JP4790632B2

JP4790632B2 - 多軸干渉計ならびに多軸干渉計を用いる方法およびシステム

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Publication number: JP4790632B2
Application number: JP2006549361A
Authority: JP
Inventors: エイ．ヒル、ヘンリー
Original assignee: Zygo Corp
Current assignee: Zygo Corp
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2025-01-06
Also published as: US7548322B2; WO2005067579A2; WO2005067579A3; US7283248B2; JP2007518104A; US20050146727A1; US20080117428A1

Description

本出願は、米国特許法第１１９条に基づき以下の出願に対して優先権を主張する。仮出願第６０／５３４，４８１号明細書、発明の名称「ミラー・マッピング用の多軸干渉計（MULTI-AXIS INTERFEROMETER FOR MIRROR MAPPING）」（２００４年１月６日出願）、仮出願第６０／５３５，０７８号明細書、発明の名称「ミラー・マッピング用の多軸干渉計(MULTI-AXIS INTERFEROMETER FOR MIRROR MAPPING)」（２００４年１月７日出願）、および仮出願第６０／５６４，４４８号明細書、発明の名称「ミラー・マッピング用の多軸干渉計およびデータ処理(MULTI-AXIS INTERFEROMETER AND DATA PROCESSING FOR MIRROR MAPPING)」（２００４年４月２２日出願）。仮出願第６０／５３４，４８１号明細書、第６０／５３５，０７８号明細書、および第６０／５６４，４４８号明細書の全内容は、本明細書において参照により取り入れられている。

本発明は、干渉計ならびに干渉計を用いるシステムおよび方法に関する。

変位測定干渉計では、光学的干渉信号に基づいて、基準物体に対する測定物体の位置の変化をモニタする。干渉計では、測定物体から反射された測定ビームを、基準物体から反射された基準ビームと重ね合わせて干渉させることによって、光学的干渉信号を生成する。

多くの応用例において、測定および基準ビームは、直交偏光であるとともに周波数が異なっている。異なる周波数の生成は、たとえば、レーザ・ゼーマン***によって、音響光学的な変調によって、あるいはレーザ内部において復屈折素子を用いて等によって行なわれる。直交偏光しているため、偏光ビーム・スプリッタによって、測定および基準ビームを測定および基準物体にそれぞれ送ることができ、また反射された測定および基準ビームを組み合わせて、重なり合う出射側測定および基準ビームを形成することができる。重なり合う出射側ビームによって出力ビームが形成される。出力ビームはその後、偏光子を通過する。

偏光子によって、出射側測定および基準ビームが混合されて、混合ビームが形成される。混合ビーム内の出射側測定および基準ビームの成分が互いに干渉する結果、混合ビームの強度が、出射側測定および基準ビームの相対的な位相とともに変化する。

混合ビームの時間に依存する強度が、検出器によって測定されて、その強度に比例する電気的干渉信号が生成される。測定および基準ビームの周波数は異なるため、電気的干渉信号には、出射側測定および基準ビームの周波数間の差に等しいビート周波数を有する「ヘテロダイン」信号が含まれる。測定および基準経路の長さが、たとえば測定物体を含むステージの並進によって、互いに変化している場合には、測定されるビート周波数には、２ｖｎｐ／λに等しいドップラ・シフトが含まれる。ここで、ｖは測定および基準物体の相対速度、λは測定および基準ビームの波長、ｎは光ビームが通過する媒体たとえば空気または真空の屈折率、ｐは基準および測定物体までの光路数である。測定される干渉信号の位相変化は、測定物体の相対位置の変化に対応する。たとえば、２πの位相の変化は、実質的にλ／（２ｎｐ）の距離変化Ｌに対応する。距離２Ｌは、往復の距離変化、または測定物体を含むステージとの間の距離の変化である。言い換えれば、位相Φは、理想的には、Ｌに正比例しており、以下のように表現することができる。

ここで、ｋ＝２πｎ／λである。

残念ながら、観察可能な干渉位相Φ^〜は、位相Φに必ずしも等しいとは限らない。たとえば、干渉計の多くには、非線形性たとえば「周期誤差」として知られるものが含まれている。周期誤差は、測定される干渉信号の観察可能な位相および／または強度への寄与として表現することができ、たとえば光路長２ｐｎＬの変化に対して正弦的に依存する。詳細には、位相の一次の周期誤差は、たとえば（４πｐｎＬ）／λに正弦的に依存し、位相の二次の周期誤差は、たとえば２（４πｐｎＬ）／λに正弦的に依存する。より高次の周期誤差が存在する可能性もあるとともに、副高調波の周期誤差、ならびに検出器および信号処理エレクトロニクスを備える干渉計システムの他の位相パラメータに正弦的に依存する周期誤差も存在する可能性がある。このような周期誤差を定量化するための種々の技術が、以下の文献に記載されている。共通所有の米国特許第６，１３７，５７４号明細書、米国特許第６，２５２，６８８号明細書、および米国特許第６，２４６，４８１号明細書（ヘンリー、エイ．ヒル）。

周期誤差に加えて、非周期的非線形性または非周期誤差が存在する。非周期誤差源の一例は、干渉計の測定経路における光学ビームの回折である。回折に起因する非周期誤差は、たとえばシステムの挙動を分析することによって決定されている。これはたとえば、Ｊ．−Ｐ．モンカリン（Monchalin ）、Ｍ．Ｊ．ケリー（Kelly ）、Ｊ．Ｅ．トーマス（Thomas）、Ｎ．Ａ．カーニット（Kurnit）、Ａ．スゾーク（Szoke ）、Ｆ．ツェルニケ（Zernike ）、Ｐ．Ｈ．リー（Lee ）、およびＡ．ジャーバン（Javan ）、「高精度２ビーム走査型マイケルソン干渉計による正確なレーザ波長測定（Accurate Laser Wavelength Measurement With A Precision Two-Beam Scanning Michelson Interferometer ）」、アプライド・オプティクス（Applied Optics），２０（５），７３６〜７５７，１９８１の研究に見出される。

第２の非周期誤差源は、干渉計素子を横断する光学ビームの「ビーム・シアリング」の影響、ならびに基準および測定ビームの一方の他方に対する横シアリングである。ビーム・シアリングの原因は、たとえば、干渉計までの入力ビームの伝搬方向の変化、または二重光路平面ミラー干渉計たとえば差動平面ミラー干渉計（ＤＰＭＩ：Differential Plane Mirror Interferometer）または高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ：High Stability Plane Mirror Interferometer）における物体ミラーの方位の変化である可能性がある。

干渉計オプティクスにおける不均一性によって、基準および測定ビーム内に波面誤差が生じる場合がある。基準および測定ビームが、このような不均一性を通して互いに同一線上で伝搬すると、結果として生じる波面誤差は等しくなり、干渉分光信号に対するそれらの寄与は互いに打ち消し合うことになる。しかし、より典型的には、出力ビームの基準および測定ビーム成分は、互いに対して横方向に変移させられる、すなわち、相対的なビーム・シアーを有する。このようなビーム・シアーによって、波面誤差は、出力ビームから得られる干渉分光信号に対して誤差をもたらすことになる。

さらに、多くの干渉分光システムでは、ビーム・シアーは、測定物体の位置または角度方向の変化に伴って変化する。たとえば、相対的なビーム・シアーの変化が、平面ミラー測定物体の角度方向の変化によって導入される可能性がある。したがって、測定物体の角度方向の変化によって、対応する誤差が干渉分光信号内に生成される。

ビーム・シアーおよび波面誤差の影響は、出力ビームの成分を成分の偏光状態に関して混合するために用いる手順、および混合された出力ビームを検出して電気的な干渉信号を生成するために用いる手順に依存する。混合された出力ビームの検出は、たとえば、混合ビームを検出器上に何らフォーカスすることなく検出器によって行なっても良いし、混合された出力ビームを、検出器上にフォーカスされたビームとして検出して行なっても良いし、混合された出力ビームを単一モードまたはマルチ・モードの光ファイバ内に送り、光ファイバを透過する混合された出力ビームの一部を検出して行なっても良い。ビーム・シアーおよび波面誤差の影響は、混合された出力ビームを検出するための手順においてビーム・ストップが用いられるならば、ビーム・ストップの特性にも依存する。一般的に、混合された出力ビームを検出器に送信するために光ファイバを用いたときには、干渉分光信号内の誤差は悪化する。

測定される干渉信号の振幅変動は、多くのメカニズムの最終結果である可能性がある。メカニズムの１つは、出力ビームの基準成分および測定成分の相対的なビーム・シアーであり、これは、たとえば測定物体の方位の変化の結果である。

分散測定の応用例では、光路長測定が、複数の波長たとえば、５３２ｎｍおよび１０６４ｎｍにおいてなされ、また光路長測定は、距離測定干渉計の測定経路内でのガスの分散を測定するために使用される。分散測定を用いて、距離測定干渉計によって測定した光路長を、物理的な長さに変換することができる。このような変換は重要となる可能性がある。なぜならば、測定物体までの物理的な距離が変わらなくても、ガス乱流によって、および／または測定アーム内のガスの平均濃度の変化によって、測定される光路長に変化が生じる可能性があるからである。

前述した干渉計は、多くの場合に、半導体ウェハ上に集積回路を生成するためのリソグラフィにおいて使用されるスキャナおよびステッパ内の測定システムのコンポーネントである。このようなリソグラフィ・システムに含まれるのは通常、ウェハを支持および固定する並進可能なステージと、放射ビームをウェハ上へ送るために用いられるフォーカシング・オプティクスと、ステージを露光ビームに対して並進させるためのスキャナまたはステッパ・システムと、１つまたは複数の干渉計である。各干渉計では、ステージに取り付けられた平面ミラーに測定ビームを送り、そこから反射される測定ビームを受け取る。各干渉計は、その反射された測定ビームを、対応する基準ビームと干渉させ、総合して干渉計が、放射ビームに対するステージの位置の変化を正確に測定する。干渉計によって、リソグラフィ・システムは、ウェハのどの領域を放射ビームに露出させるかを、精密に制御することができる。

多くのリソグラフィ・システムおよび他の応用例においては、測定物体には、各干渉計からの測定ビームを反射する１つまたは複数の平面ミラーが含まれる。測定物体の角度方向の小さい変化（たとえば、ステージのピッチングおよび／またはヨーの変化に対応する）によって、平面ミラーから反射される各測定ビームの方向が変わる可能性がある。補償しないままでいると、測定ビームが変更することで、対応するそれぞれの干渉計において、出射側測定ビームと基準ビームとの重なりが減少する。さらに、これらの出射側測定ビームおよび基準ビームは、互いに平行に伝播することがなく、混合ビームを形成するときにそれらの波面がアライメントされることもない。その結果、出射側測定ビームと基準ビームとの間の干渉が、混合ビームの横方向プロファイルにおいて変化するため、検出器が測定する光学的強度においてエンコードされる干渉情報が損なわれる。

この問題に対処するために、従来の干渉計の多くには、測定ビームを平面ミラーに再び戻すレトロリフレクタが含まれており、測定ビームが干渉計と測定物体との間の経路を「２度通過する」ようになっている。レトロリフレクタがあるために、出射側測定ビームの方向が測定物体の角度方向の変化に鈍感となることが保証される。平面ミラー干渉計内で実施した場合、構成の結果、一般的に高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）と言われるものになる。しかし、レトロリフレクタを用いた場合であっても、出射側測定ビームの横方向位置は、測定物体の角度方向の変化に敏感なままである。また、干渉計内のオプティクスを通る測定ビームの経路も、測定物体の角度方向の変化に敏感なままである。

実際には、干渉分光システムを用いて、ウェハー・ステージの位置を複数の測定軸に沿って測定する。たとえば、ｘ−ｙ面内にウェハー・ステージが位置するデカルト座標系が定義される場合、通常、ウェハー・ステージがｘ−ｙ面に沿って並進するときのステージのｘおよびｙ位置とともにｚ軸に対するステージの角度方向について測定を行なう。さらに、ｘ−ｙ面からのウェハー・ステージの傾きをモニタすることも望ましい。たとえば、このような傾きを正確に特徴付けることは、ｘおよびｙ位置におけるアッベ・オフセット誤差の計算に対して必要となる場合がある。以上のように、所望する応用例に応じて、測定すべき自由度は最大５つであり得る。さらに、いくつかの応用例では、ｚ軸に対するステージの位置をモニタすることも望ましく、結果として６番目の自由度となる。

各自由度を測定するために、干渉計を用いて、対応する測定軸に沿って距離変化をモニタする。たとえば、ステージのｘおよびｙ位置とともにｘ，ｙ，およびｚ軸に対するステージの角度方向を測定するシステムの場合には、少なくとも３本の空間的に分離された測定ビームがウェハー・ステージの一方の側から反射し、少なくとも２本の空間的に分離された測定ビームがウェハー・ステージの他方の側から反射する。たとえば以下の文献を参照されたい。米国特許第５，８０１，８３２号明細書、発明の名称「５本の測定軸を用いて基板上にマスク・パターンを繰り返して画像化するための方法およびデバイス（METHOD OF AND DEVICE FOR REPETITIVELY IMAGING A MASK PATTERN ON A SUBSTRATE USING FIVE MEASURING AXES ）」。なお、この文献の内容は本明細書において参照により取り入れられている。各測定ビームを基準ビームと再結合して、対応する測定軸に沿っての光路長変化をモニタする。測定ビームごとにウェハー・ステージに接触する箇所が異なるため、ウェハー・ステージの角度方向を、光路長測定値の適切な組み合わせから導き出すことができる。したがって、システムには、モニタすべき各自由度に対して、ウェハー・ステージに接触する少なくとも１本の測定ビームが含まれる。さらに、前述したように、各測定ビームは、ウェハー・ステージの角度方向の変化によって干渉分光信号が損なわれることがないように、ウェハー・ステージを２度通過する。測定ビームは、物理的に分離された干渉計から生成しても良いし、複数の測定ビームを生成する多軸干渉計から生成しても良い。

干渉分光システムの平面ミラー測定物体における不完全性に起因する表面変化が存在すると、干渉分光システムを用いて行なう変位測定および角度測定に誤差が導入される。これらの誤差の影響は、干渉計の測定軸から離れて位置するマークの箇所を決定するときに、大きくなる場合がある。しかし軸外測定に対するこれらの誤差の影響は、ミラー表面のプロファイルが分かっているならば、減らすことも取り除くこともできる。

干渉分光システムとして、２つの干渉計を利用して平面ミラー測定物体を２本の平行な測定軸に沿ってモニタするシステムを用いて、ミラー表面プロファイルを走査線に沿ってマッピングすることができる。これは、２本の測定軸のそれぞれにおいて基準点に対するミラー表面の変位をモニタすることを、測定軸に直交する方向にミラーを走査しながら行なうことによって、実現される。ミラーが載置されるステージが干渉計に対して回転しないか、またはわずかなステージ回転も独立にモニタされて明らかになる場合には、変位測定値間の差から、２本の測定軸間のミラー表面の平均勾配の測定値が得られる。さらに、走査線上で勾配を積分することによって、ミラー表面の完全に平坦な表面からのずれ（ミラー「不均一さ」とも言われる）の測定値が得られる。

一般的に、第１の態様において、本発明を特徴付ける装置は、少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計を含む。各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、少なくとも３本の測定軸は共通面内にあり、各出力ビームは、共通のビーム経路に沿って測定物体までの光路を形成する成分を含む。

一般的に、他の態様においては、本発明を特徴付ける装置は、少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計であって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含む、多軸干渉計と、多軸干渉計に結合されるとともに、少なくとも３本の測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体に対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ）の値を計算するように構成された電子処理システムとを含む。

一般的に、他の態様においては、本発明を特徴付ける装置は、少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計であって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、各出力ビームは、共通の測定ビーム経路に沿って測定物体までの１つの光路を形成する成分を含む、多軸干渉計と、測定物体が、測定軸に非平行な間隔に沿って干渉分光システムに対して走査されるときに、出力ビームから測定物体の表面形状についての情報プロファイルを導き出すように構成された電子プロセッサとを含む。

一般的に、他の態様においては、本発明を特徴付ける装置は、少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計であって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含む、多軸干渉計と、多軸干渉計に結合されるとともに、少なくとも３本の測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体の表面形状プロファイルの二次空間微分に関係付けられる式の値（たとえばＳＤＰ）を計算するように構成された電子処理システムとを含む。

一般的に、さらなる態様においては、本発明を特徴付ける方法は、少なくとも３本の出力ビームを生成することであって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含む、生成すること、少なくとも３本の測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体に対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ）の値を計算することを含む。

一般的に、他の態様において、本発明を特徴付ける方法は、少なくとも３本の出力ビームを生成することであって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、各出力ビームは、共通の測定ビーム経路に沿って測定物体までの１つの光路を形成する成分を含む、生成すること、測定物体が、測定軸に非平行な間隔に沿って干渉分光システムに対して走査されるときに、出力ビームから測定物体の表面形状についての情報プロファイルを導き出すことを含む。

装置および／または方法の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。
少なくとも３本の測定軸は、平行とすることができる。少なくとも３本の測定軸は、共通面内にあるとすることができる。少なくとも３本の出力ビームはそれぞれ、共通の測定ビーム経路に沿って測定物体までの１つの光路を形成する成分を含むことができる。装置はさらに、多軸干渉計に結合されるとともに、３本の測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体に対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ）の値を計算するように構成された電子処理システムを含むことができる。ＳＤＰは、式（ｘ_２−ｘ_１）−η（ｘ_３−ｘ_２）（ｘ_ｉは、ｉ番目の測定軸に対する干渉分光システムと測定物体との間の距離に対応し、ηは非ゼロ定数である）によって与えることができる。ηは、上式の値が、共通面に直交する軸の周りの測定物体の回転に対して二次までの範囲で敏感ではないように選択することができる。電子プロセッサは、測定軸に直交する軸に沿っての干渉計に対する測定物体の複数の位置のそれぞれに対してＳＤＰの値を計算するように、かつその複数の値に基づいて測定物体に対する表面形状についての情報を決定するように構成することができる。電子プロセッサは、少なくとも３本の出力ビームからの干渉分光情報の少なくとも一部に基づいて測定物体の位置をモニタするように構成することができる。電子プロセッサはさらに、モニタする位置の精度を向上させるために表面形状についての情報を用いるように構成することができる。

多軸干渉計はさらに、１つまたは複数のさらなる出力ビームであって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含む、さらなる出力ビームを生成するように構成され、さらなる出力ビームに対応する測定軸は、少なくとも３本の測定軸とは同一平面にないようにすることができる。さらなる出力ビームに対応する測定軸は、少なくとも３本の測定軸に平行とすることができる。

装置はさらに、マスクを通る放射によって基板を露光するように構成されたマイクロリソグラフィ・ツールをさらに含み、多軸干渉計は、マイクロリソグラフィ・ツール内の基板の位置についての情報を提供するように構成することができる。測定物体を、ウェハを支持するように構成されたウェハー・ステージに機械的に結合することができる。あるいは、多軸干渉計を、ウェハを支持するように構成されたウェハー・ステージに機械的に結合し、測定物体を、マイクロリソグラフィ・ツールの硬いフレームに機械的に結合することができる。

装置がさらに、マスクを通る放射によって基板を露光するように構成されたマイクロリソグラフィ・ツールを含み、多軸干渉計を、マイクロリソグラフィ・ツール内のマスクの位置についての情報を提供するように構成することができる。測定物体を、マスクを支持するように構成されたマスク・ステージに機械的に結合することができる。あるいは、多軸干渉計を、ウェハを支持するように構成されたウェハー・ステージに機械的に結合し、測定物体を、マイクロリソグラフィ・ツールの硬いフレームに機械的に結合することができる。

多軸干渉計を、少なくとも３本のビームを少なくとも一度だけ測定物体と接触するように送り、各ビームを他のビームと組み合わせて出力ビームを生成するように構成することができる。装置はさらに、測定物体が測定軸に非平行な間隔に沿って多軸干渉計に対して走査されるときに、出力ビームから測定物体の表面プロファイルについての情報を導き出す電子プロセッサを含むことができる。測定物体が走査される間隔は、測定軸に直交することができる。

測定物体を干渉分光システムに対して走査する実施形態では、測定物体を走査する間隔は、測定軸に直交することができる。
本発明の実施形態は、以下の優位性の１つまたは複数を含むことができる。

本発明の実施形態には、測定物体が干渉計アセンブリに対して走査される間に平面ミラー測定物体の表面形状をモニタするために使用できる干渉分光アセンブリが含まれる。したがって、干渉分光システムがリソグラフィ・ツール内の測定システムの一部を形成する場合には、干渉分光システムによって、測定システムが用いる測定物体の現場（in situ ）測定を実現することができ、その結果、測定システムを校正するために必要なツール・ダウンタイムを減らすことができる。

本発明の実施形態を用いて、平面ミラー測定物体の表面形状に関係付けられるパラメータの値を測定することができる。特定の実施形態においては、このパラメータはＳＤＰである。平面ミラー測定物体がリソグラフィ・ツール内の測定システムの一部である実施形態では、ウェハが処理される間に、ＳＤＰを測定することができる。したがって、ミラーの表面形状についての情報を、ウェハ処理の間に得ることができる。この結果、リソグラフィ・ツールを維持するために必要な時間を減らすことができ、その結果、ツールのスループットが増加する。

平行または公称上平行と参照されるビームおよび／または軸は、完全な平行から、測定値へのずれの影響が無視できる（たとえば、必要な測定精度よりも約１桁以上小さい）かそうでなければ補償される程度まで、ずれていても良い。

同一平面または公称上同一平面にあると参照されるビームおよび／または軸は、完全な同一平面から、測定値へのずれの影響が無視できる（たとえば、必要な測定精度よりも約１桁以上小さい）かそうでなければ補償される程度まで、ずれていても良い。

直交または公称上直交と参照されるビームおよび／または軸は、完全な直交から、測定値へのずれの影響が無視できる（たとえば、必要な測定精度よりも約１桁以上小さい）かそうでなければ補償される程度まで、ずれていても良い。

特別に定義されない限り、本明細書で用いられる技術用語および科学用語はすべて、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者によって広く理解されているものと同じ意味を有する。

本発明の他の特徴、目的、および優位性は、以下の詳細な説明から明らかとなる。
種々の図面における同様の参照符号は、同様の要素を示す。

平面ミラー測定物体を用いる干渉分光法の測定システムにおける誤差は、システム内で用いられるミラーの表面形状が分かっている場合には、低減することができる。表面形状が分かっていれば、理想的なミラーからの表面形状の変化を補償することができる。しかし、測定システムのミラーの表面形状は、時間とともに変化する可能性がある。そのため、測定システムの精度は、システムの存続時間とともに低下する可能性がある。したがって、測定システム内で用いられるミラーの表面形状は、システムの精度を維持するために周期的に再測定されなければならない。

平面ミラー測定物体の表面形状が正確に分かっていれば、高い精度が要求される応用例で測定システムを用いる場合に、特に有益となる可能性がある。このような応用例の例は、リソグラフィ・ツール内に存在する。リソグラフィ・ツールでは、測定システムが、ツール内でウェハまたはマスクを支持するステージの位置をモニタするために用いられる。いくつかの実施形態においては、ミラーの表面形状についての情報を決定するために、外部測定方法を用いることができる。この方法では、ミラーをリソグラフィ・ツールから取り外して、装置の他の部分を用いて測定する。しかし、ミラーを取り替えるまで測定システムを用いることができないため、ツールは一般的に、このようなメンテナンスの間は役に立たない。またミラーの表面形状が変化する可能性があるのは、ツールがツール内に再挿入されたときであり（たとえば、ミラーをツールに機械的に取り付けることに付随する応力の結果）、その結果、測定システムに原因不明の誤差源が導入される。現場（in situ ）測定法を用いた場合には、これらの誤差を緩和することができる。なぜならば、表面形状の測定が行なわれるのは、ミラーをツールに取り付ける間であり、ツールへの取り付けに付随する応力にミラーが適合した後だからである。さらに、現場方法は、ツールがサービシングに対してオフラインである時間を減少させることで、ツール・スループットを向上させることができる。

本出願では、ミラーの表面形状についての情報を、リソグラフィ・ツール内でツールの動作中に得ることができる干渉分光システムが開示される。より一般的には、本システムおよび方法は、リソグラフィ・ツール内で用いることに限定されず、他の応用例（たとえばビーム書き込みシステム）において用いることも可能である。特定の実施形態においては、ステージ・ミラーの表面形状を現場で測定およびモニタするための手順は、一つには、各ミラーに対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ：Second Differential Parameter ）を測定することに基づく。ＳＤＰの級数表現における最低次の項は、表面形状の関数表現の二次空間微分（たとえば、表面形状関数のテイラー級数表示の二次の項に対応する）に、関係付けられる。したがって、空間波長が比較的大きい場合には、ＳＤＰは実質的に、ミラー表面形状の二次微分に等しい。一般的に、ＳＤＰは、ステージ・ミラーに対する干渉分光アセンブリの方位によって決定される平面内でのミラーと交差する線に対して、決定される。

付加的にまたは代替的に、ＳＤＰの値を、リソグラフィ・ツールにおけるウェハの通常の処理サイクルとの並列処理として現場で測定するために、ＳＤＰの値の測定を、ウェハ処理サイクルとともに、たとえばリソグラフィ・ツールのプログラムされたメンテナンス手順の間に、連続して行なうことができる。ここでは、ＳＤＰの値の決定も、現場で行なわれる。

ＳＤＰの測定は、多軸／平面干渉計を用いて行なうことができる。図１ａに示すのは、多軸平面ミラー干渉計１００の一実施形態である。多軸平面ミラー干渉計１００は、複数の測定ビームを測定物体１２０（たとえば、平面ミラー測定物体）に、それぞれ２回接触するように送る。干渉計１００は、複数の出力ビーム１８１〜１８３および１９１〜１９３を生成する。これらのビームのそれぞれには、対応する測定軸に沿っての干渉分光システムと測定物体との間の距離の変化についての干渉分光情報が含まれている。

干渉計１００の特性として、各出力ビームに含まれる測定成分が、２本の共通の測定ビーム経路の一方に沿って測定物体まで１つの光路を形成することを、二次光路に対する別個の測定ビーム経路に沿って測定物体まで送られる前に行なう。同様の干渉計が、共通所有の米国特許出願番号１０／３５１，７０７号明細書（ヘンリー、エイ．ヒル）（２００３年１月２７日出願）、発明の名称「複数自由度干渉計（MULTIPLE DEGREE OF FREEDOM INTERFEROMETER ）」に開示されている。なお、この文献の内容は本明細書において参照により取り入れられている。

干渉計１００には、非偏光ビーム・スプリッタ１１０が含まれている。非偏光ビーム・スプリッタ１１０は、一次入力ビーム１１１を、２本の二次入力ビーム１１２Ａおよび１１２Ｂに分割する。また干渉計１００には、偏光ビーム・スプリッタ１１５が含まれている。偏光ビーム・スプリッタ１１５は、二次入力ビーム１１２Ａと１１２Ｂとを、一次測定ビーム１１３Ａおよび１１３Ｂと、一次基準ビーム１１４Ａおよび１１４Ｂとにそれぞれ分割する。干渉計１００は、一次測定ビーム１１３Ａおよび１１３Ｂを、測定物体１２０に垂直方向の異なる箇所で接触する経路に沿って送る。同様に、一次基準ビーム１１４Ａおよび１１４Ｂを、基準ミラー１３０に異なる箇所で接触する基準ビーム経路に沿って送る。また干渉計１００には、４分の１波長プレート１２２および１２４が含まれている。４分の１波長プレート１２２は、偏光ビーム・スプリッタ１１５と測定物体１２０との間に位置する。一方で、４分の１波長プレート１２４は、偏光ビーム・スプリッタ１１５と基準ミラーとの間に位置する。４分の１波長プレートによって、偏光ビーム・スプリッタと測定物体または基準ミラーとの間で送られる２度通過するビームの偏光状態は、９０°だけ回転する。従って、偏光ビーム・スプリッタを透過する入射ビームは、反射していたならばその出射時の偏光状態で反射している。

以下の説明は、一次測定ビーム１１３Ａおよび一次基準ビーム１１４Ａに関するものである。干渉計１００では、測定ビーム１１３Ｂおよび基準ビーム１１４Ｂが、類似の経路に沿って送られる。偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）１１５は、反射した一次測定ビーム１１３Ｂを透過させる。そして、一次測定ビーム１１３Ｂは、レトロリフレクタ１４０によって、ＰＢＳ１１５に向けて逆に反射される（一次測定ビーム１１３Ｂは、同様のレトロリフレクタ１４１によって反射される）。複合光学部品１５０には、非偏光ビーム・スプリッタ１５１および１５２とリフレクタ１５３とが含まれていて、一次測定ビーム１１３Ａを３本の二次測定ビーム１６１，１６２，１６３に分割する。ＰＢＳ１１５は、３本の二次測定ビームを透過させる。これらは、一次測定ビーム１１３Ａと共有する水平面内の３つの異なる位置で測定物体１２０に接触する経路に沿って伝搬する。そして、ＰＢＳ１１５は、測定物体１２０から反射される３本の二次測定ビームを、出力経路に沿って送る。

ＰＢＳ１１５は、一次基準ビーム１１４Ａを、レトロリフレクタ１４０に向けて反射する。一次測定ビームの場合と同様に、光学部品１５０は、レトロリフレクタ１４０によって反射される一次基準ビーム１１４Ａを、３本の二次基準ビーム１７１，１７２，１７３に分割する。ＰＢＳ１１５は、二次基準ビーム１７１，１７２，１７３を、基準ミラー１３０に向けて、一次基準ビーム１１４Ａと共有する平面内の３つの異なる位置における経路に沿って反射する。ＰＢＳ１１５は、基準物体１３０から出力経路に沿って反射される二次基準ビーム１７１，１７２，１７３を透過させ、その結果、それらは測定ビーム１６１，１６２，１６３と重なり合って、出力ビーム１８１，１８２，１８３をそれぞれ形成する。出力ビームの位相は、一次測定ビームの経路および二次測定ビームの経路が定義する３本の測定軸に沿っての測定物体の位置についての情報を伝える。

また干渉計１００には、４分の１波長プレート１２２と測定物体１２０との間に位置するウィンドウ１６０が含まれる。
図１ｂに、平面ミラー測定物体に入射する測定ビームのパターンを示す。ミラー表面における測定ビームの入射角度は、測定軸が座標系のｘ軸に平行であるときに、公称上ゼロである。図１ｂに、ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３に対応する最上部の多軸／平面干渉計の測定軸の箇所を示す。ｘ_１およびｘ_２に対応する測定軸間の間隔と、ｘ_１およびｘ_３に対応する測定軸間の間隔は、それぞれｂ_２とｂ_３である。一般的に、ｂ_２およびｂ_３は、要求どおりに変えることができる。ｂ_２は、（ｂ_３−ｂ_２）と同じであっても良いし、異なっていても良い。いくつかの実施形態においては、軸間隔を比較的狭いものにすることができる（たとえば、約１０ｃｍ以下、約５ｃｍ以下、約３ｃｍ以下、約２ｃｍ以下）。たとえば、測定解像度が軸間隔に依存する場合、測定軸の少なくとも２つの間の間隔が比較的狭ければ、測定解像度を増加させることができる。

また図１ｂには、一次単一光路測定ビームｘ_０’に対応する箇所と、二次光路測定ビームｘ_１’，ｘ_２’，ｘ_３’に対応する箇所とが示されている。ステージ・ミラーまでの二重光路に対応する線形変位測定値と、ステージ・ミラーまでの単一光路に対応する線形変位測定値との間の関係は、以下によって与えられる。

２つの線形変位ｘ_ｉとｘ_ｊ（ｉ≠ｊ）間の差は、ｘ_０’とは無関係である。すなわち、

二次差分パラメータ（ＳＤＰ）は、３軸／平面干渉計に対して、以下のように定義される。すなわち、３軸／平面干渉計が定義する平面内でのステージ回転の角度と、平面からのステージ・ミラー表面の逸脱とを伴う３次および／または高次の効果による場合を除いて、二次差分パラメータが個々のミラーの変位にもミラーの回転にも敏感とならないように定義される。ＳＤＰの定義において、変位測定値ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３の種々の組み合わせを用いても良い。ｘ軸ステージ・ミラーに対するＳＤＰの定義の１つは、たとえば以下のようになる。

または、

ここで、

である。なお、ＳＤＰは、式（３）を用いて、単一光路変位の項で表すことができる。すなわち以下の通りである。

対応する式が、ｙ軸ステージ・ミラーに適用される。

ＳＤＰの値の測定に関連する３軸／平面干渉計の所定の特性が明らかとなる。たとえば、前述したように、ＳＤＰは、ＳＤＰを測定しているミラーの変位とは無関係である。またＳＤＰは一般に、３次以上の効果を除いて、ＳＤＰを測定しているミラーの回転とは無関係である。ＳＤＰは、３軸／平面干渉計における一次単一光路測定ビーム経路ｘ_０’の特性とは無関係のはずである。ＳＤＰは、３軸／平面干渉計におけるレトロリフレクタの特性とは無関係のはずである。さらにＳＤＰは、３軸／平面干渉計の平均温度の変化とは無関係のはずであり、３軸／平面干渉計における線形温度勾配とは無関係のはずである。ＳＤＰは、３軸／平面干渉計における特定のコンポーネントの屈折率の線形空間勾配とは無関係のはずである。ＳＤＰは、３軸／平面干渉計におけるコンポーネント間の接合剤の屈折率および／または厚みの線形空間勾配とは無関係のはずである。またＳＤＰは、ＳＤＰを測定するために用いる３軸／平面干渉計のコンポーネントの製造中に導入される「プリズム効果」とは無関係のはずである。

図２は、一対の直交して配置された干渉計または干渉計サブシステムを用いる干渉分光システム１５の概略的な斜視図である。これによって、ステージ上に載置されるステージ・ミラーの形状を、１つまたは複数の基準線に沿って現場で特徴付けることができる。図２に示したように、システム１５には、半導体製品たとえば集積回路、チップ、またはフラット・パネル・ディスプレイを作製するためのマイクロリソグラフィ・ツールの一部を形成するステージ１６が含まれる。ステージ１６には、ｙ方向に対して長尺状のｙ−ｚ反射面５１を有する平面ステージ・ミラー５０が取り付けられている。

またステージ１６には、ｘ方向に対して長尺状のｘ−ｚ反射面６１を有する他の平面ステージ・ミラー６０が固定して載置されている。ミラー５０および６０は、ステージ１６上に、それらの反射面５１および６１がそれぞれ公称上互いに直交するように、載置されている。ステージ１６は、別の状況では、公称上平面並進するように載置されるが、たとえば、ベアリングおよび駆動メカニズムの許容範囲によるｘ，ｙ，ｚ軸の周りの小角度の回転が与えられても良い。通常動作では、システム１５は、ｘの設定値に対してｙ方向に走査が行なわれるように操作されるように構成されている。

干渉計（または干渉計サブシステム）が、オフ・ステージで固定して載置されている。干渉計は概略的に１０で示されている。干渉計１０の目的は一般に、反射表面５１のＳＤＰを測定すること、およびステージ１６がｙ方向に並進するときのｘ方向におけるステージ１６の位置とｙおよびｚ軸の周りのステージ１６の角度回転とを測定することにある。干渉計１０には、２つの３軸／平面干渉計たとえば図１ａに示す干渉計１００が含まれている。干渉計は、干渉分光ビームが、１２として示される光路に概ね沿ってミラー５０との間で進むように配置される。

また２０で概略的に示される干渉計（または干渉計サブシステム）も、オフ・ステージで固定して載置されている。干渉計２０の目的は一般に、反射表面６１のＳＤＰを測定すること、およびステージ１６がｘ方向に並進するときのｙ方向におけるステージ１６の位置とｘおよびｚ軸の周りのステージ１６の角度回転とを測定することにある。干渉計２０には、２つの３軸／平面干渉計たとえば図１ａに示す干渉計１００が含まれている。干渉計は、干渉分光ビームが、２２として指定される光路に概ね沿ってミラー６０との間で進むように配置される。

ｘ軸ステージ・ミラー５０に対するＳＤＰの値を、ｙ方向におけるミラー位置の関数として測定することを、対応するｘ軸箇所およびステージ・ミラー方位を固定された値に公称上保持した状態で行なう。加えて、ｙ軸ステージ・ミラー６０に対するＳＤＰの値を、ｙ軸ステージ・ミラーのｘ方向における位置の関数として測定することを、対応するｙ軸箇所およびステージ方位を固定された値に公称上保持した状態で行なう。

ステージの方位を、３軸／平面干渉計の一方または両方を用いて得られる情報から、最初に決定することができる。しかし、ステージ・ミラーの個々の走査中に、ステージの方位を、ｘ軸およびｙ軸のステージ・ミラーに対するそれぞれのＳＤＰに対する値の測定に対して、モニタする必要はない。なぜならば、ＳＤＰは、３次の効果を除いてステージ・ミラーの方位とは無関係だからである。

いくつかの実施形態においては、ステージ・ミラーの表面形状についての情報を、そのミラーに対応するＳＤＰから決定することができる。たとえば、ｘ軸のステージ・ミラーに対する表面形状についての情報を、そのミラーに対して取得されるＳＤＰ（ｙ）から決定することができる。前述したように、空間変化が測定軸の離隔距離（たとえばｂ_２および／またはｂ_３）のオーダ以上である表面形状の成分に対しては、ＳＤＰは、走査中に干渉計軸がたどる線に沿ってのミラー表面形状の二次空間微分に対応する。したがって、表面形状の表現ξ（ｙ）は、走査範囲上でＳＤＰ（ｙ）を積分することによって、決定することができる。数学的には、ξ（ｙ）は以下のように表現することができる。

ここでＬは、ＳＤＰを測定するｙ軸に沿っての範囲である。積分定数は、ｘ−ｙ面内でのミラー表面の変位および固定された角度方向に関連している。これらは一般的に、表面形状の誤差関数の表現には関連しない。

ｘ軸のステージ・ミラーに対する表面形状の誤差関数は、一般的にｙおよびｚ両方の関数であり、ｙ軸のステージ・ミラーに対する表面形状の誤差関数は、一般的にｘおよびｚ両方の関数である。ｚ依存性の特性を扱うための一般化は、後に、２つの３軸／平面干渉計システムを用いることとともに、２つの３軸／平面干渉計システムが定義する２つの平面に対応する２つの異なる平行面内でのｘ軸ステージ・ミラーとｙ軸ステージ・ミラーとの間の角度を測定する手順によって扱われる。

前述したように、ＳＤＰの値を測定してこの値をその後に、ミラーについての情報とすることができる。この情報は、通常のウェハ処理サイクルの間および／または通常のウェハ処理サイクル以外の時間の間および／またはリソグラフィ・ツールにステージ・ミラーを組み込む前に得ることができる。

実施形態においては、種々の誤差補償技術を用いて、測定値における他の誤差源を減らすことができる。たとえば、線形変位測定値に存在する周期誤差は、以下の文献などで説明される１つまたは複数の技術を用いることによって、低減すること（たとえば取り除く）および／または補償することができる。共通所有の米国特許出願第１０／０９７，３６５号明細書、発明の名称「平均干渉計測における周期誤差減少（CYCLIC ERROR REDUCTION IN AVERAGE INTERFEROMETRIC MEASUREMENTS）」、および米国特許出願第１０／６１６，５０４号明細書、発明の名称「干渉分光システムにおける周期誤差補償（CYCLIC ERROR COMPENSATION IN INTERFEROMETRY SYSTEMS ）」（仮出願第１０／３９４，４１８号明細書、発明の名称「低スルー・レートに対する電子周期誤差補償（ELECTRONIC CYCLIC ERROR COMPENSATION FOR LOW SLEW RATES ）」に対して優先権を主張する）。これらはすべてヘンリー、エイ．ヒルによるものであり、またこれらの文献の内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。

他の周期誤差補償技術の例が、以下の文献に記載されている。共通所有の米国特許出願第１０／２８７，８９８号明細書、発明の名称「干渉分光法の周期誤差補償（INTERFEROMETRIC CYCLIC ERROR COMPENSATION ）」（仮出願第１０／３３７，４７８号明細書、発明の名称「周期誤差補償および解像度増強（CYCLIC ERROR COMPENSATION AND RESOLUTION ENHANCEMENT）」に対して優先権を主張する）（ヘンリー、エイ．ヒル）。なお、以上の文献の内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。

周期誤差補償技術の他の例が、以下の文献に記載されている。米国特許出願第１０／１７４，１４９号明細書、発明の名称「直交偏光入力ビーム成分間の伝搬における角度差を用いた干渉分光システムおよび方法（INTERFEROMETRY SYSTEM AND METHOD EMPLOYING AN ANGULAR DIFFERENCE IN PROPAGATION BETWEEN ORTHOGONALLY POLARIZED INPUT BEAM COMPONENTS）」（仮出願６０／３０３，２９９号明細書、発明の名称「直交偏光入力ビーム成分間の伝搬における角度差を用いた干渉分光システムおよび方法」に対して優先権を主張する）。両方ともヘンリー、エイ．ヒルおよびピータ・デ・グルート（Peter de Groot）によるものであり、またこれらの文献の内容は両方とも、本明細書において参照により全体として取り入れられている。

周期誤差補償技術のさらなる例が、以下の文献に記載されている。共通所有の仮出願１０／３１４，４９０号明細書、発明の名称「傾斜干渉計（TILTED INTERFEROMETER ）」（ヘンリー、エイ．ヒル）。なお、この文献の内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。

周期誤差補償に対する他の技術としては、以下の文献に記載されるものが挙げられる。米国特許第６，１３７，５７４号明細書、発明の名称「距離測定および分散干渉分光法における周期誤差を特徴付けて補正するためのシステムおよび方法（SYSTEMS AND METHODS FOR CHARACTERIZING AND CORRECTING CYCLIC ERRORS IN DISTANCE MEASURING AND DISPERSION INTERFEROMETRY ）」、米国特許第６，２５２，６６８Ｂ１号明細書、発明の名称「干渉分光システムにおける非線形性を定量化するためのシステムおよび方法（SYSTEMS AND METHODS FOR QUANTIFYING NONLINEARITIES IN INTERFEROMETRY SYSTEMS）」、および米国特許第６２４６，４８１号明細書、発明の名称「干渉分光システムにおける非線形性を定量化するためのシステムおよび方法」（これら３つの文献はすべてヘンリー、エイ．ヒルによる）。なお上記３つの特許および特許出願の内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。

ＳＤＰの測定値における統計的精度の改善が、ＳＤＰの測定の比較的低いバンド幅（平均化またはロー・パス・フィルタリングを用いた対応する線形変位測定のバンド幅と比較して）を利用することによって得られる。比較的低いバンド幅が生じる理由は、測定軸に沿ってのミラー変位に対してＳＤＰが不変であるため、およびミラーの回転に対してＳＤＰが不変（少なくとも二次まで）であるためである。ＳＤＰの変動は主に、ミラーを測定軸に直交して走査するときのミラー表面形状の変動の結果として起こり、ミラー走査速度に依存するが、一般的に、３軸／平面干渉計において使用する検出器のサンプリング・レートよりもはるかに低いレートで起こる。たとえば、ｂ_２≒２０ｍｍで、ステージの走査速度が０．５ｍ／ｓである場合、ＳＤＰの測定値のバンド幅は２５Ｈｚのオーダである（これと比較して、個々の検出器の典型的なサンプリング・レートは１０ＭＨｚのオーダである）。

ＳＤＰの測定値におけるオフセット誤差の影響は、人工物ウェハを使用し、人工物ウェハを１８０度だけ回転させ、オフセット誤差の影響を補償することによって、測定することができる。オフセット誤差がＳＤＰにおいて生じる理由は、ＳＤＰが３つの異なる干渉計測定値から導き出され、３つの干渉計はそれぞれ、基準および測定ビーム経路それぞれにおける相対変化のみを測定するからである。加えて、オフセット誤差は、時間とともに変化する場合がある。なぜならば、３つの干渉計のそれぞれの校正は、たとえば温度変化が原因で、互いに変化する場合があるからである。人工物ウェハは、互いに精度良く離間して配置された複数のアライメント・マークを含むウェハである。したがって、測定システムの校正は、システムのアライメント・センサを用いてマークを位置決めすること、および測定システムを用いて測定した各アライメント・マーク間の変位を、分かっている変位と比較することによって行なうことができる。オフセット誤差の影響を測定するために、ｘ軸ステージ・ミラーとｙ軸ステージ・ミラーとの間の角度を測定することができる。測定は、干渉計システム１０が備える３軸／平面干渉計が１つなのか２つなのかに基づいて、１つまたは複数の平面において、人工物ウェハを使用することおよび人工物ウェハを９０度だけ回転させることによって行なう。

前述の説明は、特定の干渉計アセンブリ、すなわち干渉計１００に関するものであるが、一般的に他のアセンブリも、ＳＤＰおよび他のパラメータに対する値を得るために用いることができる。たとえば、いくつかの実施形態においては、測定物体の位置を、３本を超える同一平面内の軸（たとえば、４本以上の軸、５本以上の軸）に沿ってモニタするように、干渉計アセンブリを構成することができる。さらに、干渉計には非同一平面の測定軸が含まれているが、他の実施形態では、同一平面内の軸だけを含めることができる。また共通の測定ビーム経路の相対位置は、干渉計１００内の位置に限定される訳ではない。たとえば、いくつかの実施形態においては、共通の測定ビーム経路の両側にビーム経路が共通面内で位置する代わりに、共通の測定ビーム経路を最も外側の経路とすることができる。特定の実施形態においては、個々の（複合ではない）光学部品を、用いることができる。たとえば、第１の経路測定ビームをその他の測定ビームに分割するために、独立支持型のビーム・スプリッタを用いることができる。このような構成によって、ビームの相対間隔、したがって多軸干渉計における測定軸の相対間隔を調整することができる。

前述したように、リソグラフィ・ツールは、大規模集積回路たとえばコンピュータ・チップなどの製造に用いられるリソグラフィ応用例において、特に有用である。リソグラフィは、半導体製造業界におけるキー・テクノロジ・ドライバである。オーバーレイの向上は、１００ｎｍライン幅（デザイン・ルール）に至るまで、およびそれより下において最も困難な５つの課題の１つである。これについては、たとえば、半導体業界ロードマップ（Semiconductor Industry Roadmap），ｐ．８２（１９９７）を参照されたい。

オーバーレイは、ウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージの位置合わせに用いられる距離測定干渉計の性能、すなわち精度および正確性に直接依存する。リソグラフィ・ツールによって５０００万〜１億ドル／年の製品が生産されることが考えられるため、距離測定干渉計の性能が向上することによって得られる経済的な価値は、相当なものになる。リソグラフィ・ツールの歩留まりが１％増加するごとに、約１００万ドル／年の経済的利益が集積回路製造業者にもたらされるとともに、実質的な競争力のある優位性がリソグラフィ・ツール供給メーカにもたらされる。

リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターニングされた放射を、フォトレジスト・コーティングされたウェハ上に送ることである。プロセスには、ウェハのどの箇所が放射を受け取るべきかを決定すること（アラインメント）、および放射をフォトレジストのその箇所に当てること（露光）が含まれる。

前述したように、ウェハの位置を正確に合わせるために、ウェハ上には、専用のセンサによって測定可能なアラインメント・マークが含まれる。アラインメント・マークの測定位置によって、ツール内でのウェハの箇所が定義される。この情報によって、ウェハ表面の所望するパターニングの仕様とともに、空間的にパターニングされた放射に対するウェハのアラインメントが誘導される。こ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ェハを支持する並進可能なステージが、ウェハを移動させて、ウェハの正確な箇所が放射によって露光されるようにする。

露光時、放射源が、パターニングされたレチクルを照明し、レチクルによって放射が散乱されて、空間的にパターニングされた放射が生成される。レチクルはマスクとも言われる。以下では、これらの用語は交換可能に用いられる。縮小リソグラフィの場合、散乱された放射は縮小レンズによって集められて、レチクル・パターンの縮小画像が形成される。あるいは、近接印刷の場合には、散乱された放射は、ウェハに接触する前に短い距離（通常はミクロンのオーダ）を伝搬して、レチクル・パターンの１：１画像を生成する。放射によって、レジスト内で光化学的なプロセスが始まり、放射パターンがレジスト内の潜像に変換される。

干渉分光測定システム、たとえば前述したものは、位置合わせメカニズムの重要なコンポーネントである。位置合わせメカニズムによって、ウェハおよびレチクルの位置が制御されて、ウェハ上でレチクル画像が位置合わせされる。このような干渉分光システムが、前述した特徴を含むならば、システムが測定する距離の精度を向上させること、および／またはオフライン・メンテナンスをすることなく精度をより長い期間に渡って維持することができるため、その結果、歩留まりの増加およびツール・ダウンタイムの低下によりスループットを上げることができる。

一般的に、リソグラフィ・システム（露光システムとも言われる）には通常、照明システムおよびウェハ位置合わせシステムが含まれる。照明システムには、紫外線、可視、Ｘ線、電子、またはイオン放射などの放射を供給するための放射源、および放射にパターンを与えるためのレチクルまたはマスクが含まれており、この結果、空間的にパターニングされた放射が生成される。加えて、縮小リソグラフィの場合には、空間的にパターニングされた放射をウェハ上に結像するためのレンズ・アセンブリを、照明システムに含めることができる。結像された放射によって、ウェハ上にコーティングされたレジストが、露光される。また照明システムには、マスクを支持するためのマスク・ステージと、マスクを通して送られる放射に対してマスク・ステージの位置を調整するための位置合わせシステムとが含まれる。ウェハ位置合わせシステムには、ウェハを支持するためのウェハー・ステージと、結像された放射に対してウェハー・ステージの位置を調整するための位置合わせシステムとが含まれる。集積回路の製造には、複数の露光ステップを含むことができる。リソグラフィについての概略的な参考文献としては、たとえば、以下のものを参照されたい。Ｊ．Ｒ．シーツ（Sheats）およびＢ．Ｗ．スミス（Smith ）、マイクロリソグラフィ：科学および技術（Microlithography: Science and Technology）（マーセル・デッカ（Marcel Dekker ）社、ニューヨーク、１９９８）。なお、この文献の内容は本明細書において参照により取り入れられている。

前述した干渉分光システムを用いれば、ウェハー・ステージおよびマスク・ステージのそれぞれの位置を、露光システムの他のコンポーネント、たとえばレンズ・アセンブリ、放射源、または支持構造に対して正確に測定することができる。このような場合、干渉分光システムを静止構造に取り付けて、測定物体を可動要素たとえばマスクおよびウェハー・ステージの一方に取り付けることができる。あるいは、状況を逆にして、干渉分光システムを可動物体に取り付けて、測定物体を静止物体に取り付けることもできる。

より一般的には、このような干渉分光システムを用いて、露光システムの任意の１つの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、測定することができる。すなわち干渉分光システムを、１つのコンポーネントに取り付けるか、あるいはこれによって支持し、測定物体を、他のコンポーネントに取り付けるか、あるいはこれによって支持する。

図３に、他の例として、干渉分光システム１１２６を用いたリソグラフィ・ツール１１００を示す。干渉分光システムを用いて、露光システム内のウェハ（図示せず）の位置を正確に測定する。ここでは、ステージ１１２２を用いて、露光ステーションに対してウェハを位置合わせして支持する。スキャナ１１００には、フレーム１１０２が含まれている。フレーム１１０２には、他の支持構造およびこの構造上に保持される種々のコンポーネントが保持されている。露光ベース１１０４の上部には、レンズ・ハウジング１１０６が載置されている。レンズ・ハウジング１１０６の上部には、レチクルまたはマスク・ステージ１１１６が載置されている。レチクルまたはマスク・ステージ１１１６は、レチクルまたはマスクを支持するために用いられる。露光ステーションに対してマスクを位置合わせするための位置合わせシステムを、要素１１１７によって概略的に示す。位置合わせシステム１１１７には、たとえば、圧電性のトランスデューサ素子および対応する制御エレクトロニクスを含めることができる。説明したこの実施形態には含まれていないが、前述した干渉分光システムの１つまたは複数を用いて、マスク・ステージの位置だけでなく、リソグラフィ構造の製造プロセスにおいて位置を正確にモニタしなければならない他の可動素子も正確に測定することができる（上記のシーツおよびスミスのマイクロリソグラフィ：科学および技術を参照のこと）。

露光ベース１１０４の下には、支持ベース１１１３が吊るされており、この支持ベース１１１３にはウェハー・ステージ１１２２が保持されている。ステージ１１２２には、平面ミラー１１２８が含まれている。平面ミラー１１２８は、干渉分光システム１１２６によってステージに送られる測定ビーム１１５４を反射するためのものである。干渉分光システム１１２６に対してステージ１１２２を位置合わせするための位置合わせシステムを、要素１１１９によって概略的に示す。位置決めシステム１１１９には、たとえば、圧電性のトランスデューサ素子および対応する制御エレクトロニクスを含めることができる。測定ビームは反射されて、露光ベース１１０４上に載置された干渉分光システムまで戻る。干渉分光システムは、前述した実施形態のどれであっても良い。

動作時、放射ビーム１１１０、たとえばＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームが、ビーム成形オプティクス・アセンブリ１１１２を通過して、ミラー１１１４で反射された後に下方に進む。その後、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６が保持するマスク（図示せず）を通過する。マスク（図示せず）は、ウェハー・ステージ１１２２上のウェハ（図示せず）上に、レンズ・ハウジング１１０６内に保持されるレンズ・アセンブリ１１０８を介して、結像される。ベース１１０４およびこれによって支持される種々のコンポーネントは、バネ１１２０によって表わされる制動システムによって、環境の振動から隔離されている。

リソグラフィ・スキャナの他の実施形態においては、前述した干渉分光システムの１つまたは複数を用いて、たとえばウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージ（但し、これに限定される訳ではない）に付随する複数の軸に沿っての距離および角度を測定することができる。またＵＶレーザ・ビームではなくて、他のビームを用いてウェハを露光することもできる。たとえば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビーム、および可視の光学ビームなどが挙げられる。

いくつかの実施形態においては、リソグラフィ・スキャナには、当該技術分野においてカラム基準として知られるものを含めることができる。このような実施形態においては、干渉分光システム１１２６から、基準ビーム（図示せず）が外部の基準経路に沿って送られる。外部の基準経路は、放射ビームを送るある構造（たとえばレンズ・ハウジング１１０６）上に載置される基準ミラー（図示せず）に接触する。基準ミラーによって、基準ビームは反射されて、干渉分光システムまで戻る。干渉分光システム１１２６によって干渉信号が生成されるのは、干渉信号ステージ１１２２から反射される測定ビーム１１５４と、レンズ・ハウジング１１０６上に載置される基準ミラーから反射される基準ビームとが組み合わされるときである。干渉信号は、放射ビームに対するステージ位置の変化を示す。さらに他の実施形態においては、干渉分光システム１１２６の位置を、レチクル（またはマスク）ステージ１１１６またはスキャナ・システムの他の可動コンポーネントの位置の変化を測定するような箇所にすることができる。最後に、干渉分光システムは、同様の方法で、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含むリソグラフィ・システムとともに、用いることができる。

当該技術分野において良く知られているように、リソグラフィは、半導体デバイスを作る製造方法の重要な部分である。たとえば米国特許５，４８３，３４３号明細書には、このような製造方法のためのステップの概要が述べられている。以下、図４ａおよび４ｂを参照して、これらのステップについて説明する。図４ａは、半導体チップ（たとえばＩＣまたはＬＳＩ）などの半導体デバイス、液晶パネル、またはＣＣＤの製造手順のフロー・チャートである。ステップ１１５１は、半導体デバイスの回路を設計するための設計プロセスである。ステップ１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスクを製造するためのプロセスである。ステップ１１５３は、シリコンなどの材料を用いることによってウェハを製造するためのプロセスである。

ステップ１１５４は、前工程と呼ばれるウェハ・プロセスである。ここでは、前述のように用意されたマスクおよびウェハを用いて、リソグラフィを通してウェハ上に回路が形成される。ウェハ上に、十分な空間分解能でマスク上のパターンに対応する回路を形成するためには、リソグラフィ・ツールをウェハに対して干渉分光法的に位置合わせする必要がある。本明細書で説明した干渉分光法およびシステムは、ウェハ・プロセスにおいて用いられるリソグラフィの有効性を向上させるのに特に有用であり得る。

ステップ１１５５は、組立ステップであり、後工程と呼ばれる。ここでは、ステップ１１５４によって処理されたウェハが、半導体チップに形成される。このステップには、組立（ダイシングおよびボンディング）とパッケージング（チップ封止）とが含まれる。ステップ１１５６は、検査ステップである。ここでは、ステップ１１５５によって形成された半導体デバイスの操作性チェック、耐久性チェックなどが行なわれる。これらのプロセスを用いて、半導体デバイスは完成され、出荷される（ステップ１１５７）。

図４ｂは、ウェハ・プロセスの詳細を示すフロー・チャートである。ステップ１１６１は、ウェハ表面を酸化させるための酸化プロセスである。ステップ１１６２は、ウェハ表面上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤプロセスである。ステップ１１６３は、蒸着によってウェハ上に電極を形成するための電極形成プロセスである。ステップ１１６４は、ウェハにイオンを注入するためのイオン注入プロセスである。ステップ１１６５は、ウェハにレジスト（感光性材料）を塗布するためのレジスト・プロセスである。ステップ１１６６は、前述した露光装置を通して、ウェハ上にマスクの回路パターンを、露光（すなわち、リソグラフィ）によって印刷するための露光プロセスである。この場合も、前述したように、本明細書で説明した干渉分光システムおよび方法を用いることによって、このようなリソグラフィ・ステップの精度および分解能が改善される。

ステップ１１６７は、露光されたウェハを現像するための現像プロセスである。ステップ１１６８は、現像されたレジスト画像以外の部分を取り除くためのエッチング・プロセスである。ステップ１１６９は、エッチング・プロセスを受けた後にウェハ上に残るレジスト材料を剥離するためのレジスト剥離プロセスである。これらのプロセスを繰り返すことによって、ウェハ上に回路パターンが形成されて重ね合わせられる。

前述した干渉分光システムは、物体の相対位置を正確に測定する必要がある他の用途においても使用できる。たとえば、書き込みビームたとえばレーザ、Ｘ線、イオン、または電子ビームが、基板またはビームが移動したときに、基板上にパターンをマークする応用例において、干渉分光システムを用いて、基板と書き込みビームとの間の相対移動を測定することができる。

一例として、図５に、ビーム書き込みシステム１２００の概略図を示す。供給源１２１０によって書き込みビーム１２１２が生成され、ビーム・フォーカシング・アセンブリ１２１４から、放射ビームが、可動ステージ１２１８によって支持される基板１２１６に送られる。ステージの相対位置を決定するために、干渉分光システム１２２０から、基準ビーム１２２２が、ビーム・フォーカシング・アセンブリ１２１４上に載置されるミラー１２２４に送られ、測定ビーム１２２６が、ステージ１２１８上に載置されるミラー１２２８に送られる。基準ビームが、ビーム・フォーカシング・アセンブリ上に載置されるミラーに接触するため、ビーム書き込みシステムは、カラム基準を用いるシステムの例である。干渉分光システム１２２０は、前述した干渉分光システムのどれであっても良い。干渉分光システムによって測定される位置変化は、基板１２１６上での書き込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉分光システム１２２０は、コントローラ１２３０に、基板１２１６上での書き込みビーム１２１２の相対位置を示す測定信号１２３２を送る。コントローラ１２３０からは、出力信号１２３４が、ステージ１２１８を支持および位置合わせするベース１２３６に送られる。加えて、コントローラ１２３０から信号１２３８が供給源１２１０に送られて、書き込みビーム１２１２の強度を変えるか、あるいはこれを遮蔽して、書き込みビームが、基板の選択位置のみにおいて、光物理的な変化または光化学的な変化を起こすのに十分な強度で基板に接触するようにする。

さらに、いくつかの実施形態においては、コントローラ１２３０によって、ビーム・フォーカシング・アセンブリ１２１４に、基板のある領域上に対して書き込みビームを走査させることができる。走査は、たとえば信号１２４４を用いて行なわれる。結果として、コントローラ１２３０から、システムのその他のコンポーネントに命令が出されて、基板がパターニングされる。パターニングは通常、コントローラ内に記憶される電子デザイン・パターンに基づいている。いくつかの応用例では、書き込みビームによって、基板上にコーティングされたレジストがパターニングされ、他の応用例では、書き込みビームによって、基板が直接パターニング、たとえばエッチングされる。

このようなシステムの重要な応用例は、前述したリソグラフィ方法において用いられるマスクおよびレチクルの製造である。たとえば、リソグラフィ・マスクを製造するために、電子ビームを用いて、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ことができる。書き込みビームが電子ビームである場合、ビーム書き込みシステム内では、真空中に電子ビーム経路が形成されている。また書き込みビームが、たとえば電子またはイオン・ビームである場合には、ビーム・フォーカシング・アセンブリには、真空下で荷電粒子をフォーカスして基板上に送るための電界発生器たとえば四重極レンズが含まれる。書き込みビームが、放射ビーム、たとえばＸ線、ＵＶ、または可視放射である他の場合には、ビーム・フォーカシング・アセンブリには、放射をフォーカスして基板に送るための対応するオプティクスが含まれる。

本発明の多くの実施形態について、説明してきた。それにもかかわらず、本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく種々の変更を行なっても良いことが理解される。したがって、他の実施形態は、添付の請求項の範囲内である。

２つの３軸／平面干渉計を備える干渉計システムを示す斜視図。干渉計システムの干渉計に対する測定物体として機能するステージ・ミラーにおける図１ａの干渉計システムからの測定ビームのパターンを示すダイアグラム。干渉計システムの概略的な斜視図。干渉計を含むリソグラフィ・ツールの実施形態を示す概略図。集積回路の製造ステップを説明するフロー・チャート。集積回路の製造ステップを説明するフロー・チャート。干渉分光システムを含むビーム書き込みシステムを示す概略図。

Claims

装置であって、
少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計、
を備え、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての該干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、前記少なくとも３本の測定軸は共通面内にあり、各出力ビームは、対応する測定ビーム成分を含み、各測定ビーム成分は、最初に測定物体と接触する共通の一次測定ビームの一部を含み、該共通の一次測定ビームの一部は、少なくとも３本の二次測定ビームに分割され、各二次測定ビームは、対応する基準ビームと重なり合わされて前記少なくとも３本の出力ビームのうちの対応する一つを形成する前に、二度目に測定物体と接触する、装置。
請求項１に記載の装置において、前記少なくとも３本の測定軸は平行である、装置。
請求項１に記載の装置であって、さらに、
前記多軸干渉計に結合されるとともに、前記３本の測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体に対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ）の値を計算するように構成された電子処理システム、
を備える装置。
請求項３に記載の装置において、前記ＳＤＰは、式（ｘ_２−ｘ_１）−η（ｘ_３−ｘ_２）（ｘ_ｉは、ｉ番目の測定軸に対する干渉分光システムと測定物体との間の距離に対応し、ηは非ゼロ定数である）によって与えられる、装置。
請求項４に記載の装置において、ηは、前記式の値が、共通面に直交する軸の周りの測定物体の回転に対して二次までの範囲で敏感ではないように選択されている、装置。
請求項３に記載の装置において、前記電子プロセッサは、測定軸に直交する軸に沿っての前記干渉計に対する測定物体の複数の位置のそれぞれに対してＳＤＰの値を計算し、かつ該複数の値に基づいて測定物体に対する表面形状についての情報を決定するように構成されている、装置。
請求項６に記載の装置において、前記電子プロセッサは、前記３本の出力ビームからの前記干渉分光情報のうちの少なくとも一部に基づいて測定物体の位置をモニタするように構成されている、装置。
請求項７に記載の装置において、前記電子プロセッサはさらに、前記モニタされた位置の精度を向上させるために前記表面形状についての情報を用いるように構成されている、装置。
請求項１に記載の装置において、前記多軸干渉計はさらに、１つまたは複数のさらなる出力ビームであって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含む、さらなる出力ビームを生成するように構成され、前記さらなる出力ビームに対応する測定軸は、前記少なくとも３本の測定軸とは同一平面にはない、装置。
請求項９に記載の装置において、前記さらなる出力ビームに対応する測定軸は、前記少なくとも３本の測定軸に平行である、装置。
請求項１に記載の装置であって、さらに、マスクを通る放射によって基板を露光するように構成されたマイクロリソグラフィ・ツール、
を備え、前記多軸干渉計は、前記マイクロリソグラフィ・ツール内の前記基板の位置についての情報を提供するように構成されている、装置。
請求項１１に記載の装置において、測定物体は、ウェハを支持するように構成されたウェハー・ステージに機械的に結合されている、装置。
請求項１１に記載の装置において、前記多軸干渉計は、ウェハを支持するように構成されたウェハー・ステージに機械的に結合され、測定物体は、前記マイクロリソグラフィ・ツールの硬いフレームに機械的に結合されている、装置。
請求項１に記載の装置であって、さらに、
マスクを通る放射によって基板を露光するように構成されたマイクロリソグラフィ・ツール、
を備え、前記多軸干渉計は、前記マイクロリソグラフィ・ツール内のマスクの位置についての情報を提供するように構成されている、装置。
請求項１４に記載の装置において、測定物体は、マスクを支持するように構成されたマスク・ステージに機械的に結合されている、装置。
請求項１４に記載の装置において、前記多軸干渉計は、マスクを支持するように構成されたマスク・ステージに機械的に結合され、測定物体は、前記マイクロリソグラフィ・ツールの硬いフレームに機械的に結合されている、装置。
請求項１に記載の装置であって、さらに、
測定物体が測定軸に非平行な間隔に沿って前記多軸干渉計に対して走査されるときに、出力ビームから測定物体の表面プロファイルについての情報を導き出す電子プロセッサ、を備える装置。
請求項１７に記載の装置において、測定物体が走査される前記間隔は測定軸に直交する、装置。
装置であって、
少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計であって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての該干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含む、多軸干渉計と、
前記多軸干渉計に結合されるとともに、前記少なくとも３本の測定軸に沿っての前記干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体に対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ）の値を計算するように構成されている電子処理システムと、
を備え、
各出力ビームは、対応するビーム成分を含み、各測定ビーム成分は、最初に測定物体と接触する共通の一次測定ビームの一部を含み、該共通の一次測定ビームの一部は、少なくとも３本の二次測定ビームに分割され、各二次測定ビームは、対応する基準ビームと重なり合わされて前記少なくとも３本の出力ビームのうちの対応する一つを形成する前に、二度目に測定物体と接触する、装置。
請求項１９に記載の装置において、前記少なくとも３本の測定軸は共通面内にある、装置。
請求項１９に記載の装置において、前記少なくとも３本の測定軸は平行である、装置。
請求項１９に記載の装置において、前記ＳＤＰは、式（ｘ_２−ｘ_１）−η（ｘ_３−ｘ_２）（ｘ_ｉは、ｉ番目の測定軸に対する干渉分光システムと測定物体との間の距離に対応し、ηは非ゼロ定数である）によって与えられる、装置。
請求項１９に記載の装置において、前記電子プロセッサは、測定軸に非平行な軸に沿っての前記干渉計に対する測定物体の複数の位置のそれぞれに対してＳＤＰの値を計算し、かつ該複数の値に基づいて測定物体に対する表面形状についての情報を決定するように構成されている、装置。
請求項２３に記載の装置において、前記電子プロセッサは、前記少なくとも３本の出力ビームからの前記干渉分光情報の少なくとも一部に基づいて、測定物体の位置をモニタするように構成されている、装置。
請求項２４に記載の装置において、前記電子プロセッサはさらに、モニタする位置の精度を向上させるために表面形状についての情報を用いるように構成されている、装置。
請求項１９に記載の装置であって、さらに、
マスクを通る放射によって基板を露光するように構成されたマイクロリソグラフィ・ツール、
を備え、前記多軸干渉計は、基板またはマスクについての位置情報を提供するように構成されている、装置。
装置であって、
少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計であって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての該干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、各出力ビームは、対応する測定ビーム成分を含み、各測定ビーム成分は、最初に測定物体と接触する共通の一次測定ビームの一部を含み、該共通の一次測定ビームの一部は、少なくとも３本の二次測定ビームに分割され、各二次測定ビームは、対応する基準ビームと重なり合わされて前記少なくとも３本の出力ビームのうちの対応する一つを形成する前に、二度目に測定物体と接触する、多軸干渉計と、
測定物体が、測定軸に非平行な間隔に沿って干渉分光システムに対して走査されるときに、出力ビームから測定物体の表面形状についての情報プロファイルを導き出すように構成された電子プロセッサと、
を備える装置。
請求項２７に記載の装置において、前記少なくとも３本の測定軸は共通面内にある、装置。
請求項２７に記載の装置において、前記少なくとも３本の測定軸は平行である、装置。
請求項２７に記載の装置において、測定物体が走査される前記間隔は測定軸に直交する、装置。
請求項２７に記載の装置において、前記電子プロセッサは、前記３本の出力ビームからの前記干渉分光情報の少なくとも一部に基づいて測定物体の位置をモニタするように構成されている、装置。
請求項３１に記載の装置において、前記電子プロセッサはさらに、モニタする位置の精度を向上させるために表面形状についての情報プロファイルを用いるように構成されている、装置。
請求項２７に記載の装置であって、さらに、
マスクを通る放射によって基板を露光するように構成されたマイクロリソグラフィ・ツール、を備え、前記干渉計は、基板またはマスクについての位置情報を提供するように構成されている、装置。
装置であって、
少なくとも３本の出力ビームを生成するように構成された多軸干渉計であって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての該干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、各出力ビームは、対応する測定ビーム成分を含み、各測定ビーム成分は、最初に測定物体と接触する共通の一次測定ビームの一部を含み、該共通の一次測定ビームの一部は、少なくとも３本の二次測定ビームに分割され、各二次測定ビームは、対応する基準ビームと重なり合わされて前記少なくとも３本の出力ビームのうちの対応する一つを形成する前に、二度目に測定物体と接触する、多軸干渉計と、
多軸干渉計に結合されるとともに、前記少なくとも３本の測定軸に沿っての前記干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体の表面形状プロファイルの二次空間微分に関係付けられた式の値を計算するように構成された電子処理システムと、
を備える装置。
請求項３４に記載の装置において、前記式は二次差分パラメータ（ＳＤＰ）である、装置。
方法であって、
少なくとも３本の出力ビームを生成することであって、各出力ビームは、対応する測定ビーム成分を含み、各測定ビーム成分は、最初に測定物体と接触する共通の一次測定ビームの一部を含み、該共通の一次測定ビームの一部は、少なくとも３本の二次測定ビームに分割され、各二次測定ビームは、対応する基準ビームと重なり合わされて前記少なくとも３本の出力ビームのうちの対応する一つを形成する前に、二度目に測定物体と接触する、前記生成すること、
前記少なくとも３本の測定軸に沿っての前記干渉計と測定物体との間の距離に基づいて、測定物体に対する二次差分パラメータ（ＳＤＰ）の値を計算すること、
を備える方法。
方法であって、
少なくとも３本の出力ビームを生成することであって、各出力ビームは、対応する測定軸に沿っての干渉計と測定物体との間の距離についての干渉分光情報を含み、各出力ビームは、対応する測定ビーム成分を含み、各測定ビーム成分は、最初に測定物体と接触する共通の一次測定ビームの一部を含み、該共通の一次測定ビームの一部は、少なくとも３本の二次測定ビームに分割され、各二次測定ビームは、対応する基準ビームと重なり合わされて前記少なくとも３本の出力ビームのうちの対応する一つを形成する前に、二度目に測定物体と接触する、前記生成すること、
測定物体が、測定軸に非平行な間隔に沿って干渉分光システムに対して走査されるときに、出力ビームから測定物体の表面形状についての情報プロファイルを導き出すこと、
を備える方法。