JP2004530869A - 平均干渉位置測定におけるサイクリック・エラーの低減 - Google Patents
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Abstract
本発明は、可動ステージの干渉位置測定へのサイクリック・エラーの負荷を低減するためのシステム及び方法を特徴とする。ステージの初期の干渉位置測定は、その初期の位置からのステージの変位に対応する少なくとも１つの付加的な測定と平均化される。その変位は平均位置測定への全体としてのサイクリック・エラー負荷を低減するように選択される。結果として、ステージの平均位置を、どの個々の位置よりも正確に測定可能である。平均位置を、ステージに搬送されるウエハ上のアライメント・マークの平均位置をより正確に決定するために利用することが可能である。更に、前記の平均化を付加的な干渉測定軸に適用可能である。例えば、互いに、実質的に平行に横方向にずれた２つの測定軸に、平均化を適用することができ、ステージの平均角度方向をより正確に決定することができる。この結果を、軸外のアライメント・マーク（即ち、干渉測定軸のうちの１つと一直線にはないアライメント・マーク）の平均位置のアッベ・オフセット・エラーをより正確に決定するために利用することが可能である。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィのスキャナ・システム又はステッパ・システムにおけるマスク・ステージ又はウエハ・ステージ等の測定物の変位を測定する干渉計、例えば、変位測定及び分散干渉計に関し、かつ、波長を観測して気体の固有特性を決定する干渉計にも関する。
【背景技術】
【０００２】
変位測定干渉計は、光学干渉信号に基づいて参照物に対する測定物の位置の変化を観測する。干渉計は、測定物から反射された測定ビームと参照物から反射された基準ビームとをオーバーラップし、かつ干渉させることにより、光学干渉信号を生成する。
【０００３】
多数の適用例において、測定ビーム及び基準ビームは、直交する偏光及び異なる周波数を有する。異なる周波数は、例えば、レーザー・ゼーマン分裂、音響光学変調、又は複屈折素子等を用いたレーザーへの内挿よって生成することができる。直交する偏光により、偏光ビーム・スプリッタが測定ビーム及び基準ビームを測定物及び参照物へとそれぞれ指向し、反射測定ビーム及び基準ビームを合成し、オーバーラップする出射測定ビーム及び出射基準ビームを形成することができる。オーバーラップする出射ビームは、後に偏光器を通過する出力ビームを形成する。偏光器は出射測定ビーム及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及び出射基準ビームの成分は互いに干渉し、混合ビームの強度は、出射測定ビーム及び出射基準ビームの相対位相に伴って変化する。検出器は混合ビームの時間依存強度を測定して、その強度に比例する電気干渉信号を生成する。測定ビームと基準ビームとは異なる周波数を有するので、電気干渉信号は、出射測定ビームの周波数と出射基準ビームの周波数との差に等しいうなり周波数を有する「ヘテロダイン」信号を含む。例えば、測定物を含むステージが移動することによって、測定光路及び基準光路の長さが相対的に変化している場合は、測定されるうなり周波数は２ｖｎｐ／λに等しいドップラー・シフトを含む。ここで、ｖは測定物と参照物との相対速度、λは測定ビーム及び基準ビームの波長、ｎは光ビームが伝わる媒質、例えば、空気又は真空、の屈折率、そして、ｐは参照物及び測定物へパスされる数である。測定物の相対位置の変化は、測定された干渉信号の変化に対応しており、λ／（ｎｐ）の距離変化Ｌに実質的に等しい２πの位相変化をともなっている。ここで、Ｌは往復の距離変化、例えば、測定物を含むステージへ及びからの往復の距離の変化である。
【０００４】
この同等関係は常には正確ではない。多数の干渉計は、「サイクリック・エラー」として知られるような非線形性を含む。サイクリック・エラーは測定された干渉信号の位相及び／又は強度への負荷として表現することができ、光路長ｐｎＬの変化への正弦依存を有する。特に、位相における１次のサイクリック・エラーは（２πｐｎＬ）／λの正弦依存を有し、位相における２次のサイクリック・エラーは２（２πｐｎＬ）／λの正弦依存を有する。高次のサイクリック・エラーも存在し得る。また、副高調波サイクリック・エラー及びそれらの高調波も存在し得る。１つのこのような例は、位相における半周期エラーであり、そのエラーは（πｐｎＬ）／λの正弦依存を有する。
【０００５】
基準ビームを名目上形成する入力ビームの一部が測定光路に沿って伝搬する場合、及び／又は、測定ビームを名目上形成する入力ビームの一部が基準光路に沿って伝搬する場合において、サイクリック・エラーは「ビーム混合」によって生成され得る。このようなビーム混合は、入力ビームの偏光の楕円性、及び干渉計構成要素の欠陥、例えば、直交して偏光された入力ビームをそれぞれの基準光路及び測定光路へと指向させるべく使用される偏光ビーム・スプリッタにおける欠陥、により生じ得る。ビーム混合及びその結果として発生するサイクリック・エラーにより、測定された干渉信号の位相の変化と、基準光路と測定光路との間の相対的な光路長ｐｎＬの変化との間には、厳密な比例関係は存在しない。もし、補正を行わなければ、ビーム混合に起因するサイクリック・エラーは、干渉計により測定される距離変化の精度が制限され得る。サイクリック・エラーは、干渉計内で不招な多重反射を招来する伝達面の欠陥、及び干渉計内でビームに不要な楕円性を招来する逆反射器及び／又は位相差板等の構成要素における欠陥により生じ得る。サイクリック・エラーの理論的な原因についての一般的な参照文献としては、例えば、シー・ダブリュ・ウー（Ｃ．Ｗ．Ｗｕ）及びアール・ディー・デスラッテス（Ｒ．Ｄ．Ｄｅｓｌａｔｔｅｓ）による「ヘテロダイン干渉における周期的な非線形性の分析的モデリング（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｉｎ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）」応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ），３７，６６９６−６７００，１９９８年、を参照されたし。
【０００６】
分散測定への適用においては、光路長測定は複数の波長、例えば、５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍで実施され、それらの波長は距離測定干渉計の測定光路中の気体の分散を測定するのに利用される。分散測定は、距離測定干渉計によって測定された光路長を物理的な長さに変換するのに利用可能である。このような変換は重要なものとなり得る。その理由は、たとえ測定物までの物理的な距離が変化していなくても、気体の乱流により、及び／又は、測定アーム（ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ ａｒｍ）中のガスの平均密度の変化により、測定された光路長が変化する場合が存在するからである。
【０００７】
上記の干渉計は、しばしば、半導体ウエハ上に集積回路を製造するためのリソグラフィで用いられるスキャナ・システム及びステッパ・システムの重要な構成要素となる。このようなリソグラフィ・システムは、ウエハを支持し、かつ固定するための可動ステージと、放射ビームをウエハへ指向させるために用いられる集光光学系と、露光ビームに対してステージを移動させるためのスキャナ・システム又はステッパ・システムと、１つ以上の干渉計とを一般的に含む。各干渉計はステージに取り付けられた平面ミラーへビームを指向させ、そこから反射された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と、対応する基準ビームとを干渉させ、そして、共同で、干渉計は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。干渉計は、リソグラフィ・システムがウエハのどの領域が放射ビームに露光されるかを正確に制御できるようにしている。
【０００８】
実用的には、干渉システムは複数の測定軸に沿ったウエハ・ステージの位置を測定するために利用される。例えば、ｘ−ｙ平面内にウエハ・ステージが存在する直交座標系を定義すると、ウエハ・ステージがｘ−ｙ平面に沿って移動するのに伴って、ｚ軸に対するステージの角度方向と同様に、ステージのｘ及びｙ位置が一般的に測定される。更に、ｘ−ｙ平面に対するウエハ・ステージの傾きも観測することが好ましい。例えば、このような傾きの正確な特徴づけは、ｘ及びｙ位置におけるアッベ・オフセット・エラー（Ａｂｂｅ ｏｆｆｓｅｔ ｅｒｒｏｒ）を計算する必要があり得る。従って、所望の用途に応じて、最大５つの測定の自由度が存在していてもよい。更に、ある用途においては、ｚ軸に対するステージの位置も観測することが望ましく、結果、６自由度となる。
【０００９】
各自由度を測定するために、干渉計は、対応する測定軸に沿う距離変化を観測するのに利用される。例えば、ｘ、ｙ及びｚ軸に対するステージの角度方向と同様に、ステージのｘ及びｙ位置を測定するシステムにおいては、少なくとも３つの空間的に分離した測定ビームがウエハ・ステージの一方の側から反射し、少なくとも２つの空間的に分離した測定ビームがウエハ・ステージの他方の側から反射する。例えば、米国特許第５８０１８３２号（発明の名称：５測定軸を用いた、基板上へのマスク・パターンを繰り返し結像する方法及びそのための装置（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｌｙ Ｉｍａｇｉｎｇ ａ Ｍａｓｋ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｆｉｖｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｘｅｓ））に、本願に参照用として援用される内容が見られる。各測定ビームは基準ビームと再結合し、対応する計測軸に沿う光路長の変化を観測する。異なる測定ビームは異なる位置でウエハ・ステージに当たるため、ウエハ・ステージの角度方向は、光路長測定を適切に組合せることにより導き出すことができる。従って、観測される各自由度に対応して、システムはウエハ・ステージに当たる少なくとも１つの測定ビームを含んでいる。更に、前述のように、各測定ビームは、角度方向の変化によって干渉信号がエラーとなることが防止されるようにウエハ・ステージを複光路方式で通過させてもよい。測定ビームは物理的に分離した干渉計か、又は、複数の測定ビームを生成する多軸干渉計から生成されてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、可動ステージの干渉計位置測定へのサイクリック・エラーの負荷を低減するためのシステム及び方法を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ステージの初期の干渉位置測定は、その初期位置からのステージの変位に対応する少なくとも１つの付加的な測定と平均化される。その変位は、平均位置測定への全体的なサイクリック・エラー負荷を低減するように選択される。結果として、ステージの平均位置を、そのどの個々の位置よりも正確に測定可能である。
【００１２】
選択された変位の各々（１つのみでもよい）は、位相シフトに対応し、その位相シフトによって、その変位に対応する干渉信号中のサイクリック・エラー項が、他の位置のうちの１つ（例えば、初期位置）に対応する干渉信号中の対応するサイクリック・エラー項を相殺する。選択された変位の精度はサイクリック・エラーの存在によって制限される。しかしながら、この制限は、サイクリック・エラーの大きさに関して２次のエラーとして平均化に関与する。従って、平均化は特有の１次のサイクリック項を除去可能である。また、平均位置を、高次のサイクリック・エラー項を反復的に除去するその後の平均化処理に利用可能である。平均化の１つの考え方は、移動ステージそれ自体が、１つ以上のサイクリック・エラー項の正弦依存性を通じてをサンプリングする移相器として利用され、それらサンプルの干渉信号の平均への（１次及び／又は高次の）サイクリック・エラーの負荷を低減もしくは除去する、というものである。従って、このような干渉信号の平均は、より正確にステージの平均位置を示している。
【００１３】
ステージの個々の位置（例えば、ステッピングの間）の測定へのサイクリック・エラーの負荷の低減を望むかもしれないが、平均位置測定が有用な、多くの適用例が存在する。例えば、ステージがスキャンされている間、ステージ位置の複数のセットの各々に対するステージの平均位置を測定することができ、（変化し得る）ステージの速度は、測定された平均位置及びそれらの間の時間間隔から決定可能である。更に、時間の関数としてのステージの実際の位置は、決定された速度の積分によって計算される。別の適用例では、平均位置を、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークの平均位置をより正確に決定するのに利用可能である。更に、前記の平均化を、付加的な干渉測定軸に適用可能である。例えば、平均化を、互いに実質的に平行な２つの横方向に変位した測定軸に適用することが可能であり、それにより、ステージの平均角度方向が、より正確に決定される。その結果を軸外のアライメント・マーク（即ち、干渉測定軸のうちの１つと一致していないアライメント・マーク）の平均位置におけるアッベ・オフセット・エラーをより正確に決定するために利用可能である。アライメント・マークの平均位置の正確な決定は、ステージによって行われるウエハのマイクロリソグラフィ露光に先んじて、干渉ステージ位置決めシステムの初期化における重要なステップである。
【００１４】
概して、一態様では、本発明は、ｉ）可動ステージ、ii）基準フレームを形成するベース、iii）ステージと連結され、基準フレームに対するステージの位置を調節するための位置決めシステム、iv）動作中、ステージとベースの一部との間の光路に沿って測定ビームを指向させて、光路に沿ったステージの位置を示す干渉信号を生成する干渉システム、及びｖ）干渉システム及び位置決めシステムに連結された電子制御装置、を含む干渉ステージ・システムを特徴とする。干渉システムが干渉信号へのサイクリック・エラー負荷を発生させるので、電子制御装置はステージの複数の位置の各々に対応する干渉信号に基づき、第１光路に沿ったステージに対する平均位置を決定する。ステージの複数の位置は初期位置及び少なくとも１つの付加的な位置を含み、制御装置は付加的な位置の各々を選択し、平均位置におけるサイクリック・エラー負荷を低減する。
【００１５】
干渉ステージ・システムの実施形態は、次のいかなる特徴を含んでいてもよい。
動作中、電子制御装置によって、位置決めシステムが付加的な位置の各々へとステージを移動させる。あるいは、電子制御装置は、平均位置測定におけるサイクリック・エラー負荷を低減する付加的な位置に対応するものがプログラムに従ってスキャンされ、かつ観測されたステージ位置から選択されるようにステージ位置を観測可能である。
【００１６】
ステージの特定位置に関する干渉信号は、測定された位相
【００１７】
【数１】
によって表現可能であり、
【００１８】
【数２】
ここで、φはステージの位置に対して直線的に比例し、残りの項は、正の整数ｍ及びｐによって指標付けされる特有のサイクリック・エラーのサイクリック・エラー負荷を表現している。更に、電子制御装置により選択された付加的な位置のうちの少なくとも１つは、整数ｎに対して
【００１９】
【数３】
に対応し、ここで、初期位置は
【００２０】
【数４】
に対応する。
【００２１】
例えば、電子制御装置によって選択された少なくとも１つの付加的な位置が、測定された位相
【００２２】
【数５】
（ここで、ｎ1＝１）に対応する１つの付加的な位置からなる場合において、ｍ＝１，ｐ＝１サイクリック・エラー項はサイクリック・エラー負荷において支配的な項となることがある。
【００２３】
別の例においては、電子制御装置によって選択された少なくとも１つの付加的な位置が、測定された位相
【００２４】
【数６】
（ここで、ｎ1＝１）に対応する１つの付加的な位置からなる場合において、ｍ＝１，ｐ＝２サイクリック・エラー項はサイクリック・エラー負荷において支配的な項となることがある。
【００２５】
また別の例では、電子制御装置によって選択された少なくとも１つの付加的な位置が、測定された位相
【００２６】
【数７】
（ここで、ｎ1＝１）に対応する１つの付加的な位置からなる場合において、ｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項はサイクリック・エラー負荷において支配的な項となることがある。
【００２７】
更に、付加的な位置は、複数のサイクリック・エラー項から平均位置測定への負荷を同時に低減するように選択されてもよい。例えば、電子制御装置により選択された付加的な位置は、測定された位相
【００２８】
【数８】
（ここで、ｎ1，ｎ2及びｎ3は整数）に対応する位置を含むことができて、ｍ＝１，ｐ＝１及びｍ＝１，ｐ＝２サイクリック・エラー項を低減する。
【００２９】
別の例では、電子制御装置により選択された付加的な位置は、測定された位相
【００３０】
【数９】
（ここで、ｎ1，ｎ2及びｎ3は整数）に対応する位置を含むことができて、ｍ＝１，ｐ＝１及びｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項を低減する。
【００３１】
更に、また別の例では、電子制御装置により選択された付加的な位置は、測定された位相
【００３２】
【数１０】
（ここで、ｎ1，ｎ2，ｎ3，ｎ4，ｎ5，ｎ6及びｎ7は整数）に対応する位置を含むことができて、ｍ＝１，ｐ＝１；ｍ＝１，ｐ＝２及びｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項を低減する。
【００３３】
平均位置は複数の位置に対応する測定された位相の平均に直線的に比例し得る。更に、電子制御装置は、複数の位置に対応する干渉信号にデジタル・フィルタを適用することによって、平均位置を決定可能である。
【００３４】
システムは、電子制御装置に連結されたアライメント・スコープを更に含むことができる。動作中、電子制御装置は、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するかどうかを判断し、アライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び電子制御装置によって選択される付加的な位置が位置決めされる。
【００３５】
動作中、電子制御装置は、ステージの第２の複数の位置のセットに対応するステージの第２の平均位置を決定してもよい。電子制御装置は、更に、最初に言及した平均位置及び第２の平均位置に基づいてステージの速度を決定可能である。
【００３６】
動作中、干渉システムは、ステージとベースの一部との間の第２の光路に沿って第２の測定ビームを指向させて、第２の光路に沿ったステージの位置を示す第２の干渉信号を生成することができる。このような場合は、干渉システムは２つの個々の干渉計を含んでいてもよい。第１の干渉計は第１の測定ビームを指向させ、第２の干渉計は第２の測定ビームを指向させる。あるいは、干渉システムは第１及び第２の光路に沿った測定軸を備える多軸干渉計を含んでいてもよい。
【００３７】
更に、電子制御装置はステージの複数の位置の各々に対応する第２の干渉信号に基づき、第２の光路に沿うステージの平均位置を決定してもよい。例えば、第１及び第２の光路は互いに並行とすることが可能である。また、動作中、電子制御装置は、第１の光路に沿うステージの平均位置及び第２の光路に沿うステージの平均位置に基づき、ステージの角度方向を決定可能である。また、付加的な位置の各々へのステージの移動は、初期位置に関する第１及び第２の干渉信号に対して、第１及び第２の干渉信号を同量だけ変化させる。システムは、更に、電子制御装置と連結されたアライメント・スコープを含んでいてもよい。動作中、電子制御装置はステージにより搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するか判断し、アライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び電子制御装置により選択される付加的な位置が位置決めされる。従って、電子制御装置は、処理装置により決定される角度方向と、アライメント・マークと第１の測定ビーム光路との間の横方向のずれに対応するオフセット距離と、に基づき、アライメント・マークに関するアッベ・オフセット・エラーを更に決定可能である。
【００３８】
干渉システムはベースの一部に固定された干渉計及びステージに固定された測定物を含むことができる。ここで、動作中、干渉計は、測定物から反射されるように測定ビームを指向させる。あるいは、干渉システムは、ステージに固定された干渉計及びベースの一部に固定された測定物を含むことができる。ここで、動作中、干渉計は、測定物から反射されるように測定ビームを指向させる。更に、干渉システムは、１回以上、ステージとベースの一部との間を通過するように測定ビームを指向させてもよい。
【００３９】
別の態様においては、本発明は、ｉ）ステージの複数の位置の各々に対して干渉信号を生成すること、ここで、干渉信号が第１の光路に沿うステージ位置を示し、そして、ステージの複数の位置が初期位置及び少なくとも１つの付加的な位置を含んでおり、ii）複数の位置の各々に対応する干渉信号に基づいてステージの平均位置を決定すること、及び、iii）平均位置における干渉信号からのサイクリック・エラー負荷が低減されるように、少なくとも１つの付加的な位置を選択すること、を含む干渉による方法を特徴としている。
【００４０】
本願の方法の実施形態は次のいかなる特徴を含んでいてもよい。
ステージの特定の位置に対する干渉信号は観測された位相
【００４１】
【数１１】
によって、次のように表示可能である。
【００４２】
【数１２】
ここで、φはステージの位置に対し直線的に比例し、残りの項は、正の整数ｍ及びｐによって指標付けされる特有のサイクリック・エラーを有するサイクリック・エラー項を表している。ここで、選択された付加的な位置のうちの少なくとも１つは、整数ｎに対して
【００４３】
【数１３】
に対応しており、ここで、初期位置は
【００４４】
【数１４】
に対応している。
【００４５】
例えば、少なくとも一つの選択された付加的な位置が、測定された位相
【００４６】
【数１５】
（ここで、ｎ1＝１）に対応する１つの付加的な位置からなる場合において、ｍ＝１，ｐ＝１サイクリック・エラー項はサイクリック・エラー負荷において支配的な項となることがある。
【００４７】
別の例では、少なくとも一つの選択された付加的な位置が、測定された位相
【００４８】
【数１６】
（ここで、ｎ1＝１）に対応する１つの付加的な位置からなる場合において、ｍ＝１，ｐ＝２サイクリック・エラー項はサイクリック・エラー負荷において支配的な項となることがある。
【００４９】
また別の例では、少なくとも一つの選択された付加的な位置が、測定された位相
【００５０】
【数１７】
（ここで、ｎ1＝１）に対応する１つの付加的な位置からなる場合において、ｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項はサイクリック・エラー負荷において支配的な項となることがある。
【００５１】
更に、付加的な位置は、複数のサイクリック・エラー項から平均位置測定への負荷を同時に低減するように選択してもよい。例えば、選択された付加的な位置は、整数ｎ1，ｎ2及びｎ3に対して測定された位相
【００５２】
【数１８】
に対応する位置を含むことができ、ｍ＝１，ｐ＝１及びｍ＝１，ｐ＝２サイクリック・エラー項を低減する。
【００５３】
別の例では、選択された付加的な位置は、整数ｎ1，ｎ2及びｎ3に対して測定された位相
【００５４】
【数１９】
に対応する位置を含むことができ、ｍ＝１，ｐ＝１及びｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項を低減する。
【００５５】
更に、また別の例では、選択された付加的な位置は、整数ｎ1，ｎ2，ｎ3，ｎ4，ｎ5，ｎ6及びｎ7に対して測定された位相
【００５６】
【数２０】
に対応する位置を含むことができ、ｍ＝１，ｐ＝１；ｍ＝１，ｐ＝２及びｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項を低減する。
【００５７】
平均位置を決定することにより、付加的な位置に対応する測定された位相を平均化することを含むことができる。測定された位相の平均化により複数の位置に対応する干渉信号に対するデジタル・フィルタを適用することを含むことができる。
【００５８】
この方法は、更に、アライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在する場合に、初期位置及び選択された付加的な位置が位置決めされるようなケースにおいて、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するか判断することを含むことができる。
【００５９】
この方法は更に、ステージの第２の複数の位置のセットに対応するステージの第２の平均位置を決定すること、及び、最初に言及した平均位置及び第２の平均位置に基づいて、ステージの速度を決定することを含むことができる。
【００６０】
この方法は更に、複数の位置の各々に対する第２の干渉信号を生成すること、ここで、第２の干渉信号は第２の光路の沿うステージ位置を示すものであり、第２の干渉信号に基づき、第２の光路に沿うステージの平均位置を決定することを含むことができる。例えば、第１及び第２の光路は互いに並行とすることができる。この方法は、更に、第１の光路に沿うステージの平均位置及び第２の光路に沿うステージの平均位置に基づいてステージの角度方向を決定することを含むことができる。付加的な位置の各々へのステージの移動は、初期位置に関する第１及び第２の干渉信号に対して、第１及び第２の干渉信号を同量だけ変化させることができる。また、この方法は、アライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在する場合に、初期位置及び選択された付加的な位置が位置決めされるようなケースにおいて、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するか判断することを更に含むことができる。加えて、この方法は、角度方向と、アライメント・マークと第１の光路との間の横方向のずれに対応するオフセット距離とに基づき、アライメント・マークに対するアッベ・オフセット・エラーを決定することを更に含むことができる。
【００６１】
別段、定義することなくここで使用される技術的及び科学的用語は、この発明に属する当業者により一般的に解されるのものと同様の意味を有するものである。参照文献としてこの中で述べられた出版物、特許出願、特許、及び他の参照文献と矛盾する場合は、定義を含んだこの明細書が支配する。
【００６２】
この発明の１以上の実施形態の詳細は、添付した図面及び以下の説明において説明する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から明確となる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００６３】
図１を参照して、干渉ステージ・システム１００は、基準フレームを形成するベース１１０と、ベースによって形成された基準フレームに対して移動するステージ１２０と、ベースに対してステージの位置を調節するための位置決めシステム１３０と、ベースに対するステージの位置を測定するための干渉システム１４０と、検出器及び位置決めシステムと連結され、干渉システムによる位置測定に応答してステージの位置を制御するための電子制御装置１５０とを含む。マイクロリソグラフィへの応用では、例えば、ステージ１２０は、アライメント・マーク１２４を有する半導体ウエハ１２２を搬送するのに好適である。位置決めシステム１３０は、例えば、ステージの位置を調節するための１つ以上の圧電変換器及び／又は１つ以上の電気モータを含んでいてもよい。図１に示す実施形態において、干渉システム１４０は干渉計１４２を含み、その干渉計１４２はベースに固定されており、かつ測定ビーム１４４を、ステージに固定された平面ミラー１４６に当たって反射して戻るように指向させる。別の実施形態では、干渉計はステージに固定されていてもよく、平面ミラーはベースに固定されていてもよい。どちらかの場合において、平面ミラーは、干渉計に対する測定物を形成し、そして、干渉計は、測定ビームの光路によって形成される測定軸に対して、ベースに対するステージの位置の変化を測定する。更なる実施形態では、測定物は平面ミラー以外の反射器でもよい。
【００６４】
干渉計１４２はどのようなタイプの距離測定干渉計であってもよく、例えば、マイケルソン干渉計、微分平面鏡干渉計（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｌａｎｅ ｍｉｒｒｏｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（ＤＰＭＩ））、高安定性平面鏡干渉計（ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｌａｎｅ ｍｉｒｒｏｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（ＨＳＰＭＩ））、等であってもよい。更に、干渉計１４２は、測定物と複数回当たるように測定ビームを指向させてもよい。加えて、干渉計１４２は、複数の測定ビームを生成して複数の測定軸を提供する集積多軸干渉計であってもよい。例えば、シー・ザノニ（Ｃ．Ｚａｎｏｎｉ）による「距離及び角度測定のための微分干渉計装置：原理、効果及び応用（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｄｖｅｎｔａｇｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」ブイディーアイ ベリッチ（ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ） Ｎｒ．７４９，９３−１０６（１９８９）を参照されたし。また、干渉システム１４０はこのような複数の測定軸を提供するために、１つ以上の付加的な干渉計を含んでいてもよい。
【００６５】
干渉計システム１４０に対する特定の実施形態を高安定性平面鏡干渉計２００として図２に示す。図２に示すように、光源２１０は、直交する直線偏光成分分割されているヘテロダイン周波数を有する入力ビーム２１２を供給する。入力ビームは偏光ビーム・スプリッタ２１４に入射し、偏光成分の１つを伝達して測定ビーム２１６を形成し、そして、他の偏光成分を反射して基準ビーム２１８を形成する。
【００６６】
測定ビームは、測定４分の１波長板を通過して測定光路に沿って伝搬し、平面ミラー測定物２３０に当たり、その平面ミラー測定物は、測定ビームを、位相板２２０を介してビーム・スプリッタ２１４へ戻るように反射する。位相板２２０を通過する複光路により、偏光ビーム・スプリッタ２１４は今度は、測定ビームを逆反射器２４０に向かって反射させ、逆反射器２４０は次に、ビームを偏光ビーム・スプリッタへ戻るように指向させる。その後、偏光ビーム・スプリッタ２１４は測定ビームを、位相板２２０を通過して戻るように指向させ、平面ミラー測定物２３０への第２の光路を形成する。そして、測定物は測定ビームを、位相板２２０を通過して偏光ビーム・スプリッタ２１４へと戻るように反射させ、ビーム・スプリッタ２１４は位相板２２０を通過する複光路に続いて、今度は、測定ビームを出力ビーム２５０の測定ビーム成分として伝達する。
【００６７】
一方、基準ビームは、基準４分の1波長板２２２を通過し、基準光路に沿って伝達し、平面ミラー参照物２３２に当たり、その平面ミラー参照物２３２は基準ビームを、偏光ビーム・スプリッタ２１４へ位相板２２２を通過して戻るように反射させる。位相板２２２を通過する複光路により、偏光ビーム・スプリッタ２１４は、今度は、逆反射器２４０へと向かって基準ビームを伝達し、その逆反射器は、次に、ビームを偏光ビーム・スプリッタへと戻るように指向させる。その後、偏光ビーム・スプリッタ２１４は基準ビームを、位相板２２２を通過して戻るように指向させ、平面鏡参照物２３２への第２の光路を形成する。そして、参照物は基準ビームを、位相板２２２を通過して偏光ビーム・スプリッタ２１４へと戻るように反射させ、位相板２２２を通過する複光路に続いて、今度は、基準ビームを出力ビーム２５０の基準ビーム成分として反射する。
【００６８】
偏光器２５２は出力ビーム２５０を受け取るように配置されており、測定ビーム成分と基準ビーム成分とを混合して混合ビーム２５４を生成する直線偏光を選択する分析器として機能する。その混合ビームの強度は検出器２５６によって測定される。更に上記したように、検出器により測定された強度はヘテロダイン周波数（又はステージが移動した場合のヘテロダイン周波数及びドップラー・シフトの和）で振動する干渉信号を含み、そして、その干渉信号の位相はステージの位置を示している。
【００６９】
再び、図１を参照して、電子制御装置１５０は干渉システム１４０からの干渉信号を受信し、干渉信号の位相
【００７０】
【数２１】
を抽出して、ステージ１２０の位置の推定値を決定する。処理装置１５０は、位相情報のためのヘテロダイン信号の処理に用いられる公知の技術によって、位相シフト
【００７１】
【数２２】
を導出する。例えば、処理はデジタル処理又はアナログ処理、好ましくはデジタル処理により行われ、デジタル・ヒルベルト変換位相検出器等の時間ベースの位相検出を利用する（アール・イー・ベスト（Ｒ．Ｅ．Ｂｅｓｔ）による、「位相ロック・ループ：理論、設計及び応用（Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ：ｔｈｅｏｒｙ，ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」、第２版、マグロウヒル（ニューヨーク）（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ））１９９３、を参照）。
【００７２】
後の解析のために、干渉信号の測定された位相
【００７３】
【数２３】
に対する唯一のエラー負荷は、サイクリック・エラーの項であると仮定し、また、全ての位相オフセットの項（即ち、ステージの位置の変化に伴って変化しない位相の項）の合計が零となるように、基準フレームを選択する。その結果、測定された位相
【００７４】
【数２４】
は次のように表現可能である。
【００７５】
【数２５】
ここで、φはサイクリック・エラーを含まない位相であり、ψはサイクリック・エラーの項を表す。更に上記したように、位相φは、ステージの位置に対して直線的に比例している。例えば、図２の複光路干渉計に対し、φ＝８πｎｘ／λを得て、ここで、ｘは、（位相φを零と設定した初期位置に対しての）ステージの位置、そして、更に以前に定義したように、ｎは測定光路に沿った屈折率、λは干渉計ビームの波長である。サイクリック・エラー負荷の項ψは次のように表現可能である。
【００７６】
【数２６】
ここで、特有のサイクリック・エラー項は、正の整数ｍ及びｐによって指標付けられ、φに対する正弦項であり、振幅εm,p及び位相オフセットδm,pを有する。例えば、ｍ＝１、ｐ＝１サイクリック・エラー項は１次のハーモニック・サイクリック・エラーに対応し、多くの干渉計にとって、そのサイクリック・エラーは（先の背景技術において述べられた）ビーム混合に起因する支配的な項である。別の例においては、ｍ＝１、ｐ＝２サイクリック・エラー項は半周期サイクリック・エラーに対応し、図２の干渉計の場合では、そのサイクリック・エラーは、１つのパスの間で、測定４分の１波長板と測定ステージとの間の余分な反射の結果として発生し得る。
【００７７】
ヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による米国特許第６１３７５７４号、第６２４６４８１号、及び第６２５２６６８号には、サイクリック・エラーの原因、及び、そのようなエラーを特徴づけ及び低減するための方法及びシステムが記載されている。例えば、‘５７４特許には、測定される位相（及びサイクリック・エラー項）をステージとは無関係に変化させるための移相器の使用が開示されており、それにより、サイクリック・エラー項が特徴付けられ、かつ／あるいは、低減される。本発明においては、電子制御装置１５０は、ステージそれ自体を、低減されたサイクリック・エラー負荷を伴ったステージの平均位置を決定するための移相器として使用する。
【００７８】
例として、１次のサイクリック・エラー項のみが測定に関係する場合を考察する（即ち、それがサイクリック・エラー負荷に対して支配的である）。この状況においては、以下を得る。
【００７９】
【数２７】
従って、位相φ≡φ0に対応するステージの初期位置および、その後のφ≡φ1＝φ0＋πに対応する新たな位置へのステージの移動のため、平均位置に対応する測定された位相
【００８０】
【数２８】
により、サイクリック・エラー項が除去され、その測定された位相はステージの平均位置に直線的に比例する。
【００８１】
【数２９】
サイクリック・エラー負荷のため、電子制御装置にとっては、位置決めシステムがφ≡φ1＝φ0＋πに対応する新たな位置へとステージを正確に移動させることは困難であるかもしれない。即ち、サイクリック・エラー負荷の特徴付け又は最小化なしでは、電子制御装置は測定された位相
【００８２】
【数３０】
に基づいてステージの位置を調節する。その測定された位相は、ステージの位置と完全に直線的に比例する実際のφというよりは、ステージの位置に近似的に直線的に比例しているだけである。
【００８３】
しかしながら、測定された位相へのサイクリック・エラー負荷が実際の位相と比較して比較的小さい場合は（典型的なケース）、電子制御装置は、測定された位相を使用して所望の移動を概算することができる。即ち、測定された位相
【００８４】
【数３１】
に対応する初期位置から、電子制御装置によって、位置決めシステムは、測定される位相が
【００８５】
【数３２】
に対応するまでステージを移動させる。式３の検証により、測定された位相の平均は、１次のサイクリック・エラー項を除去することが示される。
【００８６】
【数３３】
ここで、式５の右側の第２項は、サイクリック・エラーの振幅に対する２次の項又はより高次の項を示している。この結果は、式３が次のように書き換え可能であるということから得られる。
【００８７】
【数３４】
ここで、サイクリック・エラーの振幅が小さい場合は、最後の項を無視することが可能である。例えば、（１次のヘテロダイン信号の振幅に対して）約４％の振幅を持つサイクリック・エラーは、一般的に、ステージ移動に約１ｎｍのエラーを引き起こす。従って、２次のエラーは１ｎｍの約４％、即ち４０ｐｍに対応する。結果として、電子制御装置は、２つの位置に対するステージの平均位置を決定可能であるため、個々の位置測定のどちらか一方において存在するサイクリック・エラー負荷を非常に低減することとなる。
【００８８】
この技術は他のサイクリック・エラー項に一般化することができる。例えば、ｍ及びｐにより指標付けされる特定のサイクリック・エラー項を除去するために、ステージはその初期位置から、測定される位相がπｐ／ｍだけ変化するまで移動する。そして、ステージの平均的な位置は２つの測定された位相の平均から決定される。更に、その移動は、自明な全周期変動を含む。即ち、それがその初期位置から、測定される位相が（π＋２πｎ）ｐ／ｍ変化するまで移動される場合（ｎは任意の整数）、サイクリック・エラー項（１次）は除去される。
【００８９】
更に、電子制御装置により、位置決めシステムがステージを初期位置から複数の付加的な位置へと移動させて、付加的な位置の初期位置に対する平均値を決定したとき、複数の（少なくとも１次の）サイクリック・エラー項が同時に除去される。例えば、平均位置計算において、１次のサイクリック・エラー項（ｍ＝１，ｐ＝１）及び半周期サイクリック・エラー項（ｍ＝１，ｐ＝２）を除去するために、ステージは、
【００９０】
【数３５】
に対応するその初期位置から、
【００９１】
【数３６】
に対応する付加的な位置へと移動する。従って、問題の特定のサイクリック・エラー項に対する式２の検証から、４つの位置で測定された位相の平均である平均位置は１次のサイクリック・エラーを除去するということが示される。
【００９２】
【数３７】
同様に、平均位置測定において（指標ｍ＝１，ｐ＝１に対応する）２次のサイクリック・エラー項を更に除去するために、ステージは
【００９３】
【数３８】
に対応するその初期位置から、
【００９４】
【数３９】
に対応する付加的な位置へと移動する。更に、どのような移動であっても、自明な全周期変動を付帯的に含む。従って、（両方が半周期のサイクリック・エラーを含んでいる）前記の２つの例では、移動のいずれもが、４πｎのシフト（ｎは任意の整数）を更に含んでもよい。
【００９５】
特に、この直前の例は１次と２次の両方のサイクリック・エラーを除去可能である。この理由を以下に説明する。半周期エラーに関係するステージの移動における２次のエラーはｍ＝１，ｐ＝１の項の形をとる。従って、そのエラーは、πの位相シフトによって除去される。１次のサイクリック・エラー項に関係するステージの移動における２次のエラーはｍ＝１，ｐ＝２の項の形をとる。従って、そのエラーは、π／２の位相シフトによって除去される。最後に、２次のサイクリック・エラー項（即ち、ｍ＝２，ｐ＝１の項）の振幅は、最初の場所における２次の効果であり（即ち、
【００９６】
【数４０】
）、従って、それに対するステージの移動の２次のエラーは無視することができる。より一般的には、先に決定された平均化された位置は、その後の平均化測定において利用され、高次のサイクリック・エラー負荷を除去可能である。
【００９７】
好ましい実施形態では、電子制御装置は、デジタル・フィルタとして、複数のステージ位置の各々に対応する測定された位相の平均化を実行する。
更に、電子制御装置は、より一般的にプログラミングされた処理の一部として、選択された（１次及び／又は高次の）サイクリック・エラーの除去に必要な量だけステージを移動させてもよい。即ち、ステージの位置決めのための一般的なプログラムの一部（それは、例えば、測定された位相
【００９８】
【数４１】
を有するサーボ・ループを基礎としており、従って、サイクリック・エラー負荷の対象となる）として、電子制御装置は、測定される位相
【００９９】
【数４２】
を観測し、観測された位相の一部のみに基づき、プログラム中で１回以上、ステージの平均位置を計算することができる。平均位置情報及び、各平均位置測定に対して基礎となる位相測定の組の間の時間間隔を使用して、プログラムの間に、又は、その後のオフライン解析の一部として、電子制御装置はステージの速度を決定することができる。平均位置測定はサイクリック・エラーからの低減された負荷を有するため、決定された速度も低減されたサイクリック・エラー負荷を有する。更に、速度の積分は、時間の関数としてのステージの位置を提供することができる。そのように決定された位置情報も、低減されたサイクリック負荷を有している。
【０１００】
別の適用例では、先に説明した技術を利用した電子制御装置により決定された平均位置は、マイクロリソグラフィ工程において、ウエハの露光に先立ってステージ位置決めシステムを初期化するために利用されるウエハ上のアライメント・マークの位置をより正確に決定するために利用される。例えば、再び、図１を参照して、ステージはアライメント・マーク１２４を有する半導体ウエハ１２２を搬送する。初期化工程中、アライメント・スコープ（示さず）は、ステージが、アライメント・マークが視野中に存在するように配置された時を判断し、このことは前記の計算のための初期ステージ位置を決定する。そして、ステージは、アライメント・マークが視野中に存在した状態で、上記したような１つ以上の付加的な位置へと移動する。上記の技術を使用して、電子制御装置は、干渉データを使用して初期位置及び付加的な位置の各々（１つのみでもよい）に関してステージの平均位置を決定する。同時に、アライメント・マークは特徴（例えば、格子パターン）を含み、その特徴により、アライメント・スコープはステージ移動中のアライメント・マークの位置の相対的変化を決定することができる。このことに基づき、アライメント・スコープは、移動中のステージの平均位置に対応するアライメント・マーク位置を決定する。結果として、干渉法的に決定されたステージの平均位置は、アライメント・マーク上の特定の位置、初期化に必要なウエハの特定部分とともに格納される。上記の技術が使用されるため、結果として生じるアライメント・マーク位置はサイクリック・エラーからの低減された負荷を有する。
【０１０１】
上記の平均化技術は、複数の干渉測定軸に基づいて、移動ステージに対して平均角度方向を決定するのにも利用することができる。
図３と伴に後述するように、例えば、アライメント・マークの位置が必要とされ、かつ、アライメント・マークが、とり得る干渉測定軸に対して軸外であるとき（即ち、横方向にずれているとき）平均角度方向の決定は非常に重要なものとなる。等である。このような場合において、ステージの角度方向は、軸外のアライメント・マークの位置に対するアッベ・オフセットを計算するために決定される。アライメント・マークの横方向への位置ずれはアッベ・オフセット・エラーへのサイクリック・エラー負荷を非常に増加させる。
【０１０２】
軸外のアライメント・マークの位置のサイクリック・エラーは、角度の変化を決定するために利用される個々の直線変位干渉測定におけるサイクリック・エラーよりも一般に大きい。サイクリック・エラーの大きな影響の１つの原因は、角度測定は２つの直線変位干渉測定の差に比例し、ここで、サイクリック・エラーは、２つの線形変位干渉測定の各々において存在しており、２つの線形変位干渉測定のうちの１つに存在するサイクリック・エラーは、２つの線形変位干渉測定のうちの２つ目に存在するサイクリック・エラーとは、通常異なる。サイクリック・エラーのより大きな影響の第２の原因は、軸外のアライメント・スコープの軸外変位が、角度の変化を決定するのに利用される直線変位干渉計の測定ビームの空間的な分離よりも大きい場合に生じる。このような場合において、アライメント・マークの位置へのサイクリック・エラー負荷は１よりも大きな因子で増加する。この因子は、直線変位干渉計の測定ビームの空間的な分離に対する、軸外のアライメント・スコープの軸外変位の割合に等しい。
【０１０３】
以下の実施形態において、上記の平均化技術は軸外のアライメント・マークの干渉法的に決定された位置に対するサイクリック・エラー負荷を低減するために利用される。
図３を参照して、干渉ステージ・システム３００は基準フレームを形成するベース３１０、ベースより形成される基準フレームに対して移動するステージ３２０、ベースに対するステージの位置を調節する位置決めシステム３３０、ベースに対するステージの位置を測定するための干渉システム３４０、及び、検出器及び位置決めシステムと連結され、干渉システムによる位置測定に応答してステージの位置を制御するための電子制御装置３５０を含んでいる。マイクロリソグラフィの用途において、例えば、ステージ３２０はアライメント・マーク３２４を有する半導体ウエハ３２２を搬送するのに好適である。干渉システム３４０が測定ビーム３４３及び３４４をステージに固定されたバー・ミラー３４６へとそれぞれに指向させる２つの干渉計３４１及び３４２を含むことを除いて、ステージ・システム３００の構成要素はステージ・システム１００の対応する構成要素と同一である。従って、干渉システム３４０は２つの測定軸を備えている。また、アライメント・マーク３２４は、両測定軸に対して軸外となっている。
【０１０４】
干渉計３４１及び３４２は、それぞれ電気信号３４７及び３４８を生成し、それらは電子制御装置３５０へ伝達され、そこで、それらが処理され、ｘ方向のステージ３２０の位置及び図３の平面内でのバー・ミラー３４６の角度の変化が決定される。
【０１０５】
干渉計３４１及び３４２は、干渉計３４１及び３４２のそれぞれの測定ビーム及び基準ビームの間の位相シフト
【０１０６】
【数４３】
を測定する。位相シフト
【０１０７】
【数４４】
の大きさは、下付き文字を、任意の項を特定の干渉計に関連付けるために用いることを除いて、上記の式１（他の式も同様）と同様の形式で表現可能である。
【０１０８】
電子制御装置３５０は、式
【０１０９】
【数４５】
に従う、バー・ミラー３４５の角度θを決定する。ここで、Ｌ1は、図３に示されるような、測定ビーム３４３及び３４４の空間的な分離であり、ｋは２π／λに等しい。
【０１１０】
θの測定値のサイクリック・エラー負荷は、式１及び８を組合わせると、明らかである。
【０１１１】
【数４６】
特に、電子制御装置により、位置決めシステムが干渉システムからの信号に応答してステージの位置を調節するため、サイクリック・エラー負荷をステージの実際の位置に反映することができる。ステージの角度方向における角度エラーθψは式９から
【０１１２】
【数４７】
として求められる。
【０１１３】
角度エラーθψは、
【０１１４】
【数４８】
として、軸外のアライメント・マーク３２４の位置のエラーｘalignment markに変換される（図３参照）。ここで、Ｌ2は、アライメント・スコープ（図示せず）及びアライメント・マーク３４２の軸外変位である。軸外のアライメント・マークの位置へのサイクリック・エラー負荷は、単一の直線変位干渉計により軸上のアライメント・マークの測定を行った場合よりも、約２Ｌ2／Ｌ1倍も大きいことが式１１の検証から明らかとなる。
【０１１５】
上記したように、サイクリック・エラー項の正弦依存性により、軸外のアライメント・マーク３２４の位置におけるエラーｘalignment markは、位相シフト
【０１１６】
【数４９】
の複数の値から角度θを計算し、サイクリック・エラー項の正弦負荷をフィルタにかける又は平均化することにより低減可能である。例えば、位相シフト
【０１１７】
【数５０】
の複数の値は、ｘ方向に沿ったステージ３２０の１つ以上の移動に対応することができる。従って、角度θを、ステージのそのような位置の各々に対して計算可能である。そして、θのこれらの値を、積分変換フィルタを用いて処理又は平均することができて、サイクリック・エラー負荷を最小化ためのθ及び／又はアライメント・マーク位置の最終的な値を決定することができる。
【０１１８】
１つ以上の選択された（１次及び／又は高次の）サイクリック・エラー項を除去するために必要な移動は、平均位置計算に関して上記したのと全く同様になされる。例えば、１次のサイクリック・エラー項（ｍ＝１，ｐ＝１）を除去するために、角度の第１の値θ(0)は、測定軸の各々に対して、測定された位相
【０１１９】
【数５１】
によって位置決めされたステージに対応して式９から決定される。そして、ステージ位置は、測定された位相の各々がπだけ変化するように調節される。角度の第２の値θ(1)は、新たなステージ位置
【０１２０】
【数５２】
に対応して式９から決定される。従って、この実施例においては、デジタル変換フィルタは
【０１２１】
【数５３】
として表現することができる。
【０１２２】
軸外のアライメント・マークの位置をより正確に決定して、干渉システムにより測定された位置のアライメント・マークの特定の部分の登録に対するサイクリック・エラー負荷を除去するために、この平均角度測定を利用することができる。平均位置測定の計算の場合と同様に、平均角度測定において、異なるサイクリック・エラー項を除去するように移動を選択してもよいし、付加的な移動を複数のサイクリック・エラー項を同時に除去するように選択してもよい。また、上記したように、移動のいかなるものも、（問題となる最低周波数のサイクリック・エラーに対して）自明な全周期シフトを含んでいてもよい。
【０１２３】
上記の電子制御装置によって実行されるステップは、標準的なプログラム技術を用いたコンピュータ・プログラムで実行されるか、かつ／あるいは専用の集積回路にハードワイヤ接続される。また、電子制御装置によって実行されるステップは、互いに接続された別個の電子機器の間で割り当てられてもよい。コンピュータ処理は、電子処理装置、（メモリ及び／又は記憶素子を含む）データ記憶システム、少なくとも１つの入力装置、及びディスプレイやプリンタ等の少なくとも一つの出力装置を各々備えたプログラム可能なコンピュータ上で実行されてもよい。処理のためのプログラム・コードを利用して、データ（例えば、干渉システムによる強度測定）を入力し、ここに記載された機能を実行し、出力情報（例えば、平均位置及び角度情報、アライメント・マーク位置、及びステージ速度）を生成するようにする。その出力情報は、１つ以上の出力装置に利用される。このようなプログラムの各々を、高レベル手順若しくはオブジェクト指向言語、又はアセンブリ若しくはマシン言語で提供することができる。更に、言語は、コンパイル又はインタープリットされた言語とすることができる。このようなコンピュータ・プログラムの各々はコンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えば、ＣＤ ＲＯＭや磁気ディスク）上に記録可能であり、コンピュータにより読み取られるときは、コンピュータ内の処理装置にここで記載された処理を実行する。
【０１２４】
上記の干渉ステージ・システムは非常に正確な測定を提供する。その理由は、サイクリック・エラー負荷を低減するからである。このようなシステムは、コンピュータ・チップ等の大規模集積回路の製造に用いられるリソグラフィ装置に特に有用である。リソグラフィは、半導体製造業にとって、鍵となる技術駆動器である。オーバーレイ改良は、１００ｎｍ以下のライン幅まで及びそれ以下に下げるための、最も困難な５つの難関のうちの１つである。例えば、半導体産業ロードマップ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｏａｄｍａｐ）１９９７年、８２ページを参照。
【０１２５】
オーバーレイは、ウエハ・ステージ及びレチクル（又はマスク）・ステージの位置決めをするのに利用される距離測定干渉計の性能、即ち、正確さ及び精密さに直接的に依存する。リソグラフィ・ツールは、年間５千万〜１億ドルの製品を生産するため、性能が改善された距離測定干渉計による経済効果は相当なものである。リソグラフィ・ツールの歩留まりがそれぞれ１％上昇すると、集積回路メーカーへの年間約百万ドルの経済的利益、及びリソグラフィ・ツールの売り手に十分な競争力のある強みが生じる。
【０１２６】
リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターン形成された露光光を、フォトレジストで皮膜されたウエハ上へ指向させることである。この処理は、ウエハのどの位置が放射されるべきかを決定する工程（アライメント）及びその位置のフォトレジストへの放射を行う工程（露光）を含む。
【０１２７】
ウエハを正確に位置決めするために、ウエハは、専用のセンサーにより測定可能なウエハ上のアライメント・マークを有している。アライメント・マークの測定された位置は、ツール内のウエハの位置を規定する。この情報は、ウエハ表面の所望のパターニングの仕様に従って、空間的にパターン形成された放射光に対応して、ウエハのアライメントを案内する。このような情報に基づき、フォトレジストで皮膜されたウエハを支持する可動ステージは、ウエハを移動させる。そして、放射光がウエハの正確な位置を露光する。
【０１２８】
露光中、放射源はパターン形成されたレチクルを照射し、そのレチクルは放射光を散乱させ、空間的にパターン形成された放射光を生成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は同じような意味で用いられる。縮小リソグラフィの場合において、縮小レンズは散乱された放射光を集め、レチクル・パターンの縮小イメージを形成する。あるいは、近接プリントの場合において、散乱された放射光は、ウエハに当たる前に、短い距離（典型的には、ミクロンのオーダー）を伝達し、レチクル・パターンの１：１のイメージを形成する。放射光はレジストの光化学処理を引き起こし、放射光パターンをレジストの潜像に変換する。
【０１２９】
干渉システムは位置決めシステムの重要な構成要素である。位置決めシステムは、ウエハ及びレチクルの位置を制御し、ウエハ上にレチクルのイメージを記録する。もし、このような干渉システムが上記の機能を含んでいるならば、距離測定へのエラー負荷が最小化されるのに伴い、システムにより測定される距離の精度は、アライメント・マークの初期化といったような、少なくともある用途に対しては増加する。
【０１３０】
一般的に、露光システムとも呼ばれるリソグラフィ・システムは、典型的には、照明システム及びウエハ位置決めシステムを含んでいる。照明システムは、紫外、可視、Ｘ線、電子、又はイオン放射等の放射光を提供するための放射源、及び放射光にパターンを与え、故に空間的にパターン形成された放射光を生成するためのレチクル又はマスクを含む。加えて、縮小リソグラフィの場合にとって、照明システムは空間的にパターン形成された放射光をウエ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。結像された放射光は、ウエハ上に皮膜されたレジストを露光する。照明システムは、マスクを支持するためのマスク・ステージ及びマスクを通過するように指向される放射光に対するマスク・ステージの位置を調節するための位置決めシステムも含む。ウエハ位置決めシステムはウエハを保持するためのウエハ・ステージ及び結像される放射光に対するウエハ・ステージの位置を調節するための位置決めシステムを含む。集積回路の製造は複数の露光段階を含む。リソグラフィの一般的な参照文献として、例えば、マイクロリソグラフィ：科学と技術（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｃｈｎｏｌｏｇｙ）（マルセル・デッカー・インコーポレイテッド ニューヨーク（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）１９９８年）の中のジェー・アール・シーツ（Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅａｔｓ）及びビー・ダブリュ・スミス（Ｂ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈ）の内容を本願に参照として援用する。
【０１３１】
レンズ・アセンブリ、放射源、又は支持構造といったような、露光システムの他の構成要素に対するウエハ・ステージ及びマスク・ステージの各々の位置を正確に測定するために、干渉システムを利用することができる。このような場合において、干渉システムを静止した構造に取り付け、測定物をマスク・ステージ及びウエハ・ステージのうちの１つといったような可動要素に取り付けることが可能である。あるいは、干渉システムを可動物に取り付け、測定物を静止物に取り付けてもよい。
【０１３２】
より一般的には、干渉システムが構成要素のうちの１つに取り付けられて又は支持されており、測定物が構成要素のうちの他方に取り付けられて又は支持されている場合において、露光システムの構成要素のうちの他方に対する露光システムの構成要素のうちの１つの位置を測定するために、このような干渉システムを利用することができる。
【０１３３】
干渉システム１１２６を用いたリソグラフィ・スキャナ１１００の例を図４ａに示す。干渉システムは、露光システム内のウエハ（図示せず）の位置を正確に測定するために利用される。ここで、ステージ１１２２は、露光ステーションに対してウエハを位置決め及び支持するために用いられる。スキャナ１１００はフレーム１１０２を含み、そのフレーム１１０２は他の支持構造体及びそれら構造体に保持された種々の構成要素を搬送する。露光ベース１１０４は、その上に搭載されたレンズ・ハウジング１１０６を有し、そのレンズ・ハウジング１１０６の上には、レチクル又はマスクを支持するために利用されるレチクル又はマスク・ステージ１１１６が搭載されている。露光ステーションに対してマスクを位置決めするための位置決めシステムは、エレメント１１１７により概略的に示されている。位置決めシステム１１１７は、例えば、圧電変換素子及び対応する制御電子機器を含む。しかし、この実施形態においては、リソグラフィ構造を形成する工程においてその位置が正確に観測される必要がある可動エレメントと同様に、マスク・ステージの位置を正確に測定するために、１つ以上の干渉システムを利用することもできるということは含まれてはいない（前記の、シーツ及びスミスのマイクロリソグラフィ：科学と技術、を参照）。
【０１３４】
露光ベース１１０４の下に吊り下げられているものは、ウエハ・ステージ１１２２を搬送する支持ベース１１１３である。ステージ１１２２は、干渉システム１１２６によりステージへと指向される測定ビーム１１５４を反射するための平面ミラー１１２８を含む。干渉システム１１２６に対するステージ１１２２の位置決めをするための位置決めシステムは、エレメント１１１９により概略的に示されている。位置決めシステム１１１９は、例えば、圧電変換素子及び対応する制御電子機器を含んでいる。測定ビームは、露光ベース１１０４に搭載された干渉システムへと、反射されて戻る。干渉システムは、前記実施形態のいずれかである。
【０１３５】
動作中、放射ビーム１１１０、例えば、紫外（ＵＶ）レーザーからのＵＶビーム、はビーム成形光学アセンブリ１１１２を通過し、ミラー１１１４に反射された後、下方へ伝播していく。その後、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６により搬送されるマスク（示さず）を通過する。マスク（図示せず）は、レンズ・ハウジング１１０６内に設けられたレンズ・アセンブリ１１０８を介して、ウエハ・ステージ１１２２上のウエハ（図示せず）上に像を形成する。ベース１１０４及びそれにより支持される各種構成要素は、バネ１１２０として図示されている制動システムによって周囲の振動から隔離されている。
【０１３６】
リソグラフィ・スキャナの別の実施形態においては、１つ以上の干渉システムを、例えば、（限定はしないが）ウエハ及びレチクル（又はマスク）ステージに関する複数の軸に沿う距離及び角度を測定するために利用することが可能である。また、ＵＶレーザー・ビーム以外の、他のビームを、ウエハを露光するために用いることができ、例えば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビーム、及び可視光ビームがある。
【０１３７】
ある実施形態において、リソグラフィ・スキャナは、コラム・リファレンス（ｃｏｌｕｍｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）として、当技術分野で公知のものを含むことができる。このような実施形態において、干渉システム１１２６は、外部の基準光路に沿って基準ビーム（図示せず）を指向させ、その基準光路はある構造体上に搭載され、例えば、レンズ・ハウジング１１０６に放射ビームを指向させる参照ミラー（図示せず）に接触している。参照ミラーは、基準ビームを干渉システムへと戻るように反射する。ステージ１１２２から反射された測定ビーム１１５４と、レンズ・ハウジング１１０６上に搭載された参照ミラーから反射された基準ビームとを合成したとき、干渉システム１１２６によって生成される干渉信号は、放射ビームに対するステージの位置の変化を示している。更に、別の実施形態において、干渉システム１１２６を、レチクル（又はマスク）ステージ１１１６やスキャナ・システムの他の可動部品の位置の変化を測定するように設置可能である。最後に、干渉システムを、スキャナに加えて、又はそれ以外のステッパを含んでなるリソグラフィ・システムに、同様の方法で利用することが可能である。
【０１３８】
公知であるように、リソグラフィは半導体デバイスを製造するための製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５４８３３４３号では、このような製造方法に関するステップの概要が説明されている。これらのステップを図４ｂ及び４ｃを参照して以下に説明する。図４Ｂは、半導体チップ（例えば、ＩＣやＬＳＩ）、液晶パネルやＣＣＤ等の半導体デバイスの製造順序のフロー・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工程である。ステップ１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスク製造を行うための工程である。ステップ１１５３はシリコン等の材料を利用することによりウエハを製造する工程である。
【０１３９】
ステップ１１５４は、前処理と呼ばれるウエハ処理工程である。ここで、準備されたマスク及びウエハを用いて、リソグラフィによりウエハ上に回路が形成される。マスクのパターンの十分な空間分解能に一致するようにウエハ上に回路を形成するために、ウエハに対するリソグラフィ・ツールの干渉による位置決めは必要なものである。ここで記載された干渉による方法及びシステムは、ウエハ処理に利用するリソグラフィの効率を改善するのに特に有用なものとなり得る。
【０１４０】
ステップ１１５５は、後処理と呼ばれるアセンブリ・ステップである。ここで、ステップ１１５４によって処理されたウエハが半導体チップへと形成される。このステップは、アセンブリ工程（ダイシング及びボンディング）並びにパッケージング工程（チップ・シーリング）を含む。ステップ１１５６は検査ステップであり、ここで、ステップ１１５５により製造された半導体デバイスの操作性検査（ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｃｈｅｃｋ）、耐久性検査が実施される。これらの工程により、半導体デバイスは完成し、そして、出荷される。
【０１４１】
図４ｃはウエハ処理の詳細を示すフロー・チャートである。ステップ１１６１はウエハの表面を酸化するための酸化工程である。ステップ１１６２はウエハ表面上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤ工程である。ステップ１１６３は、蒸着により、ウエハ上に電極を形成するための電極形成工程である。ステップ１１６４はウエハにイオンを埋め込むためのイオン埋め込み工程である。ステップ１１６５はウエハにレジスト（感光性材料）を塗布するためのレジスト工程である。ステップ１１６６は、露光（すなわち、リソグラフィ）により、上記の露光装置を介してウエハ上にマスクの回路パターンをプリントするための露光工程である。上前記のように、ここに記載した干渉システム及び方法を利用することにより、このようなリソグラフィ・ステップの精度及び分解能が向上する。
【０１４２】
ステップ１１６７は、露光されたウエハを現像するための現像工程である。ステップ１１６８は、現像されたレジスト像以外の部分を取り除くためのエッチング工程である。ステップ１１６９は、エッチング工程を受けた後のウエハ上に残っているレジスト材料を剥離するためのレジスト剥離工程である。これらの工程を繰り返すことにより、回路パターンが、ウエハ上に形成され、そして、重ね合わされる。
【０１４３】
アライメントの初期化が重要であり、対象物の相対位置を正確に測定する必要がある場合において、上記の干渉ステージ・システムを他の用途に利用することもできる。例えば、レーザー、Ｘ線、イオン、又は電子ビーム等の書き込みビームが、基板又はビームの移動に伴って基板上にパターンを形成するといった用途において、干渉システムを基板と書き込みビームとの間の相対移動を測定するために利用することが可能である。
【０１４４】
例として、ビーム書き込みシステム１２００の概略図を図５に示す。光源１２１０は書き込みビーム１２１２を生成し、ビーム集光アセンブリ１２１４は放射ビームを、可動ステージ１２１８によって支持された基板１２１６へと指向させる。ステージの相対位置を決定するために、干渉システム１２２０は、基準ビーム１２２２を、ビーム集光アセンブリ１２１４に搭載されたミラー１２２４へと指向させ、測定ビーム１２２６を、ステージ１２１８に搭載されたミラー１２２８へと指向させる。基準ビームは集光アセンブリに搭載されたミラーに当たるため、ビーム書き込みシステムは、コラム・リファレンスを使用した一例である。平均位置及び角度測定をより正確に行うために、干渉システム１２２０及び関連する電子処理を上記の構成とすることができる。干渉システムにより測定された位置の変化は基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応している。干渉システム１２２０は、測定信号１２３２を制御装置１２３０へ送信する。その制御装置１２３０は基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対位置を示す。制御装置１２３０は、ステージ１２１８を支持して位置決めを行うベース１２３６へ出力信号１２３４を送信する。加えて、制御装置１２３０は信号１２３８を光源１２１０へ送信し、書き込みビーム１２１２の強度を変化させるか、もしくは遮断する。そして、書き込みビームは、基板の選択された位置のみに光物理的又は光化学的な変化を引き起こすのに十分な強度でもって基板に当たる。
【０１４５】
更に、ある実施形態においては、制御装置１２３０は、例えば、信号１２４４を利用して、ビーム集光アセンブリ１２１４に、基板の領域上を書き込みビームでスキャンさせることができる。結果として、制御装置１２３０は、システムの他の構成要素に基板のパターン形成を指示する。パターン形成は、一般的には、制御装置内に記録された電気的な設計パターンに基づく。ある実施形態では、書き込みビームは基板上に皮膜されたレジストにパターン形成する。別の実施形態では、書き込みビームは、例えばエッチングを行い、直接的に基板にパターン形成する。
【０１４６】
このようなシステムの重要な用途は、前記のリソグラフィ法に使用されるマスク及びレチクルの製造である。例えば、リソグラフィ・マスクを製造するため、電子ビームを、クロムで皮膜されたガラス基板をパターン形成するのに利用することが可能である。書き込みビームが電子ビームであるような場合においては、ビーム書き込みシステムは電子ビーム経路を真空状態としている。また、書き込みビームが、例えば、電子ビーム又はイオンビームである場合においては、ビーム集光アセンブリは、荷電粒子を真空中の基板上に結像及び指向させるために、四極子レンズ等の電場発生装置を含む。書き込みビームが、例えば、Ｘ線、ＵＶ、又は可視光といった放射ビームである場合においては、ビーム集光アセンブリは、放射光を基板上に結像及び指向させるために、対応する光学系を含む。
【０１４７】
本発明の多くの実施形態を説明してきた。しかしながら、様々な変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくされてもよい。従って、他の実施形態は添付の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】干渉ステージ位置決めシステムの概略図。
【図２】図１のステージ位置決めシステムで使用する干渉計の一実施形態を示す図。
【図３】干渉ステージ位置決めシステムの別の実施形態を示す図。
【図４ａ】集積回路を製造するのに使用されるリソグラフィ・システムの概略図。
【図４ｂ】集積回路を製造するためのステップを説明するフロー・チャート。
【図４ｃ】集積回路を製造するためのステップを説明するフロー・チャート。
【図５】ビーム書き込みシステムの概略図。
【０００１】
本発明は、リソグラフィのスキャナ・システム又はステッパ・システムにおけるマスク・ステージ又はウエハ・ステージ等の測定物の変位を測定する干渉計、例えば、変位測定及び分散干渉計に関し、かつ、波長を観測して気体の固有特性を決定する干渉計にも関する。
【背景技術】
【０００２】
変位測定干渉計は、光学干渉信号に基づいて参照物に対する測定物の位置の変化を観測する。干渉計は、測定物から反射された測定ビームと参照物から反射された基準ビームとをオーバーラップし、かつ干渉させることにより、光学干渉信号を生成する。
【０００３】
多数の適用例において、測定ビーム及び基準ビームは、直交する偏光及び異なる周波数を有する。異なる周波数は、例えば、レーザー・ゼーマン分裂、音響光学変調、又は複屈折素子等を用いたレーザーへの内挿よって生成することができる。直交する偏光により、偏光ビーム・スプリッタが測定ビーム及び基準ビームを測定物及び参照物へとそれぞれ指向し、反射測定ビーム及び基準ビームを合成し、オーバーラップする出射測定ビーム及び出射基準ビームを形成することができる。オーバーラップする出射ビームは、後に偏光器を通過する出力ビームを形成する。偏光器は出射測定ビーム及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及び出射基準ビームの成分は互いに干渉し、混合ビームの強度は、出射測定ビーム及び出射基準ビームの相対位相に伴って変化する。検出器は混合ビームの時間依存強度を測定して、その強度に比例する電気干渉信号を生成する。測定ビームと基準ビームとは異なる周波数を有するので、電気干渉信号は、出射測定ビームの周波数と出射基準ビームの周波数との差に等しいうなり周波数を有する「ヘテロダイン」信号を含む。例えば、測定物を含むステージが移動することによって、測定光路及び基準光路の長さが相対的に変化している場合は、測定されるうなり周波数は２ｖｎｐ／λに等しいドップラー・シフトを含む。ここで、ｖは測定物と参照物との相対速度、λは測定ビーム及び基準ビームの波長、ｎは光ビームが伝わる媒質、例えば、空気又は真空、の屈折率、そして、ｐは参照物及び測定物へパスされる数である。測定物の相対位置の変化は、測定された干渉信号の変化に対応しており、λ／（ｎｐ）の距離変化Ｌに実質的に等しい２πの位相変化をともなっている。ここで、Ｌは往復の距離変化、例えば、測定物を含むステージへ及びからの往復の距離の変化である。
【０００４】
この同等関係は常には正確ではない。多数の干渉計は、「サイクリック・エラー」として知られるような非線形性を含む。サイクリック・エラーは測定された干渉信号の位相及び／又は強度への負荷として表現することができ、光路長ｐｎＬの変化への正弦依存を有する。特に、位相における１次のサイクリック・エラーは（２πｐｎＬ）／λの正弦依存を有し、位相における２次のサイクリック・エラーは２（２πｐｎＬ）／λの正弦依存を有する。高次のサイクリック・エラーも存在し得る。また、副高調波サイクリック・エラー及びそれらの高調波も存在し得る。１つのこのような例は、位相における半周期エラーであり、そのエラーは（πｐｎＬ）／λの正弦依存を有する。
【０００５】
基準ビームを名目上形成する入力ビームの一部が測定光路に沿って伝搬する場合、及び／又は、測定ビームを名目上形成する入力ビームの一部が基準光路に沿って伝搬する場合において、サイクリック・エラーは「ビーム混合」によって生成され得る。このようなビーム混合は、入力ビームの偏光の楕円性、及び干渉計構成要素の欠陥、例えば、直交して偏光された入力ビームをそれぞれの基準光路及び測定光路へと指向させるべく使用される偏光ビーム・スプリッタにおける欠陥、により生じ得る。ビーム混合及びその結果として発生するサイクリック・エラーにより、測定された干渉信号の位相の変化と、基準光路と測定光路との間の相対的な光路長ｐｎＬの変化との間には、厳密な比例関係は存在しない。もし、補正を行わなければ、ビーム混合に起因するサイクリック・エラーは、干渉計により測定される距離変化の精度が制限され得る。サイクリック・エラーは、干渉計内で不招な多重反射を招来する伝達面の欠陥、及び干渉計内でビームに不要な楕円性を招来する逆反射器及び／又は位相差板等の構成要素における欠陥により生じ得る。サイクリック・エラーの理論的な原因についての一般的な参照文献としては、例えば、シー・ダブリュ・ウー（Ｃ．Ｗ．Ｗｕ）及びアール・ディー・デスラッテス（Ｒ．Ｄ．Ｄｅｓｌａｔｔｅｓ）による「ヘテロダイン干渉における周期的な非線形性の分析的モデリング（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｉｎ ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）」応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ），３７，６６９６−６７００，１９９８年、を参照されたし。
【０００６】
分散測定への適用においては、光路長測定は複数の波長、例えば、５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍで実施され、それらの波長は距離測定干渉計の測定光路中の気体の分散を測定するのに利用される。分散測定は、距離測定干渉計によって測定された光路長を物理的な長さに変換するのに利用可能である。このような変換は重要なものとなり得る。その理由は、たとえ測定物までの物理的な距離が変化していなくても、気体の乱流により、及び／又は、測定アーム（ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ ａｒｍ）中のガスの平均密度の変化により、測定された光路長が変化する場合が存在するからである。
【０００７】
上記の干渉計は、しばしば、半導体ウエハ上に集積回路を製造するためのリソグラフィで用いられるスキャナ・システム及びステッパ・システムの重要な構成要素となる。このようなリソグラフィ・システムは、ウエハを支持し、かつ固定するための可動ステージと、放射ビームをウエハへ指向させるために用いられる集光光学系と、露光ビームに対してステージを移動させるためのスキャナ・システム又はステッパ・システムと、１つ以上の干渉計とを一般的に含む。各干渉計はステージに取り付けられた平面ミラーへビームを指向させ、そこから反射された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と、対応する基準ビームとを干渉させ、そして、共同で、干渉計は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。干渉計は、リソグラフィ・システムがウエハのどの領域が放射ビームに露光されるかを正確に制御できるようにしている。
【０００８】
実用的には、干渉システムは複数の測定軸に沿ったウエハ・ステージの位置を測定するために利用される。例えば、ｘ−ｙ平面内にウエハ・ステージが存在する直交座標系を定義すると、ウエハ・ステージがｘ−ｙ平面に沿って移動するのに伴って、ｚ軸に対するステージの角度方向と同様に、ステージのｘ及びｙ位置が一般的に測定される。更に、ｘ−ｙ平面に対するウエハ・ステージの傾きも観測することが好ましい。例えば、このような傾きの正確な特徴づけは、ｘ及びｙ位置におけるアッベ・オフセット・エラー（Ａｂｂｅ ｏｆｆｓｅｔ ｅｒｒｏｒ）を計算する必要があり得る。従って、所望の用途に応じて、最大５つの測定の自由度が存在していてもよい。更に、ある用途においては、ｚ軸に対するステージの位置も観測することが望ましく、結果、６自由度となる。
【０００９】
各自由度を測定するために、干渉計は、対応する測定軸に沿う距離変化を観測するのに利用される。例えば、ｘ、ｙ及びｚ軸に対するステージの角度方向と同様に、ステージのｘ及びｙ位置を測定するシステムにおいては、少なくとも３つの空間的に分離した測定ビームがウエハ・ステージの一方の側から反射し、少なくとも２つの空間的に分離した測定ビームがウエハ・ステージの他方の側から反射する。例えば、米国特許第５８０１８３２号（発明の名称：５測定軸を用いた、基板上へのマスク・パターンを繰り返し結像する方法及びそのための装置（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｌｙ Ｉｍａｇｉｎｇ ａ Ｍａｓｋ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｆｉｖｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｘｅｓ））に、本願に参照用として援用される内容が見られる。各測定ビームは基準ビームと再結合し、対応する計測軸に沿う光路長の変化を観測する。異なる測定ビームは異なる位置でウエハ・ステージに当たるため、ウエハ・ステージの角度方向は、光路長測定を適切に組合せることにより導き出すことができる。従って、観測される各自由度に対応して、システムはウエハ・ステージに当たる少なくとも１つの測定ビームを含んでいる。更に、前述のように、各測定ビームは、角度方向の変化によって干渉信号がエラーとなることが防止されるようにウエハ・ステージを複光路方式で通過させてもよい。測定ビームは物理的に分離した干渉計か、又は、複数の測定ビームを生成する多軸干渉計から生成されてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、可動ステージの干渉計位置測定へのサイクリック・エラーの負荷を低減するためのシステム及び方法を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ステージの初期の干渉位置測定は、その初期位置からのステージの変位に対応する少なくとも１つの付加的な測定と平均化される。その変位は、平均位置測定への全体的なサイクリック・エラー負荷を低減するように選択される。結果として、ステージの平均位置を、そのどの個々の位置よりも正確に測定可能である。
【００１２】
選択された変位の各々（１つのみでもよい）は、位相シフトに対応し、その位相シフトによって、その変位に対応する干渉信号中のサイクリック・エラー項が、他の位置のうちの１つ（例えば、初期位置）に対応する干渉信号中の対応するサイクリック・エラー項を相殺する。選択された変位の精度はサイクリック・エラーの存在によって制限される。しかしながら、この制限は、サイクリック・エラーの大きさに関して２次のエラーとして平均化に関与する。従って、平均化は特有の１次のサイクリック項を除去可能である。また、平均位置を、高次のサイクリック・エラー項を反復的に除去するその後の平均化処理に利用可能である。平均化の１つの考え方は、移動ステージそれ自体が、１つ以上のサイクリック・エラー項の正弦依存性を通じてをサンプリングする移相器として利用され、それらサンプルの干渉信号の平均への（１次及び／又は高次の）サイクリック・エラーの負荷を低減もしくは除去する、というものである。従って、このような干渉信号の平均は、より正確にステージの平均位置を示している。
【００１３】
ステージの個々の位置（例えば、ステッピングの間）の測定へのサイクリック・エラーの負荷の低減を望むかもしれないが、平均位置測定が有用な、多くの適用例が存在する。例えば、ステージがスキャンされている間、ステージ位置の複数のセットの各々に対するステージの平均位置を測定することができ、（変化し得る）ステージの速度は、測定された平均位置及びそれらの間の時間間隔から決定可能である。更に、時間の関数としてのステージの実際の位置は、決定された速度の積分によって計算される。別の適用例では、平均位置を、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークの平均位置をより正確に決定するのに利用可能である。更に、前記の平均化を、付加的な干渉測定軸に適用可能である。例えば、平均化を、互いに実質的に平行な２つの横方向に変位した測定軸に適用することが可能であり、それにより、ステージの平均角度方向が、より正確に決定される。その結果を軸外のアライメント・マーク（即ち、干渉測定軸のうちの１つと一致していないアライメント・マーク）の平均位置におけるアッベ・オフセット・エラーをより正確に決定するために利用可能である。アライメント・マークの平均位置の正確な決定は、ステージによって行われるウエハのマイクロリソグラフィ露光に先んじて、干渉ステージ位置決めシステムの初期化における重要なステップである。
【００１４】
概して、一態様では、本発明は、ｉ）可動ステージ、ii）基準フレームを形成するベース、iii）ステージと連結され、基準フレームに対するステージの位置を調節するための位置決めシステム、iv）動作中、ステージとベースの一部との間の光路に沿って測定ビームを指向させて、光路に沿ったステージの位置を示す干渉信号を生成する干渉システム、及びｖ）干渉システム及び位置決めシステムに連結された電子制御装置、を含む干渉ステージ・システムを特徴とする。干渉システムが干渉信号へのサイクリック・エラー負荷を発生させるので、電子制御装置はステージの複数の位置の各々に対応する干渉信号に基づき、第１光路に沿ったステージに対する平均位置を決定する。ステージの複数の位置は初期位置及び少なくとも１つの付加的な位置を含み、制御装置は付加的な位置の各々を選択し、平均位置におけるサイクリック・エラー負荷を低減する。
【００１５】
干渉ステージ・システムの実施形態は、次のいかなる特徴を含んでいてもよい。
動作中、電子制御装置によって、位置決めシステムが付加的な位置の各々へとステージを移動させる。あるいは、電子制御装置は、平均位置測定におけるサイクリック・エラー負荷を低減する付加的な位置に対応するものがプログラムに従ってスキャンされ、かつ観測されたステージ位置から選択されるようにステージ位置を観測可能である。
【００１６】
ステージの特定位置に関する干渉信号は、測定された位相
【００１７】
【数１】
【００１８】
【数２】
【００１９】
【数３】
【００２０】
【数４】
【００２１】
例えば、電子制御装置によって選択された少なくとも１つの付加的な位置が、測定された位相
【００２２】
【数５】
【００２３】
別の例においては、電子制御装置によって選択された少なくとも１つの付加的な位置が、測定された位相
【００２４】
【数６】
【００２５】
また別の例では、電子制御装置によって選択された少なくとも１つの付加的な位置が、測定された位相
【００２６】
【数７】
【００２７】
更に、付加的な位置は、複数のサイクリック・エラー項から平均位置測定への負荷を同時に低減するように選択されてもよい。例えば、電子制御装置により選択された付加的な位置は、測定された位相
【００２８】
【数８】
【００２９】
別の例では、電子制御装置により選択された付加的な位置は、測定された位相
【００３０】
【数９】
【００３１】
更に、また別の例では、電子制御装置により選択された付加的な位置は、測定された位相
【００３２】
【数１０】
【００３３】
平均位置は複数の位置に対応する測定された位相の平均に直線的に比例し得る。更に、電子制御装置は、複数の位置に対応する干渉信号にデジタル・フィルタを適用することによって、平均位置を決定可能である。
【００３４】
システムは、電子制御装置に連結されたアライメント・スコープを更に含むことができる。動作中、電子制御装置は、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するかどうかを判断し、アライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び電子制御装置によって選択される付加的な位置が位置決めされる。
【００３５】
動作中、電子制御装置は、ステージの第２の複数の位置のセットに対応するステージの第２の平均位置を決定してもよい。電子制御装置は、更に、最初に言及した平均位置及び第２の平均位置に基づいてステージの速度を決定可能である。
【００３６】
動作中、干渉システムは、ステージとベースの一部との間の第２の光路に沿って第２の測定ビームを指向させて、第２の光路に沿ったステージの位置を示す第２の干渉信号を生成することができる。このような場合は、干渉システムは２つの個々の干渉計を含んでいてもよい。第１の干渉計は第１の測定ビームを指向させ、第２の干渉計は第２の測定ビームを指向させる。あるいは、干渉システムは第１及び第２の光路に沿った測定軸を備える多軸干渉計を含んでいてもよい。
【００３７】
更に、電子制御装置はステージの複数の位置の各々に対応する第２の干渉信号に基づき、第２の光路に沿うステージの平均位置を決定してもよい。例えば、第１及び第２の光路は互いに並行とすることが可能である。また、動作中、電子制御装置は、第１の光路に沿うステージの平均位置及び第２の光路に沿うステージの平均位置に基づき、ステージの角度方向を決定可能である。また、付加的な位置の各々へのステージの移動は、初期位置に関する第１及び第２の干渉信号に対して、第１及び第２の干渉信号を同量だけ変化させる。システムは、更に、電子制御装置と連結されたアライメント・スコープを含んでいてもよい。動作中、電子制御装置はステージにより搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するか判断し、アライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び電子制御装置により選択される付加的な位置が位置決めされる。従って、電子制御装置は、処理装置により決定される角度方向と、アライメント・マークと第１の測定ビーム光路との間の横方向のずれに対応するオフセット距離と、に基づき、アライメント・マークに関するアッベ・オフセット・エラーを更に決定可能である。
【００３８】
干渉システムはベースの一部に固定された干渉計及びステージに固定された測定物を含むことができる。ここで、動作中、干渉計は、測定物から反射されるように測定ビームを指向させる。あるいは、干渉システムは、ステージに固定された干渉計及びベースの一部に固定された測定物を含むことができる。ここで、動作中、干渉計は、測定物から反射されるように測定ビームを指向させる。更に、干渉システムは、１回以上、ステージとベースの一部との間を通過するように測定ビームを指向させてもよい。
【００３９】
別の態様においては、本発明は、ｉ）ステージの複数の位置の各々に対して干渉信号を生成すること、ここで、干渉信号が第１の光路に沿うステージ位置を示し、そして、ステージの複数の位置が初期位置及び少なくとも１つの付加的な位置を含んでおり、ii）複数の位置の各々に対応する干渉信号に基づいてステージの平均位置を決定すること、及び、iii）平均位置における干渉信号からのサイクリック・エラー負荷が低減されるように、少なくとも１つの付加的な位置を選択すること、を含む干渉による方法を特徴としている。
【００４０】
本願の方法の実施形態は次のいかなる特徴を含んでいてもよい。
ステージの特定の位置に対する干渉信号は観測された位相
【００４１】
【数１１】
【００４２】
【数１２】
【００４３】
【数１３】
【００４４】
【数１４】
【００４５】
例えば、少なくとも一つの選択された付加的な位置が、測定された位相
【００４６】
【数１５】
【００４７】
別の例では、少なくとも一つの選択された付加的な位置が、測定された位相
【００４８】
【数１６】
【００４９】
また別の例では、少なくとも一つの選択された付加的な位置が、測定された位相
【００５０】
【数１７】
【００５１】
更に、付加的な位置は、複数のサイクリック・エラー項から平均位置測定への負荷を同時に低減するように選択してもよい。例えば、選択された付加的な位置は、整数ｎ1，ｎ2及びｎ3に対して測定された位相
【００５２】
【数１８】
【００５３】
別の例では、選択された付加的な位置は、整数ｎ1，ｎ2及びｎ3に対して測定された位相
【００５４】
【数１９】
【００５５】
更に、また別の例では、選択された付加的な位置は、整数ｎ1，ｎ2，ｎ3，ｎ4，ｎ5，ｎ6及びｎ7に対して測定された位相
【００５６】
【数２０】
【００５７】
平均位置を決定することにより、付加的な位置に対応する測定された位相を平均化することを含むことができる。測定された位相の平均化により複数の位置に対応する干渉信号に対するデジタル・フィルタを適用することを含むことができる。
【００５８】
この方法は、更に、アライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在する場合に、初期位置及び選択された付加的な位置が位置決めされるようなケースにおいて、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するか判断することを含むことができる。
【００５９】
この方法は更に、ステージの第２の複数の位置のセットに対応するステージの第２の平均位置を決定すること、及び、最初に言及した平均位置及び第２の平均位置に基づいて、ステージの速度を決定することを含むことができる。
【００６０】
この方法は更に、複数の位置の各々に対する第２の干渉信号を生成すること、ここで、第２の干渉信号は第２の光路の沿うステージ位置を示すものであり、第２の干渉信号に基づき、第２の光路に沿うステージの平均位置を決定することを含むことができる。例えば、第１及び第２の光路は互いに並行とすることができる。この方法は、更に、第１の光路に沿うステージの平均位置及び第２の光路に沿うステージの平均位置に基づいてステージの角度方向を決定することを含むことができる。付加的な位置の各々へのステージの移動は、初期位置に関する第１及び第２の干渉信号に対して、第１及び第２の干渉信号を同量だけ変化させることができる。また、この方法は、アライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在する場合に、初期位置及び選択された付加的な位置が位置決めされるようなケースにおいて、ステージによって搬送されるウエハ上のアライメント・マークが、アライメント・スコープの視野内に存在するか判断することを更に含むことができる。加えて、この方法は、角度方向と、アライメント・マークと第１の光路との間の横方向のずれに対応するオフセット距離とに基づき、アライメント・マークに対するアッベ・オフセット・エラーを決定することを更に含むことができる。
【００６１】
別段、定義することなくここで使用される技術的及び科学的用語は、この発明に属する当業者により一般的に解されるのものと同様の意味を有するものである。参照文献としてこの中で述べられた出版物、特許出願、特許、及び他の参照文献と矛盾する場合は、定義を含んだこの明細書が支配する。
【００６２】
この発明の１以上の実施形態の詳細は、添付した図面及び以下の説明において説明する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から明確となる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００６３】
図１を参照して、干渉ステージ・システム１００は、基準フレームを形成するベース１１０と、ベースによって形成された基準フレームに対して移動するステージ１２０と、ベースに対してステージの位置を調節するための位置決めシステム１３０と、ベースに対するステージの位置を測定するための干渉システム１４０と、検出器及び位置決めシステムと連結され、干渉システムによる位置測定に応答してステージの位置を制御するための電子制御装置１５０とを含む。マイクロリソグラフィへの応用では、例えば、ステージ１２０は、アライメント・マーク１２４を有する半導体ウエハ１２２を搬送するのに好適である。位置決めシステム１３０は、例えば、ステージの位置を調節するための１つ以上の圧電変換器及び／又は１つ以上の電気モータを含んでいてもよい。図１に示す実施形態において、干渉システム１４０は干渉計１４２を含み、その干渉計１４２はベースに固定されており、かつ測定ビーム１４４を、ステージに固定された平面ミラー１４６に当たって反射して戻るように指向させる。別の実施形態では、干渉計はステージに固定されていてもよく、平面ミラーはベースに固定されていてもよい。どちらかの場合において、平面ミラーは、干渉計に対する測定物を形成し、そして、干渉計は、測定ビームの光路によって形成される測定軸に対して、ベースに対するステージの位置の変化を測定する。更なる実施形態では、測定物は平面ミラー以外の反射器でもよい。
【００６４】
干渉計１４２はどのようなタイプの距離測定干渉計であってもよく、例えば、マイケルソン干渉計、微分平面鏡干渉計（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｌａｎｅ ｍｉｒｒｏｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（ＤＰＭＩ））、高安定性平面鏡干渉計（ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｌａｎｅ ｍｉｒｒｏｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（ＨＳＰＭＩ））、等であってもよい。更に、干渉計１４２は、測定物と複数回当たるように測定ビームを指向させてもよい。加えて、干渉計１４２は、複数の測定ビームを生成して複数の測定軸を提供する集積多軸干渉計であってもよい。例えば、シー・ザノニ（Ｃ．Ｚａｎｏｎｉ）による「距離及び角度測定のための微分干渉計装置：原理、効果及び応用（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｄｖｅｎｔａｇｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」ブイディーアイ ベリッチ（ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ） Ｎｒ．７４９，９３−１０６（１９８９）を参照されたし。また、干渉システム１４０はこのような複数の測定軸を提供するために、１つ以上の付加的な干渉計を含んでいてもよい。
【００６５】
干渉計システム１４０に対する特定の実施形態を高安定性平面鏡干渉計２００として図２に示す。図２に示すように、光源２１０は、直交する直線偏光成分分割されているヘテロダイン周波数を有する入力ビーム２１２を供給する。入力ビームは偏光ビーム・スプリッタ２１４に入射し、偏光成分の１つを伝達して測定ビーム２１６を形成し、そして、他の偏光成分を反射して基準ビーム２１８を形成する。
【００６６】
測定ビームは、測定４分の１波長板を通過して測定光路に沿って伝搬し、平面ミラー測定物２３０に当たり、その平面ミラー測定物は、測定ビームを、位相板２２０を介してビーム・スプリッタ２１４へ戻るように反射する。位相板２２０を通過する複光路により、偏光ビーム・スプリッタ２１４は今度は、測定ビームを逆反射器２４０に向かって反射させ、逆反射器２４０は次に、ビームを偏光ビーム・スプリッタへ戻るように指向させる。その後、偏光ビーム・スプリッタ２１４は測定ビームを、位相板２２０を通過して戻るように指向させ、平面ミラー測定物２３０への第２の光路を形成する。そして、測定物は測定ビームを、位相板２２０を通過して偏光ビーム・スプリッタ２１４へと戻るように反射させ、ビーム・スプリッタ２１４は位相板２２０を通過する複光路に続いて、今度は、測定ビームを出力ビーム２５０の測定ビーム成分として伝達する。
【００６７】
一方、基準ビームは、基準４分の1波長板２２２を通過し、基準光路に沿って伝達し、平面ミラー参照物２３２に当たり、その平面ミラー参照物２３２は基準ビームを、偏光ビーム・スプリッタ２１４へ位相板２２２を通過して戻るように反射させる。位相板２２２を通過する複光路により、偏光ビーム・スプリッタ２１４は、今度は、逆反射器２４０へと向かって基準ビームを伝達し、その逆反射器は、次に、ビームを偏光ビーム・スプリッタへと戻るように指向させる。その後、偏光ビーム・スプリッタ２１４は基準ビームを、位相板２２２を通過して戻るように指向させ、平面鏡参照物２３２への第２の光路を形成する。そして、参照物は基準ビームを、位相板２２２を通過して偏光ビーム・スプリッタ２１４へと戻るように反射させ、位相板２２２を通過する複光路に続いて、今度は、基準ビームを出力ビーム２５０の基準ビーム成分として反射する。
【００６８】
偏光器２５２は出力ビーム２５０を受け取るように配置されており、測定ビーム成分と基準ビーム成分とを混合して混合ビーム２５４を生成する直線偏光を選択する分析器として機能する。その混合ビームの強度は検出器２５６によって測定される。更に上記したように、検出器により測定された強度はヘテロダイン周波数（又はステージが移動した場合のヘテロダイン周波数及びドップラー・シフトの和）で振動する干渉信号を含み、そして、その干渉信号の位相はステージの位置を示している。
【００６９】
再び、図１を参照して、電子制御装置１５０は干渉システム１４０からの干渉信号を受信し、干渉信号の位相
【００７０】
【数２１】
【００７１】
【数２２】
【００７２】
後の解析のために、干渉信号の測定された位相
【００７３】
【数２３】
【００７４】
【数２４】
【００７５】
【数２５】
【００７６】
【数２６】
【００７７】
ヘンリー・エー・ヒル（Ｈｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌ）による米国特許第６１３７５７４号、第６２４６４８１号、及び第６２５２６６８号には、サイクリック・エラーの原因、及び、そのようなエラーを特徴づけ及び低減するための方法及びシステムが記載されている。例えば、‘５７４特許には、測定される位相（及びサイクリック・エラー項）をステージとは無関係に変化させるための移相器の使用が開示されており、それにより、サイクリック・エラー項が特徴付けられ、かつ／あるいは、低減される。本発明においては、電子制御装置１５０は、ステージそれ自体を、低減されたサイクリック・エラー負荷を伴ったステージの平均位置を決定するための移相器として使用する。
【００７８】
例として、１次のサイクリック・エラー項のみが測定に関係する場合を考察する（即ち、それがサイクリック・エラー負荷に対して支配的である）。この状況においては、以下を得る。
【００７９】
【数２７】
【００８０】
【数２８】
【００８１】
【数２９】
【００８２】
【数３０】
【００８３】
しかしながら、測定された位相へのサイクリック・エラー負荷が実際の位相と比較して比較的小さい場合は（典型的なケース）、電子制御装置は、測定された位相を使用して所望の移動を概算することができる。即ち、測定された位相
【００８４】
【数３１】
【００８５】
【数３２】
【００８６】
【数３３】
【００８７】
【数３４】
【００８８】
この技術は他のサイクリック・エラー項に一般化することができる。例えば、ｍ及びｐにより指標付けされる特定のサイクリック・エラー項を除去するために、ステージはその初期位置から、測定される位相がπｐ／ｍだけ変化するまで移動する。そして、ステージの平均的な位置は２つの測定された位相の平均から決定される。更に、その移動は、自明な全周期変動を含む。即ち、それがその初期位置から、測定される位相が（π＋２πｎ）ｐ／ｍ変化するまで移動される場合（ｎは任意の整数）、サイクリック・エラー項（１次）は除去される。
【００８９】
更に、電子制御装置により、位置決めシステムがステージを初期位置から複数の付加的な位置へと移動させて、付加的な位置の初期位置に対する平均値を決定したとき、複数の（少なくとも１次の）サイクリック・エラー項が同時に除去される。例えば、平均位置計算において、１次のサイクリック・エラー項（ｍ＝１，ｐ＝１）及び半周期サイクリック・エラー項（ｍ＝１，ｐ＝２）を除去するために、ステージは、
【００９０】
【数３５】
【００９１】
【数３６】
【００９２】
【数３７】
【００９３】
【数３８】
【００９４】
【数３９】
【００９５】
特に、この直前の例は１次と２次の両方のサイクリック・エラーを除去可能である。この理由を以下に説明する。半周期エラーに関係するステージの移動における２次のエラーはｍ＝１，ｐ＝１の項の形をとる。従って、そのエラーは、πの位相シフトによって除去される。１次のサイクリック・エラー項に関係するステージの移動における２次のエラーはｍ＝１，ｐ＝２の項の形をとる。従って、そのエラーは、π／２の位相シフトによって除去される。最後に、２次のサイクリック・エラー項（即ち、ｍ＝２，ｐ＝１の項）の振幅は、最初の場所における２次の効果であり（即ち、
【００９６】
【数４０】
【００９７】
好ましい実施形態では、電子制御装置は、デジタル・フィルタとして、複数のステージ位置の各々に対応する測定された位相の平均化を実行する。
更に、電子制御装置は、より一般的にプログラミングされた処理の一部として、選択された（１次及び／又は高次の）サイクリック・エラーの除去に必要な量だけステージを移動させてもよい。即ち、ステージの位置決めのための一般的なプログラムの一部（それは、例えば、測定された位相
【００９８】
【数４１】
【００９９】
【数４２】
【０１００】
別の適用例では、先に説明した技術を利用した電子制御装置により決定された平均位置は、マイクロリソグラフィ工程において、ウエハの露光に先立ってステージ位置決めシステムを初期化するために利用されるウエハ上のアライメント・マークの位置をより正確に決定するために利用される。例えば、再び、図１を参照して、ステージはアライメント・マーク１２４を有する半導体ウエハ１２２を搬送する。初期化工程中、アライメント・スコープ（示さず）は、ステージが、アライメント・マークが視野中に存在するように配置された時を判断し、このことは前記の計算のための初期ステージ位置を決定する。そして、ステージは、アライメント・マークが視野中に存在した状態で、上記したような１つ以上の付加的な位置へと移動する。上記の技術を使用して、電子制御装置は、干渉データを使用して初期位置及び付加的な位置の各々（１つのみでもよい）に関してステージの平均位置を決定する。同時に、アライメント・マークは特徴（例えば、格子パターン）を含み、その特徴により、アライメント・スコープはステージ移動中のアライメント・マークの位置の相対的変化を決定することができる。このことに基づき、アライメント・スコープは、移動中のステージの平均位置に対応するアライメント・マーク位置を決定する。結果として、干渉法的に決定されたステージの平均位置は、アライメント・マーク上の特定の位置、初期化に必要なウエハの特定部分とともに格納される。上記の技術が使用されるため、結果として生じるアライメント・マーク位置はサイクリック・エラーからの低減された負荷を有する。
【０１０１】
上記の平均化技術は、複数の干渉測定軸に基づいて、移動ステージに対して平均角度方向を決定するのにも利用することができる。
図３と伴に後述するように、例えば、アライメント・マークの位置が必要とされ、かつ、アライメント・マークが、とり得る干渉測定軸に対して軸外であるとき（即ち、横方向にずれているとき）平均角度方向の決定は非常に重要なものとなる。等である。このような場合において、ステージの角度方向は、軸外のアライメント・マークの位置に対するアッベ・オフセットを計算するために決定される。アライメント・マークの横方向への位置ずれはアッベ・オフセット・エラーへのサイクリック・エラー負荷を非常に増加させる。
【０１０２】
軸外のアライメント・マークの位置のサイクリック・エラーは、角度の変化を決定するために利用される個々の直線変位干渉測定におけるサイクリック・エラーよりも一般に大きい。サイクリック・エラーの大きな影響の１つの原因は、角度測定は２つの直線変位干渉測定の差に比例し、ここで、サイクリック・エラーは、２つの線形変位干渉測定の各々において存在しており、２つの線形変位干渉測定のうちの１つに存在するサイクリック・エラーは、２つの線形変位干渉測定のうちの２つ目に存在するサイクリック・エラーとは、通常異なる。サイクリック・エラーのより大きな影響の第２の原因は、軸外のアライメント・スコープの軸外変位が、角度の変化を決定するのに利用される直線変位干渉計の測定ビームの空間的な分離よりも大きい場合に生じる。このような場合において、アライメント・マークの位置へのサイクリック・エラー負荷は１よりも大きな因子で増加する。この因子は、直線変位干渉計の測定ビームの空間的な分離に対する、軸外のアライメント・スコープの軸外変位の割合に等しい。
【０１０３】
以下の実施形態において、上記の平均化技術は軸外のアライメント・マークの干渉法的に決定された位置に対するサイクリック・エラー負荷を低減するために利用される。
図３を参照して、干渉ステージ・システム３００は基準フレームを形成するベース３１０、ベースより形成される基準フレームに対して移動するステージ３２０、ベースに対するステージの位置を調節する位置決めシステム３３０、ベースに対するステージの位置を測定するための干渉システム３４０、及び、検出器及び位置決めシステムと連結され、干渉システムによる位置測定に応答してステージの位置を制御するための電子制御装置３５０を含んでいる。マイクロリソグラフィの用途において、例えば、ステージ３２０はアライメント・マーク３２４を有する半導体ウエハ３２２を搬送するのに好適である。干渉システム３４０が測定ビーム３４３及び３４４をステージに固定されたバー・ミラー３４６へとそれぞれに指向させる２つの干渉計３４１及び３４２を含むことを除いて、ステージ・システム３００の構成要素はステージ・システム１００の対応する構成要素と同一である。従って、干渉システム３４０は２つの測定軸を備えている。また、アライメント・マーク３２４は、両測定軸に対して軸外となっている。
【０１０４】
干渉計３４１及び３４２は、それぞれ電気信号３４７及び３４８を生成し、それらは電子制御装置３５０へ伝達され、そこで、それらが処理され、ｘ方向のステージ３２０の位置及び図３の平面内でのバー・ミラー３４６の角度の変化が決定される。
【０１０５】
干渉計３４１及び３４２は、干渉計３４１及び３４２のそれぞれの測定ビーム及び基準ビームの間の位相シフト
【０１０６】
【数４３】
【０１０７】
【数４４】
【０１０８】
電子制御装置３５０は、式
【０１０９】
【数４５】
【０１１０】
θの測定値のサイクリック・エラー負荷は、式１及び８を組合わせると、明らかである。
【０１１１】
【数４６】
【０１１２】
【数４７】
【０１１３】
角度エラーθψは、
【０１１４】
【数４８】
【０１１５】
上記したように、サイクリック・エラー項の正弦依存性により、軸外のアライメント・マーク３２４の位置におけるエラーｘalignment markは、位相シフト
【０１１６】
【数４９】
【０１１７】
【数５０】
【０１１８】
１つ以上の選択された（１次及び／又は高次の）サイクリック・エラー項を除去するために必要な移動は、平均位置計算に関して上記したのと全く同様になされる。例えば、１次のサイクリック・エラー項（ｍ＝１，ｐ＝１）を除去するために、角度の第１の値θ(0)は、測定軸の各々に対して、測定された位相
【０１１９】
【数５１】
【０１２０】
【数５２】
【０１２１】
【数５３】
【０１２２】
軸外のアライメント・マークの位置をより正確に決定して、干渉システムにより測定された位置のアライメント・マークの特定の部分の登録に対するサイクリック・エラー負荷を除去するために、この平均角度測定を利用することができる。平均位置測定の計算の場合と同様に、平均角度測定において、異なるサイクリック・エラー項を除去するように移動を選択してもよいし、付加的な移動を複数のサイクリック・エラー項を同時に除去するように選択してもよい。また、上記したように、移動のいかなるものも、（問題となる最低周波数のサイクリック・エラーに対して）自明な全周期シフトを含んでいてもよい。
【０１２３】
上記の電子制御装置によって実行されるステップは、標準的なプログラム技術を用いたコンピュータ・プログラムで実行されるか、かつ／あるいは専用の集積回路にハードワイヤ接続される。また、電子制御装置によって実行されるステップは、互いに接続された別個の電子機器の間で割り当てられてもよい。コンピュータ処理は、電子処理装置、（メモリ及び／又は記憶素子を含む）データ記憶システム、少なくとも１つの入力装置、及びディスプレイやプリンタ等の少なくとも一つの出力装置を各々備えたプログラム可能なコンピュータ上で実行されてもよい。処理のためのプログラム・コードを利用して、データ（例えば、干渉システムによる強度測定）を入力し、ここに記載された機能を実行し、出力情報（例えば、平均位置及び角度情報、アライメント・マーク位置、及びステージ速度）を生成するようにする。その出力情報は、１つ以上の出力装置に利用される。このようなプログラムの各々を、高レベル手順若しくはオブジェクト指向言語、又はアセンブリ若しくはマシン言語で提供することができる。更に、言語は、コンパイル又はインタープリットされた言語とすることができる。このようなコンピュータ・プログラムの各々はコンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えば、ＣＤ ＲＯＭや磁気ディスク）上に記録可能であり、コンピュータにより読み取られるときは、コンピュータ内の処理装置にここで記載された処理を実行する。
【０１２４】
上記の干渉ステージ・システムは非常に正確な測定を提供する。その理由は、サイクリック・エラー負荷を低減するからである。このようなシステムは、コンピュータ・チップ等の大規模集積回路の製造に用いられるリソグラフィ装置に特に有用である。リソグラフィは、半導体製造業にとって、鍵となる技術駆動器である。オーバーレイ改良は、１００ｎｍ以下のライン幅まで及びそれ以下に下げるための、最も困難な５つの難関のうちの１つである。例えば、半導体産業ロードマップ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｏａｄｍａｐ）１９９７年、８２ページを参照。
【０１２５】
オーバーレイは、ウエハ・ステージ及びレチクル（又はマスク）・ステージの位置決めをするのに利用される距離測定干渉計の性能、即ち、正確さ及び精密さに直接的に依存する。リソグラフィ・ツールは、年間５千万〜１億ドルの製品を生産するため、性能が改善された距離測定干渉計による経済効果は相当なものである。リソグラフィ・ツールの歩留まりがそれぞれ１％上昇すると、集積回路メーカーへの年間約百万ドルの経済的利益、及びリソグラフィ・ツールの売り手に十分な競争力のある強みが生じる。
【０１２６】
リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターン形成された露光光を、フォトレジストで皮膜されたウエハ上へ指向させることである。この処理は、ウエハのどの位置が放射されるべきかを決定する工程（アライメント）及びその位置のフォトレジストへの放射を行う工程（露光）を含む。
【０１２７】
ウエハを正確に位置決めするために、ウエハは、専用のセンサーにより測定可能なウエハ上のアライメント・マークを有している。アライメント・マークの測定された位置は、ツール内のウエハの位置を規定する。この情報は、ウエハ表面の所望のパターニングの仕様に従って、空間的にパターン形成された放射光に対応して、ウエハのアライメントを案内する。このような情報に基づき、フォトレジストで皮膜されたウエハを支持する可動ステージは、ウエハを移動させる。そして、放射光がウエハの正確な位置を露光する。
【０１２８】
露光中、放射源はパターン形成されたレチクルを照射し、そのレチクルは放射光を散乱させ、空間的にパターン形成された放射光を生成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は同じような意味で用いられる。縮小リソグラフィの場合において、縮小レンズは散乱された放射光を集め、レチクル・パターンの縮小イメージを形成する。あるいは、近接プリントの場合において、散乱された放射光は、ウエハに当たる前に、短い距離（典型的には、ミクロンのオーダー）を伝達し、レチクル・パターンの１：１のイメージを形成する。放射光はレジストの光化学処理を引き起こし、放射光パターンをレジストの潜像に変換する。
【０１２９】
干渉システムは位置決めシステムの重要な構成要素である。位置決めシステムは、ウエハ及びレチクルの位置を制御し、ウエハ上にレチクルのイメージを記録する。もし、このような干渉システムが上記の機能を含んでいるならば、距離測定へのエラー負荷が最小化されるのに伴い、システムにより測定される距離の精度は、アライメント・マークの初期化といったような、少なくともある用途に対しては増加する。
【０１３０】
一般的に、露光システムとも呼ばれるリソグラフィ・システムは、典型的には、照明システム及びウエハ位置決めシステムを含んでいる。照明システムは、紫外、可視、Ｘ線、電子、又はイオン放射等の放射光を提供するための放射源、及び放射光にパターンを与え、故に空間的にパターン形成された放射光を生成するためのレチクル又はマスクを含む。加えて、縮小リソグラフィの場合にとって、照明システムは空間的にパターン形成された放射光をウエ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。結像された放射光は、ウエハ上に皮膜されたレジストを露光する。照明システムは、マスクを支持するためのマスク・ステージ及びマスクを通過するように指向される放射光に対するマスク・ステージの位置を調節するための位置決めシステムも含む。ウエハ位置決めシステムはウエハを保持するためのウエハ・ステージ及び結像される放射光に対するウエハ・ステージの位置を調節するための位置決めシステムを含む。集積回路の製造は複数の露光段階を含む。リソグラフィの一般的な参照文献として、例えば、マイクロリソグラフィ：科学と技術（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｃｈｎｏｌｏｇｙ）（マルセル・デッカー・インコーポレイテッド ニューヨーク（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）１９９８年）の中のジェー・アール・シーツ（Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅａｔｓ）及びビー・ダブリュ・スミス（Ｂ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈ）の内容を本願に参照として援用する。
【０１３１】
レンズ・アセンブリ、放射源、又は支持構造といったような、露光システムの他の構成要素に対するウエハ・ステージ及びマスク・ステージの各々の位置を正確に測定するために、干渉システムを利用することができる。このような場合において、干渉システムを静止した構造に取り付け、測定物をマスク・ステージ及びウエハ・ステージのうちの１つといったような可動要素に取り付けることが可能である。あるいは、干渉システムを可動物に取り付け、測定物を静止物に取り付けてもよい。
【０１３２】
より一般的には、干渉システムが構成要素のうちの１つに取り付けられて又は支持されており、測定物が構成要素のうちの他方に取り付けられて又は支持されている場合において、露光システムの構成要素のうちの他方に対する露光システムの構成要素のうちの１つの位置を測定するために、このような干渉システムを利用することができる。
【０１３３】
干渉システム１１２６を用いたリソグラフィ・スキャナ１１００の例を図４ａに示す。干渉システムは、露光システム内のウエハ（図示せず）の位置を正確に測定するために利用される。ここで、ステージ１１２２は、露光ステーションに対してウエハを位置決め及び支持するために用いられる。スキャナ１１００はフレーム１１０２を含み、そのフレーム１１０２は他の支持構造体及びそれら構造体に保持された種々の構成要素を搬送する。露光ベース１１０４は、その上に搭載されたレンズ・ハウジング１１０６を有し、そのレンズ・ハウジング１１０６の上には、レチクル又はマスクを支持するために利用されるレチクル又はマスク・ステージ１１１６が搭載されている。露光ステーションに対してマスクを位置決めするための位置決めシステムは、エレメント１１１７により概略的に示されている。位置決めシステム１１１７は、例えば、圧電変換素子及び対応する制御電子機器を含む。しかし、この実施形態においては、リソグラフィ構造を形成する工程においてその位置が正確に観測される必要がある可動エレメントと同様に、マスク・ステージの位置を正確に測定するために、１つ以上の干渉システムを利用することもできるということは含まれてはいない（前記の、シーツ及びスミスのマイクロリソグラフィ：科学と技術、を参照）。
【０１３４】
露光ベース１１０４の下に吊り下げられているものは、ウエハ・ステージ１１２２を搬送する支持ベース１１１３である。ステージ１１２２は、干渉システム１１２６によりステージへと指向される測定ビーム１１５４を反射するための平面ミラー１１２８を含む。干渉システム１１２６に対するステージ１１２２の位置決めをするための位置決めシステムは、エレメント１１１９により概略的に示されている。位置決めシステム１１１９は、例えば、圧電変換素子及び対応する制御電子機器を含んでいる。測定ビームは、露光ベース１１０４に搭載された干渉システムへと、反射されて戻る。干渉システムは、前記実施形態のいずれかである。
【０１３５】
動作中、放射ビーム１１１０、例えば、紫外（ＵＶ）レーザーからのＵＶビーム、はビーム成形光学アセンブリ１１１２を通過し、ミラー１１１４に反射された後、下方へ伝播していく。その後、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６により搬送されるマスク（示さず）を通過する。マスク（図示せず）は、レンズ・ハウジング１１０６内に設けられたレンズ・アセンブリ１１０８を介して、ウエハ・ステージ１１２２上のウエハ（図示せず）上に像を形成する。ベース１１０４及びそれにより支持される各種構成要素は、バネ１１２０として図示されている制動システムによって周囲の振動から隔離されている。
【０１３６】
リソグラフィ・スキャナの別の実施形態においては、１つ以上の干渉システムを、例えば、（限定はしないが）ウエハ及びレチクル（又はマスク）ステージに関する複数の軸に沿う距離及び角度を測定するために利用することが可能である。また、ＵＶレーザー・ビーム以外の、他のビームを、ウエハを露光するために用いることができ、例えば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビーム、及び可視光ビームがある。
【０１３７】
ある実施形態において、リソグラフィ・スキャナは、コラム・リファレンス（ｃｏｌｕｍｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）として、当技術分野で公知のものを含むことができる。このような実施形態において、干渉システム１１２６は、外部の基準光路に沿って基準ビーム（図示せず）を指向させ、その基準光路はある構造体上に搭載され、例えば、レンズ・ハウジング１１０６に放射ビームを指向させる参照ミラー（図示せず）に接触している。参照ミラーは、基準ビームを干渉システムへと戻るように反射する。ステージ１１２２から反射された測定ビーム１１５４と、レンズ・ハウジング１１０６上に搭載された参照ミラーから反射された基準ビームとを合成したとき、干渉システム１１２６によって生成される干渉信号は、放射ビームに対するステージの位置の変化を示している。更に、別の実施形態において、干渉システム１１２６を、レチクル（又はマスク）ステージ１１１６やスキャナ・システムの他の可動部品の位置の変化を測定するように設置可能である。最後に、干渉システムを、スキャナに加えて、又はそれ以外のステッパを含んでなるリソグラフィ・システムに、同様の方法で利用することが可能である。
【０１３８】
公知であるように、リソグラフィは半導体デバイスを製造するための製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許第５４８３３４３号では、このような製造方法に関するステップの概要が説明されている。これらのステップを図４ｂ及び４ｃを参照して以下に説明する。図４Ｂは、半導体チップ（例えば、ＩＣやＬＳＩ）、液晶パネルやＣＣＤ等の半導体デバイスの製造順序のフロー・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工程である。ステップ１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスク製造を行うための工程である。ステップ１１５３はシリコン等の材料を利用することによりウエハを製造する工程である。
【０１３９】
ステップ１１５４は、前処理と呼ばれるウエハ処理工程である。ここで、準備されたマスク及びウエハを用いて、リソグラフィによりウエハ上に回路が形成される。マスクのパターンの十分な空間分解能に一致するようにウエハ上に回路を形成するために、ウエハに対するリソグラフィ・ツールの干渉による位置決めは必要なものである。ここで記載された干渉による方法及びシステムは、ウエハ処理に利用するリソグラフィの効率を改善するのに特に有用なものとなり得る。
【０１４０】
ステップ１１５５は、後処理と呼ばれるアセンブリ・ステップである。ここで、ステップ１１５４によって処理されたウエハが半導体チップへと形成される。このステップは、アセンブリ工程（ダイシング及びボンディング）並びにパッケージング工程（チップ・シーリング）を含む。ステップ１１５６は検査ステップであり、ここで、ステップ１１５５により製造された半導体デバイスの操作性検査（ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｃｈｅｃｋ）、耐久性検査が実施される。これらの工程により、半導体デバイスは完成し、そして、出荷される。
【０１４１】
図４ｃはウエハ処理の詳細を示すフロー・チャートである。ステップ１１６１はウエハの表面を酸化するための酸化工程である。ステップ１１６２はウエハ表面上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤ工程である。ステップ１１６３は、蒸着により、ウエハ上に電極を形成するための電極形成工程である。ステップ１１６４はウエハにイオンを埋め込むためのイオン埋め込み工程である。ステップ１１６５はウエハにレジスト（感光性材料）を塗布するためのレジスト工程である。ステップ１１６６は、露光（すなわち、リソグラフィ）により、上記の露光装置を介してウエハ上にマスクの回路パターンをプリントするための露光工程である。上前記のように、ここに記載した干渉システム及び方法を利用することにより、このようなリソグラフィ・ステップの精度及び分解能が向上する。
【０１４２】
ステップ１１６７は、露光されたウエハを現像するための現像工程である。ステップ１１６８は、現像されたレジスト像以外の部分を取り除くためのエッチング工程である。ステップ１１６９は、エッチング工程を受けた後のウエハ上に残っているレジスト材料を剥離するためのレジスト剥離工程である。これらの工程を繰り返すことにより、回路パターンが、ウエハ上に形成され、そして、重ね合わされる。
【０１４３】
アライメントの初期化が重要であり、対象物の相対位置を正確に測定する必要がある場合において、上記の干渉ステージ・システムを他の用途に利用することもできる。例えば、レーザー、Ｘ線、イオン、又は電子ビーム等の書き込みビームが、基板又はビームの移動に伴って基板上にパターンを形成するといった用途において、干渉システムを基板と書き込みビームとの間の相対移動を測定するために利用することが可能である。
【０１４４】
例として、ビーム書き込みシステム１２００の概略図を図５に示す。光源１２１０は書き込みビーム１２１２を生成し、ビーム集光アセンブリ１２１４は放射ビームを、可動ステージ１２１８によって支持された基板１２１６へと指向させる。ステージの相対位置を決定するために、干渉システム１２２０は、基準ビーム１２２２を、ビーム集光アセンブリ１２１４に搭載されたミラー１２２４へと指向させ、測定ビーム１２２６を、ステージ１２１８に搭載されたミラー１２２８へと指向させる。基準ビームは集光アセンブリに搭載されたミラーに当たるため、ビーム書き込みシステムは、コラム・リファレンスを使用した一例である。平均位置及び角度測定をより正確に行うために、干渉システム１２２０及び関連する電子処理を上記の構成とすることができる。干渉システムにより測定された位置の変化は基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応している。干渉システム１２２０は、測定信号１２３２を制御装置１２３０へ送信する。その制御装置１２３０は基板１２１６上の書き込みビーム１２１２の相対位置を示す。制御装置１２３０は、ステージ１２１８を支持して位置決めを行うベース１２３６へ出力信号１２３４を送信する。加えて、制御装置１２３０は信号１２３８を光源１２１０へ送信し、書き込みビーム１２１２の強度を変化させるか、もしくは遮断する。そして、書き込みビームは、基板の選択された位置のみに光物理的又は光化学的な変化を引き起こすのに十分な強度でもって基板に当たる。
【０１４５】
更に、ある実施形態においては、制御装置１２３０は、例えば、信号１２４４を利用して、ビーム集光アセンブリ１２１４に、基板の領域上を書き込みビームでスキャンさせることができる。結果として、制御装置１２３０は、システムの他の構成要素に基板のパターン形成を指示する。パターン形成は、一般的には、制御装置内に記録された電気的な設計パターンに基づく。ある実施形態では、書き込みビームは基板上に皮膜されたレジストにパターン形成する。別の実施形態では、書き込みビームは、例えばエッチングを行い、直接的に基板にパターン形成する。
【０１４６】
このようなシステムの重要な用途は、前記のリソグラフィ法に使用されるマスク及びレチクルの製造である。例えば、リソグラフィ・マスクを製造するため、電子ビームを、クロムで皮膜されたガラス基板をパターン形成するのに利用することが可能である。書き込みビームが電子ビームであるような場合においては、ビーム書き込みシステムは電子ビーム経路を真空状態としている。また、書き込みビームが、例えば、電子ビーム又はイオンビームである場合においては、ビーム集光アセンブリは、荷電粒子を真空中の基板上に結像及び指向させるために、四極子レンズ等の電場発生装置を含む。書き込みビームが、例えば、Ｘ線、ＵＶ、又は可視光といった放射ビームである場合においては、ビーム集光アセンブリは、放射光を基板上に結像及び指向させるために、対応する光学系を含む。
【０１４７】
本発明の多くの実施形態を説明してきた。しかしながら、様々な変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくされてもよい。従って、他の実施形態は添付の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】干渉ステージ位置決めシステムの概略図。
【図２】図１のステージ位置決めシステムで使用する干渉計の一実施形態を示す図。
【図３】干渉ステージ位置決めシステムの別の実施形態を示す図。
【図４ａ】集積回路を製造するのに使用されるリソグラフィ・システムの概略図。
【図４ｂ】集積回路を製造するためのステップを説明するフロー・チャート。
【図４ｃ】集積回路を製造するためのステップを説明するフロー・チャート。
【図５】ビーム書き込みシステムの概略図。
Claims (43)
- 干渉ステージ・システムにおいて、
可動ステージと、
基準フレームを形成するベースと、
前記ステージと接続され、基準フレームに対する前記ステージの位置を調節する位置決めシステムと、
動作中、前記ステージと前記ベースの一部との間の光路に沿って測定ビームを指向させ、光路に沿ったステージの位置を示す干渉信号を生成する干渉システムと、前記干渉システムの欠陥により前記干渉信号へのサイクリック・エラー負荷が発生するものであり、
前記干渉システム及び前記位置決めシステムと接続された電子制御装置であって、動作中、前記ステージの複数の位置の各々に対応する干渉信号に基づき、第１の光路に沿ったステージの平均位置を決定する前記電子制御装置とを備え、前記ステージの複数の位置は初期位置及び少なくとも１つの付加的な位置を含み、前記制御装置は付加的な位置の各々を選択して、平均位置におけるサイクリック・エラー負荷を低減する、干渉ステージ・システム。 - 動作中、前記電子制御装置は、前記位置決めシステムに前記ステージを付加的な位置の各々へと移動させる、請求項１に記載のシステム。
- 前記ステージの特定の位置に対する干渉信号を、測定された位相
- ｍ＝１，ｐ＝１サイクリック・エラー項がサイクリック・エラー負荷において支配的な項であり、前記電子制御装置により選択される、少なくとも１つの付加的な位置は、測定された位相
- ｍ＝１，ｐ＝２サイクリック・エラー項がサイクリック・エラー負荷において支配的な項であり、前記電子制御装置により選択される、少なくとも１つの付加的な位置は、測定された位相
- ｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項がサイクリック・エラー負荷において支配的な項であり、前記電子制御装置により選択される、少なくとも１つの付加的な位置は、測定された位相
- 前記電子制御装置により選択される付加的な位置は、測定された位相
- 前記電子制御装置により選択される付加的な位置は、測定された位相
- 前記電子制御装置により選択される付加的な位置は、測定された位相
- 平均位置は、複数の位置に対応する測定された位置の平均に直線的に比例する、請求項３に記載のシステム。
- 前記電子制御装置は、デジタル・フィルタを複数の位置に対応する干渉信号に適用することにより平均位置を決定する、請求項１に記載のシステム。
- 前記電子制御装置に接続されたアライメント・スコープを更に備え、動作中、電子制御装置が、ステージにより搬送されるウエハ上のアライメント・マークが前記アライメント・スコープの視野内に存在するかを判断し、前記アライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び電子制御装置により選択された付加的な位置が位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
- 動作中、前記電子制御装置はステージの第２の複数の位置のセットに対応するステージの第２の平均位置を決定し、更に、制御装置は、最初に言及された平均位置及び第２の平均位置に基づいて、前記ステージに対する速度を決定する、請求項１に記載のシステム。
- 動作中、前記干渉システムは、前記ステージと前記ベースの一部との間の第２の光路に沿って第２の測定ビームを指向させ、第２の光路に沿ったステージの位置を示す第２の干渉信号を生成する、請求項１に記載のシステム。
- 前記干渉システムは、２つの別個の干渉計を備えており、第１の干渉計は第１の測定ビームを指向させ、第２の干渉計は第２の測定ビームを指向させる、請求項１４に記載のシステム。
- 前記干渉システムは、第１及び第２の光路に沿った測定軸を備えた多軸干渉計を備える、請求項１４に記載のシステム。
- 動作中、前記電子制御装置は、前記ステージの複数の位置の各々に対応する第２の干渉信号に基づき、第２の光路に沿ったステージの平均位置を決定する、請求項１４に記載のシステム。
- 第１及び第２の光路は互いに平行である、請求項１７に記載のシステム。
- 動作中、前記電子制御装置は第１の光路に沿った前記ステージの平均位置及び第２の光路に沿った前記ステージの平均位置に基づき、ステージに対する角度方向を決定する、請求項１８に記載のシステム。
- 付加的な位置の各々への前記ステージの移動は、初期位置に対する第１及び第２の干渉信号に対して、第１及び第２の干渉信号を同量だけ変化させる、請求項１９に記載のシステム。
- 前記電子制御装置に接続されたアライメント・スコープを備え、動作中、前記電子制御装置がステージにより搬送されるウエハ上のアライメント・マークが前記アライメント・スコープの視野内に存在するかを判断し、前記アライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び電子制御装置により選択された付加的な位置が位置決めされる、請求項１９に記載のシステム。
- 前記電子制御装置は、処理装置によって決定される角度方向と、前記アライメント・マークと第１の測定ビーム光路との間の横方向のずれに対応するオフセット距離と、に基づいて、アライメント・マークに対して、アッベ・オフセット・エラーを更に決定する、請求項２１に記載のシステム。
- 前記干渉システムは、前記ベースの一部に固定された干渉計及び前記ステージに固定された測定物を備え、動作中、前記干渉計は測定ビームを測定物から反射されるように指向させる、請求項１に記載のシステム。
- 前記干渉システムは、前記ステージに固定された干渉計及び前記ベースの一部に固定された測定物を備え、動作中、前記干渉計は測定ビームを測定物から反射されるように指向させる、請求項１に記載のシステム。
- 動作中、前記干渉システムは、測定ビームをステージとベースの一部との間を１回以上通過させるように指向する、請求項１に記載のシステム。
- 干渉方法において、
初期位置及び少なくとも１つの付加的な位置を含むステージの複数の位置の各々に対して第１の光路に沿った前記ステージの位置を示す干渉信号を生成し、
複数の位置の各々に対応する前記干渉信号に基づいて、前記ステージに対して平均位置を決定し、
前記平均位置において、干渉信号からサイクリック・エラー負荷が低減されるように、少なくとも１つの付加的な位置を選択することを備えた干渉方法。 - 前記ステージの特定の位置に対する干渉信号を、測定された位相
- ｍ＝１，ｐ＝１サイクリック・エラー項がサイクリック・エラー負荷において支配的な項であり、選択された少なくとも１つの付加的な位置は、測定された位相
- ｍ＝１，ｐ＝２サイクリック・エラー項がサイクリック・エラー負荷において支配的な項であり、選択された少なくとも１つの付加的な位置は、測定された位相
- ｍ＝２，ｐ＝１サイクリック・エラー項がサイクリック・エラー負荷において支配的な項であり、選択された少なくとも１つの付加的な位置は、測定された位相
- 選択された付加的な位置は、測定された位相
- 選択された付加的な位置は、測定された位相
- 選択された付加的な位置は、測定された位相
- 平均位置を決定することは、付加的な位置に対応する測定された位相を平均することを含む、請求項２７に記載の方法。
- 測定された位相を平均することは、複数の位置に対応する干渉信号にデジタル・フィルタを適用することを含む、請求項３４に記載の方法。
- 前記ステージにより搬送されるウエハ上のアライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在するかを判断することを備え、前記アライメント・マークが前記アライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び選択された付加的な位置が位置決めされる、請求項２６に記載の方法。
- 前記ステージの第２の複数の位置のセットに対応するステージの第２の平均位置を決定し、
最初に言及した平均位置及び第２の平均位置に基づいてステージに対する速度を決定することを更に備える、請求項２６に記載の方法。 - 複数の位置の各々に関して第２の光路に沿ったステージ位置を示す第２の干渉信号を生成し、
第２の干渉信号に基づいて前記第２の光路に沿ったステージの平均位置を決定することを更に備える、請求項２６に記載の方法。 - 前記第１及び第２の光路は互いに平行である、請求項３８に記載の方法。
- 前記第１の光路に沿った前記ステージの平均位置及び前記第２の光路に沿ったステージの平均位置に基づいてステージの角度方向を決定することを備える、請求項３８に記載の方法。
- 付加的な位置の各々への前記ステージの移動は、初期位置に対する前記第１及び第２の干渉信号に関して、第１及び第２の干渉信号を同量だけ変化させる、請求項４０に記載の方法。
- 前記ステージにより搬送されるウエハ上のアライメント・マークがアライメント・スコープの視野内に存在するかを判断することを更に備え、前記アライメント・マークが前記アライメント・スコープの視野内に存在する場合は、初期位置及び選択された付加的な位置が位置決めされる、請求項４０に記載の方法。
- 角度方向と、前記アライメント・マークと前記第１の測定ビーム光路との間の横方向のずれに対応するオフセット距離と、に基づいて、アライメント・マークに対するアッベ・オフセット・エラーを決定することを更に備えている、請求項４２に記載のシステム。
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