JP2005501241A - Multipath interferometry - Google Patents

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Abstract

干渉計（５５）を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数の経路に沿って少なくとも２つのビームを反射し、反射器によって反射されたビームの経路の方向に垂直な第１位置合わせを有する反射器（１２６）を有する複数経路干渉計（５５）を含み、反射器の少なくとも１つが、第１位置合わせ以外の位置合わせを有する場合、ビームの経路が、第１の経路のセット中および第２の経路のセット中にずれ、また、第２の経路のセット中に付与されたシヤーが、第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、第１の経路のセットの後でかつ第２の経路のセットの前に、ビームを向け直す光学機器を含む干渉分光システム（３１）。Reflect at least two beams along a plurality of paths including a first set of paths and a second set of paths through the interferometer (55), and perpendicular to the direction of the path of the beams reflected by the reflector If the multi-path interferometer (55) has a reflector (126) having a first alignment and at least one of the reflectors has an alignment other than the first alignment, the beam path is the first The first and second paths are offset during the set of paths and the shear applied during the second set of paths erases the shear applied during the first set of paths. An interferometry system (31) comprising optics that redirects the beam after one set of paths and before the second set of paths.

Description

【技術分野】
【０００１】
本記述は、複数経路干渉分光法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、本願明細書に援用する、２００１年８月２３日出願のＨｅｎｒｙ Ａ．Ｈｉｌｌの米国仮特許出願第６０／３１４，５６８号「ＺＥＲＯ ＳＨＥＡＲ ＰＬＡＮＥ ＭＩＲＲＯＲ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」の利益を主張する。
【０００３】
変位測定干渉計は、光学干渉信号に基づいて、基準物体に対する測定物体の位置変化を監視する。干渉計は、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、光学干渉信号を生成する。
【０００４】
図１を参照すると、通常の干渉分光システム１０には、ソース２０と、干渉計３０と、検出器４０と、分析装置５０とが含まれる。ソース２０は、入力ビーム２５を干渉計３０に提供するレーザを含む。ヘテロダイン干渉分光技術が使用される１例では、入力ビーム２５は、直交偏光を有する２つの異なる周波数成分を含む。周波数分割を導入して２つの周波数成分を生成するために、音響光学変調器を使用することが可能である。代替として、ソース２５は、周波数分割を生成するために、ゼーマン分割レーザを含むことが可能である。ホモダイン干渉分光技術が使用される他の例では、入力ビーム２５は、単一の波長を有することが可能である。
【０００５】
ヘテロダイン干渉分光システムでは、直交偏光成分は、干渉計３０に送られ、そこで測定ビームと基準ビームとに分離される。基準ビームは、基準経路に沿って進行する。測定ビームは、測定経路に沿って進行する。基準ビームおよび測定ビームは、後に組み合わされて、外出ビーム３５の重なり対を形成する。外出ビームの重なり対の間における干渉は、基準経路の光路長と測定経路の光路長との相対的な差に関する情報を含む。ホモダイン干渉分光システムでは、非偏光ビーム・スプリッタを使用して、入力ビームを測定ビームと基準ビームとに分離することが可能である。
【０００６】
１例では、基準経路は固定され、光路長差の変化は、測定経路の光路長の変化に対応する。他の例では、基準経路と測定経路との両方の光路長を変化させることが可能である。たとえば、基準経路が、干渉計３０に対して移動することが可能である基準物体に接触することが可能である。この場合、光路長差の変化は、基準物体に対する測定物体の位置の変化に対応する。
【０００７】
基準ビームおよび測定ビームが直交偏光を有するとき、外出ビームの重なり対の少なくとも１つの中間偏光の強度は、光学干渉を生成するように選択される。たとえば、外出ビームの重なり対の偏光を混合するように、偏光器を干渉計３０の内部において位置決めすることが可能である。混合したものは、後に検出器４０に送られる。代替として、偏光器を検出器４０の内部において位置決めすることが可能である。
【０００８】
検出器４０は、干渉信号を生成するために、外出ビームの重なり対の選択偏光の強度を測定する。検出器４０は、外出ビームの重なり対の選択偏光の強度を測定する光検出器を含む。検出器４０は、光検出器の出力を増幅して、光学干渉に対応するデジタル信号を生成する電子構成要素（増幅器およびアナログ・デジタル変換器など）を含むことも可能である。
【０００９】
多くの応用例では、測定ビームおよび基準ビームは、直交偏光および異なる周波数を有する。異なる周波数は、たとえば、レーザ・ゼーマン分割によって、音響光学変調によって生成することが可能であり、または、複屈折要素などを使用するレーザに内在することがある。直交偏光により、偏光ビーム・スプリッタが、測定ビームおよび基準ビームを測定物体および基準物体にそれぞれ向け、反射測定ビームおよび反射基準ビームを組み合わせて、重なっている外出測定ビームおよび外出基準ビームを形成することが可能になる。重なり外出ビームは、後に偏光器を通過する出力ビームを形成する。
【００１０】
偏光器は、外出測定ビームおよび外出基準ビームの偏光を混合して、混合ビームを形成する。混合ビームの外出測定ビーム成分と外出基準ビーム成分とは、互いに干渉し、したがって、混合ビームの強度は、外出測定ビームと外出基準ビームとの相対位相と共に変化する。検出器が、混合ビームの時間依存強度を測定し、その強度に比例する電気干渉信号を生成する。測定ビームおよび基準ビームが異なる周波数を有するので、電気干渉信号は、外出測定ビームと外出基準ビームとの周波数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。
【００１１】
測定経路長および基準経路長が、測定物体を含むステージを並進移動させることなどによって、互いに関して変化している場合、測定うなり周波数は、２νｎＰ／λに等しいドップラー・シフトを含む。ただし、νは、測定物体と基準物体との相対速度、λは、測定ビームおよび基準ビームの波長、ｎは、光ビームが通過する空気または真空などの媒体の屈折率、ｐは、基準物体および測定物体への経路の数である。測定物体の相対位置の変化は、測定干渉信号の位相の変化に対応し、２πの位相変化は、λ／（ｎｐ）の距離変化Ｌにほぼ等しい。Ｌは、測定物体を含むステージまでの距離変化およびステージからの距離変化など、往復の距離変化である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
残念ながら、この等価性は、常に正しいとは限らない。さらに、測定干渉信号の振幅は、変化する可能性がある。可変振幅は、後に、測定位相変化の精度を低下させる可能性がある。多くの干渉計は、「周期エラー」として知られるような非線形性を含む。周期エラーは、測定干渉信号の位相および／または強度に対する寄与として表すことが可能であり、光路長ｐｎＬの変化に対する正弦波依存を有する。具体的には、位相の第１高調波周期エラーは、（２πｐｎＬ）／λに対する正弦波依存を有し、位相の第２高調波周期エラーは、２（２πｐｎＬ）／λに対する正弦波依存を有する。より高次の高調波周期エラーが存在することもある。
【００１３】
基準ビーム成分の波面および測定ビーム成分の波面が、波面エラーを有するとき、干渉計の出力ビームの基準ビーム成分と測定ビーム成分との間の横方向変位（すなわち「ビーム・シヤー(beam shear)」）の変化によって生じるような「非周期性非線形性」も存在する。これは、以下のように説明することが可能である。
【００１４】
干渉計光学機器の不均一部分により、基準ビームおよび測定ビームにおいて波面エラーが生じることがある。基準ビームおよび測定ビームが、そのような不均一部分を通って互いに共線的に伝播するとき、結果的な波面エラーは同一であり、干渉信号への寄与は互いに打ち消しあう。しかし、より一般的には、出力ビームの基準ビーム成分および測定ビーム成分は、互いに横方向に変位しており、すなわち、相対ビーム・シヤーを有する。そのようなビーム・シヤーにより、波面エラーが生じて、出力ビームから導出される干渉信号にエラーを与える。
【００１５】
さらに、多くの干渉分光システムでは、ビーム・シヤーは、測定物体の位置または角度の配向が変化する際に変化する。たとえば、相対ビーム・シヤーの変化が、平面ミラー測定物体の角度配向の変化によって導入されることがある。さらに、測定物体の角度配向が変化することにより、干渉信号において対応するエラーが生成される。
【００１６】
ビーム・シヤーおよび波面エラーの影響は、電気干渉信号を生成する目的で、成分の偏光状態に関して出力ビームの成分を混合して、混合出力ビームを検出するために使用される手順に依存する。混合出力ビームは、たとえば、混合ビームを検出器の上に集束させない検出器によって、混合出力ビームを検出器の上に集束されたビームとして検出することによって、または混合出力ビームを単一モードまたはマルチモード光ファイバの中に放出して、光ファイバによって伝送された混合出力ビームの一部を検出することによって、検出することが可能である。ビーム・シヤーおよび波面エラーの影響は、ビーム・ストップが混合出力ビームを検出する手順において使用される場合、ビーム・ストップの特性にも依存する。一般に、干渉信号のエラーは、光ファイバを使用して混合出力ビームを検出器に伝送するとき、複雑になる。
【００１７】
測定干渉信号の振幅変動性は、いくつかの機構の正味の結果であることがある。１つの機構は、たとえば測定物体の配向変化の結果である出力ビームの基準成分と相対成分との相対ビーム・シヤーである。
【００１８】
分散測定の応用分野では、光路長の測定は、５３２ｎｍおよび１０６４ｎｍなど、複数の波長において実施され、距離測定干渉計の測定経路における気体の分散を測定するために使用される。分散測定は、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際に使用することが可能である。そのような変換は重要なことがあるが、その理由は、測定物体までの物理的な距離が変化しない場合でも、気体の乱流によって、および／または測定アームにおける気体の平均密度の変化によって、測定光路長が変化することがあるからである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
一般に、１態様では、本発明は、複数経路干渉計であって、干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数の経路に沿って少なくとも２つのビームを反射する反射器を含み、反射器が同反射器によって反射されたビームの経路の方向に垂直な第１位置合わせを有する、複数経路干渉計と、ここで、反射器の少なくとも１つが、第１位置合わせ以外の位置合わせを有する場合、ビームの経路が、第１の経路のセット中および第２の経路のセット中にずれるものであり、第２の経路のセット中に付与されたシヤーが、第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、第１の経路のセットの後でかつ第２の経路のセットの前に、ビームを向け直す光学機器とを含む干渉分光システムを対象とする。
【００２０】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことが可能である。光学機器は、ビーム間またはビームの間におけるシヤーの大きさおよび方向を維持しながら、ビームを向け直すように構成される。光学機器によって向け直された後のビームの１つの伝播経路は、第１の経路のセットを完了した後のビームの伝播経路と平行である。反射器は、平面の反射表面を備える。ビームは、干渉計に対して静止した位置に維持される反射器の１つに向けられる基準ビームを含む。ビームは、干渉計に対して可動である反射器の１つに向けられる測定ビームを含む。
【００２１】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数をさらに含むことが可能である。基準ビームの経路および測定ビームの経路は、光路長差を確定する。光路長差の変化は、干渉計に対して可動である反射器の１つの位置変化を示す。反射器は、第１反射器および第２反射器を含み、ビームは、第１反射器に向けられる第１ビームと、第２反射器に向けられる第２ビームとを含み、第１反射器および第２反射器のそれぞれは、干渉計に対して可動である。第１ビームの経路および第２ビームの経路は、光路長差を確定し、光路長差の変化は、第１反射器と第２反射器との相対位置の変化を示す。
【００２２】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数をさらに含むことが可能である。第１の経路のセットは、２つの経路からなり、各経路中、ビームのそれぞれは、反射器の１つによって少なくとも１回反射される。第２の経路のセットは、２つの経路からなり、各経路中、ビームのそれぞれは、反射器の１つによって少なくとも１回反射される。複数経路干渉計は、入力ビームをビームに分離し、そのビームを反射器に向けるビーム・スプリッタを含む。ビーム・スプリッタは、偏光ビーム・スプリッタを含む。光学機器は、１つの反射表面からなり、または奇数の反射表面を含む。光学機器によって向け直された各ビームでは、ビームは、平面ミラーの入射ビームと反射ビームとの間の角度の和がゼロまたは３６０度の整数倍であるように、平面ミラーによって反射される。角度は、入射ビームから反射ビームの方向において測定され、角度は、半時計回りの方向において測定されたとき、正の値を有し、時計回りの方向において測定されたとき、負の値を有する。
【００２３】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数をさらに含むことが可能である。干渉計は、ビームが第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを通過した後、ビームを組み合わせて、干渉計を出る重なりビームを形成する。装置は、重なりビーム間の光学干渉に応答して、ビームの経路間における光路長差を示す干渉信号を生成する干渉計をさらに含む。検出器には、光検出器と、増幅器と、アナログ・デジタル変換器とが含まれる。装置は、検出器に連結され、干渉信号に基づいてビームの光路長差の変化を推定する分析装置をさらに含む。装置は、ビームを提供するソースをさらに含む。２つのビームは、異なる周波数を有する。
【００２４】
一般に、他の態様では、本発明は、ウエハの上に集積回路を製作する際に使用するリソグラフィ・システムを対象とする。該システムには、ウエハを支持するステージと、ウエハの上に空間的にパターン化された放射を撮像する照明システムと、撮像放射に対するステージの位置を調節する位置決めシステムと、上記で記述した干渉分光システムの少なくとも１つとが含まれる。
【００２５】
一般に、他の態様では、本発明は、ウエハの上に集積回路を製作する際に使用するリソグラフィ・システムを対象とする。該システムには、ウエハを支持するステージと、放射ソースを含む照明システムと、マスクと、位置決めシステムと、レンズ部品と、上記で記述した干渉分光システムの少なくとも１つとが含まれる。動作中、ソースは、空間的にパターン化された放射を生成するように、マスクを通して放射を向け、位置決めシステムは、ウエハに対するマスクの位置を調節し、レンズ部品は、空間的にパターン化された放射をウエハの上に撮像し、干渉分光システムは、ウエハに対するマスクの位置を測定する。
【００２６】
一般に、他の態様では、本発明は、リソグラフィ・マスクを製作する際に使用するビーム書込みシステムを対象とする。該システムには、基板をパターン化するために書込みビームを提供するソースと、基板を支持するステージと、書込みビームを基板に送達するビーム方向付け部品と、ステージとビーム方向付け部品とを互いに関して位置決めする位置決めシステムと、上記で記述した干渉分光システムの少なくとも１つとが含まれる。干渉分光システムは、ビーム方向付け部品に対するステージの位置を測定する。
【００２７】
一般に、１態様では、本発明は、少なくとも第１経路に沿って第１ビームを反射し、第２経路に沿って第２ビームを反射する反射器を含んでいる複数通過干渉計を含む干渉分光システムを対象とする。第１経路および第２経路の各々は、干渉計を通る少なくとも第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含み、反射器は、同反射器によって反射されたビームの経路の方向に垂直な第１位置合わせを有する。ビームの経路間の相対シヤーは、反射器の少なくとも１つが、第１位置合わせ以外の位置合わせを有するとき、ビームが、干渉計を通る第１経路および第２経路を作成する際に変化する。干渉分光システムは、第２の経路のセット中に付与されたシヤーが、第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、第１の経路のセットの後でかつ第２の経路のセットの前にビームを向け直す光学機器をさらに含む。
【００２８】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことが可能である。第１経路および第２経路は、第１の経路のセット中および第２の経路のセット中、重なり合わない。干渉分光システムは、第１ビームおよび第２ビームのいずれかが第１の経路のセットを通って伝播する前に、入力ビームを第１ビームおよび第２ビームに分離するビーム・スプリッタを含む。干渉分光システムは、第１ビームおよび第２ビームの両方が第２の経路のセットを通って伝播した後、第１ビームと第２ビームとを組み合わせる第２ビーム・スプリッタをさらに含む。干渉分光システムは、第１ビームを第１経路に沿って反射し、第２ビームを第２経路に沿って反射するために、反射器と共動するビーム・スプリッタをさらに含む。反射器の１つは、ビーム・スプリッタと反射器の他の１つとの間に配置される。複数経路干渉計は、微分平面ミラー干渉計を含む。
【００２９】
一般に、１態様では、本発明は、複数経路干渉計であって、該干渉計を通る複数経路に沿って少なくとも２つのビームを反射する反射器を含む複数経路干渉計を含む干渉分光システムを対象とする。複数経路は、第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む。反射器は、第１位置合わせを有する。２つのビームの経路間におけるシヤーは、反射器の１つが、第１位置合わせから第１位置合わせとは異なる第２位置合わせに移動する場合、第１の経路のセット中および第２の経路のセット中に変化する。干渉分光システムは、反射器の１つが第１位置合わせから逸脱することにより第２の経路のセット中に付与されたシヤーが、逸脱により第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、第１の経路のセットの後でかつ第２の経路のセットの前に、ビームを向け直す光学機器をさらに含む。
【００３０】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことが可能である。干渉計は、入力ビームを少なくとも２つのビームに分離するために、偏光ビーム・スプリッタをさらに含む。光学機器は、奇数の平面反射表面を備える。
【００３１】
一般に、他の態様では、本発明は、干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数経路に沿って少なくとも２つのビームを向け、反射器が反射器によって反射されたビームの経路の方向に垂直な第１位置合わせを有することと、第１の経路のセットにおいて付与されたシヤーを、第１の経路のセットの後でかつ第２の経路のセットの前にビームを向け直すことによって、第２の経路のセットにおいて付与されたシヤーによって消去することとを含む干渉分光法を対象とする。
【００３２】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことが可能である。ビームを向け直すことは、ビームを向け直すために奇数の平面ミラーを使用することを含む。ビームを向け直すことは、向け直された後のビームが、向け直される前のビームの伝播方向と反対であるが平行である方向に進行するように、ビームを向け直すことを含む。ビームを向け直すことは、向け直された後のビーム・シヤーの大きさおよび方向が、向け直される前のビーム・シヤーの大きさおよび方向と同じであるように、ビームを向け直すことを含む。干渉分光法は、入力ビームを少なくとも２つのビームに分離することをさらに含む。干渉分光法は、干渉計を通る複数経路の後にビームを組み合わせて、重なりビームを形成することを含む。干渉分光法は、重なりビームから干渉信号を検出することを含む。干渉分光法は、干渉信号に基づいてビームの１つの光路長の変化を推定することを含む。干渉分光法は、干渉信号に基づいて、少なくとも２つのビームの２つの間の光路長差の変化を推定することをさらに含む。
【００３３】
一般に、他の態様では、本発明は、ウエハをステージの上で支持し、空間的にパターン化された放射をウエハの上に撮像し、撮像放射に対するステージの位置を調節し、上記で記述した干渉方法を使用して、ステージの相対位置を測定することを含むリソグラフィ方法を対象とする。
【００３４】
一般に、他の態様では、本発明は、ウエハをステージの上で支持し、ソースからマスクを通して放射を向けて空間的にパターン化された放射を生成し、マスクをウエハに対して位置決めし、上記で記述した干渉分光法を使用して、ウエハに対するマスクの位置を測定し、空間的にパターン化された放射をウエハの上に撮像することを含むリソグラフィ方法を対象とする。
【００３５】
一般に、他の態様では、本発明は、基板をパターン化するために、書込みビームを提供し、基板をステージの上で支持し、書込みビームを基板に送達し、ステージを書込みビームに対して位置決めし、上記で記述した干渉分光法を使用して、ステージの相対位置を測定することを含むビーム書込み方法を対象とする。
【００３６】
一般に、他の態様では、本発明は、干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数の経路に沿って少なくとも２つのビームを向け、反射器が第１位置合わせを有することと、反射器の１つが第１位置合わせから第２位置合わせに移動することによって生じる第１の経路のセットにおいて付与されたシヤーを、反射器が第１位置合わせから第２位置合わせに移動することによって生じる第２の経路のセットにおいて付与されたシヤーによって消去するように、第１の経路のセットの後でかつ第２の経路のセットの前に２つのビームを向け直すこととを含む干渉分光法を対象とする。
【００３７】
本発明の実施態様は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことが可能である。干渉分光法は、入力ビームを少なくとも２つのビームに分離することを含む。干渉分光法は、第２の経路のセットの後、２つのビームを重ね合わせることをさらに含む。
【００３８】
本発明の他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細に記述から明らかになるであろう。
様々な図面の同じ参照記号は、同じ要素を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図２を参照すると、干渉分光システム３１には、４経路干渉計５５および反射器部品１２６が含まれる。干渉計５５には、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）１０２と、方形波プレート１１６、１１８と、基準ミラー１１０と、測定ミラー１１２と、逆反射器１２４とが含まれる。ＰＢＳ１０２は、入りビーム２５を受信して、対応する基準ビーム１０６（実線で示す）および対応する測定ビーム１０８（破線で示す）を別々の経路に沿って向け、それらのビームを組み合わせて、重なり外出ビーム３５を形成する。
【００４０】
外出ビーム３５のビーム・シヤーは、反射器部品１２６（破線で囲まれている）によって低減することが可能である。反射器部品１２６は、干渉計を通る基準ビームおよび測定ビームの最初の２つの経路と最後の２つの経路との間に光学的に挿入される。反射器部品１２６は、基準ビームと測定ビームとのシヤーの大きさおよび方向が、反射器部品によって反射された後で維持されるように構成される。
【００４１】
図２に示す例では、これは、ビームが当初の伝播方向と平行であるが反対の方向において向け直されるように、基準ビームおよび測定ビームに対して配置された３つの平面ミラー１２８、１３０、１３２を反射器部品に含むことによって達成される。１例では、ミラーは、図の水平線とミラー１２８、１３０、および１３２との間に角度が、それぞれ、６７．５度、２２．５度、および４５度であるように配向される。この構成は、測定ミラー１１２および／または基準ミラー１１０が、ＰＢＳ１０２と適切に位置合わせされていないとき、出口ビーム３５の精確な重なりを維持し、かつビーム・シヤーを低減するのに役立つ。
【００４２】
たとえば、測定ミラー１１２が、破線で示すように、位置１３４に対してわずかな角度で傾斜している場合、測定ビーム１０９および基準ビーム１１１は、ＰＢＳを通る第２経路上でミラー１１２および１１０から反射された後、平行であるが、同一の広がりを有していない（すなわち、シヤーが２つのビームの間に存在する）。異なる位置にあるビームを記述するとき、異なる参照符号を使用して、同じビームを指す。
【００４３】
ミラー１２８、１３０、および１３２によって反射された際に、ビーム１０９および１１は、それぞれ、ビーム１１３および１１５となる。ビーム１１５と１１３との間のシヤーの大きさおよび方向は、ビーム１１１と１０９とのシヤーの大きさおよび方向と同じである。ビーム１１３が、ＰＢＳ１０２を通る第３経路および第４経路を作成する際、ビーム１１３は、第１経路および第２経路中にミラー１１２の傾斜によって生じたシヤーをほぼ消去するシヤーを生成するように、傾斜ミラー１１２によって反射される。第４経路中に傾斜ミラー１１２によって反射された後、測定ビーム１１７は、基準ビーム１１９と平行で一致するようになり、したがって、２つの外出ビームの間には、シヤーはほぼ存在しない。同様の分析が、基準ビームおよび基準ミラーの傾斜に適用される。
【００４４】
反射器部品１２６の３つの平面ミラーは、いくつかの異なる構成で配置することが可能である。図２Ａおよび２Ｂは、反射器部品１２６に適している構成の２つの例を示す。ミラーは、入射ビームと反射ビームとの間の角度の和が、ゼロまたは３６０度の整数倍となるように配置される。図２Ａでは、角度αは、負の値を有し（ビーム２００からビーム２０１への時計回りの回転を表す）、角度βは、負の値を有し、角度γは、正の値を有する（ビーム２０２からビーム２０３への半時計回りの回転を表す）。ミラー１２８、１３０、および１３２は、α＋β＋γ＝０となるように配置される。図２Ｂでは、角度α、β、およびγは、正の値を有する（ミラーの入射ビームから反射ビームへの半時計回りの回転を表す）。ミラー１２８、１３０、および１３２は、α＋β＋γ＝３６０度となるように配置される。一般に、ミラーは、α、β、およびγの和がゼロまたは３６０度の整数倍となる限り、様々な構成で配置することが可能である。
【００４５】
図２Ａおよび２Ｂでは、ミラーは、共通面（図２Ａおよび２Ｂの面）にある法線を有する。一般に、ミラーの法線は共通面にはないが、測定ミラーの傾斜によって生じるシヤーを依然として補償するように、反射器部品を設計することが可能である。たとえば、図２Ｃでは、反射器部品２０８には、ミラー１２８、１３０、１３２と、キューブ・コーナ逆反射器２０４とが含まれ、全体で６つの反射表面を有する（逆反射器の反射表面の法線は、共通面にはない）。ミラー１２８、１３０、および１３２は、ビーム２０５がビーム２００に平行であるように構成され、ビーム２００および２０５の両方とも、同じ方向に進行する。逆反射器２０４は、ビーム２０５をビーム２０６に向け直す。ビーム２０６は、ビーム２０５に平行であるが、反対の方向に進行する。反射器部品２０８は、図２Ａまたは２Ｂの反射器部品１２６と同じ変換特性を有し、したがって、ビーム２０６のビーム・シヤーの大きさおよび方向は、ビーム２００のビーム・シヤーの大きさおよび方向と同じである。
【００４６】
図２〜２Ｂに示す例では、反射器部品１２６は３つの平面ミラーを含んでいた。他の例では、他の奇数（３より大きい）の平面ミラーを同様に使用することが可能である。共通面にある法線を有するミラーからの奇数の反射により、反射器部品に入射するビーム間のシヤーの方向および大きさは、反射器部品から反射されるビーム間のシヤーの方向および大きさと同じになる。この場合、シヤーは、測定ミラーの傾斜によって生じる。
【００４７】
図２〜２Ｃに示す反射器部品は、測定ミラーの任意の回転、すなわち、互いに直交し、かつ測定ミラーの法線に対して直交する２つの軸のいずれかの回りの回転によって生じたビーム・シヤーを補償することが可能である。測定ミラーの傾斜によるシヤーの大きさおよび方向に関係なく、第１経路および第２経路中に測定ビームに対して付与されたシヤーは、第３経路および第４経路中に測定ビームに付与されたシヤーによって消去される。
【００４８】
図３を参照すると、ＰＢＳ１０２は、入力ビーム２５の直交成分を基準ビーム１０６および測定ビーム１０８に分離するビーム分割表面１１４を含む。測定ビーム１０８（表面１１４を透過する）は、入射面に平行な方向に最も偏光され、「ｐ−偏光」ビームと呼ばれる。ここでは、入射平面は、図３の紙の面に平行である。基準ビーム１０６（表面１１４から反射される）は、入射面に垂直な方向に最も偏光され、「ｓ−偏光」ビームと呼ばれる。図４および６では、ビーム上の短い線を使用して、ｐ偏光を表し、ビーム上の点を使用して、ｓ偏光を表す。
【００４９】
基準ビーム１０６は、基準ミラー１１０に接触する基準経路に沿って進行する。測定ビーム１０８は、測定ミラー１１２に接触する測定経路に沿って進行する。基準ミラーおよび測定ミラーの両方とも、平面ミラーである。図では、ビームは、ビームが進行する経路と重複し、したがって、ビームおよび経路は、同じ線によって表されている。測定平面ミラー１１２は、物体（リソグラフィ・ステージ１１３など）に取り付けることが可能である。基準ビーム１０６および測定ビーム１０８は、この例では４回であるが、ＰＢＳ１０２を数回通過した後、組み合わされて、重なり外出ビーム３５の対を形成する。
【００５０】
測定ミラー１１２が、位置１４６から他の位置１４８に移動するとき、基準経路と測定経路との光路長差が変化し、これにより、検出器４０によって検出することが可能である重なり外出ビーム３５の干渉が変化する。次いで、分析装置（５０など）が、光路長差の変化に基づいて、位置の物理的な変化Δを計算する。
【００５１】
図４を参照すると、測定ビーム１０８は、干渉計５５を通る４つの経路を作成する。４つの経路に関する以下の記述は、ミラー１１２の表面が、ビーム分割表面１１４に対して４５度の角度に位置決めされるように、測定ミラー１１２およびＰＢＳ１０２が、当初位置合わせされることを想定している。各経路の開始点および終了点は、単に例示のために選択されている。
【００５２】
第１経路中、ビーム１０８は、ビーム分割表面１１４上の点Ｐ1において開始され、点Ｐ2において反射され、次いで、表面１１４上の点Ｐ3に最終的に接触する。図４では、ミラー１１２に向かって、およびミラー１１２から進行するビーム１０８の部分は、例示を明瞭にするために、間隔をおいて示されている。実際には、点Ｐ2におけるミラー１１２に対するビーム１０８の入射角度がゼロのとき、ミラーへ、およびミラーから進行するビームは一致する、すなわち、平行な伝播方向を有する。
【００５３】
第２経路中、ビーム１０８は、点Ｐ3において開始され、点Ｐ4においてミラー１１２によって反射され、点Ｐ20においてＰＢＳ１０２を出て、反射器部品１２６に向かって伝播する。ビーム１０８は、反射器部品１２６に向かって進行するとき、中間ビーム１３４と呼ばれる。干渉計３０は、中間ビーム１３４が入力ビーム２５に平行であるように構成される。
【００５４】
反射器部品１２６は、平面ミラー１２８、１３０、および１３２を含む。ビーム１０８は、順次、点Ｐ9において平面ミラー１３０によって反射され、点Ｐ10において平面ミラー１３２によって反射され、点Ｐ11において平面ミラー１３２によって反射される。ビーム１０８は、反射器部品１２６から遠ざかるように進行するとき、戻り中間ビーム１３６と呼ばれる。ミラー１２８、１３０、および１３２は、ミラー１２８、１３０、および１３２の表面の法線が、共通面（図４の面など）に平行であるように配向される。ミラー１２８、１３０、および１３２は、また、戻り中間ビーム１３６が中間ビーム１３４に平行であり、２つのビームが反対方向に進行するようにも配向される。
【００５５】
第３経路中、ビーム１０８は、点Ｐ21においてＰＢＳに入り、点Ｐ5において表面１１４を通過する。ビーム１０８は、点Ｐ6においてミラー１１２によって反射され、次いで、最終的にＰ7に接触する。第４経路中、ビーム１０８は、点Ｐ7において開始され、点Ｐ8においてミラー１１２によって反射され、最終的に外出ビーム１４６となる。干渉計３０は、戻り中間ビーム１３６が、外出ビーム１４６に平行であるように構成される。ビーム１３６がビーム１３４に平行であり、ビーム１３４が入力ビーム２５に平行であるので、外出ビーム１４６は、入力ビーム２５に平行である。さらに、出力ビーム１４６には、基準ビームに対する測定ビーム・シヤーは存在しない。
【００５６】
Ｐ2におけるミラー１１２に対するビーム１０８の入射角度がゼロではない場合、ビーム１０８は、ミラー１１２によって反射された後、点Ｐ1に戻る当初の経路をたどることはない。
【００５７】
図５を参照すると、測定ミラー１１２が、ビーム分割表面１１４に対してある角度に傾斜しているとき、ビーム１０８は、点Ｐ22においてミラー１１２によって反射された後、表面１１４上の点Ｐ11（点Ｐ1の代わりに）に接触する。ミラー１１２は、位置合わせ位置１３２に配置されたときについて実線で示され、傾斜位置１３４（すなわち、位置合わせ一１３２に対して傾斜している）に配置されたときについて破線で示されている。実線は、Ｐ2におけるミラー１１２に対するビーム１０８の入射角度がゼロであるように、ミラー１１２が位置合わせ位置１３２にあるときに、ビーム１０８が進行する測定経路（当初測定経路と呼ばれる）を示す。破線を使用して、ミラー１１２が傾斜位置１３４にあるときの測定経路（修正測定経路と呼ばれる）を示す。当初測定経路と修正測定経路との差は、ビーム１０８が反射器部品１２６に向かって進行する際に増大する。
【００５８】
ミラー１１２が傾斜しているとき、第１経路中、ビーム１０８は、ビーム分割表面１１４および逆反射器１２４によって反射される。ビーム１０８は、破線で示した経路に沿って進行し、点Ｐ11、Ｐ12、Ｐ13、Ｐ14、およびＰ15に順次接触する。逆反射器１２４は、たとえば、３つの内反射表面を有するキューブ・コーナ反射器を含む。第２経路中、点Ｐ15から反射された後、ビーム１０８は、点Ｐ16、Ｐ17、およびＰ18において反射され、点Ｐ19を通過する。
【００５９】
ミラー１１２が傾斜しているとき、ビーム経路におけるシフトの記述を容易にするために、点Ｐ4とＰ9とを接続する経路を経路１と呼び、点Ｐ15とＰ16とを接続する経路を経路２と呼び、点Ｐ11とＰ6とを接続する経路を経路３と呼び、点Ｐ18とＰ19とを接続する経路を経路４と呼ぶことにする。ビーム１０８は、ミラー１１２が当初位置合わせ位置にあるとき、すなわち点Ｐ2におけるミラー１１２に対するビーム１０８の入射角度がゼロであるとき、経路１および３に沿って進行する。ビーム１０８は、ミラー１１２が当初位置合わせ位置に対して傾斜しているとき、経路２および４に沿って進行する。ミラー１２８、１３０、および１３２は、経路２が経路１と平行であり、かつ経路１からずれている場合、経路４が、経路３と平行であり、かつ経路３からずれているように位置決めおよび配向される。経路３と経路４とのシヤーの距離δ2は、経路１と経路２とのずれの距離δ1と同じである。また、経路３から経路４（図の下方向）のずれの方向は、経路１から経路２へのずれの方向と同じである。
【００６０】
ミラー１１２の傾斜によって生じる中間ビーム１３４の変位の方向（経路１から経路２へのずれ）が、戻り中間ビーム１３６の方向（経路３から経路４への変位）と同じであるとき、当初測定ビーム経路と修正測定ビーム経路との差は、ビーム１０８が反射器部品１２６から遠ざかるように進行して、干渉計３０を通る第３経路および第４経路を作成する際に、減少する。図３に示すように、基準ミラー１１０および測定ミラー１１２の両方が、当初位置合わせ位置にあるとき、測定ビーム１０８および基準ビーム１０６は、同一の広がりを有する経路に沿って干渉計３０を出る（すなわち、ビーム１０６および１０８は、平行かつ同一の方向に進行し、重なりを完成する）。したがって、当初測定経路と修正測定経路の差が、第３経路および第４経路中に減少する際に、測定ビーム１０８と基準ビーム１０６との間のビームのずれも減少する。
【００６１】
当初測定経路と修正測定経路との差の減少は、以下のように示すことが可能である。図６を参照すると、光線１および光線２は、それぞれ、点Ｐ22から放出されて、点Ｐ11およびＰ1に向かって伝播すると想定される。光線１および光線２は、ビーム分割表面１１４および逆反射器１２４によって反射され、領域Ｓ1からＳ2、Ｓ3、Ｓ4を通過してＳ5まで進行する際に、さらに離れる。光線１は、点Ｐ11、Ｐ24、Ｐ26、Ｐ27、およびＰ29に接触する。光線２は、Ｐ1、Ｐ23、Ｐ25、Ｐ28、およびＰ4に接触する。同様に、光線３および光線４は、点Ｐ23から放出されて、点Ｐ24およびＰ25に向かって伝播すると想定される。２つの光線は、領域Ｓ6からＳ7、Ｓ8、Ｓ9を通ってＳ10まで進行する際に、さらに離れる。光線３は、点Ｐ24、Ｐ30、Ｐ31、Ｐ32、およびＰ33に接触する。光線４は、点Ｐ25、Ｐ34、Ｐ35、Ｐ36、およびＰ6に接触する。光線１、２、３、および４が進行する経路長は同じであるので、光線１と２の間の角度が、光線３と４の間の角度と等しい場合、点Ｐ6とＰ33の距離と点Ｐ4とＰ29との距離とは同じになる。
【００６２】
点Ｐ4とＰ29との間の距離は、ミラー１１２が傾斜しているとき、測定ビームが干渉計５５を通過する第１経路および第２経路を作成した後の、当初測定経路と修正測定経路とのずれの量と見なすことができる。点Ｐ6とＰ33との距離は、測定ビームが反射器部品１２６によって逆反射された後の、当初測定経路と修正測定経路とのずれの量と見なすことができる。領域Ｓ10からＳ9、Ｓ8、Ｓ7、Ｓ6を経て点Ｐ23までずれを追跡すると、測定ビームが干渉計５５を通る第３経路および第４経路を作成する際に、ずれが消去されることがわかる。
【００６３】
上記の差は、光線１と光線２との角度が光線３と光線４との角度に等しいことを想定している。この想定は、経路４が経路２に平行であり、かつ距離δ1が距離δ2に等しいとき真であるが、その理由は、点Ｐ33とＰ32とを接続する経路が、点Ｐ29とＰ27を接続する経路と平行であり、Ｐ32とＰ31とを接続する経路が、点Ｐ27と点Ｐ26とを接続する経路と平行である等によるものである。
【００６４】
図７を参照して、ここで、点Ｐ1においてビーム分割表面１１４によって反射されるｓ偏光を有する入力ビーム２５の成分によって形成される基準ビーム１０６を考慮する。ビーム１０６は、干渉計５５を通る４つの経路を作成する。以下は、ミラー１１０が位置合わせ位置にあるとき、すなわち、点Ｐ12におけるミラー１１０に対するビーム１１４の入射角度がゼロであるときの４つの経路を記述する。第１経路中、ビーム１０６は、点Ｐ1において開始され、点Ｐ12において基準ミラー１１０によって反射され、逆反射器１２４によって反射されて、Ｐ3に接触する。第２経路中、ビーム１０６は、点Ｐ13においてミラー１１０によって反射され、反射器部品１２６によって受信および反射されて、点Ｐ5に接触する。第３経路中、ビーム１０６は、点Ｐ14においてミラー１１０によって反射され、逆反射器１２４によって反射されて、Ｐ7に接触する。第４経路中、ビーム１０６は、点Ｐ15においてミラー１１０によって反射され、外出ビーム１３８を形成する。
【００６５】
図８を参照すると、ミラー１１０が、当初位置合わせ位置１３８にあるとき、ビーム１０６は、当初基準経路と呼ばれる実線で示した経路を進行する。ミラー１１０が、傾斜位置１４０にあるとき（すなわち、位置合わせ位置１３８に対して傾斜しているとき）、ビーム１０６は、修正基準経路と呼ばれる破線で示した経路を進行する。ビーム１０６が、干渉計を通る第１経路および第２経路中に、反射器部品１２６に向かって進行する際に、当初基準経路と修正基準経路との間の差は増大する。
【００６６】
ビーム１０６が、反射器部品１２６によって反射されたとき、ミラー１１０の傾斜（位置１３８から位置１４０）によって生じた中間ビーム１４２のずれ（またはシフト）の方向は、図では下向きであり、戻り中間ビーム１４４のずれ（またはシフト）の方向と同じである。中間ビーム１４２と戻り中間ビーム１４４とのずれの大きさおよび方向は、同じであるので、当初基準経路と修正基準経路とのずれは、ビーム１４４が干渉計を通る第２経路および第４経路中に反射器部品１２６から遠ざかるように進行する際に、減少する。修正基準経路のずれの減少に対する分析は、図６の修正測定経路に対する分析と同様である。当初基準経路と集積基準経路とのずれが減少する際に、基準ビーム１０６と測定ビーム１０８とのずれも減少する。
【００６７】
図９を参照すると、干渉分光システム３２の他の例では、基準ミラー１１０が、静止または可動とすることが可能である基準物体１５６に取り付けられる。ミラー１１２が、基準物体１５６に対して可動である測定物体１５８に取り付けられる。例として、基準物体１５６は、その上にウエハが取り付けられるステージとすることが可能であり、測定物体１５８は、パターンをウエハ上に書き込むために使用されるｅビームのステージとすることが可能である。
【００６８】
ミラー１１０は、ミラー１１０の表面１５０に対するビーム１０６の入射角度がゼロであるように位置決めされる。基準ビーム１０６は、ビーム１０６がＰＢＳ１０２とミラー１１０との間を進行する際に、フォールド・ミラー１５４によって反射される。干渉計３２の動作原理は、干渉計３１の動作原理と同様である。重なり外出ビーム３５の干渉の変化は、基準経路と測定経路の光路長差の変化を表す。光路長差の変化を使用して、ミラー１１０と１１２との相対位置の変化を計算する。
【００６９】
図９の干渉分光システムでは、基準ミラー１１０が可動であることを意図する場合では、干渉計に対して固定されることを意図している図２の基準ミラーより傾斜し易くなる傾向がある。
【００７０】
図９Ａを参照すると、干渉分光システム３３は、測定ビーム１０８および基準ビーム１０６を干渉計を通る複数の経路に沿って向ける微分平面ミラー干渉計１６０を含む。干渉計１６０には、入力ビーム２５を基準ビーム１０６および測定ビーム１０８に分離するＰＢＳ１６２と、ビーム１０６がビーム１０８と平行な方向に進行するようにビーム１０６を向けるためのミラー１６４とが含まれる。半波プレート１７６を使用して、ビーム１０６および１０８が、干渉計１６０を通過する際に同じ偏光を有するように、ビーム１０６の偏光方向を９０度回転させる。これにより、ビーム１０６および１０８は、干渉計を通る平行経路を進行する。
【００７１】
基準ミラー１６６は、ビーム１０８がミラー１６６を通過し、一方ビーム１０６がミラー１６６によって反射されるように、穴を有して製造される。ビーム１０６および１０８は、それぞれが中間ビーム１７０および１６８をそれぞれ形成するように、干渉計１６０を通る２つの経路を作成する。中間ビーム１７０および１６８は、戻り中間ビーム１７４および１７２をそれぞれ形成するように、反射器部品１２６によって向けられる。戻り中間ビーム１７２および１７４は、それぞれがビーム１７８および１７６をそれぞれ形成するように、干渉計１６０を通る２つの経路を作成する。ビーム１７８は、半波プレートを通過して、ビーム１８０を形成し、それにより、ビーム１７６および１８０の偏光方向は直交する。ビーム１８０は、ミラー１８２によって反射され、偏光ビーム・スプリッタ１８４によってビーム１７６と組み合わされて、出力ビーム３５の基準ビーム成分および測定ビーム成分を形成する。
【００７２】
ミラー１６４の反射表面１８６に対するビーム１０８の入射角度がゼロであるように、ミラー１６４が位置合わせ位置にあるとき、中間ビーム１６８および１７０は平行であり、相対ビーム・シヤーずれδ3を有する。戻り中間ビーム１７２および１７４も平行であり、相対ビーム・シヤーδ3を有する。
【００７３】
反射表面１８６に対するビーム１０８の入射角度がゼロでないように、ミラー１６４が傾斜位置にあるとき、中間ビーム１６８は、ビーム１７０に平行ではない。基準ビームおよび測定ビームが、干渉計１６０を通る第１経路および第２経路を作成した後、ビーム１６８と１７０との間の相対ビーム・シヤーが、ミラー１６４の傾斜のために量δ4だけ変化すると想定する。反射器部品１２６は、ビーム１７２と１７４との間の相対シヤーの変化が同じ量δ4であり、かつ同じ方向であるように、ビーム１７０および１６８をビーム１７４および１７２に向け直すように設計される。たとえば、ミラー１６４が時計方向にわずかに回転した場合、ビーム１６８は、ある量（δ4など）だけ下方にシフトする。反射器部品１２６は、ビーム１７２も、同じ量（δ4など）だけ下方にシフトするように設計される。基準ビームおよび測定ビームが、干渉計１６０を通る第３経路および第４経路を作成する際に、相対ビーム・シヤーの変化は消去され、したがって、ビーム１７６と１７８の相対ビーム・シヤーが、ミラー１６４の傾斜に関係なく依然として同じである。これにより、出力ビーム３５の測定ビーム成分および基準ビーム成分は、同一の広がりを有するようになる（すなわち、２つのビーム成分は、同じ方向に進行し、重なりを完成する）。
【００７４】
図９Ｂを参照すると、干渉分光システム２１６の他の例では、干渉計２１８は、入力ビーム２１０を、干渉計を通る４つの経路を作成する基準ビーム１０６および測定ビーム１０８に分離するビーム・スプリッタ１０２を含む。単一ミラー２１４を使用して、測定ビームおよび基準ビームが第１経路および第２経路を進行した後であるが、干渉計を通る第３経路および第４経路を進行する前に、測定ビームおよび基準ビームを反射する。ビーム・スプリッタ１０２は、基準ビームおよび測定ビームが干渉計を通る４つの経路を進行した後、基準ビームおよび測定ビームを組み合わせて、出力ビーム２１２を生成する。入力ビーム２１０と出力ビーム２１２とは重なり合うことになる。入力ビームおよび出力ビームは、ビーム・スプリッタまたは光サーキュレータなどの任意の適切な装置によって分離することが可能である。
【００７５】
図２〜９に示す例では、干渉計５５は、マイケルソン・タイプの干渉計である。本願明細書に援用する文献に記載されている干渉計（たとえば、Ｃ．ザノリ（Ｃ．Ｚｏｎｏｒｉ）、「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ Ｎｒ．７４９、９３〜１０６ページ（１９８９）参照）など、他の形態の干渉計を使用することも可能である。たとえば、干渉計は、複数軸において物体の位置の変化を測定するように構成することが可能である。
【００７６】
中間ビームの測定ビーム成分および基準ビーム成分は、同一の広がりを有するビーム成分（図２のビーム１０９および１１１）であり、伝播方向は、入力ビームの伝播方向と平行である。中間ビームは、測定平面ミラーまたは基準平面ミラーのいずれかが傾斜しているので、横方向にずれる。シフトの大きさは、角度αによる測定ミラーの回転について４αＬαであり、角度βの基準ミラーの回転について４βＬβである。ただし、ＬαおよびＬβは、それぞれ、測定経路および基準経路の一方向の物理的な長さである。
【００７７】
一般に、測定ミラー１１２の回転は、入射面（図２の紙の表面に平行な面）に垂直な軸（図示せず）の回りである。基準ミラー１１０の回転は、やはり入射面に垂直な他の軸（図示せず）の回りである。測定ミラー１１２および基準ミラー１１０の回転は、互いに独立であり、したがって、対応するシヤーの追加は、ベクトルとして処理される。したがって、ミラー１１０および１１２が、両方とも位置合わせ不調のとき、測定ビームと基準ビームとのシヤーの量は、ミラー１１０が位置合わせ不調ミラー１１２と位置合わせされているときのビーム・シヤーの量と、ミラー１１０が位置合わせミラー１１２と位置合わせ不良のときのビーム・シヤーの量との和に等しい。反射器部品１２６は、両方のミラーが傾斜しているとき、シヤー全体を訂正する。
【００７８】
反射器部品１２６は、戻り中間ビーム１１３と１１５（図２）とのシヤーが、中間ビーム１０９と１１１とのシヤーと大きさおよび方向の両方について同じであるように構成される。この構成の利点は、外出ビーム３５の横方向シヤーが低減されることであり、したがって、検出器４０によって測定された干渉信号は、ミラー１１０および／またはミラー１１２が傾斜しているとき、測定ミラー１１２の位置の変化によって生じた光路長差を正確に表す。
【００７９】
本発明の利点は、測定物体ミラーまたは基準物体ミラーが傾斜しているので、干渉計に対する干渉計の出力ビームの横方向シヤーが存在しないことである。
他の利点は、ミラー１１０および／またはミラー１１２が傾斜しているとき、検出器４０における外出ビーム３５の横方向シヤーが低減されることである。これは、出力ビームを遠隔検出器に移送するために光ファイバを使用するとき、特に重要である。
【００８０】
シヤーの訂正により、検出されたヘテロダイン信号の非線形非周期エラーが減少する。
干渉分光システム３１および３２は、高度に精確な測定を提供し、コンピュータ・チップなどの大規模な集積回路を製造する際に使用されるリソグラフィの応用分野において特に有用である。リソグラフィは、半導体製造産業では枢要な技術推進力である。オーバーレイの改良は、１００ｎｍの線幅（設計基準寸法）まで、およびそれより下に下げる５つの最も困難な課題の１つである（たとえば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｏａｄｍａｐ、ｐ８２（１９９７）参照）。
【００８１】
オーバーレイは、ウエハおよびレチクル（またはマスク）のステージを位置決めするために使用される距離測定干渉計の性能、すなわち正確さおよび精度に直接依存する。リソグラフィ・ツールは、＄５０〜１００Ｍ／年の製品を生産することが可能であるので、改良型性能距離測定干渉計の経済価値は膨大である。リソグラフィ・ツールの歩留まりが１％増大するたびに、集積回路製造業者にとって約＄１Ｍ／年の経済利益が得られ、リソグラフィ・ツールの販売業者にとっては、競争にかなり有利である。
【００８２】
リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターン化された放射をフォトレジスト被覆ウエハの上に向けることである。この過程には、ウエハのどの位置が、放射を受け取るかを決定すること（位置合わせ）と、放射をその位置においてフォトレジストに加えること（露光）とが含まれる。
【００８３】
ウエハを適切に位置決めするために、ウエハは、専用センサによって測定することが可能である位置合わせマークをウエハの上に含む。位置合わせマークの測定位置は、ツール内におけるウエハの位置を確定する。この情報は、ウエハ表面の望ましいパターン化の仕様と共に、空間的にパターン化された放射に対するウエハの位置合わせを誘導する。そのような情報に基づいて、フォトレジスト被覆ウエハを支持する並進可能ステージが、放射がウエハの正確な位置を露光させるように、ウエハを移動させる。
【００８４】
露光中、放射ソースが、パターン化されたレチクルを照明し、レチクルは、空間的にパターン化された放射を生成するように、放射を散乱させる。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は、以下では区別なく使用される。リダクション・リソグラフィの場合では、リダクション・レンズが、散乱放射を収集して、レチクル・パターンのリダクション画像を形成する。代替として、プロキシミティ印刷の場合では、散乱放射は、短い距離（通常ミクロンの大きさ）を伝播した後、ウエハに接触して、レチクル・パターンの１：１画像を作成する。放射は、レジストにおいて光化学過程を開始し、放射パターンをレジスト内の潜像に変換する。
【００８５】
干渉分光システムは、ウエハおよびレチクルの位置を制御し、かつレチクル像をウエハの上に登録する位置決め機構の重要な構成要素である。そのような干渉分光システムが上記で記述した特徴を含む場合、システムによって測定される距離の正確さは、距離測定に対するエラー寄与が最小限に抑えられるので、増大する。
【００８６】
一般に、露光システムとも呼ばれるリソグラフィ・システムは、通常、照明システムおよびウエハ位置決めシステムを含む。照明システムには、紫外線、可視光線、ｘ線、電子、またはイオンの放射などの放射を提供する放射ソースと、パターンを放射に付与して、それにより空間的にパターン化された放射を生成するためのレチクルまたはマスクとが含まれる。さらに、リダクション・リソグラフィの場合では、照明システムは、空間的にパターン化された放射をウエハの上に撮像するためのレンズ部品を含むことが可能である。撮像放射は、ウエハの上に被覆されたレジストを露光させる。照明システムには、また、マスクを支持するマスク・ステージと、マスクを通して向けられた放射に対してマスク・ステージの位置を調節するための位置決めシステムとが含まれる。ウエハ位置決めシステムには、ウエハを支持するためのウエハ・ステージと、撮像放射に対してウエハ・ステージの位置を調節するための位置決めシステムとが含まれる。集積回路の製造は、複数の露光工程を含むことが可能である。リソグラフィに関する一般的な参考文献については、たとえば、本願明細書に援用するＵ．Ｒ．シーツ（Ｓｈｅａｔｓ）、Ｂ．Ｗ．スミス（Ｓｍｉｔｈ）、「Ｍｉｃｒｏｌｉｇｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．，ニューヨーク、１９９８３を参照されたい。
【００８７】
上記で記述した干渉分光システムを使用して、レンズ部品、放射ソース、または支持構造など、露光システムの他の構成要素に対するウエハ・ステージおよびマスク・ステージのそれぞれの位置を正確に測定することが可能である。そのような場合、干渉分光システムは、静止構造に取り付けることが可能であり、測定物体は、マスク・ステージおよびウエハ・ステージの一方など、可動要素に取り付けることが可能である。代替として、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、測定物体を静止物体に取り付けることが可能である。
【００８８】
より一般的には、そのような干渉分光システムを使用して、露光システムのあらゆる他の構成要素に対する露光システムのいずれか１つの構成要素の位置を測定することが可能である。露光システムにおいては、干渉分光システムは、構成要素の１つに取り付けられる、または構成要素の１つによって支持される、あるいは構成要素の他によって支持される。
【００８９】
干渉分光システム１１２６を使用するリソグラフィ・スキャナ１１００の例を図１０に示す。干渉分光システム１１２６を使用して、露光システム内におけるウエハ（図示せず）の位置を正確に測定する。ここでは、ステージ１１２２を使用して、露光ステーションに対してウエハを位置決めして、支持する。スキャナ１１００は、フレーム１１０２を含み、フレーム１１０２は、他の支持体構造およびそれらの構造の上に搭載された様々な構成要素を搭載する。露光ベース１１０４には、その上にレンズ・ハウジング１１０６が取り付けられ、レンズ・ハウジングの上には、レチクルまたはマスクを支持するために使用されるレチクルステージまたはマスク・ステージ１１１６が取り付けられる。マスクを露光ステーションに対して位置決めする位置決めシステムを、要素１１１７によって概略的に示す。位置決めシステム１１１７は、たとえば、圧電変換器要素および対応する制御電子機器を含むことが可能である。
【００９０】
リソグラフィ・スキャナの他の例では、１つまたは複数の干渉分光システムを使用して、マスク・ステージ１１１６ならびにリソグラフィ構造を製作する過程において位置を精確に監視しなければならない他の可動要素の位置を正確に測定することも可能である。
【００９１】
露光ベース１１０４の下には、ウエハ・ステージ１１２２を搭載する支持ベース１１１３が吊り下げられている。ステージ１１２２は、干渉分光システム１１２６によってステージ１１２２に向けられた測定ビーム１１５４を反射する平面ミラー１１２８を含む。干渉分光システム１１２６に対してステージ１１２２を位置決めする位置決めシステムを、要素１１１９によって概略的に示す。位置決めシステム１１１９は、たとえば、圧電変換器要素および対応する制御電子機器を含むことが可能である。測定ビームは、露光ベース１１０４の上に取り付けられている干渉分光システム１１２６に向けて後方反射される。干渉分光システム１１２６は、以前に記述した干渉分光システムの例のいずれかを含むことが可能である。
【００９２】
動作中、ＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームなどの放射ビーム１１１０は、ビーム成形光学機器部品１１１２を通過して、ミラー１１１４から反射された後、下方に進行する。その後、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６に搭載されたマスク（図示せず）を通過する。マスク（図示せず）は、レンズ・ハウジング１１０６に搭載されたレンズ部品１１０８を介してウエハ・ステージ１１２２の上のウエハ（図示せず）の上に撮像される。ベース１１０４およびそれによって支持されている様々な構成要素は、ばね１１２０によって示したダンピング・システムによって、環境の変化から隔離される。
【００９３】
リソグラフィ・スキャナの他の例では、以前に記述した干渉分光システムの１つまたは複数を使用して、たとえば非限定的であるが、ウエハ・ステージおよびレチクル（またはマスク）ステージに関連する複数軸に沿った距離および角度を測定することが可能である。また、ＵＶレーザ・ビームではなく、ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビーム、および可視光ビームなどを含めて、他のビームを使用して、ウエハを露光させることが可能である。
【００９４】
いくつかの例では、リソグラフィ１１００スキャナは、列基準として知られるものを含むことが可能である。そのような例では、干渉分光システム１１２６は、基準ビーム（図示せず）を外部基準経路に沿って向け、外部基準経路は、放射ビームをレンズ・ハウジング１１０６などに向けるいくつかの構造の上に取り付けられた基準ミラー（図示せず）と接触する。基準ミラーは、基準ビームを干渉分光システム１１２６に後方反射する。干渉信号が、ステージ１１２２から反射された測定ビーム１１５４と、レンズ・ハウジングの上に取り付けられた基準ミラーから反射された基準ビームとを組み合わせることによって、干渉分光システム１１２５により生成される。干渉信号は、放射ビームに対するステージ１１２２の位置の変化を表す。さらに、他の例では、干渉分光システム１１２６は、スキャナ・システムのレチクル（またはマスク）・ステージ１１１６もしくは他の可動構成要素の位置の変化を測定するように位置決めすることが可能である。最後に、干渉分光システムは、スキャナの他に、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・システムと共に同様の方式で使用することが可能である。
【００９５】
リソグラフィは、半導体装置を作成する製造方法の重要な一部である。そのような製造方法の工程が概述されている（たとえば、米国特許第５，４８３，３４３号参照）。これらの工程について、図１１および１２に関して以下で記述する。図１１は、半導体チップ（ＩＣまたはＬＳＩなど）、液晶パネル、またはＣＣＤなど、半導体装置を製造する順序のフロー・チャートである。工程１１５１は、半導体装置の回路を設計する設計過程である。工程１１５２は、回路パターン設計に基づくマスクの製造過程である。工程１１５３は、シリコンなどの材料を使用することによってウエハを製造する過程である。
【００９６】
工程１１５４は、予備過程と呼ばれるウエハ過程であり、準備したマスクおよびウエハを使用することによって、リソグラフィにより、回路をウエハの上に形成する。十分な空間分解能でマスク上の回路パターンに対応する回路をウエハの上に形成するために、ウエハに対するリソグラフィ・ツールの干渉分光による位置決めが必要である。本明細書で記述する干渉分光法およびシステムは、ウエハ過程において使用さ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。
【００９７】
工程１１５５は、工程１１５４によって処理されたウエハが半導体チップに形成される事後過程と呼ばれる組立て工程である。この工程は、組立て（方形切断および結合）および実装（チップ封止）を含む。工程１１５６は、検査工程であり、工程１１５５によって作成された半導体装置の動作性の検査、耐久性の検査などが実施される。これらの過程により、半導体装置は完成し、出荷される（工程１１５７）。
【００９８】
図１２は、ウエハ過程の詳細を示すフロー・チャートである。工程１１６１は、ウエハの表面を酸化させる酸化過程である。工程１１６２は、絶縁膜をウエハ表面の上に形成するＣＶＤ過程である。工程１１６３は、蒸着によってウエハの上に電極を形成する電極形成過程である。工程１１６４は、イオンをウエハに注入する注入過程である。工程１１６５は、レジスト（感光材料）をウエハに加えるレジスト過程である。工程１１６６は、露光（すなわちリソグラフィ）によって、上記で記述した露光装置により、マスクの回路パターンをウエハの上に印刷する露光過程である。再び、上記で記述したように、本明細書で記述する干渉分光システムおよび方法を使用することにより、そのようなリソグラフィ工程の精度および分解能は向上する。
【００９９】
工程１１６７は、露光ウエハを成長する成長過程である。工程１１６８は、成長レジスト像以外の部分を除去するエッチング過程である。工程１１６９は、エッチング過程を施された後にウエハ上に残留しているレジスト材料を分離するレジスト分離過程である。これらの過程を反復することによって、回路パターンがウエハの上に形成され、重ね合わされる。
【０１００】
上記で記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応用分野において使用することも可能である。たとえば、基板またはビームが移動する際に、レーザ、ｘ線、イオン、または電子ビームなどの書込みビームが、基板の上にパターンをマーキングする応用分野では、干渉分光システムを使用して、基板と書込みビームとの相対運動を測定することが可能である。
【０１０１】
図１３を参照すると、ビーム書込みシステム１２００の例は、列基準を使用する干渉分光システム１２２０を含む。ソース１２１０は、書込みビーム１２１２を生成する。ビーム集束部品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に向ける。ステージ１２１８の相対位置を決定するために、干渉分光システム１２２０は、基準ビーム１２２２をビーム集束部品１２１４の上に取り付けられたミラー１２２４に向け、測定ビーム１２２６をステージ１２１８の上に取り付けられたミラー１２２８に向ける。
【０１０２】
干渉分光システム１２２０は、以前に記述した干渉分光システムのいずれかとすることが可能である。干渉分光システムによって測定された位置の変化は、基板１２１６上における書込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉分光システム１２２０は、基板１２１６上における書込みビーム１２１２の相対位置を表す測定信号１２３２を制御装置１２３０に送信する。制御装置１２３０は、出力信号１２３４を、ステージ１２１８を支持し、かつ位置決めするベース１２３６に送信する。さらに、書込みビームが、基板の選択位置のみにおいて光物理的変化または光化学的変化が生じるのに十分な強度で基板１２１６に接触するように、書込みビーム１２１２の強度を変化させるために、または書込みビーム１２１２を遮断するために、制御装置１２３０は、信号１２３８をソース１２１０に送信する。
【０１０３】
さらに、いくつかの例では、制御装置１２３０は、ビーム集束部品１２１４に、たとえば信号１２４４を使用して、基板の領域にわたって書込みビームを走査させることが可能である。その結果、制御装置１２３０は、基板をパターン化するように、システムの他の要素を誘導する。パターン化は、通常、制御装置に記憶されている電子設計パターンに基づく。いくつかの応用例では、書込みビームは、基板の上に被覆されたレジストをパターン化し、他の応用例では、書込みビームは、基板をエッチングするなど、直接パターン化する。
【０１０４】
そのようなシステムの重要な応用分野は、以前に記述したリソグラフィ方法において使用さ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・マスクを製作するために、電子ビームを使用して、クロミウム被覆ガラス基板をパターン化することが可能である。書込みビームが電子ビームであるような場合では、ビーム書込みシステムは、電子ビーム経路を真空に封入する。また、書込みビームが電子ビームまたはイオン・ビームである場合では、ビーム集束部品は、真空下において帯電粒子を基板上に集束させ、向けるための四重極レンズなどの電場生成装置を含む。書込みビームがｘ線、ＵＶ、または可視光線の放射などの放射ビームである他の場合では、ビーム集束部品は、放射を基板に集束させ、向けるための対応する光学機器を含む。
【０１０５】
以前に記述した干渉分光システムでは、４経路干渉計５５を使用した。８つの経路など、５つ以上の経路を使用する他のタイプの干渉計を使用することも可能である。
いくつかの実施態様について、上記で記述してきたが、他の実施形態も、以下の請求項の範囲内にある。
【０１０６】
たとえば、測定ミラーおよび基準ミラーは、内反射表面を有する結晶など、反射表面を有する物体によって置き換えることが可能である。反射器部品のミラーは、個別のミラーとすることが可能であり、または、複数反射表面を有する単一光学要素とすることが可能である。偏光ビーム・スプリッタは、非偏光ビーム・スプリッタによって置き換えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】干渉分光システムの図。
【図２】干渉計の図。
【図２Ａ】反射器部品の図。
【図２Ｂ】反射器部品の図。
【図２Ｃ】反射器部品の図。
【図３】干渉計の図。
【図４】干渉計の図。
【図５】干渉計の図。
【図６】干渉計の図。
【図７】干渉計の図。
【図８】干渉計の図。
【図９】干渉計の図。
【図９Ａ】干渉計の図。
【図９Ｂ】干渉計の図。
【図１０】干渉分光システムを含むリソグラフィ・スキャナの図。
【図１１】集積回路を作成する工程を記述するフロー・チャート。
【図１２】集積回路を作成する工程を記述するフロー・チャート。
【図１３】干渉分光システムを含むビーム書込みシステムの図。【Technical field】
[0001]
This description relates to multipath interferometry.
[Background]
[0002]
This application is incorporated by reference to Henry A. et al., Filed Aug. 23, 2001, which is incorporated herein by reference. Claims the benefit of Hill's US Provisional Patent Application No. 60 / 314,568 “ZERO SHEAR PLANE MIRROR INTERFEROMETER”.
[0003]
The displacement measurement interferometer monitors the change in position of the measurement object relative to the reference object based on the optical interference signal. The interferometer generates an optical interference signal by causing the measurement beam reflected from the measurement object to overlap and interfere with the reference beam reflected from the reference object.
[0004]
Referring to FIG. 1, a typical interferometry system 10 includes a source 20, an interferometer 30, a detector 40, and an analysis device 50. Source 20 includes a laser that provides input beam 25 to interferometer 30. In one example where heterodyne interferometry techniques are used, the input beam 25 includes two different frequency components that have orthogonal polarizations. An acousto-optic modulator can be used to introduce frequency division to generate two frequency components. Alternatively, the source 25 can include a Zeeman split laser to generate the frequency split. In other examples where homodyne interferometry techniques are used, the input beam 25 can have a single wavelength.
[0005]
In a heterodyne interferometry system, orthogonal polarization components are sent to an interferometer 30 where they are separated into a measurement beam and a reference beam. The reference beam travels along the reference path. The measurement beam travels along the measurement path. The reference beam and measurement beam are later combined to form an overlapping pair of outgoing beams 35. The interference between the overlapping pairs of outgoing beams includes information regarding the relative difference between the optical path length of the reference path and the optical path length of the measurement path. In homodyne interferometry systems, an unpolarized beam splitter can be used to separate the input beam into a measurement beam and a reference beam.
[0006]
In one example, the reference path is fixed, and the change in the optical path length difference corresponds to the change in the optical path length of the measurement path. In another example, the optical path lengths of both the reference path and the measurement path can be changed. For example, the reference path can contact a reference object that can move relative to the interferometer 30. In this case, the change in the optical path length difference corresponds to the change in the position of the measurement object with respect to the reference object.
[0007]
When the reference beam and the measurement beam have orthogonal polarizations, the intensity of at least one intermediate polarization of the outgoing beam overlap pair is selected to produce optical interference. For example, the polarizer can be positioned inside the interferometer 30 to mix the polarization of the overlapping pairs of outgoing beams. The mixture is later sent to the detector 40. Alternatively, the polarizer can be positioned inside the detector 40.
[0008]
The detector 40 measures the intensity of the selected polarization of the overlapping pair of outgoing beams to generate an interference signal. The detector 40 includes a photodetector that measures the intensity of the selected polarization of the overlapping pair of outgoing beams. The detector 40 can also include electronic components (such as amplifiers and analog-to-digital converters) that amplify the output of the photodetector to produce a digital signal corresponding to optical interference.
[0009]
In many applications, the measurement beam and the reference beam have orthogonal polarizations and different frequencies. The different frequencies can be generated by acousto-optic modulation, for example by laser-Zeeman splitting, or may be inherent in lasers using birefringent elements and the like. With orthogonal polarization, a polarizing beam splitter directs the measurement beam and reference beam to the measurement object and reference object, respectively, and combines the reflected measurement beam and the reflected reference beam to form overlapping out-going measurement and out-going reference beams Is possible. The overlapping out beams form an output beam that later passes through the polarizer.
[0010]
The polarizer mixes the polarization of the outing measurement beam and the outing reference beam to form a mixed beam. The outgoing measurement beam component and the outgoing reference beam component of the mixed beam interfere with each other, so the intensity of the mixed beam varies with the relative phase of the outgoing measurement beam and the outgoing reference beam. A detector measures the time-dependent intensity of the mixed beam and generates an electrical interference signal proportional to the intensity. Since the measurement beam and the reference beam have different frequencies, the electrical interference signal includes a “heterodyne” signal having a beat frequency equal to the frequency difference between the outing measurement beam and the outing reference beam.
[0011]
If the measurement path length and the reference path length are changed with respect to each other, such as by translating the stage containing the measurement object, the measurement beat frequency includes a Doppler shift equal to 2νnP / λ. Where ν is the relative velocity between the measurement object and the reference object, λ is the wavelength of the measurement beam and the reference beam, n is the refractive index of a medium such as air or vacuum through which the light beam passes, and p is the reference object and The number of paths to the measurement object. The change in the relative position of the measurement object corresponds to the change in the phase of the measurement interference signal, and the 2π phase change is approximately equal to the distance change L of λ / (np). L is a reciprocal distance change such as a distance change to the stage including the measurement object and a distance change from the stage.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0012]
Unfortunately, this equivalence is not always correct. Furthermore, the amplitude of the measurement interference signal can vary. The variable amplitude can later reduce the accuracy of the measurement phase change. Many interferometers include non-linearities, known as “periodic errors”. The periodic error can be expressed as a contribution to the phase and / or intensity of the measured interference signal and has a sinusoidal dependence on the change in the optical path length pnL. Specifically, the phase first harmonic period error has a sine wave dependence on (2πpnL) / λ, and the phase second harmonic period error has a sine wave dependence on 2 (2πpnL) / λ. . There may be higher order harmonic period errors.
[0013]
When the wavefront of the reference beam component and the wavefront of the measurement beam component have wavefront errors, the lateral displacement between the reference beam component and the measurement beam component of the output beam of the interferometer (ie, “beam shear”) There is also “non-periodic non-linearity” caused by changes in This can be explained as follows.
[0014]
The non-uniformity of the interferometer optics can cause wavefront errors in the reference and measurement beams. When the reference beam and measurement beam propagate collinearly through such an inhomogeneous part, the resulting wavefront errors are the same and the contribution to the interference signal cancels each other. More generally, however, the reference beam component and the measurement beam component of the output beam are laterally displaced from one another, ie, have a relative beam shear. Such beam shear results in wavefront errors that introduce errors in the interference signal derived from the output beam.
[0015]
Furthermore, in many interferometric systems, the beam shear changes as the position or angular orientation of the measurement object changes. For example, a change in relative beam shear may be introduced by a change in the angular orientation of the plane mirror measurement object. Furthermore, a change in the angular orientation of the measuring object generates a corresponding error in the interference signal.
[0016]
The effects of beam shear and wavefront error depend on the procedure used to detect the mixed output beam by mixing the components of the output beam with respect to the polarization state of the component for the purpose of generating an electrical interference signal. The mixed output beam can be detected, for example, by a detector that does not focus the mixed beam on the detector, by detecting the mixed output beam as a beam focused on the detector, or the mixed output beam can be single mode or multimode. Detection is possible by emitting into a mode optical fiber and detecting a portion of the mixed output beam transmitted by the optical fiber. The effects of beam shear and wavefront error also depend on the characteristics of the beam stop when the beam stop is used in a procedure that detects a mixed output beam. In general, interference signal errors are complicated when a mixed output beam is transmitted to a detector using an optical fiber.
[0017]
The amplitude variability of the measured interference signal may be the net result of several mechanisms. One mechanism is a relative beam shear between the reference and relative components of the output beam, for example as a result of a change in orientation of the measurement object.
[0018]
In dispersion measurement applications, optical path length measurements are performed at multiple wavelengths, such as 532 nm and 1064 nm, and are used to measure gas dispersion in the measurement path of a distance measuring interferometer. Dispersion measurement can be used to convert the optical path length measured by a distance measuring interferometer into a physical length. Such a conversion may be important because, even if the physical distance to the measurement object does not change, due to gas turbulence and / or due to changes in the average density of the gas in the measurement arm, This is because the measurement optical path length may change.
[Means for Solving the Problems]
[0019]
In general, in one aspect, the invention is a multi-path interferometer that reflects at least two beams along a plurality of paths including a first set of paths and a second set of paths through the interferometer. A multipath interferometer including a reflector, the reflector having a first alignment perpendicular to a direction of a path of a beam reflected by the reflector, wherein at least one of the reflectors is a first alignment If the beam path is misaligned during the first set of paths and the second set of paths, the shear imparted during the second set of paths is An interferometric spectroscopy system including an optical instrument for redirecting a beam after a first set of paths and before a set of second paths so as to erase the shear imparted during the set of paths And
[0020]
Implementations of the invention can include one or more of the following features. The optical instrument is configured to redirect the beams while maintaining shear size and orientation between the beams. One propagation path of the beam after being redirected by the optical instrument is parallel to the propagation path of the beam after completing the first set of paths. The reflector includes a planar reflective surface. The beam includes a reference beam that is directed to one of the reflectors maintained in a stationary position relative to the interferometer. The beam includes a measurement beam that is directed to one of the reflectors that is movable relative to the interferometer.
[0021]
Implementations of the invention can further include one or more of the following features. The path of the reference beam and the path of the measurement beam determine the optical path length difference. The change in optical path length difference indicates a change in position of one of the reflectors that is movable relative to the interferometer. The reflector includes a first reflector and a second reflector, and the beam includes a first beam directed to the first reflector and a second beam directed to the second reflector, the first reflector and Each of the second reflectors is movable relative to the interferometer. The path of the first beam and the path of the second beam determine the optical path length difference, and the change in the optical path length difference indicates a change in the relative position between the first reflector and the second reflector.
[0022]
Implementations of the invention can further include one or more of the following features. The first set of paths consists of two paths, in which each of the beams is reflected at least once by one of the reflectors. The second set of paths consists of two paths, in which each of the beams is reflected at least once by one of the reflectors. The multipath interferometer includes a beam splitter that separates an input beam into beams and directs the beams to a reflector. The beam splitter includes a polarizing beam splitter. The optical instrument consists of one reflective surface or includes an odd number of reflective surfaces. For each beam redirected by the optical instrument, the beam is reflected by the plane mirror such that the sum of the angles between the incident and reflected beams of the plane mirror is zero or an integer multiple of 360 degrees. The angle is measured in the direction from the incident beam to the reflected beam, and the angle has a positive value when measured in the counterclockwise direction and has a negative value when measured in the clockwise direction. .
[0023]
Implementations of the invention can further include one or more of the following features. The interferometer combines the beams after the beams pass through the first set of paths and the second set of paths to form an overlapping beam that exits the interferometer. The apparatus further includes an interferometer that generates an interference signal indicative of the optical path length difference between the beam paths in response to optical interference between the overlapping beams. Detectors include photodetectors, amplifiers, and analog to digital converters. The apparatus further includes an analyzer coupled to the detector for estimating a change in the optical path length difference of the beam based on the interference signal. The apparatus further includes a source that provides the beam. The two beams have different frequencies.
[0024]
In general, in another aspect, the invention is directed to a lithography system for use in fabricating an integrated circuit on a wafer. The system includes a stage that supports a wafer, an illumination system that images radiation that is spatially patterned on the wafer, a positioning system that adjusts the position of the stage relative to the imaging radiation, and the interference spectroscopy described above. And at least one of the systems.
[0025]
In general, in another aspect, the invention is directed to a lithography system for use in fabricating an integrated circuit on a wafer. The system includes a stage that supports the wafer, an illumination system that includes a radiation source, a mask, a positioning system, a lens component, and at least one of the interferometry systems described above. In operation, the source directs radiation through the mask to produce spatially patterned radiation, the positioning system adjusts the position of the mask relative to the wafer, and the lens component is spatially patterned. The radiation is imaged onto the wafer, and the interferometry system measures the position of the mask relative to the wafer.
[0026]
In general, in another aspect, the invention is directed to a beam writing system for use in fabricating a lithographic mask. The system includes a source that provides a write beam to pattern a substrate, a stage that supports the substrate, a beam directing component that delivers the write beam to the substrate, and a stage and beam directing component relative to each other. A positioning system for positioning and at least one of the interferometry systems described above are included. The interferometry system measures the position of the stage relative to the beam directing component.
[0027]
In general, in one aspect, the invention includes an interferometry that includes a multi-pass interferometer that includes a reflector that reflects at least a first beam along a first path and reflects the second beam along a second path. Target the system. Each of the first path and the second path includes at least a first set of paths and a second set of paths through the interferometer, and the reflector is perpendicular to the direction of the path of the beam reflected by the reflector. First alignment. The relative shear between the beam paths changes when the beam creates a first path and a second path through the interferometer when at least one of the reflectors has an alignment other than the first alignment. The interferometry system is configured after the first set of paths and the second so that the shear applied during the second set of paths erases the shear applied during the first set of paths. It further includes an optical instrument that redirects the beam before the set of paths.
[0028]
Implementations of the invention can include one or more of the following features. The first and second paths do not overlap during the first set of paths and the second set of paths. The interferometry system includes a beam splitter that separates an input beam into a first beam and a second beam before either the first beam or the second beam propagates through the first set of paths. The interferometry system further includes a second beam splitter that combines the first and second beams after both the first and second beams have propagated through the second set of paths. The interferometry system further includes a beam splitter that cooperates with the reflector to reflect the first beam along the first path and reflect the second beam along the second path. One of the reflectors is placed between the beam splitter and the other one of the reflectors. The multipath interferometer includes a differential plane mirror interferometer.
[0029]
In general, in one aspect, the invention is directed to an interferometry system that includes a multi-path interferometer that includes a reflector that reflects at least two beams along a multi-path through the interferometer. And The multiple paths include a first set of paths and a second set of paths. The reflector has a first alignment. The shear between the two beam paths is during the first path set and in the second path when one of the reflectors moves from the first alignment to a second alignment different from the first alignment. Changes during setting. The interferometry system eliminates the shear imparted in the first set of paths due to the deviation imparted during the second set of paths as one of the reflectors deviates from the first alignment. As such, it further includes optics that redirect the beam after the first set of paths and before the second set of paths.
[0030]
Implementations of the invention can include one or more of the following features. The interferometer further includes a polarizing beam splitter to separate the input beam into at least two beams. The optical instrument comprises an odd number of planar reflective surfaces.
[0031]
In general, in another aspect, the invention directs at least two beams along multiple paths including a first set of paths and a second set of paths through an interferometer, and the reflector is reflected by the reflector. Having a first alignment perpendicular to the direction of the path of the beam and the shear imparted in the first set of paths after the first set of paths and before the second set of paths. It is directed to interferometry that includes redirecting the beam and erasing with a shear applied in the second set of paths.
[0032]
Implementations of the invention can include one or more of the following features. Redirecting the beam includes using an odd number of plane mirrors to redirect the beam. Redirecting the beam includes redirecting the beam so that the beam after being redirected travels in a direction that is opposite but parallel to the direction of propagation of the beam before being redirected. Redirecting the beam includes redirecting the beam so that the size and direction of the beam shear after being redirected is the same as the size and direction of the beam shear before being redirected . The interferometry method further includes separating the input beam into at least two beams. Interferometry involves combining beams after multiple paths through an interferometer to form overlapping beams. Interferometry involves detecting an interference signal from overlapping beams. Interferometry involves estimating the change in one optical path length of a beam based on the interference signal. The interferometry method further includes estimating a change in optical path length difference between two of the at least two beams based on the interference signal.
[0033]
In general, in another aspect, the invention supports a wafer on a stage, images spatially patterned radiation on the wafer, adjusts the position of the stage relative to the imaging radiation, and is described above. It is directed to a lithographic method that includes measuring the relative position of the stage using an interference method.
[0034]
In general, in another aspect, the invention supports a wafer on a stage, directs radiation from a source through a mask to generate spatially patterned radiation, positions the mask relative to the wafer, and A lithographic method that includes measuring the position of the mask relative to the wafer using the interferometry described above and imaging the spatially patterned radiation onto the wafer.
[0035]
In general, in another aspect, the invention provides a write beam, supports the substrate on a stage, delivers the write beam to the substrate, and positions the stage relative to the write beam to pattern the substrate. And a beam writing method that includes measuring the relative position of the stage using the interferometry described above.
[0036]
In general, in another aspect, the invention directs at least two beams along a plurality of paths including a first set of paths and a second set of paths through an interferometer, and the reflector is in a first alignment. And the shear imparted in the first set of paths caused by one of the reflectors moving from the first alignment to the second alignment, the reflectors from the first alignment to the second alignment. Redirecting the two beams after the first set of paths and before the second set of paths so as to be erased by the shear applied in the second set of paths caused by moving to Interference spectroscopy including
[0037]
Implementations of the invention can include one or more of the following features. Interferometry involves separating the input beam into at least two beams. The interferometry method further includes superimposing the two beams after the second set of paths.
[0038]
Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the description in detail below.
Like reference symbols in the various drawings indicate like elements.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0039]
Referring to FIG. 2, the interferometry system 31 includes a four-path interferometer 55 and a reflector component 126. Interferometer 55 includes a polarizing beam splitter (PBS) 102, square wave plates 116, 118, a reference mirror 110, a measurement mirror 112, and a retroreflector 124. The PBS 102 receives the incoming beam 25 and directs the corresponding reference beam 106 (shown as a solid line) and the corresponding measurement beam 108 (shown as a broken line) along separate paths and combines the beams to go out of overlap. A beam 35 is formed.
[0040]
The beam shear of the outgoing beam 35 can be reduced by the reflector component 126 (encircled by a broken line). The reflector component 126 is optically inserted between the first two and last two paths of the reference and measurement beams through the interferometer. The reflector component 126 is configured such that the shear magnitude and direction of the reference beam and the measurement beam are maintained after being reflected by the reflector component.
[0041]
In the example shown in FIG. 2, this is because three plane mirrors 128, 130, arranged with respect to the reference beam and the measurement beam so that the beam is redirected in a direction parallel to the original propagation direction but opposite. This is accomplished by including 132 in the reflector component. In one example, the mirrors are oriented such that the angles between the illustrated horizontal line and mirrors 128, 130, and 132 are 67.5 degrees, 22.5 degrees, and 45 degrees, respectively. This configuration helps to maintain accurate overlap of the exit beam 35 and reduce beam shear when the measurement mirror 112 and / or the reference mirror 110 are not properly aligned with the PBS 102.
[0042]
For example, if the measurement mirror 112 is tilted at a slight angle with respect to the position 134, as indicated by the dashed line, the measurement beam 109 and the reference beam 111 are from the mirrors 112 and 110 on the second path through the PBS. After being reflected, it is parallel but not coextensive (ie, a shear exists between the two beams). When describing beams at different positions, different reference signs are used to refer to the same beam.
[0043]
When reflected by mirrors 128, 130, and 132, beams 109 and 11 become beams 113 and 115, respectively. The shear size and direction between beams 115 and 113 is the same as the shear size and direction between beams 111 and 109. When beam 113 creates the third and fourth paths through PBS 102, beam 113 generates a shear that substantially eliminates the shear caused by the tilt of mirror 112 during the first and second paths. Reflected by the tilt mirror 112. After being reflected by the tilting mirror 112 during the fourth path, the measurement beam 117 becomes parallel and coincident with the reference beam 119, so that there is almost no shear between the two outgoing beams. Similar analysis is applied to the tilt of the reference beam and the reference mirror.
[0044]
The three plane mirrors of the reflector component 126 can be arranged in several different configurations. 2A and 2B show two examples of suitable configurations for the reflector component 126. The mirrors are arranged such that the sum of the angles between the incident beam and the reflected beam is zero or an integer multiple of 360 degrees. In FIG. 2A, angle α has a negative value (representing a clockwise rotation from beam 200 to beam 201), angle β has a negative value, and angle γ has a positive value. (Represents a counterclockwise rotation from beam 202 to beam 203). The mirrors 128, 130, and 132 are arranged so that α + β + γ = 0. In FIG. 2B, the angles α, β, and γ have positive values (representing a counterclockwise rotation from the incident beam to the reflected beam of the mirror). The mirrors 128, 130, and 132 are arranged such that α + β + γ = 360 degrees. In general, the mirrors can be arranged in various configurations as long as the sum of α, β, and γ is zero or an integral multiple of 360 degrees.
[0045]
In FIGS. 2A and 2B, the mirror has a normal that lies in a common plane (the plane of FIGS. 2A and 2B). In general, the mirror normal is not in a common plane, but it is possible to design the reflector component to still compensate for the shear caused by the tilt of the measurement mirror. For example, in FIG. 2C, the reflector component 208 includes mirrors 128, 130, 132 and a cube corner retroreflector 204, which has a total of six reflective surfaces (the retroreflector reflective surface method). The line is not on a common plane). Mirrors 128, 130, and 132 are configured such that beam 205 is parallel to beam 200, and both beams 200 and 205 travel in the same direction. The retroreflector 204 redirects the beam 205 to the beam 206. Beam 206 is parallel to beam 205 but travels in the opposite direction. The reflector component 208 has the same conversion characteristics as the reflector component 126 of FIG. 2A or 2B, so that the beam shear magnitude and direction of the beam 206 is the same as the beam shear magnitude and direction of the beam 200. The same.
[0046]
In the example shown in FIGS. 2-2B, the reflector component 126 included three flat mirrors. In other examples, other odd (greater than 3) plane mirrors can be used as well. Due to the odd number of reflections from mirrors having normals in the common plane, the shear direction and size between the beams incident on the reflector component is the same as the shear direction and size between the beams reflected from the reflector component. become. In this case, the shear is caused by the inclination of the measuring mirror.
[0047]
The reflector part shown in FIGS. 2 to 2C is a beam component produced by an arbitrary rotation of the measuring mirror, i.e. a rotation about one of two axes perpendicular to each other and perpendicular to the normal of the measuring mirror. It is possible to compensate for shear. The shear applied to the measurement beam during the first path and the second path is applied to the measurement beam during the third path and the fourth path regardless of the size and direction of the shear due to the tilt of the measurement mirror. Erased by shear.
[0048]
Referring to FIG. 3, the PBS 102 includes a beam splitting surface 114 that separates the orthogonal component of the input beam 25 into a reference beam 106 and a measurement beam 108. The measurement beam 108 (transmitting the surface 114) is most polarized in a direction parallel to the plane of incidence and is referred to as a “p-polarized” beam. Here, the incident plane is parallel to the plane of the paper of FIG. The reference beam 106 (reflected from the surface 114) is most polarized in a direction perpendicular to the plane of incidence and is referred to as an “s-polarized” beam. 4 and 6, short lines on the beam are used to represent p-polarized light and points on the beam are used to represent s-polarized light.
[0049]
The reference beam 106 travels along a reference path that contacts the reference mirror 110. The measurement beam 108 travels along a measurement path that contacts the measurement mirror 112. Both the reference mirror and the measurement mirror are plane mirrors. In the figure, the beam overlaps the path the beam travels, so the beam and path are represented by the same line. The measurement plane mirror 112 can be attached to an object (such as a lithography stage 113). The reference beam 106 and the measurement beam 108 are four times in this example, but after several passes through the PBS 102, they are combined to form a pair of overlapping outing beams 35.
[0050]
As the measurement mirror 112 moves from the position 146 to another position 148, the optical path length difference between the reference path and the measurement path changes, thereby allowing the overlapping outing beam 35 to be detected by the detector 40. Interference changes. An analyzer (such as 50) then calculates a physical change Δ in position based on the change in optical path length difference.
[0051]
Referring to FIG. 4, the measurement beam 108 creates four paths through the interferometer 55. The following description of the four paths assumes that measurement mirror 112 and PBS 102 are initially aligned so that the surface of mirror 112 is positioned at a 45 degree angle with respect to beam splitting surface 114. Yes. The starting and ending points for each path are selected for illustration only.
[0052]
During the first path, the beam 108 is point P on the beam splitting surface 114. 1 At point P 2 And then the point P on the surface 114 Three Finally contact. In FIG. 4, the portions of the beam 108 traveling toward and from the mirror 112 are shown spaced apart for clarity of illustration. In practice, the point P 2 When the angle of incidence of beam 108 on mirror 112 at zero is zero, the beams traveling to and from the mirror are coincident, ie, have a parallel propagation direction.
[0053]
During the second path, beam 108 is at point P. Three At point P Four At the point P 20 Exits PBS 102 and propagates toward reflector component 126. As beam 108 travels toward reflector component 126, it is referred to as intermediate beam 134. Interferometer 30 is configured such that intermediate beam 134 is parallel to input beam 25.
[0054]
The reflector component 126 includes flat mirrors 128, 130, and 132. The beam 108 is sequentially point P 9 At a point P Ten At a point P 11 Is reflected by the plane mirror 132. When beam 108 travels away from reflector component 126, it is referred to as return intermediate beam 136. Mirrors 128, 130, and 132 are oriented so that the normals of the surfaces of mirrors 128, 130, and 132 are parallel to a common plane (such as the plane of FIG. 4). The mirrors 128, 130, and 132 are also oriented so that the return intermediate beam 136 is parallel to the intermediate beam 134 and the two beams travel in opposite directions.
[0055]
During the third path, beam 108 is at point P. twenty one Enter PBS at point P Five Through surface 114. Beam 108 is at point P 6 Is reflected by the mirror 112 at 7 To touch. During the fourth path, beam 108 is at point P. 7 At point P 8 Is reflected by the mirror 112 and finally becomes an outgoing beam 146. The interferometer 30 is configured such that the return intermediate beam 136 is parallel to the outgoing beam 146. The outgoing beam 146 is parallel to the input beam 25 because the beam 136 is parallel to the beam 134 and the beam 134 is parallel to the input beam 25. Further, the output beam 146 has no measurement beam shear relative to the reference beam.
[0056]
P 2 If the angle of incidence of the beam 108 on the mirror 112 at is non-zero, the beam 108 is reflected by the mirror 112 before the point P 1 The original route back to is never followed.
[0057]
Referring to FIG. 5, when the measurement mirror 112 is tilted at an angle with respect to the beam splitting surface 114, the beam 108 twenty two Point P on the surface 114 after being reflected by the mirror 112 at 11 (Point P 1 Instead of contact). The mirror 112 is shown as a solid line when placed at the alignment position 132 and is shown as a dashed line when placed at the tilted position 134 (ie, tilted relative to the alignment one 132). The solid line is P 2 The measurement path (referred to as the initial measurement path) on which the beam 108 travels when the mirror 112 is at the alignment position 132 so that the angle of incidence of the beam 108 on the mirror 112 at zero is zero. A dashed line is used to indicate a measurement path (referred to as a modified measurement path) when the mirror 112 is at the tilt position 134. The difference between the initial measurement path and the modified measurement path increases as the beam 108 travels toward the reflector component 126.
[0058]
When the mirror 112 is tilted, the beam 108 is reflected by the beam splitting surface 114 and the retroreflector 124 during the first path. The beam 108 travels along the path indicated by the broken line, and the point P 11 , P 12 , P 13 , P 14 , And P 15 Sequentially contact. Retroreflector 124 includes, for example, a cube corner reflector having three internally reflective surfaces. Point P in the second path 15 After being reflected from the beam P 16 , P 17 , And P 18 At point P 19 Pass through.
[0059]
To facilitate the description of the shift in the beam path when the mirror 112 is tilted, the point P Four And P 9 Is called the route 1 and the point P 15 And P 16 Is called the route 2 and the point P 11 And P 6 Is called the route 3 and the point P 18 And P 19 A path connecting the two is called a path 4. The beam 108 is when the mirror 112 is in the initial alignment position, i.e. the point P. 2 Travel along paths 1 and 3 when the angle of incidence of beam 108 on mirror 112 at zero is zero. Beam 108 travels along paths 2 and 4 when mirror 112 is tilted with respect to the initial alignment position. Mirrors 128, 130, and 132 are positioned and positioned so that when path 2 is parallel to path 1 and offset from path 1, path 4 is parallel to path 3 and offset from path 3. Oriented. Shear distance δ between path 3 and path 4 2 Is the distance δ of the deviation between route 1 and route 2 1 Is the same. Further, the direction of deviation from the path 3 to the path 4 (downward in the figure) is the same as the direction of deviation from the path 1 to the path 2.
[0060]
When the direction of displacement of the intermediate beam 134 caused by the tilt of the mirror 112 (shift from path 1 to path 2) is the same as the direction of the return intermediate beam 136 (displacement from path 3 to path 4), the initial measurement beam The difference between the path and the modified measurement beam path decreases as the beam 108 travels away from the reflector component 126 to create the third and fourth paths through the interferometer 30. As shown in FIG. 3, when both the reference mirror 110 and the measurement mirror 112 are in the initial alignment position, the measurement beam 108 and the reference beam 106 exit the interferometer 30 along a coextensive path ( That is, beams 106 and 108 travel in parallel and in the same direction, completing the overlap). Thus, as the difference between the initial measurement path and the modified measurement path decreases during the third and fourth paths, the beam shift between the measurement beam 108 and the reference beam 106 also decreases.
[0061]
The reduction in the difference between the initial measurement path and the modified measurement path can be shown as follows. Referring to FIG. 6, ray 1 and ray 2 are respectively point P. twenty two Emitted from the point P 11 And P 1 It is assumed to propagate toward Ray 1 and ray 2 are reflected by the beam splitting surface 114 and retroreflector 124 to produce a region S 1 To S 2 , S Three , S Four S through Five Further away as you progress to. Ray 1 is at point P 11 , P twenty four , P 26 , P 27 , And P 29 To touch. Ray 2 is P 1 , P twenty three , P twenty five , P 28 , And P Four To touch. Similarly, ray 3 and ray 4 are at point P. twenty three Emitted from the point P twenty four And P twenty five It is assumed to propagate toward The two rays are in the region S 6 To S 7 , S 8 , S 9 S through Ten Further away as you progress to. Ray 3 is point P twenty four , P 30 , P 31 , P 32 , And P 33 To touch. Ray 4 is at point P twenty five , P 34 , P 35 , P 36 , And P 6 To touch. Since the path lengths traveled by rays 1, 2, 3, and 4 are the same, if the angle between rays 1 and 2 is equal to the angle between rays 3 and 4, point P 6 And P 33 Distance and point P Four And P 29 The distance to is the same.
[0062]
Point P Four And P 29 Is the amount of deviation between the original measurement path and the modified measurement path after creating the first and second paths through which the measurement beam passes through the interferometer 55 when the mirror 112 is tilted. Can be considered. Point P 6 And P 33 Can be regarded as the amount of deviation between the original measurement path and the modified measurement path after the measurement beam is retro-reflected by the reflector component 126. Region S Ten To S 9 , S 8 , S 7 , S 6 Through point P twenty three If the deviation is tracked up to, it can be seen that the deviation is eliminated when the measurement beam creates the third and fourth paths through the interferometer 55.
[0063]
The above difference assumes that the angle between rays 1 and 2 is equal to the angle between rays 3 and 4. This assumption is that the path 4 is parallel to the path 2 and the distance δ 1 Is the distance δ 2 Is true because the point P 33 And P 32 The path connecting 29 And P 27 Is parallel to the path connecting 32 And P 31 The path connecting 27 And point P 26 For example, it is parallel to the path connecting the two.
[0064]
Referring to FIG. 7, here the point P 1 Consider the reference beam 106 formed by the component of the input beam 25 having s-polarization reflected by the beam splitting surface 114 at. Beam 106 creates four paths through interferometer 55. The following is when the mirror 110 is in the aligned position, i.e. the point P 12 Four paths are described when the angle of incidence of the beam 114 on the mirror 110 at zero is zero. During the first path, beam 106 is at point P. 1 At point P 12 Reflected by the reference mirror 110 and reflected by the retroreflector 124 at P Three To touch. During the second path, beam 106 is at point P. 13 Reflected by the mirror 110 and received and reflected by the reflector component 126 at point P Five To touch. During the third path, beam 106 is at point P. 14 Reflected by the mirror 110 and reflected by the retroreflector 124 at P 7 To touch. During the fourth path, beam 106 moves to point P. 15 Is reflected by the mirror 110 to form an outgoing beam 138.
[0065]
Referring to FIG. 8, when the mirror 110 is in the initial alignment position 138, the beam 106 travels a path indicated by a solid line called the initial reference path. When the mirror 110 is in the tilted position 140 (ie, tilted with respect to the alignment position 138), the beam 106 travels a path indicated by a dashed line called a corrected reference path. As the beam 106 travels toward the reflector component 126 during the first and second paths through the interferometer, the difference between the initial reference path and the corrected reference path increases.
[0066]
When the beam 106 is reflected by the reflector component 126, the direction of the shift (or shift) of the intermediate beam 142 caused by the tilt of the mirror 110 (position 138 to position 140) is downward in the figure and the return intermediate beam It is the same as the direction of shift (or shift) of 144. Since the magnitude and direction of the deviation between the intermediate beam 142 and the return intermediate beam 144 are the same, the deviation between the initial reference path and the corrected reference path is in the second and fourth paths through which the beam 144 passes the interferometer. Decreases as it moves away from the reflector component 126. The analysis for the reduction of the deviation of the corrected reference path is similar to the analysis for the corrected measurement path of FIG. As the deviation between the initial reference path and the integrated reference path decreases, the deviation between the reference beam 106 and the measurement beam 108 also decreases.
[0067]
Referring to FIG. 9, in another example of an interferometry system 32, a reference mirror 110 is attached to a reference object 156 that can be stationary or movable. A mirror 112 is attached to a measurement object 158 that is movable relative to a reference object 156. As an example, the reference object 156 can be a stage on which a wafer is mounted, and the measurement object 158 can be an e-beam stage used to write a pattern onto the wafer. is there.
[0068]
The mirror 110 is positioned such that the angle of incidence of the beam 106 with respect to the surface 150 of the mirror 110 is zero. Reference beam 106 is reflected by fold mirror 154 as beam 106 travels between PBS 102 and mirror 110. The operation principle of the interferometer 32 is the same as the operation principle of the interferometer 31. The change in the interference of the overlapping outgoing beam 35 represents the change in the optical path length difference between the reference path and the measurement path. The change in relative position between the mirrors 110 and 112 is calculated using the change in optical path length difference.
[0069]
In the interferometry system of FIG. 9, when the reference mirror 110 is intended to be movable, it tends to tilt more easily than the reference mirror of FIG. 2, which is intended to be fixed with respect to the interferometer.
[0070]
Referring to FIG. 9A, interferometry system 33 includes a differential plane mirror interferometer 160 that directs measurement beam 108 and reference beam 106 along a plurality of paths through the interferometer. Interferometer 160 includes a PBS 162 that separates input beam 25 into reference beam 106 and measurement beam 108 and a mirror 164 for directing beam 106 such that beam 106 travels in a direction parallel to beam 108. Half-wave plate 176 is used to rotate the polarization direction of beam 106 by 90 degrees so that beams 106 and 108 have the same polarization as they pass through interferometer 160. This causes beams 106 and 108 to travel in parallel paths through the interferometer.
[0071]
The reference mirror 166 is fabricated with a hole so that the beam 108 passes through the mirror 166 while the beam 106 is reflected by the mirror 166. Beams 106 and 108 create two paths through interferometer 160 such that each forms intermediate beams 170 and 168, respectively. Intermediate beams 170 and 168 are directed by reflector component 126 to form return intermediate beams 174 and 172, respectively. Return intermediate beams 172 and 174 create two paths through interferometer 160 such that each forms beams 178 and 176, respectively. Beam 178 passes through the half-wave plate to form beam 180, whereby the polarization directions of beams 176 and 180 are orthogonal. Beam 180 is reflected by mirror 182 and combined with beam 176 by polarizing beam splitter 184 to form the reference beam component and measurement beam component of output beam 35.
[0072]
When the mirror 164 is in the aligned position so that the angle of incidence of the beam 108 with respect to the reflective surface 186 of the mirror 164 is zero, the intermediate beams 168 and 170 are parallel and the relative beam shear deviation δ. Three Have The return intermediate beams 172 and 174 are also parallel and have a relative beam shear δ Three Have
[0073]
The intermediate beam 168 is not parallel to the beam 170 when the mirror 164 is in a tilted position so that the angle of incidence of the beam 108 on the reflective surface 186 is not zero. After the reference beam and measurement beam create the first and second paths through the interferometer 160, the relative beam shear between the beams 168 and 170 is an amount δ due to the tilt of the mirror 164. Four Assume that only changes. Reflector component 126 has the same amount of change in relative shear between beams 172 and 174, δ. Four And is designed to redirect beams 170 and 168 to beams 174 and 172 so that they are in the same direction. For example, if the mirror 164 is slightly rotated clockwise, the beam 168 will have an amount (δ Four And so on). The reflector component 126 has the same amount of beam 172 (δ Four Etc.) designed to shift downwards only. As the reference and measurement beams create the third and fourth paths through the interferometer 160, the relative beam shear changes are eliminated, so the relative beam shear of beams 176 and 178 is mirror 164. It is still the same regardless of the slope. As a result, the measurement beam component and the reference beam component of the output beam 35 have the same spread (that is, the two beam components travel in the same direction and complete the overlap).
[0074]
Referring to FIG. 9B, in another example of an interferometry system 216, the interferometer 218 separates the input beam 210 into a reference beam 106 and a measurement beam 108 that create four paths through the interferometer. including. Using a single mirror 214, the measurement beam and the reference beam after traveling the first path and the second path, but before traveling the third path and the fourth path through the interferometer, and Reflect the reference beam. The beam splitter 102 combines the reference beam and the measurement beam to generate an output beam 212 after the reference beam and the measurement beam travel through four paths through the interferometer. The input beam 210 and the output beam 212 will overlap. The input beam and output beam can be separated by any suitable device such as a beam splitter or an optical circulator.
[0075]
In the example shown in FIGS. 2 to 9, the interferometer 55 is a Michelson type interferometer. Interferometers described in the literature incorporated herein by reference (for example, C. Zonori, “Differential interferometers arrangements for distances and innovations sr. Other forms of interferometer can be used, such as page 106 (1989). For example, the interferometer can be configured to measure changes in the position of an object in multiple axes.
[0076]
The measurement beam component and the reference beam component of the intermediate beam are beam components having the same spread (beams 109 and 111 in FIG. 2), and the propagation direction is parallel to the propagation direction of the input beam. The intermediate beam is shifted laterally because either the measurement plane mirror or the reference plane mirror is tilted. The magnitude of the shift is 4αLα for the rotation of the measuring mirror at an angle α and 4βLβ for the rotation of the reference mirror at an angle β. However, Lα and Lβ are physical lengths in one direction of the measurement path and the reference path, respectively.
[0077]
In general, the rotation of the measurement mirror 112 is about an axis (not shown) perpendicular to the entrance plane (a plane parallel to the paper surface of FIG. 2). The rotation of the reference mirror 110 is about another axis (not shown) that is also perpendicular to the entrance plane. The rotation of the measurement mirror 112 and the reference mirror 110 are independent of each other, so the corresponding shear addition is treated as a vector. Thus, when both mirrors 110 and 112 are misaligned, the amount of shear between the measurement beam and the reference beam is equal to the amount of beam shear when mirror 110 is aligned with misaligned mirror 112. , Equal to the sum of the amount of beam shear when the mirror 110 is misaligned with the alignment mirror 112. The reflector component 126 corrects the entire shear when both mirrors are tilted.
[0078]
The reflector component 126 is configured such that the shear of the return intermediate beams 113 and 115 (FIG. 2) is the same for both the magnitude and direction of the shear of the intermediate beams 109 and 111. The advantage of this configuration is that the lateral shear of the outgoing beam 35 is reduced, so that the interference signal measured by the detector 40 is measured when the mirror 110 and / or mirror 112 is tilted. The optical path length difference caused by the change in the position 112 is accurately expressed.
[0079]
An advantage of the present invention is that there is no lateral shear of the interferometer output beam relative to the interferometer because the measurement or reference object mirror is tilted.
Another advantage is that the lateral shear of the outgoing beam 35 at the detector 40 is reduced when the mirror 110 and / or the mirror 112 are tilted. This is particularly important when using optical fibers to transport the output beam to a remote detector.
[0080]
Shear correction reduces non-linear aperiodic errors in the detected heterodyne signal.
Interferometry systems 31 and 32 provide highly accurate measurements and are particularly useful in lithographic applications used in the manufacture of large scale integrated circuits such as computer chips. Lithography is a key technology driver in the semiconductor manufacturing industry. Overlay improvement is one of the five most difficult challenges down to and below 100 nm line width (design basis dimension) (see, eg, Semiconductor Industry Roadmap, p82 (1997)).
[0081]
The overlay is directly dependent on the performance, ie, accuracy and precision, of the distance measuring interferometer used to position the wafer and reticle (or mask) stages. Since the lithography tool can produce products of $ 50-100 M / year, the economic value of the improved performance distance measurement interferometer is enormous. Each 1% increase in lithography tool yield yields an economic benefit of approximately $ 1M / year for integrated circuit manufacturers, which is a significant competitive advantage for lithography tool vendors.
[0082]
The function of the lithography tool is to direct spatially patterned radiation onto the photoresist-coated wafer. This process includes determining which location on the wafer receives the radiation (alignment) and applying radiation to the photoresist at that location (exposure).
[0083]
In order to properly position the wafer, the wafer includes alignment marks on the wafer that can be measured by dedicated sensors. The measurement position of the alignment mark determines the position of the wafer in the tool. This information, along with the desired patterning specification of the wafer surface, guides the alignment of the wafer to the spatially patterned radiation. Based on such information, a translatable stage that supports the photoresist-coated wafer moves the wafer so that the radiation exposes the exact location of the wafer.
[0084]
During exposure, a radiation source illuminates the patterned reticle, and the reticle scatters the radiation so as to produce spatially patterned radiation. A reticle is also referred to as a mask, and these terms are used interchangeably below. In the case of reduction lithography, a reduction lens collects scattered radiation and forms a reduction image of the reticle pattern. Alternatively, in the case of proximity printing, the scattered radiation travels a short distance (usually on the order of microns) and then contacts the wafer to create a 1: 1 image of the reticle pattern. Radiation initiates a photochemical process in the resist, converting the radiation pattern into a latent image in the resist.
[0085]
The interferometry system is an important component of a positioning mechanism that controls the position of the wafer and reticle and registers a reticle image on the wafer. If such an interferometry system includes the features described above, the accuracy of the distance measured by the system is increased because the error contribution to the distance measurement is minimized.
[0086]
In general, a lithography system, also referred to as an exposure system, typically includes an illumination system and a wafer positioning system. The illumination system includes a radiation source that provides radiation, such as ultraviolet, visible light, x-ray, electron, or ion radiation, and imparts a pattern to the radiation, thereby generating spatially patterned radiation. For use with a reticle or mask. Further, in the case of reduction lithography, the illumination system can include a lens component for imaging spatially patterned radiation onto the wafer. The imaging radiation exposes the resist coated on the wafer. The illumination system also includes a mask stage that supports the mask and a positioning system for adjusting the position of the mask stage relative to radiation directed through the mask. The wafer positioning system includes a wafer stage for supporting the wafer and a positioning system for adjusting the position of the wafer stage relative to the imaging radiation. Integrated circuit fabrication can include multiple exposure steps. For general references on lithography, see, for example, U.S. Pat. R. Sheets, B.I. W. Smith, “Microligography: Science and Technology (Marcel Dekker, Inc., New York, 19983.
[0087]
The interferometry system described above can be used to accurately measure each position of the wafer stage and mask stage relative to other components of the exposure system, such as lens components, radiation sources, or support structures It is. In such cases, the interferometry system can be attached to a stationary structure and the measurement object can be attached to a movable element, such as one of a mask stage and a wafer stage. Alternatively, it is possible to reverse the situation and attach the interferometry system to a movable object and attach the measurement object to a stationary object.
[0088]
More generally, such an interferometry system can be used to measure the position of any one component of the exposure system relative to any other component of the exposure system. In an exposure system, the interferometry system is attached to, supported by, or supported by one of the components.
[0089]
An example of a lithographic scanner 1100 that uses an interferometry system 1126 is shown in FIG. An interferometry system 1126 is used to accurately measure the position of a wafer (not shown) within the exposure system. Here, the stage 1122 is used to position and support the wafer relative to the exposure station. The scanner 1100 includes a frame 1102 that mounts other support structures and various components mounted on those structures. A lens housing 1106 is mounted on the exposure base 1104, and a reticle stage or mask stage 1116 used for supporting the reticle or mask is mounted on the lens housing. A positioning system for positioning the mask relative to the exposure station is indicated schematically by element 1117. The positioning system 1117 can include, for example, piezoelectric transducer elements and corresponding control electronics.
[0090]
In another example of a lithographic scanner, one or more interferometry systems are used to locate the mask stage 1116 as well as other movable elements that must be accurately monitored in the process of fabricating the lithographic structure. It is also possible to measure accurately.
[0091]
A support base 1113 on which the wafer stage 1122 is mounted is suspended below the exposure base 1104. Stage 1122 includes a plane mirror 1128 that reflects a measurement beam 1154 directed to stage 1122 by interferometry system 1126. A positioning system for positioning the stage 1122 relative to the interferometry system 1126 is indicated schematically by element 1119. The positioning system 1119 can include, for example, piezoelectric transducer elements and corresponding control electronics. The measurement beam is reflected back toward the interferometry system 1126 mounted on the exposure base 1104. The interferometry system 1126 can include any of the previously described examples of interferometry systems.
[0092]
In operation, a radiation beam 1110, such as an ultraviolet (UV) beam from a UV laser (not shown), passes through the beam shaping optics component 1112, is reflected from the mirror 1114, and then travels downward. The radiation beam then passes through a mask (not shown) mounted on the mask stage 1116. A mask (not shown) is imaged on a wafer (not shown) on the wafer stage 1122 via a lens component 1108 mounted on the lens housing 1106. The base 1104 and the various components supported thereby are isolated from environmental changes by a damping system indicated by the spring 1120.
[0093]
Other examples of lithographic scanners use one or more of the previously described interferometry systems, eg, but not limited to multiple axes associated with a wafer stage and reticle (or mask) stage. It is possible to measure the distance and angle along. It is also possible to expose the wafer using other beams, including x-ray beams, electron beams, ion beams, visible light beams, etc., rather than UV laser beams.
[0094]
In some examples, the lithography 1100 scanner can include what is known as a column reference. In such an example, the interferometry system 1126 directs a reference beam (not shown) along an external reference path, which overlies some structure that directs the radiation beam toward the lens housing 1106, etc. Contact an attached reference mirror (not shown). The reference mirror reflects the reference beam back to the interferometry system 1126. An interference signal is generated by the interferometry system 1125 by combining the measurement beam 1154 reflected from the stage 1122 and the reference beam reflected from a reference mirror mounted on the lens housing. The interference signal represents a change in the position of stage 1122 relative to the radiation beam. Further, in other examples, the interferometry system 1126 can be positioned to measure changes in the position of the reticle (or mask) stage 1116 or other movable component of the scanner system. Finally, the interferometry system can be used in a similar manner with a lithography system that includes a stepper in addition to or instead of a scanner.
[0095]
Lithography is an important part of a manufacturing method for making semiconductor devices. The steps of such a manufacturing method are outlined (see, for example, US Pat. No. 5,483,343). These steps are described below with respect to FIGS. FIG. 11 is a flow chart of the order of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor chip (IC or LSI), a liquid crystal panel, or a CCD. Step 1151 is a design process for designing a circuit of the semiconductor device. Step 1152 is a mask manufacturing process based on circuit pattern design. Step 1153 is a process for manufacturing a wafer by using a material such as silicon.
[0096]
Step 1154 is a wafer process called a preliminary process, in which a circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. In order to form a circuit on the wafer corresponding to the circuit pattern on the mask with sufficient spatial resolution, positioning of the lithography tool with respect to the wafer by interference spectroscopy is required. The interferometry and systems described herein can be particularly useful to improve the effectiveness of lithography used in wafer processes.
[0097]
Step 1155 is an assembling step called a post-process in which the wafer processed in step 1154 is formed on a semiconductor chip. This process includes assembly (square cutting and bonding) and mounting (chip sealing). Step 1156 is an inspection step, in which an operation inspection, a durability inspection, and the like of the semiconductor device created in Step 1155 are performed. Through these processes, the semiconductor device is completed and shipped (step 1157).
[0098]
FIG. 12 is a flowchart showing details of the wafer process. Step 1161 is an oxidation process for oxidizing the surface of the wafer. Step 1162 is a CVD process for forming an insulating film on the wafer surface. Step 1163 is an electrode formation process for forming electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 1164 is an implantation process for implanting ions into the wafer. Step 1165 is a resist process for adding a resist (photosensitive material) to the wafer. Step 1166 is an exposure process in which the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by the exposure apparatus described above by exposure (that is, lithography). Again, as described above, the accuracy and resolution of such a lithographic process is improved by using the interferometry system and method described herein.
[0099]
Step 1167 is a growth process for growing the exposed wafer. Step 1168 is an etching process for removing portions other than the grown resist image. Step 1169 is a resist separation process for separating the resist material remaining on the wafer after the etching process. By repeating these processes, a circuit pattern is formed on the wafer and superimposed.
[0100]
The interference spectroscopy system described above can also be used in other applications where it is necessary to accurately measure the relative position of an object. For example, in applications where a writing beam such as a laser, x-ray, ion, or electron beam marks a pattern on a substrate as the substrate or beam moves, an interferometry system is used to write to the substrate. It is possible to measure the relative motion with the beam.
[0101]
Referring to FIG. 13, an example beam writing system 1200 includes an interferometry system 1220 that uses a column reference. Source 1210 generates a write beam 1212. Beam focusing component 1214 directs the radiation beam toward substrate 1216 supported by movable stage 1218. To determine the relative position of stage 1218, interferometry system 1220 directs reference beam 1222 to mirror 1224 mounted on beam focusing component 1214 and measurement beam 1226 mounted on mirror 1228 mounted on stage 1218. Turn to.
[0102]
The interferometry system 1220 can be any of the previously described interferometry systems. The change in position measured by the interferometry system corresponds to the change in the relative position of the writing beam 1212 on the substrate 1216. The interferometry system 1220 transmits a measurement signal 1232 representing the relative position of the writing beam 1212 on the substrate 1216 to the controller 1230. The controller 1230 sends an output signal 1234 to the base 1236 that supports and positions the stage 1218. Further, to change the intensity of the writing beam 1212 such that the writing beam contacts the substrate 1216 with sufficient intensity to cause photophysical or photochemical changes only at selected locations of the substrate, or To block 1212, the controller 1230 sends a signal 1238 to the source 1210.
[0103]
Further, in some examples, the controller 1230 can cause the beam focusing component 1214 to scan the writing beam over the area of the substrate using, for example, the signal 1244. As a result, the controller 1230 guides other elements of the system to pattern the substrate. Patterning is usually based on electronic design patterns stored in the controller. In some applications, the write beam patterns the resist coated on the substrate, and in other applications, the write beam patterns directly, such as etching the substrate.
[0104]
An important field of application of such systems is the manufacture of masks and reticles used in previously described lithographic methods. For example, a chromium-coated glass substrate can be patterned using an electron beam to produce a lithographic mask. In cases where the writing beam is an electron beam, the beam writing system encapsulates the electron beam path in a vacuum. Also, when the writing beam is an electron beam or ion beam, the beam focusing component includes an electric field generating device such as a quadrupole lens for focusing and directing charged particles onto the substrate under vacuum. In other cases where the writing beam is a radiation beam, such as x-ray, UV, or visible radiation, the beam focusing component includes corresponding optics for focusing and directing the radiation onto the substrate.
[0105]
In the interference spectroscopy system described previously, a four-path interferometer 55 was used. It is also possible to use other types of interferometers that use more than four paths, such as eight paths.
Several embodiments have been described above, but other embodiments are within the scope of the following claims.
[0106]
For example, the measurement mirror and the reference mirror can be replaced by an object having a reflective surface, such as a crystal having an internal reflective surface. The mirrors of the reflector component can be individual mirrors, or can be a single optical element with multiple reflective surfaces. The polarizing beam splitter can be replaced by a non-polarizing beam splitter.
[Brief description of the drawings]
[0107]
FIG. 1 is a diagram of an interference spectroscopy system.
FIG. 2 is a diagram of an interferometer.
FIG. 2A is a diagram of a reflector component.
FIG. 2B is a diagram of a reflector component.
FIG. 2C is a diagram of a reflector component.
FIG. 3 is a diagram of an interferometer.
FIG. 4 is a diagram of an interferometer.
FIG. 5 is a diagram of an interferometer.
FIG. 6 is a diagram of an interferometer.
FIG. 7 is a diagram of an interferometer.
FIG. 8 is a diagram of an interferometer.
FIG. 9 is a diagram of an interferometer.
FIG. 9A is a diagram of an interferometer.
FIG. 9B is a diagram of an interferometer.
FIG. 10 is a diagram of a lithographic scanner that includes an interferometry system.
FIG. 11 is a flow chart describing a process for creating an integrated circuit.
FIG. 12 is a flow chart describing a process for creating an integrated circuit.
FIG. 13 is a diagram of a beam writing system that includes an interferometry system.

Claims (70)

装置において
複数経路干渉計であって、該干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数の経路に沿って少なくとも２つのビームを反射する反射器を含み、当該反射器が同反射器よって反射されるビームの経路の方向に垂直な第１位置合わせを有する、前記複数経路干渉計と、
該反射器の少なくとも１つが該第１位置合わせ以外の位置合わせを有する場合、前記ビームの経路が、該第１の経路のセット中および該第２の経路のセット中にずれ、
該第２の経路のセット中に付与されたシヤーが、該第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、該第１の経路のセットの後でかつ該第２の経路のセットの前に該ビームを向け直す光学機器とを備える装置。A multi-path interferometer in the apparatus, comprising: a reflector that reflects at least two beams along a plurality of paths including a first set of paths and a second set of paths through the interferometer; The multi-path interferometer, wherein the instrument has a first alignment perpendicular to the direction of the path of the beam reflected by the reflector;
If at least one of the reflectors has an alignment other than the first alignment, the beam path is shifted during the first path set and the second path set;
After the first set of paths and the second path, so that the shear applied during the second set of paths erases the shear applied during the first set of paths. And an optical device for redirecting the beam before setting. 前記光学機器が、前記２つのビーム間のシヤーの大きさおよび方向を維持しながら、前記ビームを向け直すように構成される、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the optical instrument is configured to redirect the beam while maintaining a shear size and orientation between the two beams. 前記光学機器によって向け直された後の前記２つのビームの一方の伝播経路が、前記第１の経路のセットを完了した後の前記２つのビームの他方の伝播経路と平行である、請求項１に記載の装置。The propagation path of one of the two beams after being redirected by the optical instrument is parallel to the other propagation path of the two beams after completing the first set of paths. The device described in 1. 前記反射器が、平面反射表面を備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the reflector comprises a planar reflective surface. 前記ビームが、前記干渉計に対して静止している位置に維持された前記反射器の１つに向けられる基準ビームを備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the beam comprises a reference beam directed to one of the reflectors maintained in a position stationary with respect to the interferometer. 前記ビームが、前記干渉計に対して可動である前記反射器の１つに向けられる測定ビームを備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the beam comprises a measurement beam directed to one of the reflectors that is movable relative to the interferometer. 前記基準ビームおよび前記測定ビームの前記経路が、光路長差を確定し、該光路長差の変化が、前記干渉計に対して可動である前記反射器の前記１つの位置変化を示す、請求項１に記載の装置。The path of the reference beam and the measurement beam establishes an optical path length difference, and the change in optical path length difference indicates the one position change of the reflector that is movable relative to the interferometer. The apparatus according to 1. 前記反射器が、第１反射器および第２反射器からなり、前記ビームが、該第１反射器に向けられる第１ビームと、該第２反射器に向けられる第２ビームとからなり、該第１反射器および該第２反射器のそれぞれが、前記干渉計に対して可動である、請求項１に記載の装置。The reflector comprises a first reflector and a second reflector, the beam comprising a first beam directed to the first reflector and a second beam directed to the second reflector; The apparatus of claim 1, wherein each of the first reflector and the second reflector is movable relative to the interferometer. 前記第１ビームおよび前記第２ビームの前記経路が、光路長差を確定し、該光路長差の変化が、前記第１反射器と前記第２反射器との相対位置の変化を示す、請求項１に記載の装置。The path of the first beam and the second beam establishes an optical path length difference, and a change in the optical path length difference indicates a change in a relative position between the first reflector and the second reflector. Item 2. The apparatus according to Item 1. 前記第１の経路のセットが、２つの経路からなり、各経路中、前記ビームのそれぞれが、前記反射器の一方によって少なくとも１回反射される、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the first set of paths consists of two paths, wherein each of the beams is reflected at least once by one of the reflectors. 前記第２の経路のセットが、２つの経路からなり、各経路中、前記ビームのそれぞれが、前記反射器の一方によって少なくとも１回反射される、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the second set of paths consists of two paths, wherein each of the beams is reflected at least once by one of the reflectors. 前記複数経路干渉計が、入力ビームを前記ビームに分離して、前記ビームを前記反射器に向けるビーム・スプリッタを備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the multipath interferometer comprises a beam splitter that separates an input beam into the beam and directs the beam to the reflector. 前記ビーム・スプリッタが、偏光ビーム・スプリッタからなる、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the beam splitter comprises a polarizing beam splitter. 前記光学機器が、奇数の反射表面を備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the optical instrument comprises an odd number of reflective surfaces. 前記反射表面の法線が、共通面にある、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the normal of the reflective surface is in a common plane. 前記反射表面が、平面反射表面を備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the reflective surface comprises a planar reflective surface. 前記光学機器によって向け直された各ビームについて、入射ビームから反射ビームの方向において測定され、反時計回りの方向に測定したとき正の値を有し、時計回りの方向に測定したとき負の値を有する、各反射表面の入射ビームと反射ビームとの間の角度の和が、ゼロまたは３６０度の整数倍であるように、該ビームが前記反射表面によって反射される、請求項１に記載の装置。For each beam redirected by the optical instrument, measured in the direction of the reflected beam from the incident beam, has a positive value when measured in a counterclockwise direction, and a negative value when measured in a clockwise direction 2. The beam of claim 1, wherein the beam is reflected by the reflective surface such that the sum of angles between the incident beam and the reflected beam of each reflective surface is zero or an integer multiple of 360 degrees. apparatus. 前記干渉計が、前記ビームが前記第１の経路のセットおよび前記第２の経路のセットを通過した後、前記ビームを組み合わせて、前記干渉計を出る重なりビームを形成する、請求項１に記載の装置。The interferometer of claim 1, wherein after the beam passes through the first set of paths and the second set of paths, the beams are combined to form an overlapping beam exiting the interferometer. Equipment. 前記重なりビーム間の光学干渉に応答して、前記ビームの前記経路間の光路長差を示す干渉信号を生成する検出器を更に備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, further comprising a detector that generates an interference signal indicative of an optical path length difference between the paths of the beams in response to optical interference between the overlapping beams. 前記検出器が、光検出器と、増幅器と、アナログ・デジタル変換器とを備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the detector comprises a photodetector, an amplifier, and an analog to digital converter. 前記検出器に連結され、前記干渉信号に基づいて前記ビームの光路長差の変化を推定する分析装置を更に備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, further comprising an analyzer coupled to the detector for estimating a change in optical path length difference of the beam based on the interference signal. 前記光学機器が、１つの反射表面を備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the optical instrument comprises one reflective surface. 前記光学機器が、偶数の反射表面を備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the optical instrument comprises an even number of reflective surfaces. 前記光学機器が、キューブ・コーナ逆反射器を備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the optical instrument comprises a cube corner retroreflector. 前記ビームを提供するソースを更に備える、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, further comprising a source that provides the beam. 前記干渉計が、微分平面ミラー干渉計からなる、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the interferometer comprises a differential plane mirror interferometer. 前記２つのビームが、異なる周波数を有する、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the two beams have different frequencies. その上に集積回路を製造するためのウエハを支持するステージと、
空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像するための照明装置と、
前記干渉計を使用してステージの位置を測定し、該撮像放射に対する該ステージの位置を調節する位置決めシステムとを更に備える請求項１に記載の装置。A stage for supporting a wafer for manufacturing an integrated circuit thereon,
An illumination device for imaging spatially patterned radiation onto the wafer;
The apparatus of claim 1, further comprising a positioning system that measures the position of the stage using the interferometer and adjusts the position of the stage relative to the imaging radiation. その上に集積回路を製造するためのウエハを支持するステージと、
放射ソースと、マスクと、位置決めシステムと、レンズ部品とを含む照明システムであって、動作中に、該ソースが、空間的にパターン化された放射を生成するために、放射を該マスクを通して向け、該位置決めシステムが、該ソースからの該放射に対する該マスクの位置を調節し、該レンズ部品が、該空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像し、該ウエハに対する該マスクの位置を測定する際に前記干渉計が使用される、前記照明システムとを更に備える請求項１に記載の装置。A stage for supporting a wafer for manufacturing an integrated circuit thereon,
An illumination system including a radiation source, a mask, a positioning system, and a lens component, wherein in operation, the source directs radiation through the mask to generate spatially patterned radiation. The positioning system adjusts the position of the mask relative to the radiation from the source, and the lens component images the spatially patterned radiation onto the wafer and the mask relative to the wafer. The apparatus of claim 1, further comprising the illumination system in which the interferometer is used in measuring position. 基板をパターン化するために書込みビームを提供するソースと、
該基板を支持するステージと、
該書込みビームを該基板に送達するビーム方向付け部品と、
前記干渉計を使用して、該ビーム方向付け部品に対する該ステージの位置を測定し、該ステージおよび該ビーム方向付け部品を互いに関して位置決めする位置決めシステムとを更に備える請求項１に記載の装置。A source that provides a writing beam to pattern the substrate;
A stage for supporting the substrate;
A beam directing component that delivers the writing beam to the substrate;
The apparatus of claim 1, further comprising a positioning system that uses the interferometer to measure the position of the stage relative to the beam directing component and to position the stage and the beam directing component relative to each other. 装置において
少なくとも第１経路に沿って第１ビームを反射し、第２経路に沿って少なくとも第２ビームを反射する反射器を含む複数経路干渉計であって、該第１経路および該第２経路の各々が、干渉計を通る少なくとも第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含み、該反射器が、該反射器によって反射されたビームの該経路の方向に垂直な第１位置合わせを有する、前記複数経路干渉計と、
該反射器の少なくとも１つが、該第１位置合わせ以外の位置合わせを有するとき、該ビームが、該干渉計を通る該第１の経路のセットおよび該第２の経路のセットを作成する際に、該ビームの該経路間の相対的なシヤーが変化し、
該反射器により該第２の経路のセット中に付与されるシヤーが、該第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、該第１の経路のセットの後でかつ該第２の経路のセットの前に該ビームを向け直す光学機器とを備える装置。A multi-path interferometer including a reflector that reflects a first beam at least along a first path and reflects at least a second beam along a second path in the apparatus, the first path and the second path Each including at least a first set of paths and a second set of paths through the interferometer, wherein the reflector is a first alignment perpendicular to the direction of the path of the beam reflected by the reflector The multi-path interferometer,
When at least one of the reflectors has an alignment other than the first alignment, the beam creates the first set of paths and the second set of paths through the interferometer. The relative shear between the paths of the beam changes,
After the first set of paths and so that the shear applied by the reflector during the second set of paths erases the shear applied during the first set of paths An optical instrument for redirecting the beam before the second set of paths. 前記第１経路および前記第２経路が、前記第１の経路のセット中および前記第２の経路のセット中に重なり合わない、請求項３１に記載の装置。32. The apparatus of claim 31, wherein the first path and the second path do not overlap during the first set of paths and the second set of paths. 前記干渉計が、前記第１ビームおよび前記第２ビームのいずれかが、前記第１の経路のセットを通って伝播する前に、入力ビームを前記第１ビームおよび前記第２ビームに分離するビーム・スプリッタを更に含む、請求項３１に記載の装置。A beam that the interferometer separates an input beam into the first beam and the second beam before either the first beam or the second beam propagates through the first set of paths. 32. The apparatus of claim 31, further comprising a splitter. 前記第１ビームおよび前記第２ビームの両方が、前記第２の経路のセットを通って伝播した後、前記第１ビームおよび前記第２ビームを組み合わせる第２ビーム・スプリッタを更に備える、請求項１に記載の装置。The second beam splitter further comprising a second beam splitter that combines the first beam and the second beam after both the first beam and the second beam have propagated through the second set of paths. The device described in 1. 前記反射器と共動して前記第１ビームを前記第１経路に沿って反射し、前記第２ビームを前記第２経路に沿って反射するビーム・スプリッタを更に備える、請求項３１に記載の装置。32. The beam splitter of claim 31, further comprising a beam splitter that cooperates with the reflector to reflect the first beam along the first path and to reflect the second beam along the second path. apparatus. 前記反射器の１つが、前記ビーム・スプリッタと前記反射器の他の１つとの間に配置される、請求項１に記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein one of the reflectors is disposed between the beam splitter and the other one of the reflectors. 前記複数経路干渉計が、微分平面ミラー干渉計からなる、請求項３１に記載の装置。32. The apparatus of claim 31, wherein the multipath interferometer comprises a differential plane mirror interferometer. 装置において
複数経路干渉計であって、該干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数経路に沿って少なくとも２つのビームを反射する反射器を含み、該反射器が第１位置合わせを有する、前記複数経路干渉計と、
該反射器の１つが、該第１位置合わせから、該第１位置合わせとは異なる第２位置合わせに移動する場合、該２つのビームの該経路間のシヤーが、該第１の経路のセット中および該第２の経路のセット中に変化し、
該反射器の１つが該第１位置合わせから逸脱しているために該第２の経路のセット中に付与されたシヤーが、該逸脱のために該第１の経路のセット中に付与されたシヤーを消去するように、該第１の経路のセットの後でかつ該第２の経路のセットの前に該ビームを向け直す光学機器とを備える装置。A multi-path interferometer in the apparatus comprising a reflector that reflects at least two beams along a plurality of paths including a first set of paths and a second set of paths through the interferometer, the reflector Said multi-path interferometer having a first alignment;
If one of the reflectors moves from the first alignment to a second alignment different from the first alignment, the shear between the paths of the two beams is set to the first path set. During and during the second set of paths,
A shear imparted during the second set of paths due to one of the reflectors deviating from the first alignment has been imparted during the first set of paths due to the deviation. An optical instrument that redirects the beam after the first set of paths and before the second set of paths to erase the shear. 前記干渉計が、入力ビームを前記少なくとも２つのビームに分離する偏光ビーム・スプリッタを更に含む、請求項３８に記載の装置。40. The apparatus of claim 38, wherein the interferometer further comprises a polarizing beam splitter that separates an input beam into the at least two beams. 前記光学機器が、奇数の反射表面を備える、請求項３８に記載の装置。40. The apparatus of claim 38, wherein the optical instrument comprises an odd number of reflective surfaces. 前記反射表面が、平面反射表面を備える、請求項４０に記載の装置。41. The apparatus of claim 40, wherein the reflective surface comprises a planar reflective surface. 集積回路をウエハの上に製造するためのリソグラフィ・システムであって
ウエハを支持するステージと、
空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像するための照明システムと、
該撮像放射に対する該ステージの位置を調節する位置決めシステムと、
第１自由度に沿って該ステージの位置を測定する請求項１に記載の装置とを備えるリソグラフィ・システム。A lithography system for manufacturing an integrated circuit on a wafer, the stage supporting the wafer;
An illumination system for imaging spatially patterned radiation onto the wafer;
A positioning system for adjusting the position of the stage relative to the imaging radiation;
A lithographic system comprising: an apparatus according to claim 1 for measuring the position of the stage along a first degree of freedom. 第２自由度に沿って前記ステージの位置を測定する、請求項１に記載の装置である第２の装置を更に備える、請求項４２に記載のリソグラフィ・システム。43. The lithography system of claim 42, further comprising a second apparatus that is the apparatus of claim 1 that measures the position of the stage along a second degree of freedom. 集積回路をウエハの上に製造するリソグラフィ・システムであって
ウエハを支持するステージと、
放射ソースと、マスクと、位置決めシステムと、レンズ部品と、請求項１に記載の前記装置とを含む照明システムであって、動作中、該ソースが、空間的にパターン化された放射を生成するために、放射を該マスクを通して向け、該位置決めシステムが、該ソースからの該放射に対して該マスクの位置を調節し、該レンズ部品が、該空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像し、第１自由度に沿って、該ウエハに対する該マスクの位置を測定する際に前記装置が使用される、前記照明システムとを備えるリソグラフィ・システム。A lithography system for manufacturing integrated circuits on a wafer and supporting the wafer;
An illumination system comprising a radiation source, a mask, a positioning system, a lens component, and the apparatus of claim 1, wherein in operation, the source produces a spatially patterned radiation. In order to direct radiation through the mask, the positioning system adjusts the position of the mask relative to the radiation from the source, and the lens component directs the spatially patterned radiation to the wafer. A lithography system comprising: the illumination system, wherein the apparatus is used in imaging above and measuring the position of the mask relative to the wafer along a first degree of freedom. 第２自由度に沿って、前記ステージの位置を測定する、請求項１に記載の装置である第２の装置を更に備える、請求項４４に記載のリソグラフィ・システム。45. The lithography system of claim 44, further comprising a second apparatus that is an apparatus of claim 1 that measures the position of the stage along a second degree of freedom. ビーム書込みシステムであって
基板をパターン化するための書込みビームを提供するソースと、
該基板を支持するステージと、
該書込みビームを該基板に送達するビーム方向付け部品と、
該ステージと該ビーム方向付け部品とを互いに関して位置決めする位置決めシステムと、
第１自由度に沿って該ビーム方向付け部品に対する該ステージの位置を測定する請求項１に記載の装置とを備えるビーム書込みシステム。A beam writing system providing a writing beam for patterning a substrate;
A stage for supporting the substrate;
A beam directing component for delivering the writing beam to the substrate;
A positioning system for positioning the stage and the beam directing component relative to each other;
A beam writing system comprising: an apparatus according to claim 1 for measuring the position of the stage relative to the beam directing component along a first degree of freedom. 前記ステージの位置を第２自由度に沿って測定するために、請求項１に記載の装置である第２の装置を更に備える、請求項４６に記載のビーム書込みシステム。47. The beam writing system of claim 46, further comprising a second device that is the device of claim 1 for measuring the position of the stage along a second degree of freedom. 干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数経路に沿って少なくとも２つのビームを向け、反射器が、該反射器によって反射された該ビームの該経路の方向に垂直な第１位置合わせを有することと、
該第１の経路のセットの後でかつ該第２の経路のセットの前に、該ビームを向け直すことによって、該第２の経路のセットにおいて付与されたシヤーによって、該第１の経路のセットにおいて付与されたシヤーを消去することを備える方法。Directing at least two beams along multiple paths including a first set of paths and a second set of paths through the interferometer, and a reflector is directed in the direction of the path of the beams reflected by the reflector Having a vertical first alignment;
By redirecting the beam after the first set of paths and before the second set of paths, a shear applied in the second set of paths causes the first path of A method comprising erasing a shear applied in a set. 前記第１の経路のセットの後で前記ビームを向け直すことが、前記ビームを向け直すために、奇数の反射表面を使用することを備える、請求項４８に記載の方法。49. The method of claim 48, wherein redirecting the beam after the first set of paths comprises using an odd number of reflective surfaces to redirect the beam. 前記第１の経路のセット後で前記ビームを向け直すことが、前記ビームを向け直すために、１つの反射表面を使用することを備える、請求項４８に記載の方法。49. The method of claim 48, wherein redirecting the beam after setting the first path comprises using one reflective surface to redirect the beam. 前記第１の経路のセットの後で前記ビームを向け直すことが、向け直した後の前記ビームが、向け直す前の前記ビームの伝播方向と反対であるが、平行な方向に進行するように、前記ビームを向け直すことを備える、請求項４８に記載の方法。Redirecting the beam after the first set of paths is such that the beam after redirection travels in a direction parallel to the opposite direction of propagation of the beam before redirection. 49. The method of claim 48, comprising redirecting the beam. 前記第１の経路のセットの後で前記ビームを向け直すことが、向け直された前記ビーム・シヤーの大きさおよび方向が、向け直す前の前記ビーム・シヤーの大きさおよび方向と同じであるように、前記ビームを向け直すことを備える、請求項４８に記載の方法。Redirecting the beam after the first set of paths has the same size and direction of the redirected beam shear as the size and direction of the beam shear before redirection. 49. The method of claim 48, comprising redirecting the beam. 入力ビームを前記少なくとも２つのビームに分離することを更に備える、請求項４８に記載の方法。49. The method of claim 48, further comprising separating an input beam into the at least two beams. 前記干渉計を通る前記複数経路の後で、前記ビームを組み合わせて、重なりビームを形成することを更に備える、請求項４８に記載の方法。49. The method of claim 48, further comprising combining the beams after the multiple paths through the interferometer to form overlapping beams. 前記重なりビームから干渉信号を検出することを更に備える、請求項１に記載の方法。The method of claim 1, further comprising detecting an interference signal from the overlapping beam. 前記干渉信号に基づいて、前記ビームの１つの光路長差の変化を推定することを更に備える、請求項１に記載の方法。The method of claim 1, further comprising estimating a change in one optical path length difference of the beam based on the interference signal. 前記干渉信号に基づいて、前記少なくとも２つのビームの２つの間の光路長差の変化を推定することを更に備える、請求項１に記載の方法。The method of claim 1, further comprising estimating a change in optical path length difference between two of the at least two beams based on the interference signal. 前記２つのビームが、異なる周波数を有する、請求項４８に記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the two beams have different frequencies. ウエハをステージの上で支持し、
空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像し、
該撮像放射に対する該ステージの位置を調節し、
前記複数の経路の後、前記干渉計を出る前記ビームを使用して該ステージの相対位置を測定することを更に備える請求項４８に記載の方法。Support the wafer on the stage,
Image the spatially patterned radiation onto the wafer;
Adjusting the position of the stage relative to the imaging radiation;
49. The method of claim 48, further comprising measuring the relative position of the stage using the beam exiting the interferometer after the plurality of paths. ウエハをステージの上で支持し、
ソースからマスクを通して放射を向けて空間的にパターン化された放射を生成し、
該ウエハに対して該マスクを位置決めし、
前記複数経路の後で前記干渉計を出る前記ビームを使用して該ウエハに対する該マスクの位置を測定し、
該空間的にパターン化された放射を該マスクの上に撮像することを更に備える請求項４８に記載の方法。Support the wafer on the stage,
Directing radiation from the source through the mask to produce spatially patterned radiation,
Positioning the mask relative to the wafer;
Measuring the position of the mask relative to the wafer using the beam exiting the interferometer after the multiple paths;
49. The method of claim 48, further comprising imaging the spatially patterned radiation onto the mask. 基板をパターン化するために書込みビームを提供し、
該基板をステージの上で支持し、
該書込みビームを該基板に送達し、
該ステージを該書込みビームに対して位置決めし、
前記複数経路の後で前記干渉計を出る前記ビームを使用して、該ステージの相対位置を測定することを更に備える請求項４８に記載の方法。Providing a writing beam to pattern the substrate;
Supporting the substrate on a stage;
Delivering the writing beam to the substrate;
Positioning the stage relative to the writing beam;
49. The method of claim 48, further comprising measuring the relative position of the stage using the beam exiting the interferometer after the multiple paths. 干渉計を通る第１の経路のセットおよび第２の経路のセットを含む複数経路に沿って少なくとも２つのビームを向け、ここで、反射器が第１位置合わせを有することと、
該反射器の１つが該第１位置合わせから第２位置合わせに移動することによって生じた該第１の経路のセットにおいて付与されたシヤーが、該反射器が該第１位置合わせから該第２位置合わせに移動することによって生じた該第２の経路のセットにおいて付与されたシヤーによって消去されるように、該第１の経路のセットの後でかつ該第２の経路のセットの前に該２つのビームを向け直すことを備える方法。Directing at least two beams along multiple paths including a first set of paths and a second set of paths through the interferometer, wherein the reflector has a first alignment;
A shear applied in the first set of paths caused by one of the reflectors moving from the first alignment to a second alignment causes the reflector to move from the first alignment to the second alignment. After the first set of paths and before the set of second paths, so as to be erased by a shear applied in the second set of paths caused by moving to alignment. A method comprising redirecting two beams. 入力ビームを前記少なくとも２つのビームに分離することを更に備える、請求項６２に記載の方法。64. The method of claim 62, further comprising separating an input beam into the at least two beams. 前記第２の経路のセット後、前記２つのビームを重ね合わせることを更に備える、請求項１に記載の方法。The method of claim 1, further comprising superimposing the two beams after setting the second path. 集積回路をウエハの上に製造するリソグラフィ方法であって、
ウエハをステージの上で支持し、
空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像し、
該撮像放射に対する該ステージの位置を調節し、
請求項４８に記載の方法を使用して第１自由度に沿って該ステージの相対位置を測定することを更に備えるリソグラフィ方法。A lithographic method for manufacturing an integrated circuit on a wafer, comprising:
Support the wafer on the stage,
Imaging the spatially patterned radiation onto the wafer;
Adjusting the position of the stage relative to the imaging radiation;
49. A lithographic method, further comprising measuring the relative position of the stage along the first degree of freedom using the method of claim 48. 請求項４８に記載の方法を使用して第２自由度に沿って前記ステージの相対位置を測定することを更に備える、請求項６５に記載のリソグラフィ方法。68. The lithographic method of claim 65, further comprising measuring the relative position of the stage along a second degree of freedom using the method of claim 48. 集積回路をウエハの上に製作するリソグラフィ方法であって、
ウエハをステージの上で支持し、
ソースからマスクを通して放射を向けて空間的にパターン化された放射を生成し、
該ウエハに対して該マスクを位置決めし、
請求項４８に記載の方法を使用して第１自由度に沿って該ウエハに対するマスクの位置を測定し、
該空間的にパターン化された放射を該ウエハの上に撮像することを更に備えるリソグラフィ方法。A lithography method for fabricating an integrated circuit on a wafer, comprising:
Support the wafer on the stage,
Directing radiation from the source through the mask to produce spatially patterned radiation,
Positioning the mask relative to the wafer;
Using the method of claim 48 to measure the position of the mask relative to the wafer along a first degree of freedom;
A lithographic method further comprising imaging the spatially patterned radiation onto the wafer. 請求項４８に記載の方法を使用して該マスクの相対位置を第２自由度に沿って測定することを更に備える、請求項６７に記載のリソグラフィ方法。68. The lithographic method of claim 67, further comprising measuring the relative position of the mask along the second degree of freedom using the method of claim 48. フォトリソグラフィ・マスクを製造するリソグラフィ方法であって、
基板をパターン化するために書込みビームを提供し、
該基板をステージの上で支持し、
該書込みビームを該基板に送達し、
該書込みビームに対して該ステージを位置決めし、
請求項４８に記載の方法を使用して該ステージの相対位置を第１自由度に沿って測定することを備えるリソグラフィ方法。A lithographic method for manufacturing a photolithographic mask, comprising:
Providing a writing beam to pattern the substrate;
Supporting the substrate on a stage;
Delivering the writing beam to the substrate;
Positioning the stage relative to the writing beam;
49. A lithographic method comprising measuring the relative position of the stage along a first degree of freedom using the method of claim 48. 請求項４８に記載の方法を使用して前記ステージの相対位置を第２自由度に沿って測定することを更に備える、請求項６９に記載のリソグラフィ方法。70. The lithographic method of claim 69, further comprising measuring the relative position of the stage along a second degree of freedom using the method of claim 48.
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