JP4279679B2

JP4279679B2 - 干渉法システムにおける非サイクリック・エラーの特性評価および補償

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Publication number: JP4279679B2
Application number: JP2003568339A
Authority: JP
Inventors: エイ．ヒル、ヘンリー
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Description

本発明は、リソグラフィのスキャナまたはステッパ・システムにおけるマスク・ステージまたはウェーハ・ステージのような測定物体の直線変位と角変位を測定する干渉計、例えば、直線変位と角変位の測定および分散干渉計に関し、さらに波長を観測しかつ気体の固有な特性を決定する干渉計にも関する。

本願は、次の特許仮出願、すなわち、「干渉法システムにおける非サイクリック非線形性の定量化および補償を行う装置ならびに方法」と題する、２００２年２月１２日出願の米国特許仮出願第６０／３５６，２７１号；「光ファイバ・ピックアップ誤差を測定する方法および装置」と題する、２００２年２月１２日出願の米国特許仮出願第６０／３５６，３９７号；および「干渉法システムにおける非サイクリック非線形性の定量化および補償を行う装置ならびに方法」と題する、２００２年４月１２日出願の米国特許仮出願第６０／３７２，２２１号に対する優先権を主張するものである。上記特許仮出願の内容を全体として本願明細書に援用する。

変位測定干渉計は、光干渉信号に基づいて、基準物体に対する測定物体の位置の変化を観測する。干渉計は、測定物体から反射された測定ビームに、基準物体から反射された基準ビームを重ね合わせかつ干渉させることによって光干渉信号を生成する。

数多くの応用例では、測定および干渉ビームは、直交偏光を有しかつ異なる周波数を有する。これらの異なる周波数は、例えば、レーザのゼーマン分裂によって、音響光学的変調によって、または複屈折要素もしくは同様の要素を使用するレーザに内在的に発生し得る。偏光ビーム・スプリッタは、直交偏光によって、測定および基準ビームを測定および基準物体にそれぞれ誘導し、さらに反射された測定および基準ビームを結合して重なり合う射出測定および基準ビームを構成することができる。この重なり合う射出ビームは、次いで偏光子を通過する出力ビームを構成する。この偏光子は、射出測定および基準ビームの偏光を混合して混合ビームを構成する。この混合ビーム中の射出測定および基準ビームの成分は、射出測定および基準ビームの相対位相によって混合ビームの強度が変化するように干渉し合う。

検出器は、混合ビームの時間依存強度を測定し、かつその強度に比例する電気干渉信号を生成する。測定および基準ビームは異なる周波数を有するので、電気干渉信号は、射出測定および射出基準ビームの周波数間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。測定および基準経路の長さが、例えば、測定物体を含むステージを並進させることによって、相互に対して変化していけば、測定されるうなり周波数は、２ｖｎｐ／λに等しいドップラー偏移を含む。ここで、ｖは測定および基準物体の相対速度であり、λは測定および基準ビームの波長であり、ｎは光ビームが通過する媒質、例えば、空気または真空の屈折率であり、さらにｐは基準および測定物体に対するパスの回数である。測定干渉信号の位相変化は、測定物体の相対位置の変化に対応する。例えば、２πの位相変化は、距離の変化、すなわち、λ／（２ｎｐ）のＬに実質的に対応する。距離２Ｌは、往復距離の変化、すなわち、測定物体を含むステージまでおよびそのステージからの距離の変化である。換言すれば、位相Φは、理想的には、Ｌに正比例する。したがってΦ＝２ｐｋＬと表現可能であり、前式でｋ＝２πｎ／λである。

残念ながら、可観測干渉位相、すなわち、

は、必ずしも位相Φに全く等しいとは限らない。多くの干渉計は、例えば、「サイクリック・エラー」として知られるような非線形性を含む。このサイクリック・エラーは、可観測位相および／または測定干渉信号強度に対する寄与として表現でき、さらに、例えば、光路長２ｐｎＬの変化に対する正弦依存性を有する。特に、位相の１次サイクリック・エラーは、例えば、（４πｐｎＬ）／λに対する正弦依存性を有し、位相の２次サイクリック・エラーは、例えば、２（４πｐｎＬ）／λに対する正弦依存性を有する。より高次のサイクリック・エラーばかりでなく、検出器および信号処理素子を備える干渉器システムの他の位相パラメータに関する正弦依存性を有する分周波サイクリック・エラーも同様に存在し得る。このようなサイクリック・エラーを定量化するための様々な技法が、本出願人の米国特許第６，１３７，５７４号、第６，２５２，６８８号、および第６，２４６，４８１号において、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）によって説明されている。

サイクリック・エラーに加えて、非サイクリック非線形性すなわち非サイクリック・エラーが存在する。非サイクリック・エラーの発生源の１例は、干渉計の測定経路における光ビームの回折である。回折による非サイクリック・エラーは、例えば、ジェーピーモンシャラン（Ｊ．Ｐ．Ｍｏｎｃｈａｌｉｎ）、エムジェーケリー（Ｍ．Ｊ．Ｋｅｌｌｙ）、ジェーイートーマス（Ｊ．Ｅ．Ｔｈｏｍａｓ）、エヌエーカーニット（Ｎ．Ａ．Ｋｕｒｎｉｔ）、エースジャーク（Ａ．Ｓｚｏｅｋｅ）、エフゼルニク（Ｆ．Ｚｅｒｎｉｋｅ）、ピーエッチリー（Ｐ．Ｈ．Ｌｅｅ）、およびエージャバン（Ａ．Ｊａｖａｎ）の著作、「精密２ビーム走査マイケルソン干渉計による正確なレーザ波長測定」ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、２０（５）、７３６〜７５７ページ（１９８１年）に見られるようなシステムの挙動を分析することによって算出されている。

非サイクリック・エラーの第２の発生源は、干渉計要素を横切る光ビームの「ビーム・シヤーリング」と、基準および測定ビームの一方の他方に対する横シヤーリングの影響である。ビーム・シヤーは、入力ビームが干渉計に伝搬する方向の変化、または微分平面鏡干渉計（ＤＰＭＩ）または高安定性平面鏡干渉計（ＨＳＰＭＩ）のようなダブル・パス平面鏡干渉計における物体ミラーの配向の変化によって引き起こされる。

したがって、上記のサイクリックおよび非サイクリック・エラーのような誤差によって、可観測干渉位相は、Φの他にも寄与を含むのが典型である。よって、可観測位相は、次式のようにより正確に表現される。すなわち、

上式で、Ψおよびζは、それぞれにサイクリックおよび非サイクリック・エラーによる寄与である。

変位測定の応用例では、可観測位相は、しばしば２ｐｋＬに等しいものと仮定され、それによって、測定された位相から容易にＬを求めることが可能になる。多くの場合では、これは、特に、サイクリックおよび／または非サイクリック・エラーによる寄与が小さいか、または応用例の要求精度水準が相対的に低い場合に合理的な近似法である。しかし、高精度水準を要求する応用例では、サイクリックおよび／または非サイクリック・エラー
は対処されるべきである。例えば、集積回路の微細リソグラフィ製造の高精度な変位測定要件は、１つにはステッパおよびスキャナにおける描画システムの微小な領域制限のために、また１つにはウェーハ上のトレース幅サイズの絶え間ない縮小のために、非常に厳しくなってきている。ステッパおよびスキャナに関する高精度な変位測定要件は、典型的に、平面鏡干渉計の外部ミラーの１つがステッパまたはスキャナのステージ・ミラーに装着されている平面鏡干渉計によって満足される。ウェーハは一般に平坦ではないので、ステッパまたはスキャナのウェーハ・ステージの配向も、ウェーハ上の露光箇所におけるウェーハの非平坦性を補償するために、１つ以上の角自由度で調整されなければならない。平面鏡干渉計の使用と１つ以上の角自由度変更の組合せは、干渉計要素を横切る光ビームの横シヤーの発生源である。基準ビームと測定ビームのビーム・シヤーの影響は、共通モード・ビーム・シヤーおよび微分ビーム・シヤーとして効果的に表すことが可能である。微分ビーム・シヤーは、基準および測定ビームの横シヤーの差であり、共通モード・ビーム・シヤーは、基準および測定ビームの平均横シヤーである。

横ビーム・シヤーの列挙した発生源は、距離測定干渉法において潜在的に深刻な問題を提起する。１メートルの測定脚長、０．０００５ラジアンのステージ・ミラーの角配向変化に関する典型的な値、およびダブル・パス平面鏡干渉計では、干渉計出力ビームの基準成分と測定成分の間の相対的な横シヤーは２ミリメートルである。２ミリメートルの相対的な横シヤー、６ミリメートルのビーム径、およびλ／２０程度の出力ビーム成分の波面誤差では、誤差が、＞／〜１の推定距離測定値で生じることになる。この誤差は、非サイクリック・エラーであり、集積回路の製造におけるステッパおよびスキャナの微細リソグラフィの応用例に深刻な制約をもたらす恐れがある。

波面誤差は、透過表面の不完全さおよび逆反射体、位相波長板のような構成要素の不完全さによって、および／またはビーム波面の望ましくない歪みを生じるマルチ・モード光ファイバ中への結合によって発生する。

分散測定の応用例では、光路長測定は、幾つかの波長、例えば、５３２ナノメートルおよび１０６４ナノメートルで行われ、距離測定干渉器の測定経路における気体の分散を測定するために利用される。分散測定を利用して、距離測定干渉器によって測定された光路長の変化を、対応する物理的長さの変化に変換することが可能である。測定された光路長の変化は、たとえ測定物体までの物理的距離が不変であっても、気体の乱流および／または測定アーム中の気体の平均密度の変化によって生じる可能性があるので、このような変換は重要であり得る。

約１ナノメートルまたはそれよりも微細な位置測定精度に取り組むとき、また分散干渉器を使用して測定経路中の気体の影響を補償する距離測定干渉器では、列挙した非サイクリック・エラーは、逆線分散率Γによって増幅される。１０６４ナノメートルの波長を有する狭周波数帯：ヤグ・レーザ・ビーム、および５３２ナノメートルのビーム波長を有する狭周波数帯：ヤグ・レーザの２倍の周波数では、Γは次のようになる。すなわち、

６３３ナノメートルのヘリウム・ネオン・レーザおよび３１６ナノメートルの第２ビームでは、Γは次のようになる。すなわち、

米国特許第６，１３７，５７４号米国特許第６，２５２，６８８号米国特許第６，２４６，４８１号米国特許仮出願第１０／２９４，１５８号米国特許仮出願第１０／３０９，３９４号米国特許仮出願第１０／３５０，５２２号米国特許仮出願第１０／２８７，８９８号米国特許仮出願第１０／１７４，１４９号「精密２ビーム走査マイケルソン干渉計による正確なレーザ波長測定」ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、２０（５）、７３６〜７５７ページ（１９８１年）

したがって、高精度干渉計（１ナノメートル領域またはそれを超える微小領域にある）では、分散干渉法における横ビーム・シヤー誘発非サイクリック・エラーの影響を、対応する距離測定干渉法に必要な大きさよりも約２桁小さい大きさまで低減すること、すなわち、０．０１ナノメートル領域またはそれを超える微小領域の大きさまで低減することが必要である。

共通モード・ビーム・シヤーおよび微分ビーム・シヤーは、干渉計出力ビームを遠隔位置にある検出器まで搬送するために、干渉計出力ビームが光ファイバ・ピックアップ（ＦＯＰ）の中に結合される場合は、干渉計の精度をさらに損なう恐れがある。

干渉計における非サイクリック・エラーを低減する１つの方法は、超高品質の光学構成要素を使用することである。商業的には、このような解決策は、干渉計の費用増加が伴うので魅力的なものではない。誤差を低減する別の方法は、干渉計を配置する前に干渉計の誤差を定量化し、次いで、これらの事前にコンパイルされたデータに基づいて、干渉計によってその最終用途の応用例において測定された測定値を補償することである。

干渉計に関連する非サイクリック・エラーの定量化は、干渉計出力ビームに関連する可観測位相を観察し、他方でその位相が依存するパラメータを走査するものである。可観測位相に対する非サイクリック・エラーの寄与は、他の誤差源が無視可能であるか、またはそうでなければ補償されていると仮定すると、基準値からの可観測位相の変化から算出される。この干渉値は、別の干渉計によって生成された位相に基づき得るか、または可観測位相と走査されるパラメータの間の数学的関係から算出された位相値に基づき得る。

干渉値が別の干渉計の位相に基づく場合は、干渉値は、走査時に基準干渉計によって観測された重複位相であり得る。試験用干渉器および基準干渉器が、測定物体の同じ自由度を観測するように構成されている場合は、可観測位相および重複位相は、非サイクリック・エラーおよび他の誤差が存在しない状態では比例しているべきである。したがって、このような関係性からの可観測位相の変化は、いずれも試験干渉計の非サイクリック・エラーに起因し得る。当然であるが、これは、重複位相測定に対する基準干渉計の非サイクリック・エラーの寄与が無視可能であることが前提である。これを確実にするために、基準干渉計は、この干渉計の非サイクリック・エラー源を低減するために、高品質の構成要素
を使用して作製することが可能である。別法として、または追加的に、基準干渉計は、非サイクリック・エラーを低減するように動作可能であり、例えば、非サイクリック・エラー源の１つであるビーム・シヤーを小さくするために、測定物体から近距離で動作可能である。重複位相中の非サイクリック・エラーを最小化する別の方法は、既知の非サイクリック・エラーを有する基準干渉計を使用することである。次いで、所定の非サイクリック・エラー寄与を有する基準干渉計からの可観測位相を補正することによって、基準値を算出することが可能である。

基準値を算出する別の方法は、走査パラメータを可観測位相に関連付ける既知の関係性（例えば、数式）によるものである。例えば、干渉計の観測ビームと基準ビームの間の光路長差による可観測位相に対する寄与は、干渉計の幾何学配置から算出可能である。このような幾何学的寄与は、典型的に干渉計に対する測定物体の配向と位置などのパラメータの関数である。したがって、これらのパラメータの１つを走査しながら可観測位相を観測し、非サイクリック・エラーの走査パラメータに対する可観測位相の予測される関数依存性からの可観測位相の変化として、非サイクリック・エラーを算出する。

このような方法で干渉計の非サイクリック・エラーを特徴付けることによって、走査パラメータの関数である位相項をもたらす。この位相項は、非サイクリック・エラー項と呼ばれ、例えば、ルックアップ表として、ベキ級数表示として、またはフーリエ級数におけるようなスペクトル表示として格納可能である。パラメータには、干渉計に対する測定物体の位置および／または配向、測定物体の枢軸に対する干渉計の軸位置、ビーム・シヤー、ならびに測定および／または基準ビームの伝搬方向が含まれ得る。

非サイクリック・エラー関数は、干渉計の最終使用者に提供される何らかの電子的データ格納媒体（例えば、メモリー・チップまたはディスク）に格納可能である。最終用途の応用例で干渉計を動作させる制御アルゴリズムは、データ格納媒体から非サイクリック・エラー関数にアクセスし、可観測位相に基づいてダウンストリーム計算を実行する前に、この可観測位相を補償する。

非サイクリック・エラー関数は、全体としての干渉計組立体の他に、干渉計の構成要素に関して算出可能である。例えば、干渉計の出力ビームを遠隔配置された検出器まで搬送するために光ファイバ・ピックアップ（ＦＯＰ）を使用するとき、出力ビームをＦＯＰ中に結合することによって、干渉計からのビーム・シヤーのようなアーティファクトが、追加的な非サイクリック・エラーをもたらし得る。これらの追加的な非サイクリック・エラーは、干渉計／ＦＯＰを組み合わせた組立体に関して算出可能であるが、それらはＦＯＰのみに関しても算出可能である。したがって、幾つかの態様では、本発明は、干渉計構成要素（例えば、ＦＯＰ）に関連する非サイクリック・エラーを特徴付ける技法を特徴とする。構成要素に関する非サイクリック・エラー関数を算出する原理は、干渉計に関する場合と同じである。すなわち、システムは、構成要素を使用して干渉計によって生成される可観測位相を観測し、他方では、その位相が依存するパラメータを走査する。非サイクリック・エラーの寄与は、他の誤差源が無視可能であるか、または補償されているものと仮定すると、基準値からの可観測位相の変化として算出可能である。幾つかの実施形態では、ＦＯＰの非サイクリック・エラーは、２成分の光ビーム、例えば、ヘテロダイン干渉計システムの出力ビームの、微分および共通モード・ビーム・シヤーの関数として測定される。

非サイクリック・エラー関数の他にも、干渉計システムに関する重要な情報が、非サイクリック・エラー関数の測定工程において生成され得る。この追加的な情報には、１つ以上のパラメータ、例えば、測定経路の物理的長さ、および干渉計に対する入力ビームの伝搬方向の関数としての、干渉計システムの測定軸が含まれ得る。２式以上の平面鏡干渉計
を具備する干渉計組立体では、非サイクリック・エラー関数を測定する工程によって、これら２式以上の干渉計に関するそれぞれの測定軸をマッピングすることも可能であり、また、これら２つ以上の測定軸の離隔距離を正確に測定することが可能である。このような情報を用いて、１つ以上の平面内における平面鏡測定物体の角変位の変化を算出することが可能である。

本願明細書に開示される技法を用いて特徴付けられた干渉計および干渉計構成要素は、リソグラフィ・ツールに使用可能である。
本発明の様々な態様は以下の通りである。

第１の態様では、本発明は、動作時に、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成する試験干渉計を提供する工程を含む方法を特徴とする。出力ビームは、２つのビーム間の光路長の差に関する情報を含み、さらに試験干渉計の不完全さは、出力ビームに由来する測定可能な干渉計試験位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長の差に対応する）から偏移させ、この偏移は、光路長の差に対して非周期的に変化する非サイクリック・エラー項からなる。本方法はさらに、試験干渉計を使用して、光路長の差を変化させる試験パラメータの関数として試験位相を測定する工程を含み、光路長の差を示す別の式に測定試験位相を比較し、かつこの比較に基づいて試験干渉計に関する非サイクリック・エラー項を示す表示を算出する。

本方法は、１つ以上の以下の特徴および／または他の態様の特徴を含み得る。
幾つかの実施形態では、試験干渉計の動作時に、２つのビームの少なくとも一方が測定物体に接触し、試験パラメータは、試験干渉計と測定物体の間の距離である。試験パラメータの関数として試験位相を測定する工程は、試験干渉計に対して測定物体の位置を走査する工程を含み得る。光路長の差を示す他方の式は、試験位相の測定と同時に、試験パラメータの関数として観測される基準位相に基づき得る。基準位相は、動作時に少なくとも１回測定物体に接触するように第１基準干渉計ビームを誘導する基準干渉計を使用して観測可能である。基準干渉計の不完全さは、この不完全さによる基準位相に対する非サイクリック・エラー寄与が、試験干渉計の非サイクリック・エラー項に比べて無視可能であるように、十分に小さいものであり得る。別法として、または追加的に、基準干渉計は、この基準干渉計の不完全さによる基準位相に対する非サイクリック・エラーの寄与が、試験干渉計の非サイクリック・エラー項に比べて無視可能であるように、基準物体に十分に近接して位置決め可能である。幾つかの実施形態では、本方法は、基準位相に対する非サイクリック・エラー寄与が、測定物体と基準干渉計の間の最大距離よりも大きな試験パラメータの範囲に関する試験干渉計の非サイクリック・エラー項に比べて無視可能であるように、基準干渉計を十分に測定物体の近位に維持するために、測定物体に対して基準干渉計の位置を調整する工程をさらに含む。このサイクリック・エラー項は、一定値からの試験位相と基準位相の和の偏移から算出可能である。

幾つかの実施形態では、試験干渉計の動作時に、２つのビームの少なくとも一方が測定物体に接触し、試験パラメータは、この干渉計に対する測定物体の角配向である。試験パラメータの関数として試験位相を測定する工程は、試験干渉計に対して測定物体の角配向を変更するために、測定物体を枢軸回りに回転させる工程を含み得る。本方法は、枢軸の位置を調整する工程および異なる枢軸位置に関する表示を算出する工程をさらに含み得る。光路長の差を示す他方の式は、測定物体の配向を光路長の差に関連付ける数式を含み得る。非サイクリック・エラー項を示す表示を算出する工程は、試験パラメータの関数としての測定試験位相に多項式を当て嵌める工程を含み得る。この非サイクリック・エラー項は、当て嵌められた多項式の３次係数および／またはより高次の係数から算出可能である。本方法は、試験パラメータの関数としての測定試験位相に多項式を当て嵌める工程、お
よびこの当て嵌められた多項式から試験干渉計の軸上の点を算出する工程をさらに含み得る。この試験干渉計の軸上の点は、試験パラメータに対する当て嵌められた多項式の１次導関数がゼロである点から算出可能である。

幾つかの実施形態では、干渉計は、入力ビームから２つのビームを導き出し、試験パラメータは、この入力ビームの伝搬方向である。この試験パラメータの関数として試験位相を測定する工程は、試験干渉計に対して入力ビームの伝搬方向を走査する工程を含み得る。入力ビームの伝搬方向を走査する工程は、試験干渉計の前にビーム操縦要素に接触するように入力ビームを誘導する工程、および試験干渉計に対してビーム操縦要素の配向を走査する工程を含み得る。光路長の差を示す他方の式は、試験位相の測定と同時に、ビーム操縦要素の配向の関数として観測される基準位相に基づき得る。基準位相は、ビーム操縦要素に接触するようにビームを誘導し、かつこのビームを別のビームと組み合わせて基準出力ビームを作成する基準干渉計を使用して観測され得る。基準位相は、ビーム操縦要素の配向を示す情報を含み得る。基準干渉計に関する非サイクリック・エラー項は、試験干渉計のそれに比べて小さい。基準干渉計に関する非サイクリック・エラー項が既知である場合には、基準位相は、基準干渉計の非サイクリック・エラー項からの寄与に関して補償され得る。試験干渉計は、入力ビームの伝搬方向に依存する離隔距離にある平行な経路に沿って、干渉計を出射する２つの成分ビームに入力ビームを分離することが可能である。

試験干渉計は、シングル・パス干渉計もしくはマルチ・パス干渉計（例えば、高安定性平面鏡干渉計）、角変位干渉計、または受動的ゼロ・シヤー干渉計でもよく、かつ／または動的ビーム操縦要素もしくは光ファイバ・ピックアップのような構成要素を含み得る。

表示は、光路長差に依存する相関パラメータの関数として、非サイクリック・エラー項に関する値の相関を取り得る。この相関パラメータは、試験パラメータであり得る。その表示は、ルックアップ表または相関パラメータによってパラメータ化された代数式の形態であり得る。

別の態様では、本発明は、動作時に、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成する試験干渉計を含む装置を特徴とするが、この出力ビームは、２つのビーム間の光路長差に関する情報からなり、干渉計の不完全さは、出力ビームに由来する測定可能な干渉計位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、この偏移は、光路長の差に対して非周期的に変化する非サイクリック・エラー項を含む。本装置は、試験干渉計に関する非サイクリック・エラー項を示す標識を提供する電子的格納媒体も含む。

本装置の実施形態は、１つ以上の以下の特徴および／または他の態様の特徴を含み得る。
本装置は、電子的格納媒体に結合するように構成されている電子制御装置をさらに含むことが可能であるが、この電子制御装置は、動作時に、電子的格納媒体中の表示に基づいて試験干渉計の出力を補正する。

表示は、試験干渉計と測定物体の間の距離の関数として、試験干渉計に対する測定物体の配向として、および／または測定物体の配向が回りを枢動する軸の位置の関数として、Φ＝ｐｋｎＬからの測定位相の偏移に関する情報を含み得る。

本装置の動作時に、試験干渉計は、入力ビームから２つのビームを導き出し、表示は、入力ビームの伝搬方向の関数として、Φ＝ｐｋｎＬからの測定位相の偏移に関する情報からなる。

干渉計は、シングル・パス干渉計もしくはマルチ・パス干渉計（例えば、高安定性平面鏡干渉計）、角変位干渉計、または受動的ゼロ・シヤー干渉計でもよい。干渉計は、動的ビーム操縦要素および／または光ファイバ・ピックアップのような構成要素を含み得る。

さらに別の態様では、本発明は、ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ・システムを特徴とする。本システムは、ウェーハを支持するためのステージ、空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影するための照射システム、投射された放射に対してステージの位置を調整するための位置決めシステム、および投影された放射に対してウェーハの位置を観測するための前述の装置を含む。

別の態様では、本発明は、ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ・システムを特徴とする。本システムは、ウェーハを支持するためのステージ、ならびに放射源、マスク、位置決めシステム、レンズ組立体、および前述の装置を具備する照射システムを含み、動作時に、放射源はマスクを透過して放射を誘導して空間的にパターン形成された放射を作成し、位置決めシステムは放射源からの放射に対してマスクの位置を調整し、レンズ組立体は空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影し、さらに干渉法システムは放射源からの放射に対するマスクの位置を観測する。

別の態様では、本発明は、リソグラフィ・マスクを製造する際に使用するためのビーム書込みシステムを特徴とするが、このシステムは、基板をパターン形成するための書込みビームを供給する光源、基板を支持するためのステージ、書込みビームを基板に送出するためのビーム誘導組立体、ステージとビーム誘導組立体を相互に対して位置決めするための位置決めシステム、およびビーム誘導組立体に対してステージの位置を観測するための前述の装置を含む。

別の態様では、本発明は、試験干渉計を測定物体に対して位置決めする工程を含む干渉法を特徴とするが、動作時に、試験干渉計は、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成し、これらのビームの少なくとも一方は測定物体に接触し、出力ビームは２つのビームの間の光路長差に関する情報からなり、干渉計の不完全さは、出力ビームに由来する測定可能な干渉計位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、この偏移は、光路長の差に対して非周期的に変化する非サイクリック・エラーからなる。本方法は、試験干渉計に関する非サイクリック・エラーを示す表示に基づいて測定位相を補正する工程、およびこの補正された位相に基づいて測定物体の位置を観測する工程をさらに含む。

本方法は、１つ以上の以下の特徴および／または他の態様の特徴を含み得る。
本方法は、ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するリソグラフィ法の一部として使用可能である。このリソグラフィ法は、可動ステージ上にウェーハを支持する工程、空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影する工程、ステージの位置を調整する工程、および本方法を用いてステージの位置を観測する工程を含む。

本方法は、集積回路の作製に使用するための別のリソグラフィ法の一部として使用可能である。このリソグラフィ法は、入力放射をマスクに透過して誘導して空間的にパターン形成された放射を作成する工程、入力放射に対してマスクを位置決めする工程、本方法を用いて入力放射に対してマスクの位置を観測する工程、および空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影する工程を含む。

本方法は、ウェーハ上に集積回路を作製する別のリソグラフィ法の一部として使用可能
であり、このリソグラフィ法は、空間的にパターン形成された放射にウェーハを露光するために、リソグラフィ・システムの第１構成要素をリソグラフィ・システムの第２構成要素に対して位置決めする工程、および本方法を用いて第２構成要素に対する第１構成要素の位置を観測する工程を含む。

別の態様では、本発明は、前述のリソグラフィ法またはリソグラフィ・システムのいずれかを含む、集積回路を作製するための方法を特徴とする。
別の態様では、本発明は、基板に書込みビームを誘導して基板をパターン形成する工程、基板を書込みビームに対して位置決めする工程、および前述の干渉法を用いて書込みビームに対する基板の位置を観測する工程を含む、リソグラフィ・マスクを作製するための方法を特徴とする。

本方法の実施形態は、１つ以上の以下の特徴および／または他の態様の特徴を含み得る。
測定物体は可動ステージ上に装着可能であり、本方法は、可動ステージ上の位置合わせアーティファクトを可動ステージの回転軸と一致するように位置決めするために可動ステージの位置を調整する工程、この軸回りの可動ステージの配向の関数として出力ビームの位相を観測する工程、および観測された位相に基づいて試験干渉計を較正する工程をさらに含み得る。

試験干渉計を較正する工程は、観測された位相に多項式（例えば、２次式）を当て嵌める工程を含み得る。試験干渉計は、当て嵌められた多項式の係数に基づいて較正可能である。

さらに別の態様では、本発明は、共通の光源に由来する２つの入力ビームをファイバの中に結合して出力ビームを作成する、入力カプラとファイバを有する光ファイバ・ピックアップを使用する工程を含む方法を特徴とするが、出力ビームは、２つの入力ビーム間の光路長差に関する情報を含み、光ファイバ・ピックアップの不完全さは、出力ビームに由来する測定可能な干渉計試験位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、この偏移は、入力カプラの軸からの入力ビームの一方または両方の離隔距離の関数として変化する非サイクリック・エラーを含む。本方法は、軸からの入力ビームの少なくとも一方の離隔距離を変更しながら試験位相を測定する工程、光路長差を示す基準位相に測定された試験位相を比較する工程、およびこの比較に基づいて光ファイバ・ピックアップに関する非サイクリック・エラー項を示す表示を算出する工程をさらに含む。

本方法の実施形態は、１つ以上の以下の特徴および／または他の態様の特徴を含み得る。
基準位相は、両方の入力ビームが軸と一致するとき、測定された試験位相に対応し得る。

軸からの入力ビームの少なくとも一方の離隔距離を変更する工程は、２つの入力ビーム間の離隔距離を変更する工程、または入力ビーム間の離隔距離が一定に維持されているとき、軸からの両方の入力ビームの離隔距離を変更する工程を含む。試験位相は、２つの入力ビーム間の離隔距離を変更しながら測定可能であり、さらに試験位相は、入力ビーム間の離隔距離が一定に維持されているとき、軸からの両方の入力ビームの離隔距離を変更しながら測定される。

本方法は、元のビームを２つの成分に分離する工程、これらの２つの成分を異なる経路に沿って誘導する工程、次いで２つの成分を再結合して中間ビームを作成する工程をさら
に含むが、この中間ビームの２つの成分は、ファイバ・ピックアップに入射する２つの入力ビームに対応する。軸からの入力ビームの少なくとも一方の離隔距離を変更する工程は、中間ビーム中の成分の一方を並進させるために異なる経路の少なくとも一方を変更する工程を含み得る。異なる経路の少なくとも一方を変更する工程は、成分の一方を誘導するために使用されるミラーを並進させる工程を含み得る。元のビームは、同様に、２つの成分を異なる経路に沿って誘導しかつこれらの成分を再結合するマッハ・ツェンダー干渉計を使用して分離することが可能である。

両方の入力ビーム間の離隔距離が一定に維持されているとき、軸からの両方の入力ビームの離隔距離を変更する工程は、これらの入力ビームに対して入力カプラを並進させる工程を含み得る。

幾つかの実施形態では、入力カプラは、２つの入力ビームをファイバのコア上に合焦させる合焦要素を含む。入力カプラは、２つの入力ビームの共通の偏光状態をサンプリングする偏光子をさらに含み得る。

本方法は、入力カプラを軸に対して回転させる工程および異なる回転角に関する表示を算出する工程を含み得る。
２つの入力ビームは直交偏光を有する。共通の光源によって、２つの入力ビームはヘテロダイン周波数スプリッティングを有するようになる。２つの入力ビームは、光ファイバ・ピックアップに進入するとき、空間的に相互に重なり得る。軸は、これらの２つの入力ビームに対して平行であり得る。

表示は、入射カプラの軸からの入力ビームの一方または両方の離隔距離に依存する１つ以上の相関パラメータとして、非サイクリック・エラー項に関する値の相関を取り得る。相関パラメータの少なくとも１つは、２つの入力ビーム間の離隔距離、または入力ビーム間の離隔距離が一定に維持されているとき、軸からの両方の入力ビームの離隔距離に依存し得る。表示は、ルックアップ表または１つ以上の相関パラメータによってパラメータ化された代数式であり得る。

一般に、別の態様では、本発明は、共通の光源に由来する２つの入力ビームをファイバの中に結合して出力ビームを作成するように構成された、入力カプラとファイバを有する光ファイバ・ピックアップ、および光ファイバ・ピックアップに関する非サイクリック・エラー項を示す表示を提供する電子的格納媒体を含む光ファイバ・ピックアップ装置を特徴とする。出力ビームは、２つのビーム間の光路長差に関する情報を含み、光ファイバ・ピックアップの不完全さは、出力ビームに由来する測定可能な干渉計位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、この偏移は、入力カプラの軸からの成分ビームの一方または両方の離隔距離に依存して変化する非サイクリック・エラー項を含む。

本装置の実施形態は、１つ以上の以下の特徴および／または他の態様の特徴を含み得る。
本装置は、電子的格納媒体に結合するように構成されている電子制御装置をさらに含むことが可能であるが、この電子制御装置は、動作時に、電子的格納媒体中の表示に基づいて、光ファイバ・ピックアップの出力ビームに由来する干渉計位相を補正する。

入力カプラは、２つの入力ビームをファイバのコアに合焦するように構成されている合焦要素を含み得る。さらには、入力カプラは、２つの入力ビームの共通の偏光状態をサンプリングするように構成されている偏光子を含み得る。

別の態様では、本発明は、ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ・システムを特徴とする。本システムは、ウェーハを支持するためのステージ、空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影するための照射システム、投影された放射に対してステージの位置を調整するための位置決めシステム、および投影された放射に対してウェーハの位置を観測するための前述の光ファイバ・ピックアップ装置を具備する干渉法システムを含む。

別の態様では、本発明は、ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ・システムを特徴とし、本システムは、ウェーハを支持するためのステージ、ならびに放射源、マスク、位置決めシステム、レンズ組立体、および前述の光ファイバ・ピックアップ装置を具備する照射システムを含み、動作時に、光源はマスクを透過して放射を誘導して空間的にパターン形成された放射を作成し、位置決めシステムは放射源からの放射に対してマスクの位置を調整し、レンズ組立体は空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影し、さらに干渉計装置は光源からの放射に対してマスクの位置を観測する。

別の態様では、本発明は、リソグラフィ・マスクを製造する際に使用するためのビーム書込みシステムを特徴とする。ビーム書込みシステムは、基板をパターン形成するための書込みビームを供給する光源、基板を支持するためのステージ、書込みビームを基板に送出するためのビーム誘導組立体、ステージとビーム誘導組立体を相互に対して位置決めするための位置決めシステム、およびビーム誘導組立体に対してステージの位置を観測するために前述の光ファイバ・ピックアップ装置を具備する干渉法システムを含む。

一般に、別の態様では、本発明は、干渉計を測定物体に対して位置決めする工程、干渉計から遠隔にある箇所に配置された検出器に出力ビームを光ファイバ・ピックアップによって搬送する工程、光ファイバ・ピックアップに関する非サイクリック・エラー項を示す表示に基づいて測定位相を補正する工程、および補正された位相に基づいて測定物体の位置を観測する工程を含む干渉法を特徴とする。動作時に、干渉計は、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成するが、これらのビームの少なくとも一方は測定物体に接触し、出力ビームは２つのビームの間の光路長差に関する情報からなる。さらには、光ファイバ・ピックアップの不完全さは、出力ビームに由来する測定可能な干渉計位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、この偏移は、光ファイバ・ピックアップの軸からの出力ビーム成分の離隔距離に依存する非サイクリック・エラー項を含む。

別の態様では、本発明は、ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するリソグラフィ法を特徴とし、本方法は、可動ステージ上にウェーハを支持する工程、空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影する工程、ステージの位置を調整する工程、および前述の干渉法を用いてステージの位置を観測する工程を含む。

別の態様では、本発明は、マスクを透過して入力放射を誘導して空間的にパターン形成された放射を作成する工程、入力放射に対してマスクを位置決めする工程、前述の干渉法を用いて入力放射に対するマスクの位置を観測する工程、および空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影する工程を含む、集積回路の作製に使用するためのリソグラフィ法を特徴とする。

さらに別の態様では、本発明は、空間的にパターン形成された放射にウェーハを露光するために、リソグラフィ・システムの第１構成要素をリソグラフィ・システムの第２構成要素に対して位置決めする工程、および前述の干渉法を用いて第２構成要素に対する第１
構成要素の位置を観測する工程を含む、ウェーハ上に集積回路を作製するためのリソグラフィ法を特徴とする。

さらに別の態様では、本発明は、前述のリソグラフィ法の１つを含む、集積回路を作製するための方法を特徴とする。
別の態様では、本発明はリソグラフィ・マスクを製造するための方法を特徴とし、本方法は、書込みビームを基板に誘導して基板をパターン形成する工程、書込みビームに対して基板を位置決めする工程、および前述の干渉法を用いて書込みビームに対する基板の位置を観測する工程を含む。

本発明の実施形態は、次のような１つ以上の利点を含み得る。
本願明細書に開示された技法を用いる干渉計および／または干渉計構成要素の特徴付けは、それらの最終用途の応用例における干渉計精度を向上させ得る。精度の向上は、測定された位相に対する非サイクリック・エラー寄与を補償することによって得られる。これによって、補償されなければ非サイクリック・エラーが干渉計および干渉計構成要素を著しく不正確にする恐れがある高精度の応用例において干渉計および干渉計構成要素を使用することが可能になる。したがって、干渉計および／または干渉計構成要素は、別様であれば、望まし精度水準を提供するために、より高品質の構成要素を必要とする応用例においても使用可能になる。一般に品質が劣る構成要素は高品質の相当物よりも安価であるので、本技法は費用の節減が可能である。

別途定義がない限り、本願明細書に使用される技術的および科学的用語は、すべて本発明が属する技術分野の当業者が理解する意味と同じ意味を有する。定義を始めとして、刊行物、特許出願、特許、および本願明細書に援用する上記の参照文献と矛盾する場合は、本願明細書が優先するものとする。

本発明の他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明から明らかになる。

図１を参照して、システム１００を使用して干渉計１１０に関連する非サイクリック・エラーの特徴付けを行う。動作時に、干渉計１１０は、光源１２０から入力ビーム１２１を受け取って、平面鏡測定物体１０６０で反射するように測定ビーム１１１を誘導する。干渉計１１０は、反射された測定ビームに基準ビームを重ね合わせて出力ビーム１４１を構成するが、そのビームは検出器１４０によって検出される。電子処理装置１８０が出力ビーム１４１の強度を観測し、コンピュータ１０８２が観測された強度の変化に基づいて干渉位相を算出する。観測された干渉位相、すなわち、

は、次式のように表される。すなわち、

上式で、Ｌ_１は、干渉計１１０と、測定ビーム１１１を反射する測定物体１０６０表面の間の距離であり、ζ_１１０（Ｌ_１）は干渉計１１０からの非サイクリック・エラー寄与である。ζ_１１０（Ｌ_１）および

のＬ_１に対する依存性は、Ｌ_１がシステム１００における走査されたパラメータであるので明確に示される。

測定物体１０６０は、この測定物体を測定ビーム１１１に対して平行な方向１０６３に並進するステージ１０６２上に装着されている。したがって、測定物体１０６０をＬ_１の一定値域にわたって走査する間に、コンピュータ１０８２は、位相、すなわち、

を観測することが可能である。
システム１００は、測定ビーム１０１１に平行な方向１０１３に干渉計を並進し得るステージ１０１２上に装着されている基準干渉計１０１０も含む。方向１０１３は、方向１０６３に対して平行である。干渉計１０１０は、第２光源１０２０からの入力ビーム１０２１を受け取って、平面鏡測定物体１０６０で反射するように測定ビーム１０１１を誘導する。干渉計１０１０は、反射された測定ビームに基準ビームを重ね合わせ、さらに出力ビーム１０４１として示されている重ね合わせビームを第２検出器１０４０に向かって誘導する。

第２電子処理装置が、出力ビーム１０４１の強度を観測し、さらにコンピュータ１０８２は、観測された強度の変化に基づいて干渉位相、すなわち、

を算出する。この干渉位相は次のように表現可能である。すなわち、

上式で、Ｌ_２は、干渉計１０１０と、測定ビーム１０１１を反射する測定物体１０６０表面の間の距離である。ζ_１０１０（Ｌ_２）は、位相、すなわち、

に対する干渉計１０１０からの非サイクリック・エラー寄与である。好ましい実施形態では、基準干渉計１０１０は、ζ_１０１０（Ｌ_２）を最小化するために高品質コンピュータから構成されている。さらには、非サイクリック・エラーがＬ_２の増大につれて大きくなることを想定して、Ｌ_２は、ζ_１０１０（Ｌ_２）の大きさをさらに低減するために小さい。したがって、干渉計１０１０に関連する非サイクリック・エラーは無視可能であり、ζ_１０１０（Ｌ_２）≒０である。ζ_１０１０（Ｌ_２）が無視可能であると見なし得るステージは、干渉計１１０の最終用途の応用例における要求精度の水準次第である。典型的には、ζ_１０１０（Ｌ_２）が無視可能であると見なされるには、ζ_１０１０（Ｌ_２）は、ζ_１１０（Ｌ_１）の約１０％未満（例えば、約５％、３％、２％、１％未満）であるべきである。

ステージ１０６２が測定物体１０６０の位置を走査する間、Ｌ_１＋Ｌ_２は一定のままであり、それは次式を意味する。すなわち、

上式で、Ｋ＝２ｐｋ（Ｌ_１＋Ｌ_２）は、Ｌ_１の一定範囲にわたる定数である。上式によれば、ζ_１０１０（Ｌ_２）≒０であれば、システムがＬ_１の一定範囲にわたって走査するときの、

の変化は、ζ_１１０（Ｌ_１）に起因し得る。しかし、ζ_１０１０（Ｌ_２）≒０を満たすためには、Ｌ_２はＬ_１の走査範囲にわたって小さいままであるべきである。

典型的には、Ｌ_２は、干渉計１１０が最終用途の応用例で動作することが想定されるＬ_１の最大値に比べて小さく維持される。例えば、Ｌ_２は、Ｌ_１の最大値の約２０％未満（例えば、約１５％、約１０％、約５％、約３％）の距離を維持し得る。幾つかの実施形態では、Ｌ_２は、約２０センチメートル未満（例えば、１５センチメートル、１０センチメートル、５センチメートル、３センチメートル、２センチメートル以下）であり得る。

これを実現するために、非サイクリック・エラー関数ζ_１１０（Ｌ_１）のＬ_１依存性は、システム１００を「ステップ・アンド・リピート方式」で動作させることによって測定される。図２（ａ）を参照すると、最初に、ステージ１０６３は、測定物体１０６０を干渉計１１０からの最小距離、すなわち、Ｌ_１（ｔ_０）に位置決めする。このとき、ステージ１０１２は、干渉計１０１０を測定物体１０６０から距離Ｌ_２（ｔ_０）に位置決めする。Ｌ_２（ｔ_０）は、Ｌ_２≦Ｌ_２（ｔ_０）ではζ_１０１０（Ｌ_２）≒０であるように十分に小さい。システムは、Ｌ_１＝Ｌ_１（ｔ_０）まで

を観測しながら、干渉計１０１０に向かう方向２１０に測定物体１０６０を走査する。したがって、一定値Ｋ_１からの

の変化はζ_１１０（Ｌ_１）に起因し、システムは

に対応するデータを、

から

までに関して入手することが可能である。一定値Ｋ_１は、最初の可観測位相値、すなわち、

から算出可能である。Ｌ_１（ｔ_０）が十分に小さい場合は、ζ_１１０（Ｌ_１）が無視可能であり、その場合では、

であり、したがって非サイクリック・エラー関数ζ_１１０（Ｌ_１）は、可観測位相、すなわち、

ではなく、Ｌ_１の関数として算出可能であることに留意されたい。
ここで図２（ｂ）を参照すると、時点ｔ_１で、システムは測定物体１０６０の走査を停止する。ステージ１０１２は、干渉計１０１０を測定物体１０６０から離れる方向２２０に並進する。並進時に、物体１０６０は静止状態に留まり、したがってＬ_１＝Ｌ_１（ｔ_１）のままである。並進時に、測定物体は静止状態に留まるので、システムは、位相、すなわち、

を観測することによって、ステージ１０１２による干渉計１０１０の並進量が観測可能である。ステージ１０１２は、Ｌ_２＝Ｌ_２（ｔ’_１）となる新たな位置まで干渉計１０１０を量ｂだけ並進する。一般には、Ｌ_２（ｔ’_１）はＬ_２（ｔ_０）よりも大きい場合もあるし、または小さい場合もあり得るが、幾つかの実施形態では、ζ_１０１０（Ｌ_２（ｔ’_１））≒０となるように、Ｌ_２（ｔ’_１）が十分に小さければ、Ｌ_２（ｔ’_１）はＬ_２（ｔ_０）に等しい。

図２（ｃ）を参照すると、干渉計１０１０の再位置決め後に、システムは、測定物体１０６０を干渉計１０１０に向かって（方向２３０）再び走査し、同時に、

を観測する。システムは、Ｌ_１の新たな範囲にわたって、

を再び算出するが、それは

の、定数、すなわち、

からの変化から算出される。
測定物体１０６０を走査しかつ干渉計１０１０を再位置決めする間に、

を観測する工程は、干渉計１０によって観察された測定物体１０６０の合計変位量が、干渉計１０の最終用途の応用例で使用される範囲Ｌ_１を網羅するまで反復される。非サイクリック・エラー関数ζ_１１０（Ｌ_１）を視覚化する別の方法は、
測定位相、すなわち、

が、干渉計１０１０の測定位相、すなわち、

のシーケンスによって構成された線形目盛から逸脱するものである。
干渉計１０１０が、それぞれの工程ごとに等しい増分（例えば、ｂ）だけ並進される実施形態では、ζ_１０１０（Ｌ_２）からの、

に対する寄与はいずれも、並進増分が周期的であるべきである。このような寄与は、とじ合わされた

のデータセットの周波数スペクトル分析から明らかになる。このような

に対する周期的寄与は、より小さい段階的増分を用いるか、または非均等な段階的増分を
用いることによって低減可能である。

測定された非サイクリック・エラー関数ζ_１１０（Ｌ_１）は、干渉計１１０の光軸と、入力ビーム１２１および測定物体１０６０との位置合わせに依存して変化し得る。したがって、干渉計１１０の光軸は、システム１００における干渉計１１０の異なる配向に関して算出された１組の非サイクリック・エラー関数から決定可能である。干渉計１１０の光軸を選択する１つの方法は、ζ_１１０（Ｌ_１）に対して２次以上の成分を最小化することである。換言すれば、この軸は、最小自乗分析したがって、Ｌ_１に対する非サイクリック・エラー関数ζ_１１０（Ｌ_１）の測定された依存性に最適の線形近似をもたらす位置合わせから選択可能である。

一般には、非サイクリック・エラー関数ζ_１１０は、干渉計１１０の他にも、システム１００の他の構成要素に由来する寄与を含み得る。例えば、ζ_１１０は、平面鏡測定物体１０６０の形状中の誤差によって生じる寄与を含み得る。問題の形状誤差とは、測定ビーム１１１および１０１１が接触する平面鏡１０６０の部分に対応するような誤差である。測定物体１０６０の部分形状を測定し、次いで電子処理装置１８０、１０８０およびコンピュータ１０８２で使用して、対応する非サイクリック・エラー関数ζ_１１０に対する寄与を算出しかつ排除することが可能である。対応する寄与の算定には、光収差を導く光学系を透過するビームの特性を突き止めるための当業者に知られた方法が用いられる。

測定物体１０６０の部分形状は、例えば、フィゾー干渉計を使用して特徴付けを行うことが可能である。この平面鏡１０６０の部分形状は、ヘンリーエーヒル（Ｈｅｎｒｙ
Ａ．Ｈｉｌｌ）による「ステージ・ミラーのインサイチュー特徴付け」と題する、２００１年５月１０日出願の、本出願人の米国特許仮出願第０９／８５３，１１４号に説明されているような技法によって測定することも可能である。

非サイクリック・エラー関数ζ_１１０は、入力ビーム１２１または１０２１の波面誤差によって生じる寄与もさらに含み得る。波面誤差を測定し、次いで電子的処理装置１８０およびコンピュータ１０８２で使用して、対応する非サイクリック・エラー関数ζ_１１０に対する寄与を算出しかつ排除することが可能である。対応する寄与の算定には、光学系による波面誤差を有するビームの特性を突き止めるための当業者に知られた方法が用いられる。

入力ビーム１２１の成分に関する波面誤差は、例えば、ハルトマン・シャック干渉計を使用して、干渉計１１０の光路長に特有の光路長の関数として測定される。光路長の関数として測定される波面誤差は、波面部分の位相を混合し、かつ電気干渉信号の発生を検出する干渉法的技法によって測定可能である。

別の潜在的な誤差発生源は、測定ビーム１２１および１０２１の測定経路中の気体の経時変化の影響である。これらの誤差は、すべてヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による、「干渉計における気体屈折度の変化の影響補償」と題する、２００２年１１月１４日出願の米国特許仮出願第１０／２９４，１５８号；「干渉計における非等方的気体混合物の影響補償」と題する、２００２年１２月３日出願の米国特許仮出願第１０／３０９，３９４号；および「干渉計における気体の経時変化する光学的特性を補償する方法および装置」と題する、２００３年１月２４日出願の米国特許仮出願第１０／３５０，５２２号に説明されている技法を用いて補償することが可能である。

観測された位相は、サイクリック・エラーによる寄与に対しても補償可能である。このような寄与を補償するために、サイクリック・エラー補償システムを使用して観測された位相に対するサイクリック・エラーの寄与を特徴付けるサイクリック・エラー関数を算出
し得る。幾つかの実施形態では、システム１００は、サイクリック・エラー補償システムを含み、干渉計に関連する非サイクリックおよびサイクリック・エラーを特徴付ける単一装置を提供する。サイクリック・エラー補償システムの例は、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による「干渉計サイクリック・エラー補償」と題する、２００２年１１月５日出願の米国特許仮出願第１０／２８７，８９８号およびピータデグルート（ＰｅｔｅｒｄｅＧｒｏｏｔ）およびヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による「直交偏光入力ビームの成分間の伝搬角度差を利用する干渉計システムおよび方法」と題する、２００２年６月１７日出願の米国特許仮出願第１０／１７４，１４９号に説明されている。

システム１００は、干渉計測定ビームに対して測定物体１０６０の配向を一定に維持する。しかし、多くの干渉計応用例では、測定物体の配向は、干渉計システムが物体の位置を観測する間に変化し得る。典型的には、測定物体の配向の変化は、可観測位相の変化を引き起こすことになる。ほとんどの応用例では、干渉計測定ビームと基準ビームの間の物理的光路差に対して測定物体の配向が及ぼす影響は、干渉計の幾何学的配置から測定可能である。したがって、可観測干渉位相に対するこのような幾何学的配置による寄与は、変位測定時に測定物体の配向を観測することによって測定可能である。しかし、非サイクリック・エラー関数は、測定物体の配向にも依存し得る。したがって、測定物体の配向が変化し得る高精度測定では、観測された位相を適切に補正するために、測定物体の配向に対する非サイクリック・エラー関数の依存性を知らねばならない。

図３を参照すると、システム３００を使用して、干渉計１１０に関連する非サイクリック・エラーの平面鏡測定物体３６０配向に対する依存性を特徴付ける。干渉計１１０および測定物体３６０に加えて、システム３００は、光源３１２および検出器３４０を含む。この検出器３４０は、電子処理装置３８０を介してコンピュータ３８２と接続する。測定物体３６０は、干渉計１１０と測定物体の間の距離Ｌを変更するために、測定物体の位置を走査し得る並進ステージ３６２上に装着されている。測定物体３６０は、第１変換器３７０にも結合されているが、この変換器は、図３の平面に直交する軸の回りに測定物体を枢動し、それによって干渉計１１０に対する測定物体の配向を変更し得る。さらには、変換器３７０は、干渉器１１０の軸に対して枢軸位置を変更し得る第２変換器３７６に結合されている。変換器３７０は、この変換器３７０が測定物体３６０の配向を変更するとき、枢軸位置を変更しないで、測定物体３６０の角度配向を枢軸回りに変更可能なように構成されている。

システム３００の動作時に、光源３１２は、入力ビーム３１４を干渉計１１０に向かって誘導する。干渉計１１０は、測定ビーム３１８を測定物体３６０で反射するように誘導し、反射された測定ビームに基準ビームを重ね合わせる。測定ビーム３１８は、特徴付けされる干渉計の種類に応じて、測定物体３６０に１回または数回のパスが可能である。反射された測定ビームが干渉計１１０を出射する前に、干渉計は、測定ビームに、同じく入力ビームに由来する基準ビームを重ね合わせる。重ね合わさったビームは、検出器３４０によって検出される出力ビーム３１６として干渉計１１０から出射する。電子処理装置３８０は、出力ビーム３１６の検出強度の変化を観測し、コンピュータ３８２は、このような変化から干渉位相を算出する。測定物体の配向に対するζ_１１０の依存性を測定するために、コンピュータ３８２が干渉位相を記録する間に、変換器３７０は、測定物体３６０の枢軸回りの配向を走査する。枢軸位置およびＬは、この走査時に一定のままである。コンピュータは、幾何学項の形からの位相変化からζ_１１０を算出する。ステージ３６２を使用して、干渉計１１０に対して測定物体を移動することによって、かつ変換器３７６を使用して、枢軸の位置を移動することによって、測定物体の配向に対する非サイクリック・エラー関数の依存性は、Ｌと枢軸位置の一定範囲に関して算出可能である。これらの範囲は、干渉計の最終用途の応用例に対して期待される範囲を網羅するように選択可能であ
る。

測定物体３６０の角度配向は、基準干渉計を使用するか、または角度配向を変換器３７０に印加される電圧に関連付ける較正関数から算出可能である。基準干渉計は、干渉計１１０に比べて小さい非サイクリック・エラー関数（例えば、５％、３％、２％以下のように、ζ_１１０の約１０％未満）を典型的に有するか、またはその非サイクリック・エラー関数が既知である。したがって、システムは、走査時に、ζ_１１０を算出するのに十分な精度水準まで測定物体の角度配向を算出し得る。

幾つかの実施形態では、システム３００は、測定物体の配向を変更可能にする追加的な枢軸を設けるために１つ以上の追加的な変換器を含み得る。例えば、図３の平面に平行な軸の回りに測定物体３６０を枢動させる追加的な変換器によって、非サイクリック・エラー関数は、そのような平面内の測定物体配向の変化の関数として算出可能になる。

システムがζ_１１０を算出する方法を精緻にするために、干渉計１１０が高度安定性平面鏡干渉器（ＨＳＰＭＩ）である１つの実施形態を検討する。図４を参照すると、ＨＳＰＭＩ４１０は、偏光ビーム・スプリッタ４２０、基準ミラー４３０、および逆反射体４４０を含む。偏光ビーム・スプリッタ４２０は、入射ビーム３１４の成分を基準ミラー４３０に向けて反射し、さらにこの反射された成分に対して直交偏光された成分を測定物体３６０に向けて透過する。反射された成分は基準ビームを構成し、透過された成分は測定ビームを構成する。干渉器４１０は、偏光ビーム・スプリッタ４２０と測定物体３６０の間、および偏光スプリッタと基準ミラー４３０の間に、それぞれ４分の１波長板４５０および４６０をさらに含む。これらの４分の１波長板の速い軸は、偏光ビーム・スプリッタ４２０によって反射され、かつ透過された直線偏光ビームを円偏光光線に位相遅れさせるように配向されている。測定物体３６０と基準ミラー４３０からの円偏光ビームの反射は、これらのビームの旋進性をそれらの入射旋進性とは反対に変換する。したがって、４分の１波長板は、偏光ビーム・スプリッタ４２０から出射する前に、これらの反射ビームを、それらの状態に対する直交偏光によって、直線偏光ビームに位相遅れさせる。逆反射体４４０は、測定および基準ビームを、それらが出力ビーム３１６の重ね合わせ成分として射出する前に、それぞれを測定物体および基準ミラーに２回パスさせる。

ＨＳＰＭＩにおいて位相に寄与する幾何学項、すなわち、φ_４１０は、次ぎのように表現される。すなわち、

上式で、ｋは自由空間波数であり、ａは偏光ビーム・スプリッタと逆反射体における測定ビーム経路の一方向物理的長さであり、ｎは偏光ビーム・スプリッタと逆反射体の屈折率であり、ｄは枢軸の測定軸からのずれであり、またθは図４の平面内における測定物体３６０の角度配向である。上式では、ｍは測定ビームの測定物体に対するパスの回数である。ＨＳＭＰＩ４１０では、ｍ＝２である。例えば、シングル・パス干渉計では、ｍ＝１である。したがって、ＨＳＰＭＩ４１０に関する可観測位相は、φ_４１０（θ，ｄ）とζ_４１０（θ，ｄ）の和であり、次のように表現可能である。すなわち、

ここでも、

およびζ_４１０（θ，ｄ）は、θおよびｄがシステム３００において走査されるので、これらのパラメータの関数として表現される。

θの走査範囲が小さく（例えば、約０．０００５ラジアン以下）かつｄが一定であると仮定すると、可観測位相における幾何学項は、上式における三角関数項のベキ級数展開によって、２次までのベキ級数として正確に表現可能である。次いで非サイクリック・エラー関数は、

に対する３次以上の寄与から算出される。これらの寄与は、３次以上の多項関数をデータにあてはめることによって（例えば、最小自乗フィッティング・アルゴリズムを用いて）、さらに３次以上の項を非サイクリック・エラー関数に代入することによって算出可能である。数学的には、このあてはめは、形状の関数を与える。すなわち、

上式で、Φ^（ｉ）は、多項式におけるｉ次の係数であり、かつ非サイクリック・エラー関数は、次のように算出される。すなわち、

上式は、測定位相に対する非サイクリック・エラー関数のより低次の寄与（例えば、２次および線形寄与）に対して対処していない。しかし、リソグラフィ応用例におけるように、多くの最終用途の応用例では、干渉計は、場におけるこれらの誤差に対処するために
較正される。換言すれば、一旦、干渉計が最終用途のシステムに配置されたら、使用者は、干渉計の位相を観測しながら回転の中心を画定するために、例えば、位置合わせスコープおよびアーティファクト（例えば、１つ以上の位置合わせ標識）を使用して測定物体の配向を走査する。これらの測定値は、対応する１組の角度測定値を有する１組の位相測定値をもたらす。干渉計を較正するために、使用者は、位相対角度のデータに２次式をあてはめ、定数ならびに、線形および２次較正係数を得る。したがって、より低次の非サイクリック・エラー項は、システムの使用時に、すべての項が補正可能であるように較正工程によって算出される。

干渉計４１０の非サイクリック・エラー関数を測定することに加えて、得られた位相関数、すなわち

のデータを使用して、干渉計の測定軸の位置を算出し得る。この測定軸は、位相、すなわち

が、平面鏡３６０の配向の１次変化において非依存である軸として画定可能である。換言すれば、測定軸は、

である位置によって画定される回転中心軸に対応する軸として算出可能である。
一般には、干渉計４１０はまた、可観測位相、すなわち、

に対してサイクリック・エラーを寄与し得る。このような寄与は、可観測位相に対する追加的なサイクリック・エラー関数として表現可能である。このような関数をΨ_４１０によって表すと、可観測位相は、次のように再び表現することが可能である。すなわち、

サイクリック・エラー関数Ψ_４１０は、

の分数波と高調波の組合せ項、入力ビーム３１４の基準および測定ビーム成分の差周波数ｆ、ならびに電子処理装置３８０のナイキスト周波数ｆ_Ｎｙを含む。先の幾何学項φ_４１０（θ，ｄ）の式におけるｋ_１ｄ_１ｔａｎθ_１のために、サイクリック・エラー関数Ψ_４１０の影響は、ｋ_１ｄ_１ｔａｎθ_１に対する反復スペクトル分析を用いて電子処理装置３８０およびコンピュータ３８２によって高精度に算出され、次いで排除される。反復スペクトル分析の説明は、引例の米国特許第６，１３７，５７４号および第６，２５２，６６８号における反復スペクトル分析に関してなされている説明の対応部分と同じである。サイクリック・エラー関数Ψ_４１０の影響は、先に列挙した本出願人の米国特許６，１３７，５７４号、６，２５２，６８８号、および６，２４６，４８１号の説明のように、他の方法によっても排除または補償することが可能である。

サイクリック・エラー寄与に加えて、可観測位相に寄与する誤差の他の発生源も、上記システム１００の説明で留意した方法を用いて補償可能である。これらの誤差発生源には、例えば、測定ビームの測定経路中の気体の経時変化の影響、平面鏡測定物体の形状誤差によって生じる非サイクリック・エラーに対する寄与、および入力ビーム中の波面誤差が含まれる。

上述の実施形態はＨＳＰＭＩに関するものであるが、一般に、干渉計１１０は、シングル・パス干渉計のような他の種類の干渉計であり得る。さらには、干渉計１１０は、入力ビーム、出力ビーム、または測定ビームを調整、再誘導、または別様に操作するための追加的な構成要素を含み得る。このような１つ以上の構成要素を含む干渉計の１例は、動的干渉計である。動的干渉計の例は、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による「入力ビームの方向を制御する動的干渉計」と題する、２００２年８月２３日出願の米国特許仮出願第１０／２２６，５９１号に説明されている。典型的には、動的干渉計は、ビーム操縦要素と呼ばれる構成要素を含む。ビーム操縦要素は、通常、それが操縦しているビーム方向に基づく信号に応答して、ビームの伝搬方向を変更する能力がある要素である。ビーム操縦要素の１例は、制御信号に基づいてミラーの配向を変更する変換器に結合されたミラーである。動的干渉計では、ビーム操縦要素は、測定物体の配向の変化に応答して測定ビームの方向を調整することによって、測定ビームの配向を平面鏡測定物体に実質的に直交するように維持する機能を果たし得る。ビーム操縦要素は、入力ビームまたは測定ビームに接触することによってこのような機能を果たす。幾つかの実施形態では、ビーム操縦要素は出力ビームにも接触する。

干渉計１１０は、受動的ゼロ・シヤー干渉計であり得る。受動的ゼロ・シヤー干渉計は、入力ビームが干渉計に入射する前に、それを測定物体に接触するように誘導することによって、測定ビームを平面鏡測定物体に直交するように維持する。これは、入力ビームを測定物体の配向に関する情報によって符号化し、確実に測定ビームを測定物体に直交させる。受動的ゼロ・シヤー干渉計の例は、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による「受動的ゼロ・シヤー干渉計」と題する、２００２年７月２９日出願の米国特許仮出願第１０／２０７，３１４号に説明されている。

幾つかの実施形態では、干渉計１１０は、角変位干渉計を含み得る。角変位干渉計は、ビームの伝搬方向の変化を測定する。角変位干渉計を直線変位測定干渉計と併用して、平面鏡測定物体の２つ以上の自由度、例えば、直線変位と角変位を測定する干渉法システムを提供し得る。角変位干渉計の例が、「入力ビームの方向を制御する動的干渉計」と題する、２００２年８月２３日出願の米国特許仮出願第１０／２２６，５９１号；「角度感応
型ビーム・スプリッタを使用する受動的ゼロ・シヤー干渉計」と題する、２００１年８月２２日出願の米国特許仮出願第６０／３１４，３４５号（以上、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による）；およびヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）とジャスティンクロイツア（ＪｕｓｔｉｎＫｒｅｕｚｅｒ）による「光ビームの方向の変化を測定するための干渉計」と題する、２００２年１０月１５日出願の米国特許仮出願第１０／２７２，０３４号に説明されている。別法として、または追加的に、干渉法システムは、１つ以上の微分角変位干渉計を含み得るが、その例も米国特許仮出願第１０／２７２，０３４号に説明されている。

幾つかの実施形態では、干渉計１１０は、測定物体の変位と配向を同時に測定する干渉計のような、測定物体の複数の自由度を測定する能力を有するマルチ・パス干渉計、およびビーム・シヤーを低減するように設計された干渉法システムであり得る。複数の自由度を測定しかつビーム・シヤーを低減するための干渉法システムの例が、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による「マルチ・パス干渉計」と題する、２００３年１月２８日出願の米国特許仮出願第１０／３５２，６１６号に説明されている。シーザノーニ（Ｃ．Ｚａｎｏｎｉ）による「距離と角度を測定する微分干渉計配置：原理、利点、および応用例」ＶＤＩＢｅｒｉｃｈｔｅ７４９号、９３〜１０６ページ（１９８９年）と題する論文に説明されているような、マルチ・パス干渉計の他の形態も同様にシステム１００および／または３００を使用して特徴付けすることが可能である。

システム１００および／または３００は、分散干渉計における非サイクリック・エラーを特徴付けするようにも適合可能である。例えば、図５は、干渉計５１０に関連する非サイクリック・エラーを特徴付けするように適合されたシステム３００を示す。干渉計５１０は、測定ビーム経路中の気体の影響が補償されている、平面鏡測定物体３６０の直線変位を測定するための２波長分散干渉計５１０である。２波長分散干渉計の例が、ヘンリー
エーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）、ピーターデグロート（ＰｅｔｅｒｄｅＧｒｏｏｔ）、およびフランクシーデマレスト（ＦｒａｎｋＣ．Ｄｅｍａｒｅｓｔ）による「マルチ・パス干渉計を使用して屈折率と光路長に対する空気の影響を測定するための装置および方法」と題する米国特許第６，２１９，１４４Ｂ１号；およびピーターデグロート（ＰｅｔｅｒｄｅＧｒｏｏｔ）、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）、およびフランクシーデマレスト（ＦｒａｎｋＣ．Ｄｅｍａｒｅｓｔ）による米国特許第６，３２７，０３９Ｂ１号に説明されている。

図３を参照して上に説明した構成要素に加えて、本システムは、光源３１２が発する光とは異なる波長を有する光を発する第２光源５１２をさらに含む。このように光源３１２からの光と重ね合わされた光が、入力ビーム５１４である。本システムはまた、光源５１２からの入力ビーム５１４の成分に対応する出力ビームの強度を観測するための追加的な検出器５４０を含む。本システムは、出力ビーム３１６および５１６のそれぞれの強度に対応する２つの可観測位相、すなわち、

および

を観測する。本システムは、上述の方法を用いて、２つの可観測位相に対応する２つの非サイクリック・エラー関数、すなわち、ζ_ａおよびζ_ｂを算出する。

幾つかの実施形態では、本システムは、非サイクリック・エラー関数ζ_ａ、および非サイクリック・エラー関数ζ_ａとζ_ｂの組合せを算出する。例えば、位相、すなわち、

を使用して測定物体３６０の直線変位の変化を観測し、さらに組合せ、すなわち、

を使用して測定経路中の気体の影響を測定し得る。典型的には、用いられる組合せ、すなわち、

は、特徴付けされる分散干渉計の種類に応じる。引例の米国特許第６，３２７，０３９号に説明されているような干渉計の１つの種類では、この組合せは、

であり、測定経路中の気体の分散に関する位相ΔΦをもたらすが、上式で、ｋ_ａおよびｋ_ｂは、それぞれ光源３１２および５１２からのビームに関する波数である。

引例の米国特許第６，２１９，１４４Ｂ１号に説明されているように、干渉計の第２の種類では、この組合せは、

であり、測定経路中の気体の分散に関する位相ΔΦ’をもたらすが、上式で、ｐ_ａおよびｐ_ｂは、それぞれの測定物体に対する測定ビーム成分のパスの回数である。

上の２式に対応する非サイクリック・エラー関数ΔζおよびΔζ’の組合せはそれぞれ次のようになる。すなわち、

ζ_ａ（ζ_ｂ）とΔζまたはζ_ａ（ζ_ｂ）とΔζ’ではなく、非サイクリック・エラー関数ζ_ａとζ_ｂが測定されれば、上式のいずれかを用いて、それぞれΔζまたはΔζ’の必要な値を算定することが可能である。

干渉計１１０は、測定物体の角変位を測定する干渉計であり得る。このような干渉計の１例を図６に示す。干渉計６１０は、偏光ビーム・スプリッタ６２０、６４０、基準ミラー６２５、６４５、４分の１波長板６２２、６２４、６４２、６４４、および２分の１波長板６５０を含む。干渉計６１０は、光源から入力ビーム６１４を受け取り、このビーム６１４を２つの成分に分割し、それぞれの成分が測定物体で１回反射するように誘導し、かつ出力ビーム６１６中の成分ビームを再結合する。

入力ビーム６１４の第１の直線偏光成分は、最初に偏光ビーム・スプリッタ６２０によって基準ミラー６２５に向かって反射され、この基準ミラーは、第１成分ビームを偏光ビーム・スプリッタに向かって再び反射する。４分の１波長板６２２を２回通過することにより、反射された成分ビームの偏光状態がその元の状態に直交する。第１成分の偏光の変化により、偏光ビーム・スプリッタ６２０が今度はそれを透過する。２分の１波長板６５０は、第１成分ビームの偏光を回転させてその元の状態に戻す。この状態では、第１成分ビームは、偏光ビーム・スプリッタ６４０に透過され、基準ミラー６４５で反射する。４分の１波長板６４２を２回通過することにより、第１成分の偏光が再び変換され、ビームは偏光ビーム・スプリッタ６４０で反射して測定物体６６０に向けられる。測定物体６６０は、ビームを反射して再び偏光ビーム・スプリッタ６４０に向かわせ、４分の１波長板６４４を２回通過することにより、このスプリッタが今度はビームを透過する。

入力ビーム６１４の第２成分は、第１成分に直交するように偏光され、偏光ビーム・スプリッタ６２０によって透過されて測定物体６６０で反射する。４分の１波長板６２４を２回通過することにより、第２成分の偏光状態は、その成分が偏光ビーム・スプリッタ６２０によって反射されて偏光ビーム・スプリッタ６４０に向かうように変換される。２分の１波長板６５０は、この成分の偏光を回転させてその元の状態に戻し、偏光ビーム・スプリッタ６４０は、ビームを出力ビーム６１６の成分として干渉計６１０から射出するように反射する。

これらの成分ビームは、測定物体６６０の異なる箇所に接触するので、出力ビーム６１４中の成分間の相対位相は、干渉計６６０に対する測定物体の配向を示す。測定物体６６０の表面配向の変化は、測定された位相と、測定物体６６０までの成分ビーム経路間を隔てる距離αから算出可能である。同様の干渉器の例が、ヘンリーエーヒル（ＨｅｎｒｙＡ．Ｈｉｌｌ）による「マルチ・パス干渉計」と題する、２００３年１月２８日出願の米国特許仮出願第１０／３５２，６１６号に説明されている。

干渉計６１０に関する非サイクリック・エラー関数は、上述のシステム１００またはシステム３００のようなシステムを使用して測定可能である。さらには、システム３００を使用して、測定された位相の変化を測定物体の配向の関数として観測することによって、αの大きさを算出することが可能である。さらには、測定物体の幾つかの箇所に関してαを測定することによって、αの測定物体位置に対する関数依存性をいずれも算出することが可能である。

図７を参照すると、システム７００は、角変位干渉計における非サイクリック・エラーを特徴付けるために適合可能である。特に、光源７１２から発するビーム７１８が、角変位干渉計７１０に対する入力ビームとして用いられている。変換器７７０に結合されたミラー７６０を含むビーム操縦要素が、入力ビーム７１８の伝搬方向を走査する。コンピュータ７８２が、変換器７７０を介してミラー７６０の配向を制御する。コンピュータ７８２は、電子処理装置７８０に接続され、それは検出器７４０からの電気干渉信号７４２の位相

を観測する。
角変位干渉計７１０は、偏光ビーム・スプリッタ７５０およびミラー７５２、７５４を含む。偏光ビーム・スプリッタ７５０は、入力ビーム７１８を２つの直交する成分に分割し、一方の成分をミラー７５４に向かって反射し、他方の成分をミラー７５２に向かって透過する。ミラー７５４は、第１成分ビームをミラー７５２に向かって誘導し、このミラーは第１成分ビームを反射して偏向ビーム・スプリッタ７５０に向けて誘導するが、ビームは、それが最初に反射された面の反対側のビーム・スプリッタの反射表面を打つ。偏光ビーム・スプリッタは、再び第１成分ビームを今度は検出器７５５に向かって反射する。透過された成分ビームは、ミラー７５２によってミラー７５４に向かって反射され、かつミラー７５４によって偏光ビーム・スプリッタ７５０に向かって反射される。偏光ビーム・スプリッタ７５０は、第２成分ビームを検出器７５５に向かって透過する。位相、すなわち、

は、ビーム・シヤーβに基づいて算出され、そのシヤーはまた、入力ビーム７１８の伝搬方向に依存する。本実施形態では、位相、すなわち、

とβの関係は、次式によって与えられる。すなわち、

システム７００は、ミラー７６０の配向を観測することによって基準干渉計の役割を果たす干渉計６１０も含む。検出器７４０は、干渉計６１０の出力ビームの強度を検出する。本実施形態では、干渉計６１０に関連する非サイクリック・エラー関数は、干渉計７１０の非サイクリック・エラーに比べて小さいか（例えば、ζ_７１０の５％、３％、２％以下のように、１０％未満）、またはそうでなければ既知であり、したがってコンピュータ７８２は、干渉計６１０から、実質的に非サイクリック・エラーを含まずに、ミラー７６０の配向（次いで、入力ビーム７１８の伝搬方向）を算出することが可能である。したがって、入力ビームの伝搬角度の関数としての非サイクリック・エラー関数ζ_７１０は、干渉計６１０を使用して算出された基準値を用いて、位相、すなわち、

から算出されたビーム伝搬方向の値の変化に基づいて算出可能である。
システム１００およびシステム３００は、別体のシステムとして説明されているが、幾つかの実施形態では、それらは単一システムの中で組合せ可能である。

干渉計の幾つかの最終用途の応用例では、出力ビームが、このビームを遠隔に位置する検出器に搬送する光ファイバ・ピックアップ（ＦＯＰ）の中に結合される。このような応用例では、出力ビームをＦＯＰの中に結合すると、可観測位相に対する非サイクリック・エラー寄与のさらなる追加になり得る。光ファイバ・ピックアップ（ＦＯＰ）による非サイクリック・エラーは、干渉計の出力ビームの１つ以上のパラメータの関数として、ＦＯＰ非サイクリック・エラーを特徴付けることによって軽減可能である。図８を参照すると、システム８００を使用して、ＦＯＰ８４１による非サイクリック・エラーを干渉計の出力ビーム中のビーム・シヤーの関数として特徴付ける。ＦＯＰ８４１は、入力カプラ８４０および光ファイバ導波管８４２を含む。システム８００は、光源８１２からの２つの成分入力ビーム８１４の２つの成分間に位相シフトを導入する干渉計８１０を含む。干渉計８１０は、偏光ビーム・スプリッタ８３０、８３６、およびミラー８３２、８３４を含むマッハ・ツェンダー干渉計である。図８（ａ）の平面内で偏光されたビーム８１４の第１成分は、偏光ビーム・スプリッタ８３０によって透過され、ミラー８３４によって反射され、かつ出力ビーム８３８の第１成分として偏光ビーム・スプリッタ８３６によって透過される。図８（ａ）の平面に直交するように偏光されたビーム８１４の第２成分は、偏光ビーム・スプリッタ８３０によって反射され、ミラー８３２によって反射され、かつ出力ビーム８３８の第２成分として偏光ビーム・スプリッタ８３６によって反射される。出力ビーム８３８は、出力ビーム８３８を光ファイバ導波管８４２の中に結合する入力カプラ８４０に入射する。入力カプラ８４０は、出力ビーム８３８を光ファイバ導波管８３８の
コアの露出部分上に合焦する要素（例えば、１個または複数のレンズ）を典型的に含む。入力カプラ８４０は、出力ビーム８３８の偏光状態をサンプリングするための偏光子も含む。光ファイバ導波管８４２は、出力ビーム８３８を検出器８４４に透過する。光ファイバ導波管８４２の長さは、最終用途の応用例の要件によって決定される。

ビーム８３８成分の微分ビーム・シヤーの変化は、コンピュータ８８２が制御する変換器８７０でｘ_１方向にミラー８３４を並進させることによって生じる。ｘ_１方向にミラー８３４が並進すると、ビーム８３８成分の微分ビーム・シヤーを変化させる。しかし、ビームが反射するミラー８３４の箇所は変化しないので、ミラー８３４による可観測位相における非サイクリック・エラーの寄与に変化はない。ＦＯＰ８４０に対するビーム８３８成分の共通モード・ビーム・シヤーの変化は、変換器８７６で入力カプラ８４０をｘ_２方向に並進させることによって生じる。変換器８７６はコンピュータ８８２によっても制御される。入力カプラ８４０は、導波管の入力端が出力カプラと一緒に移動するように導波管８４２に固着されている。ｘ_２方向に入力カプラ８４０を並進させると、入力カプラ８４０におけるビーム８３８成分の相対位相と波面の形を変えずに、入力カプラ８４０に対するビーム８３８成分の共通モード・ビーム・シヤーが変化する。したがって、システム８００は、干渉計８１０に関連する非サイクリック・エラーを変えずに、干渉計出力ビームの共通モードおよび微分モードのビーム・シヤーを変更することが可能である。したがって、システム８００を使用して、ＦＯＰ８４１の中に結合されたビームの共通モードおよび／または微分モードのビーム・シヤーを変化させるとき、対応する観測された位相の変化は、いずれもＦＯＰ８４１における非サイクリック・エラーに起因し得る。

数学的に表現すれば、このような工程は次のように表現可能である。システム８００は、系統的な方式でｘ_１およびｘ_２を変化させながら、位相、すなわち、

を観測する。位相、すなわち、

に対する他の寄与（例えば、サイクリック・エラーによる）が無視可能であるか、またはさもなければ補償されていると仮定すれば、この位相は、幾何学位相項φ_８１０（ｘ_１）と、ＦＯＰ８４１による非サイクリック・エラー関数ζ_ＦＯＰ（ｘ_１，ｘ_２）の和として次のように表現可能である。すなわち、

幾何学項φ_８１０（ｘ_１）は、ビーム８３８の成分間の光路長の差に対応し、そのｘ_１に対する依存性は、干渉計８１０から容易に測定可能である。非サイクリック・エラー関数
は、次式にしたがって幾何学的寄与からの観測位相の変化から算出可能である。すなわち、

干渉計８１０に関して、φ_８１０（ｘ_１）＝φ_８１０（０）＋ｎｋｘ_１である。ここでｋはビーム８１４の波数あり、またｎはビーム成分が通過する媒質の屈折率である。φ_８１０（０）＝０であるようにシステム８００を較正すると、非サイクリック・エラー関数は、次式にしたがって算出される。

ＦＯＰ８４１に関する非サイクリック・エラー関数は、ビーム８３８の伝搬方向に平行な軸の回りに入力カプラ８４０を回転させることによって、図８（ａ）の平面以外の平面内における共通モード・ビーム・シヤーに関して測定可能である。ＦＯＰ８４０に関する非サイクリック・エラー関数はさらに、入力カプラ８４０の角度配向を変更することによって、入力カプラ８４０におけるビーム８３８の異なる入射角ごとの共通モード・ビーム・シヤーに関して測定可能である。

このシステムの１つの利点は、共通モード・ビーム・シヤーの走査は、非サイクリック・エラー関数を変更することがないし、またサイクリック・エラー寄与の振幅および位相を変更することもないことである。

ビーム・スプリッタ８３６が均一ではない実施形態では、ｘ_１を変更することによるシヤーリングは、出力ビーム８３８の中に残存非サイクリック・エラーを導入する恐れがある。これらは、シヤー成分ビームによって横切られたビーム・スプリッタ８３６の一部が、ｘ_１の関数として変化するために生じ得る。したがって、ビーム・スプリッタに非均一性または他の局部的な欠陥が存在する場合は、それらは測定位相に対する可変的な寄与を導入する恐れがある。図８（ｂ）を参照すると、このような寄与は、干渉計８１０ｂにおける１本の腕部中の成分ビーム８９１を横切ってビーム・スプリッタ８３６を走査する間に、測定位相の変化を観測することによって補償可能である。干渉計８１０ｂは、干渉計８１０のビーム・スプリッタ８３６を均等のビーム・スプリッタ８３７と置き換えることによって構成可能である。変換器８７５は、成分ビーム８９１を横切ってビーム・スプリッタ８３６を走査し、干渉計８１０におけるｘ_１の変化の効果を模倣する。ビーム８９１中のビーム・スプリッタ位置の関数としての測定位相の変化は、これらの残存エラーをζ_ＦＯＰ（ｘ_１，ｘ_２）から取り除くために使用可能な残存エラー関数を与える。

図９を参照すると、システム８００を使用して、測定されたＦＯＰ非サイクリック・エラー関数における残存サイクリック・エラーを低減するように容易に修正可能である。システム８００は、干渉計８１０の１本の脚部中に可変光遅延線路を導入することによって修正可能である。この可変光遅延線路は、ミラー５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、および５０Ｄを含み、その中の２個は、変換器８９０に結合されている。変換器８９０は、ミラー８５０Ｃと８５０Ｄの位置を並進させることによって、一方の成分ビームが移動する光路長を変更する。したがって、光遅延線路は、量２ｙ_１だけビーム成分の光路長を増加するが、
ここでｙ_１は光遅延線路の一方向の物理的光路長である。

光遅延線路に関して、先のシステム８００の位相式は今や次のようになる。すなわち、

位相、すなわち、

に対する残存サイクリック・エラー寄与は、幾つかの２πラジアンの範囲にわたって位相２ｎｋｙ_１を走査するために、ｘ_１およびｘ_２のそれぞれの値における物理的長さｙ_１を走査し、かつ測定された位相を平均化することによって今や排除可能である。

測定位相に対するサイクリック・エラー寄与は、

の分周波と高調波の組合せ項、ビーム８１４の第１および第２ビーム成分の角差周波数２πｆ_１、および電子処理装置８８０の角ナイキスト周波数２πｆ_Ｎｙを含む。上式の位相２ｎｋｙ_１を走査するので、サイクリック・エラーの影響は、２ｎｋｙ_１に対する反復スペクトル分析を用いて算出され、次いで排除され得る。反復スペクトル分析の説明は、引例の米国特許第６，１３７，５７４号、第６，２５２，６８８号、および６，２４６，４８１号でなされている。

最終的にＦＯＰ８４１を使用するシステムは、システムの干渉計のビーム・シヤーに基づいてＦＯＰにおける非サイクリック・エラーを補償することが可能である。このビーム・シヤーは、干渉計を使用して算出された測定物体の位置および干渉計の幾何学的配置に基づいて算出可能である。一旦、システムがビーム・シヤーを算出すると、それは、ビーム・シヤーに対応する前述のＦＯＰを特徴付ける技法を用いて（例えば、ルックアップ表からデータを入手するか、または非サイクリック・エラー項をビーム・シヤーの値に関連付ける代数関数を用いて）入手した非サイクリック・エラー項を識別することによって非サイクリック・エラー補償を算定する。次いで、干渉計は、今やＦＯＰ非サイクリック・エラーが補償された干渉計位相を用いて測定物体の位置測定を反復する。幾つかの実施形態では、システムは、それが位置に関して一定の値に収斂するまで、位置測定、ビーム・シヤー測定、およびＦＯＰ非サイクリック・エラー測定を反復することが可能である。

本願明細書に説明されている干渉計および干渉計構成要素を含む干渉法システムは、コンピュータ・チップ等のような大規模集積回路の製造で使用されるリソグラフィ応用例で特に有用である。リソグラフィは、半導体製造産業にとって基幹技術である。重ね合わせの向上は、１００ナノメートル以下の線幅（設計基準）における５大難問の１つである。ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｉｎｄｕｓｔｙＲｏａｄｍａｐ、８２ページ（１９９７
年）を参照されたい。

重ね合わせは、ウェーハおよびレチクル（またはマスク）ステージの位置決めに使用される距離測定干渉計の性能、すなわち、正確度および精度に直接左右される。リソグラフィ・ツールは、年間５千万から１億ドルの製品生産高に達し得るので、距離測定干渉計の性能向上による経済的価値はかなりのものである。リソグラフィ・ツールの生産高が１％上昇するごとに、集積回路製造業者に毎年約百万ドルの経済的利益をもたらし、さらにリソグラフィ・ツール販売業者には実質的な競争上の優位性をもたらす。

リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターン形成された放射をフォトレジスト塗布ウェーハ上に誘導することである。この工程は、放射を受けるウェーハの箇所を測定し（位置合わせ）、かつその箇所のフォトレジストを照射するものである（露光）。

適切にウェーハを位置決めするために、ウェーハは、専用のセンサによって測定可能な、ウェーハ上の位置合わせ標識を含む。位置合わせ標識の測定位置は、ツール内部におけるウェーハの位置を画定する。この情報は、ウェーハ表面の望ましいパターンの仕様と併せて、空間的にパターン形成された放射に対してウェーハの位置合わせの案内になる。このような情報に基づいて、フォトレジスト塗布ウェーハを支持する並進ステージは、放射がウェーハの正確な箇所を露光するようにウェーハを移動する。

露光時に、放射源はパターン形成されたレチクルを照射し、このレチクルは、放射を散乱して空間的にパターン形成された放射を作成する。レチクルはマスクとも呼ばれ、これらの用語は以下では互換的に使用される。縮小リソグラフィの場合では、縮小レンズが散乱された放射を集束してレチクル・パターンの縮小画像を形成する。別法として、プロキシミティ露光の場合では、散乱放射は、ウェーハに接触する前にわずかな距離（典型的にはミクロンの位）を伝搬してレチクル・パターンの１対１画像を作成する。放射は、レジスト中に放射パターンをレジスト内部の潜像に変換する光化学的工程を引き起こす。

干渉法システムは、ウェーハとレチクルの位置を制御し、かつウェーハ上にレチクル画像を位置合わせする位置決め機構の重要な構成要素である。このような干渉法システムが上述の特徴を備えれば、距離測定に対するエラー寄与が最小化されるので、本システムによって測定される距離の精度が高まる。

一般に、露光システムとも呼ばれる、このようなリソグラフィ・システムは、典型的に照射システムおよびウェーハ位置決めシステムを含む。照射システムは、紫外線、可視線、ｘ線、電子線、またはイオン放射などの放射を供給する放射源、および放射にパターンを付与し、それによって空間的にパターン形成された放射を作成するレチクルまたはマスクを含む。さらには、縮小リソグラフィの場合では、照射システムは、空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影するためのレンズ組立体を含み得る。投影された放射は、ウェーハ上に塗布されたレジストを露光する。照射システムはまた、マスクを支持するためのマスク・ステージ、およびマスク全体にわたって誘導される放射に対してマスク・ステージの位置を調整するための位置決めシステムも含む。ウェーハ位置決めシステムは、ウェーハを支持するためのウェーハ・ステージ、および投影された放射に対してウェーハ・ステージの位置を調整するための位置決めシステムを含む。集積回路の製造は多重露光工程を含み得る。リソグラフィに関する一般的な参照文献には、例えば、ジェーアールシーツ（Ｊ．Ｒ．Ｓｈｅａｔｓ）およびビーダブリュースミス（Ｂ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈ）著、Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（マルセルデッカーインコーポレイテッド社（Ｍａｒｃｅｌｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）［米国ニューヨーク市（Ｎｅｗｙｏｒｋ）所在］、１９９８年）を参照されたい。その内容を本願明細書に援用する。

以上に説明した干渉法システムを使用して、レンズ組立体、放射源、支持構体のような露光システムの他の構成要素に対して、ウェーハ・ステージおよびマスク・ステージのそれぞれの位置を精密に測定することが可能である。このような場合では、干渉法システムは静止構体に装着され、測定物体は、マスク・ステージとウェーハ・ステージの一方など、可動式要素に装着可能である。別法として、この位置は逆の場合も可能であり、その場合は、干渉法システムが可動式物体に装着され、測定物体が静止物体に装着される。

さらに一般には、このような干渉法システムを使用して、露光システムのいずれか１つの構成要素の位置を露光システムの他のいずれかに対して測定することが可能であるが、その場合、干渉法システムは、その構成要素の１つに装着または支持され、測定物体は、その他の構成要素に装着または支持される。

干渉法システム１１２６を使用するリソグラフィ・スキャナ１１００の１例を図６ａに示す。この干渉法システムは、露光システム内部のウェーハ（図示せず）の位置を精密に測定するために使用される。この図では、ステージ１１２２を使用して、ウェーハを露光ステーションに対して位置決めしかつ支持する。スキャナ１１００は、他の支持構体とそれらの構体上に保持されている様々な構成要素を保持する架台１１０２を含む。露光基部１１０４は、その上にレンズ筐体１１０６が装着されており、その筐体の上には、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またはマスク・ステージ１１１６が装着されている。露光ステーションに対してマスクを位置決めするための位置決めシステムは、要素１１１７によって模式的に示されている。この位置決めシステム１１１７は、例えば、圧電変換器要素および対応する制御素子を含む。ここに説明の実施形態には含まれていないが、１つ以上の上記干渉法システムを使用して、マスク・ステージの位置ばかりでなく、リソグラフィ構体を製造する工程で、正確な位置の観測が必要な他の可動要素も同じく精密に測定することが可能である（上記のシーツ（Ｓｈｅａｔｓ）およびスミス（Ｓｍｉｔｈ））のＭｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙを参照されたい）。

ウェーハ・ステージ１１２２を保持する支持基部１１１３が、露光基部１１０４の下に懸装されている。ステージ１１２２は、このステージに干渉計１１２６によって向けられた測定ビーム１１５４を反射するための平面鏡１１２８を含む。干渉法システム１１２６に対してステージ１１２２を位置決めするための位置決めシステムは、要素１１１９によって模式的に示されている。この位置決めシステム１１１９は、例えば、圧電変換器要素および対応する制御素子を含み得る。測定ビームは、反射して露光基部１１０４に装着されている干渉法システムに戻る。干渉法システムは、先に説明した実施形態のいずれでもよい。

動作時に、放射ビーム１１１０、例えば、紫外線（ＵＶ）レーザ（図示せず）からの紫外線ビームが、ビーム成形光学組立体１１１２を通過し、ミラー１１１４で反射した後に下向きに移動する。その後、放射ビームは、マスク・ステージ１１１６によって保持されているマスク（図示せず）を透過する。マスク（図示せず）は、レンズ筐体１１０６中に保持されているレンズ組立体１１０８を介してウェーハ・ステージ１１２２上のウェーハ（図示せず）上に投影される。基部１１０４と、それによって支持されている様々な構成要素は、ばね１１２０によって図示されている減衰システムによって環境振動から隔離されている。

リソグラフィ・スキャナの他の実施形態では、先に説明の１式または複数の干渉法システムを使用して、例えば、限定するものではないが、ウェーハおよびレチクル（またはマスク）ステージに関連する、幾つかの軸に沿って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、例えば、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を含めて、他のビームを使用してウェーハを露光することも可能である。

幾つかの実施形態では、リソグラフィ・スキャナは、カラム基準として当業で知られているものを含み得る。このような実施形態では、干渉法システム１１２６は、放射ビームを誘導する何らかの構体、例えば、レンズ筐体１１０６に装着された基準ミラー（図示せず）に接触する外部基準経路に沿って、基準ビーム（図示せず）を誘導する。この基準ミラーは、基準ビームを干渉法システムに対して再び反射する。ステージ１１２２から反射された測定ビーム１１５４と、レンズ筐体１１０６に装着されている基準ミラーから反射された基準ビームを組み合わせるときに、干渉法システム１１２６によって生成される干渉信号は、放射ビームに対するステージの位置の変化を示す。さらには、他の実施形態では、干渉法システム１１２６は、レチクル（またはマスク）ステージ１１１６またはスキャナ・システムにおける他の可動構成要素の位置変化を測定するために配置可能である。最後に、この干渉法システムは、スキャナに加えて、またはスキャナではなく、ステッパを含むリソグラフィ・システムでも同様な方式で使用可能である。

当業でよく知られているように、リソグラフィは、半導体デバイスを製造する製造方法の重要部分である。例えば、米国特許第５，４８３，３４３号は、このような製造方法の工程を概説する。これらの工程を図６ｂおよび６ｃを参照して以下に説明する。図６ｂは、半導体チップ（例えば、集積回路または大規模集積回路）、液晶パネル、または電荷結合素子画像センサのような半導体デバイスを製造する手順のフロー・チャートである。手順１１５１は、半導体デバイスの回路を設計するための設計工程である。手順１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスクを製造するための工程である。手順１１５３は、シリコンのような材料を使用してウェーハを製造するための工程である。

工程１１５４は、前工程と呼ばれるウェーハ工程であり、この工程では、いわゆる調製マスクおよびウェーハを使用して、回路がリソグラフィによってウェーハ上に作成される。マスク上の回路パターンに対応する回路を、十分な空間分解能でウェーハ上に作成するために、干渉法によってウェーハに対してリソグラフィ・ツールを位置決めする必要がある。本願明細書に説明の干渉法の方法および装置は、特に、ウェーハ工程で使用されるリソグラフィの有効性を向上させるのに有用である。

手順１１５５は、後工程と呼ばれる組立工程であり、この工程では、手順１１５４によって処理されたウェーハが半導体チップの中に作成される。この工程は、組立（ダイシングおよび接着）および実装（チップ封止）が含まれる。手順１１５６は、手順１１５５によって製造された半導体デバイスの動作性検査、耐久性検査等々が実行される検査工程である。これらの工程によって、半導体デバイスが完成され、それらは出荷される（手順１１５７）。

図６ｃは、ウェーハ工程の詳細を示すフロー・チャートである。手順１１６１は、ウェーハの表面を酸化処理するための酸化処理工程である。手順１１６２は、ウェーハ表面上に絶縁薄膜を形成するための化学蒸着法工程である。手順１１６３は、蒸着によってウェーハ上に電極を形成するための電極形成工程である。手順１１６４は、ウェーハにイオンを注入するためのイオン注入工程である。手順１１６５は、ウェーハにレジスト（感光性材料）を塗布するためのレジスト工程である。手順１１６６は、上述の露光装置による露光（すなわち、リソグラフィ）によって、マスクの回路パターンをウェーハ上に印刷するための露光工程である。上述のように、この場合も、本願明細書に説明の干渉計システムおよび方法を使用すると、このようなリソグラフィ手順の精度および分解能が向上する。

手順１１６７は、露光されたウェーハを現像するための現像工程である。手順１１６８は、現像されたレジスト画像以外の部分を除去するためのエッチング工程である。手順１１６９は、エッチング工程を施した後で、ウェーハ上に残存するレジスト材料を分離するためのレジスト分離工程である。これらの工程を反復することによって、ウェーハ上に回路パターンが形成されかつ重ね合わせられる。

上述の干渉法システムはまた、物体の相対位置を精密に測定する必要がある他の応用例でも使用可能である。例えば、レーザ、ｘ線、イオン、または電子ビームのような書込みビームが、基板またはビームが移動するときに基板上にパターンを印す応用例では、干渉計を使用して基板と書込みビームの間の相対移動を測定することが可能である。

１例として、ビーム書込みシステム１２００の概略図を図７に示す。光源１２１０が、書込みビーム１２１２を発生し、ビーム合焦組立体１２１４が、可動式ステージ１２１８によって支持されている基板１２１６に放射ビームを誘導する。このステージの相対位置を測定するために、干渉法システム１２２０が、ビーム合焦組立体１２１４に装着されたミラー１２２４に基準ビーム１２２２を誘導し、かつステージ１２１８に装着されたミラー１２２８に測定ビーム１２２６を誘導する。基準ビームはビーム合焦組立体に装着されたミラーに接触するので、ビーム書込みシステムは、カラム基準を使用するシステムの１例である。干渉法システム１２２０は、先に説明した干渉法システムのいずれでもよい。干渉法システムによって測定された位置変化は、基板１２１６上の書込みビーム１２１２の相対位置変化に対応する。干渉法システム１２２０は、基板１２１６上の書込みビーム１２１２の相対位置を示す制御装置１２３０に測定信号１２３２を送信する。制御装置１２３０は、ステージ１２１８を支持しかつ位置決めする基部１２３６に出力信号１２３４を送信する。さらには、制御装置１２３０は、書込みビームが、基板の選択位置のみに光物理的または光化学的変化を引き起こすのに十分な強度で基板に接触するように、信号１２３８を光源１２１０に送信して書込みビーム１２１２の強度を変更したり、またはそれを遮断したりする。

さらには、幾つかの実施形態では、制御装置１２３０は、例えば、信号１２４４を用いて、ビーム合焦組立体１２１４に書込みビームを基板領域にわたって走査させることが可能である。したがって、制御装置１２３０は、システムの他方の構成要素に基板をパターン形成するように指示を出す。パターン形成は、典型的には、制御装置に格納されている電子的設計パターンに基づいている。幾つかの応用例では、書込みビームは、基板上に塗布されたレジストをパターン形成し、あるいは他の応用例では、書込みビームが基板を直接パターン形成する（例えば、エッチング）。

このようなシステムの重要な１つの応用例は、先に説明したリソグラフィ法で使用されるマスクおよびレチクルの製造である。例えば、リソグラフィ・マスクを製造するために、電子ビームを使用してクロム塗布したガラス基板をパターン形成することが可能である。このように書込みビームが電子ビームである場合、ビーム書込みシステムは、電子ビーム経路を真空中に封入する。また、書込みビームが、例えば、電子またはイオン・ビームである場合、ビーム合焦組立体は、荷電粒子を真空下で基板上に合焦しかつ誘導するために、４極レンズのような電界発生器を含む。書込みビームが放射ビーム、例えば、ｘ線、紫外線、または可視光である他の場合、ビーム合焦組立体は、放射を基板に合焦しかつ誘導するために、対応する光学素子を含む。

リソグラフィ・ツールにおけるような最終用途の応用例では、干渉計組立体の非サイクリック・エラー関数を知ることによって、干渉計の装着後、使用者はより迅速に干渉計を較正することが可能になる。例えば、応用例が測定物体の回転軸の位置を観測する手段を備える場合、システムは、３次以上の係数が既知であるので、相対的に数少ないデータ点
を用いて、測定された位相をそのような回転軸回りの測定物体の配向に関連付ける１次係数および２次係数を算出することが可能である。１つの例は、干渉計が可動式ステージの配向を測定し、かつこのステージ（またはステージ上の較正物体）には、使用者が１つ以上の位置合わせスコープを使用して、ステージ回転軸を正確に観測することが可能な位置合わせ標識が備わっている応用例におけるものである。

図１３を参照すると、干渉計サブ・システム１３１０および１３２０を含む干渉計システムが、装置１３００中の可動式ステージ１３１６に対して装着されている。２つの平面鏡測定物体１３５０および１３６０が、ステージ１３１６に固着されている。測定物体１３５０の反射表面は、ｙ−ｚ平面（図示の軸）に対して平行に配向され、この平面は、ｘ−ｚ平面内にある測定物体１３６０の反射表面に直交する。装置１３００はまた、ステージ１３１６に載置された較正ウェーハ１３４０上の位置合わせ標識１３３５を観測するために、ステージ１３１６に対して位置決めされている位置合わせスコープ１３３０を含む。

干渉計サブ・システム１３１０は、ステージがｙ方向に並進するとき、ｘ方向のステージ１３１６の位置と、ｙおよびＺ軸回りのステージの角回転を観測する。同様に、干渉計１３２０は、ｙ方向のステージ１３１６の位置と、ｘおよびｚ軸回りのステージの回転を観測する。両方の干渉計は、コンピュータ・システム１３８２と接続しているが、それは干渉計サブ・システムからの信号に基づいてステージ１３１６の位置と回転を算出する。

ｚ軸回りの回転に関して、干渉計システムを較正するために、システム１３００は、位置合わせ標識１３３５の位置を観測しながら、ステージの配向をｚ軸回りに回転させる。走査時における位置合わせ標識１３３５の位置のずれは、いずれも位置合わせ標識が回転軸と一致していないことを示す。本システムは、それに応じてステージを並進させ、位置合わせ標識が回転軸と一致するまで測定を反復する。回転軸の位置を知ることは、先のＨＳＰＩ４１０の可観測位相式中のｄを知ることに等しく、その式中の未知数の個数を減少させる。一旦、位置合わせ標識が回転軸に一致すると、システムは、干渉計の位相を観測しながら、ステージを回転させる。ｚ軸回りの回転は、干渉計サブ・システムに対する両方の平面鏡測定物体の配向に影響を与えるので、両サブ・システムは、それらの回転に関して同時に較正可能である。干渉計を較正するために、コンピュータ１３８２は、非サイクリック・エラー寄与（すなわち、３次以上の項）に関して、測定された位相を補正しかつこの補正された位相データに２次曲線をあてはめる。システムの動作時に、測定物体１３５０または１３６０の配向は、測定された位相と、この測定位相の測定物体配向に対する今や既知の関数依存性から算出可能である。

同様の方法を使用して、他の軸回りの回転に関してもシステムを較正することが可能である。
本発明の幾つもの実施形態を説明してきたが、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解されよう。例えば、１つ以上の干渉計に関する非サイクリック・エラー関数は、本願明細書に説明した試験パラメータの他に、入力ビーム波長の関数としても特徴付けることが可能である。したがって、他の態様、利点、および変形は、添付の特許請求の範囲内である。

干渉計の非サイクリック・エラーを変位の関数として特徴付けるためのシステムを示す概略図。特徴付け工程時の様々な段階にある、図１のシステムを示す概略図。特徴付け工程時の様々な段階にある、図１のシステムを示す概略図。特徴付け工程時の様々な段階にある、図１のシステムを示す概略図。干渉計の非サイクリック・エラーを測定物体の配向と位置の関数として特徴付けるためのシステムを示す概略図。高安定性平面鏡干渉計を特徴付けるように適合された、図３のシステムを示す概略図。分散干渉計を特徴付けるように適合された、図３のシステムを示す概略図。測定物体の配向を測定するための干渉計を示す概略図。角変位干渉計の非サイクリック・エラーを入力ビームの伝搬方向の関数として特徴付けるためのシステムを示す概略図。光ファイバ・ピックアップの非サイクリック・エラーを特徴付けるためのシステムを示す概略図。システム構成要素の非サイクリック・エラーを特徴付けるように適合された、図８ａのシステムを示す概略図。光ファイバ・ピックアップの非サイクリック・エラーを特徴付けるための別のシステムを示す概略図。干渉システムを含み、かつ集積回路を作製するために使用されるリソグラフィ・システムを示す概略図。集積回路を作製するための工程を説明するフロー・チャート。集積回路を作製するための工程を説明するフロー・チャート。干渉法システムを含むビーム書込みシステムを示す概略図。可動ステージの位置と配向を測定するように構成された干渉法システムを示す概略図。

Claims

動作時に、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成する試験干渉計を提供する工程であって、該出力ビームが該２つのビーム間の光路長の差に関する情報からなり、
該試験干渉計の不完全さが、該出力ビームに由来する測定可能な干渉計試験位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長の差に対応する）から偏移させ、該偏移は、光ビームの回折とビーム・シャーリングとのうちの少なくとも１つに基づき、該光路長の差に対して非周期的に変化する非サイクリック・エラー項からなる、試験干渉計を提供する工程と、
該試験干渉計を使用して、該光路長の差を変化させる試験パラメータの関数として該試験位相を測定する工程と、
該光路長の差を示す理論計算式による位相と該測定試験位相とを比較する工程と、
該比較に基づいて該試験干渉計に関する該非サイクリック・エラー項を示す表示を算出する工程と、からなる方法。
動作時に、前記２つのビームの少なくとも一方が測定物体に接触し、前記試験パラメータが前記干渉計と該測定物体の間の距離である、請求項１に記載の方法。
動作時に、前記２つのビームの少なくとも一方が測定物体に接触し、前記試験パラメータが前記干渉計に対する該測定物体の角配向である、請求項１に記載の方法。
前記干渉計が、入力ビームから前記２つのビームを導き出し、前記試験パラメータが該入力ビームの伝搬方向である、請求項１に記載の方法。
前記試験パラメータの関数として前記試験位相を測定する工程が、前記試験干渉計に対して前記測定物体の位置を走査する工程からなる、請求項２に記載の方法。
前記光路長の差を示す前記理論計算式が、前記試験位相の測定と同時に、前記試験パラメータの関数として観測される基準位相に基づいている、請求項５に記載の方法。
前記基準位相が、動作時に、前記基準物体に少なくとも１回接触するように第１基準干渉計ビームを誘導する基準干渉計を使用して観測される、請求項６に記載の方法。
前記基準干渉計の不完全さは、該不完全さによる前記基準位相に対する非サイクリック・エラー寄与が、前記試験干渉計の前記非サイクリック・エラー項に比べて無視可能であるように十分に小さい、請求項７に記載の方法。
前記基準干渉計は、前記基準干渉計の不完全さによる前記基準位相に対する非サイクリック・エラーの寄与が、前記試験干渉計の前記非サイクリック・エラー項に比べて無視可能であるように、前記基準物体に十分に近接して位置決めされている、請求項７に記載の方法。
さらに、前記基準位相に対する前記非サイクリック・エラー寄与が、前記測定物体と前記基準干渉計の間の最大距離よりも大きな前記試験パラメータの範囲に関する前記試験干渉計の前記非サイクリック・エラー項に比べて無視可能であるように、前記基準干渉計を十分に前記測定物体の近位に維持するために、前記測定物体に対して前記基準干渉計の位置を調整する工程からなる、請求項９に記載の方法。
前記サイクリック・エラー項が、一定値からの前記試験位相と前記基準位相の和の偏移から算出される、請求項６に記載の方法。
前記試験パラメータの関数として前記試験位相を測定する工程が、前記試験干渉計に対して前記測定物体の前記角配向を変更するために、前記測定物体を枢軸回りに回転させる工程からなる、請求項３に記載の方法。
さらに、前記枢軸の位置を調整する工程および異なる枢軸位置に関する前記表示を算出する工程からなる、請求項１２に記載の方法。
前記光路長の差を示す前記他方の式が、前記測定物体の配向を前記光路長の差に関連付ける数式からなる、請求項１２に記載の方法。
前記非サイクリック・エラー項を示す前記表示を算出する工程が、前記試験パラメータの関数としての前記測定試験位相に多項式を当て嵌める工程からなる、請求項１４に記載の方法。
前記非サイクリック・エラー項が、前記当て嵌められた多項式の３次係数から算出される、請求項１５に記載の方法。
前記非サイクリック・エラー項が、前記当て嵌められた多項式の４次または４次以上の高次の係数から算出される、請求項１６に記載の方法。
さらに、前記試験パラメータの関数としての前記測定試験位相に多項式を当て嵌める工程および前記当て嵌められた多項式から前記試験干渉計の軸上の点を算出する工程からなる、請求項１２に記載の方法。
前記試験干渉計の軸上の前記点は、前記試験パラメータに対して前記当て嵌められた多項式の１次導関数がゼロである点から算出される、請求項１８に記載の方法。
前記試験パラメータの関数として前記試験位相を測定する工程が、前記試験干渉計に対して前記入力ビームの伝搬方向を走査する工程からなる、請求項４に記載の方法。
前記入力ビームの伝搬方向を走査する工程が、前記試験干渉計の前にビーム操縦要素に接触するように前記入力ビームを誘導する工程および前記試験干渉計に対して該ビーム操縦要素の配向を走査する工程からなる、請求項２０に記載の方法。
前記光路長の差を示す前記他方の式が、前記試験位相の測定と同時に、前記ビーム操縦要素の配向の関数として観測される基準位相に基づいている、請求項２１に記載の方法。
前記基準位相が、前記ビーム操縦要素に接触するようにビームを誘導し、かつこのビームを別のビームと組み合わせて基準出力ビームを作成する基準干渉計を使用して観測される、請求項２０に記載の方法。
前記基準位相が、前記ビーム操縦要素の配向を示す情報からなる、請求項２３に記載の方法。
前記基準干渉計に関する非サイクリック・エラー項が、前記試験干渉計のそれに比べて小さい、請求項２４に記載の方法。
前記基準干渉計に関する非サイクリック・エラー項が既知であり、かつ前記基準位相が、前記基準干渉計の非サイクリック・エラー項からの寄与に関して補償される、請求項２４に記載の方法。
前記試験干渉計が、前記入力ビームの伝搬方向に依存する離隔距離にある平行な経路に沿って、前記干渉計を出射する２つの成分ビームに前記入力ビームを分離する、請求項２０に記載の方法。
前記試験干渉計がシングル・パス干渉計からなる、請求項１に記載の方法。
前記干渉計がマルチ・パス干渉計からなる、請求項１に記載の方法。
前記マルチ・パス干渉計が高安定性平面鏡干渉計からなる、請求項２９に記載の方法。
前記干渉計が角変位干渉計からなる、請求項１に記載の方法。
前記干渉計が動的ビーム操縦要素からなる、請求項１に記載の方法。
前記干渉計が受動的ゼロ・シヤー干渉計からなる、請求項１に記載の方法。
前記表示が、前記光路長差に依存する少なくとも１つの相関パラメータの関数として、前記非サイクリック・エラー項に関する値の相関をとる、請求項１に記載の方法。
前記相関パラメータが前記試験パラメータである、請求項３４に記載の方法。
前記表示がルックアップ表である、請求項３５に記載の方法。
前記表示が、前記相関パラメータによってパラメータ化された代数式である、請求項３５に記載の方法。
動作時に、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成する試験干渉計であって、該出力ビームは、該２つのビーム間の光路長差に関する情報からなり、
干渉計の不完全さが、該出力ビームに由来する測定可能な干渉計位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、該偏移は、光ビームの回折とビーム・シャーリングとのうちの少なくとも１つに基づき、該光路長の差に対して非周期的に変化する非サイクリック・エラー項からなる、
試験干渉計と、
該試験干渉計に関する該非サイクリック・エラーを示す表示を提供する電子的格納媒体と、からなる装置。
さらに、前記電子的格納媒体に結合するように構成され、動作時に、前記電子的格納媒体中の前記表示に基づいて前記試験干渉計の出力を補正する電子制御装置からなる、請求項３８に記載の装置。
前記表示が、前記試験干渉計と測定物体の間の距離の関数として、Φ＝ｐｋｎＬからの前記測定位相の偏移に関する情報からなる、請求項３８に記載の装置。
前記表示が、前記試験干渉計に対する測定物体の配向の関数として、Φ＝ｐｋｎＬからの前記測定位相の偏移に関する情報からなる、請求項３８に記載の装置。
前記表示は、前記測定物体の配向が回りを枢動する軸の位置の関数として、Φ＝ｐｋｎＬからの前記測定位相の偏移に関する情報からなる、請求項４１に記載の装置。
動作時に、前記試験干渉計が、入力ビームから２つのビームを導き出し、前記表示は、該入力ビームの伝搬方向の関数として、Φ＝ｐｋｎＬからの前記測定位相の偏移に関する情報からなる、請求項３８に記載の装置。
前記干渉計がシングル・パス干渉計である、請求項３８に記載の装置。
前記干渉計がマルチ・パス干渉計である、請求項３８に記載の装置。
前記マルチ・パス干渉計が高安定性平面鏡干渉計である、請求項３８に記載の装置。
前記干渉計が角変位干渉計である、請求項３８に記載の装置。
前記干渉計が動的ビーム操縦要素からなる、請求項３８に記載の装置。
前記干渉計が受動的ゼロ・シヤー干渉計である、請求項３８に記載の装置。
ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ・システムであって、
該ウェーハを支持するためのステージと、
空間的にパターン形成された放射を該ウェーハ上に投影するための照射システムと、
該投影された放射に対して該ステージの位置を調整するための位置決めシステムと、
該投影された放射に対して該ウェーハの位置を観測するための請求項３８に記載の装置と、からなるリソグラフィ・システム。
ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ・システムであって、
該ウェーハを支持するためのステージと、
放射源、マスク、位置決めシステム、レンズ組立体、および請求項３８に記載の前記装置を具備する照明システムと、からなり、
動作時に、該放射源は該マスクを透過して放射を誘導して空間的にパターン形成された放射を作成し、該位置決めシステムは該放射源からの該放射に対して該マスクの位置を調整し、該レンズ組立体は該空間的にパターン形成された放射を該ウェーハ上に投影し、さらに該干渉法システムは該放射源からの該放射に対する該マスクの位置を観測する、リソグラフィ・システム。
基板をパターン形成するための書込みビームを供給する光源と、
該基板を支持するためのステージと、
該書込みビームを該基板に送出するためのビーム誘導組立体と、
該ステージと該ビーム誘導組立体を相互に対して位置決めするための位置決めシステムと、
該ビーム誘導組立体に対して該ステージの位置を観測するための請求項３８に記載の前記装置と、からなるリソグラフィ・マスクを製造する際に使用するためのビーム書込みシステム。
試験干渉計を測定物体に対して位置決めする工程であって、動作時に、該試験干渉計は、２つのビームを異なる経路に沿って誘導し、次いでこれらを組み合わせて出力ビームを作成し、該２つのビームの少なくとも一方が該測定物体に接触し、該出力ビームは該２つのビームの間の光路長差に関する情報からなり、
該干渉計の不完全さが、該出力ビームに由来する測定可能な干渉計位相を、式Φ＝ｐｋｎＬ（ｐは整数であり、ｋは出力ビームの波数であり、またｎＬは光路長差に対応する）から偏移させ、該偏移は、光ビームの回折とビーム・シャーリングとのうちの少なくとも１つに基づき、該光路長の差に対して非周期的に変化する非サイクリック・エラーからなる、
位置決めする工程と、
該試験干渉計に関する該非サイクリック・エラーを示す表示に基づいて該測定位相を補正する工程と、
該補正された位相に基づいて該測定物体の位置を観測する工程と、からなる干渉法。
ウェーハ上に集積回路を作製する際に使用するためのリソグラフィ法であって、
可動ステージ上に該ウェーハを支持する工程と、
空間的にパターン形成された放射を該ウェーハ上に投影する工程と、
該ステージの位置を調整する工程と、
請求項５３に記載の前記方法を用いて該ステージの位置を観測する工程と、からなるリソグラフィ法。
入力放射をマスクに透過して誘導して空間的にパターン形成された放射を作成する工程と、
該入力放射に対して該マスクを位置決めする工程と、
請求項５３に記載の前記方法を用いて該入力放射に対して該マスクの位置を観測する工程と、
該空間的にパターン形成された放射をウェーハ上に投影する工程と、からなる集積回路の作製に使用するためのリソグラフィ法。
ウェーハ上に集積回路を作製するリソグラフィ法であって、
空間的にパターン形成された放射に該ウェーハを露光するために、リソグラフィ・システムの第１構成要素をリソグラフィ・システムの第２構成要素に対して位置決めする工程と、
請求項５３に記載の前記方法を用いて該第２構成要素に対する該第１構成要素の位置を観測する工程と、からなるリソグラフィ法。
請求項５４に記載の前記リソグラフィ法からなる、集積回路を作製するための方法。
請求項５５に記載の前記リソグラフィ法からなる、集積回路を作製するための方法。
請求項５６に記載の前記リソグラフィ法からなる、集積回路を作製するための方法。
請求項５０に記載の前記リソグラフィ法からなる、集積回路を作製するための方法。
請求項５１に記載の前記リソグラフィ法からなる、集積回路を作製するための方法。
基板に書込みビームを誘導して該基板をパターン形成する工程と、
該基板を該書込みビームに対して位置決めする工程と、
請求項５３に記載の前記干渉法を用いて該書込みビームに対して該基板の位置を観測する工程と、からなるリソグラフィ・マスクを作製するための方法。
前記測定物体が可動ステージ上に装着される、請求項５３に記載の前記方法であって、
さらに、該ステージ上の位置合わせアーティファクトを該ステージの回転軸と一致するように位置決めするために、該可動ステージの位置を調整する工程と、
該軸回りの該可動ステージの配向の関数として該出力ビームの位相を観測する工程と、
該観測された位相に基づいて該試験干渉計を較正する工程と、からなる請求項５３に記載の方法。
前記試験干渉計を較正する工程が、前記観測された位相に多項式を当て嵌める工程からなる、請求項６３に記載の方法。
前記多項式が２次式である、請求項６４に記載の方法。
前記試験干渉計が、前記当て嵌められた多項式の係数に基づいて較正される、請求項６４に記載の方法。