JP2005538362A - 干渉計の誤差の測定および補償 - Google Patents

Abstract

一般に、１態様では、本発明は、干渉計を使用して第１の測定軸に沿ったステージの位置ｘ_１を測定する工程と、第１の測定軸とほぼ平行な第２の測定軸に沿ったステージの位置ｘ_２を測定する工程と、第１の測定軸とほぼ平行な第３の軸に沿ったアライメント・マークの位置を、ｘ_１およびｘ_２、ならびに干渉計の欠陥を特性決定する情報を含む所定の情報から計算した補正項Ψ_３に基づいて決定する工程とを含む、ステージ上のアライメント・マークの位置を決定する方法を特徴とする。

Description

本発明は干渉法に関し、干渉測定における誤差の補償に関する。

距離測定干渉計は、光学干渉信号に基づいて基準物体に対する測定対象の位置の変化をモニタする。干渉計は、測定対象から反射される測定ビームを基準物体から反射される基準ビームと重ね合わせてこれらを干渉させることによって、光学干渉信号を生成する。

多くの適用分野では、測定ビームと基準ビームは直交偏光であり、異なる周波数を有する。異なる周波数は、例えば、レーザのゼーマン***または音響光学変調によって、あるいはレーザ内部で複屈折素子を使用することなどによって発生させることが可能である。直交偏光にすることにより、偏光ビーム・スプリッタによって測定ビームおよび基準ビームをそれぞれ測定対象および基準物体に向けて送り、反射した測定ビームと基準ビームとを結合して、これらのビームを重ね合わせた出射ビームを形成することができる。重ね合わせた出射ビームは出力ビームとなり、その後に偏光子を通過する。偏光子は、出射測定ビームおよび出射基準ビームの偏光を混合して、混合ビームを形成する。混合ビーム中の出射測定ビームおよび出射基準ビームの成分が互いに干渉するので、混合ビームの強度は、出射測定ビームと出射基準ビームとの相対位相によって変化する。

検出器は、混合ビームの時間依存強度を測定し、この強度に比例した電気干渉信号を生成する。測定ビームと基準ビームの周波数が異なるので、この電気干渉信号は、出射測定ビームと出射基準ビームの周波数の差に等しいビート周波数を有する「ヘテロダイン」信号を含む。例えば測定対象を含むステージの並進などにより測定経路および基準経路の長さが相対的に変化している場合には、測定したビート周波数は、２νｎｐ／λに等しいドップラー・シフトを含む。ここで、νは測定対象と基準物体の相対速度、λは測定ビームおよび基準ビームの波長、ｎは例えば空気や真空などこれらの光ビームが進行する媒体の屈折率、ｐは基準物体および測定対象への通過回数である。測定した干渉信号の位相の変化は、測定対象の相対位置の変化に対応する。例えば、２πの位相変化は、λ／（２ｎｐ）の距離変化Ｌにほぼ相当する。距離２Ｌは、往復距離変化、すなわち測定対象を含むステージまで行って戻ってくる距離の変化である。換言すれば、位相Φは、理想的にはＬに正比例し、平面鏡干渉計、例えば高安定平面鏡干渉計では、Φ＝２ｐｋＬで表すことが可能である。ここで、

であり、測定ビームは測定対象に直角に入射する。
残念ながら、可観測な干渉位相Φ〜は、位相Φと必ずしも完全に一致するとは限らない。多くの干渉計は、例えば、「周期誤差」と呼ばれる非線形性を含む。周期誤差は、測定した干渉信号の可観測な位相および／または強度に対する寄与として表現することができ、例えば光路長２ｐｎＬの変化に正弦的に依存する。特に、位相の１次周期誤差は、この例では、（４πｐｎＬ）／λに正弦的に依存し、位相の２次周期誤差は、この例では２（４πｐｎＬ）／λに正弦的に依存する。より高次の周期誤差も、分周波周期誤差として、また検出器および信号処理電子機器を含む干渉計系のその他の位相パラメータに正弦的に
依存する周期誤差として、表すことが可能である。このような周期誤差を定量化する様々な技術は、同じ所有者に所有される、ヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による米国特許第６１３７５７４号、第６２５２６８８号および第６２４６４８１号に記載されている。

周期誤差に加えて、非周期的非線形性誤差または非周期誤差もある。これらは、光路長に対して非正弦的、非線形的に変化する傾向があるのでこのように呼ばれる。非周期誤差の源の一例は、干渉計の測定経路内における光ビームの回折である。回折による非周期誤差は、例えば、ジェイ・ピー・モンハリン（Ｊ．Ｐ．Ｍｏｎｃｈａｌｉｎ）、エム・ジェイ・ケリー（Ｍ．Ｊ．Ｋｅｌｌｙ）、ジェイ・イー・トーマス（Ｊ．Ｅ．Ｔｈｏｍａｓ）、エヌ・エー・クーニット（Ｎ．Ａ．Ｋｕｒｎｉｔ）、エー・ゾーク（Ａ．Ｓｚｏｋｅ）、エフ・ゼルニケ（Ｆ．Ｚｅｒｎｉｋｅ）、ピー・エッチ・リー（Ｐ．Ｈ．Ｌｅｅ）およびエー・ジャワ（Ａ．Ｊａｖａｎ）による論文「Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｌａｓｅｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｗｉｔｈ Ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｗｏ−Ｂｅａｍ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、２０（５）、１９８１年、７３６〜７５７ページ、において求められたように、系の挙動の解析によって決定されている。

非周期誤差の第２の源は、干渉計の要素を横切る光ビームの「ビーム・シャー」効果、および基準ビームおよび測定ビームの互いに対する横シャーである。ビーム・シャーは、例えば、干渉計に対する入力ビームの伝播方向の変化、あるいは差動平面鏡干渉計（ＤＰＭＩ）または高安定平面鏡干渉計（ＨＳＰＭＩ）などの２重光路平面鏡干渉計における対物ミラーの配向の変化によって生じる可能性がある。

いくつかの実施形態では、複数の距離測定干渉計を使用して、測定対象の複数の自由度をモニタすることが可能である。例えば、複数の変位干渉計を含む干渉系を使用して、リソグラフィ・ツール内の平面鏡測定対象の位置をモニタする。平行な２本の測定軸に対するステージ・ミラーの位置をモニタすることにより、これら２本の測定軸を含む平面と直交する軸に対するこのステージ・ミラーの角度配向に関する情報が得られる。このような測定では、ユーザは、リソグラフィ・ツールのその他の構成要素に対するステージの位置および配向を、比較的高い確度でモニタすることが可能である。
米国特許第６１３７５７４号 米国特許第６２５２６８８号 米国特許第６２４６４８１号 米国特許出願第１０／０９７３６５号、 論文「Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｌａｓｅｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｗｉｔｈ Ａ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｗｏ−Ｂｅａｍ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、２０（５）、１９８１年、７３６〜７５７ページ、

表面欠陥やバルク欠陥などの干渉計の欠陥、および干渉系の平面鏡測定対象の欠陥による表面の変化により、該干渉系を用いて行う変位および角度の測定に誤差が生じる。こうした誤差の影響は、干渉計の測定軸から離れて位置するマークの位置を決定するときに大きくなることがある。しかし、これらの誤差が軸外し測定に及ぼす影響は、これらの欠陥による測定値に対する寄与がわかっていれば、軽減または解消することが可能である。

２つの干渉計を利用して平行な２本の測定軸に沿って平面鏡測定対象をモニタする干渉
系を使用して、走査線に沿ってミラー表面のプロフィルをマッピングし、干渉計の欠陥による誤差を特性決定することが可能である。ミラーが干渉計に十分に近く、干渉計の欠陥の影響が無視できる場合には、ミラー表面のマッピングは、これら２本の測定軸と直交する方向にミラーを走査しながら、２本の測定軸それぞれの上に設けた基準点に対するミラー表面の変位をモニタすることによって行うことが可能である。ミラーが取り付けられたステージが干渉計に対して回転しない場合には、あるいは任意のステージの回転が独立してモニタされ補償される場合には、変位測定値の差は、２本の測定軸の間のミラー表面の平均勾配の測度を与える。さらに、この勾配を走査線に沿って積分すると、完全に平坦な表面からのミラー表面の逸脱（ミラーの「凹凸」とも呼ばれる）の測度が得られる。

ミラーのプロフィルは基本的に変化しないので、その後にステージを干渉計からさらに走査する、またはステージをゼロでない公称回転角だけ走査すると、干渉計の欠陥に関する情報が得られる。特に、ミラーの欠陥またはステージの回転に帰することができない測定位相の変化は、干渉計の欠陥によるものとすることが可能である。

しかし、ミラーおよび干渉計の欠陥による干渉法測定値の誤差を前述の誤差特性決定によって補正しても、Ｋ＝２πｄに比例する空間周波数によって生じる寄与が必ずしも補償されるとは限らない。ここで、ｄは測定軸間の間隔である。これら空間周波数による変化は、両変位測定値に等しく影響を及ぼすので、変位測定値の間の差には影響を及ぼさない。さらに、これらの変化は、ミラー変位の実際の変化と同様に、変位測定値の和にも等しく影響を及ぼす。

これらの変化に対する感度の悪さは、誤差特性決定データを空間周波数領域に変換し、特定の周波数成分による誤差補正項に対する寄与をその他の周波数成分より重く重み付けすることにより、少なくともある程度は軽減することが可能である。特に、Ｋ＝２πｄ（およびその高調波）に近い周波数成分に対してその他の周波数より重く重み付けすることにより、誤差特性決定方法の感度の悪さによる誤差を軽減することが可能である。

一般に、１態様では、本発明は、干渉計を使用して第１の測定軸に沿ったステージの位置ｘ_１を測定する工程と、第１の測定軸とほぼ平行な第２の測定軸に沿ったステージの位置ｘ_２を測定する工程と、第１の測定軸とほぼ平行な第３の軸に沿ったアライメント・マークの位置を、ｘ_１およびｘ_２、ならびに干渉計の欠陥を特性決定する情報を含む所定の情報から計算した補正項Ψ_３に基づいて決定する工程とを含む、ステージ上のアライメント・マークの位置を決定する方法を特徴とする。

この方法の実施形態では、下記の特徴、および／またはその他の態様の特徴を１つまたは複数含むことが可能である。
ｘ_１およびｘ_２は、それぞれ第１の測定軸および第２の測定軸における鏡の位置に対応する。ｘ_２は、第２の干渉計を用いて測定することが可能である。上記所定の情報は、第２の干渉計の欠陥を特性決定する情報を含むことが可能である。補正項Ψ_３は、第１および第２の測定軸とほぼ直交する方向にステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応するＸ_２およびＸ_１の積分変換（例えばフーリエ変換）に関連する寄与を含むことが可能である。第１の測定軸と第２の測定軸の間の間隔をｄ_１とし、Ｋ_ｄが２πｄ_１に相当するものとして、Ｘ_１およびＸ_２の様々な周波数成分によるΨ_３に対する寄与に重み付けして、Ｋ_ｄおよびＫ_ｄの高調波の近傍の空間周波数成分に対するΨ_３の感度を高めることが可能である。γが第１の軸に対する測定軸の位置に関連し、第３の軸と該測定軸とが距離ｄ_２だけ間隔をあけ、θが該測定軸に対するステージの配向角に関連するものとして、アライメント・マークの位置は、
ｘ_３＝（１−γ）ｘ_１＋γｘ_２＋ｄ_２θ―Ψ_３
で与えられる第３の軸上の位置ｘ_３と関連付けることが可能である。第１の軸と第２の軸
は、距離ｄ_１だけ間隔をあけ、第１の軸と該測定軸は、離γｄ_１だけ間隔をあけている。

この方法は、第１の測定軸とほぼ直交するｙ軸に沿ってステージの位置を干渉法によってモニタする工程をさらに含むことが可能である。測定ビームは、鏡によって複数回反射される。いくつかの実施形態では、上記所定の情報は、鏡の表面の変化を特性決定する情報をさらに含む。鏡の表面の変化を特性決定する上記情報は、様々な空間周波数について鏡の表面の変化を特性決定する情報を含むことができ、補正項に対する様々な空間周波数からの寄与に対して様々に重み付けが行われる。

Ｘ_２およびＸ_１が、第１および第２の測定軸とほぼ直交する方向にステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応するものであるとして、補正項Ψ_３は、Ｘ_２−Ｘ_１の積分変換に関連する寄与を含むことが可能である。別法として、またはこれに加えて、Ｘ_２およびＸ_１が、第１および第２の測定軸とほぼ直交する方向にステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応するものであるとして、補正項Ψ_３は、Ｘ_２＋Ｘ_１の積分変換に関連する寄与を含むことが可能である。干渉計の欠陥は、干渉計を用いて測定される干渉位相を、第１の測定軸に沿った測定対象の相対位置の関数として非周期的かつ非線形的に変化させる可能性がある。

一般に、別の態様では、本発明は、干渉系の欠陥に関する補正項を、干渉系に対する測定対象の第１の自由度および第２の自由度の測定値から決定する工程と、干渉系を用いてその後に得られる測定対象の第３の自由度の測定値を、この補正項に基づいて補正する工程とを含む方法を特徴とする。

この方法の実施形態では、下記の特徴、および／またはその他の態様の特徴を１つまたは複数含むことが可能である。
第１の自由度および第２の自由度は、それぞれ干渉系の第１の軸および第２の軸に対する測定対象の位置を含むことが可能である。第１の軸は、第２の軸とほぼ平行にすることが可能である。第３の自由度は、第１および第２の軸とほぼ平行な第３の軸に対する測定対象の位置を含むことが可能である。第２の軸は、第１の軸と第３の軸の間に位置することが可能である。

測定対象は、平面鏡を含むことが可能である。補正項は、平面鏡の表面の変化に関連する情報をさらに含むことが可能である。鏡の表面の変化に関連する情報は、様々な空間周波数について鏡の表面の変化を特性決定する情報を含むことができ、補正項に対する様々な空間周波数からの寄与に対して様々に重み付けが行われる。

いくつかの実施形態では、上記干渉系は、動作中に第１および第２の自由度をモニタする第１および第２の干渉計を含み、補正項は、第１および第２の干渉計の欠陥に関連する情報を含む。欠陥は、バルク欠陥および／または表面欠陥を含むことが可能である。

干渉系の欠陥は、第１および第２の自由度の一方に沿った測定対象の相対位置の関数として非周期的かつ非線形的に変化する、その干渉系によって測定される干渉位相を含むことが可能である。補正項を決定する工程は、モニタした自由度の和または差に対する寄与に対して、様々な空間周波数ごとに様々に重み付けすることを含むことが可能である。

一般に、さらに別の態様では、本発明は、干渉系のほぼ平行な１対の測定軸に対して相対的に鏡表面を走査して、これらの測定軸に沿った、鏡表面の相対位置が異なる複数の走査経路を探す工程と、この走査中に、該干渉系を用いて該干渉測定軸に対する該鏡表面の位置Ｘ_１およびＸ_２をモニタする工程と、モニタした位置に基づいて、走査経路のそれぞれについて鏡表面のプロフィルを決定する工程と、鏡のプロフィル間の差に基づいて、干
渉計の欠陥に関連する補正項を決定する工程とを含む方法を特徴とする。

この方法の実施形態では、下記の特徴、および／またはその他の態様の特徴を１つまたは複数含むことが可能である。
鏡のプロフィルを決定する工程は、走査経路のそれぞれについて、鏡表面上の複数の位置についてのＸ_１およびＸ_２に対する鏡表面の平均勾配を決定することを含むことが可能である。鏡のプロフィルを決定する工程は、複数の位置についての鏡表面の平均勾配に対する適合状態を決定することをさらに含むことが可能である。鏡のプロフィルを決定する工程は、平均勾配の、適合状態からの変化を決定することをさらに含むことが可能である。補正項を決定する工程は、鏡表面上の複数の位置について鏡表面の平均勾配の積分変換を行うことを含むことが可能である。積分変換は、鏡表面の変化に対する様々な空間周波数からの寄与に関連する情報を与えることができ、補正項を決定する工程は、補正項に対する一部の空間周波数からの寄与に対して、その他の空間周波数からの寄与に対するのとは異なる重み付けを行うことを含むことが可能である。

各走査経路について鏡のプロフィルを決定する工程は、走査中に、測定軸に対する鏡の表面の配向をモニタすることを含むことが可能である。鏡のプロフィルを決定する工程は、鏡表面上の複数の位置についての鏡表面の平均勾配に対して、鏡表面のモニタした配向の変化の補償を行うことをさらに含むことが可能である。

走査経路は、該測定軸とほぼ直交することが可能である。鏡表面は、該測定軸に対する複数の公称回転角について走査経路のうちの１つに沿って走査することができ、公称回転角のそれぞれについて鏡走査プロフィルを決定することが可能である。

一般に、別の態様では、本発明は、第１の干渉計を用いて測定した第１の軸に対する鏡の自由度の測定値を、様々な空間周波数についての第１の干渉計の欠陥を補償する情報に基づいて補正する工程を含む方法であって、様々な空間周波数による上記補正に対する寄与に対して様々に重み付けを行う方法を特徴とする。

この方法の実施形態では、下記の特徴、および／またはその他の態様の特徴を１つまたは複数含むことが可能である。
第２の干渉計で、第１の軸と平行でありかつ第１の軸からずれた第２の軸に沿った鏡の自由度をモニタすることが可能である。上記情報は、第２の干渉計の欠陥を補償することが可能である。第１の干渉計は、第２の軸に沿った鏡の自由度をモニタすることができ、ｄが第２の軸と第３の軸の間の間隔であり、Ｋ_ｄが２πｄに対応するものとして、干渉計の欠陥による様々な空間周波数成分からの上記補正に対する寄与を重み付けして、Ｋ_ｄまたはＫ_ｄの高調波の近傍の空間周波数成分に対する補正の感度を高める。

一般に、さらに別の態様では、本発明は、第１の軸に沿った鏡表面の位置ｘ_１をモニタするように構成された干渉計と、干渉計に接続された電子制御装置とを含む装置であって、動作中に電子制御装置が、ｘ_１、第２の軸に沿った鏡表面の位置であるｘ_２、および干渉計の欠陥を特性決定する情報を含む所定の情報から計算される補正項Ψ_３に基づいて第３の軸に沿った鏡表面の位置を決定する装置を特徴とする。

この装置の実施形態では、下記の特徴、および／またはその他の態様の特徴を１つまたは複数含むことが可能である。
この装置は、ｘ_２をモニタするように構成された第２の干渉計をさらに含むことが可能である。補正項Ψ_３は、第２の干渉計の欠陥を特性決定する情報を含む所定の情報から計算することが可能である。別法として、またはこれに加えて、補正項Ψ_３は、鏡表面の欠陥を特性決定する情報を含む所定の情報から計算することも可能である。第１の軸は、第
２の測定軸とほぼ平行にすることが可能である。第３の軸は第１の軸とほぼ平行にすることができ、第２の軸は、第１の軸と第３の軸の間に位置する。

別の態様では、本発明は、ウェハを支持するステージと、空間的にパターン形成された放射線をウェハ上に結像する照明系と、結像した放射線に対するステージの位置を調節する位置決め系と、結像した放射線に対するステージの位置をモニタする前述の装置とを含む、ウェハ上に集積回路を作製する際に使用されるリソグラフィ・システムを特徴とする。

別の態様では、本発明は、ウェハを支持するステージと、放射線源、マスク、位置決め系、レンズ・アセンブリ、および前述の装置を含む照明系とを含むリソグラフィ・システムであって、動作中に、放射線源が、マスクを通して放射線を送出して空間的にパターン形成された放射線を生成し、位置決め系が、放射線源からの放射線に対するマスクの位置を調節し、レンズ・アセンブリが、空間的にパターン形成された放射線をウェハ上に結像し、上記装置が、放射線源からの放射線に対するマスクの位置をモニタする、ウェハ上に集積回路を作製する際に使用されるリソグラフィ・システムを特徴とする。

別の態様では、本発明は、基板にパターン形成するための書込みビームを供給する源と、基板を支持するステージと、基板に対して書込みビームを送出するビーム送出アセンブリと、ステージおよびビーム送出アセンブリを相対的に位置決めする位置決め系と、ビーム送出アセンブリに対するステージの位置をモニタする前述の装置とを含む、リソグラフィ・マスクの作製に使用されるビーム書込みシステムを特徴とする。

別の態様では、本発明は、可動ステージ上でウェハを支持する工程と、空間的にパターン形成された放射線をウェハ上に結像する工程と、ステージの位置を調節する工程と、前述の方法のうちの１つを用いてステージの位置をモニタする工程とを含む、ウェハ上に集積回路を作製する際に使用されるリソグラフィ方法を特徴とする。

別の態様では、本発明は、マスクを通して入力放射線を送出して空間的にパターン形成された放射線を生成する工程と、入力放射線に対してマスクを位置決めする工程と、前述の方法のうちの１つを用いて入力放射線に対するマスクの位置をモニタする工程と、空間的にパターン形成された放射線をウェハ上に結像する工程とを含む、集積回路の作製に使用されるリソグラフィ方法を特徴とする。

別の態様では、本発明は、リソグラフィ・システムの第１の構成要素をリソグラフィ・システムの第２の構成要素に対して位置決めして、空間的にパターン形成した放射線でウェハを露光する工程と、前述の方法のうちの１つを用いて第２の構成要素に対する第１の構成要素の位置をモニタする工程とを含む、ウェハ上に集積回路を作製するためのリソグラフィ方法を特徴とする。

別の態様では、本発明は、前述のリソグラフィ方法のうちの１つまたは前述のリソグラフィ・システムのうちの１つを含む、集積回路を作製する方法を特徴とする。
別の態様では、本発明は、基板にパターン形成するために基板に対して書込みビームを送出する工程と、書込みビームに対して基板を位置決めする工程と、前述の方法のうちの１つを用いて、書込みビームに対する基板の位置をモニタする工程とを含む、リソグラフィ・マスクを作製する方法を特徴とする。

本発明の実施形態は、下記の利点の１つまた複数を含むことが可能である。
軸外しマーカの位置決定における、干渉計および／または平面鏡測定対象の欠陥による誤差、特に空間周波数〜２π／ｄおよびその高調波で発生する誤差は、軽減することが可
能である。開示の方法は、軸上測定値の誤差を軽減するために使用することも可能である。

干渉計およびミラーの欠陥による位相測定値に対する寄与は、最終的に干渉系を使用する分野で使用される干渉系を用いて特性決定することが可能である。この誤差の特性決定は、現場で実行することも可能である。マッピングを繰り返して、系の耐用期間の間に発生する可能性がある変化を補償することが可能である。

開示の誤差補正方法により、測定確度を低下させることなく、干渉計および／またはその他の構成要素の誤差の許容範囲を広げることが可能である。したがって、いくつかの実施形態では、この系では、測定確度を低下させることなく、より安価な構成要素（例えばミラー）を使用することが可能である。

本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を、添付の図面および以下の説明に記載する。本発明のその他の特徴、目的および利点は、以下の説明および図面から、また特許請求の範囲から明らかになるであろう。

各図面において、同じ要素は同じ参照番号で示してある。

変位測定干渉計を利用して軸外しマーカの位置を決定する適用分野の一例は、リソグラフィ・ツール（リソグラフィ・スキャナとも呼ぶ）におけるアライメント・マークの位置を決定するためのものである。アライメント・マークは、ツールの露光系の主光軸から外れて位置することが多い光学アライメント・スコープによって位置づけられる、ウェハおよび／またはステージ上の基準マークである。

次に図１および図２を参照すると、例示的なリソグラフィ・ツール１００は、レチクル１２０をウェハ１３０の露光領域１３５上に結像するように位置決めされた露光系１１０を含む。ウェハ１３０は、ステージ１４０によって支持され、ステージ１４０は露光系１１０の軸１１２と直交する平面内でウェハ１３０を走査する。ステージ１４０には、ステージ・ミラー１８０が取り付けられる。ステージ・ミラー１８０は、公称では直交する２つの反射表面１８２および１８４を含む。

干渉系は、直交するｘ測定軸およびｙ測定軸に沿ってステージ１４０の位置をモニタする。ｘ軸およびｙ軸は、露光系１１０の軸１１２と交差する。干渉系は、４つの干渉計２１０、２２０、２３０、および２４０を含む。干渉計２１０および２２０はそれぞれ、ミラー表面１８２で反射されるｙ軸と平行な測定ビーム２１５および２２５を送出する。同様に、干渉計２３０および２４０はそれぞれ、ミラー表面１８４で２度反射されるｘ軸と平行な測定ビーム２３５および２４５を送出する。ミラー表面で反射された後で、各測定ビームは基準ビームと結合されて出力ビームとなる。各出力ビームの位相は、測定ビームと基準ビームの光路長の差と関連がある。検出器２１２、２２２、２３２および２４２は、それぞれ干渉計２１０、２２０、２３０および２４０からの出力ビームを検出し、光路長差情報を電子制御装置１７０に伝達し、この電子制御装置１７０が、この情報からステージ位置を決定し、それに応じて露光系１１０に対するステージ１４０の位置を調節する。

各干渉計への入力ビームは、共通の光源であるレーザ光源１５２から得られる。ビーム・スプリッタ２１１、２２１および２３１と、ミラー２４１および２５１とによって、光源１５２からの光を各干渉計に向ける。各干渉計は、入力ビームを測定ビームと基準ビームとに分割する。この実施形態では、各干渉計は、測定ビームをミラー１８０の表面と２
度交差する経路に沿って送る。

干渉計２３０および２１０はそれぞれ、ミラー表面１８４および１８２の位置のｘ軸上の座標ｘ_１およびｙ軸上の座標ｙ_１をモニタする。さらに、干渉計２４０および２２０はそれぞれ、ｘ軸およびｙ軸と平行であるがそれらからずれている第２組の軸に沿ったステージ１４０の位置をモニタする。この２次測定により、ミラー表面１８４の座標ｘ_２およびミラー表面１８２の座標ｙ_２が与えられる。この２次測定軸とｘ軸およびｙ軸との間の間隔は既知であり、図２ではｄ_１およびｄ_１’で示してある。

いくつかの実施形態では、干渉計２１０、２２０、２３０および２４０は、高安定平面鏡干渉計（ＨＳＰＭＩ）である。図３を参照すると、ＨＳＰＭＩ３００は、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）３１０、逆反射器３２０、および基準ミラー３３０を含む。ＨＳＰＭＩ３００は、ＰＢＳ３１０とミラー表面１８４の間に位置する４分の１波長板３４０、およびＰＢＳ３１０と基準ミラー３３０との間に位置する４分の１波長板３５０も含む。

動作中には、ＰＢＳ３１０は、図３ではビーム３６０として示す入力ビームを、直交偏光成分に分割する。１つの成分は測定ビーム３３５Ａであり、これはＰＢＳ３１０を透過してミラー表面１８４で反射され、ＰＢＳ３１０に向かって戻る。ＰＢＳ３１０に戻ったときには、４分の１波長板３４０を２度通過しているので、測定ビームの偏光状態は最初の偏光状態と直交する状態になっており、この測定ビームはＰＢＳ３１０によって逆反射器３２０に向かって反射される。測定ビームは、逆反射器３２０によってＰＢＳ３１０に向けて折り返され、次いでＰＢＳ３１０によってミラー表面１８４に向かって反射される。この２度目にミラー表面１８４に向かって進む測定ビームは、ビーム３３５Ｂとして示してある。この場合も、ミラー表面１８４はビーム３３５ＢをＰＢＳ３１０に向かって反射する。４分の１波長板３４０を２度通過することによって測定ビームの偏光状態は最初の状態に戻るので、測定ビームはＰＢＳ３１０を透過して、出力ビーム３７０という成分としてＨＳＰＭＩ３００から出射される。

基準ビームは、最初はＰＢＳ３１０によって反射される入力ビーム３６０の成分である。基準ビームは、ＰＢＳ３１０と基準ミラー３３０の間を２度往復する。１回通過するたびに、４分の１波長板３５０により、基準ビームの偏光状態が９０°変化する。したがって、基準ビームは、１回目に基準ミラー３３０まで往復した後は、ＰＢＳ３１０を透過する。基準ビームは、２回目に基準ミラー３３０まで往復した後は、ＰＢＳ３１０によって反射され、出力ビーム成分３７０として干渉計３００から出射される。

ＨＳＰＭＩ以外の変位測定干渉計を、リソグラフィ・ツール１００で使用することも可能である。例えば、干渉計２１０および２２０は、多軸干渉計で置き換えることも可能である。その他の変位測定干渉計の例としては、シングル・ビーム干渉計および／または高精度平面経干渉計（測定ビームを測定対象まで３度以上、例えば４度往復させることが可能である）がある。干渉計の構成のその他の例は、２００２年２月１２日出願の「ＳＥＰＡＲＡＴＥＤ ＢＥＡＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＥＧＲＥＥ ＯＦ ＦＲＥＥＤＯＭ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６０／３５６３９４号に対する優先権を主張する、２００３年２月１１日出願の「ＳＥＰＡＲＡＴＥＤ ＢＥＡＭ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＥＧＲＥＥ ＯＦ ＦＲＥＥＤＯＭ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題する米国特許出願第１０／３６４３００号、および２００２年５月１３日出願の「ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＥＧＲＥＥ ＯＦ ＦＲＥＥＤＯＭ ＨＩＧＨ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ ＰＬＡＮＥ ＭＩＲＲＯＲ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題する米国仮出願第６０／３７９９８７号に対する優先権を主張する、２００３年１月２７日出願の「ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＥＧＲＥＥ ＯＦ ＦＲＥＥＤＯＭ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題する米国特許出願第１０／３５１７０７号に記載されている。これらはともにヘンリー
・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）によるものであり、シー・ザノニ（Ｃ．Ｚａｎｏｎｉ）による「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ、ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題する論文、ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ Ｎｒ．７４９、９３−１０６（１９８９）にも記載されている。引用した米国仮特許出願第６０／３５６３９４号および第６０／３７９９８７号ならびにザノニ（Ｚａｎｏｎｉ）による論文は、その内容を本願明細書に援用する。

さらに、前述の考察は、ヘテロダイン干渉法の記述を含むが、ホモダイン検出方法を利用することも可能である。
再度図１および図２を参照すると、干渉計２３０および２４０はそれぞれ、距離ｄ_１だけ離れた干渉計軸２８０および２８２に沿ってｘ_１およびｘ_２をモニタしている。この実施形態では、露光系１１０は、軸１１２をｘ軸に対応する軸２８０と一致させるように位置決めされる。したがって、ｘ_１は、ｘ軸に沿ったステージの位置に対応する。いくつかの実施形態では、ｘ_１およびｘ_２の測定値を使用して、軸２８０と軸２８２の間でユーザが規定した軸に沿ってステージ１４０を位置決めすることも可能である。例えば、その光軸が干渉計軸２８０と２８２の中間になるように露光系を位置決めする実施形態では、干渉計軸２８０と２８２の中間の測定軸に沿って、

としてステージの位置を決定することが可能である。より一般的には、ステージの位置は、軸２８０から距離γｄ_１だけ離れた測定軸２８４上で、
ｘ_１＋γ＝（１−γ）ｘ_１＋γｘ_２ （１）
として決定することが可能である。

リソグラフィ・ツール１００は、軸１１２から軸を外して位置決めされたアライメント・スコープ１６０も含む。アライメント・スコープ１６０は、ｘ軸（軸２８０に対応）からｄ_２＋γｄ_１だけずれたｙ軸上の位置に対象を位置づけるように位置決めされる。ここで、ｄ_２は、アライメント・スコープがその上に載る、ｘ軸と平行なもう１本の軸２８６と、軸２８４との間の間隔である。この実施形態では、ユーザは、アライメント・スコープ１６０を用いてアライメント・マーク１６５を位置づける。露光系１１０ならびにｘ軸およびｙ軸に対するアライメント・スコープ１６０の位置は既知であるので、このスコープを用いてアライメント・マーク１６５を位置づけすると、アライメント・マークが露光系に対して位置合わせされる。ユーザがアライメント・マーク１６５を位置づけた後に測定された値ｘ_１、ｘ_２、ｙ_１およびｙ_２は、ステージ上におけるアライメント・マークの位置を示す１組の基準座標となる。これらの基準座標に基づいて、ユーザは、ステージ上でウェハを露光系に対して正確に並進させて、ウェハの目標領域を軸１１２上に位置づけることが可能になる。

基準座標に基づくステージの再位置決めでは、アライメント・スコープ１６０によってアライメント・マーク１６５を位置づけたときのステージの角度配向を補償しなければならない。ステージの配向の影響を図４に示す。この図には、軸２８２および２８４、測定軸２８４、ならびに軸２８６が示してある。軸２８６に沿ったミラーの位置は、ｘ_３で示
す。ステージの配向角θがゼロである場合は、ｘ_１＝ｘ_２＝ｘ_３である。しかし、θがゼロでない場合は、ｘ_３−ｘ_１＝ηｄｔａｎθ≡εである。オフセットεは、アッベ・オフセット誤差と呼ばれる。

ミラーが完璧に平坦であり、干渉計に欠陥がなく、θが小さい場合には、

となるが、上述のように、ミラー表面に欠陥がある（例えば表面の凹凸および／または局所的な勾配の変化）、かつ／あるいは干渉計の一方または両方に欠陥があると、干渉法で観測したｘ_１およびｘ_２の値に誤差が生じる。

非周期非線形誤差とも呼ばれる干渉計の誤差は、測定ビームおよび／または基準ビームの波面歪み、ならびに検出器における出力ビームの各成分間のビーム・シャーによって生じる可能性がある。波面歪みは、例えば、表面欠陥（例えば表面の傷、表面上のちりその他の異物、表面の不均一）やバルク欠陥（バルク不均一や割れ）など、干渉計の構成要素の欠陥によって生じる。このような欠陥による散乱により、ビームの波面のプロフィルが公称形状（例えば平面波）から歪み、別のビームと干渉したときの測定位相に影響を及ぼす可能性がある。干渉計に対する相対的な波面の歪みがミラーの変位の関数として変化する場合には、歪みによって、モニタした干渉位相に誤差が生じる恐れがある。

ビーム・シャーとは、出力ビームの各成分ビームの互いに対する変位（すなわち差動モード・ビーム・シャー）、または公称出力ビーム経路に対する出力ビームの変位（すなわち同相モード・ビーム・シャー）のことである。ビーム・シャーは、例えば、干渉計に対する入力ビームの伝播方向の変化、または高安定平面鏡干渉計（ＨＳＰＭＩ）などの２重光路平面鏡干渉計における対物ミラーの配向の変化によって生じる可能性がある。このような方向変化により、干渉計を通る測定ビームの経路は、ミラーの変位に応じて変化する。したがって、測定ビームの波面歪みは、基準ビームに対して相対的に変化し、これにより検出位相に対する寄与が変化し、ひいては測定干渉位相に誤差を生じることになる。したがって、ビーム・シャーと組み合わさった波面歪みは、位相誤差を生じさせ、干渉測定の確度を低下させる恐れがある。

これらの欠陥により、干渉計２３０および２４０は、ｘ_１〜およびｘ_２〜をそれぞれ測定する。ここで、波形記号は、観測量パラメータを示し、観測量ｘ_１〜およびｘ_２〜は物理的変位ｘ_１およびｘ_２と、ｘ_１〜＝ｘ_１＋Ψ_１およびｘ_２〜＝ｘ_２＋Ψ_２という関係にある。Ψ_１およびΨ_２は、物理的変位ｘ_１およびｘ_２からの測定値の逸脱を表す。数式（２）のｘ_１およびｘ_２にｘ_１〜およびｘ_２〜を代入すると、以下のようになる。

したがって、θ〜が小さい場合には、アッベ・オフセット誤差は、

となり、ｘ_３は、

から決定することが可能である。ここで、Ψ_３は、ミラー表面および干渉計の欠陥を補償する誤差補正項である。
Ψ_３は、
Ψ_３＝η_１［（Ψ_２−Ψ_１）_Ｍ＋（Ψ_２−Ψ_１）_Ｉ］＋γ［（Ψ_２−Ψ_１）_Ｍ＋（Ψ_２−Ψ_１）_Ｉ］−［（Ψ_１）_Ｍ＋（Ψ_１）_Ｉ］
（６）
で表すことが可能である。ここで、γは最終的な適用分野に応じて選択され、下付文字ＭはミラーによるΨ_３に対する寄与、下付文字Ｉは干渉計によるΨ_３に対する寄与を示す。したがって、このｘ_３に関する数式は、

のように書き直すことが可能である。
数式（６）および数式（７）では、得られる測定量との対応付けをより容易に行うために、誤差の差動モード（すなわち（Ψ_２−Ψ_１））成分および同相モード（すなわち（Ψ_２＋Ψ_１））成分に関してΨ_３を記述している。数式（７）によれば、差動モード成分（Ψ_２−Ψ_１）は因子（η_１＋γ−１／２）によって増幅され、同相モード成分は増幅されずに単に平均値として組み込まれることに留意されたい。さらに、γの選択は、ｘ_３の誤差項の差動モード成分の大きさには影響を及ぼすが、同相モード成分には影響を及ぼさないことにも留意されたい。

Ψ_３は、干渉計およびミラーをリソグラフィ・ツール１００に設置する前に、それらの構成要素を特性決定することによって決定することが可能である。あるいは、Ψ_３は、現場で（すなわちリソグラフィ・ツール１００内に設置した後で）決定することも可能である。

設置前に（または別個の特性決定装置を使用して設置後に）干渉計の誤差および干渉計の構成要素の誤差の特性決定を行う方法は、例えば、その内容を本願明細書に援用する、２００３年２月１２日出願の「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＯＦ ＮＯＮ−ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲＳ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題するヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による米国特許出願第１０３６６５８７号に記載されている。

ミラーの特性決定を行う方法としては、例えば、その内容を本願明細書に援用する、２００１年５月１０日出願の「ＩＮ−ＳＩＴＵ ＭＩＲＲＯＲ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ」と題するヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による米国特許出願第０９／８５３１１４号に開示の方法などがある。

別法として、またはこれに加えて、Ψ_３は、誤差特性決定モードとも呼ばれる誤差特性決定手続きを実行することにより、現場で決定することも可能である。誤差特性決定モードでは、ｘ_１〜およびｘ_２〜をモニタしながら、ステージ１４０をｘ位置を一定に保ちながらｙ方向に並進させる。ｘ軸に沿ったステージのいくつかの公称位置、およびいくつかの公称ステージ配向角について、走査を繰り返す。各走査中には、干渉計２３０の測定ビーム２３５および干渉計２４０の測定ビーム２４５で基準線に沿ってミラー表面１８４を走査し、ｘ−ｙ平面内における公称面からのミラー表面の角度配向および明白な表面の逸脱（すなわち表面の凹凸）、ならびにステージ１４０を動かす並進機構における変化およびその他の誤差源（例えば干渉計２３０および２４０の測定ビーム経路内の気体の周期的非線形性や静的効果および非静的効果）による任意の寄与を示す情報を含む信号を生成する。この走査により、干渉計２３０および２４０からの変位の測定値にそれぞれ対応する、Ｘ_１〜（ｙ、ｘ、θ）およびＸ_２〜（ｙ、ｘ、θ）が生成される。

ｙ方向にステージ１４０を並進させるのと同時に、干渉計２１０および２２０は、測定ビーム２１５および２２５が表面１８２と交差する固定交差点について、ミラー表面１８２の配向をモニタする。この工程により、例えば軸受や駆動機構などのステージ１４０の並進機構の機械的寄与によってステージ１４０が回転することによるθの変化をモニタすることができる。ミラー表面１８２の角度配向を測定することにより、走査中のステージ１４０の角度配向の重複測定値θ（ｙ）〜が得られ、これを使用して、データＸ_１〜（ｙ、ｘ、θ）およびデータＸ_２〜（ｙ、ｘ、θ）からステージ１４０の角度回転の寄与を除去することが可能である。

最初に、干渉計２３０および２４０に最も近いｘ位置ｘ_ｍｉｎおよび公称ではゼロに等しいθ（以下θ_０とする）についてステージを走査する。干渉計からのミラーの変位が最小であるときには、ビーム・シャーは通常減少するので、この走査におけるビーム・シャーによる誤差の寄与は無視することが可能である。したがって、この走査中に発生するステージ１４０の角度回転を補正すると、基準線に沿ったミラー表面１８４の局所的な勾配の測定値が、Ｘ_１〜（ｙ、ｘ_ｍｉｎ、θ_０）およびＸ_２〜（ｙ、ｘ_ｍｉｎ、θ_０）で与えられる。ステージの回転による寄与がない場合には、局所的な勾配＜ｄｘ／ｄｙ＞_Ｍａｐは、

で与えられる。ここで、下付文字Ｍａｐは、誤差特性決定モード中に得られたデータであることを示す。明示していないが、Ｘ_１〜、Ｘ_２〜および＜ｄｘ／ｄｙ＞_Ｍａｐをｘおよびθの関数としてパラメータ表示することも暗に含まれる。＜ｄｘ／ｄｙ＞_Ｍａｐデータに線形フィットすると、＜ｄｘ／ｄｙ＞_ｆｉｔが得られ、これは公称基準表面を与える。

＜ｄｘ／ｄｙ＞_ｆｉｔから計算されるミラー表面の公称位置からのミラー表面の測定位置の逸脱は、ミラーの欠陥によるものである。Ψ_３に対するミラー欠陥の寄与であるΨ_３、ＭとＸ_１〜との間の関係は、

によって与えられる。
ミラーのプロフィルは各走査ごとに基本的に変化しないので、この情報は、その後の誤差特性決定モード走査でも（すなわち異なる公称ｘ値および異なる公称θ値についても）、Ψ_３からの干渉計誤差の寄与を抽出するために使用することが可能である。同様のミラー誤差特性決定手続きが、その内容を本願明細書に援用する、ともにヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による、２００３年４月３日出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＳＴＡＧＥ ＭＩＲＲＯＲ ＭＡＰＰＩＮＧ」と題する米国特許出願第１０／４０６７４９号、および２００３年７月２９日出願の「ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＥＲＲＯＲＳ ＩＮ ＯＦＦ−ＡＸＩＳ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１０／６３０３６１号に記載されている。

その後の誤差特性決定モードの走査でも、同様のデータが得られる。ただし、干渉計の欠陥によるΨ_３に対する寄与が増大して、公称ｘ値および公称θ値を増大させるものと予想される。ミラーおよび干渉計の欠陥ならびにステージの回転がない場合には、Ｘ_２〜−Ｘ_１〜およびＸ_２〜＋Ｘ_１〜は各走査で一定にならなければならない。したがって、干渉計２１０および２２０を用いてモニタされたθの変化およびミラー欠陥に帰することが可能な寄与が決定されれば、その後の各走査中のＸ_２〜−Ｘ_１〜およびＸ_２〜＋Ｘ_１〜の残りの変化は、干渉計の欠陥によるものであることになる。換言すれば、「ミラー・プロフィル」は、最初の走査に関して延べたように各走査ごとに決定することができ、最初の走査で決定されたミラー・プロフィルとその後の走査で決定されるミラー・プロフィルの間の変化は、干渉計によるものである。

ミラー・プロフィル間の変化は、ｙ、ｘおよびθの関数としてパラメータ表示される。これらの変化は、制御装置１７０にある参照テーブルに格納し、リソグラフィ・ツール１００の動作中に測定値を補償するために使用することができる。誤差項は、関数表現することができる。例えば、誤差項は、ｘ、ｙおよびθ、または参照テーブルに格納された表現の一連の直交関数および係数の多次元べき級数で現すこともできる。

いくつかの実施形態では、誤差特性決定モード中に得られた情報を「空間フィルタリング」して、Ψ_３の差動モード成分に関する必要な情報を得ることができる。空間フィルタリングでは、積分変換（例えばフーリエ変換）を用いて走査データを変換し、走査情報を様々な空間周波数成分に展開する。誤差補正項は、様々な空間周波数成分による寄与を積分する、または合計することによって得られる。様々な空間周波数成分に様々に重み付けして、誤差補正項の確度を低下させるそれらの成分による寄与を低下させ（すなわち除去
し）、かつ／または特定の空間周波数成分に対する補正項の感度を高めることが可能である。

積分変換に基づくフィルタリング・アルゴリズムの一例は、以下の数式で得られる。

ここで、Ｆ｛Ｘ｝はＸのフーリエ変換であり、Ｘ_１、Ｍ（ｙ）は誤差特性決定手続きの最初の走査中に得られる表面１８４内の節線の位置であり、Ｘ_１、Ｉ（ｙ）は誤差特性決定手続きのその後の走査中に得られる表面１８４内の節線の位置である。したがって、（Ψ_２−Ψ_１）_Ｍおよび（Ψ_２−Ψ_１）_Ｉは、それぞれ数式（１１）および（１２）の逆フーリエ変換によって得ることが可能である。また、これらの導出では、
Ｘ_２（ｙ）＝Ｘ_１（ｙ＋ｄ_１） （１３）
という置換を利用する。

同相モード成分（Ψ_２＋Ψ_１）_Ｍおよび（Ψ_２＋Ψ_１）_Ｉは、積分変換に基づく同様の空間フィルタリング・アルゴリズムのセットによって得ることができ、以下の数式で得られる。

ただし、フーリエ変換は特定の空間周波数で発散し、それらの周波数で生じた誤差は、数式（１１）、（１２）、（１４）および（１５）によって得ることができない。例えば、

では、
Ｋｄ_１／２＝０、π、２π、．．． （１７）
において特異点がある。

したがって、Ｆ｛Ｘ_１（ｙ）｝についての情報を数式（１６）を用いて決定する場合には、特異点の影響を制限するために、数式（１１）、（１２）、（１４）および（１５）によって与えられる様々な周波数成分の誤差項に対する寄与を積分する際に、乗法的重み関数を導入しなければならない。乗算的重み関数の設計は、信号対雑音比を空間周波数の関数とみなすことによって行うことが可能である。乗算的重み関数の一例は、

である。ここで、ｍは整数であり、

である。その他の乗算的重み関数を用いることも可能である。
数式（１６）の変換は重み関数ｓｉｎ^−１（Ｋ_ｄ／２）を含むが、その他の実施形態では、その他の重み関数を使用することもできる。一般に、重み関数は、ミラー特性決定方法が最も影響を受けにくいミラー表面プロフィル成分に対する感度を高めるものである必要がある。重み関数の例としては、Ｋの線形関数、幾何関数および指数関数がある。

いくつかの実施形態では、誤差特性決定モードの間に得られるミラーおよび／または干渉計に関する情報を使用して、軸上測定値を補正することも可能である。さらに、ミラー表面１８２ならびに／または干渉計２１０および２２０も、同様の誤差特性決定モードを用いて特性決定することができ、この情報を使用して、ｙ軸に沿った軸上測定値および／または軸外し測定値の誤差を小さくすることが可能である。

いくつかの実施形態では、ステージ１４０の配向を制御する制御系に軸外し位置情報が送信される前に軸外し測定値の誤差を補正し、それによりこれらの誤差がステージ位置に含まれることを防止する。

さらに、いくつかの実施形態では、その他の方法を用いて、干渉系内の様々な構成要素によって生じるさらなる誤差を軽減することが可能である。例えば、周期的非線形誤差の影響は、すべてヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）によるものであり、その内容を本願明細書に援用する、「ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲ ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＩＮ ＡＶＥＲＡＧＥ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」と題する同じ所有者に所有される米国特許出願第１０／０９７３６５号、および２００２年７月８日出願の「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＬＯＷ ＳＬＥＷ ＲＡＴＥＳ」と題する米国仮出願第号に対する優先権を主張する、２００３年７月８日出願の「ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国
特許出願第号に記載の技術などによって軽減することが可能である。

別の周期誤差補償技術は、その内容を本願明細書に援用する、ヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による、２００１年１１月５日出願の「ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮ ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ」と題する米国仮出願第６０／３３７４７８号に対する優先権を主張する、２００２年１１月５日出願の「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１０／２８７８９８号に記載されている。

周期誤差補償技術の別の例は、ともにヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）およびピーター・ド・グルート（Ｐｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔ）による、その内容を本願明細書に援用する、２００１年７月６日出願の「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ ＡＮ ＡＮＧＵＬＡＲ ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ ＩＮ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ ＯＲＴＨＯＧＯＮＡＬＬＹ ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ ＩＮＰＵＴ ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ」と題する米国仮特許出願第６０／３０３２９９号に対する優先権を主張する、２００２年６月１７日出願の「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ ＡＮ ＡＮＧＵＬＡＲ ＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥ ＩＮ ＰＲＯＰＡＧＡＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ ＯＲＴＨＯＧＯＮＡＬＬＹ ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ ＩＮＰＵＴ ＢＥＡＭ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１０／１７４１４９号に記載されている。

周期誤差補償技術のさらに別の例は、ヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による、その内容を本願明細書に援用する、２００１年８月２３日出願の「ＴＩＬＴＥＤ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題する米国特許出願第６０／３１４４９０号に記載されている。

その他の周期誤差補償技術としては、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＩＮＧ ＡＮＤ ＣＯＲＲＥＣＴＩＮＧ ＣＹＣＬＩＣ ＥＲＲＯＲＳ ＩＮ ＤＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＡＮＤ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ」と題する米国特許出願第６１３７５７４号、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＱＵＡＮＴＩＦＹＩＮＧ ＮＯＮ−ＬＩＮＥＡＲＩＴＩＥＳ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許第６２５２６６８Ｂ１号、および「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＱＵＡＮＴＩＦＹＩＮＧ ＮＯＮＬＩＮＥＡＲＩＴＩＥＳ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許第６２４６４８１号に記載の技術などがある。これら３つの特許または特許出願は、すべてヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）によるものであり、その内容を本願明細書に援用する。

干渉計の測定経路内の気体の静的変化および非静的変化は、必要ならば最終的な適用分野で補償することができる。静的効果および非静的効果を補償する技術の例は、２００１年１１月１５日出願の「ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＥＦＦＥＣＴＳ ＯＦ ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ ＮＯＮ−ＲＡＮＤＯＭ ＣＨＡＮＧＥＳ ＡＮＤ ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ ＲＡＮＤＯＭ ＦＬＵＣＴＵＡＴＩＯＮＳ ＩＮ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ ＯＦ ＧＡＳ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６０／３３５９６３号に対する優先権を主張する、２００２年１１月１４日出願の「ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＥＦＦＥＣＴＳ ＯＦ ＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳ ＩＮ ＧＡＳ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲＳ」と題する米国特許出願第１０／２９４１５８号、および２００２年１月２４日出願の「ＮＯＮ−ＤＩＳ
ＰＥＲＳＩＶＥ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＵＲＢＵＬＥＮＣＥ ＥＦＦＥＣＴＳ ＯＦ ＧＡＳ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ」と題する米国仮特許出願第６０／３５２０６１号に対する優先権を主張する、２００３年１月２４日出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＩＭＥ−ＶＡＲＹＩＮＧ ＯＰＴＩＣＡＬ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＧＡＳ ＩＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ」と題する米国特許出願第１０／３５０５２２号に記載されている。これらはともにヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）によるものであり、その内容を本願明細書に援用する。

ツール１００などのリソグラフィ・ツールは、コンピュータ・チップなどの大規模集積回路の作製に用いられるリソグラフィの分野で特に有用である。リソグラフィは、半導体製造産業を前進させるための重要な技術である。重ね合わせを改善することは、１００ｎｍまで、また１００ｎｍ以下の線幅（設計基準）では、５つある最大の難問の１つである。例えば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｏａｄｍａｐ（１９９７年）、８２ページを参照されたい。

重ね合わせは、ウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージを位置決めするために使用する距離測定干渉計の性能、すなわち確度および精度によって直接決まる。１台のリソグラフィ・ツールが１年に製造する製品は５千万から１億ドル相当にも上ることもあるので、距離測定干渉計の性能の向上による経済的価値は相当なものになる。リソグラフィ・ツールの歩留まりが１％向上するごとに、集積回路製造業者は１年あたり約１００万ドルの利益を得、リソグラフィ・ツールの製造元も相当な競争の優位性を得ることができる。

リソグラフィ・ツールの役目は、空間的にパターン形成された放射線を、フォトレジストで被覆したウェハに当てることである。この過程は、ウェハのどの位置で放射線を受光するかを決定すること（位置合わせ）、およびその位置のフォトレジストに放射線を当てること（露光）を含む。

前述のように、適切に位置決めするために、ウェハは、専用のセンサで計測することが可能なアライメント・マークをその上に含む。計測したアライメント・マークの位置により、ツール内でのウェハの位置が規定される。この情報と、ウェハ表面の所望のパターン形成の指定とによって誘導されて、空間的にパターン形成された放射線に対するウェハの位置合わせが行われる。この情報に基づいて、フォトレジスト被覆ウェハを支持する並進可能なステージが、ウェハの適切な位置が放射線で露光されるようにウェハを移動させる。

露光中には、放射線源は、パターン形成されたレチクルを照明し、このレチクルが放射線を散乱して空間的にパターン形成された放射線を生成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、以下ではこれらの用語を同じ意味で使用する。縮小リソグラフィの場合には、縮小レンズで散乱放射線を集光し、レチクル・パターンの縮小像を形成する。あるいは、近接印刷の場合には、散乱放射線は短い距離（通常は数ミクロン程度）だけ伝播した後でウェハに当たり、レチクル・パターンの１：１像を生成する。放射線は、放射線パターンをレジスト内の潜像に変換する光化学過程をレジスト内で開始させる。

干渉系は、ウェハおよびレチクルの位置を制御し、レチクル像をウェハ上で位置合わせする位置決め機構の重要な構成要素である。このような干渉系が上述のような特徴を含む場合には、この系が測定する距離の確度は、距離測定値に対する周期誤差の寄与を最小限に抑えると向上する。

一般に、露光系とも呼ばれるリソグラフィ系は、通常は、照明系およびウェハ位置決め系を含む。照明系は、紫外線や可視光線、Ｘ線、電子線、イオン線などの放射線を供給する放射線源と、放射線にパターンを与えることによって空間的にパターン形成された放射線を生成するレチクルまたはマスクとを含む。さらに、縮小リソグラフィの場合には、照明系は、空間的にパターン形成された放射線をウェハ上に結像するためのレンズ・アセンブリを含むことが可能である。結像された放射線で、ウェハを被覆するレジストを露光する。また、照明系は、マスクを支持するマスク・ステージと、マスクを通して送られる放射線に対するマスク・ステージの位置を調節する位置決め系とを含む。ウェハ位置決め系は、ウェハを支持するウェハ・ステージと、結像された放射線に対するウェハ・ステージの位置を調節する位置決め系とを含む。集積回路の作製では、露光工程を複数回行うことが可能である。リソグラフィに関する一般的な参照資料としては、例えば、その内容を本願明細書に援用する、ジェイ・アール・シーツ（Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅａｔｓ）およびビー・ダブリュー・スミス（Ｂ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈ）によるＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ、Ｉｎｃ．、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９９８年）を参照されたい。

上述の干渉系を使用して、ウェハ・ステージおよびマスク・ステージそれぞれの、レンズ・アセンブリや放射線源、支持構造など露光系のその他の構成要素に対する位置を精密に測定することが可能である。このような場合には、干渉系を静止構造に取り付け、測定対象をマスク・ステージおよびウェハ・ステージの一方などの可動要素に取り付ければよい。あるいは、逆に、干渉系を可動物体に取り付け、測定対象を静止物体に取り付けることも可能である。

より一般的には、このような干渉系を使用して、露光系の任意の１つの構成要素の、該露光系の任意のその他の構成要素に対する位置を測定することが可能である。この場合には、干渉系をこれらの構成要素の一方に取り付け、またはそれによって支持し、測定対象を、これら構成要素のもう一方に取り付ける、またはそれによって支持する。

干渉系１１２６を使用する別の例のリソグラフィ・ツール１１００を、図５に示す。この干渉系は、露光系内のウェハ（図示せず）の位置を精密に測定するために使用される。ここで、ステージ１１２２は、露光ステーションに対してウェハを位置決めし、ウェハを支持するために使用される。スキャナ１１００は、その他の支持構造およびそれらの構造が担持する様々な構成要素を担持するフレーム１１０２を含む。露光基部１１０４の上にはレンズ・ハウジング１１０６が取り付けられ、レチクルまたはマスクを支持するために使用されるレチクル・ステージまたはマスク・ステージ１１１６が、レンズ・ハウジング１１０６の上に取り付けられている。露光ステーションに対してマスクを位置決めする位置決め系は、要素１１１７で概略的に示してある。位置決め系１１１７は、例えば、圧電変換器要素およびそれに対応する制御電子機器を含むことが可能である。この記載の実施形態には含まれないが、上述の干渉系の１つまたは複数を使用して、マスク・ステージの位置、ならびにリソグラフィ構造を作製する過程でその位置を正確にモニタしなければならないその他の可動要素の位置を精密に測定することも可能である（上記のシーツ（Ｓｈｅａｔｓ）およびスミス（Ｓｍｉｔｈ）のＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ参照）。

露光基部１１０４の下には、ウェハ・ステージ１１２２を担持する支持基部１１１３が垂下している。ステージ１１２２は、干渉系１１２６によってステージに向けられた測定ビーム１１３４を反射するための平面鏡１１２８を含む。干渉系１１２６に対してステージ１１２２を位置決めするための位置決め系は、要素１１１９で概略的に示してある。位置決め計１１１９は、例えば、圧電変換器要素およびそれに対応する制御電子機器を含む
ことが可能である。測定ビームは反射され、露光基部１１０４に取り付けられた干渉系に戻る。干渉系は、前述のいずれの実施形態のものであってもよい。

動作中には、例えばＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームなどの放射線ビーム１１１０は、ビーム成形光学アセンブリ１１１２を通過し、ミラー１１１４で反射された後に、下向きに進行する。その後、放射線ビームは、マスク・ステージ１１１６によって担持されたマスク（図示せず）を通過する。マスク（図示せず）は、レンズ・ハウジング１１０６内に担持されたレンズ・アセンブリ１１０８を介してウェハ・ステージ１１２２上のウェハ（図示せず）に結像される。基部１１０４およびそれが支持する様々な構成要素は、ばね１１２０として示す減衰系によって環境振動から切り離される。

リソグラフィ・スキャナのその他の実施形態では、上述の干渉系の１つまたは複数を使用して、複数の軸に沿った距離と、例えば（ただしこれらに限定されない）ウェハ・ステージおよびレチクル（またはマスク）ステージに関連する角度とを測定することが可能である。また、ＵＶレーザ・ビームではなく、例えばＸ線ビームや電子ビーム、イオン・ビーム、可視光線など、その他のビームを使用してウェハを露光することも可能である。

いくつかの実施形態では、リソグラフィ・スキャナは、当技術分野でカラム・リファレンスと呼ばれるものを含むことも可能である。このような実施形態では、干渉系１１２６は、例えばレンズ・ハウジング１１０６など放射線ビームを方向付ける何らかの構造に取り付けられた基準ミラー（図示せず）に当たる外部基準経路に沿って、基準ビーム（図示せず）を送る。基準ミラーは、基準ビームを反射して干渉系に戻す。ステージ１１２２で反射された測定ビーム１１３４とレンズ・ハウジング１１０６に取り付けられた基準ミラーで反射された基準ビームとを干渉系１１２６で結合されることにより生じる干渉信号は、放射線ビームに対するステージの位置の変化を示す。さらに、その他の実施形態では、干渉系１１２６は、レチクル（またはマスク）ステージ１１１６あるいはスキャナ系のその他の可動構成要素の位置の変化を測定するように位置決めすることも可能である。最後に、干渉系は、スキャナに加えて、またはスキャナの代わりにステッパを使用するリソグラフィ・システムでも、同様に使用することが可能である。

当技術分野で周知のとおり、リソグラフィは、半導体デバイスの製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５４８３３４３号には、このような製造方法の各工程が概略的に記載されている。以下、図６（ａ）および図６（ｂ）を参照しながら、これらの工程について説明する。図６（ａ）は、半導体チップ（例えばＩＣやＬＳＩ）や液晶パネル、ＣＣＤなどの半導体デバイスを製造する過程を示す流れ図である。工程１１５１は、半導体デバイスの回路を設計する設計工程である。工程１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスクを作製する工程である。工程１１５３は、シリコンなどの材料を用いてウェハを作製する工程である。

工程１１５４は、前処理と呼ばれるウェハ工程であり、前述のように用意したマスクおよびウェハを用いて、リソグラフィによってウェは上に回路を形成する工程である。十分な空間解像度でマスク上のパターンと一致する回路をウェハ上に形成するために、リソグラフィ・ツールを干渉法によってウェハに対して位置決めすることが必要である。本明細書に記載の干渉方法および干渉系は、このウェハ工程で用いられるリソグラフィの有効性を改善するのに特に有用である。

工程１１５５は、後処理と呼ばれる組み立て工程であり、工程１１５４で処理したウェハを半導体チップにする工程である。この工程は、組み立て（ダイシングおよび接合）と、パッケージング（チップ封止）とを含む。工程１１５６は、検査工程であり、工程１１５５で製造された半導体デバイスの動作性チェックや耐久性チェックなどを行う。これら
の工程によって半導体デバイスは完成し、出荷される（工程１１５７）。

図６（ｂ）は、ウェハ工程の詳細を示す流れ図である。工程１１６１は、ウェハの表面を酸化する酸化工程である。工程１１６２は、ウェハ表面上に絶縁膜を形成するＣＶＤ工程である。工程１１６３は、蒸着によってウェハ上に電極を形成する電極形成工程である。工程１１６４は、ウェハにイオンを注入するイオン注入工程である。工程１１６５は、ウェハにレジスト（フォトレジスト材料）を塗布するレジスト工程である。工程１１６６は、上述の露光装置によって、露光（すなわちリソグラフィ）によりマスクの回路パターンをウェハ上に印刷する露光工程である。この場合も、上述のように、本明細書に記載の干渉系および干渉方法を使用することによってリソグラフィ工程の確度および解像度が向上する。

工程１１６７は、露光ウェハを現像する現像工程である。工程１１６８は、現像されたレジスト像以外の部分を除去するエッチング工程である。工程１１６９は、エッチング工程後にウェハ上に残っているレジスト材料を分離するレジスト分離工程である。これらの工程を繰り返すことにより、ウェハ上に回路パターンが形成され、重ね合わされる。

上述の干渉系は、対象の相対的な位置を精密に測定する必要があるその他の適用分野でも使用することが可能である。例えば、レーザやＸ線、イオン・ビーム、電子ビームなどの書込みビームによって、基板またはビームを移動させながら基板上にパターンを記録する適用分野では、これらの干渉系を使用して、基板と書込みビームの間の相対的な移動を計測することが可能である。

一例として、ビーム書込みシステム１２００の概略を図７に示す。源１２１０が書込みビーム１２１２を生成し、ビーム合焦アセンブリ１２１４が、可動ステージ１２１８によって支持される基板１２１６に向けて放射線ビームを送る。ステージの相対位置を決定するために、干渉系１２２０は、ビーム合焦アセンブリ１２１４に取り付けられたミラー１２２４に向けて基準ビーム１２２２を送り、ステージ１２１８に取り付けられたミラー１２２８に向けて測定ビーム１２２６を送る。ビーム合焦アセンブリに取り付けられたミラーに基準ビームが当たるので、このビーム書込みシステムは、カラム・リファレンスを使用したシステムの一例である。干渉系１２２０は、前述の干渉系のいずれであってもよい。干渉系が計測した位置の変化は、基板１２１６上の書込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉系１２２０は、基板１２１６上の書込みビーム１２１２の相対位置を示す測定信号１２３２を制御装置１２３０に送信する。制御装置１２３０は、ステージ１２１８を支持して位置決めする基部１２３６に出力信号１２３４を送信する。さらに、制御装置１２３０は、源１２１０にも信号１２３８を送信し、基板の選択した箇所でのみ光物理的または光化学的変化を生じさせるのに十分な強度で書込みビームが基板に当たるように、書込みビーム１２１２の強度を変化させる、または書込みビーム１２１２を遮断する。

さらに、いくつかの実施形態では、制御装置１２３０は、例えば信号１２４４を用いて、ビーム合焦アセンブリ１２１４に基板の一部領域を書込みビームで走査させることが可能である。その結果、制御装置１２３０は、この系のその他の構成要素に対して、基板にパターン形成するように指示する。パターン形成は、通常は、制御装置に記憶された電子設計パターンに基づいて行われる。ある適用分野では、書込みビームは基板を被覆するレジストにパターンを形成し、別の適用分野では、書込みビームは、例えばエッチングするなど、基板に直接パターンを形成する。

このようなシステムの重要な適用分野は、前述のリソグラフィ方法で使用されるマスクおよびレチクルの作製である。例えば、リソグラフィ・マスクを作製するには、電子ビー
ムを使用して、クロムで被覆したガラス基板にパターン形成することが可能である。書込みビームが電子ビームである場合には、ビーム書込みシステムは電子ビーム経路を真空内に封入する。また、書込みビームが例えば電子ビームまたはイオン・ビームである場合には、ビーム合焦アセンブリは、４重極レンズなど、真空下で帯電粒子を基板に向けて基板上に合焦させるための電界発生器を含む。書込みビームが例えばＸ線やＵＶ、可視光線などの放射線ビームであるその他の場合には、ビーム合焦アセンブリは、放射線を基板に向けて基板上に合焦させるための、上記の電界発生器に相当する光学部品を含む。

本発明のいくつかの実施形態について説明した。しかし、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、様々な修正を加えることができることを理解されたい。したがって、その他の実施形態は、頭記の特許請求の範囲に含まれる。

リソグラフィ・ツールの１実施形態を示す斜視図。 図１に示すリソグラフィ・ツールのステージおよび干渉系を示す上面図。 高安定平面鏡干渉計を示す概略図。 アッベ・オフセット誤差を示す概略図。 干渉計を含むリソグラフィ・ツールの１実施形態を示す概略図。 集積回路を作製する工程を説明する流れ図。 集積回路を作製する工程を説明する流れ図。 干渉系を含むビーム書込みシステムを示す概略図。

Claims (58)

1. 干渉計を使用して第１の測定軸に沿ったステージの位置ｘ_１を測定する工程と、
   該第１の測定軸とほぼ平行な第２の測定軸に沿ったステージの位置ｘ_２を測定する工程と、
   該第１の測定軸とほぼ平行な第３の軸に沿ったアライメント・マークの位置を、ｘ_１およびｘ_２、ならびに該干渉計の欠陥を特性決定する情報からなる所定の情報から計算した補正項Ψ_３に基づいて決定する工程と、
   からなるステージ上のアライメント・マークの位置を決定する方法。
2. ｘ_１およびｘ_２がそれぞれ、前記第１の測定軸および前記第２の測定軸における鏡の位置に対応する、請求項１に記載の方法。
3. ｘ_２が第２の干渉計を用いて測定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記所定の情報が、前記第２の干渉計の欠陥を特性決定する情報からなる、請求項３に記載の方法。
5. 前記補正項Ψ_３が、前記第１および第２の測定軸とほぼ直交する方向に前記ステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応するＸ_２およびＸ_１の積分変換に関連する寄与からなる、請求項１に記載の方法。
6. 前記積分変換がフーリエ変換である、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の測定軸と前記第２の測定軸の間の間隔をｄ_１とし、Ｋ_ｄが２πｄ_１に相当するものとして、Ｘ_１およびＸ_２の様々な周波数成分によるΨ_３に対する寄与に重み付けして、Ｋ_ｄおよびＫ_ｄの高調波の近傍の空間周波数成分に対するΨ_３の感度を高める、請求項５に記載の方法。
8. γが前記第１の軸に対する測定軸の位置に関連し、前記第３の軸と該測定軸とが距離ｄ_２だけ間隔をあけ、θが該測定軸に対する前記ステージの配向角に関連するものとして、アライメント・マークの位置が、
   ｘ_３＝（１−γ）ｘ_１＋γｘ_２＋ｄ_２θ―Ψ_３
   で与えられる前記第３の軸上の位置ｘ_３に関連する、請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の軸と前記第２の軸とが距離ｄ_１だけ間隔をあけ、前記第１の軸と測定軸とが距離γｄ_１だけ間隔をあけている、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の測定軸とほぼ直交するｙ軸に沿って前記ステージの位置を干渉法によってモニタする工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 測定ビームが、前記鏡によって複数回反射される、請求項１に記載の方法。
12. 前記所定の情報が、前記鏡の表面の変化を特性決定する情報からなる、請求項１に記載の方法。
13. 前記鏡の表面の変化を特性決定する前記情報が、様々な空間周波数について前記鏡の表面の変化を特性決定する情報からなり、前記補正項に対する様々な空間周波数からの寄与に対して様々に重み付けを行う、請求項１２に記載の方法。
14. Ｘ_２およびＸ_１が、前記第１および第２の測定軸とほぼ直交する方向に前記ステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応するものであるとして、前記補正項Ψ_３が、Ｘ_２−Ｘ_１の積分変換に関連する寄与からなる、請求項１に記載の方法。
15. Ｘ_２およびＸ_１が、前記第１および第２の測定軸とほぼ直交する方向に前記ステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応するものであるとして、前記補正項Ψ_３が、Ｘ_２＋Ｘ_１の積分変換に関連する寄与からなる、請求項１に記載の方法。
16. 前記干渉計の欠陥により、該干渉計を用いて測定される干渉位相が、前記第１の測定軸に沿った測定対象の相対位置の関数として非周期的かつ非線形的に変化する、請求項１に記載の方法。
17. 干渉系の欠陥に関する補正項を、該干渉系に対する測定対象の第１の自由度および第２の自由度の測定値から決定する工程と、
    該干渉系を用いてその後に得られる該測定対象の第３の自由度の測定値を、該補正項に基づいて補正する工程とからなる方法。
18. 前記第１の自由度および前記第２の自由度がそれぞれ、前記干渉系の第１の軸および第２の軸に対する前記測定対象の位置からなる、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の軸が、前記第２の軸とほぼ平行である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第３の自由度が、前記第１および第２の軸とほぼ平行な第３の軸に対する前記測定対象の位置からなる、請求項１９に記載の方法。
21. 前記第２の軸が、前記第１の軸と前記第３の軸の間に位置する、請求項２０に記載の方法。
22. 前記測定対象が、平面鏡からなる、請求項１７に記載の方法。
23. 前記補正項が、前記平面鏡の表面の変化に関連する情報をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記鏡の表面の変化に関連する前記情報が、様々な空間周波数について前記鏡の表面の変化を特性決定する情報からなり、前記補正項に対する様々な空間周波数からの寄与に対して様々に重み付けを行う、請求項２３に記載の方法。
25. 前記干渉系が、動作中に前記第１および第２の自由度をモニタする第１および第２の干渉計からなり、前記補正項が、該第１および第２の干渉計の欠陥に関連する情報からなる、請求項１７に記載の方法。
26. 前記欠陥が、バルク欠陥からなる、請求項２５に記載の方法。
27. 前記欠陥が、表面欠陥からなる、請求項２５に記載の方法。
28. 前記干渉系の前記欠陥が、前記第１および第２の自由度の一方に沿った前記測定対象の相対位置の関数として非周期的かつ非線形的に変化する、該干渉系によって測定される干渉位相からなる、請求項１７に記載の方法。
29. 前記補正項を決定する工程が、前記モニタした自由度の和または差に対する寄与に対して
    、様々な空間周波数ごとに様々に重み付けすることを含む、請求項１７に記載の方法。
30. 干渉系のほぼ平行な１対の測定軸に対して相対的に鏡表面を走査して、該測定軸に沿った、該鏡表面の相対位置が異なる複数の走査経路を探す工程と、
    該走査中に、該干渉系を用いて該干渉測定軸に対する該鏡表面の位置Ｘ_１およびＸ_２をモニタする工程と、
    該モニタした位置に基づいて、該走査経路のそれぞれについて該鏡表面のプロフィルを決定する工程と、
    該鏡のプロフィル間の差に基づいて、該干渉計の欠陥に関連する補正項を決定する工程とからなる方法。
31. 前記鏡のプロフィルを決定する工程が、前記走査経路のそれぞれについて、前記鏡表面上の複数の位置についてのＸ_１およびＸ_２に対する前記鏡表面の平均勾配を決定することからなる、請求項３０に記載の方法。
32. 前記鏡のプロフィルを決定する工程が、前記複数の位置についての前記鏡表面の前記平均勾配に対する適合状態を決定することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記鏡のプロフィルを決定する工程が、前記平均勾配の、前記適合状態からの変化を決定することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記補正項を決定する工程が、前記鏡表面上の前記複数の位置について前記鏡表面の前記平均勾配の積分変換を行うことからなる、請求項３１に記載の方法。
35. 前記積分変換が、鏡表面の変化に対する様々な空間周波数からの寄与に関連する情報を与え、前記補正項を決定する工程が、前記補正項に対する一部の空間周波数からの寄与に対して、その他の空間周波数からの寄与に対するのとは異なる重み付けを行うことを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 各走査経路について前記鏡のプロフィルを決定する工程が、前記走査中に、前記測定軸に対する前記鏡表面の配向をモニタすることからなる、請求項３０に記載の方法。
37. 前記鏡のプロフィルを決定する工程が、前記鏡表面上の前記複数の位置についての前記鏡表面の前記平均勾配に対して、前記鏡表面の前記モニタした配向の変化の補償を行うことをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
38. 前記走査経路が、前記測定軸とほぼ直交する、請求項３０に記載の方法。
39. 前記測定軸に対する複数の公称回転角について前記走査経路のうちの１つに沿って前記鏡表面を走査し、前記公称回転角のそれぞれについて鏡走査プロフィルを決定する、請求項３０に記載の方法。
40. 第１の干渉計を用いて測定した第１の軸に対する鏡の自由度の測定値を、様々な空間周波数についての第１の干渉計の欠陥を補償する情報に基づいて補正する工程からなり、該様々な空間周波数による該補正に対する寄与に対して様々に重み付けを行う、方法。
41. 第２の干渉計が、前記第１の軸と平行でありかつ前記第１の軸からずれた第２の軸に沿った前記鏡の自由度をモニタする、請求項４０に記載の方法。
42. 前記情報が、前記第２の干渉計の欠陥を補償する、請求項４１に記載の方法。
43. 前記第１の干渉計が第２の軸に沿った前記鏡の自由度をモニタしており、ｄが前記第２の軸と第３の軸の間の間隔であり、Ｋ_ｄが２πｄに対応するものとして、前記干渉計の欠陥による様々な空間周波数成分からの前記補正に対する寄与を重み付けして、Ｋ_ｄまたはＫ_ｄの高調波の近傍の空間周波数成分に対する補正の感度を高める、請求項４１に記載の方法。
44. 第１の軸に沿った鏡表面の位置ｘ_１をモニタするように構成された干渉計と、
    該干渉計に接続された電子制御装置とからなり、動作中に該電子制御装置が、ｘ_１、第２の軸に沿った該鏡表面の位置であるｘ_２、および該干渉計の欠陥を特性決定する情報からなる所定の情報から計算される補正項Ψ_３に基づいて第３の軸に沿った該鏡表面の位置を決定する、装置。
45. ｘ_２をモニタするように構成された第２の干渉計をさらに含む、請求項４４に記載の装置。
46. 前記補正項Ψ_３が、前記第２の干渉計の欠陥を特性決定する情報からなる所定の情報から計算される、請求項４５に記載の装置。
47. 前記補正項Ψ_３が、前記鏡表面の欠陥を特性決定する情報からなる所定の情報から計算される、請求項４５に記載の装置。
48. 前記第１の軸が、前記第２の測定軸とほぼ平行である、請求項４４に記載の装置。
49. 前記第３の軸が、前記第１の軸とほぼ平行であり、前記第２の軸が前記第１の軸と前記第３の軸の間に位置する、請求項４８に記載の装置。
50. ウェハを支持するステージと、
    空間的にパターン形成された放射線を該ウェハ上に結像する照明系と、
    該結像した放射線に対する該ステージの位置を調節する位置決め系と、
    該結像した放射線に対する該ステージの位置をモニタする請求項４４に記載の装置とからなる、ウェハ上に集積回路を作製する際に使用されるリソグラフィ・システム。
51. ウェハを支持するステージと、
    放射線源、マスク、位置決め系、レンズ・アセンブリ、および請求項４４に記載の装置を含む照明系とからなり、
    動作中に、該放射線源が、マスクを通して放射線を送出して空間的にパターン形成された放射線を生成し、該位置決め系が、該放射線源からの放射線に対する該マスクの位置を調節し、該レンズ・アセンブリが、該空間的にパターン形成された放射線を該ウェハ上に結像し、該装置が、該放射線源からの放射線に対する該マスクの位置をモニタする、ウェハ上に集積回路を作製する際に使用されるリソグラフィ・システム。
52. 基板にパターン形成するための書込みビームを供給する源と、
    該基板を支持するステージと、
    該基板に対して該書込みビームを送出するビーム送出アセンブリと、
    該ステージおよび該ビーム送出アセンブリを相対的に位置決めする位置決め系と、
    該ビーム送出アセンブリに対する該ステージの位置をモニタする請求項４４に記載の装置とからなる、リソグラフィ・マスクの作製に使用されるビーム書込みシステム。
53. 可動ステージ上でウェハを支持する工程と、
    空間的にパターン形成された放射線を該ウェハ上に結像する工程と、
    該ステージの位置を調節する工程と、
    請求項１、１７または４０に記載の方法を用いて該ステージの位置をモニタする工程とからなる、ウェハ上に集積回路を作製する際に使用されるリソグラフィ方法。
54. マスクを通して入力放射線を送出して空間的にパターン形成された放射線を生成する工程と、
    該入力放射線に対して該マスクを位置決めする工程と、
    請求項１、１７または４０に記載の方法を用いて該入力放射線に対する該マスクの位置をモニタする工程と、
    該空間的にパターン形成された放射線をウェハ上に結像する工程とからなる、集積回路の作製に使用されるリソグラフィ方法。
55. リソグラフィ・システムの第１の構成要素をリソグラフィ・システムの第２の構成要素に対して位置決めして、空間的にパターン形成した放射線でウェハを露光する工程と、
    請求項１、１７または４０に記載の方法を用いて該第２の構成要素に対する該第１の構成要素の位置をモニタする工程とからなる、ウェハ上に集積回路を作製するためのリソグラフィ方法。
56. 請求項５３、５４または５５に記載のリソグラフィ方法を含む、集積回路を作製する方法。
57. 請求項５０または５１に記載のリソグラフィ・システムを用いることを含む、集積回路を作製する方法。
58. 基板にパターン形成するために該基板に対して書込みビームを送出する工程と、
    該書込みビームに対して該基板を位置決めする工程と、
    請求項１、１７または４０に記載の方法を用いて、該書込みビームに対する該基板の位置をモニタする工程とからなる、リソグラフィ・マスクを作製する方法。

Images