置を示す
測定信号１５３２を、コントローラ１５３０に送信する。コントローラ１５３０
は、出力信号１５３４を、ステージ１５１８を支持し、配置するベース１５３６
に送信する。さらに、コントローラ１５３０は、書き込みビーム１５１２の強度
を変化させる、または遮断する源１５１０に、信号１５３８を送信する。その結
果、書き込みビームは、基板の選択された位置で、光物理的、光化学的な変化の
みを引き起こすには十分な強度で、基板に接触する。さらに、いくつかの実施形
態において、コントローラ１５３０は、例えば、信号１５４４を使用して、ビー
ムフォーカシングアセンブリ１５１４に基板の領域にわたって書き込みビームを
走査させる。結果として、コントローラ１５３０は、基板をパターニングするよ
うにシステムの他のコンポーネントを向ける。パターニングは、一般に、コント
ローラに格納された電子設計パターンに基づく。いくつかの用途において、書き
込みビームは、基板上にコーティングされたフォトレジストのパターニングを行
い、他の用途においては、書き込みビームは、直接的に、例えば、エッチャや基
板をパターニングする。

【０１３０】そのようなシステムの重要な用途は、上述したリソグラフィ方法で用いられる
マスクおよびレチクルの製造である。例えば、リソグラフィマスクを製造するた
めに、電子ビームは、クロムコーティングされたガラス基板をパターニングする
ように使用され得る。書き込みビームが電子ビームであるそのような場合、ビー
ム書き込みシステムは、電子ビームパスを真空で取り囲む。また、書き込みビー
ムが、例えば、電子またはイオンビームである場合、ビームフォーカシングアセ
ンブリは、真空条件において、荷電粒子の焦点を基板に合わせ、荷電粒子を基板
に向ける四極子レンズ等の電場生成器を含む。書き込みビームが、ｘ線、ＵＶ、
または可視光放射等の放射ビームである場合に、ビームフォーカシングアセンブ
リは、放射の焦点を基板に合わせ、放射を基板に向ける対応する光学系を含む。

【０１３１】本発明は、本明細書の詳細な説明と関連して説明されたきたが、上述の説明は
、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は
本明細書の特許請求の範囲により規定される。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】図１ａは、汎用偏光保存光学系の性質を有する光学系に出入りするビーム間の
関係を示す模式的な透視図である。

【図１ｂ】図１ｂは、図１ａに示される入力ビームおよび出力ビームと両方のビームに対
する法線ベクトルとの間の関係を示す模式的な透視図である。

【図１ｃ】図１ｃは、図１ａの入力ビーム、図１ｂの法線ベクトルとその両方に対する法
線ベクトルとの間の関係を示す模式的な透視図である。

【図１ｄ】図１ｄは、図１ａの出力ビーム、図１ｂの法線ベクトルとその両方に対する法
線ベクトルとの間の関係を示す模式的な透視図である。

【図２】図２は、入力ビームの方向の変化を図１ａのその方向と比較し、その変化が図
１ｂの法線と平行である、図１ａの光学系に出入りするビーム間の関係を示す模
式的な透視図である。

【図３】図３は、入力ビームの方向の変化を図１ａのその方向と比較し、その変化が図
１ｂの法線および図１ａの入力ビームに垂直である面にある、図１ａの光学系に
出入りするビーム間の関係を示す模式的な透視図である。

【図４】図４は、入力ビームおよび出力ビームは、ポロプリズムの面に入力ビームが入
る方向の変化を受け、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに垂
直となるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、直角プリズムと
組み合わせたポロプリズムを含む偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視
図である。

【図５】図５は、入力ビームおよび出力ビームは、ポロプリズムの面に入力ビームが入
る方向の変化を受け、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに直
角以外になるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、ドーブプリ
ズムと組み合わせたポロプリズムを含む偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的
な透視図である。

【図６】図６は、入力ビームおよび出力ビームは、ポロプリズムの面に入力ビームが入
る方向の変化を受け、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに平
行になるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、「Ｋ」タイププ
リズムと組み合わせたポロプリズムを含む偏光保存汎用光学系アセンブリの模式
的な透視図である。

【図７】図７は、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに平行になるよ
うな入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、直角プリズムおよびペンタ
プリズムと組み合わせたポロプリズムを含み、分解してアセンブリの個々のコン
ポーネントもまた示す、偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視図である
。

【図８】図８は、ルートプリズムを備える偏光ビームスプリッタと、入力ビームおよび
出力ビームがオフセットされ、互いに平行になり、一列に配置されるような、ア
センブリの２つの入力および２つの出力ビームの間の関係に沿って、２つの直角
プリズムを組み合わせたポロプリズムとを含む、偏光保存汎用光学系アセンブリ
の模式的な透視図である。

【図９】図９は、図７に示されたタイプの２つの偏光保存光学系アセンブリを用いる平
面鏡干渉計の模式的な透視図である。

【図１０】図１０は、図７に示されたタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを用いる
高安定平面鏡干渉計の模式的な透視図である。

【図１０ａ】図１０ａは、４つの光路構成を提供し、感受性をエンハンスするプリズム光学
素子と共に図７に示されたタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを用いる高
安定平面鏡干渉計の模式的な透視図である。

【図１１】図１１は、偏光ビームスプリッタとオブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）鏡との間に
介在する空間内の１／４波長板と共に図７に示されたタイプの１つの偏光保存光
学系アセンブリを用いる高安定平面鏡干渉計の模式的な透視図であり、スプリッ
ト１／４波長板の板は、望ましくない偏光混合を防止するように互いに傾斜する
。

【図１２】図１２は、入力および出力ビームを空間的に分離し、組み合わせる偏光ビーム
スプリッタ表面を備えるシヤープレートと共に図７に示されるタイプの１つの偏
光保存光学系アセンブリを用いる差分平面鏡干渉計の模式的な透視図である。

【図１３】図１３は、アセンブリを介して伝搬するビームの移動の様々な光路を示す図１
２の模式的な立面図である。

【図１４】図１４は、偏光ビームスプリッタとオブジェクト鏡との間に介在する空間内の
１／４波長板と共に図７に示されたタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを
用いる高安定平面鏡コラムタイプ干渉計の模式的な透視図であり、スプリット１
／４波長板の板は、望ましくない偏光混合を防止するように互いに傾斜する。

【図１５】図１５は、直線および角度変位を測定する一対の偏光保存光学系アセンブリを
用いるデュアル高安定干渉計の模式的な透視図である。

【図１６ａ】図１６ａは、測定ビームが平面オブジェクト鏡に垂直に配列された状態を維持
することを保証する動的要素と共に、偏光保存光学系を用いる差分平面鏡干渉計
の模式的な透視図である。

【図１６ｂ】図１６ｂは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。

【図１６ｃ】図１６ｃは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。

【図１６ｄ】図１６ｄは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。

【図１６ｅ】図１６ｅは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。

【図１７】図１７は、偏光ビームスプリッタと組み合わせた偏光保存光学系アセンブリの
模式的な透視図であり、光学系システムアセンブリのプリズム要素の１つは、組
合せたアセンブリの消光比をエンハンスするように形成される多層ビームスプリ
ッタ構成物を備える反射面を有する。

【図１８】図１８は、２つの同じ複屈折要素で形成されるペンタプリズムの模式的な透視
図である。上記複屈折要素は、２つの同じ広がりの直交偏光成分を有し、上記コ
ンポーネントを、異なる伝搬方向を有し、空間的に分離する２つの外出直交偏光
ビームに分離する。

【図１９ａ】図１９ａは、集積回路を製造するための、リソグラフィおよびその用途に関連
する、干渉計システムを用いるリソグラフィ露光システムの模式図である。

【図１９ｂ】図１９ｂは、集積回路を製造するための、リソグラフィおよびその用途に関連
する、集積回路を製造するステップを説明するフローチャートである。

【図１９ｃ】図１９ｃは、集積回路を製造するための、リソグラフィおよびその用途に関連
する、集積回路を製造するステップを説明するフローチャートである。

【図２０】図２０は、干渉計システムを用いるビーム書き込みシステムの模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F064 AA01 AA06 FF01 GG13 GG23 GG31 GG33 GG38 GG39 2H049 BA05 BA07 BB03 BC23 2H095 BA01 BB01 BB07 5F046 CC16 DB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光干渉装置であって、該装置は、直交状態の偏光を有する少なくとも２つのビームを受け、第１の干渉計レグお
よび第２の干渉計レグを提供し、該第１の干渉計レグおよび該第２の干渉計レグ
のそれぞれに沿って移動するために該２つのビームを分離し、該第１の干渉計レ
グおよび該第２の干渉計レグを移動する際に各ビームが受ける光路のそれぞれの
差についての情報を含む射出ビームを生成する干渉計手段を含み、該第１の干渉
計レグおよび該第２の干渉計レグの少なくとも一方が、可変物理長を有するよう
に、光路を有する該第１の干渉計レグおよび該第２の干渉計レグは構造化及び配
置され、該第１の干渉計レグと該第２の干渉計レグとの間の光路長の差は、該光
路のそれぞれの物理長の間の差に従って変化し、該第１の干渉計レグおよび該第
２の干渉計レグの少なくとも一方が偏光保存光学系を含む、偏光干渉装置。
【請求項２】前記第１の干渉計レグおよび前記第２の干渉計レグの所定の
光路に対応する光路からの前記射出ビームのそれぞれの間の位相差に対応する情
報を含む混合光信号を生成するように、該射出ビームを組み合わせる手段をさら
に含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項３】前記混合光信号を検出し、前記干渉計レグの物理経路長とそ
の相対変化率とにおける差に対応する情報を含む電気干渉信号を生成する手段を
さらに含む、請求項２に記載の偏光干渉装置。
【請求項４】前記電気干渉信号を解析するための電子手段をさらに含む、
請求項３に記載の偏光干渉装置。
【請求項５】前記偏光保存光学系は、入力ビームと出力ビームとの両方に
対して垂直な、該入力ビームの伝搬方向の変化により、該入力ビームの変化の方
向に対向する方向に出力ビームを伝搬方向が変化し、該入力ビームに垂直で、該
入力ビームと該出力ビームとの両方の垂線に対して直交する平面における該入力
ビームの伝搬方向が変化し、該入力ビームの伝搬方向の変化によって生じる該入
力ビームに対応する回転と同じように該平面における該出力ビームの回転が生じ
るように配置される複数の反射表面を含み、該反射表面の各々における入射面は
、入射ビームの偏光面に直交または平行のいずれかである、請求項１に記載の偏
光干渉装置。
【請求項６】前記干渉計手段は、前記第１の干渉計レグと前記第２の干渉
計レグとの対応する方に沿って移動する直交偏光ビームを分離するための少なく
とも１つの偏光ビームスプリッタを含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項７】前記干渉計手段は、該干渉計レグの一方において少なくとも
１つの平面鏡を含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項８】前記干渉計手段は、少なくとも２つの偏光保存光学系を含み
、一方は、ある干渉計レグに対応するビームを反射し、他方は、他の干渉計レグ
に対応するビームを反射する、請求項７に記載の偏光干渉装置。
【請求項９】前記干渉計手段は、直交偏光ビームを分離する偏光ビームス
プリッタをさらに含み、前記少なくとも２つの偏光保存光学系の各々の１つは、
該偏光ビームスプリッタの対向側面に配置される、請求項８に記載の偏光干渉装
置。
【請求項１０】前記干渉計手段は複数の光学素子を含み、複数の光学素子
は前記偏光保存光学計を含み、該偏光保存光学計は、ガラスからなり、前記第１
の干渉計レグと前記第２の干渉計レグに沿って移動する前記分離されたビームが
、熱的影響を補償するように、実質的に等しい光路長を介して、該ガラスからな
る光学素子を通って移動するように配置される、請求項１に記載の偏光干渉装置
。
【請求項１１】前記複数の光学素子は、入口面、出口面、上部面および下
部面を有する偏光ビームスプリッタと、該上部面上に、該上部面に実質的に平行
に配置される第１の固定面鏡と、該第１の平面鏡と該上部面との中間に位置付け
られる第１の１／４波長板と、該出口面に実質的に平行で、該出口面に対向して
配置される第２の可動平面鏡と、該第２の平面鏡と該出口面との中間に固定して
位置付けられる第２の１／４波長板鏡とを含み、前記偏光保存光学素子は、該下
部面に対向して配置される、請求項１０に記載の偏光干渉装置。
【請求項１２】前記複数の光学素子は、入口面、出口面、上部面および下
部面を有する偏光ビームスプリッタと、該出口面にすぐ近くに近接して位置付け
られる第１の１／４波長板と、該１／４波長板に対向し、該１／４波長板に実質
的に平行に配置される第１の固定平面鏡と、該第１の平面鏡に実質的に平行で、
該第１の平面鏡に近接して配置される第２の可動平面鏡と、該入口面に対向し、
該入口面に実質的に平行に位置付けられる１／２波長板の対とを含み、前記偏光
保存光学系は該下部面に対向して配置され、該第１の平面鏡および該第２の平面
鏡はお互いに対して移動可能であり、それにより、該第１の平面鏡および該第２
の平面鏡の対向表面は、該第１の平面鏡および該第２の平面鏡の間の実質的にゼ
ロのエアギャップを形成するように、お互いに接触可能である、請求項１０に記
載の偏光干渉装置。
【請求項１３】前記複数の光学素子は、入口面、出口面、上部面および下
部面を有する偏光ビームスプリッタと、該上部面上に、該上部面に実質的に垂直
に配置される第１の固定平面鏡と、該第１の平面鏡と該上部面との中間に位置付
けられる第１の１／４波長板と、該第１の１／４波長板と該第１の平面鏡との間
に配置される４５度鏡と、該出口面に実質的に平行に、該出口面に対向して配置
される第２の可動平面鏡と、該第２の平面鏡と該出口面との中間に固定して位置
付けられる第２の１／４波長板とを含み、前記偏光保存光学系は、該下部面に対
向して配置され、該第１の平面鏡と該第２の平面鏡はお互いに実質的に平行であ
る、請求項１０に記載の偏光干渉装置。
【請求項１４】前記干渉計手段は、第２のセットの２つのビームを受けと
り、お互いにオフセットがある第２のセットの第１の干渉計レグおよび第２の干
渉計レグを提供し、該第２のセットの第１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグ
のそれぞれに沿って移動する該２つのビームを分離し、該第２のセットの第１の
干渉計レグおよび第２の干渉計レグを移動する際に、各ビームが受けるそれぞれ
の光路差についての情報を含む射出ビームを生成し、該第２のセットの第１の干
渉計レグおよび第２の干渉計レグの少なくとも一方が可変物理長を有するように
、光路を有する該第２のセットの第１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグを構
造化および配置し、該第２のセットの第１の干渉計レグと第２の干渉計レグとの
光路長の差は、それらの光路のそれぞれの物理長の差にしたがって変化し、該第
２のセットの第１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグの少なくとも一方は、第
２のセットの２つのビームの間を混合した偏光を減らすための第２の偏光保存光
学系を含み、それにより、前記偏光干渉計装置は、直線変位および角度変位を測
定することが可能である、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項１５】直交状態の偏光を有する少なくとも２つのビームを生成す
る手段をさらに含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項１６】前記２つのビームは異なる波長を有する、請求項１５に記
載の偏光干渉装置。
【請求項１７】前記異なる波長は、調波的に関連している、請求項１６に
記載の偏光干渉装置。
【請求項１８】前記直交偏光されたビームは、空間的に分離されている、
請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項１９】前記直交偏光されたビームは、同一の広がりを有する経路
に沿って移動する、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項２０】前記偏光保存リトロリフレクタは、複数のプリズム光学素
子から製造され、前記複数の反射表面は、該複数のプリズム光学素子の選択され
た表面を含む、請求項５に記載の偏光干渉装置。
【請求項２１】前記複数のプリズム光学素子の表面の少なくとも１つは、
全反射によって動作する、請求項２０に記載の偏光干渉装置。
【請求項２２】前記複数のプリズム光学素子は、各プリズム光学素子の少
なくとも１つの表面が、該複数のプリズム光学素子のうちの別のプリズム光学素
子の少なくとも１つの表面と接触する、集積アセンブリを含む、請求項２０に記
載の偏光干渉装置。
【請求項２３】少なくとも１つの偏光ビームスプリッタをさらに含む、請
求項２０に記載の偏光干渉装置。
【請求項２４】前記集積アセンプリは、少なくとも１つの偏光ビームスプ
リッタをさらに含む、請求項２２に記載の偏光干渉装置。
【請求項２５】前記光学系の該プリズム素子は、ポロプリズム、直角プリ
ズム、ドーブプリズム、ペンタプリズム、「Ｋ」プリズムからなる群から選択さ
れた少なくとも１つのプリズム素子を含む、請求項２０に記載の偏光干渉装置。
【請求項２６】前記プリズム素子は、直角プリズム、ポロプリズム、ペン
タプリズムを含む、請求項２０に記載の偏光干渉装置。
【請求項２７】前記複数の反射表面の少なくとも１つは鏡を含む、請求項
５に記載の偏光干渉装置。
【請求項２８】前記複数の反射表面の少なくとも１つが、その上に、多層
偏光ビームスプリッタコーティング配置を形成し、そのアップストリームから前
記偏光保存リトロリフレクタに入射する直交偏光ビームの間の消光比を増加させ
る、請求項５に記載の偏光干渉装置。
【請求項２９】前記複数のプリズム光学素子の少なくとも１つは、複屈折
光学材料から形成される、請求項２０に記載の偏光干渉装置。
【請求項３０】前記複数の反射表面は、前記ビームが前記偏光保存光学系
に実質的に平行に入射および射出し、お互いに対してオフセットがあるように、
お互いに対して構成および配置される、請求項５に記載の偏光干渉装置。
【請求項３１】前記複数の反射表面は、前記ビームが前記偏光保存光学系
にお互いに実質的に直角で入射および射出するように、お互いに構成および配置
される、請求項５に記載の偏光干渉装置。
【請求項３２】前記複数の反射表面は、前記ビームが前記偏光保存光学系
にお互いに実質的に直角で入射および射出し、お互いのオフセットが平面内にあ
るように、お互いに対してさらに構成および配置される、請求項３１に記載の偏
光干渉装置。
【請求項３３】前記偏光保存光学系に入射するビームのアレイは、射出ビ
ームのアレイが該入射ビームのアレイに実質的に平行であるように、射出するよ
うに、前記複数の反射表面はお互いに対してさらに構成および配置され、該入射
ビームのアレイは、該射出ビームのアレイに対して、両方が存在する同じ平面内
でオフセットがある、請求項３０に記載の偏光干渉装置。
【請求項３４】前記偏光保存光学系に入射するビームのアレイは、射出ビ
ームのアレイが該入射ビームのアレイに実質的に平行であるように、射出するよ
うに、前記複数の反射表面はお互いに対してさらに構成および配置され、該入射
ビームのアレイは、お互い対してオフセットがある平面内に存在する、請求項３
０に記載の偏光干渉装置。
【請求項３５】前記ビームが１８０度とは異なる予め選択された角度で前
記偏光保存光学系に入射および射出するように、前記複数の反射表面は、お互い
に構成および配置される、請求項５に記載の偏光干渉装置。
【請求項３６】前記複数のプリズム光学素子は、光ビームの入射から射出
するまで順番に、ポロプリズムと直角プリズムとを含む、請求項２０に記載の偏
光干渉装置。
【請求項３７】前記複数のプリズム光学素子は、光ビームの入射から射出
するまで順番に、ポロプリズムとドーブプリズムとを含む、請求項２０に記載の
偏光干渉装置。
【請求項３８】前記複数のプリズム光学素子は、光ビームの入射から射出
するまで順番に、直角プリズムとポロプリズムとペンタプリズムとを含む、請求
項２０に記載の偏光干渉装置。
【請求項３９】前記直角プリズムのある面が入口面として機能し、前記ペ
ンタプリズムのある面が出口面として機能し、該入口面および該出口面はお互い
に平行である、請求項３８に記載の偏光干渉装置。
【請求項４０】前記直角プリズムの入口面のアップストリームに配置され
る少なくとも１つの偏光ビームスプリッタをさらに含む、請求項３９に記載の偏
光干渉装置。
【請求項４１】前記偏光ビームスプリッタのある表面と、前記直角プリズ
ムの前記入口面とは、お互いに光学的に接触している、請求項４０に記載の偏光
干渉装置。
【請求項４２】前記直交偏光ビームの偏光状態を制御し、前記射出ビーム
のゴースト反射の影響を減らすための干渉計レグリタデーション素子の少なくと
も１つをさらに含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項４３】前記リタデーション素子は、お互いに対して対向して傾い
た１／４波長板の対を含む、請求項４２に記載の偏光干渉装置。
【請求項４４】前記直交偏光ビームが前記干渉計レグに沿って移動する際
に、少なくとも重行路となるように、前記干渉計手段がさらに構造化および配置
される、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項４５】ウェハに集積回路を製造するために前記干渉計装置に関連
して動作するマイクロリソグラフィ手段をさらに含み、該マイクロリソグラフィ
手段は、少なくとも１つのステージと、該ウェハに空間的にパターニングされた放射をイメージングするための照射シ
ステムと、該少なくとも１つのステージの位置を調整するための少なくとも１つの位置付
けシステムとを含み、前記干渉計装置は、該少なくとも１つのステージの位置を測定するように適合
される、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項４６】ウェハに集積回路を製造するのに使用される前記干渉計装
置に関連して動作するマイクロリソグラフィ手段をさらに含み、該マイクロリソ
グラフィ手段は、ウェハを支持するための少なくとも１つのステージと、放射源、マスク、位置付けシステム、レンズアセンブリおよび該干渉計装置の
所定の部分を含む照射システムとを含み、該マイクロリソグラフィ手段は、該源が空間的にパターニングされた放射を生
成するために、放射を該マスクを通るように方向付けるように動作し、該位置付
けシステムは、該源からの放射に対して該マスクの位置を調整し、該レンズアセ
ンブリは、該ウェハの該空間的にパターニングされた放射をイメージングし、該
干渉計装置は、該源からの該放射に対する該マスクの位置を測定する、請求項１
に記載の偏光干渉装置。
【請求項４７】第１のコンポーネントおよび第２のコンポーネントを含む
集積回路を製造するために前記干渉計装置に関連して動作するマイクロリソグラ
フィ装置をさらに含み、該第１のコンポーネントおよび該第２のコンポーネント
は、お互いに対して移動可能であり、該第１のコンポーネントおよび該第２のコ
ンポーネントは、該第１の測定レグおよび該第２の測定レグと一致して動くよう
に接続され、該干渉計装置は、該第２のコンポーネントに対する該第１のコンポ
ーネントの位置を側定する、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項４８】リソグラフィマスクを製造する際に有用な前記干渉計装置
に関連して動作するビーム書き込みシステムをさらに含み、該ビーム書き込みシ
ステムは、基板をパターニングするように書き込みビームを提供する源と、基板を支持するための少なくとも１つのステージと、該基板に該書き込みビームを送達するためのビーム方向付けアセンブリと、該少なくとも１つのステージと該ビーム方向付けアセンブリとをお互いに位置
付けるための位置付けシステムとを含み、該干渉計装置は、該ビーム方向付けアセンブリに対する該少なくとも１つのス
テージの位置を測定するように適合される、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項４９】偏光干渉計装置であって、該装置は、直交状態の偏光を有
する少なくとも２つのビームを受け、第１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグ
を提供し、該第１の干渉計レグおよび該第２の干渉計レグのそれぞれに沿って移
動するために該２つのビームを分離し、該第１の干渉計レグおよび該第２の干渉
計レグを移動する際に各ビームが受ける光路のそれぞれの差についての情報を含
む射出ビームを生成する干渉計手段を含み、該第１の干渉計レグおよび該第２の
干渉計レグの少なくとも一方が可変物理長を有するように、光路を有する該第１
の干渉計レグおよび該第２の干渉計レグは構造化および配置され、該第１の干渉
計レグと該第２の干渉計レグとの間の光路長の差は、該光路のそれぞれの物理長
の間の差に従って変化し、該干渉計手段は複数の対向表面をさらに含み、該複数
の対向表面のうちの少なくともいくつかは、射出ビームのゴーストビームの影響
を減らすように他の表面に対して傾いている、偏光干渉装置。
【請求項５０】前記第１の干渉計レグおよび前記第２の干渉計レグの少な
くとも一方は、偏光保存光学系を含む、請求項４９に記載の偏光干渉装置。
【請求項５１】前記干渉計手段は、前記干渉計レグの対応する方に沿って
移動するように前記ビームの少なくともひとつのアライメントを保持する、ダイ
ナミック手段をさらに含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項５２】前記干渉計手段は、前記ビームの１つを受け取る少なくと
も１つの平面鏡を含み、前記ダイナミック手段は、該平面鏡に実質的に直交する
該ビームを保持するサーボ制御鏡を含む、請求項５１に記載の偏光干渉装置。
【請求項５３】前記干渉計手段は、直交状態の偏光を有する少なくとも２
つのさらなるビームを受け、２つのさらなる第１の干渉計レグおよび第２の干渉
計レグを提供し、該２つのさらなる第１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグの
それぞれに沿って移動するために該２つのさらなるビームを分離し、該さらなる
第１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグを移動する際に該さらなるビームの各
々が受ける光路のそれぞれの差についての情報を含むさらなる射出ビームを生成
するように構成かつ配置され、該さらなる第１の干渉計レグおよび第２の干渉計
レグの少なくとも一方が可変物理長を有するように、光路を有する該さらなる第
１の干渉計レグおよび第２の干渉計レグは構造化および配置され、該さらなる第
１の干渉計レグと第２の干渉計レグとの間の光路長の差は、該光路のそれぞれの
物理長の間の差に従って変化し、該さらなる第１の干渉計レグと第２の干渉計レ
グの少なくとも一方は偏光保存光学系を含む、請求項１に記載の偏光干渉装置。
【請求項５４】前記干渉計手段は、少なくとも２つの軸に沿った変位およ
び／または角度を同時に決定するように構成されている、請求項５３に記載の偏
光干渉計装置。