JP2003534541A

JP2003534541A - インサイチュミラー特徴付け

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Publication number: JP2003534541A
Application number: JP2001586412A
Authority: JP
Inventors: ヘンリーアレンヒル，
Original assignee: ザイゴコーポレイション
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2003-11-18
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: EP1285221A1; DE60118726T2; EP1285221A4; US6710884B2; US20010035959A1; US6867867B2; JP4824248B2; EP1285221B1; DE60118726D1; US20040046965A1; WO2001090686A1; TW503307B

Abstract

(57)【要約】フォトリソグラフィミラー（２６０、２７０）等の局所的な表面の特徴をインサイチュで干渉によって測定され、距離測定の精度および角測定の精度を高める補正信号を提供する干渉計装置および方法が提供される。１つ以上の方向の１つまたは複数の基準線に沿った表面特徴は、局所的な傾きを決定するために動作時に表面で反射したビームの角変化を測定し、その後、最終的に表面トポロジーを得るためにその傾きを積分することによって得られ得る。ミラー（２６０、２７０）は、フォトリソグラフィステージ（１６）上、またはフォトリソグラフィステージ外の基準フレーム上のいずれかに取り付けられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）本発明は、概して、干渉計に関し、詳細には、フォトリソグラフィステージミ
ラー等の局所的な表面特徴部にインサイチュでの干渉計による測定を行い、距離
測定精度の高い補正信号を提供する干渉計装置およびその方法に関する。

【０００２】多くの臨界寸法を測定し、制御するための干渉計は、微細加工プロセスにおい
て広く用いられている十分に確立された計測学である。この干渉計は、０．１μ
ｍ以下の臨界寸法に比べて１０〜４０％の精度が必要な半導体等の製造において
特に重要である。

【０００３】半導体材料から作製される集積回路は、典型的には平坦な露光面にシリコンウ
ェハを設置した状態で、そのシリコンウェハに異なる材料からなる層を堆積し、
続いてパターニングすることによって構築される。この平坦な露光面は、デカル
トｘ−ｙ座標と、それに垂直なｚ軸とを有する。パターニングプロセスは、フォ
トレジストの露光および現像、続いて、その下にある層のエッチングおよびドー
ピング、そして、次の層の堆積の組み合わせからなる。このプロセスによって、
ウェハ上に複雑かつミクロンオーダーの極めて不均一な材料構造が得られる。

【０００４】典型的なウェハは、それぞれ、「フィールド」と呼ばれる同じパターンの複数
のコピーを含む。この「フィールド」は、「グリッド」として知られている名目
上は直線で囲まれた配置でウェハに並べられたものである。必ずではないが、各
フィールドは、１つの「チップ」に相当する場合が多い。

【０００５】露光プロセスは、ウェハ上にスピンコーティングされたフォトレジスト上（内
）に次の層のパターンイメージを投影するステップからなる。集積回路を適切に
機能させるためには、連続して投影された各イメージをウェハにすでに存在する
パターンに正確に整合させる必要がある。ウェハにすでに存在するパターンの位
置、方向、および、ひずみを決定するステップ、次に、投影されたイメージに対
して正確な関係となるようにそれらパターンを配置するステップからなるプロセ
スは、「アライメント」と呼ばれる。実際の結果（すなわち、連続してパターニ
ングされた各層がどの程度の精度でその前の層に整合しているか）は、「オーバ
ーレイ」と呼ばれる。

【０００６】一般に、アライメントプロセスは、すでに存在するパターンの実際の形状に整
合させるために、ウェハおよび／または投影されたイメージの平行移動による位
置付けおよび回転による位置付け、ならびに、イメージのひずみを必要とする。
ウェハおよびイメージが、一方のパターンを他方のパターンの上部に正確に位置
付けるために必要であるという事実は明らかである。イメージの実際のひずみも
また必要とされる場合が多い。熱および振動等の他の影響もまた補償する必要が
あり得る。

【０００７】このことすべての最終的な結果、ウェハに印刷された第１のレベルのパターン
の形状は理想的なものではなく、続くすべてのパターンは、ある程度可能な限り
第１のレベルの印刷パターンの形状全体に一致するように調整される必要がある
。異なる露光ツールは、これらの影響をなくす異なる機能を有するが、一般には
、ｘおよびｙ方向の大きさ、および、ゆがみを含むひずみまたは形状変形が、考
慮され得る。これらのひずみと平行移動および回転とを組み合わせた場合、これ
らのひずみは、平面における一次変換の完全なセットを構成する。

【０００８】問題は、投影されたイメージをウェハにすでに存在するパターンに続けて整合
させ、ウェハそのものの位置付けが困難であることにより、露光ツールは、ウェ
ハパターンそのものと投影されたイメージとの両方の相対的な位置、方向、およ
び、ひずみを効率的に検出するか、または、推測できる必要がある。

【０００９】回路パターンそのものを直接感知することは困難であり、そのため、アライメ
ントは、基準マークまたは「アライメントマーク」を回路パターンに付けること
によって行われる。これらのアライメントマークは、レチクルの位置、方向およ
びひずみ、および／または、投影されたイメージの位置、方向およびひずみを決
定するために用いられ得る。これらのアライメントマークはまた、回路パターン
とともにウェハに印刷され得、そのため、ウェハパターンの位置、方向およびひ
ずみを決定するためにも用いられ得る。アライメントマークは、一般に、レチク
ル上の１つ以上の透明または不透明な線からなり、後にウェハに印刷した際には
「トレンチ」または「メサ」となる。しかしながら、トレンチおよび／またはメ
サからなる単純な周期的アレイである格子、および、チェック基板パターン等の
より複雑な構造も用いられる。アライメントマークは、通常、各フィールドの「
切り口」のエッジに沿って配置されるか、または、いくつかの「マスターマーク
」がウェハ全体に配置されるかのいずれかである。アライメントマークは必須で
あるが、チップ回路の一部ではない。そのため、チップ製造者の立場からすれば
、貴重なウェハ領域または「リアルエステート」を無駄にしていることになる。
これにより、アライメントマークを可能な限り小さくしようとしており、側面に
数百マイクロメートル未満である場合が多い。

【００１０】アライメントマークを「見る」ために、アライメントセンサが露光ツールに組
み込まれている。一般に、ウェハ、レチクル、および／または、投影されたイメ
ージそれ自身用に別個のセンサがある。アライメントストラテジー全般に応じて
、これらのセンサは完全に別個のシステムであってもよいし、または、これらの
センサを効率的に組み合わせて１つのセンサとしてもよい。例えば、直接投影さ
れたイメージを見ることができるセンサは、名目上は、ウェハマークについては
「見えず」、そのため別個のウェハ用のセンサが必要である。しかし、レチクル
用アライメントマークそれ自身を介してウェハ位置で「見る」センサは、基本的
に、レチクルおよびウェハアライメントを同時に行っている。そのため別個のレ
チクル用センサは不要である。この場合、投影されたイメージのアライメントマ
ークの位置が、レチクル用のアライメントマークの位置から推測されており、ア
ライメントステップの前に、イメージ位置に対するレチクルの入念な校正を行う
必要があるということに留意されたい。

【００１１】さらに、上述したように、基本的には全ての露光ツールは、ウェハ用のアライ
メントマークを光学的に検出するセンサを用いている。つまり、センサは、１つ
以上の波長の光をウェハに投影し、ウェハ平面における位置の関数として、アラ
イメントマークからの散乱／回折を検出する。多くのタイプのアライメントセン
サが一般に用いられており、光学的な構成により単純な顕微鏡からヘテロダイン
格子干渉計までの全スペクトルが網羅されている。また、異なるセンサ構成によ
り所与のウェハのタイプに良くも悪くも作用するので、多くの露光ツールは、可
能な広い範囲のウェハタイプについて良好なオーバーレイが可能となるように、
１つよりも多くのセンサ構成を実行する。

【００１２】アライメントセンサ全体の仕事は、露光ツールに対して固定の座標系において
、ウェハ上のアライメントマークすべての所与のサブセットのそれぞれの位置を
決定することである。次いで、これらの位置データは、２つの一般的な方法（「
グローバル」および「フィールドバイフィールド」と呼ばれる）のうちいずれか
に用いられ、アライメントが行われる。グローバルアライメントでは、アライメ
ントセンサ（単数または複数）によって、数フィールドのみにあるマークが見つ
けられ、そのデータが最適一致と感知されるように組み合わされて、ウェハ上の
すべてのフィールドの最適アライメントが決定される。フィールドバイフィール
ドアライメントでは、１つのフィールドから集められたデータを用いて、そのデ
ータのみのアライメントが行われる。グローバルアライメントは、通常、高速か
つノイズの影響が小さいとされる。その理由は、ウェハ上のすべてのフィールド
のマークを見つけることがなく、データすべてをまとめて組み合わせ、全体から
最適一致を見つけるためである。しかしながら、最適一致の結果が、フィードフ
ォワード法または推定法に用いられるため、露光ツールの光機械的安定性全体に
依存することになる。

【００１３】アライメントは、一般に、２段階プロセスとして実行される。つまり、マイク
ロメートルの精度の初期粗アライメントステップを行い、次に、数十ナノメート
ルの精度の微アライメントステップが行われる。アライメントには、全部で６つ
の自由度（３つの平行移動と３つの回転）でウェハを位置付けるステップが必要
である。しかしながら、投影されたイメージ平面内にウェハが位置するようにウ
ェハを調整するステップ（すなわち、ウェハの水平位置を調整し、フォーカスす
るステップ）は、一般に、アライメントとは別とみなされる。このステップは、
水平移動の自由度１（光学軸、つまりｚ軸（すなわち、ｘ−ｙウェハ方向に垂直
な方向に平行な方向）に沿った移動）と、回転の自由度２（投影されたイメージ
平面に平行となるようにウェハの平面を方向付ける）とを含む。アライメントを
参照する際、通常、面内平行移動（自由度２）および投影光学軸のまわりの回転
（自由度１）のみを意味する。名称が異なる理由は、必要な精度が異なるためで
ある。面内平行移動および回転に必要な精度は、一般に、数十ナノメートルのオ
ーダ、または、ウェハに印刷されるべき最小形状サイズ（または臨界寸法（ＣＤ
））の約２０〜３０％である必要がある。現在の最新技術のＣＤ値は、数百ナノ
メートルのオーダであり、したがって、必要なアライメント精度は、１００ｎｍ
未満である。一方、面外の平行移動および回転に必要な精度は、ＣＤ値に一般に
近いとされる露光ツールの使用可能合計焦点深さに関連する。したがって、ウェ
ハの面外焦点合わせおよび高さ調整には、面内アライメントほど高い精度は必要
ではない。また、焦点合わせおよび高さ調整用のセンサは、通常、「アライメン
ト用センサ」とは完全に別個のものであり、焦点合わせおよび高さ調整は、通常
、ウェハ上のパターンに依存しない。ウェハ表面またはその代替物のみを感知す
る必要がある。にもかかわらず、このことは、いまだに実質的な作業、とりわけ
、ウェハ上の光学投影システムの垂直方向の位置（高さ）に関する正確な情報を
要している。

【００１４】ダイナミック干渉計を用いて、アライメントを行うことは公知である。このダ
イナミック干渉計では、フィードバック構成を介して角度方向が制御されたダイ
ナミック素子を用いて、距離測定の精度を高めている。これにより、距離情報を
伝えるビームが、適切にアライメントされて、最適信号が確実に提供される。こ
のような干渉計は、例えば、２０００年５月５日に出願された、ＨｅｎｒｙＡ
．Ｈｉｌｌの「ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙＳｙｓｔｅｍｓＨａｖｉｎ
ｇａＤｙｎａｍｉｃＢｅａｍ−ＳｔｅｅｒｉｎｇＡｓｓｅｍｂｌｙＦ
ｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇＡｎｇｌｅａｎｄＤｉｓｔａｎｃｅ」と称する
国際出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ００／１２０９７号に示される。しかしながら、ダ
イナミック干渉計を用いた場合であっても、種々の反射素子の形状が、距離測定
で達成可能な精度および角度測定で達成可能な精度に影響を与える。この理由は
、ステージミラーが種々の動きをする際に、局所的な傾斜の変化がビームの方向
に影響を与えるためである。典型的には、このような反射素子（例えば、薄く高
いアスペクト比を有するミラー）の形状は、ステージ外にて特徴を示し、適切に
一致すると判定されると、ステージ上に取り付けられる。しかしながら、取り付
けプロセスそのものが、検査される形状に比べ素子の形状をひずませ、この形状
の変化によって測定誤差が生じ得るために、許容されない場合が多い。

【００１５】したがって、本発明の主要な目的は、ステージ上にある反射素子（例えば、薄
く高いアスペクト比のミラー）を取り付けた後に、その形状をインサイチュで測
定し、反射面の形状に関する光路長およびビーム方向の誤差を補償する補正信号
を生成し得る干渉計装置およびその方法を提供することである。

【００１６】本発明の別の目的は、ステージ上にある反射素子（例えば、薄く高いアスペク
ト比のミラー）を取り付けた後に、その形状をインサイチュで測定し、垂直面に
並ぶ反射面の形状に関する光路長およびビーム方向の誤差を補償する補正信号を
生成し得る干渉計装置およびその方法を提供することである。

【００１７】本発明のさらに別の目的は、ステージ上にある反射素子（例えば、薄く高いア
スペクト比のミラー）を取り付けた後に、その形状をインサイチュで測定し、反
射面の形状に関する光路長およびビーム方向の誤差を補償する補正信号を生成し
得るダイナミック干渉計の動作特性から生じる情報を利用することである。

【００１８】本発明のさらに別の目的は、ステージ外にある反射素子（例えば、薄く高いア
スペクト比のミラー）を取り付けた後に、その形状をインサイチュで測定し、反
射面の形状に関する光路長およびビーム方向の誤差を補償する補正信号を生成し
得る干渉計装置およびその方法を提供することである。

【００１９】本発明の他の目的の一部は、図面を参照して以下の詳細な説明を読めば明らか
となり、明白となる。

【００２０】 (発明の要旨) フォトリソグラフィミラー等の局所的な表面の特徴がインサイチュで干渉計に
よって測定され、距離測定の精度および角測定の精度を高める補正信号を提供す
る干渉計装置および方法が提供される。１つ以上の方向の１つまたは複数の基準
線に沿った表面特徴は、局所的な傾きを決定するために動作時に表面で反射した
ビームの角変化を測定し、その後、最終的に表面トポロジーを得るためにその傾
きを積分することによって得られ得る。ミラーは、フォトリソグラフィステージ
上、またはフォトリソグラフィステージ外の基準フレーム上のいずれかに取り付
けられ得る。最も簡単な場合では、この目的のために１つのダイナミックビーム
ステアリングアセンブリ、または、干渉計サブシステムが採用される。２つの直
交方向におけるミラー特徴については、少なくとも２つのダイナミックビームス
テアリングアセンブリが用いられる。一方は、基準線に沿ってかつ基準線に直交
するミラー面の傾きの変化に関する情報を含む信号を生成し、他方は、ミラーが
取り付けられたステージの角方向に関する情報を含む信号を生成する。これらの
２つの信号を組み合わせ、基準線に沿ってかつ基準線に直交するミラーの傾きに
関する情報を抽出する。その後、傾きは変位を変数として積分され、トポグラフ
ィが得られる。単一ビーム干渉計は、１つのビームのみを用いてミラーに対する
ピッチ、揺れ角および変位を測定することができるため好ましい。互いに直交す
る方向に面する複数のミラーを用いても測定することができる。この場合、細長
い寸法に沿って第３のミラーを平行移動させつつ、細長い表面に対して１つ以上
を固定して保持し、続いて、このプロセスを繰り返すことによって行われる。あ
るいは、ミラー全部を一緒に移動させ、相対ミラートポグラフィを得てもよい。
３ビームステアリングアセンブリを用いて、対応する互いに直交する３つのミラ
ーおよびビームステアリングを完全に特徴付けてもよいし、または、干渉計サブ
システムを平行移動ステージ上または平行移動ステージ外に取り付けてもよい。

【００２１】ミラーのインサイチュトポグラフィが一旦確立すると、ルックアップテーブル
（ＬＵＴ）等に格納され、通常動作時に精度を向上させるためにリアルタイムで
エラー訂正信号を提供する。

【００２２】本発明の他の目的および利点とともに、本発明の構造、動作および方法は、図
面を参照して詳細な説明を読めば最良に理解され得る。それぞれが一部をなす図
面には番号が付してあり、その番号は、その図面が種々の図面のどこで登場した
かを特定している。

【００２３】（詳細な説明）次に、図１を参照する。図１は、一対の直交して配置されたダイナミック干渉
計または干渉計サブシステムを採用している干渉システム１５の模式的斜視図で
ある。干渉システム１５により、ステージ上に取り付けられた細長い対物ミラー
の形状は、基準線に沿ってインサイチュにて特徴付けられ得る。図１に示される
ように、システム１５は、好ましくは、集積回路またはチップ等の半導体製品を
製造するためのフォトリソグラフィ装置の一部をなすステージ１６を備える。ス
テージ１６には、薄く高いアスペクト比の平面ミラー５０が固定されている。こ
のミラー５０は、ｙ軸方向に細長いｙ−ｚ反射面５１を有している。また、ステ
ージ１６には、別の薄く高いアスペクト比の平面ミラー６０が固定して取り付け
られている。このミラー６０は、ｘ軸方向に細長いｘ−ｚ反射面６１を有してい
る。ミラー５０および６０は、それぞれの反射面５１および６１が、それぞれ互
いに名目上直交するように、ステージ１６上に取り付けられている。ステージ１
６は、名目上は、面内平行移動するように周知の様態で取り付けられるが、ベア
リングおよび駆動機構の耐性に起因して、ｘ、ｙおよびｚ軸の周りにわずかに角
回転し得る。通常動作時には、システム１５は、ｙ軸方向にのみに変位するよう
に適応されている。

【００２４】ステージ外には、ステージ１６がｙ軸方向に平行移動する際のｙ軸およびｚ軸
まわりのステージ１６、したがって平面ミラーの反射面５１の回転角を測定する
ための単一ビームダイナミック干渉計（または干渉計サブシステム）１０が固定
して取り付けられている。これを達成するために、ダイナミック干渉計１０は、
上述の２０００年５月５日に出願された、ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌの「Ｉｎ
ｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙＳｙｓｔｅｍｓＨａｖｉｎｇａＤｙｎａｍｉ
ｃＢｅａｍ−ＳｔｅｅｒｉｎｇＡｓｓｅｍｂｌｙＦｏｒＭｅａｓｕｒｉ
ｎｇＡｎｇｌｅａｎｄＤｉｓｔａｎｃｅ」と称するＰＣＴ特許出願に記載
される様態で構成され、配置されている。同出願の全体を本明細書中で参考とし
て援用する。同出願に記載されるように、ビームステアリング能力を備えたミラ
ーが設けられている。このミラーによって、面倒なステージの回転を測定し、ミ
ラーに垂直な光路上にビームを維持するために用いられるフィードバック信号が
提供される。ここで、ビーム１２の反射ビーム成分がモニタされ、その角度が、
ＨｅｎｒｙＡｌｌｅｎＨｉｌｌの２０００年５月３日に出願された、「Ａｐ
ｐａｒａｔｕｓＡｎｄＭｅｔｈｏｄ（ｓ）ＦｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇ
Ａｎｄ／ＯｒＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰａｔｈ
ｓＯｆＬｉｇｈｔＢｅａｍｓ」と称する米国特許出願第６０／２０１，４
５７号に記載される干渉計装置を介して測定される。同出願の全体を本明細書中
で参考として援用する。

【００２５】入射ビーム１２は、好ましくは、周波数差ｆ_１を有する２つの直交する偏光成
分を含む。入射ビーム１２の光源（例えば、レーザ）は、種々の周波数変調装置
および／またはレーザのうち任意であり得る。例えば、レーザは、当業者に公知
の種々の従来技術のうち任意の安定なガスレーザ（例えば、ＨｅＮｅレーザ）で
あり得る。例えば、Ｔ．Ｂａｅｒらの「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｔａｂｉｌｉ
ｚａｔｉｏｎｏｆａ０．６３３μｍＨｅ−Ｎｅ−ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎ
ａｌＺｅｅｍａｎＬａｓｅｒ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、１９、３
１７３〜３１７７（１９８０）、Ｂｕｒｇｗａｌｄらの１９７５年６月１０日に
付与された米国特許第３，８８９，２０７号、および、Ｓａｎｄｓｔｒｏｍらの
１９７２年５月９日に付与された米国特許第３，６６２，２７９号を参照された
い。あるいは、レーザは、当業者に公知の種々の従来技術のうちの１つの安定な
ダイオードレーザ周波数であり得る。例えば、Ｔ．ＯｋｏｓｈｉおよびＫ．
Ｋｉｋｕｃｈｉの「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓｆｏｒＨｅｔｅｒｏｄｙｎｅ−
ｔｙｐｅＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ」、
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＬｅｔｔｅｒｓ、１６、１７９〜１８１（１９８０）、
および、Ｓ．ＹａｍａｇｕｃｈｉおよびＭ．Ｓｕｚｕｋｉの「Ｓｉｍｕｌｔ
ａｎｅｏｕｓＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦｒｅｑｕｅｎｃ
ｙａｎｄＰｏｗｅｒｏｆａｎＡｌＧａＡｓＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＬａｓｅｒｂｙＵｓｅｏｆｔｈｅＯｐｔｏｇａｌｖａｎｉｃ
ＥｆｆｅｃｔｏｆＫｒｙｐｔｏｎ」、ＩＥＥＥＪ．ＱｕａｎｔｕｍＥ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＱＥ−１９、１５１４〜１５１９（１９８３）を参照さ
れたい。

【００２６】２つの光学周波数は、次の技術のいずれかによって生成され得る。（１）ゼー
マン***レーザの使用；例えば、Ｂａｇｌｅｙらの１９６９年７月２９日に付与
された米国特許第３，４５８，２５９号、Ｇ．Ｂｏｕｗｈｕｉｓの「Ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｅＭｉｔＧａｓｌａｓｅｒｓ」、Ｎｅｄ．Ｔ．Ｎ
ａｔｕｕｒｋ、３４、２２５〜２３２（１９６８年８月）、Ｂａｇｌｅｙらの１
９７２年４月１８日に付与された米国特許第３，６５６，８５３号、および、Ｈ
．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏの「Ｒｅｃｅｎｔｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｌａｓｅｒｓ
」、ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、６（２）、８７〜９４（１
９８４）を参照されたい。（２）一対の音響光学ブラッグセルの使用；例えば、
Ｙ．ＯｈｔｓｕｋａおよびＫ．Ｉｔｏｈの「Ｔｗｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ＬａｓｅｒＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｆｏｒＳｍａｌｌＤｉｓｐｌ
ａｃｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｉｎａＬｏｗＦｒｅｑｕｅ
ｎｃｙＲａｎｇｅ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、１８（２）、２１９〜
２２４（１９７９）、Ｎ．Ｍａｓｓｉｅらの「ＭｅａｓｕｒｉｎｇＬａｓｅ
ｒＦｌｏｗＦｉｅｌｄｓＷｉｔｈａ６４−ＣｈａｎｎｅｌＨｅｔｅ
ｒｏｄｙｎｅＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃ
ｓ、２２（１４）、２１４１〜２１５１（１９８３）、Ｙ．Ｏｈｔｓｕｋａお
よびＭ．Ｔｓｕｂｏｋａｗａの「ＤｙｎａｍｉｃＴｗｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｆｏｒＳｍａｌｌＤｉｓｐｌａｃｅｍ
ｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」、ＯｐｔｉｃｓａｎｄＬａｓｅｒＴ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１６、２５〜２９（１９８４）、Ｈ．Ｍａｔｓｕｍｏｔ
ｏ同書、Ｐ．Ｄｉｒｋｓｅｎらの１９９６年１月１６日に付与された米国特許
第５，４８５，２７２号、Ｎ．Ａ．ＲｉｚａおよびＭ．Ｍ．Ｋ．Ｈｏ
ｗｌａｄｅｒの「Ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅ
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｕｎａｂｌｅｌ
ｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｓ」、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．、３５（４
）、９２０〜９２５（１９９６）を参照されたい。（３）１つの音響光学ブラッ
グセルの使用；例えば、Ｇ．Ｅ．Ｓｏｍｍａｒｇｒｅｎの同一人に譲渡され
た１９８７年８月４日に付与された米国特許第４，６８４，８２８号、Ｇ．Ｅ
．Ｓｏｍｍａｒｇｒｅｎの同一人に譲渡された１９８７年８月１８日に付与さ
れた米国特許第４，６８７，９５８号、および、Ｐ．Ｄｉｒｋｓｅｎらの同書
を参照されたい。（４）ランダム偏光したＨｅＮｅレーザの２つの縦モードの使
用；例えば、Ｊ．Ｂ．ＦｅｒｇｕｓｏｎおよびＲ．Ｈ．Ｍｏｒｒｉｓの
「ＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅＣｏｌｌａｐｓｅｉｎ６３２８Å ＨｅＮｅ
Ｌａｓｅｒｓ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、１７（１８）、２９２４〜２
９２９（１９７８）を参照されたい。（５）レーザ内部の複屈折素子等の使用；
例えば、Ｖ．ＥｖｔｕｈｏｖおよびＡ．Ｅ．Ｓｉｅｇｍａｎの「Ａ「Ｔ
ｗｉｓｔｅｄ−Ｍｏｄｅ」ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＯｂｔａｉｎｉｎｇ
ＡｘｉａｌｌｙＵｎｉｆｏｒｍＥｎｅｒｇｙＤｅｎｓｉｔｙｉｎａ
ＬａｓｅｒＣａｖｉｔｙ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、４（１）、１
４２〜１４３（１９６５）を参照されたい。あるいは、Ｈ．Ａ．Ｈｉｌｌの
１９９８年４月１７日に出願された、「ＡｐｐａｒａｔｕｓｔｏＴｒａｎｓ
ｆｏｒｍＴｗｏＮｏｎ−ＰａｒａｌｌｅｌＰｒｏｐａｇａｔｉｎｇＯｐ
ｔｉｃａｌＢｅａｍＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｏＴｗｏＯｒｔｈｏ
ｇｏｎａｌｌｙＰｏｌａｒｉｚｅｄＢｅａｍＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」と称
する米国特許出願第０９／０６１，９２８号に記載されるシステムの使用である
。同出願の全体を本明細書中で参考として援用する。

【００２７】ビーム１２の光源に用いられる特定の装置は、ビーム１２の直径および発散を
決定する。例えば、ダイオードレーザ等の光源の場合、次に続く素子のための適
切な直径および発散を有するビーム１２を提供するために、従来のビーム成形光
学素子（例えば、従来の微小対物レンズ）を用いることを必須とするものがある
。光源がＨｅＮｅレーザの場合、例えば、ビーム成形光学素子は不要となり得る
。

【００２８】別のダイナミック干渉計装置２０は、好ましくは、干渉計１０の設計と同じ設
計であり、ｘ軸およびｚ軸のまわりのステージ１６の回転角を測定するために、
ステージ外に固定して取り付けられている。これを達成するために、干渉計２０
は、ビーム２２をミラー面６１に投影する。ビーム２２の反射成分は、上述した
ように角測定干渉計に送られる。ビーム２２は、ビーム１２と同様にして生成さ
れる。

【００２９】システム１５は、通常、ｙ軸方向に平行移動して測定するように動作されるが
、基準線に沿ってインサイチュでミラー面５１の形状を測定するように、特別ミ
ラー特徴モードで動作される。特別ミラー特徴モードでは、ステージ１６は、入
射ビーム１２が基準線に沿ってミラー面５１を走査し、ステージ１６を移動する
ための平行移動機構の振動に起因する任意の寄与成分とともに、ｘ軸方向および
ｚ軸方向の角方向および表面距離を示す情報を含む信号を生成するように、ｙ軸
方向に平行移動される。ステージ１６がｙ軸方向へ平行移動するのと同時に、干
渉計２０は、ビーム２２が反射面６１によって遮断される点に相当するミラー６
１上の１つの点をモニタする。このステップによって、ステージ１６の平行移動
機構（例えば、ベアリング、駆動機構等）の機械的寄与に起因するステージ１６
の回転を測定することを可能にする。この情報を用いて、２つの信号が生成され
る。干渉計１０からの第１の信号は、基準線に沿った、基準線と直交するミラー
面５１の傾きの変化に関する情報を含み、干渉計２０から第２の信号は、ステー
ジ１６の角方向に関する情報を含む。これらの２つの信号を組み合わせて、基準
線に沿った、基準線と直交するミラー５１の傾きに関する情報（すなわち、ｄｘ
／ｄｙおよびｄｘ／ｄｚ）のみが抽出される。次いで、ｄｘ／ｄｙは、ｙの関数
としてｘを得るために積分される。したがって、ｘ−ｙ平面およびｘ−ｚ平面の
出射ビーム１２の方向変化を測定し、ステージの回転の変化によって生じるこれ
らの方向変化への寄与成分を考慮することによって、ミラー面５１の形状が、基
準線に沿って決定され得、傾きｄｘ／ｄｚは、使用環境に取り付けられた状態で
基準線に沿って決定され得る。

【００３０】単一ビーム干渉計は、ステージミラー５０に入射する１つのビームのみを用い
てピッチ、偏揺れ角および距離（Ｐ、ＹおよびＤ）を測定することができるので
、このアプリケーションに好ましい。通常動作を変更しない限り、さらにハード
ウェアを変更することなく、ミラー形状に関する情報をインサイチュで抽出する
ことができる。

【００３１】しかしながら、ｙ軸方向に平行移動させた場合には、ステージベアリング等に
よってステージがぐらつき、方向の誤差が大きくなるために、第２の方向の第２
の測定が必要となる。したがって、ミラー面６１を用い、ビーム２２の反射ビー
ムの一部を調べることによって、ステージの方向の偏差または変化を測定する。
このこともまた好ましくはダイナミック干渉計を用いて行われる。

【００３２】このアプリケーションの場合に単一ビーム干渉計を用いる重要な特徴は、１つ
のビームが、１／ｄ（ｄはビーム直径）によって与えられるカットオフ周波数ま
でのすべての空間周波数を含むということである。一方、二重ビーム干渉計（例
えば、ＨＳＰＭＩ）を用いることによって、２つの二重ビームまたはその高調波
のビーム間隔に等しい波長を有するすべての空間周波数を損失し、その結果、形
状を回復できなくなる。

【００３３】第２の干渉計２０が、本発明の範囲および意図から逸脱することなく、複数の
ビーム干渉計（図示せず）を含む角測定干渉計の別の形態であり得ることは、当
業者にとって明白である。ただし、図示するタイプは、例えば、「Ｄｉｆｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｆ
ｏｒＤｉｓｔａｎｃｅａｎｄＡｎｇｌｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：Ｐ
ｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ」、Ｃ．Ｚａｎｏｎｉ、ＶＤＩＢｅｒｉｃｈｔｅＮＲ．７４９、（
１９８９）に示されており、この内容の全体を本明細書中において参考として援
用する。

【００３４】次に、図２を参照する。図２は、システム１１５として示される干渉計装置の
模式的斜視図である。システム１１５は、一対の直交して配置されたダイナミッ
ク干渉計を採用している。それにより、ステージがまず一方の方向に平行移動さ
れ、その後直交方向に移動された場合に、ステージ上に直交するように取り付け
られた細長い対物ミラーの形状が、各ミラーに関連する基準線に沿ってインサイ
チュで特徴付けられ得るか、または、ミラーの相対形状が、直交方向に沿ってス
テージを移動させると同時に得られ得る。

【００３５】図２に示されるように、システム１１５は、ここでもやはり面内平行移動する
ように取り付けられたステージ１６を備える。ただし、ステージ１６は、ここで
は通常、ｘ方向およびｙ方向の両方への移動を測定するように動作される。薄く
高いアスペクト比のミラー１５０は、ｙ軸方向に細長いミラー面１５１を有して
おり、ステージ１６に固定されている。薄く高いアスペクト比のミラー１６０は
、ｘ軸方向に細長い細長反射面１６１を有しており、これもまたステージ１６に
固定して取り付けられており、ミラー１５０と名目上直交している。

【００３６】システム１１５はまた、２つのミラー特徴モードのうちいずれかで動作され、
表面１５１および１６１をインサイチュで測定し得る。第１のミラー特徴モード
では、システム１１５は、図１のシステム１５のミラー特徴モードの様態で動作
され、表面１５１の形状を得る。その後、ステージ１６は、ｙ軸方向の並進は固
定したままｘ軸方向に移動され、ミラー１５１の形状を得るのと同様の様態でミ
ラー１６１の形状を得る。したがって、これは２段階動作である。

【００３７】第２のミラー特徴モードでは、ステージ１６は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に同
時に移動され得る。しかしながら、ミラー面の形状間の関係のみを得ることがで
きる。限られた情報のみをこのモードを用いて得るが、この情報が意図した下流
での使用に十分である場合には、このモードによって、以前のプロセスにおける
１ステップが省略される。

【００３８】図１の実施形態および図２の実施形態のいずれの通常動作にも関わる目的は、
ミラーの形状に関する情報を得て、この情報を用いてミラーの形状が精度の及ぼ
す影響を補正し得ることである。これにより距離を測定することができる。この
点について、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）または多項式あるいはフーリエ級
数閉近似式を用いて実現され得る距離補正アルゴリズムは、測定距離を調整する
ために用いられ得る。１ナノメートルの１／１０のオーダの補正が可能である。

【００３９】図３は、直交して配置された３つのダイナミック干渉計を採用する干渉計装置
の模式的斜視図である。これにより、ステージが３つの直交方向ｘ、ｙおよびｚ
に沿って平行移動されると、ステージ上に直交して取り付けられた細長い対物ミ
ラーの形状は、各ミラーに関連する複数の直交する基準線（ｘ−ｚ平面、ｘ−ｙ
平面およびｙ−ｚ平面）に沿ってインサイチュで特徴付けられ得る。

【００４０】次に図３を参照する。図３において、この実施形態の装置は、ステージ１６を
備えたシステム２０２として示されている。ステージ１６の上部には、平面ミラ
ー２７０および平面ミラー２６０が固定して取り付けられている。平面ミラー２
６０は、ｘ−ｚ平面の向きに、ｘ軸方向に細長い反射面２６１を有する。平面ミ
ラー２７０は、ｙ−ｚ平面の向きに、ｙ軸方向に細長い反射面２７１を有する。
ミラー２７０はまた、ｘ−ｙ平面の向きに、ｙ軸方向に細長い上部反射面２７２
も有する。

【００４１】基準体（図示せず）には細長い平面ミラー２８０が固定して取り付けられてい
る。このミラー２８０は、下向き、すなわちステージ１６の方向に面する下部反
射面を有する。単一ビーム干渉計２３１は、ｘ軸方向にのみ平行移動するステー
ジ１６のある部分に対して固定して取り付けられている。この干渉計２３１は、
ミラー面２７２とミラー２８０の下面との間の垂直方向の間隔または高さを測定
するように適応されている。

【００４２】ビーム２１２内に出射ビーム成分および反射ビーム成分を有する単一ビーム干
渉計２１０は、上述したように、ｘ、および、ｙ軸およびｚ軸まわりのピッチな
らびに揺れ角を測定する。ビーム２２２内に出射ビーム成分および反射ビーム成
分を有する単一ビーム干渉計２２０は、これも上述したように、ｙ、および、そ
れぞれｘ軸およびｚ軸まわりのピッチならびに揺れ角を測定する。

【００４３】任意の高さにおける、ミラー２７０および２６０のｘおよびｙプロフィールは
、上述した手順を用いて測定され得る。しかしながら、これに加えて、この実施
形態によれば、異なる高さにおいても、ミラー２６０および２７０のｘおよびｙ
形状を測定することが可能となる。例えば、ｘおよびｙ形状は、ステージ１６の
ある高さにて決定され得、その後、垂直方向に間隔を空けられ得る別の高さ（例
えば、最初の高さの上下４〜５ｍｍ）にて測定され得る。このことを行うために
、ｚ軸方向への移動によって生じるステージ１６の角変化を最適精度に考慮する
必要がある。

【００４４】干渉計２３１は、ステージ１６の方向の変化に敏感となるように上述された様
態で適応されてる。これにより、単一ビーム干渉計は、表面２８０および２７２
の１つの光路をなし、さもなくば、ビーム２３３のピッチおよび揺れ角を測定す
るように構成される。光源／検出器２３０は、干渉計２３１にビームを提供する
（図４ａおよび図４ｂを参照のこと）。したがって、ステージ１６がｘ軸または
ｙ軸のまわりを回転する場合、干渉計２３１は、ｚ軸方向へ平行移動している間
にそれを補正する。ビーム２３３が、ビーム２１２に対してｘ軸のまわりを回転
し、かつ、ビーム２２２に対してｙ軸のまわりを回転する場合も補正が行われる
。ステージ１６の回転は、ｚ軸方向への移動の情報を用いて、表面２７１および
２６１が、ｚ軸方向およびｙ軸方向、ならびにｘ軸方向にマッピングされ得るよ
うに、補正されたｚの移動をともなって決定され得る。

【００４５】表面２７２の形状もまた表面２６１および２７１の形状を決定するプロセスに
より得られることは、当業者には明らかである。

【００４６】図４ａおよび図４ｂは、それぞれ、図３のシステム２０２に用いられる干渉計
２３１の模式的平面図および正面図である。図から分かるように、干渉計２３１
は、紙面に垂直な方向に配置された偏光ビームスプリッタ層３０２を有する第１
の偏光ビームスプリッタ３００（ＰＢＳ）を備える。ＰＢＳ３００は、ＰＢＳ層
３０２に直角の向きのＰＢＳ層３２４を有するＰＢＳ３１２に続く。ＰＢＳ３１
２は、１／４波長板３１４、その後、ポロプリズム３１６に続く。

【００４７】ＰＢＳ３００は、一方の側面に１／４波長板３０４を有しており、その上部に
はミラー反射面３０６が位置し、ＰＢＳ３００の反対の側面には１／４波長板３
０８が設けられている。この１／４波長板３０８の上には、反射面３１０が位置
する。

【００４８】ＰＢＳ３１２は、上面には１／４波長板３２６および下面には別の１／４波長
板３３０を有する。ミラー２８０は１／４波長板３２６の上に、ミラー２７０は
１／４波長板３３０の下に位置する。

【００４９】第３のＰＢＳ３１８は、ＰＢＳ３００の出射端部に設けられており、ＰＢＳ層
３１９を含む。ビーム２３２の反射成分は、ＰＢＳ３１８によって２つのビーム
３４３および３４５に分けられる。これらのビーム３４３および３４５は、光検
出器３２２および３２０にそれぞれ送られ、さらなる解析を行うために電気信号
に変換される。

【００５０】この構成によれば、干渉計２３１が回転している場合には、出射ビームの方向
を変更させない。しかしながら、ミラー２７０または２８０のいずれかが回転し
ている場合には、それに対応する角が測定される。

【００５１】図４ａの干渉計の平面図は、基準ビームが干渉計２３１を伝搬する場合の光路
を示している。図４ｂの正面図は、測定ビームが干渉計２３１を伝搬する場合の
光路を示している。

【００５２】ステージミラーがインサイチュで特徴付けられ得る上述の装置を説明してきた
が、次に、図５に注目する。図５は、ステージミラーのトポグラフィをインサイ
チュで特徴付ける方法のフローチャートを示す。図から分かるように、この方法
は、まずブロック４００から開始する。ここで、ステージ１６は、好ましくは、
パーク位置にある。次のステップは、ブロック４０２に示されるように、面内移
動するために、平行移動ステージに細長い平面対物ミラーを取り付けるステップ
である。この次は、干渉計から１つのビームを対物ミラーに指向させるステップ
である。次に、ブロック４０６に示されるように、ステージは、ビームがミラー
に指向されている間、ミラーの細長い方向に沿って移動され、ビームが基準線に
沿ってミラーを走査する。この後、ブロック４０８に示されるように、ミラーが
、基準線に沿ってミラー面の局所的な傾きに関する情報を含む信号を生成するよ
うに走査される間、ミラーからの反射ビームがモニタされ、反射ビームの角変化
が測定される。その後、ブロック４１０に示されるように、ステージがミラーの
長い寸法の方向に移動すると、ステージの角方向は、もう一方の直行するように
位置付けられた干渉計からの１つのビームを平行移動しないステージ上のある点
に指向することによって測定される。この後、第１の干渉計からの信号を測定さ
れたステージ方向情報と組み合わせて、ステージの変位を変数として、ミラー面
の局所的な傾きを決定する。その後、ブロック４１４において、傾き情報を積分
して、基準線に沿ったミラーのトポグラフィが得られる。最後に、ブロック４１
６に示されるようにプロセスを繰り返し、もう一方の直交するように位置付けら
れたステージミラーをマッピングするか、または、ｚ軸方向の初期基準線から間
隔を空けて配置された同じミラー上を基準線に沿って走査し得る。

【００５３】上述のプロセスは、適切にプログラムされた汎用コンピュータ、または、シス
テムハードウェアエレメントの全制御を行い、システム制御および人間の介入用
にユーザインターフェースを提供し、一般的なハウスキーピング機能を実行する
ためにさらに用いられ得る専用マイクロプロセッサを介して実行され得ることを
理解されたい。

【００５４】種々の実施形態を説明してきたが、当業者であれば、本発明の教示内容に基づ
いてさらなる変更をどのようにして行うかは明らかであり、このような変更は本
発明の範囲内であるとみなされる。例えば、リソグラフィツールウェハステージ
の計測学において、ウェハステージ上に干渉計を配置し、リソグラフィツールの
基準フレーム上にウェハステージ外の関連するバーミラーを配置することもまた
公知である。例えば、ＣａｒｌＡ．Ｚａｎｏｎｉによる１９９８年３月に付
与された、「ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＡｐｐａｒａｔｕｓＦｏｒ
ＭｅａｓｕｒｉｎｇＭｏｔｉｏｎｓＯｆＡＳｔａｇｅＲｅｌａｔｉｖ
ｅｔｏＦｉｘｅｄＲｅｆｌｅｃｔｏｒｓ」と称する同一人に譲渡された米
国特許第５，７２４，１３６号、および、ＪｕｓｔｉｎＫｒｅｕｚｅｒによる
１９９８年５月に付与された、「ＭｏｖｉｎｇＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ＷａｆｅｒＳｔａｇｅ」と称する米国特許第５，７５７，１６０号を参照さ
れたい。同特許のいずれも本明細書中において参考として援用する。

【００５５】上述の方法および装置はまた、ウェハステージ上に位置する干渉計として用い
られるダイナミック干渉計を用いて、ウェハステージ外に位置するバーミラーの
形状をインサイチュで特徴付けるために用いられ得る。したがって、ウェハステ
ージ上のウェハの平面に直交する方向に向けられた測定表面（単数または複数）
を有するバーミラー（単数または複数）の形状（単数または複数）を特徴付ける
ことに関連する上述の実施形態の各々について、リソグラフィツールの基準フレ
ームに固定されたウェハステージ外に位置付けられたバーミラー（単数または複
数）およびウェハステージ上に位置付けられた１つ以上のダイナミック干渉計を
有する実施形態のセットに相当する。このような実施形態の一例が図６に示され
得る。次に、図６を参照する。

【００５６】図６は、干渉計装置６０２の模式的斜視図である。干渉計装置６０２は、ステ
ージ上に直交して配置された３つのダイナミック干渉計または干渉計サブシステ
ムを採用しており、これにより、ステージ外に直交して取り付けられた、薄く細
長い対物ミラーの形状、および、ステージ上に取り付けられた薄く細長いミラー
の形状は、平行移動ステージ６１６が３つの直交する方向（ｘ、ｙおよびｚ）に
沿って平行移動されると、各ミラーに関連する複数の基準線（好ましくは、ｘ−
ｚ平面、ｘ−ｙ平面およびｙ−ｚ平面）に沿ってインサイチュで特徴付けられ得
る。理解されるように、関連するミラー（単数または複数）と組み合わされた各
干渉計サブシステムは、平行移動ステージ６１６の変位を測定するために主に用
いられる干渉計であり、それにより、ウェハホルダ６０３によってステージ６１
６上の所定位置で保持されるウェハ６０４は、基準フレーム６００（一部分を示
す）によって取り付けられた周知の露光ユニット６０１によって生成される露光
ビーム６０６に正確に位置付けられ得る。干渉計サブシステムは、好ましくは、
単一ビーム平面ミラー干渉計であるが、これは、本発明の動作に必須ではない。

【００５７】続いて、図６を参照する。システム６０２は、平行移動ステージ６１６を備え
ることが分かり得る。その平行移動ステージ６１６の上には、干渉計サブシステ
ム６１０および干渉計サブシステム６２０が固定して取り付けられている。平面
ミラー６５０および６７０は、基準フレーム６００に固定して取り付けられてい
る。平面ミラー６５０は、実質的にｘ−ｚ平面に向いており、実質的にｘ軸方向
に細長い反射面６６１を有する。平面ミラー６７０は、実質的にｙ−ｚ平面に向
いており、実質的にｙ軸方向に細長い反射面６７１を有する。

【００５８】ミラー６８０は、平行移動ステージ６１６の上部に固定して取り付けられ、実
質的にｘ−ｙ平面に向いており、実質的にｙ軸方向に細長い上部反射面６８２も
有する。

【００５９】基準フレーム６００（ここでもやはり一部を示す）には、下方向、すなわちス
テージ６１６方向に面する下部反射面を有する細長い平面ミラー６９０が固定し
て取り付けられている。実質的にｘ軸方向にのみ平行移動するステージ６１６の
ある部分には、単一ビーム干渉計６３１が固定して取り付けられている。この単
一ビーム干渉計６３１は、ミラー面６８２およびミラー６９０の下面との間の垂
直方向の間隔または高さを測定するように適応さている。

【００６０】ビーム６１２内に出射ビーム成分および反射ビーム成分を有する単一ビーム干
渉計６１０は、上述したように、ｘ軸方向の実質的な変位、および、ｙ軸および
ｚ軸まわりの実質的なピッチならびに揺れ角をそれぞれ測定する。ビーム６２２
内に出射ビーム成分および反射ビーム成分を有する単一ビーム干渉計６２０は、
これも上述したように、ｙ軸方向の実質的な変位、および、ｘ軸およびｚ軸まわ
りの実質的なピッチならびに揺れ角をそれぞれ測定する。

【００６１】任意の高さにおける、ミラー６５０および６７０のｘおよびｙプロフィールは
、上述した手順を用いて測定され得る。しかしながら、これに加えて、この実施
形態によれば、異なる高さにおいても、高さを変数として、ミラー６５０および
６７０のｘおよびｙ形状を測定することが可能となる。例えば、ｘおよびｙ形状
は、ステージ６１６のある高さにて決定され得、その後、垂直方向に間隔を空け
られ得る別の高さ（例えば、最初の高さの上下４〜５ｍｍ）にて測定され得る。
このことを行うために、ｚ軸方向への移動によって生じるステージ６１６の角変
化を最適精度に考慮する必要がある。

【００６２】干渉計サブシステム６３１は、ステージ６１６の方向の変化に敏感となるよう
に上述された様態で適応されてる。これにより、単一ビーム干渉計は、下部６９
０および表面６８２の１つの光路をなし、さもなくば、ビーム６３４のピッチお
よび揺れ角に対する、ビーム６３３のピッチおよび揺れ角を測定するように構成
される。したがって、ステージ６１６がｘ軸またはｙ軸のまわりを回転する場合
、干渉計６３１は、ｚ軸方向へ平行移動している間にそれを補正する。ｚ軸方向
への移動の情報を用いて、ステージ６１６の回転は、表面６７１および６６１が
、ｚ軸方向およびｙ軸方向、ならびにｘ軸方向にマッピングされ得るように、補
正されたｚの移動を用いて決定され得る。光源／検出器６３０は、類似する図４
ａおよび図４ｂの装置に関連して説明された様態で干渉計サブシステム６３１に
ビームを提供する。

【００６３】表面６８２の形状およびミラー６９０の下面もまた表面６６１および６７１の
形状を決定するプロセスにより得られ得ることは、当業者には明らかである。

【００６４】上述の記載から、フォトリソグラフィ用途および機器に用いる薄く、細長いミ
ラーは、ミラー特徴モードで動作中の平行移動ステージの移動を制御することに
よって得られる相対移動を有するミラーに関連付けられた干渉計サブシステムを
用いることで、インサイチュにて特徴付けられ得ることが分かる。相対移動は、
平行移動ステージ上に干渉計サブシステムを取り付け、ステージ外に取り付けら
れた薄く細長いミラーのうちいくつかを基準フレームに固定して取り付ける（ま
たは、その逆）と得られ得る。ミラーが一旦特徴付けされると、装置が測定モー
ドで動作している場合、基準フレームに対して、その後ウェハを露光するために
用いられるマスクに対して、ウェハを正確に位置付けるために、エラー訂正信号
が用いられ得る。

【００６５】図６のステージ上のダイナミック干渉計へのレーザビームの提供は、光源／検
出器６３０を介して、または、Ｚａｎｏｎｉによるｏｐ．ｃｉｔ．に記載され
る光ファイバ、あるいは、例えば、Ｋｒｅｕｚｅｒによるｏｐ．ｃｉｔ．に記
載される自由空間輸送、もしくは、これらの組み合わせによって説明され得る。

【００６６】上述の教示内容および実施形態に基づく本発明の他の改変は、当業者には明ら
かであり、このような改変は、特許請求の範囲内であるとみなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、一対の直交して配置されたダイナミック干渉計を採用している干渉計
装置の模式的斜視図である。これにより、ステージ上に取り付けられた細長い対
物ミラーの形状は、ステージが一方の方向に平行移動されると、基準線に沿って
インサイチュにて特徴付けられ得る。

【図２】図２は、一対の直交して配置されたダイナミック干渉計を採用している干渉計
装置の模式的斜視図である。これにより、ステージ上に直交するように取り付け
られた細長い対物ミラーの形状は、ステージが好ましくは、まず、一方の方向に
平行移動され、その後直交方向に移動された場合に、各ミラーに関連する基準線
に沿ってインサイチュで特徴付けられ得るか、または、ミラーの相対形状が、直
交方向に沿ってステージを移動させると同時に得られ得る。

【図３】図３は、直交して配置された３つのダイナミック干渉計を採用する干渉計装置
の模式的斜視図である。これにより、ステージ上に直交して取り付けられた細長
い対物ミラーの形状は、ステージが３つの直交方向に沿って平行移動されると、
各ミラーに関連する複数の直交する基準線に沿ってインサイチュで特徴付けられ
得る。

【図４ａ】図４ａは、図３の装置に用いられる干渉計の模式的平面図である。

【図４ｂ】図４ｂは、図３の装置に用いられる干渉計の模式的正面図である。

【図５】図５は、本発明の方法によるフローチャートである。

【図６】図６は、ステージ上に直交して配置された３つのダイナミック干渉計を採用し
ている干渉計装置の模式的斜視図である。これにより、対応するステージ外に直
交して取り付けられた、細長い対物ミラーの形状は、ステージが３つの直交方向
に沿って平行移動されると、各ミラーに関連する複数の基準線に沿ってインサイ
チュで特徴付けられ得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｂ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＪＰＦターム(参考） 2F064 AA01 AA06 AA09 AA15 BB01 BB05 CC04 DD01 DD07 DD08 EE01 FF02 FF06 GG12 GG13 GG23 GG38 GG70 JJ06 JJ15 2F065 AA06 AA35 AA39 AA51 BB11 BB25 CC00 CC21 EE00 EE05 FF51 GG05 GG13 GG23 HH04 HH13 JJ05 JJ09 LL36 LL37 LL57 MM03 NN08 QQ13 QQ14 QQ16 QQ17 QQ23 QQ25 5F046 CC03 CC13 CC16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準フレームを規定する手段と、平行移動ステージと、該平行移動ステージを該基準フレームに対して少なくとも２つの直交方向のう
ち少なくとも１つの方向に選択的に平行移動する電気機械的構成と、該基準フレームに対して所定の様態で取り付けられた少なくとも１つの薄く細
長いミラーであって、反射面と、該少なくとも１つの薄く細長いミラーの長手方
向の寸法に沿って延びる公称基準線とを有する、少なくとも１つの薄く細長いミ
ラーと、該少なくとも１つの薄く細長いミラーに対して所定の様態で取り付けられた少
なくとも１つの干渉計サブシステムであって、該少なくとも１つの薄く細長いミ
ラーと協働して、少なくとも１つの方位における該平行移動ステージの変位を測
定するように適応されており、該基準線に沿って、かつ、該基準線に直交する該
少なくとも１つの薄く細長いミラーの局所的な傾き、および、該反射面に垂直な
方向の局所的な変位を測定するように適応されている、少なくとも１つの干渉計
サブシステムと、動作モード時に互いに相対移動する該平行移動ステージと、該少なくとも１つ
の薄く細長いミラーと、該少なくとも１つの干渉計サブシステムとを選択的に平
行移動する該動作モードを有する制御手段であって、該少なくとも１つの干渉計
サブシステムは、対応する基準線に沿って該少なくとも１つの薄く細長いミラー
を走査し、該電気機械的構成自身から現れる変化に起因する何らかの寄与成分と
ともに、該反射面の角変化および表面距離を示す情報を含む信号を生成する、制
御手段と、該信号に含まれる該情報を抽出し、該制御手段が該動作モード中に、該少なく
とも１つの薄く細長いミラーの局所的な形状を決定する信号解析手段とを備える、干渉計装置。
【請求項２】前記少なくとも１つの薄く細長いミラーは、前記平行移動ス
テージとともに移動するように、該平行移動ステージに取り付けられ、前記少な
くとも１つの干渉計サブシステムは、該平行移動ステージ外に固定して取り付け
られている、請求項１に記載の干渉計装置。
【請求項３】前記少なくとも１つの干渉計サブシステムは、前記平行移動
ステージとともに移動するように該平行移動ステージに固定して取り付けられて
おり、前記少なくとも１つの薄く細長いミラーは、該平行移動ステージ外に固定
して取り付けられている、請求項１に記載の干渉計装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記平行移動ステージの移動が、前記基準
フレームに対して少なくとも１つの方向に測定される別の動作モードを有するよ
うに構成され、かつ、配置されている、請求項１に記載の干渉計装置。
【請求項５】少なくとも２つの薄く細長いミラーであって、互いに対して
直交するように配置された反射面を有し、各々が該少なくとも２つの薄く細長い
ミラーの長手方向に沿って延びる公称基準線を含む、少なくとも２つの薄く細長
いミラーと、前記平行移動ステージ外に少なくとも一部分が取り付けられた少なくとも２つ
の干渉計サブシステムであって、各々が、該少なくとも２つの薄く細長いミラー
の対応する１つを走査するように適応されており、該基準線に沿ってかつ直交し
て走査されたミラーの局所的な傾き、および、該反射面に垂直方向の局所的な変
位を測定するように構成されている、少なくとも２つの干渉計サブシステムとを備え、前記制御手段は、前記動作モードにおいて、可能な移動方向の１つまたはすべ
てに該平行移動ステージを選択的に平行移動するようにさらに構成されており、
これにより、該少なくとも２つの干渉計サブシステムのうち少なくとも１つは、
対応する該基準線に沿って該少なくとも２つの薄く細長いミラーのうち対応する
１つを走査し、前記電気機械的構成自身から現れる変化に起因する何らかの寄与
成分とともに、対応する該反射面の角変化および表面距離を示す情報を含む信号
を生成し、一方、該少なくとも２つの干渉計サブシステムのうち他方は、少なく
とも該平行移動ステージの角変化に関する情報を含む信号を生成し、前記信号解析手段は、該信号に含まれる情報を抽出し、該少なくとも２つの薄
く細長いミラーの局所的な形状を決定する、請求項１に記載の干渉計装置。
【請求項６】前記少なくとも１つの干渉計サブシステムは、単一ビーム平
面ミラー干渉計サブシステムを含む、請求項１に記載の干渉計装置。
【請求項７】前記干渉計装置は、前記制御手段が前記動作モード中に、直
交するように配置された３つの薄く細長いミラーと、互いに相対移動するように
取り付けられた対応する３つの干渉形サブシステムとを備え、３つの方向におけ
る該３つの薄く細長いミラーの局所的な形状を測定する、請求項１に記載の干渉
計装置。
【請求項８】前記平行移動ステージとともに移動するように該平行移動ス
テージ上に位置付けられたフォトリソグラフィウェハをさらに備える、請求項１
に記載の干渉計装置。
【請求項９】前記平行移動ステージ上に位置付けられたウェハ上にマスク
パターンを形成するために、前記基準フレームに固定して取り付けられたフォト
リソグラフィ露光ユニットをさらに備える、請求項８に記載の干渉計装置。
【請求項１０】基準フレームを規定するステップと、平行移動ステージを該基準フレームに対して移動するように提供するステップ
と、該平行移動ステージを該基準フレームに対して少なくとも２つの直交方向のう
ち少なくとも１つの方向に選択的に平行移動するステップと、該基準フレームに対して所定の様態で少なくとも１つの薄く細長いミラーを取
り付けるステップであって、該少なくとも１つの薄く細長いミラーは、反射面と
、該少なくとも１つの薄く細長いミラーの長手方向の寸法に沿って延びる公称基
準線とを有する、ステップと、該少なくとも１つの薄く細長いミラーに対して所定の様態で少なくとも１つの
干渉計サブシステムを取り付けるステップであって、該少なくとも１つの干渉計
サブシステムは、該少なくとも１つの薄く細長いミラーと協働して、少なくとも
１つの方位における該平行移動ステージの変位を測定するように適応されており
、該基準線に沿って、かつ、該基準線に直交する該少なくとも１つの薄く細長い
ミラーの局所的な傾き、および、該反射面に垂直な方向の局所的な変位を測定す
るようにも適応されている、ステップと、動作モード時に該平行移動ステージを選択的に平行移動するステップであって
、該少なくとも１つの薄く細長いミラーと該少なくとも１つの干渉計サブシステ
ムとは、該動作モード時に、互いに相対移動し、該少なくとも１つの干渉計サブ
システムは、対応する基準線に沿って該少なくとも１つの薄く細長いミラーを走
査し、該平行移動ステージを選択的に平行移動するステップ時に現れる変化に起
因する何らかの他の寄与成分とともに、該反射面の角変化および表面距離を示す
情報を含む信号を生成する、ステップと、該信号に含まれる該情報を抽出し、該動作モード中に、該少なくとも１つの薄
く細長いミラーの局所的な形状を決定するステップとを包含する、干渉計による方法。
【請求項１１】前記少なくとも１つの薄く細長いミラーは、前記平行移動
ステージとともに移動するように、該平行移動ステージに取り付けられ、前記少
なくとも１つの干渉計サブシステムは、該平行移動ステージ外に固定して取り付
けられている、請求項１０に記載の干渉計による方法。
【請求項１２】前記少なくとも１つの干渉計サブシステムは、前記平行移
動ステージとともに移動するように該平行移動ステージに固定して取り付けられ
ており、前記少なくとも１つの薄く細長いミラーは、該平行移動ステージ外に固
定して取り付けられている、請求項１０に記載の干渉計による方法。
【請求項１３】前記平行移動ステージの移動が、前記基準フレームに対し
て少なくとも１つの方向に測定される別の動作モードを有する、請求項１０に記
載の干渉計による方法。
【請求項１４】少なくとも２つの薄く細長いミラーであって、互いに対し
て直交するように配置された反射面を有し、各々が該少なくとも２つの薄く細長
いミラーの長手方向に沿って延びる公称基準線を含む、少なくとも２つの薄く細
長いミラーと、前記平行移動ステージ外に少なくとも一部分が取り付けられた少なくとも２つ
の干渉計サブシステムであって、各々が、該少なくとも２つの薄く細長いミラー
の対応する１つを走査するように適応されており、該基準線に沿ってかつ直交し
て走査されたミラーの局所的な傾き、および、該反射面に垂直方向の局所的な変
位を測定するように構成されている、少なくとも２つの干渉計サブシステムとが設けられており、前記方法は、前記動作モードにおいて、可能な移動方向の１つまたはすべてに
該平行移動ステージを選択的に平行移動するようにさらに構成されており、これ
により、該少なくとも２つの干渉計サブシステムのうち少なくとも１つは、対応
する該基準線に沿って該少なくとも２つの薄く細長いミラーのうち対応する１つ
を走査し、該平行移動ステージを選択的に平行移動するステップ時に現れる何ら
かの他の寄与成分から生じる変化に起因する何らかの寄与成分とともに、対応す
る該反射面の角変化および表面距離を示す情報を含む信号を生成し、一方、該少
なくとも２つの干渉計サブシステムのうち他方は、少なくとも該平行移動ステー
ジの角変化に関する情報を含む信号を生成し、該信号に含まれる情報を抽出するステップは、該少なくとも２つの薄く細長い
ミラーの局所的な形状を決定する、請求項１０に記載の干渉計による方法。
【請求項１５】前記少なくとも１つの干渉計サブシステムは、単一ビーム
平面ミラー干渉計サブシステムを含む、請求項１０に記載の干渉計による方法。
【請求項１６】直交するように配置された３つの薄く細長いミラーと、互
いに相対移動するように取り付けられた対応する３つの干渉形サブシステムとが
設けられており、前記動作モード中に、３つの方向における該３つの薄く細長い
ミラーの局所的な形状を測定する、請求項１０に記載の干渉計による方法。
【請求項１７】前記平行移動ステージとともに移動するように該平行移動
ステージ上にフォトリソグラフィウェハを取り付けるステップをさらに包含する
、請求項１０に記載の干渉計による方法。
【請求項１８】マスクパターンに照射することによって、前記基準フレー
ムから前記ウェハをフォトリソグラフィ露光するステップをさらに包含する、請
求項１７に記載の干渉計による方法。