JP2022535729A - 干渉計システム、干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法、可動物体の位置を判定する方法、及びリソグラフィ装置 - Google Patents

干渉計システム、干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法、可動物体の位置を判定する方法、及びリソグラフィ装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、放射ビームを提供するためのレーザ源と、放射ビームを第１の光路に沿った第１のビームと第２の光路に沿った第２のビームとに分割するように及び第１のビームと第２のビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、再合成ビームを受光するため及び受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、処理ユニットと、を備える、可動物体の位置を判定するための干渉計システムを提供するものであり、第１の光路の第１の光路長と第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有しており、処理ユニットは検出器信号の位相シフトに基づいてレーザ源のモードホップを判定するように配置されている。【選択図】 図８

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は２０１９年６月１１日に提出された欧州出願第１９１７９３５７．９号及び２０１９年７月３０日に提出された欧州出願第１９１８９０９７．９号の優先権を主張するものであり、これらの出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[0002] 本発明は、可動物体の位置を判定するための干渉計システムに関する。本発明は更に、干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法、及び可動物体の位置を判定する方法に関する。本発明は、リソグラフィ装置にも関する。
[0003] リソグラフィ装置は、基板に所望のパターンを適用するように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。リソグラフィ装置は、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）のパターン（「設計レイアウト」又は「設計」と称されることも多い）を、基板（例えばウェーハ）上に提供された放射感応性材料（レジスト）層に投影し得る。
[0004] 半導体製造プロセスが進み続けるにつれ、回路素子の寸法は継続的に縮小されてきたが、その一方で、デバイス毎のトランジスタなどの機能要素の量は、「ムーアの法則」と通称される傾向に従って、数十年にわたり着実に増加している。ムーアの法則に対応するために、半導体産業はますます小さなフィーチャを作り出すことを可能にする技術を追求している。基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を用い得る。この放射の波長が、基板上にパターン形成されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ及び１３．５ｎｍである。例えば１９３ｎｍの波長を有する放射線を使用するリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを基板上に形成するためには、４ｎｍ～２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置が用いられ得る。
[0005] リソグラフィ装置の実施形態においては、可動物体の位置を高い精度で判定するために、干渉計が用いられる。こうした可動物体の例は、基板サポート及び可動光学素子、例えば投影光ボックスのミラー要素である。
[0006] ほとんどの既知の干渉計の欠点は、これらの干渉計は基準位置に対する可動物体の相対変位しか判定できないということである。基準位置に対する可動物体の絶対位置を判定するためには、別個のゼロ校正センサ（zeroing sensor）が提供される。このゼロ校正センサは、可動物体の絶対開始位置を判定するために用いられる。一旦この絶対開始位置がわかると、干渉計は、可動物体の絶対位置を計算するために、この絶対開始位置に対する可動物体の相対変位を判定し得る。
[0007] ゼロ校正センサは、通常、可動物体の絶対開始位置が判定され得る特定の箇所に取り付けられる。したがって、可動物体の絶対位置は、可動物体がゼロ校正センサの比較的小さな測定範囲内にあるときにのみ、判定され得る。ゼロ校正センサの測定範囲は、典型的にはゼロ校正センサに近接しており、例えばゼロ校正センサの数センチメートル以内である。干渉計を用いて可動物体の測定が開始される度に、可動ターゲットは、位置測定システムのゼロ校正センサの比較的小さな測定範囲内に戻されなければならない。これは、リソグラフィ装置が起動されるときだけではなく、例えば可動物体が干渉計の視野から少しの間消えるとき、例えば別の可動物体の後ろを通過するときも同様であろう。
[0008] 別個のゼロ校正センサの代替として、可動物体の絶対位置を判定するために、波長可変レーザ源を用いることができる。そのような波長可変レーザは、調整可能な光周波数を有する放射ビームを提供するように構築される。そのようなレーザ源は、レーザ源の調整可能な光周波数を変更しながら測定経路と基準経路とにそれぞれ沿って導かれる測定ビームと基準ビームとを提供するために用いることができる。同時に、第２のレーザ源からの更なる測定ビームと更なる基準ビームとが、測定経路と基準経路とに沿って導かれ得る。測定ビーム、基準ビーム、更なる測定ビーム、及び更なる基準ビームは、測定ビームに基づいて第１の測定位相値を、更なる測定ビームに基づいて第２の測定位相値を、基準ビームに基づいて第１の基準位相値を、及び更なる基準ビームに基づいて第２の基準位相値を判定するために、いくつかの検出器によって測定することができる。可動物体の絶対位置は、第１の測定位相値、第２の測定位相値、第１の基準位相値、及び第２の基準位相値に基づいて判定され得る。
[0009] レーザ源、例えば波長可変レーザ源は、モードホップ、例えば数ＧＨｚ程度のレーザ周波数の突然のシフトの影響を受けやすいであろう。モードホップは、温度若しくは電流変動によって、又はレーザ源の振動などの外的影響によって引き起こされ得る。例えば、格子ベースの波長可変レーザ源では、モードホップは、波長同調素子において機械的に誘発された振動によって引き起こされ得る。
[00010] モードホップの発生は、可動物体の位置の測定、例えば固定周波数レーザ源と波長可変レーザ源との組み合わせを用いた可動物体の絶対位置の測定の正確性に対して、悪影響を有し得る。
[00011] 本発明の第１の態様の目的は、干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定するように構築された干渉計システムを提供することであり、したがって、そのようなモードホップは、干渉計システムの位置測定において考慮され得る。本発明の第１の態様の別の目的は、干渉計システムを用いて可動物体の位置を判定する方法を提供することであり、この方法においては、干渉計システムのレーザ源のモードホップの影響が考慮される。
[00012] 本発明の第１の態様の一実施形態によれば、
放射ビームを提供するためのレーザ源と、
放射ビームを第１の光路に沿った第１のビームと第２の光路に沿った第２のビームとに分割するように配置された光学系であって、第１のビームと第２のビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、
再合成ビームを受光するため及び受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、
検出器信号を処理するための処理ユニットと、
を備える、可動物体の位置を判定するための干渉計システムが提供され、
第１の光路の第１の光路長と第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有しており、
処理ユニットは、レーザ源のモードホップを、そのようなモードホップによって生じる検出器信号の位相シフトに基づいて判定するように配置されている。
[00013] 本発明の第１の態様の一実施形態によれば、
レーザ源から放射ビームを出射することと、
放射ビームを第１の光路に沿って導かれる第１のビームと第２の光路に沿って導かれる第２のビームとに分割することであって、第１の光路の第１の光路長と第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有する、分割することと、
第１のビームと第２のビームとを再合成して再合成ビームにすることと、
再合成ビームに基づいて検出器信号を提供することと、
レーザ源のモードホップをそのようなモードホップによって生じる検出器信号の位相シフトに基づいて判定するように検出器信号を処理することと、
を備える、干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法が提供される。
[00014] 本発明の第１の態様の一実施形態によれば、
可動物体の位置を測定するステップと、
干渉計システムのレーザ源のモードホップが可動物体の位置の測定の際に発生したかどうかを判定するステップと、
モードホップが発生しなかった場合、測定された位置を用いるステップと、
モードホップが発生した場合、モードホップに関連する測定結果を無視するステップ、及び／又は可動物体の位置を測定するステップとモードホップが測定の際に発生したかどうかを判定するステップとを繰り返すステップと、
を備える、請求項１から１３のいずれかの干渉計システムを用いて可動物体の位置を判定する方法が提供される。
[00015] 本発明の第１の態様の一実施形態によれば、
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
基板を支持するように構築された基板サポートと、
パターンを基板上に投影するように配置された投影システムと、
を備えるリソグラフィ装置が提供され、
マスクサポートと、基板サポートと、投影システムとのうち１つは可動物体を備えており、リソグラフィ装置は更に、可動物体の位置を判定するために、請求項１から１３のいずれかに記載の干渉計システムを備えている。
[00016] 本発明の第１の態様の一実施形態によれば、
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
マーカを有する基板を支持するように構築された基板サポートと、
パターンを基板上に投影するように配置された投影システムと、
マーカの位置を測定するように配置されたアライメントシステムと、
請求項１から１３のいずれかに記載の干渉計システムと、
を備えるリソグラフィ装置が提供され、
再合成ビームは測定ビームとして用いられ、検出器は測定検出器であり、測定ビームは測定検出器によって受光される前に投影システム又はアライメントシステムに配置又は接続された反射性の測定表面で反射される。
[00017] リソグラフィ装置で用いられる干渉計システムの既知の一実施形態においては、シングルパス方式が用いられる。すなわち、プローブヘッドによって出射された光は、関心物体、すなわち変位が測定されるべき物体に取り付けられたレトロリフレクタによって１回反射され、更なる処理のためにプローブヘッドによって受光される。このような干渉計システムでは、比較的小さなレトロリフレクタ及び比較的小さなプローブヘッドを適用することができる。しかし、シングルパス方式は一般的に、関心物体に取り付けられたレトロリフレクタの、測定ビームの光路に対する、光路に垂直な方向での横ずれに影響されやすい。測定ビームのビーム直径の半分よりも大きい横ずれにより、プローブヘッドに戻される光がなくなる場合がある。
[00018] 干渉計システムの代替的な一実施形態においては、ダブルパス方式が用いられる。ダブルパス方式では、プローブヘッドによって出射された測定ビームは、レトロリフレクタによって２回反射される。２回の反射の合間に、光は、関心物体に取り付けられていない別の物体によって、例えばプローブヘッドの反射面によって反射される。レトロリフレクタによって反射される測定ビームの光路に垂直な方向でのレトロリフレクタの横ずれを補償するために、より大きなレトロリフレクタが関心物体に取り付けられてもよい。レトロリフレクタと連携する比較的大きなプローブヘッドも提供されなければならないであろう。
[00019] いくつかの適用においては、レトロリフレクタは、小さく且つ軽量であり得るが、同時に、レトロリフレクタの光路に対する光路に垂直な方向での比較的大きなずれを許容することができるのが望ましい。例えば、リソグラフィ装置には冷却フードが設けられてもよく、その冷却フードの位置は干渉計システムを用いて測定され得る。しかしながら、レトロリフレクタ及びプローブヘッドを取り付けるために利用可能な空間はほとんどない。また、何らかの横ずれが発生する場合がある。この横ずれは、測定方向での干渉計システムの測定精度に悪影響を及ぼすべきではない。
[00020] 本発明の第２の態様の目的は、関心物体に取り付けられた比較的小さなレトロリフレクタと連携することのできるプローブヘッドを構築することを可能にする、改良された又は少なくとも代替的な構成を有する干渉計システムを提供することである。また、プローブヘッドは小さな寸法を有し得ること、及び／又は干渉計システムは干渉計システムの測定ビームの光路に対するレトロリフレクタの横ずれの影響を受けにくいことが望ましい。そして、十分な測定解像度を有する干渉計システムを提供することが望ましい。
[00021] 本発明の第２の態様の一実施形態によれば、
放射ビームを提供するための光源と、
放射ビームを第１の光路に沿った測定ビームと第２の光路に沿った基準ビームとに分割するように配置された光学系であって、測定ビームと基準ビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、
再合成ビームを受光するため及び受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、
検出器信号を処理するための処理ユニットと、
放射ビームを光源から光学系へ導くための光入力ファイバと、
再合成ビームを光学系から検出器へ導くための光出力ファイバであって、光入力ファイバと光出力ファイバとは異なるファイバである、光出力ファイバと、
を備える、関心物体の変位を判定するための干渉計システムが提供される。
[00022] 本発明の第２の態様の一実施形態によれば、
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
基板を支持するように構築された基板サポートと、
パターンを基板上に投影するように配置された投影システムと、
を備えるリソグラフィ装置が提供され、
マスクサポートと、基板サポートと、投影システムとのうち１つは関心物体を備えており、リソグラフィ装置は更に、関心物体の位置を判定するために、請求項１６から２８のいずれかに記載の干渉計システムを備えている。
[00023] 本発明の第２の態様の一実施形態によれば、
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
マーカを有する基板を支持するように構築された基板サポートと、
パターンを基板上に投影するように配置された投影システムと、
冷却を提供するための冷却フードと、
冷却フードの位置を判定するための、請求項１６から２８のいずれかに記載の干渉計システムと、
を備えるリソグラフィ装置が提供される。
[00024] 本発明の実施形態を、添付の概略図を参照して、単なる例示として以下に説明する。
リソグラフィ装置の図式的概観を図示する。 図１のリソグラフィ装置の一部の詳細図を図示する。 位置制御システムを概略的に図示する。 本発明の第１の態様の一実施形態による干渉計システムの一実施形態を概略的に図示する。 ある選択基準によるデータ点のセットの選択を示す。 レーザ源のモードホップの一例を示す。 基準検出器によって受信される検出器信号を処理した位相信号を示す図である。 基準検出器によって受信される検出器信号を処理した位相信号を示す図である。 基準検出器によって受信される検出器信号を処理した位相信号を示す図である。 本発明の第１の態様による干渉計システムの一実施形態の単一の光軸を概略的に示す。 本発明の第２の態様による干渉計システムの第１の実施形態を概略的に示す。 本発明の第２の態様による干渉計システムの第２の実施形態を概略的に示す。 本発明の第２の態様による干渉計システムの第３の実施形態を概略的に示す。
[00025] 本文献では、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長）及びＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、約５～１００ｎｍの範囲の波長を有する）を含む、すべてのタイプの電磁放射を包含するために使用される。
[00026] 「レチクル」、「マスク」、又は「パターニングデバイス」という用語は、本文で用いる場合、基板のターゲット部分に生成されるパターンに対応して、入来する放射ビームにパターン付き断面を与えるため使用できる汎用パターニングデバイスを指すものとして広義に解釈され得る。また、この文脈において「ライトバルブ」という用語も使用できる。古典的なマスク（透過型又は反射型マスク、バイナリマスク、位相シフトマスク、ハイブリッドマスク等）以外に、他のそのようなパターニングデバイスの例は、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤアレイを含む。
[00027] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射、又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータとも呼ばれる）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに連結されたマスクサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構築された第２のポジショナＰＷに連結された基板サポート（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
[00028] 動作中、照明システムＩＬは、例えばビームデリバリシステムＢＤを介して放射源ＳＯから放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、及び／又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、及び／又はその他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使用して放射ビームＢを調節し、パターニングデバイスＭＡの平面において、その断面にわたって所望の空間及び角度強度分布が得られるようにしてもよい。
[00029] 本明細書で用いられる「投影システム」ＰＳという用語は、使用する露光放射、及び／又は液浸液の使用や真空の使用のような他のファクタに合わせて適宜、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、アナモルフィック光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム、及び／又は静電気光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む様々なタイプの投影システムを包含するものとして広義に解釈するべきである。本明細書で「投影レンズ」という用語が使用される場合、これは更に一般的な「投影システム」ＰＳという用語と同義と見なすことができる。
[00030] リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を例えば水のような比較的高い屈折率を有する液体で覆うことができるタイプでもよい。これは液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技法に関する更なる情報は、援用により本願に含まれる米国特許６９５２２５３号に与えられている。
[00031] リソグラフィ装置ＬＡは、２つ以上の基板サポートＷＴを有するタイプである場合もある（「デュアルステージ」とも呼ばれる）。こうした「マルチステージ」機械において、基板サポートＷＴを並行して使用するか、及び／又は、一方の基板サポートＷＴ上の基板Ｗにパターンを露光するためこの基板を用いている間に、他方の基板サポートＷＴ上に配置された基板Ｗに対して基板Ｗの以降の露光の準備ステップを実行することができる。
[00032] 基板サポートＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは測定ステージを含むことができる。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニングデバイスを保持するように配置されている。センサは、投影システムＰＳの特性又は放射ビームＢの特性を測定するよう配置できる。測定ステージは複数のセンサを保持することができる。クリーニングデバイスは、例えば投影システムＰＳの一部又は液浸液を提供するシステムの一部のような、リソグラフィ装置の一部をクリーニングするよう配置できる。基板サポートＷＴが投影システムＰＳから離れている場合、測定ステージは投影システムＰＳの下方で移動することができる。
[00033] 動作中、放射ビームＢは、マスクサポートＭＴ上に保持されたパターニングデバイス、例えばマスクＭＡに入射し、パターニングデバイスＭＡ上に存在するパターン（設計レイアウト）によってパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＰＭＳの助けを借りて、基板サポートＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内で合焦され、アライメントされた位置に位置決めするように、正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭと恐らくは別の位置センサ（図１には明示されていない）とを用いて、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めしてもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。基板アライメントマークＰ１，Ｐ２は、図示では専用のターゲット部分を占めているが、ターゲット部分の間の空間に配置されてもよい。基板アライメントマークＰ１，Ｐ２は、ターゲット部分Ｃの間に配置されるとき、スクライブラインアライメントマークという。
[00034] 本発明を明確にするために、デカルト座標系が用いられる。デカルト座標系は、３つの軸、すなわちｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を有する。３つの軸のそれぞれは、他の２つの軸と直交する。ｘ軸を中心とする回転は、Ｒｘ回転と呼ばれる。ｙ軸を中心とする回転は、Ｒｙ回転と呼ばれる。ｚ軸を中心とする回転は、Ｒｚ回転と呼ばれる。ｘ軸及びｙ軸は水平面を定義するのに対して、ｚ軸は垂直方向にある。デカルト座標系は本発明を限定しているのではなく、明確化のためにのみ用いられる。代わりに、円筒座標系などの別の座標系を用いて本発明を明確にすることもある。デカルト座標系の向きは、例えばｚ軸が水平面に沿った成分を有するように異なることがある。
[00035] 図２は、図１のリソグラフィ装置ＬＡの一部のより詳細な図を示す。リソグラフィ装置ＬＡは、基礎フレームＢＦと、バランス・マスＢＭと、メトロロジフレームＭＦと、振動絶縁システムＩＳとを備え得る。メトロロジフレームＭＦは投影システムＰＳを支持する。また、メトロロジフレームＭＦは、位置測定システムＰＭＳの一部を支持し得る。メトロロジフレームＭＦは、振動絶縁システムＩＳを介して基礎フレームＢＦによって支持されている。振動絶縁システムＩＳは、振動が基礎フレームＢＦからメトロロジフレームＭＦへと伝搬するのを防止又は低減するために配置される。
[00036] 第２のポジショナＰＷは、基板サポートＷＴとバランス・マスＢＭとの間に駆動力を提供することによって基板サポートＷＴを加速するために配置される。駆動力は基板サポートＷＴを所望の方向に加速させる。運動量保存により、駆動力はバランス・マスＢＭにも、同じ規模で、しかし所望の方向とは反対の方向で、付与される。典型的には、バランス・マスＢＭの質量は、第２のポジショナＰＷ及び基板サポートＷＴの移動部の質量よりも有意に大きい。
[00037] 一実施形態においては、第２のポジショナＰＷはバランス・マスＢＭによって支持される。例えば、その場合第２のポジショナＰＷは、基板サポートＷＴをバランス・マスＢＭの上方に浮遊させるための平面モータを備える。別の一実施形態においては、第２のポジショナＰＷは基礎フレームＢＦによって支持される。例えば、その場合第２のポジショナＰＷはリニアモータを備え、その場合第２のポジショナＰＷは基板サポートＷＴを基礎フレームＢＦの上方に浮遊させるためのガスベアリングのようなベアリングを備える。
[00038] 位置測定システムＰＭＳは、基板サポートＷＴの位置を判定するのに適した任意のタイプのセンサを備えていてもよい。位置測定システムＰＭＳは、マスクサポートＭＴの位置を判定するのに適した任意のタイプのセンサを含んでいてもよい。センサは、干渉計又はエンコーダなどの光学センサであってもよい。位置測定システムＰＭＳは、干渉計とエンコーダとの複合システムを備えていてもよい。センサは、磁気センサ、静電容量センサ、又は誘導センサなど、別のタイプのセンサであってもよい。位置測定システムＰＭＳは、基準、例えばメトロロジフレームＭＦ又は投影システムＰＳに対する位置を判定し得る。位置測定システムＰＭＳは、位置を測定することによって又は速度若しくは加速など位置の時間微分を測定することによって、基板テーブルＷＴ及び／又はマスクサポートＭＴの位置を判定してもよい。
[0039] 位置測定システムＰＭＳはエンコーダシステムを備えていてもよい。エンコーダシステムは、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、２００６年９月７日に提出された米国特許出願第２００７／００５８１７３Ａ１号から既知である。エンコーダシステムは、エンコーダヘッドと、格子と、センサとを備える。エンコーダシステムは一次放射ビーム及び二次放射ビームを受光し得る。一次放射ビーム並びに二次放射ビームはいずれも、同じ放射ビーム、すなわち原放射ビームに由来し得る。一次放射ビームと二次放射ビームとのうち少なくとも一方は、原放射ビームを格子で回折することによって生成される。一次放射ビームと二次放射ビームとの両方が原放射ビームを格子で回折することによって生成される場合には、一次放射ビームは二次放射ビームとは異なる回折次数を有する必要がある。異なる回折次数とは、例えば、＋１次、－１次、＋２次、及び－２次である。エンコーダシステムは一次放射ビームと二次放射ビームとを光学的に合成して合成放射ビームにする。エンコーダヘッド内のセンサが、合成放射ビームの位相又は位相差を判定する。センサは、その位相又は位相差に基づいて信号を生成する。信号は、格子に対するエンコーダヘッドの位置を表す。エンコーダヘッドと格子とのうち一方は、基板構造ＷＴ上に配置されてもよい。エンコーダヘッドと格子とのうち他方は、メトロロジフレームＭＦ又は基礎フレームＢＦ上に配置されてもよい。例えば、複数のエンコーダヘッドがメトロロジフレームＭＦ上に配置され、その一方で１つの格子が基板サポートＷＴの上面に配置される。別の一例においては、１つの格子が基板サポートＷＴの底面に配置され、１つのエンコーダヘッドが基板サポートＷＴの下方に配置される。
[00040] 位置測定システムＰＭＳは干渉計システムを備えていてもよい。干渉計システムは、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、１９９８年７月１３日に提出された米国特許第６，０２０，９６４号から既知である。干渉計システムは、ビームスプリッタと、ミラーと、基準ミラーと、センサとを備え得る。放射ビームは、ビームスプリッタによって、基準ビームと測定ビームとに分割される。測定ビームはミラーへ伝搬し、ミラーによって反射されてビームスプリッタに返る。基準ビームは基準ミラーへ伝搬し、基準ミラーによって反射されてビームスプリッタに返る。ビームスプリッタでは、測定ビームと基準ビームとが合成されて合成放射ビームになる。合成放射ビームはセンサに入射する。センサは合成放射ビームの位相又は周波数を判定する。センサは、その位相又は周波数に基づいて信号を生成する。信号はミラーの変位を表す。一実施形態においては、ミラーは基板サポートＷＴに接続される。基準ミラーはメトロロジフレームＭＦに接続されてもよい。一実施形態においては、測定ビームと基準ビームとは、ビームスプリッタではなく追加的な光学コンポーネントによって合成されて合成放射ビームになる。
[00041] 第１のポジショナＰＭはロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを備えていてもよい。ショートストロークモジュールは、ロングストロークモジュールに対して高精度で小さな移動範囲にわたってマスクサポートＭＴを移動させるように配置される。ロングストロークモジュールは、投影システムＰＳに対して比較的低精度で大きな移動範囲にわたってショートストロークモジュールを移動させるように配置される。ロングストロークモジュールとショートストロークモジュールとの組み合わせによって、第１のポジショナＰＭは、投影システムＰＳに対して高精度で大きな移動範囲にわたってマスクサポートＭＴを移動させることができる。同様に、第２のポジショナＰＷはロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを備えていてもよい。ショートストロークモジュールは、ロングストロークモジュールに対して高精度で小さな移動範囲にわたって基板サポートＷＴを移動させるように配置される。ロングストロークモジュールは、投影システムＰＳに対して比較的低精度で大きな移動範囲にわたってショートストロークモジュールを移動させるように配置される。ロングストロークモジュールとショートストロークモジュールとの組み合わせによって、第２のポジショナＰＷは、投影システムＰＳに対して高精度で大きな移動範囲にわたって基板サポートＷＴを移動させることができる。
[00042] 第１のポジショナＰＭ及び第２のポジショナＰＷは、各々が、マスクサポートＭＴ及び基板サポートＷＴをそれぞれ移動させるためのアクチュエータを備えている。アクチュエータは、単軸、例えばｙ軸に沿って駆動力を提供するためのリニアアクチュエータであってもよい。複数の軸に沿って駆動力を提供するために、複数のリニアアクチュエータが適用されてもよい。アクチュエータは、複数の軸に沿って駆動力を提供するための平面アクチュエータであってもよい。例えば、平面アクチュエータは、基板サポートＷＴを６自由度で移動させるように配置されてもよい。アクチュエータは、少なくとも１つのコイルと少なくとも１つの磁石とを含む電磁アクチュエータであってもよい。アクチュエータは、少なくとも１つのコイルに電流を印加することによって少なくとも１つのコイルを少なくとも１つの磁石に対して移動させるように配置される。アクチュエータは可動磁石式アクチュエータであってもよく、これは基板サポートＷＴ又はマスクサポートＭＴに連結された少なくとも１つの磁石を有する。アクチュエータは可動コイル式アクチュエータであってもよく、これは基板サポートＷＴ又はマスクサポートＭＴに連結された少なくとも１つのコイルを有する。アクチュエータは、ボイスコイルアクチュエータ、リラクタンスアクチュエータ、ローレンツアクチュエータ、若しくはピエゾアクチュエータ、又は任意の他の適当なアクチュエータであってもよい。
[00043] リソグラフィ装置ＬＡは、図３に概略的に図示されるように、位置制御システムＰＣＳを備えている。位置制御システムＰＣＳは、セットポイントジェネレータＳＰと、フィードフォワードコントローラＦＦと、フィードバックコントローラＦＢとを備えている。位置制御システムＰＣＳは、駆動信号をアクチュエータＡＣＴに提供する。アクチュエータＡＣＴは、第１のポジショナＰＭのアクチュエータであってもよいし、又は第２のポジショナＰＷのアクチュエータであってもよい。アクチュエータＡＣＴは、基板サポートＷＴ又はマスクサポートＭＴを備え得るプラントＰを駆動する。プラントＰの出力は、位置又は速度又は加速などの位置量である。位置量は位置測定システムＰＭＳによって測定される。位置測定システムＰＭＳは信号を生成し、この信号はプラントＰの位置量を表す位置信号である。セットポイントジェネレータＳＰは信号を生成し、この信号はプラントＰの所望の位置量を表す基準信号である。例えば、基準信号は基板サポートＷＴの所望の軌道を表す。基準信号と位置信号との差が、フィードバックコントローラＦＢのための入力を形成する。その入力に基づいて、フィードバックコントローラＦＢは、アクチュエータＡＣＴのための駆動信号の少なくとも一部を提供する。基準信号はフィードフォワードコントローラＦＦのための入力を形成し得る。その入力に基づいて、フィードフォワードコントローラＦＦは、アクチュエータＡＣＴのための駆動信号の少なくとも一部を提供する。フィードフォワードコントローラＦＦは、質量、剛性、共振モード、及び固有振動数など、プラントＰの力学的特性についての情報を利用してもよい。
[00044] 図４は、本発明の一実施形態による干渉計システム１００の一実施形態を示す。干渉計システム１００は、可動物体２００、例えばリソグラフィ装置の投影システムＰＳの可動部分の絶対位置を判定するために配置される。可動物体２００は、リソグラフィ装置のマスクサポート又は基板サポートでもあり得る。可動物体２００は反射性の測定表面２０１を備えている。
[00045] 干渉計システム１００は、固定周波数レーザ源１０１を備えるヘテロダイン干渉計システムである。固定周波数レーザ源１０１は、固定周波数の放射ビームを提供するように構築されており、例えば安定化ＨｅＮｅレーザ源である。
[00046] 干渉計システム１００は更に、波長可変レーザ源１０７を備えている。波長可変レーザ源１０７は、調整可能な光周波数の放射ビームを提供するように構成されている。
[00047] 干渉計システム１００は、固定周波数レーザ源１０１及び波長可変レーザ源１０７の各々と関連付けられた光学系１０８を備えている。光学系１０８はそれぞれ、各放射ビームを、第１の光路に沿って導かれる第１のビームと第２の光路に沿って導かれる第２のビームとに分割するように構築されている。
[00048] 第１のビームの第１の周波数と第２のビームの第２の周波数との間に周波数差を生み出ように、各光学系１０８においては、第１の光周波数シフトデバイス１０８ａが第１の光路内に提供され、第２の光周波数シフトデバイス１０８ｂが第２の光路内に提供される。第１の光周波数シフトデバイス１０８ａ及び第２の光周波数シフトデバイス１０８ｂは、例えば音響光学変調器ユニットであり、第１のビームの第１の周波数と第２のビームの第２の周波数との間に例えば４ＭＨｚの周波数差を効果的に生み出す。第１のビームと第２のビームとの間に周波数差を生み出す他のデバイスも適用され得る。第１のビームの第１の周波数と第２のビームの第２の周波数との間に所望の周波数差を効果的に生み出すように、第１の光路内のみ又は第２の光路内のみに周波数シフトデバイスが配置されることも可能である。固定周波数レーザ源１０１に由来する第１のビーム及び第２のビームは、光学系１０８において再合成され、固定された光周波数の再合成放射になる。対応して、波長可変レーザ源１０７に由来する第１のビーム及び第２のビームは、光学系１０８において再合成され、調整可能な光周波数の再合成放射になる。
[00049] 固定された光周波数の再合成放射ビームは、例えば非偏光ビームスプリッタによって、第１の部分と第２の部分とに分割される。第１の部分は干渉計光学素子１１０に向けられる。干渉計光学素子１１０は、第１の部分を第１の測定ビームと第１の基準ビームとに分割するように配置されている。第１の測定ビームは、測定経路長Ｌｘを有する測定経路１０２に沿って、可動物体２００の反射性の測定表面２０１へ導かれる。第１の測定ビームが反射性の測定表面２０１によって反射された後、その第１の測定ビームは干渉計光学素子１１０において第１の基準ビームと再合成される。再合成された第１の測定ビームと第１の基準ビームとは、光センサデバイス１０３に接続された検出器１０３ｂに向けられる。レーザビームの第２の部分は干渉計光学素子１１１に向けられる。干渉計光学素子１１１は、第２の部分を第２の測定ビームと第２の基準ビームとに分割するように配置されている。第２の測定ビームは、基準経路長Ｌｒｅｆを有する基準経路１０４に沿って、反射性の基準表面１０５へ導かれる。第２の測定ビームが反射性の基準表面１０５によって反射された後、その第２の測定ビームは干渉計光学素子１１１において第２の基準ビームと再合成される。再合成された第２の測定ビームと第２の基準ビームとは、光センサ１０３に接続された検出器１０３ｃに向けられる。
[00050] 固定された光周波数の再合成放射ビームの一部は、光センサデバイス１０３に接続された基準検出器１０３ａに向けられる。固定された光周波数の再合成放射ビームのこの一部は、反射性の測定表面２０１又は反射性の基準表面１０５と相互作用していない。
[00051] 反射性の基準表面１０５は、測定の基準位置として用いられる固定位置に配置される。したがって、反射性の基準表面１０５が提供される構成は、本質的に安定的であることが意図されている。すなわち、干渉計システム１００に対する反射性の基準表面１０５の位置は一定である。よって、基準経路１０４の長さＬｒｅｆも一定の長さである。
[00052] 基準検出器１０３ａはレーザビームの一部を光センサデバイス１０３の光ダイオード上に伝搬する。検出器１０３ｂは再合成された第１の測定ビームと第１の基準ビームとを光センサデバイス１０３の別の光ダイオード上に伝搬する。検出器１０３ｃは再合成された第２の測定ビームと第２の基準ビームとを光センサデバイス１０３の更に別の光ダイオード上に伝搬する。光ダイオードの測定は、光センサデバイス１０３を介して処理ユニット１０６に送り込まれる。処理ユニット１０６は検出器１０３ｂによる入力に基づいて第１の測定位相値ｐｈ１ｘを生成する。代替的には、処理ユニット１０６は、固定周波数レーザ源１０１と干渉計光学素子１１０との間のレーザビームの擾乱を補償するために、検出器１０３ｂによる入力及び基準検出器１０３ａによる入力に基づいて第１の測定位相値ｐｈ１ｘを生成してもよい。処理ユニット１０６は検出器１０３ｃによる入力に基づいて第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆを生成する。代替的には、処理ユニット１０６は、固定周波数レーザ源１０１と干渉計光学素子１１１との間のレーザビームの擾乱を補償するために、検出器１０３ｃによる入力及び基準検出器１０３ａによる入力に基づいて第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆを生成してもよい。第１の測定位相値ｐｈ１ｘは、測定物体２００の変位距離、すなわち測定経路長Ｌｘを表す。第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆは基準経路長Ｌｒｅｆを表し、これは一定の長さである。
[00053] 調整可能な光周波数の再合成放射ビームは、更なる第１の部分と更なる第２の部分とに分割される。第１の部分と同様、更なる第１の部分は干渉計光学素子１１０に向けられる。干渉計光学素子１１０は、更なる第１の部分を更なる第１の測定ビームと更なる第１の基準ビームとに分割するように配置されている。更なる第１の測定ビームは、測定経路長Ｌｘを有する測定経路１０２に沿って、可動物体２００の反射性の測定表面２０１へ導かれる。更なる第１の測定ビームが反射性の測定表面２０１によって反射された後、その更なる第１の測定ビームは干渉計光学素子１１０において更なる第１の基準ビームと再合成される。再合成された更なる第１の測定ビームと更なる第１の基準ビームとは、光センサデバイス１０３に接続された検出器１０３ｂに向けられる。更なる第２の部分は干渉計光学素子１１１に向けられる。干渉計光学素子１１１は、更なる第２の部分を更なる第２の測定ビームと更なる第２の基準ビームとに分割するように配置されている。更なる第２の測定ビームは、基準経路長Ｌｒｅｆを有する基準経路１０４に沿って、反射性の基準表面１０５へ導かれる。更なる第２の測定ビームが反射性の基準表面１０５によって反射された後、その更なる第２の測定ビームは干渉計光学素子１１１において更なる第２の基準ビームと再合成される。再合成された更なる第２の測定ビームと更なる第２の基準ビームとは、光センサデバイス１０３に接続された検出器１０３ｃに向けられる。
[00054] 調整可能な光周波数の再合成放射ビームの一部は、光センサデバイス１０３に接続された基準検出器１０３ａに向けられる。調整可能な光周波数の再合成放射ビームのこの一部は、反射性の測定表面２０１又は反射性の基準表面１０５と相互作用していない。
[00055] 基準検出器１０３ａは、その調整可能な光周波数の再合成放射ビームの一部を、光センサデバイス１０３の光ダイオード上に伝搬する。検出器１０３ｂは再合成された更なる第１の測定ビームと更なる第１の基準ビームとを光センサデバイス１０３の別の光ダイオード上に伝搬する。検出器１０３ｃは再合成された更なる第２の測定ビームと更なる第２の基準ビームとを光センサデバイス１０３の更に別の光ダイオード上に伝搬する。光ダイオードの測定は、光センサデバイス１０３を介して処理ユニット１０６に送り込まれる。処理ユニット１０６は検出器１０３ｂによる入力に基づいて第２の測定位相値ｐｈ２ｘを生成する。代替的には、処理ユニット１０６は、波長可変レーザ源１０７と干渉計光学素子１１０との間の第２のレーザビームの擾乱を補償するように、検出器１０３ｂによる入力及び基準検出器１０３ａによる入力に基づいて第２の測定位相値ｐｈ２ｘを生成してもよい。処理ユニット１０６は検出器１０３ｃによる入力に基づいて第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆを生成する。代替的には、処理ユニット１０６は、波長可変レーザ源１０７と干渉計光学素子１１１との間の第２のレーザビームの擾乱を補償するように、検出器１０３ｃによる入力及び基準検出器１０３ａによる入力に基づいて第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆを生成してもよい。第２の測定位相値ｐｈ２ｘは、測定物体２００の変位距離、すなわち測定経路長Ｌｘを表す。第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆは基準経路長Ｌｒｅｆを表し、これは一定の長さである。
[00056] 処理ユニット１０６は、第１の測定位相値ｐｈ１ｘと、第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆと、第２の測定位相値ｐｈ２ｘと、第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆとを判別するために配置される。第１の測定位相値ｐｈ１ｘは、可動物体２００の移動に起因して変化する。第２の測定位相値ｐｈ２ｘは、可動物体２００の移動に起因して及び第２のレーザビームの調整可能な光周波数の変化に起因して変化する。固定周波数レーザ源１０１は固定された光周波数のレーザビームを提供するので、第１の測定位相値ｐｈ１ｘは可動物体２００の変位を表し、その一方で第２の測定位相値ｐｈ２ｘは可動物体２００の変位と共に波長可変レーザ源１０７の周波数変化、すなわち波長変動も表し得る。
[00057] 光センサデバイス１０３による測定にあたっては、第１の測定位相値ｐｈ１ｘ、第２の測定位相値ｐｈ２ｘ、第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆ、及び第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆが測定され得る。ある単一の時点で測定された４つの位相値の組み合わせは、本願においては、データ点として表示される。したがって、あるデータ点は、具体的な一時点に関して、第１の測定位相値ｐｈ１ｘと、第２の測定位相値ｐｈ２ｘと、第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆと、第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆとを備える。
[00058] 可動物体２００が測定の間、静止位置に留まり、且つ波長可変レーザ源１０７の調整可能な光周波数が経時的に変化すると仮定すると、測定経路長Ｌｘと基準経路長Ｌｒｅｆとの長さの比Ｌｒａｔは、処理ユニット１０６により、波長可変レーザ源１０７の放射ビームの調整可能な光周波数の変化によって引き起こされる第２の測定位相値ｐｈ２ｘ及び第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆの経時的な変化に基づいて、次のように判定することができる。
[00059] Ｌｒａｔ＝Ｌｘ／Ｌｒｅｆ＝Δｐｈ２ｘ／Δｐｈ２ｒｅｆ
[00060] 基準経路の長さＬｒｅｆは一定であり既知であるから、可動物体２００の絶対位置は結果的に次のように判定することができる。
Ｌｘ＝Ｌｒａｔ＊Ｌｒｅｆ
[00061] したがって、波長可変レーザ源１０７の周波数変化は、可動物体２００が静止位置に留まるのであれば、可動物体２００の絶対位置を計算するのに十分なデータを提供する。しかしながら、実用では、可動物体２００は通常、このようにして絶対位置を判定するのに十分なほど静止しないであろう。可動物体２００は、例えば、外的影響によって引き起こされる振動性の移動をし得る。
[00062] ある選択基準に従ったデータ点の選択により、可動物体２００の移動は、可動物体２００の絶対位置を判定するときに補償され得る。可動物体２００の移動の補償によって、可動物体２００の絶対位置は、干渉計システム１００それ自体によって、すなわち追加的なゼロ校正センサの必要なしに、判定することができる。
[00063] 固定された光周波数の放射ビームは可動物体２００の任意の相対変位を判定することを可能にするので、可動物体２００が第１の測定位相値ｐｈ１ｘ及び第２の測定位相値ｐｈ２ｘの測定にあたって移動されたかどうかを判定することができる。そのような方法の一実施形態においては、データ点は、固定周波数レーザ源１０１の放射ビームで測定される可動物体２００の相対位置が同じである全ての収集されたデータ点から選択される。この方法によれば、干渉計システム１００を用いた測定によって収集されるすべてのデータ点が比較される。第１の測定位相値ｐｈ１ｘが同じであるデータ点が選択されて、データ点のセットを形成する。このデータ点のセットは可動物体２００が各データ点で同じ位置にある測定シーケンスに似ており、したがってあたかも可動物体２００が移動していないかのように見える。
[00064] 次に、図５を参照してこのデータ点のセットをより詳細に説明する。図５の上部分は、第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆ及び第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆを経時的に示している。固定周波数レーザ源１０１の光の一定波長は第１の基準位相値ｐｈ１ｒｅｆの一定値をもたらすことがわかる。波長可変レーザ源１０７によって提供される光の経時的に変調される波長変化は第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆの変調値をもたらす。図５の下部分には、第１の測定位相値ｐｈ１ｘ及び第２の測定位相値ｐｈ２ｘが経時的に示されている。第１の位相値ｐｈ１ｘの推移から、可動物体２００がある位置範囲において往復移動、例えば振動性の移動をすることがわかる。第２の測定位相値ｐｈ２ｘは、波長可変レーザ源１０７の放射ビームの変調周波数の付加的影響を示す。
[00065] 可動物体２００の絶対位置を判定するために、同じ第１の測定位相値ｐｈ１ｘを有する複数のデータ点が選択されて、データ点のセットを形成する。必要なのは少なくとも２つのデータ点であるが、２つよりも多くのデータ点を有することは、絶対位置をより高精度に判定するのに役立つ。図５においては、一例として、３つのデータ点Ａ，Ｂ，及びＣが示されており、各々がゼロに等しい第１の測定位相値ｐｈ１ｘを有している。これらのデータ点Ａ，Ｂ，及びＣは、データ点のセットとして用いることができる。実用では、データ点のセットはもっと多くのデータ点を備え得る。データ点のセットの各データ点に関して第１の測定位相値ｐｈ１ｘが等しい限りは、ゼロの代わりに、任意の他の値の第１の測定位相値ｐｈ１ｘも選択され得る。多くのデータ点において利用可能な値を選択するのが有利である。
[00066] そのようなデータ点のセットに関しては、可動物体２００の絶対位置は上述のように判定することができる。すなわち、長さの比Ｌｒａｔは、第２の測定位相値ｐｈ２ｘと第２の基準位相値ｐｈ２ｒｅｆとに基づいて判定することができる。長さの比Ｌｒａｔが計算されると、可動物体２００の絶対位置は、長さの比Ｌｒａｔと基準経路１０４の既知の長さとから計算することができる。
[00067] データ点に基づいて可動物体２００の絶対位置を判定するための他の方法も適用され得る。
[00068] 波長可変レーザ源１０７においては、調整可能な光周波数の放射ビームを提供するためにレーザダイオードが用いられ得る。そのようなレーザダイオードはモードホップの影響を受けやすいであろう。モードホップは、例えば数ＧＨｚ程度の、放射ビームの突発的な周波数変化の影響を有する。モードホップは、温度若しくは電流変動によって、又はレーザ源１０７の振動などの外的影響によって引き起こされ得る。格子ベースの波長可変レーザ源では、モードホップは、波長同調素子において機械的に誘発された振動によっても引き起こされ得る。
[00069] 図６は、モードホップの発生の一例を、特定のレーザ温度に関する波長と注入電流との関係を示す図表で示している。この関係を示す各線においては、レーザ源の注入電流の増加に伴って、出射された放射ビームの波長の突然の変化が認められる。よって、こうした波長の突然の変化は、モードホップと称される。
[00070] 例えば上記で説明した方法を用いて可動物体２００の絶対位置を判定するときのモードホップの発生は、可動物体２００の絶対位置が不正確に判定されるという結果をもたらし得る。したがって、モードホップの発生は検出することができるのが望ましい。
[00071] 図４に示される干渉計システム１００は、モードホップを判定するように構成されている。光学系１０８において、第１のビームがそれに沿って導かれる第１の光路と第２のビームがそれに沿って導かれる第２の光路とは、異なる光路長を有する。したがって、第１の光路と第２の光路との間には光路長差がある。この光路長差の結果、波長可変レーザ源によって出射される波長のモードホップは、調整可能な波長の再合成放射ビームの位相シフトをもたらすであろう。この位相シフトは、その位相シフトがｋ＊２πに等しくない限り、干渉計システムによって検出することができる。ただし、ｋは整数である。モードホップに起因して予想される周波数変化は特定のレーザ源に関して予測／判定することができるので、光路差は、モードホップによって生じる位相シフトがｋ＊２πに等しくならないように選択することができる。モードホップに起因する位相シフトの規模は２π＊ＯＰＤ＊Δｆ／ｃ ｒａｄである。ただし、ＯＰＤは光路長差、Δｆはモードホップに起因する周波数変化、ｃは光の速度である。その結果、ＯＰＤがｋ＊ｃ／Δｆに等しくないと、モードホップに起因する位相シフトもｋ＊２πに等しくなくなるであろう。
[00072] したがって、光路長差は、モードホップによって生じる位相シフトが（ｒ＋ｋ）＊ｃ／Δｆになるように有利に選択される。ただし、ｒは０．１から０．９、例えば、約０．５など０．３から０．７の範囲内にあり、ｋは整数であり、ｃは光の速度であり、Δｆはモードホップに起因する周波数変化である。そのような実施形態においては、ｋは比較的小さいのが有利であり、例えば、ｋ＝０又は１又は２である。これは、光路長差が比較的小さいことを意味する。
[00073] 干渉計システム１００において、干渉計システム１００の基準検出器１０３ａは、モードホップを検出するために有利に用いることができる。各光学系１０８から基準検出器１０３ａへの干渉計システム１００の光路は、光学系１０８において導入される光路長差の他には、第１のビームと第２のビームとの追加的な光路長差を追加しないので、基準検出器１０３ａへの光路長差は比較的小さい。この光路長差は、例えば１５ｍｍから１３５ｍｍの範囲内であろう。
[00074] 光学系１０８の光路長差が０．０４６ｍでありモードホップの周波数シフトΔｆが２ＧＨｚである一実施形態においては、基準検出器１０３ａによって検出され得る位相シフトは、およそ０．３＊２π、すなわち０．３縞（fringes）である。
[00075] 検出器１０３ｂ及び検出器１０３ｃに向かう光路では、測定ビームと、基準ビームと、更なる測定ビームと、更なる基準ビームとの間の光路の差によって、更なる光路長差が追加される。一実施形態においては、検出器１０３ｂに向かう総光路長差は例えば６ｍから７．５ｍであり得、検出器１０３ｃに向かう総光路長差は例えば約２．５ｍであり得る。こうしたより大きな光路長差に関しては、位相信号及びその導関数が周波数ノイズや意図的な周波数調整といった他の周波数変動により大きく影響されるので、モードホップを検出するのはより困難であろう。
[00076] また、検出器１０３ｂに向かう光路長差は、可動物体２００の移動によっても変化し得る。その結果、光路長差はｋ＊ｃ／Δｆとも一致して、ｋ＊２πに近いモードホップに起因する検出器信号の位相シフトを引き起こし得るが、これは検出不能であろう。
[00077] したがって、モードホップの発生を検出するためには基準検出器１０３ａへの光路を用いるのが有利である。これには、基準検出器１０３ａへの光路は安定的であるという追加的な利点がある。
[00078] 図７ａ，７ｂ，及び７ｃは、基準検出器１０３ａによって受信される光信号に基づく（処理済みの）信号のグラフを示す。
[00079] 図７ａは、固定周波数レーザ源１０１の固定された光周波数の再合成放射ビームと波長可変レーザ源１０７の調整可能な光周波数の再合成放射ビームとを合成した混合信号を示す。
[00080] 図７ｂは、波長可変レーザ源１０７の調整可能な光周波数の再合成放射ビームの信号のみを示す。このグラフにおいては、モードホップの発生を、矢印によって示されるように検出することができる。
[00081] 図７ｃは、波長可変レーザ源１０７の調整可能な光周波数の再合成放射ビームのアンラップ位相を示す。すなわち、周波数シフトデバイス１０８ａ及び１０８ｂによって導入された理想的なキャリア周波数の位相が図７ｂに示される信号から除去されて、図示されるアンラップ信号をもたらしている。このグラフにおいては、モードホップの影響を、矢印によって示されるように、更に容易に判別することができる。実用においては、波長可変レーザ源１０７のモードホップを判定するためには、検出信号の位相シフトの導関数の変化を観察するのが更に便利であろう。
[00082] 一旦モードホップの発生が検出されると、関連するデータ点に基づいて判定され得る絶対位置は不正確であり得ると結論付けることができる。したがって、可動物体２００の絶対位置の判定のためにデータ点を収集する際には、モードホップの発生が観察され得る。モードホップが発生しなければ、データ点は信頼できるものであり、可動物体２００の絶対位置を判定するために用いることができる。データ点を収集する際にモードホップが判定された場合には、そのモードホップに関連するデータ点は信頼できないものである。これらのデータ点を可動物体２００の絶対位置の判定のために用いることは回避されるべきである。
[00083] 第１の方法においては、モードホップに関連するデータ点は、例えば十分な他の信頼できるデータ点が利用可能であるときには、無視されてもよい。別の方法においては、可動物体２００の絶対位置を測定するステップが繰り返されてもよく、その一方で同時に、これらの繰り返される測定ステップの際にも、モードホップの発生が観察される。データ点の収集を繰り返す際にモードホップが発生し続けるときには、波長可変レーザ源１０７の異なる設定が用いられてもよい。代替案として、データ点の収集を実行するために、利用可能であれば、代替的なレーザ源が用いられてもよい。
[00084] 上記では、ヘテロダイン干渉計システムにおいて可動物体２００の絶対位置を判定するために用いられる波長可変レーザ源１０７のモードホップを判定するためのモードホップ検出が記載されている。本願に記載されるモードホップ検出は、モードホップの周波数シフトによって引き起こされる位相シフトを判定するために第１のビームと第２のビームとの光路長の差を用いることのできる任意の他の干渉計システムにも適用され得る。波長可変レーザ源及び固定周波数レーザ源の両方で発生するモードホップは、本願に記載されるモードホップ検出によって判定され得る。
[00085] 図８は、レーザ源３００と検出器３０２との間の光路を示す干渉計軸を概略的に示す。光路内には光学系３０１が提供される。光学系３０１はレーザ源３００の放射ビームＲＢを第１の光路に沿って導かれる第１のビームＢ１と第２の光路に沿って導かれる第２のビームＢ２とに分割するように配置されており、光学系３０１は第１のビームＢ１と第２のビームＢ２とを再合成して再合成ビームＲＣＢにするように配置されている。検出器３０２は、再合成ビームＲＣＢを受光するように及び受光した再合成ビームＲＣＢに基づいて検出器信号を提供するように配置されている。検出器信号を処理するために処理ユニット３０３が提供される。放射ビームＲＢは約６３３ｎｍの波長を有し得る。
[00086] 第１の光路の第１の光路長と第２の光路の第２の光路長とには２＊Ｄの光路長差がある。この２＊Ｄの光路長差によって、処理ユニット３０３はレーザ源３００のモードホップを、モードホップによって生じる位相シフトがｋ＊２πに等しくない限り、そのようなモードホップによって生じる検出器信号の位相シフトに基づいて判定し得る。ただし、ｋは整数である。これは第１の光路と第２の光路との光路長差の適切な選択によって回避することができ、ここで、光路長差は（ｒ＋ｋ）＊ｃ／Δｆになるように選択される。ただし、ｒは０．１から０．９、例えば約０．５など０．３から０．７の範囲内にあり、ｋは整数であり、ｃは光の速度であり、Δｆはモードホップに起因する周波数変化である。
[00087] 概して、モードホップの発生の検出は、比較的小さな光路長差、例えば４＊ｃ／Δｆ未満の光路長差を生み出すことによって改善され得る。
[00088] また、光路長差は、レーザ源３００と検出器３０２との間の光路内の任意の箇所又は箇所の組み合わせで生み出されてもよく、したがって、光学系３０１の特定の箇所に限定されない。レーザ源３００の放射ビームに由来する第１のビームと第２のビームとの光路長差を生み出す任意の光学素子は光学系３０１の一部と見なされ得る。
[00089] 光路長差を有する第１のビームと第２のビームとを合成した再合成ビームを有する単一の干渉計軸を用いる代わりに、２つの干渉計軸を用いることもできる。そのような構成においては、各干渉計軸が少なくとも１つの放射ビームを有するべきであり、モードホップの影響を判定するためには２つの干渉計軸の光路長が異なるべきである。モードホップに誘起される周波数変化がｋ＊２πに等しくない２つの干渉計間の位相差の変化を導入するように、任意の２つの干渉計軸間の光路長差はｋ・ｃ／Δｆに等しくてはならない。ただし、ｋは整数であり、光路長差は有利なことには短く、例えば５＊ｃ／Δｆよりも小さいであろう。
[00090] 図９は、本発明の第２の態様による干渉計システム１の第１の実施形態を示す。
[00091] 干渉計システム１は、関心物体５０、例えばリソグラフィ装置の冷却システムの冷却フード若しくはその基準物体、又は任意の他の関心物体であって干渉計システムに対するその物体の変位が判定されるべきものの変位を判定するように構成されている。冷却フードは、参照によって本明細書に組み込まれる２０１８年３月８日に公開された国際公開第２０１８／０４１５９９Ａ１号から既知である。冷却フードは、基板Ｗの上方に配置された冷却要素を備えると共に、基板Ｗが基板サポートＷＴによって保持されている間に基板Ｗから熱を除去するように配置される。冷却フードは、ターゲット部分Ｃの熱を、ターゲット部分が投影システムＰＳを介して露光されている間又はそのすぐ後に除去し得る。冷却フードは、ターゲット部分Ｃ上にガス流を提供することによって熱を除去し得る。ターゲット部分Ｃから除去される熱の量を制御するために、ガス流の量が制御されてもよい。追加的又は代替的には、ターゲット部分Ｃから除去される熱の量を制御するために、ターゲット部分Ｃと冷却フードとの間の距離が制御されてもよい。干渉計システム１は、冷却フードとターゲット部分Ｃとの間の距離、冷却フードと基板Ｗとの間、及び／又は冷却フードと基板サポートＷＴとの間の距離を判定するために用いられ得る。
[00092] 干渉計システム１は、放射ビームＲＡＢを提供するための光源２と、光学系３と、検出器４と、処理ユニット５とを備える。
[00093] 光源２は、レーザビームを提供するレーザ源である。レーザ源２は、例えば、注入電流を変化させることによってレーザビームの光周波数が調整されることを可能にする分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）である。注入電流はＤＣオフセット付近の１０ＭＨｚ周波数で調整され得る。これは、１０ＭＨｚの速度でのレーザビームの周波数の変調をもたらす。レーザ電流及びひいてはレーザ周波数の変調は、干渉計システム１が取り付けられている基準に対する関心物体の変位を判定することを可能にする合成ヘテロダイン検出技術を適用するために用いられる。
[00094] 光入力ファイバ８に進入する前に変調又は偏光など所望の特徴を有する放射ビームＲＡＢを生み出すために用いられる任意の光学素子は、光源２の一部であるものと見なされ得る。
[00095] 光学系３は、放射ビームＲＡＢを第１の光路に沿って導かれる測定ビームＭＥＢと第２の光路に沿って導かれる基準ビームＲＥＢとに分割するように配置された半透過ミラー６を備えている。図９に示される実施形態においては、基準ビームＲＥＢは半透過ミラー６の反射表面６ａによって反射された放射ビームＲＡＢの一部によって形成され、測定ビームＭＥＢは半透過ミラー６を透過する放射ビームＲＡＢの一部によって形成される。
[00096] 測定ビームＭＥＢは、関心物体５０に取り付けられたレトロリフレクタ５１又は別の反射面へと導かれて反射され、半透過ミラー６に戻る。測定ビームＭＥＢは、半透過ミラー６の反射裏面６ｂで少なくとも部分的に反射されてレトロリフレクタ５１に返る。レトロリフレクタ５１は再び測定ビームＭＥＢを反射して光学系３に返し、そこで測定ビームＭＥＢは、少なくとも部分的に、半透過ミラー６を透過する。測定ビームＭＥＢ及び基準ビームＲＥＢは、光学系３の焦点レンズ７で再合成されて再合成ビームＲＥＣを形成する。
[00097] 放射ビームＲＡＢを光源２から光学系３へ導くために光入力ファイバ８が提供されると共に、再合成ビームＲＥＣを光学系３から検出器４へ導くために光出力ファイバ９が提供される。検出器４は、再合成ビームＲＥＣを受光し、再合成ビームＲＥＣに基づいて検出器信号を提供する。検出器信号は、検出器信号の処理のために処理ユニット５に送り込まれる。検出器信号に基づいて、当該技術分野において既知であるように、光学系３に対する関心物体５０の位置の変化が判定され得る。
[00098] 光入力ファイバ８は、出力端１０が放射ビームＲＡＢを光学系３内、例えば焦点レンズ７に出射するように配置される。光出力ファイバ９は、入力端１１が再合成ビームＲＥＣを光学系３から、例えば焦点レンズ７から受光するように配置される。出力端１０及び入力端１１は互いに対して距離ｄで配置される。光入力ファイバ８は光を光源２から光学系３へ導くためにのみ用いられ、光出力ファイバ９は光を光学系３から検出器４へ導くためにのみ用いられる。換言すれば、光入力ファイバ８及び光出力ファイバ９はいずれも、光を一方向にのみ導くために用いられる。
[00099] 光学系３は、光入力ファイバ８の出力端１０から受光した光を、放射ビームＲＡＢを分割し再合成して再合成ビームＲＥＣにした後で、光出力ファイバ９の入力端１１に向けるように構築されている。これについて、半透過ミラー６の反射表面６ａ及び反射裏面６ｂは、測定方向ＭＤに垂直な平面に対して角度αで配置されている。ここで、測定方向とはそれぞれ、放射ビームが反射表面６ａに入射して反射後に基準ビームＲＥＢを形成する方向、及び測定ビームＭＥＢが反射裏面６ｂに入射して反射されレトロリフレクタ５１に返る方向である。反射表面６ａの角度αは反射裏面６ｂの角度αと同じである。
[000100] 焦点レンズ７は焦点長さｆを有する。距離ｄと、焦点長さｆと、角度αとの関係は次の通りである。
ｄ＝ｆ＊ｔａｎ（２α）
ただし、ｄは出力端１０と入力端１１との間の距離であり、ｆは焦点レンズ７の焦点長さであり、αは測定方向ＭＤに垂直な平面と反射表面６ａ及び反射裏面６ｂの非垂直角度のそれぞれとの間の角度差である。
[000101] この関係が満たされるとき、出力端１０から出射される放射ビームＲＡＢは、測定ビームＭＥＢと基準ビームＲＥＢとに分かれ、再合成して再合成ビームＲＥＣになった後、正確に入力端１１に向けられる。光入力ファイバ８の出力端１０と光出力ファイバ９の入力端１１との間の距離ｄは、放射ビームＲＡＢ、測定ビームＭＥＢ、及び／又は基準ビームＲＥＢの迷光が光出力ファイバ９の入力端１１によって受光されるのを防止するために、最小値に等しくなるように又は最小値よりも大きくなるように選択される。ｄの最小値は、光学系３において光が迷光する程度など、様々なファクタに依存する。
[000102] 図９の実施形態においては、光学系３はプローブヘッド１２に配置されている。光入力ファイバ８の出力端１０及び光出力ファイバ９の入力端１１は、ピグテール形でありプローブヘッド１２に直接接続される。代替的な一実施形態においては、プローブヘッド１２は、光入力ファイバ８の出力端１０を接続するための入力コネクタと光出力ファイバ９の入力端１１を接続するための出力コネクタとを備え得る。プローブヘッド１２自体、特にその光学系３には、光ファイバがない。
[000103] プローブヘッド１２のこの構成の利点は、プローブヘッド１２が小型設計になり得るということである。また、小さなレトロリフレクタ５１を、測定方向に垂直な方向の測定ビームの光路の横ずれの影響を受けることなく、関心物体５０上に提供することができる。さらに、干渉計システム１のデュアルパス構成は、シングルパス構成と比較して増加された測定解像度を提供する。もう１つの利点は、角度αは、ゴースト反射が光出力ファイバ９に伝搬するのを防止するのに役立つということであろう。
[000104] 図１０は、本発明の第２の態様による干渉計システム１の第２の実施形態を示す。
[000105] 図１０の干渉計システム１は、図９の実施形態に対応して、光源２、例えばレーザ源と、光学系３と、検出器４と、処理ユニット５とを備えている。光学系３においては、光源２によって提供される放射ビームＲＡＢが、測定ビームＭＥＢと基準ビームＲＥＢとに分割される。測定ビームＭＥＢが反射面、例えば関心物体５０に取り付けられたレトロリフレクタ５１で少なくとも１回反射された後、測定ビームＭＥＢは光学系３によって基準ビームＲＥＢと再合成されて再合成ビームを形成する。再合成ビームは検出器４へ導かれて、関心物体５０の位置の変化を表す検出器信号を提供する。処理ユニット５における検出器信号の処理によって、関心物体５０のこの位置の変化が判定され得ると共に関心物体５０の変位を判定するために用いられ得る。
[000106] 光源２によって提供される放射ビームＲＡＢを光学系３へ導くために光入力ファイバ８が提供され、再合成ビームを検出器４へ導くために光出力ファイバ９が提供される。また、この実施形態においては、光学系３自体は光ファイバを何ら備えておらず、光入力ファイバ８及び光出力ファイバ９は光を単一の方向にのみ導くために用いられる。
[000107] 図１０の実施形態においては、光学系３は、主光軸が測定方向ＭＤに平行なレンズ体２０を有する屈折率分布型レンズを備えている。図示される屈折率分布型レンズは、円筒形で、円筒形状の縦軸に向かって径方向で徐々に増加する屈折率を有する、透明な光学コンポーネントである。この縦軸が、測定方向ＭＤに平行な主光軸である。屈折率は、例えば、縦軸からの径方向距離が増加するにつれて二次的に減少し得る。そのような屈折率分布型レンズは、収束レンズとして用いられ得る。
[000108] レンズ体２０は、ファイバ側２１と、ファイバ側２１とは反対の光側２２とを備える。光入力ファイバ８の出力端１０及び光出力ファイバ９の入力端１１は、レンズ体２０のファイバ側２１に、典型的にはレンズ体２０に直接接続、例えば接着又は溶着されたピグテール形のファイバとして配置される。レンズ体２０の光側２２の外面２３は、レンズ体２０の主光軸と非垂直角度で配置される。この外面２３は、放射ビームＲＡＢを測定ビームＭＥＢと基準ビームＲＥＢとに分割する半反射面として作用する。
[000109] 基準ビームＲＥＢは、放射ビームＲＡＢのうち外面２３によって反射されてレンズ体２０に返る部分であり、レンズ体２０によって光出力ファイバ９の入力端１１に合焦される。放射ビームＲＡＢのうち外面２３によって透過される部分は測定ビームＭＥＢを形成し、レトロリフレクタ５１によって反射され、少なくとも部分的に外面２３によって反射され、レトロリフレクタ５１によってもう１回反射され、その後少なくとも部分的に外面２３によって透過される。測定ビームＭＥＢのこの部分は、レンズ体２０によって光出力ファイバ９の入力端１１に合焦される。レンズ体２０において又は出力ファイバ９の入力端１１において、測定ビームＭＥＢと基準ビームＲＥＢとは再合成され、光出力ファイバ９によって検出器３へ導かれる再合成ビームになる。これらのビームの経路は概略的に示されている。実用では、ビームは、特にレンズ体２０において、非直線状の経路を辿るであろう。
[000110] 出力端１０と入力端１１との間の距離ｄ、屈折率分布型レンズの焦点長さｆ、及び非垂直外面２３の角度は、出力端１０から光学系３内に出射される光が光学系３によって光出力ファイバ９の入力端１１へ導かれるように選択される。この距離と、焦点長さと、角度との関係は、
ｄ＝ｆ＊ｔａｎ（２α）
である。ただし、ｄは出力端１０と入力端１１との間の距離であり、ｆは屈折率分布型レンズの焦点長さであり、αは非垂直角度とレンズ体２０の主光軸に対して垂直な平面との間の差である。
[000111] 図１０の実施形態においては、光学系３、特に屈折率分布型レンズは、プローブヘッド１２に配置され得る。これは小さなプローブヘッド１２をもたらし得る。
[000112] 図１１は、本発明の第２の態様による干渉計システム１の第３の実施形態を示す。
[000113] 図１１の干渉計システム１は、図９の実施形態に対応して、光源２、例えばレーザ源と、光学系３と、検出器４と、処理ユニット５とを備えている。光学系３においては、光源２によって提供される放射ビームＲＡＢが、半透過ミラー２５において測定ビームＭＥＢと基準ビームとに分割される。測定ビームＭＥＢが反射面、例えば関心物体５０に取り付けられたレトロリフレクタ５１で少なくとも１回反射された後、測定ビームＭＥＢは光学系３によって基準ビームＲＥＢと再合成されて再合成ビームＲＥＣを形成する。再合成ビームＲＥＣは検出器４へ導かれて、関心物体５０の位置の変化を表す検出器信号を提供する。処理ユニット５における検出器信号の処理によって、関心物体５０のこの位置の変化が判定され得ると共に関心物体５０の位置を判定するために用いられ得る。
[000114] 光源２によって提供される放射ビームＲＡＢを光学系３へ導くために光入力ファイバ８が提供され、再合成ビームを検出器４へ導くために光出力ファイバ９が提供される。また、この実施形態においては、光学系３自体は光ファイバを備えておらず、光入力ファイバ８及び光出力ファイバ９は光を単一の方向にのみ導くために用いられる。
[000115] 図１１の実施形態の光学系３はサーキュレータ３０を備える。サーキュレータ３０は、一方側に、光入力ファイバ８の出力端１０が接続される第１のファイバポート３１と、光出力ファイバ９の入力端１１が接続される第２のファイバポート３２とを備えている。他方側には、光を出射及び受光するために光ポート３３が配置されている。サーキュレータ３０は、放射ビームＲＡＢが光ポート３３から出射されるように、光入力ファイバ８の出力端１０から受光された放射ビームＲＡＢを光ポート３３に導くために配置される。サーキュレータ３０は更に、光ポート３３で受光された再合成ビームＲＥＣを光出力ファイバ９の入力端１１に導くために配置される。
[000116] サーキュレータ３０及び半透過ミラー２５はプローブヘッド１２に配置され得る。そのようなプローブヘッド１２は小さく且つ軽量であろう。また、本実施形態は、測定方向ＭＤに垂直なレトロリフレクタ５１の横ずれの影響を受けにくいであろう。
[000117] 以上では、光ファイバ８，９によってのみ干渉計システム１の他のコンポーネントに接続された小さく且つ軽量のプローブヘッド１２として提供することのできる、本発明の第２の態様による干渉計システム１の３つの実施形態を記載している。そのようなプローブヘッドは、リソグラフィ装置の基準物体に対する関心物体５０の変位を判定するために有利に用いることができる。また、これらの実施形態は、関心物体に取り付けられた小さなレトロリフレクタ５１と組み合わせて用いられてもよい。関心物体５０は、例えば冷却システムの冷却フード若しくはリソグラフィ装置の液浸フード、又は基準物体であってそのような物体の位置がその基準物体に対して判定されるべきものであってもよい。例えば、プローブヘッド１２は、基準物体の変位を判定するために冷却フードに取り付けられ得る。これは基準物体に対する冷却フードの変位の測定ももたらす。干渉計システムは、任意の他の関心物体の変位又は基準物体の変位を判定するためにも用いられ得る。
[000118] 干渉計システムは、メトロロジ装置、ｅビーム装置、及び他の装置など、他のシステム又はデバイスにおいても適用され得る。
[000119] いくつかの実施形態においては、関心物体の移動は小さな移動範囲内であるのが有利であろう。
[000120] 本発明の第２の態様による３つの実施形態に共通する特徴は、プローブヘッド１２に設けられ得る光学系３が光入力ファイバ８及び光出力ファイバ９に接続されること、及び光学系３自体には光ファイバがないことである。そのような光学系３においては、１つの光ファイバ８の出力端１０から到来する光は更に第２の光ファイバ９の入力端１１へ導かれる。２つの光ファイバ８，９のうち一方を通って２つの対向する方向に通過する光はない。これは２つの光ファイバ８，９の配線に有利であろう。
[000121] 光学系３内の、対象物５０の反射面への及びその反射面からの光路は、様々な用途において異なり得る。例えば、シングルパス又はダブルパス構成が適用され得る。また、入力端及び出力端は異なる位置に配置されてもよく、互いに隣り合って配置されなくてもよい。
[000122] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。考えられる他の用途は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。
[000123] 本明細書ではリソグラフィ装置に関連して本発明の実施形態について具体的な言及がなされているが、本発明の実施形態は他の装置に使用することもできる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、又はウェーハ（あるいはその他の基板）もしくはマスク（あるいはその他のパターニングデバイス）などのオブジェクトを測定又は処理する任意の装置の一部を形成してよい。これらの装置は一般にリソグラフィツールと呼ばれることがある。このようなリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を使用することができる。
[000124] 以上では光学リソグラフィと関連して本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、例えばインプリントリソグラフィなど、その他の適用例において使用されてもよく、文脈が許す限り、光学リソグラフィに限定されないことが理解されるであろう。
[000125] 文脈上許される場合、本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせにおいて実装することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読み取られて実行され得る、機械可読媒体に記憶された命令として実装することも可能である。機械可読媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）により読み取り可能な形態で情報を記憶又は伝送するための任意の機構を含むことができる。例えば機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ（登録商標）デバイス、電気、光、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、及び他のものを含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定のアクションを実行するものとして本明細書で説明されることがある。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行するコンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又は他のデバイスから生じ、実行する際、アクチュエータ又は他のデバイスが物質世界と相互作用し得ることを理解すべきである。
[000126] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることは理解されよう。上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
[000122] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。考えられる他の用途は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。本願発明はまた、以下の条項により説明することができる。
条項１．
可動物体の位置を判定するための干渉計システムであって、
放射ビームを提供するためのレーザ源と、
前記放射ビームを第１の光路に沿った第１のビームと第２の光路に沿った第２のビームとに分割するように配置された光学系であって、前記第１のビームと前記第２のビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、
前記再合成ビームを受光するため及び前記受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、
前記検出器信号を処理するための処理ユニットと、
を備えており、
前記第１の光路の第１の光路長と前記第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有しており、
前記処理ユニットは、前記レーザ源のモードホップを、そのようなモードホップによって生じる前記検出器信号の位相シフトに基づいて判定するように配置されている、干渉計システム。
条項２．
前記光路長差は、モードホップによって生じる位相シフトが２πに等しくならないように選択される、条項１の干渉計システム。
条項３．
前記光路長差はｋ＊ｃ／Δｆに等しくない、条項１又は２の干渉計システム。ただし、ｋは整数であり、ｃは光の速度であり、Δｆはモードホップによって引き起こされる周波数差である。
条項４．
前記光路長差は（ｒ＋ｋ）＊ｃ／Δｆに等しい、条項１から３のいずれか干渉計システム。ただし、ｒは０．１から０．９の範囲内にあり、ｋは整数であり、ｃは光の前記速度であり、Δｆはモードホップによって引き起こされる周波数差である。
条項５．
ｋは０，１，又は２である、条項４の干渉計システム。
条項６．
前記処理ユニットは、前記レーザ源の前記モードホップを判定するべく、前記検出器信号の前記位相シフトの導関数の変化を観察するために配置される、条項１から５のいずれかの干渉計システム。
条項７．
前記干渉計システムはヘテロダイン干渉計システムであり、前記第１のビームと前記第２のビームとのうち少なくとも１つは、前記第１のビームの第１の周波数と前記第２のビームの第２の周波数との間に周波数差を生み出すように周波数シフトデバイスを通じて導かれる、条項１から６のいずれかの干渉計システム。
条項８．
前記再合成ビームは基準ビームとして用いられ、前記検出器は基準検出器である、条項１から７のいずれかの干渉計システム。
条項９．
前記レーザ源は調整可能な光周波数の前記放射ビームを提供するように配置された波長可変レーザ源を備えており、
前記干渉計システムは更に、固定された光周波数の第２の放射ビームを提供するための固定周波数レーザ源を備えており、
前記干渉計システムは前記可動物体の絶対位置を判定するために配置される、条項１から８のいずれかの干渉計システム。
条項１０．
干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法であって、
前記レーザ源から放射ビームを出射することと、
前記放射ビームを第１の光路に沿って導かれる第１のビームと第２の光路に沿って導かれる第２のビームとに分割することであって、前記第１の光路の第１の光路長と前記第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有する、分割することと、
前記第１のビームと前記第２のビームとを再合成して再合成ビームにすることと、
前記再合成ビームに基づいて検出器信号を提供することと、
前記レーザ源の前記モードホップをそのようなモードホップによって生じる前記検出器信号の位相シフトに基づいて判定するように前記検出器信号を処理することと、
を備える方法。
条項１１．
前記方法は、前記レーザ源の前記モードホップを判定するために前記検出信号の前記位相シフトの導関数の変化を観察することを備える、条項１０の方法。
条項１２．
前記方法は、前記第１のビームと前記第２のビームとのうち少なくとも１つを、前記第１のビームの第１の周波数と前記第２のビームの第２の周波数との間に周波数差を生み出すように周波数シフトデバイスを通じて導くことを備える、条項１０又は１１の方法。
条項１３．
条項１から９のいずれかの干渉計システムを用いて可動物体の位置を判定する方法であって、
前記可動物体の位置を測定するステップと、
前記干渉計システムの前記レーザ源のモードホップが前記可動物体の前記位置の測定の際に発生したかどうかを判定するステップと、
モードホップが発生しなかった場合、前記測定された位置を用いるステップと、
モードホップが発生した場合、前記モードホップに関連する前記測定結果を無視するステップ、及び／又は前記可動物体の位置を測定する前記ステップとモードホップが測定の際に発生したかどうかを判定する前記ステップとを繰り返すステップと、
を備える、方法。
条項１４．
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
基板を支持するように構築された基板サポートと、
前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
前記マスクサポートと、前記基板サポートと、前記投影システムとのうち１つは可動物体を備えており、前記リソグラフィ装置は更に、前記可動物体の前記位置を判定するために、条項１から９のいずれかに記載の干渉計システムを備える、リソグラフィ装置。
条項１５．
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
マーカを有する基板を支持するように構築された基板サポートと、
前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
前記マーカの位置を測定するように配置されたアライメントシステムと、
条項１から９のいずれかに記載の干渉計システムと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
再合成ビームは測定ビームとして用いられ、前記検出器は測定検出器であり、
測定ビームは前記測定検出器によって受光される前に前記投影システム又は前記アライメントシステムに配置又は接続された反射性の測定表面で反射される、リソグラフィ装置。
条項１６．
放射ビームを提供するための光源と、
前記放射ビームを第１の光路に沿った測定ビームと第２の光路に沿った基準ビームとに分割するように配置された光学系であって、前記測定ビームと前記基準ビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、
前記再合成ビームを受光するため及び前記受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、
前記検出器信号を処理するための処理ユニットと、
前記放射ビームを前記光源から前記光学系へ導くための光入力ファイバと、
前記再合成ビームを前記光学系から前記検出器へ導くための光出力ファイバであって、前記光入力ファイバと前記光出力ファイバとは異なるファイバである、光出力ファイバと、
を備える、関心物体の変位を判定するための干渉計システム。
条項１７．
前記干渉計システムはプローブヘッドを備えており、前記光学系は前記プローブヘッドに配置されており、前記光入力ファイバ及び前記光出力ファイバは前記プローブヘッドに接続されている、条項１６の干渉計システム。
条項１８．
前記光学系には光ファイバがない、条項１６又は１７の干渉計システム。
条項１９．
前記光学系は、少なくとも１つの反射面を、前記放射ビーム、前記測定ビーム、前記基準ビーム、及び／又は前記反射面で反射された前記再合成ビームの光路と非垂直角度で備えている、条項１６から１８のいずれかの干渉計システム。
条項２０．
前記少なくとも１つの反射面は、前記放射ビームを前記測定ビームと前記基準ビームとに分割するように配置された半透過ミラーを備えている、条項１９の干渉計システム。
条項２１．
前記光学系は、前記測定ビームの前記第１の光路と第１の非垂直角度で配置された第１の反射面と、前記基準ビームの前記第２の光路と第２の非垂直角度で配置された第２の反射面とを備えている、条項１９又は２０の干渉計システム。
条項２２．
前記第１の非垂直角度と前記第２の非垂直角度とは同じである、条項２１の干渉計システム。
条項２３．
前記少なくとも１つの反射面は、前記放射ビーム、基準ビーム、及び／又は前記測定ビームを反射するように配置される、条項１９から２２のいずれかの干渉計システム。
条項２４．
前記光学系は主光軸を備えるレンズ体を有する屈折率分布型レンズを備えており、前記レンズ体はファイバ側と前記ファイバ側とは反対の光側とを備えており、前記光入力ファイバ及び前記光出力ファイバは前記レンズ体の前記ファイバ側に配置されており、少なくとも前記測定ビームは前記光側で出射及び受光され、前記光側の前記レンズ体の外面は非垂直角度の少なくとも１つの反射面を定義するように前記主光軸と非垂直角度で配置されている、条項１９から２３のいずれかの干渉計システム。
条項２５．
前記光学系は前記光入力ファイバの出力端から前記放射ビームを受光するため及び前記光出力ファイバの入力端に前記再合成ビームを合焦させるための焦点レンズを備えており、前記出力端と前記入力端とは距離
ｄ＝ｆ＊ｔａｎ（２α）
を置いて離間している、条項１９から２４のいずれかの干渉計システム。ただし、ｄは前記出力端と前記入力端との間の前記距離であり、ｆは前記焦点レンズの焦点長さであり、αは前記非垂直角度と前記光路と垂直な平面との間の角度差である。
条項２６．
前記光入力ファイバの前記出力端と前記光出力ファイバの前記入力端との間の前記距離は、前記放射ビーム、測定ビーム、及び／又は基準ビームの迷光が前記光出力ファイバの前記入力端によって受光されるのを防止するために、最小値に等しくなるように又は最小値よりも大きくなるように選択される、条項２５の干渉計システム。
条項２７．
前記光学系は、前記光入力ファイバが接続される第１のファイバポートと、前記光出力ファイバが接続される第２のファイバポートと、光を出射及び受光するように配置された光ポートとを有するサーキュレータを備えており、前記サーキュレータは、前記光入力ファイバから受光した前記放射ビームを前記光ポートへ導くように及び前記光ポートで受光した前記再合成ビームを前記光出力ファイバへ導くように配置されている、条項１６から１８のいずれかの干渉計システム。
条項２８．
前記サーキュレータは前記プローブヘッドに配置されている、条項１７及び２７の干渉計システム。
条項２９．
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
基板を支持するように構築された基板サポートと、
前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
前記マスクサポートと、前記基板サポートと、前記投影システムとのうち１つは関心物体を備えており、前記リソグラフィ装置は更に、前記関心物体の位置を判定するために、条項１６から２８のいずれかに記載の干渉計システムを備えている、リソグラフィ装置。
条項３０．
パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
マーカを有する基板を支持するように構築された基板サポートと、
前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
冷却を提供するための冷却フードと、
前記冷却フードの位置を判定するための、条項１６から２８のいずれかに記載の干渉計システムと、
を備えるリソグラフィ装置。

Claims (30)

  1. 可動物体の位置を判定するための干渉計システムであって、
    放射ビームを提供するためのレーザ源と、
    前記放射ビームを第１の光路に沿った第１のビームと第２の光路に沿った第２のビームとに分割するように配置された光学系であって、前記第１のビームと前記第２のビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、
    前記再合成ビームを受光するため及び前記受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、
    前記検出器信号を処理するための処理ユニットと、
    を備えており、
    前記第１の光路の第１の光路長と前記第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有しており、
    前記処理ユニットは、前記レーザ源のモードホップを、そのようなモードホップによって生じる前記検出器信号の位相シフトに基づいて判定するように配置されている、干渉計システム。
  2. 前記光路長差は、モードホップによって生じる位相シフトが２πに等しくならないように選択される、請求項１の干渉計システム。
  3. 前記光路長差はｋ＊ｃ／Δｆに等しくない、請求項１又は２の干渉計システム。ただし、ｋは整数であり、ｃは光の速度であり、Δｆはモードホップによって引き起こされる周波数差である。
  4. 前記光路長差は（ｒ＋ｋ）＊ｃ／Δｆに等しい、請求項１から３のいずれか干渉計システム。ただし、ｒは０．１から０．９の範囲内にあり、ｋは整数であり、ｃは光の前記速度であり、Δｆはモードホップによって引き起こされる周波数差である。
  5. ｋは０，１，又は２である、請求項４の干渉計システム。
  6. 前記処理ユニットは、前記レーザ源の前記モードホップを判定するべく、前記検出器信号の前記位相シフトの導関数の変化を観察するために配置される、請求項１から５のいずれかの干渉計システム。
  7. 前記干渉計システムはヘテロダイン干渉計システムであり、前記第１のビームと前記第２のビームとのうち少なくとも１つは、前記第１のビームの第１の周波数と前記第２のビームの第２の周波数との間に周波数差を生み出すように周波数シフトデバイスを通じて導かれる、請求項１から６のいずれかの干渉計システム。
  8. 前記再合成ビームは基準ビームとして用いられ、前記検出器は基準検出器である、請求項１から７のいずれかの干渉計システム。
  9. 前記レーザ源は調整可能な光周波数の前記放射ビームを提供するように配置された波長可変レーザ源を備えており、
    前記干渉計システムは更に、固定された光周波数の第２の放射ビームを提供するための固定周波数レーザ源を備えており、
    前記干渉計システムは前記可動物体の絶対位置を判定するために配置される、請求項１から８のいずれかの干渉計システム。
  10. 干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法であって、
    前記レーザ源から放射ビームを出射することと、
    前記放射ビームを第１の光路に沿って導かれる第１のビームと第２の光路に沿って導かれる第２のビームとに分割することであって、前記第１の光路の第１の光路長と前記第２の光路の第２の光路長とは光路長差を有する、分割することと、
    前記第１のビームと前記第２のビームとを再合成して再合成ビームにすることと、
    前記再合成ビームに基づいて検出器信号を提供することと、
    前記レーザ源の前記モードホップをそのようなモードホップによって生じる前記検出器信号の位相シフトに基づいて判定するように前記検出器信号を処理することと、
    を備える方法。
  11. 前記方法は、前記レーザ源の前記モードホップを判定するために前記検出信号の前記位相シフトの導関数の変化を観察することを備える、請求項１０の方法。
  12. 前記方法は、前記第１のビームと前記第２のビームとのうち少なくとも１つを、前記第１のビームの第１の周波数と前記第２のビームの第２の周波数との間に周波数差を生み出すように周波数シフトデバイスを通じて導くことを備える、請求項１０又は１１の方法。
  13. 請求項１から９のいずれかの干渉計システムを用いて可動物体の位置を判定する方法であって、
    前記可動物体の位置を測定するステップと、
    前記干渉計システムの前記レーザ源のモードホップが前記可動物体の前記位置の測定の際に発生したかどうかを判定するステップと、
    モードホップが発生しなかった場合、前記測定された位置を用いるステップと、
    モードホップが発生した場合、前記モードホップに関連する前記測定結果を無視するステップ、及び／又は前記可動物体の位置を測定する前記ステップとモードホップが測定の際に発生したかどうかを判定する前記ステップとを繰り返すステップと、
    を備える、方法。
  14. パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
    基板を支持するように構築された基板サポートと、
    前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
    を備えるリソグラフィ装置であって、
    前記マスクサポートと、前記基板サポートと、前記投影システムとのうち１つは可動物体を備えており、前記リソグラフィ装置は更に、前記可動物体の前記位置を判定するために、請求項１から９のいずれかに記載の干渉計システムを備える、リソグラフィ装置。
  15. パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
    マーカを有する基板を支持するように構築された基板サポートと、
    前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
    前記マーカの位置を測定するように配置されたアライメントシステムと、
    請求項１から９のいずれかに記載の干渉計システムと、
    を備えるリソグラフィ装置であって、
    再合成ビームは測定ビームとして用いられ、前記検出器は測定検出器であり、
    測定ビームは前記測定検出器によって受光される前に前記投影システム又は前記アライメントシステムに配置又は接続された反射性の測定表面で反射される、リソグラフィ装置。
  16. 放射ビームを提供するための光源と、
    前記放射ビームを第１の光路に沿った測定ビームと第２の光路に沿った基準ビームとに分割するように配置された光学系であって、前記測定ビームと前記基準ビームとを再合成して再合成ビームにするように配置された光学系と、
    前記再合成ビームを受光するため及び前記受光した再合成ビームに基づいて検出器信号を提供するための検出器と、
    前記検出器信号を処理するための処理ユニットと、
    前記放射ビームを前記光源から前記光学系へ導くための光入力ファイバと、
    前記再合成ビームを前記光学系から前記検出器へ導くための光出力ファイバであって、前記光入力ファイバと前記光出力ファイバとは異なるファイバである、光出力ファイバと、
    を備える、関心物体の変位を判定するための干渉計システム。
  17. 前記干渉計システムはプローブヘッドを備えており、前記光学系は前記プローブヘッドに配置されており、前記光入力ファイバ及び前記光出力ファイバは前記プローブヘッドに接続されている、請求項１６の干渉計システム。
  18. 前記光学系には光ファイバがない、請求項１６又は１７の干渉計システム。
  19. 前記光学系は、少なくとも１つの反射面を、前記放射ビーム、前記測定ビーム、前記基準ビーム、及び／又は前記反射面で反射された前記再合成ビームの光路と非垂直角度で備えている、請求項１６から１８のいずれかの干渉計システム。
  20. 前記少なくとも１つの反射面は、前記放射ビームを前記測定ビームと前記基準ビームとに分割するように配置された半透過ミラーを備えている、請求項１９の干渉計システム。
  21. 前記光学系は、前記測定ビームの前記第１の光路と第１の非垂直角度で配置された第１の反射面と、前記基準ビームの前記第２の光路と第２の非垂直角度で配置された第２の反射面とを備えている、請求項１９又は２０の干渉計システム。
  22. 前記第１の非垂直角度と前記第２の非垂直角度とは同じである、請求項２１の干渉計システム。
  23. 前記少なくとも１つの反射面は、前記放射ビーム、基準ビーム、及び／又は前記測定ビームを反射するように配置される、請求項１９から２２のいずれかの干渉計システム。
  24. 前記光学系は主光軸を備えるレンズ体を有する屈折率分布型レンズを備えており、前記レンズ体はファイバ側と前記ファイバ側とは反対の光側とを備えており、前記光入力ファイバ及び前記光出力ファイバは前記レンズ体の前記ファイバ側に配置されており、少なくとも前記測定ビームは前記光側で出射及び受光され、前記光側の前記レンズ体の外面は非垂直角度の少なくとも１つの反射面を定義するように前記主光軸と非垂直角度で配置されている、請求項１９から２３のいずれかの干渉計システム。
  25. 前記光学系は前記光入力ファイバの出力端から前記放射ビームを受光するため及び前記光出力ファイバの入力端に前記再合成ビームを合焦させるための焦点レンズを備えており、前記出力端と前記入力端とは距離
    ｄ＝ｆ＊ｔａｎ（２α）
    を置いて離間している、請求項１９から２４のいずれかの干渉計システム。ただし、ｄは前記出力端と前記入力端との間の前記距離であり、ｆは前記焦点レンズの焦点長さであり、αは前記非垂直角度と前記光路と垂直な平面との間の角度差である。
  26. 前記光入力ファイバの前記出力端と前記光出力ファイバの前記入力端との間の前記距離は、前記放射ビーム、測定ビーム、及び／又は基準ビームの迷光が前記光出力ファイバの前記入力端によって受光されるのを防止するために、最小値に等しくなるように又は最小値よりも大きくなるように選択される、請求項２５の干渉計システム。
  27. 前記光学系は、前記光入力ファイバが接続される第１のファイバポートと、前記光出力ファイバが接続される第２のファイバポートと、光を出射及び受光するように配置された光ポートとを有するサーキュレータを備えており、前記サーキュレータは、前記光入力ファイバから受光した前記放射ビームを前記光ポートへ導くように及び前記光ポートで受光した前記再合成ビームを前記光出力ファイバへ導くように配置されている、請求項１６から１８のいずれかの干渉計システム。
  28. 前記サーキュレータは前記プローブヘッドに配置されている、請求項１７及び２７の干渉計システム。
  29. パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
    基板を支持するように構築された基板サポートと、
    前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
    を備えるリソグラフィ装置であって、
    前記マスクサポートと、前記基板サポートと、前記投影システムとのうち１つは関心物体を備えており、前記リソグラフィ装置は更に、前記関心物体の位置を判定するために、請求項１６から２８のいずれかに記載の干渉計システムを備えている、リソグラフィ装置。
  30. パターンを有するパターニングデバイスを支持するように構築されたマスクサポートと、
    マーカを有する基板を支持するように構築された基板サポートと、
    前記パターンを前記基板上に投影するように配置された投影システムと、
    冷却を提供するための冷却フードと、
    前記冷却フードの位置を判定するための、請求項１６から２８のいずれかに記載の干渉計システムと、
    を備えるリソグラフィ装置。
JP2021570185A 2019-06-11 2020-05-11 干渉計システム、干渉計システムのレーザ源のモードホップを判定する方法、可動物体の位置を判定する方法、及びリソグラフィ装置 Active JP7270072B2 (ja)

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