JP4150371B2 - 改良されたリトグラフ干渉計装置 - Google Patents

Description

本発明はリトグラフ装置、特にリトグラフ装置に使用する改良された干渉計装置に関するものである。

リトグラフ装置は、所望パターンを基板の目標部分または目標領域に投与する機械である。リトグラフ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用できる。この状況で、マスク（すなわち、レチクル）等のパターン付与デバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用でき、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハ）上の目標領域（例えば１つまたは幾つかのダイを有する）に画像形成することができる。

一般に、１枚の基板は、順次照射される隣接する複数の目標部分または領域から成るネットワークを含む。既知のリトグラフ装置は、全パターンを目標領域に１回の通過（ｓｗｅｅｐ）で露光することによって各目標領域を照射する所謂「ステッパ」と、所定方向（例えば、走査方向）に投影ビームでパターンを走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、または逆平行に走査することにより、各目標領域が照射される所謂「スキャナ」とを含む。

リトグラフ装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造について特に言及するものであるが、本明細書で説明するリトグラフ装置にはその他の用途もあることを理解すべきである。例えば、これは、集積光学系、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用できる。こうした代替的用途では、本明細書で使用した用語「ウェハ」または「ダイ」は、それぞれ、「基板」または「目標部分／領域」という一般的な用語に置き換えて使用できることは当業者にとって自明である。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。

適宜、本明細書の開示は、前記およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作るために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板を指すこともできる。

支持構造体は、パターン付与デバイスの重量を支持する（すなわち、担持する）。これは、パターン付与デバイスの方位、リトグラフ装置の設計、および例えばパターン付与デバイスが真空環境に保持されているか否か等のその他の条件によって決定される方法でパターン付与デバイスを保持する。支持構造体には、機械的留めつけ、真空またはその他の留めつけ技術、例えば真空状態での静電留めつけを使用できる。支持構造体は、必要に応じて固定式または可動式でよく、パターン付与デバイスが、例えば投影系等に対して所望の位置にあることを保証できるフレームまたはテーブル等でよい。本明細書で用いる用語「レチクル」または「マスク」は、一般的な用語である「パターン付与デバイス」と同義であると見なしてよい。

照射系は、放射線投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う屈折、反射、および反射屈折光学構成要素等の各種光学構成要素も含むことができ、以下、かかる構成要素もまた集約的に、または、単独的に「レンズ」と称する。

リトグラフ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル、または、基板ホルダおよび／または２以上のテーブルまたはマスクテーブルを有する種類のものでよい。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。または、１つ以上のその他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

リトグラフ装置は、投影系の最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板を比較的高い屈折率を有する液体（例えば水）に浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影系の第一要素との間等、リトグラフ装置のその他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影系の開口数を増加させるものとして、当該技術分野で周知である。

リトグラフ装置内で干渉計装置を用いて、距離および／または変位を測定することができる。基本的な干渉計装置は２つ以上の放射線の束を使用し、これをそれぞれ鏡で反射し、重複させ、干渉させる。重複は、２つの束にある放射線の位相差に応じて建設的干渉または相殺的干渉を引き起こすことがある。これは、干渉縞の形態で見ることができる。

各束の波長は概ね等しいので、１つの束を通常はビームスプリッタによって２つの束に分割する。別の可能な方法は、ヘテロダインシステムを使用することであり、ここでは別個ではあるがほぼ等しい周波数をビームスプリッタで分割する。これは往々にして、特定の偏波方向を有する２つのゼーマン分割周波数に関する。ビームスプリッタは偏波ビームスプリッタである。これは、反射前および／または反射後にビームスプリッタの表面によって束を再誘導する可能性を提供する。

干渉計装置の特定かつ周知の利点は、１波長未満のオーダーで極めて小さい変位の測定が可能なことである。干渉計装置の最も単純な形態では、１つの干渉縞が１／２波長ごとに現れる。しかし、より小さい変位を決定し、測定の解像度を上げるために測定した信号を補間することができる電子検出器に、干渉信号を供給することができる。

一部のリトグラフ装置は、ほぼＸ方向変位を測定する第一干渉計装置と、Ｚ方向変位を測定する第二干渉計装置とを含む干渉計の組み合わせを使用する。この組み合わせにおいて、第二干渉計装置の測定および基準ビーム（つまりＺ測定）は、別個のビームスプリッタで形成され、第一干渉計装置の基準ビームおよび測定ビーム（つまりＸ測定値）を形成する第二ビームスプリッタのボアを通して誘導される。ビーム生成手段は２つの別個のビームスプリッタを有し、これはそれぞれ個々の測定ビームおよび基準ビームの放射線ビームを分割する。

組み合わせ干渉計装置の欠点は、全体的システムが複雑で、２つのビームスプリッタが必要であり、その一方に穴をあけることである。ビームスプリッタは干渉計装置の最も高価な部品の一つであるので、このようなシステムの費用は、ビームスプリッタの費用を削減する構成を提供することにより、削減し、改善することができる。Ｚ干渉計装置でビームを誘導するために穴が存在すると、組み合わせシステムの融通性が制限され、２つの労働集約的な位置合わせ手順が必要となる。

本発明原理に適合する装置および方法は、本明細書で実現し、広義に説明されるように、１方向、２方向またはそれ以上の方向に沿ってＸＹ面にほぼ平行な面で対象物の変位を測定することができる改良型干渉計装置に関する。１つの実施形態では、干渉計装置は１つまたは複数の測定鏡を有し、その少なくとも１つは、測定すべき対象物に固定接続され、さらに複数の放射線ビームを生成して、測定鏡との間に延在する所望の方向にビームを誘導するビーム生成器と、測定鏡が反射した放射線ビームを電気測定信号に変換する複数の放射線感知検出器とを有する。

本発明の一観点によれば、干渉計装置は、１つまたは複数の方向で絶対測定および示差測定を実行するために、絶対測定副装置（サブシステム）と示差測定副装置とを組み合わせ、それによって副装置は１つの同じ光学ハウジングの一部となる。副装置は、同じ方向で測定を実行してよいことに留意されたい（例えば、ステージのＸ方向で絶対測定、ステージに対してレンズのＸ方向で相対測定）。さらに、傾斜方向を測定するために、示差副装置を使用できることに留意すべきである。

このような干渉計装置は、融通性の向上、複雑さの軽減および費用の削減を提供する。大型ビームスプリッタの必要性がなくなることが好ましい。

その他の実施形態では、放射線感知検出器を省略できる。実際の干渉計装置とは別個の測定および制御装置の一部でよいからである。ほぼ平行とは、ＸＹ面に対する対象物の傾斜がせいせい５°であり、多くの場合はこれよりはるかに小さく、例えば０．５°未満であるという意味である。さらに、少なくとも２方向の軸線が、座標軸と一致する必要がない。相互に直角である必要もないが、例えば平行であってもよい。Ｘ、ＹおよびＺの方向は、特定の状況の都合により選択することができる。

その他の実施形態では、ＸＹ面にほぼ平行な面にある対象物のＸＹＺ座標系における少なくとも２つの方向に沿った変位を測定するための干渉計装置は、平面鏡の干渉計装置と示差平面鏡干渉計装置を有する。干渉計装置はビームスプリッタ本体を含み、これは平面鏡干渉計装置の放射線ビームと示差平面鏡干渉計装置の放射線ビームをそれぞれ個々の測定ビームおよび個々の基準ビームに分割するように構築され、配置される。

本発明による干渉計装置は、ビームスプリッタを共用する２つの異なる干渉計装置を使用することにより、融通性およびコンパクトさを提供する。２つの干渉計装置の２つのビームスプリッタを１つに組み合わせることにより、ビームスプリッタ自体の体積を小さくすることができる。また、使用すべきビームの適切なレイアウトと組み合わせると、より小さい測定鏡を、特に対象物（ウェハのステージであることが多い）上の測定鏡を使用することが可能である。

特に、対象物がＸＹ面に延在する場合にｚ方向で測定したこのような測定鏡の高さは、小さい方を選択することができ、したがって全体的な対象物も小さい方を選択することができる。これにより、対象物の小型化および軽量化が可能になり、その規格的駆動等についても付随した利点がある。

対象物は、例えば自身上または自身内に何らかのその他の１つまたは複数の部品を有するホルダ、例えばウェハを有するウェハホルダでよい。そのような場合、測定する必要があるのはウェハの位置であるが、ウェハはウェハのステージに固定されているので、ウェハステージの位置が分かれば、すぐにウェハの位置が分かる。この間接的な測定により、鏡を対象物またはその一部に固定することに伴う問題が回避されることが多い。

この実施形態による干渉計装置は、１つのビームスプリッタを有するが、１つの装置内に２タイプの干渉計を組み合わせている。特に、この２つのタイプは、平面鏡干渉計と示差平面鏡干渉計と呼ばれるものである。

平面鏡干渉計は、基準ビームが固定位置にある１枚の鏡で、または場合によって複数の鏡で反射するのみの干渉計装置である。ここで考察する実際の状況では、「固定位置」とは、ビームスプリッタに対して固定した、そして最も多くは前記ビームスプリッタに直接固定した位置を意味する。測定ビームは、対象物に固定した鏡で反射する。対象物、または一般的には対象物が固定されている対象物の変位により、測定ビームと基準ビームとの光路の違いが変化し、これは考察中の方向における変位の直接的な情報を提供する。

第二のタイプ、つまり示差平面鏡干渉計は、対象物に固定した鏡で測定ビームが再び反射し、「基準ビーム」がビームスプリッタに固定されていない少なくとも１つの鏡で反射する測定設備を使用する。基準ビームを反射するには、実現可能な各種構成が存在する。例えば、基準ビームを対象物に固定された鏡で反射することができ、これは測定ビームを反射したものと同じ鏡であることが多い。それには、基準ビームも対象物に向かって進むために、基準ビームを多少再誘導する必要がある。この場合は、２つの異なる位置で対象物の変位を測定することができ、したがって鏡の傾斜、したがって対象物の傾斜を測定する可能性を提供する。

第二の可能性は、対象物に固定した第一鏡が第二鏡に向かって基準ビームを反射することであり、第二鏡は、例えば異なる方向に配置された基準鏡でよい。このように基準鏡を再誘導した場合は、第一鏡の変位について測定した全変位を補正すると、前記異なる方向での変位を測定することができる。例えば、測定ビームを使用して、例えばｘ方向変位を測定する。基準ビームは、４５°の鏡によってｚ基準鏡へと反射する。基準ビームによって測定した状態の変位は、４５°鏡自体のｘ方向での変位と、対象物のｚ方向変位とで構成される。このｘ方向変位は測定ビームでも測定されるので、測定ビームと基準ビームとを組み合わせ、その変位を引くことにより、ｚ方向変位を測定することが可能である。このことは、図の説明でさらに説明される。この可能性は、ｚ示差干渉計と呼ばれることがあり、ここで「ｚ」という用語は、対応するケースの適切な用語で置換することができる。この場合、「基準ビーム」は実際に「測定ビーム」として機能し、その反対もあることに留意されたい。このことは、各種ビームの名称は、識別のためにのみ働くことを示す。

第三の可能性は、基準ビームがその他の何らかの対象物に固定された鏡で反射する場合である。その他の対象物とは、対象物に対して移動可能な対象物でよい。言うまでもなく、前記その他の対象物がビームスプリッタに対して固定位置にある場合、これは原則的に単純な平面鏡干渉計に対応し、これを絶対平面鏡干渉計と呼ぶこともある。この配置構成により、その他の対象物に対する対象物の相対的変位を測定することができる。一例は、リトグラフにおいて、対象物がウェハ（またはレチクル）のステージであり、その他の対象物が（例えば投影系の）レンズである場合である。測定は、一方の他方に対する（意図的または意図的でない）変位を決定し、露光などの間に固定した相互位置を有するための補正を可能にする。この第三の可能性を、示差平面鏡干渉計と呼ぶこともある。

したがって、別の実施形態によれば、ＸＹＺ座標系における少なくとも２つの方向に沿って、ＸＹ面にほぼ平行な面にある対象物の変位を測定する干渉計装置を提供し、該干渉計装置は、対象物に固定接続されて、複数の測定鏡領域を含む少なくとも１つの測定鏡、少なくとも１つの基準鏡領域を有する少なくとも１つの基準鏡、および複数の放射線ビームを生成するよう構築されて配置され、ビーム分割表面を有する一体のビームスプリッタ本体を有するビーム生成器とを有する。

干渉計装置はさらに、自身に向かって反射した放射線ビームを電気測定信号に変換する複数の放射線感知検出器を有し、ビームスプリッタ本体は、複数の放射線ビームのうち少なくとも１つの第一ビームを第一測定ビームと第一基準ビームとに分割するよう構築されて、配置され、第一基準ビームは、ビームスプリッタ本体に対して固定位置に配置された１つまたは複数の第一基準鏡で反射するだけであり、第一測定ビームは、前記複数の測定鏡領域の第一測定鏡領域で反射し、前記ビーム分割表面は、前記複数の放射線ビームの少なくとも１つの第二ビームを、第一測定ビームと第二基準ビームとに分割するよう構築されて、配置され、第二測定ビームは、前記複数の測定鏡領域の第二測定鏡領域で反射し、第二基準ビームは、前記ビームスプリッタ本体に対して固定して配置された第一反射体によって、および前記ビームスプリッタ本体に対して移動可能である少なくとも１つの第三鏡領域によって反射する。

この実施形態では、「鏡領域」という用語は、「鏡表面の一部」を意味するものとする。つまり、例えば２つの鏡領域が１つの同じ物理的鏡の一部であってよい。原則的に、２つの鏡領域が重複することさえある。これは、何らかの鏡表面部分について、ある種の「名前」として使用するのみである。これは、実際に存在する鏡の数とは厳密に関連していない。本出願で「鏡」という用語を使用する場合は、常にこれは「鏡領域」を有するものと理解されたい。

第一反射体は、第二基準ビームを所望の方向に、つまり基準として働く鏡領域に向かって誘導できるよう働くことに留意されたい。従来の平面鏡干渉計では、基準鏡をビームスプリッタに直接取り付けるので、この第一反射体は不必要である。本発明の場合は、第二基準ビームを対象物上の鏡（領域）か、ＸＹ面に位置するか、ＸＹ面で移動可能である別の対象物上の鏡（領域）に向かって誘導する。

第二基準ビームは絶対基準である必要がないことが理解される。その光路長が、測定ごとに異なることがあるからである。しかし、便宜上、本明細書の説明では「基準」という表示を残す。さらに、「鏡」という言葉を使用する場合は常に、適宜、通常の鏡（金属鏡、被覆したガラス等）、プリズムおよび（もとの方向への）反射コーナーキューブ（三つの互いに直角な面と直角三角形の斜辺の面を持つプリズム）も含むことが理解される。

上述した３つの可能な構成の原理は、実施形態の説明でさらに説明される。ここでは、本発明による干渉計装置では、第二基準ビームが第二鏡領域に向かって反射するが、これは前記基準ビームに対して直角に配置する必要がないというだけで十分である。つまり、これが唯一の鏡（領域）である必要はなく、任意選択で第二基準ビームを放射線感知検出器へと反射するために別の鏡、コーナーキューブ等があってもよい。

本発明による干渉計装置には２種類の干渉計が存在することにより、最適な融通性が保証される。さらに、ビームスプリッタが１つしか存在しないので、設計を単純にすることができる。これで、製造費の削減ばかりでなく、ここでは１つの動作で実行できる各種ビームの位置合わせが単純になることにより、費用が削減される。さらに、部品数が減少して設計が単純になると、干渉計装置全体の安定性も向上する。

米国特許第６０２０９６４号は、Ｘおよび／またはＹ方向、さらにＺ方向変位を測定する干渉計装置を開示している。しかし、どの実施形態も、示差平面鏡干渉計を有さない、つまり非常に複雑な設計であり、第二基準（および測定）ビームを形成し、測定するために、部分的に透明鏡およびいわゆるλ／２プレートを有する別個のプリズム系が必要である。このため、別個の第二ビームスプリッタが存在する必要があり、複雑さと位置合わせの困難というこれに伴う全ての欠点がある。さらに、これまで、ビームスプリッタに対して固定された位置にある基準ビラーが常に必要であった。

本発明による干渉計装置は、Ｘおよび／またはＹ方向、さらにＺ方向変位を測定できるよう構築することができる。ここでは、本出願の全てにおいてそうであるように、ＸＹ面はほぼ、対象物も延在する面に対応すると見なされ、これは鉛直または重力線に対して直角の方向であり、Ｚ方向はＸＹ面に直角であり、鉛直または重力線に平行であることが多いが、常にではない。

別の有用な方向は、平面の対象物の面をＸＹ面と見なすこと、例えば放射線に露光すべきウェハの場合である。その他の座標系への変換は、単純な数学的プロセスである。一例は、半径、回転角度およびＺを有する系であり、これは対象物の回転を決定する際に有用である。この後者の場合は、鏡の２点で前記鏡の相対変位を決定するために、対象物の同じ鏡上で少なくとも２つの測定ビームを使用すると有利である。この方法では、表面上の２つ以上の位置で同じ方向に変位を測定することにより、傾斜および回転を測定することも可能である。このような相対変位は、１つの線上にない３つの位置で測定することが好ましい。これにより、鏡表面の面に生じ得る回転とは別に、考察される面の方位およびその変化を完全に決定することができる。このような配置構成では、測定ビームおよび基準ビームの機能は区別ができず、ビームを交換できることに留意されたい。

本発明による干渉計装置内にある第一反射体は、平坦鏡とプリズムのいずれかである。前記平坦鏡は、例えば金属鏡または被覆したガラスでよく、前記プリズムは、関連する放射線ビームに対して透明な標準的物質本体でよい。ここでのプリズムの唯一の機能は、内部全反射の原理、またはその側部の反射性被覆によって入射ビームを所望の方向に反射することであることを、ここで強調しておく。

必要なことではないが、実際には各種反射体、鏡およびビーム分割表面を放射線のビームに対して０°、４５°または９０°の角度で配置することが、非常に一般的である。これは、各種ビームの位置合わせを単純化する。第一反射体は、例えば反射体を容易に変更できるよう、ビームスプリッタ本体とは別個でよい。しかし、第一反射体はビームスプリッタ本体に直接かつ固定状態で接続することが有利である。第一反射体がプリズムである場合、第一反射体はビームスプリッタ本体と一体であることが好ましい。これに関して、一体という用語は、ビームスプリッタ本体に光学的および機械的に固定接続されると解釈されたい。これは、材料の連続的部片を含むが、例えば光学的に透明な接着剤等によってビームスプリッタ本体に接着したプリズムも含む。

鏡領域の少なくとも１／３は、前記対象物に固定した第三測定鏡領域を有すると有利である。この場合、第二測定鏡領域と第三測定鏡領域とは両方とも、前記対象物に固定される。この状況は、第二基準ビームおよび第二測定ビームがそれぞれ、第二測定鏡領域および第三測定鏡領域で反射することに関係する。つまり、前記ビームは両方とも（それぞれ）、同じ対象物上の鏡領域で直接反射し、したがって２つの位置における対象物の変位を示す。原則的に、前記第二および第三鏡領域は１つの同じ鏡表面でもよいが、２つの異なる鏡でも同じように働く。この配置構成は、傾斜および／または回転の測定に非常に有用である。

別の有利な実施形態では、少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定した第二反射体を有し、第二基準鏡領域が、前記ビームスプリッタ本体に対して固定位置に配置され、前記第二反射体は、前記第二基準ビームを前記第二基準鏡領域に誘導するよう配置される。この状況は特に、しかし排他的ではなく、ビームスプリッタが放射した測定鏡をＸＹ面に平行な方向に再誘導することによって、Ｚ変位を測定する状況に関係する。

別の有利な実施形態では、少なくとも１つの第三鏡領域が、ビームスプリッタ本体に対して移動可能である第二対象物に固定された第四鏡領域を有する。この実施形態は、第二対象物に対する対象物の相対変位を測定可能であるというケースに関連する。例えば、リトグラフ装置内のレンズに対するステージの変位である。

全ての前記実施形態を結合して、本発明による１つの干渉計装置にできることに留意すべきである。これは、非常に小さい体積で干渉計装置の汎用性をさらに改良する。これらのケースの幾つかは、特にそのビームパターンのレイアウトに関して、好ましい実施形態として以下でさらに説明される。

前記複数の放射線ビームは、１つの面にない少なくとも３つの第一ビーム、さらに前記少なくとも３つの第一ビームのうち２つの間の位置で、好ましくはその間の対称の位置にある少なくとも１つの第二ビームを有すると有利である。特に、前記少なくとも３つの第一ビームのうち２つは、ＸＹ面にほぼ平行な面にあり、少なくとも１つの第二ビームは、後者のビーム２つの間にある位置にある。この配置構成は、幾つかの変位を決定する際に非常に有用である。３つの第一ビームは、例えば同じ測定鏡に誘導される。このことは、この３つの第一ビームが同じ主要方向変位を測定することを示す。この方法で、Ｘ方向などの前記方向絶対変位、さらに回転および傾斜を決定することができる。したがって前記測定鏡の位置、および方位の変化も、３ポイントの測定で決定することができる。前記鏡の面における平行運動または回転など、少なくとも１つのさらなる自由度を、さらなる測定によって決定することができる。それに対して、少なくとも１つの第二ビームを使用してよい。それに対して、少なくとも１つの第二ビームをその後の２回の反射で、ビームスプリッタ本体に対して固定位置にあるＺ基準鏡に向かって誘導するため、第一および第二反射体が存在する。このことは、図面およびその記述でさらに説明される。

同じ測定鏡に３つの測定ビームを使用する必要はないことに留意されたい。測定鏡の正確な方位を十分に知らずに、回転または傾斜を決定できるためには、２つの測定ビームを使用すれば十分なこともある。例えば測定値をチェックする場合など、さらに多くの測定ビームを使用するケースもある。

別の有利な実施形態では、前記複数の放射線ビームが、１つの面にはない少なくとも３つの第一ビーム、さらに前記第一基準ビームと前記第一測定ビームを接続して形成した多角形ボリュームの外側の位置にある少なくとも１つの第二ビームを有する。複数の放射線ビームの前記配置構成は、各種状況で特定の利点を提供することができる。例えば、前記ビームの路に十分制御された特性を有する気体を吹き付けることにより、少なくとも３つの第一ビームを調整することができるが、少なくとも１つの第二ビームではこうならないか、少なくとも程度が非常に低下する。しかし、このような非対称の配置構成により、ビームスプリッタの体積が増加することがあることに留意されたい。しかし、この欠点は、ビーム分割表面が前記複数の放射線ビームに対して４５°の角度の面にあるビームスプリッタ本体を使用することによって、重大性が低下する。特に、ビームスプリッタ本体には、側面図が正方形で前面図が長方形の形状を与えることができ、ここで前とは１本または複数の測定ビームが放射される本体の面である。ビーム分割表面が正方形の面の対角線に沿って通る場合、本体の寸法は最小になる。

このようにビーム分割表面を有利に配置すると、本発明による干渉計装置のその他の実施形態にも同様の利点を提供する。しかし、ビームスプリッタ本体、第一反射体および複数の放射線ビームの完全な装置を回転することにより、同様の利点を獲得することができ、場合によっては第二反射体および／または鏡に必要な調節が単純になる。

本発明のさらなる態様では、本発明による干渉計装置に使用するビームスプリッタ本体が提供され、これはビームスプリッタ表面を有する透明な本体と、前記透明な本体に一体接続され、ビーム分割表面にほぼ平行に延在する反射表面を有する第一反射体とを有する。このようなビームスプリッタ本体は、干渉計装置の非常にコンパクトで汎用性があり、上述したような設計の可能性を全て備えた部品を提供する。「ほぼ平行」という表現は、ビーム分割表面の法線、および反射表面の法線が、２０°未満、特に約０°に等しい角度を含むという意味であることを意図する。これにより、ビームスプリッタ本体が、入射ビームをビームスプリッタ本体から離れた方向へと確実に再誘導することができる。ビームスプリッタ本体および第一反射体は１つの一体の本体を形成することが好ましい。

原則的に、本発明による干渉計装置は、所望の装置に適用することができる。特に、これはレーザを使用する非常に精密な測定機器および装置に有用である。特に有利な用途は、数ｎｍまたはそれより未満にもなる非常に小さい距離を測定できることが非常に重要であるので、リトグラフの分野である。これは、例えばＶＬＳＩチップに必要とされるような同等の規模の形体を有するデバイスを製造できるために有用である。また、極めて小さくある必要はないが、異なる位置で多くの異なるステップにて作成する必要がある形体を製造するためには、非常に良好な再現性が必要であり、これには距離および変位を非常に厳密に測定する必要がある。

したがって、本発明のさらなる態様によると、リトグラフ装置で、放射線のビームを供給する照射系と、パターン付与機構を支持する支持構造体とを有し、パターン付与機構が、ビームの断面にパターンを与える働きをし、さらに基板を保持する基板ホルダと、パターンを生成したビームを基板の目標部分に投影する投影系と、前記パターン付与機構と前記基板のうち少なくとも一方の変位を測定する本発明による干渉計装置とを有するリトグラフ装置が提供される。

リトグラフ装置は、所望パターンを基板の目標部分に適用する機械である。リトグラフ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この状況で、マスク等のパターン付与手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができ、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を有する）に描像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。既知のリトグラフ装置は、全体のパターンを目標部分に１回の動作にて露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、基板を設けることと、照射系を使用して放射線のビームを提供することと、パターン付与機構を使用して、ビームの断面にパターンを与えることと、パターンを生成した放射線のビームを基板の目標部分に投影することとを含む方法が提供され、パターン付与手段と基板とのうち少なくとも一方の位置は、本発明による干渉計装置を使用して決定される。

本発明による干渉計装置を使用すると、非常に小さい距離および変位を決定する可能性が提供され、それに付随して、有利なリトグラフ装置との関連で上述した利点がある。

リトグラフ装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造について特に言及するものであるが、本明細書で説明する干渉計装置およびリトグラフ装置にはその他の用途もあることは理解されるべきである。例えば、これは、集積光学系、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分／領域」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。さらに、本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。

本明細書で干渉計装置に関して使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、赤外線、光および紫外放射線等、多くのタイプの電磁放射線を含む。一般的に、波長が短い方が、より精密に変異を決定することができる。

リトグラフ装置に関して、放射線は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および極超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。この放射線は、各種材料の露光に使用され、変異を決定するために干渉計装置で使用する放射線とは区別される。リトグラフ装置で使用する放射線は、本明細書ではこれ以上説明しない。

本明細書において使用する「パターン付与デバイス」および「パターン付与機構」という用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分にパターンを生成するよう、投影ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。投影ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望パターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路等の目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターン付与デバイスは透過性または反射性でよい。パターン付与デバイスの例には、マスク、プログラム可能な鏡配列、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリトグラフにおいて周知のものであり、これには、各種ハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラム可能な鏡配列の一例は小さな鏡のマトリクス配列を用いる。その鏡の各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。このようにして、反射されたビームはパターン形成される。パターン付与デバイスの各例では、支持構造体はフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となり、パターン付与デバイスが例えば投影系等に対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターン付与デバイス」なる用途と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「照射系」および「投影系」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などのその他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学系、反射光学系、および反射屈折光学系を含むさまざまなタイプの投影系を網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影系」なる用語と同義と見なされる。

照射系は、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う屈折、反射、および反射屈折光学構成要素等の各種タイプの光学構成要素も含むことができ、こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。

以下、付図を見ながら、本発明の実施例について、例示的にのみ説明する。図面中、対応する符号は対応する部品を示す。

説明では、全ての図面と同様に、類似符号は類似部品を指す。さらに、鏡を表現するか、説明するか、または、指示する場合、これは１つの鏡表面から成るか、または、多数の鏡領域から成ってもよい。

図１は、本発明の実施形態によるリトグラフ装置を概略的に示す。図示のリトグラフ装置の配置構成は、原則的に当該技術分野でよく知られている。したがって、当業者には簡単な説明で十分である。

本明細書では、符号１は照射系を示し、これは放射線源２を有し、放射線のビーム３を放射する。ビーム拡張器４およびビーム成形手段５が、ビーム３を形成して投影ビーム６にする。投影ビーム６は、マスクテーブル移動手段９によって移動可能であるマスクテーブル８上に配置されたマスク７を通過する。

ビーム１０は、投影光学機器１１を通過して、ウェハステージ１３に配置されたウェハ１２の表面に当たる。ウェハステージ１３は、ウェハステージ移動手段１４によって変位することができ、変位は（概略的に）干渉計装置１５によって決定することができる。

照射系１は、約１２０ナノメートルから４００ナノメートルの波長を有するレーザ等の放射線源２を有する。レーザビーム３は、ビーム拡張器４によって所望の幅に拡張することができる。しかし、その他のタイプの放射線および源（ソース）もしたがって想定されることに留意されたい。例えば、約５から約３０ナノメートルの波長を有する極超紫外放射線、粒子ビーム、光放射線等の源である。

ビーム成形機構５は、ビーム３に特徴を与える光学要素を有してよい。これは例えば、特殊フィルタ等の均一性補正要素を含む。さらに、ビーム成形機構５は、特定の波長、特定の角分布などを取り除く光学要素を有することができる。

その結果生じた投影ビーム６はマスク７を通過する。マスク７という用語は、所望パターンを投影ビーム６に与えるデバイスを含むよう広義に解釈されるが、これをマスクテーブル８に固定し、このためマスク７によってパターン形成されたビーム１０になっている投影ビーム６が、これを通過することができる。マスクテーブル８は、マスクテーブル移動機構９によって変位可能である。マスクテーブル移動機構９は、圧電モータ等の任意の所望モータを含んでもよい。

パターン形成したビーム１０は投影光学機器１１を通過し、これはパターン形成したビームを所望の目標に誘導するばかりでなく、パターン形成したビーム１０にさらなる所望の形体を与える働きもする。ビーム１０の直径を増減したりすることも想定できる。パターン形成したビームは、投影光学機器１１を通過した後、ウェハ１２の表面、または一般的に目標の表面に当たる。ウェハは、例えばチップの生産などのために特別に準備された半導体ウェハを有してもよい。しかし原則的に、パターン形成したビーム１０によって照明する任意の所望の目標も可能である。

ウェハステージ１３は、任意の所望かつ適切なモータによってウェハステージ移動機構１４によって変位することができる。ウェハステージ１３の変位は完全に独立しているか、または例えば走査リトグラフ装置の場合、マスクテーブル８の変位に連結することができる。ウェハステージ１３の変位は干渉計装置１５によって測定する。同様に、マスクテーブル８の変位は、第二干渉計装置（図示せず）によって決定する。

図２は、本発明の実施形態による干渉計装置の概観を概略的に示す。ここでは１６はレーザ源を表し、これはレーザビーム１７を放射して、これはビーム伝送鏡１８によってビームスプリッタブロック１５へと誘導される。レーザビーム１７の一部は、対象物２０上に配置された対象物鏡１９で反射する。

反射して干渉したビームを光受信器２１で受け、これは光信号をファイバ２２によって電気受信器２３へと送信する。電気受信器２３は光信号を電気信号に変換し、この電気信号を信号ケーブル２４によって信号処理手段２５へと出力する。さらに、光基準信号ケーブル２６が、レーザ源１６と信号処理機構２５とを接続する。

レーザ源は、レーザビームが安定するよう選択することができる。これは当業者に知られているように単波長タイプまたは二重波長タイプ（例えばゼーマン分割を有する）でよい。放射されたレーザビーム１７は、所望に応じてビーム伝送鏡１８によってビームスプリッタブロック１１５へと誘導される。さらに、レーザビーム１７を別個のビーム（図示せず）に分割する１つまたは複数の手段を含むことが可能である。これは、複数の干渉計装置を使用できるよう採用することができる。一例は、ウェハステージとマスクテーブルの変位を決定する別個の干渉計装置である。その他の配置構成も可能であり、幾つかを以下で説明する。

ビームスプリッタブロック１５は、一般的な形態でのみ図示され、以下でも説明する。本出願では、ビームスプリッタブロック１５は少なくとも１つのビームスプリッタ、少なくとも１つの逆反射体、および少なくとも１つの鏡を有する。

一般的に、干渉計装置の原理は、２つの干渉するレーザビームの干渉縞を計数する手段によって変位を測定するものである。レーザビームの一方は、特性が知られ、特に一定の光路長を有する基準ビームである。他方のレーザビーム、つまり測定ビームは、対象物にしっかり接続された鏡で反射し、その変位が決定される。２つのレーザビームが反射後に結合されると、これは干渉を示す。この干渉は、路長の差が（ｎ＋１／２）λである場合は相殺的で、路長の差がｎλの場合はプラスまたは建設的であり、路長の差が異なる場合は、中間のケースになる。

例えば対象物２０等の対象物が変位されると、測定ビームの路長が変化し、干渉パターンも変化する。特に、数本の干渉縞が現れる。干渉縞の数を数え、所望に応じて補間すると、測定すべき対象物の変位を単純な計算で決定することができる。

図２に戻ると、光受信器２１は、組み合わせたレーザビームおよびその干渉パターンを受け取る。光受信器２１が受け取る光信号は、光ファイバ２２によって電気受信器２３に送信される。電気受信器２３は信号、特にその光学的強度をフォトダイオード等によって電気信号に変換する。

電気信号はその後、信号処理機構に出力され、これは干渉縞を数え、それを補間するコンピュータを有する。信号処理機構２５は、測定した信号から変位情報を決定することができ、変位情報は、中で対象物２０を移動させる装置の制御に使用することができる。レーザ源１６は、基準信号ケーブル２６で信号処理機構２５に接続することができる。

図３ａから図３ｄは、本発明による干渉計装置の部分の４つの断面図をビームの路とともに概略的に示す。特に、図３ａから図３ｄは本発明の実施形態による干渉計装置の部分を示し、これは図２で示した干渉計装置の部品１５、１９および２０に関連する。

図３ａでは、３０はビーム分割表面３１を有する偏波ビームスプリッタを指す。入射レーザビーム１７が基準ビーム３２と測定ビーム３６に分割される。基準ビーム３２はビーム分割表面３１で反射し、１／４λプレートを通過して、基準鏡３４で反射する。測定ビーム３６は１／４λプレート３７を通過して、測定鏡３８で反射し、これは変位可能な対象物、つまり対象物３９にしっかり取り付けられる。基準ビーム３２および測定ビーム３６は両方とも、逆反射体３５で逆反射し、シフトする。ビームは、少なくとも１つの鏡へ、およびその鏡から進行した後、受信器上で結合され、ここで上記で検討したように干渉パターンを生成する。

図３ｂでは、測定ビーム３６の路は図３ａの路とほぼ同様である。しかし、基準ビーム３２は再誘導される。つまり、基準ビーム３２は、１／４λプレート３３を通過した後、第一４５°鏡で第二４５°鏡４１へと反射し、その後にＺ基準鏡４２へと反射する。

図３ａで示す配置構成を「平面鏡干渉計」と呼び、図３ｂで示す配置構成を「示差平面鏡干渉計」と呼ぶ。両方のタイプを、本発明により１つの偏波ビームスプリッタ３０に結合することができる。図３ａおよび図３ｂは、偏波ビームスプリッタ３０の２つの異なる部分の相互に平行な面における断面図と見なされる。これについては以下で説明する。

図３ａでは、基準ビーム３２の完全な路は以下の通りである。つまり最初に、２つの相互に相補的な偏波方向を有するレーザビーム１７を、基準ビーム３２と測定ビーム３６に、それぞれが前記相互に相補的な偏波方向の一方になる状態で分割する。基準ビーム３２はビーム分割表面３１にて下方向に反射し、１／４λプレート３３を通過して、基準鏡３４で反射し、再び１／４λプレート３３を通過して、偏波ビームスプリッタ３０に再入する。１／４λプレート３３の２回の通過は、合計して１／２λの位相差を加えているので、基準ビーム３２の偏波方向は、これでビーム分割表面３１を妨げられずに通過するよう変化している。次にこれは逆反射体３５へと進み、これはダハプリズム、または好ましくはコーナーキューブでよい。逆反射体３５は、基準ビームを自身に対して平行に変位する働きをする。

次に、逆反射した基準ビームは再びビーム分割表面３１を通過し、１／４λプレート３３を２回通過して、基準鏡３４で反射し、再び偏波ビームスプリッタ３０に入る。これまでに、追加された１／２λの位相差のために、偏波方向は再び変化しており、基準ビーム３２は次に、ビーム分割表面３１によって元のレーザビーム１７とは反対方向に反射する。次に、ビームは入力方向に平行な方向で偏波ビームスプリッタ３０を出る。

元の基準ビームに相補的である偏波方向を元々有するレーザビーム１７の部分は、最初にビーム分割表面３１を通過して、測定ビーム３６になる。システムを通る路は、基準ビーム３２の路との類似性を示すので、全ての詳細は説明しない。偏波方向が１／４λプレート３７によって変化し、測定ビーム３６が、対象物３９にしっかり接続された測定鏡３８で反射することを言うだけで十分である。

測定ビーム３６は、システムを通過した後、最終的に反射した基準ビーム３２と結合され、両方の反射ビームがシステムを出て、対象物３９の変位に関する情報を提供する。

図３ｂの配置構成では、測定ビーム３６の路は図３ａの配置構成と類似し、さらには説明しない。図３ｂでは、基準ビーム３２は基準鏡３４で反射せず、代わりに第一４５°鏡４０で元のレーザビーム１７に平行な方向へと反射し、第二４５°鏡４１へと向かう。第二４５°鏡４１も対象物３９にしっかり接続され、基準ビーム３２を上方向にＺ基準鏡４２の方向へと誘導する。次に基準ビーム３２はそのステップを引き返し、その後、路の残りは図３ａによる配置構成のそれと同様である。

第一および第二４５°鏡４０、４１はそれぞれ鏡またはプリズムでよいことに留意されたい。特に、第一４５°鏡４０は、偏波ビームスプリッタ３０と組み合わせたプリズムでよい。この組み合わせは、プリズムと偏波ビームスプリッタ３０とを適切な接着剤で相互に接着ことによって達成するか、例えば１つの材料から一体形成することができる。

図３ｂによる配置構成、つまり示差平面鏡干渉計（示差平面鏡）の効果は以下の通りである。つまり、対象物３９が測定ビーム３６に平行な方向でのみ変位した場合、基準ビーム３２と測定ビーム３６の光路長は同様に変化し、その結果、路長の差は一定のままである。しかし、対象物がレーザビーム１７の方向に直角の方向にのみ変位すると、測定ビーム３６の光路長は一定のままであるが、測定ビーム３２の光路長は変化し、その結果、路長の差が変化する。方向は、例えば図３ｂで示す通りでよいが、原則的には例えばＹおよびＺ方向等、任意のその他の適切な方法で選択することができる。

したがって、図３ｂで示すような示差平面鏡干渉計装置を使用して、図３ａによる配置構成で決定できるような別の方向で、変位を決定することができる。図３ａの配置構成と図３ｂの配置構成を組み合わせて１つの偏波ビームスプリッタ３０にすることにより、非常に汎用性がある干渉計装置が提供され、これは１つの偏波ビームスプリッタ３０のみで２つの異なる方向の変位を決定することができる。これは、このような偏波ビームスプリッタ３０が干渉計装置の最も高価な部品の１つであるという点で、非常に有利である。

図示の配置構成は多くの変形が可能である。例えば図３ｃで示すように、基準ビーム３２は次に、対象物３９に固定した第三鏡４３へと誘導される。この第三鏡は測定鏡３８に平行な面にあるが、そうである必要はない。この配置構成で、基準ビーム３２をここで使用し、測定ビーム３６の方向と同じ方向で変位を測定する。次に、光路長の差の変化を使用して、対象物の傾斜または回転を決定することができる。対象物または対象物が矢印Ａで示した方向にのみ移動する場合は、基準ビーム３２と測定ビーム３６の光路長は同じ量だけ変化する。しかし、対象物が測定ビーム３６に平行でない軸線の周囲で回転すると、光路長が各様に変化し、測定された差は、対象物または対象物３９の傾斜または回転の指標である。第三鏡４３および測定鏡３８は実際に１つの同じ鏡であることに留意されたい。

図３ｄは、基準ビーム３２が、これも矢印Ｂで示すように移動可能である第二対象物（または対象物）４４に固定された第四鏡４５に向かって誘導される別の変形を示す。この場合は、２つの異なる対象物３９および４４に対する光路長を測定する。これによって、その相対的位置およびシフトを決定することができる。対象物、例えば対象物３９が例えば矢印Ａの方向に移動するか、その他の対象物４４が矢印Ｂの方向に移動する、あるいはその両方の場合、光路長の差が変化して、干渉パターンも変化する。

例えば、前記２つの対象物が相互に対して特定の固定位置を必要とする場合は、シフトを測定し、モータ等によって補正することができる。あるいは、例えば走査リトグラフ装置等で他方に対する一方の対象物の意図された動作を制御することが可能である。さらに、複数の方向で相対的変位を測定できるようにするため、複数のこのような示差干渉計を統合することが可能であることに留意されたい。

複数のレーザビーム１７を含むことにより、測定鏡３８の複数の位置のＸ方向等の変位を測定することが可能である。これを使用して、測定鏡３８の方位、およびその変化を決定することができる。方位を十分正確に決定するためには、少なくとも３つのポイントでの測定で十分である。

図３ａおよび図３ｂの配置構成を組み合わせた場合、図示されたレーザビーム１７は２つの平行なビームになることが分かる。これは、元のレーザビームを２つの相互に平行なレーザビームに分割することによって形成されている。

干渉計の配置構成（示差平面鏡および（絶対）平面鏡）を組み合わせシステムは、各タイプの２つ以上の配置構成を組み合わせてよいという点で、さらに汎用性がある。さらに、第一４５°鏡４０を、所望に応じて基準鏡３４のような平面鏡で置換してもよい。基準鏡３４または第一４５°鏡４０の位置を、光ビームスプリッタ３０に対して固定することに留意されたい。しかし、測定される対象物３９の各種位置で変位を測定できるようにするため、偏波ビームスプリッタ３０に対して位置を設定することが、なお可能である。

図４ａは、本発明の実施形態によるビームスプリッタブロックの断面図（左）および前面図（右）を示す。ここで、３０は偏波ビームスプリッタを、５０は第一レーザビームを、５１は第二レーザビームを指す。

第一レーザビーム５０は、第一１／４λプレート５３を通過して基準鏡５４で反射する第一基準ビーム５２ａと、第二１／４λプレート５９を通過して、測定される対象物（図示せず）上の鏡で反射する第一測定ビーム５２ｂへと分割される。第二レーザビーム５１は、第二基準ビーム５５ａと第二測定ビーム５５ｂとに分割される。第二基準ビーム５５ａは、プリズム５６によって誘導されて、第二１／４λプレート５９を通過し、第二測定ビーム５５ｂも１／４λプレート５９を通過する。

逆反射体５７、５８は、対応する基準ビームおよび測定ビームを逆反射し、変位する働きをする。

図４ａの右半分の前面図は、偏波ビームスプリッタ３０と、偏波ビームスプリッタ３０から放射され、そこに入る６本のレーザ束とを示す。上の長円にある２つのレーザ束は、測定ビーム５２ｂに対応する。下の長円は２つの測定ビーム５５ｂを有し、これは一方が偏波ビームスプリッタ３０を入って、一方がこれを出、下の２つは２つの第二基準ビーム５５ａに対応し、これも一方がプリズム５６に入り、一方がこれを出る。

図４ａで示すようなビームスプリッタブロックの配置構成は、コンパクトな設計であり、１つまたは複数の方向での示差測定を可能にする。

さらに有利な実施形態（図示せず）では、２つのレーザビーム５０および５１が、偏波ビームスプリッタ３０の下側、つまり第一基準鏡５４およびプリズム５６に面する側に平行な面で供給される。この場合、偏波ビームスプリッタ３０の体積は効果的に半分にすることができ、これは偏波ビームスプリッタ３０の費用を考慮すると非常に有利である。この配置構成は、２つのレーザビームが、図４ａによる配置構成の後側（つまり測定される対象物に面する前側とは反対側の面）、頂部または底部、つまりそれぞれ逆反射体５７、５８に面する側、第一基準鏡５４に面する側から供給された場合に可能である。レーザビームが側部から、つまり図４ａにより紙の面に平行な面で供給されると、前記最もコンパクトな配置構成を使用することが不可能になる。しかし、ビームスプリッタブロック全体（つまり図４ａの配置構成）を例えば９０°回転することが可能であることに留意されたい。その場合、レーザビームを供給できる有利な側を、それに応じて採用する。

図４ｂは、本発明の実施形態によるわずかにさらに複雑な干渉計装置の断面図および前面図を示す。さらに、６２はプリズム５６に隣接して配置された第二基準鏡を指す。６０ｂおよび６１ｂは、さらなる２組の測定ビームを指し、これはそれぞれ偏波ビームスプリッタ３０を出る１つのビームおよびそれに入る１つのビームを有する。

図４ｂによる配置構成では、本発明の特定の利点、つまり設計の汎用性およびコンパクト性を使用する。図４ｂで示した実施形態では、配置構成の一部分が示差平面鏡干渉計に関連し、例えば点線の長円５５内のビーム４本であり、３組のビームは、例えばＸ測定ビーム、この場合は長円５２ｂ、６０ｂおよび６１ｂ内の３組に関係する。

第一基準鏡５４は、測定ビーム５２ｂに対応する基準ビーム５２ａ（本図では図示せず）を反射し、測定ビーム６０ｂおよび６１ｂに対応し、ここでは図示されていない基準ビームが、追加の基準鏡６２で反射することに留意されたい。このような基準鏡は、偏波ビームスプリッタ３０に対して固定位置を有する。大抵の場合、これは偏波ビームスプリッタに直接取り付ける鏡であるが、隔置された位置に固定してもよい。

図４ｂで示す配置構成は、ビーム５５によって例えばＺ方向変位を測定し、残りのビーム、つまり５２、６０および６１を使用して、異なる自由度の変位を測定するために、Ｘ方向での３点測定を実行することができる。しかし上述したように、例えばＸ方向ではなくＹ方向変位などを、システムを９０°回転するか、それに応じて４５°の鏡を適応させることによって測定することも可能である。

追加の利点は、３つのビーム「層」しかない、つまり測定すべき対象物に向かってビームを放射する３つの異なるレベルしかないことである。このことは、例えば対象物上の鏡等の費用およびサイズを削減する可能性も提供する。

図５ａおよび図５ｂは両方とも、本発明の実施形態による逆反射体を含む干渉計装置の部分の代替実施形態の前面図を示す。図５ａは、逆反射体内に対応するビームの路がある配置構成を示し、図５ｂは、追加のビームがあり、明快さを期して逆反射体を省略した同じ配置構成を示す。

ここで７０ａは、２つの対応するビームの第一組のうち、偏波ビームスプリッタに入る１つのビームを指し、７０ｂは、偏波ビームスプリッタ３０を出る対応のビームを表す。同様に、７１ａは４本のビーム全ての第二組のうちスプリッタ３０に入る測定ビームを指し、７１ｂは、対応する射出測定ビームを、７１ｃは前記第二組の入射基準ビームを、７１ｄは対応する射出基準ビームを指す。各ビームは、図示のように逆反射体の作用によって、それに対応するビームにリンクされる。基準ビーム７１ｃおよび７１ｄは、図面の測定ビーム７１ａおよび７１ｂの路と重複する路に沿って進行するが、実際には分離していることに留意されたい。

この実施形態では、１つの逆反射体しか必要ではなく、逆反射体とレーザビームとの位置合わせ、および作業負荷に関するその他の費用（部品数の削減）に関する問題が軽減するという相応した利点がある。さらに、配置構成は完全に対称であり、これは精密さおよび位置合わせの容易さに関して追加の利点を提供する。２つ以上の小型の逆反射体を使用することの利点は、必要な材料が減少することである。さらに、使用する鏡の仕様は、表面積当たりの平坦さなどに関して、厳密性が低下する。

図５ｂでは、同じ基本的配置構成が図示され、ここでは大部分の場合はいわゆるコーナーキューブである逆反射体が、明快さを期して省略され、さらに２組のビームが第三「層」に含まれている。合計４本のビームのうちこの追加の２組を、全体として７３で示す。この追加の２組のビームを、追加の測定に使用することができる。ここで、これは７０ａ、７０ｂ、７１ａ、７１ｂ及び７１ｃ、７１ｄで構成された２つの層の上の「層」に追加される。これは、十分にコンパクトな配置構成を提供し、偏波ビームスプリッタ３０も全方向で同等の寸法になる。しかし、偏波ビームスプリッタの全体積を最小にするには、追加のビームの組をビーム７０ａ、７０ｂと同じ「層」に供給することも有利である。これで、ビームスプリッタは、ビームスプリッタの対称形の正方形というレイアウトで、高さと幅の両方が２倍になるのではなく、長さのみが２倍になる。

図５で示す例では、ビーム７３をビーム７０と同一線上に配置して、８本のビーム全体で１つの列を形成することができる。これにより、ビームスプリッタ本体３０の高さと「幅」（つまり紙の面に対して直角方向の寸法）を１／２に削減することができ、長さ（図の水平方向）のみ２倍にする必要がある。これによって５０％の正味の体積削減が可能になる。この例では、ビームスプリッタ本体３０が側面図で正方形の断面を有するものとする。

図６は、本発明の実施形態による干渉計装置の一部の別の代替実施形態の前面図を示す。ここでは７０、７３ａおよび７３ｂは、所望に応じて特定方向で変位を測定するか、３点測定を実行するなどのための、例えば上述したような同様の３組のビームを指す。７１は、この図でも例えばＺ方向で示差測定を実行するなど、上述したように使用するビームの組を指す。

同様の３つのビーム７０、７３ａ、７３ｂは対称に配置され、組７１から距離があるので、７１の別個のビームが、組７０、７３ａおよび７３ｂで構成されたビームの組全体を囲む多角形で構成されたボリュームには入らないことに留意されたい。つまり、プリズム５６の面５６ａが延在して、偏波ビームスプリッタを２つの部分に切断し、一方の部分は組７１のビームを含んで、他方の部分が同様の３つの組７０、７３ａおよび７３ｂを含むことになる。この方法で、組７１のビームの悪影響はその他の３つの組に及ばない。特に、３組の光路の調整に使用する空気またはその他の気体の流れは、ビーム７１に妨害されずに自由に流れることができる。このことは、図７を参照して説明する。

図７は、本発明の実施形態により調整した空気の流れがある干渉計装置の部分の３つの異なる実施形態の前面図を示す。左端の実施形態は図５による実施形態を示すが、７４はここでは逆反射体ではなく基準鏡（図８参照）を指す。さらに、７６は流れの発生源から出る調整済み空気の流れを指す。

このような空気流が望ましいのは、これによりビームの通過する空間にある媒質の光学的特性がよく分かり、可能な限り一定にすることが保証されるからである。さらに、空気流は、例えばリトグラフ装置等で照明している場合に、対象物に冷却作用を及ぼす。

左端の実施形態では、流れの発生源は（ポイント状）であり、したがって流れ７６は（扇）状である。これはＺ基準鏡７４が存在するせいであり、これは好ましい均質な垂直の空気流を阻止する。したがって空気等の速度は流れが通るボリューム全体で一定ではなく、測定の配置構成自体は非常に対称であるが、測定の正確さが損なわれることがある。

図４ｂの配置構成に対応するが、鏡映である中央の実施形態では、流れの発生源７５がはるかに広い。ここでは、配置構成の左手側に沿った空気の流れが、ほぼ層状の流れ７７を有し、所望の一定の特性を有する。これは、偏波ビームスプリッタ３０の体積を増大させずに達成される。それでも配置構成の右手側のビームに沿った空気の流れは、不均質な流れ７８である。

図６の配置構成に対応する右端の実施形態では、ビーム７１の組に沿った空気の流れ７８のみが扇状であり、その他のビームに沿った空気の流れ７７は層状である。この配置構成は、ビームスプリッタ３０の体積が少々増加するという犠牲を払うが、可能な限り最高の空調を提供する。

これらのタイプの配置構成では、垂直方向に完全に層状の流れを獲得するのは、Ｚ基準鏡７４が存在するために不可能であることに留意されたい。側部からの空気の流れは、特定の装置では選択肢になるが、現在のリトグラフ装置では、これは何らかの望ましくない欠点を提供する。さらに、空気の流れによって同様に制御される熱の流れは、垂直方向になる。

図８は、本発明の実施形態による干渉計装置の別の配置構成の断面図を概略的に示す。図８では、８０および８１は２つのビームスプリッタブロックを指し、その少なくとも一方は本発明により配置構成される。変位を決定すべき対象物は、８２で示される。これは第一４５°鏡８３および第二４５°鏡８５を有する。対象物８２の上には２つの基準鏡８４および８６がある。対称軸を８７で示す。

ビームスプリッタブロック８０および８１のうち少なくとも一方は、例えばＸおよびＹ変位のために、好ましくは３点Ｘ測定で本発明による示差平面鏡と平面鏡干渉計装置の組み合わせを有する。鏡８３および８５は、測定ビーム（図示せず）をそれぞれの基準鏡８４および８６へと誘導する働きをする。その他の測定方向および適切な鏡は、明快さを期して図示されていない。

対象物８２は、Ｘ方向で測定した通りの基準鏡８４および８６の寸法とほぼ等しい大きさで、Ｘ方向に移動することができる。この場合は、２つの干渉計装置のうち一方の省略が可能であることに留意されたい。これは原則的に、相互に対して冗長だからである。しかし、２つのこのような干渉計装置を有すると、測定を二重チェックする機能が提供される。より精密な測定も提供する。干渉計の測定は、測定に長い路を使用すると、相対的に精密さが向上するからであり、角度および傾斜が非常に精密に決定されるという効果がある。

一般的に、その他の方向の変位を測定するために、特に測定ビームが配置される「レベル」の数が減少している場合に、本発明による干渉計装置を使用すると有利であることに留意されたい。例えば図４ａおよび図５ｂの実施形態などに関して検討したように、このレベルの数を例えば２つに制限することが可能であるが、そうする必要はない。このようにレベルの数が少ないと、対象物８２上の対応する鏡（図示せず）のサイズも減少できるか、一般的に対象物８２が例えばＺ方向などでサイズを削減できることが保証される。これは、材料を削減し、したがって重量および費用も削減した対象物という利点を提供する。

図９は、図８ａによる実施形態の上面図および断面図を示す。点線はＹ方向対称軸である。ビームスプリッタブロック８０および８１は同じである必要がないことが分かる。ここでは、ブロック８１は、例えばＸ方向測定ビームが１つのみとＺ方向ビームが１つとの組み合わせを有し、ビームスプリッタブロック８０は、Ｚ方向の全セットの測定ビーム１本と、Ｘ方向測定ビーム３つを有する。言うまでもなく、いずれかのビームスプリッタブロック８０、８１で、その他の任意の望ましい測定ビームの組み合わせも可能である。

図９で示すようなビームスプリッタブロックの配置構成は、例えば図４ａおよび図５ａによる配置構成のように自身が対称であるばかりでなく、ビームスプリッタブロック８０、８１両方の位置も、点線で示した対称軸に対して対称である。これは、測定の全体的な精密さに関して、特定の利点を提供する。しかし、ビームスプリッタブロックばかりでなく、Ｙ方向対称軸に対する前記ビームスプリッタブロックの位置についても、非対称の配置構成を可能にすると有利である。例えば、図６によるビームスプリッタブロックの配置構成を選択すると、上記で検討したように調整した空気の流れを改良することができる。

本発明に関して有利な問題の一つは、干渉計装置の光学要素の設計に関して融通性が得られることである。絶対平面鏡干渉計と示差平面鏡干渉計との２つの原理を組み合わせて１つのビームスプリッタブロックにすることで、費用を節約することができる一方、測定プロセスで使用するビームに多くの異なる配置構成が可能になる。例えば調整した空気の流れの改良などに関して、幾つかの有利な実施形態が示されている。にもかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者にはその他の多くの有利な実施形態を想定することができる。

本発明の特定の実施形態について以上で説明してきたが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。代わって、以上で説明した実施形態を、記載されたその他の実施形態の形体とともに実現してもよい。

したがって、本説明は本発明を制限する意図ではない。本発明の構成、操作および挙動を、本明細書で提示した細部のレベルがあれば、実施形態の改造および変形が可能であると理解した状態で説明してきた。このように、以上の詳細な説明は、いかなる意味でも本発明を制限する意味または意図はなく、本発明の範囲は請求の範囲によって定義される。最後に、本説明の方向という用語は、（特定の軸線に沿った）直線および／または（例えば傾斜運動などの特定の軸線を中心とする）回転方向を含むことができることが分かる。

本発明の実施形態によるリトグラフ投影装置を概略的に示したものである。 本発明の実施形態による干渉計装置の概観を概略的に示したものである。 本発明の実施形態による干渉計装置の部分の４つの断面図を概略的に示す。 本発明の実施形態による干渉計装置の部分の２つの構成を、それぞれ断面図および前面図で示す。 本発明の別の実施形態による逆反射体を含む干渉計装置の部分の代替実施形態の前面図を示す。 本発明による干渉計装置の部分の別の実施形態の前面図を示したものである。 空気の流れを調整した状態の本発明による干渉計装置の部分の３つの異なる実施形態の前面図を示したものである。 本発明による干渉計装置の別の配置構成の断面図を概略的に示す。 図８ａによる実施形態の上面図および断面図を示したものである。

符号の説明

１５ ビームスプリッタブロック
１６ レーザ源
１７ レーザビーム
１８ ビーム伝送鏡
１９ 対象物鏡
２０ 対象物
２１ 光受信器
２２ ファイバ
２３ 電気受信器
２４ 電気信号ケーブル
２５ 信号処理手段
３０ 偏波ビームスプリッタ
３２ 基準ビーム
３３ １／４λプレート
３４ 基準鏡
３５ 逆反射体
３６ 測定ビーム
３８ 測定鏡
３９ 対象物
４０ 第一４５°鏡
４１ 第二４５°鏡
４２ 対象物
４３ 第三鏡
４４ 対象物
４５ 第四鏡

Claims (21)

1. ＸＹＺ座標系の１方向、２方向またはそれ以上の方向に沿って、ＸＹ面にほぼ平行な面にある対象物の変位を測定する干渉計装置であって、
   前記対象物に固定接続され、複数の測定鏡領域を有する少なくとも１つの測定鏡と、
   少なくとも１つの基準鏡領域を有する少なくとも１つの基準鏡と、
   複数の放射線ビームを生成するよう構成されたビーム生成器とを備え、前記ビーム生成器が、ビーム分割表面を有するビームスプリッタブロックを有し、さらに、
   自身に向かって反射した放射線ビームを電気測定信号に変換するよう構成された放射線感知検出器を有し、
   前記ビームスプリッタブロックが、前記複数の放射線ビームのうち少なくとも１つの第一ビームを、第一測定ビームと第一基準ビームとに分割するよう構成され、前記第一基準ビームは、前記ビームスプリッタブロックに対して固定位置に配置された１つまたは複数の第一基準鏡でのみ反射し、前記第一測定ビームは、前記複数の測定鏡領域の第一測定鏡領域で反射して、
   前記ビーム分割表面が、前記複数の放射線ビームのうち少なくとも１つの第二ビームを、第二測定ビームと第二基準ビームとに分割するよう構成され、前記第二測定ビームは、前記複数の測定鏡領域の第二測定鏡領域で反射し、前記第二基準ビームは、前記ビームスプリッタブロックに対して固定状態で配置された第一反射体で、および前記ビームスプリッタブロックに対して移動可能である少なくとも１つの第三鏡領域で反射するものである干渉計装置。
2. 前記少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定された第三測定鏡領域を有する請求項１に記載された干渉計装置。
3. 前記少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定された第二反射体と、前記ビームスプリッタブロックに対して固定位置に配置された第二基準鏡領域とを有し、前記第二反射体が、前記第二基準ビームを前記第二基準鏡領域へと誘導するよう配置される請求項１に記載された干渉計装置。
4. 少なくとも１つの第三鏡領域が、ビームスプリッタブロックに対して移動可能である第二対象物に固定された第四鏡領域を有する請求項１に記載された干渉計装置。
5. 前記複数の放射線ビームが、少なくとも３つの第一放射線ビームと、少なくとも１つの第二放射線ビームとを有する請求項１に記載された干渉計装置。
6. 前記複数の放射線ビームが、少なくとも３つの第一放射線ビームと、個々の第一放射線ビームを接続して形成された多角形ボリュームの外側の位置にある少なくとも１つの第二放射線ビームとを有する請求項１に記載された干渉計装置。
7. 前記ビームスプリッタブロックが、ビーム分割表面を有する透明な本体と、前記透明な本体に一体接続され、ビーム分割表面にほぼ平行に延在する反射表面を有する第一反射体とを有する請求項１に記載された干渉計装置。
8. リトグラフ装置であって、
   放射線のビームを提供する照射系と、
   前記放射線ビームの断面にパターンを与える働きをするパターン付与デバイスを支持する支持構造体と、
   基板を保持する基板ホルダと、
   前記パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影系と、
   前記パターン付与デバイスと前記基板のうち少なくとも一方の変位を測定する干渉計装置とを有し、前記干渉計装置が、
   前記パターン付与デバイスと前記基板のうち少なくとも一方に固定接続された即なくとも１つの測定鏡を有し、前記少なくとも１つの測定鏡が、複数の測定鏡領域を有し、さらに、
   少なくとも１つの基準鏡領域を有する少なくとも１つの基準鏡と、
   複数のビームを生成するよう構成されたビーム生成器とを備え、前記ビーム生成器が、ビーム分割表面を有するビームスプリッタブロックを有し、さらに、
   自身に向かって反射した放射線ビームを電気測定信号に変換するよう構成された複数の放射線感知検出器を備え、
   前記ビームスプリッタブロックは、前記複数の放射線ビームのうち少なくとも１つの第一ビームを、第一測定ビームと第一基準ビームとに分割するよう構成され、前記第一基準ビームは、前記ビームスプリッタブロックに対して固定位置に配置された１つまたは複数の第一基準鏡で反射するだけであり、前記第一測定ビームは、前記複数の測定鏡領域のうち第一測定鏡領域で反射し、
   前記ビーム分割表面は、前記複数の放射線ビームのうち少なくとも１つの第二ビームを、第二測定ビームと第二基準ビームに分割するよう構成され、前記第二測定ビームは、前記複数の測定鏡領域のうち第二測定鏡領域で反射し、前記第二基準ビームは、前記ビームスプリッタブロックに対して固定状態で配置された第一反射体と、前記ビームスプリッタブロックに対して移動可能である少なくとも１つの第三鏡領域で反射するものであるリトグラフ装置。
9. 前記少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定された第三測定鏡領域を有する請求項８に記載された干渉計装置。
10. 前記少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定された第二反射体と、前記ビームスプリッタブロックに対して固定位置に配置された第二基準鏡とを有し、前記第二反射体が、前記第二基準ビームを前記第二基準鏡領域へと誘導するよう配置される請求項８に記載された干渉計装置。
11. 少なくとも１つの第三鏡領域が、ビームスプリッタブロックに対して移動可能である第二対象物に固定された第四鏡領域を有する請求項８に記載された干渉計装置。
12. 前記複数の放射線ビームが、少なくとも３つの第一放射線ビームと、少なくとも１つの第二放射線ビームとを有する請求項８に記載された干渉計装置。
13. 前記複数の放射線ビームが、少なくとも３つの第一放射線ビームと、個々の第一放射線ビームを接続して形成した多角形のボリュームの外側位置にある少なくとも１つの第二放射線ビームとを有する請求項８に記載された干渉計装置。
14. 前記ビームスプリッタブロックが、ビーム分割表面を有する透明な本体と、前記透明な本体に一体接続され、ビーム分割表面にほぼ平行に延在する反射表面を有する第一反射体とを有する請求項８に記載された干渉計装置。
15. デバイス製造方法であって、
    基板を設ける段階と、
    照射系を使用して放射線のビームを設ける段階と、
    放射線のビームの断面にパターンを与えるために、パターン付与デバイスを使用する段階と、
    前記パターンを生成した放射線のビームを基板の目標部分に投影する段階とを含み、
    前記パターン付与デバイスと前記基板のうち少なくとも一方の位置が、干渉計装置によって決定され、前記干渉計装置が、
    前記パターン付与デバイスと前記基板のうち少なくとも一方に固定接続された少なくとも１つの測定鏡を有し、前記少なくとも１つの測定鏡が、複数の測定鏡領域を有し、さらに、
    少なくとも１つの基準鏡領域を有する少なくとも１つの基準鏡と、
    複数のビームを生成するよう構成されたビーム生成器とを備え、前記ビーム生成器が、ビーム分割表面を有するビームスプリッタブロックを有し、さらに、
    自身に向かって反射した前記ビームを電気測定信号に変換するよう構成された複数の放射線感知検出器を備え、
    前記ビームスプリッタブロックは、前記複数のビームのうち少なくとも１つの第一ビームを、第一測定ビームと第一基準ビームとに分割するよう構成され、前記第一基準ビームは、前記ビームスプリッタブロックに対して固定位置に配置された１つまたは複数の第一基準鏡で反射するだけであり、前記第一測定ビームは、前記複数の測定鏡領域のうち第一測定鏡領域で反射し、
    前記ビーム分割表面は、前記複数のビームのうち少なくとも１つの第二ビームを、第二測定ビームと第二基準ビームに分割するよう構成され、前記第二測定ビームは、前記複数の測定鏡領域のうち第二測定鏡領域で反射し、前記第二基準ビームは、前記ビームスプリッタブロックに対して固定状態で配置された第一反射体と、前記ビームスプリッタブロックに対して移動可能である少なくとも１つの第三鏡領域で反射するものであるデバイス方法。
16. 前記干渉計装置の前記少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定した第三測定鏡領域を有する請求項１５に記載されたデバイス製造方法。
17. 前記干渉計装置の前記少なくとも１つの第三鏡領域が、前記対象物に固定された第二反射体と、前記ビームスプリッタブロックに対して固定位置に配置された第二基準鏡領域とを有し、前記第二反射体が、前記第二基準ビームを前記第二基準鏡領域へと誘導するよう配置される請求項１５に記載されたデバイス製造方法。
18. 前記干渉計装置の前記少なくとも１つの第三鏡領域が、ビームスプリッタブロックに対して移動可能である第二対象物に固定された第四鏡領域を有する請求項１５に記載されたデバイス製造方法。
19. 前記干渉計装置の前記複数のビームが、少なくとも３つの第一放射線ビームと、少なくとも１つの第二放射線ビームとを有する請求項１５に記載されたデバイス製造方法。
20. 前記干渉計装置の前記複数のビームが、少なくとも３つの第一ビームと、個々の第一放射線ビームを接続して形成した多角形のボリュームの外側の位置にある少なくとも１つの第二ビームとを有する請求項１５に記載されたデバイス製造方法。
21. 前記干渉計装置の前記ビームスプリッタブロックが、ビーム分割表面を有する透明な本体と、前記透明な本体と一体接続され、ビーム分割表面にほぼ平行に延在する反射表面を有する第一反射体とを有する請求項１５に記載されたデバイス製造方法。

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