JP4458855B2 - Method and apparatus for stage mirror mapping - Google Patents

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Description

本発明は一般に干渉分光法に関し、特にフォトリソグラフィ・ステージ・ミラーなどの局所的な表面特性を干渉分光法的にその場でまたはオフ・ステージで測定して、距離測定精度を増加させるための補正信号を与えることができる干渉分光装置および方法に関する。   The present invention relates generally to interferometry, and in particular to correct local surface characteristics such as photolithography stage mirrors in situ or off-stage interferometrically to increase distance measurement accuracy. The present invention relates to an interference spectroscopy apparatus and method capable of providing a signal.

干渉分光法は、良く確立された計測学であり、マイクロ加工プロセスにおいて多くの重要な寸法を測定および制御するために広く用いられている。これは特に、精度に対する要求が、0.1μm以下の重要な寸法の10〜40%である半導体製造などにおいて重要である。   Interferometry is a well-established metrology that is widely used to measure and control many important dimensions in micromachining processes. This is particularly important in semiconductor manufacturing or the like, where accuracy requirements are 10 to 40% of important dimensions of 0.1 μm or less.

半導体材料で形成される集積回路は、異なる材料の層をシリコン・ウェハ上に連続して堆積およびパターニングすることによって作製されるが、シリコン・ウェハは通常は、デカルトx−y座標を有する平坦な露光面内にある。この座標には垂直なz方向が存在する。パターニング・プロセスは、フォトレジストの露光および現像の組み合わせ、続いてその下の層のエッチングおよびドーピング、続いてその後の層の堆積からなる。このプロセスの結果、複雑で、またミクロン規模で非常に不均質な材料構造が、ウェハ表面上にできる。   Integrated circuits formed of semiconductor materials are made by sequentially depositing and patterning layers of different materials on a silicon wafer, which is usually a flat surface with Cartesian xy coordinates. It is in the exposure plane. This coordinate has a vertical z direction. The patterning process consists of a combination of photoresist exposure and development, followed by etching and doping of the underlying layer, followed by subsequent layer deposition. The result of this process is a complex and very inhomogeneous material structure on the micron scale on the wafer surface.

通常は、それぞれのウェハには、「フィールド」と言われる同じパターンの複数のコピーが含まれており、これらはウェハ上に、公称上は「グリッド」として知られる直線的分布で配列している。しばしば、しかし常にではないが、それぞれのフィールドは単一の「チップ」に対応している。   Typically, each wafer contains multiple copies of the same pattern, referred to as “fields”, which are arranged on the wafer in a linear distribution, nominally known as a “grid”. . Often, but not always, each field corresponds to a single “chip”.

露光プロセスは、次の層パターンの画像を、ウェハ上にスピンされたフォトレジスト上(およびフォトレジスト内)に投影することからなる。集積回路が適切に機能するためには、連続的に投影された画像がそれぞれ、すでにウェハ上にあるパターンと正確にマッチングしなければならない。すでにウェハ上にあるパターンの位置、方位、および歪みを決定した後、パターンを投影画像に対して正確な関係に配置するプロセスを、「アラインメント」と言う。実際の成果、すなわち連続してパターニングされた層がそれぞれ、どれほど正確に以前の層とマッチングされているかは、「オーバーレイ」と言われる。   The exposure process consists of projecting an image of the next layer pattern onto (and within) the photoresist spun onto the wafer. In order for the integrated circuit to function properly, each successively projected image must accurately match the pattern already on the wafer. The process of determining the position, orientation, and distortion of a pattern already on the wafer and then placing the pattern in an accurate relationship to the projected image is called “alignment”. The actual outcome, ie how accurately each successively patterned layer is matched to the previous layer, is called “overlay”.

一般に、アラインメント・プロセスでは、すでに存在するパターンの実際の形状にマッチングさせるために、ウェハおよび/または投影画像のみならず画像の一部の歪みについても、並進および回転の両方によるポジショニングが必要である。あるパターンを他のパターン上に得るためには、ウェハおよび画像を正確にポジショニングする必要があるという事は、明らかである。画像を実際に歪ませることが必要となる場合も多い。他の効果、たとえば熱および振動についても、補正が必要であることが考えられる。   In general, the alignment process requires positioning by both translation and rotation, not only for wafer and / or projection images, but also for distortions of parts of the image in order to match the actual shape of the existing pattern. . Obviously, in order to obtain one pattern on another, the wafer and image must be accurately positioned. Often it is necessary to actually distort an image. Other effects, such as heat and vibration, may need to be corrected.

このすべての正味の結果は、ウェハ上にプリントされた第1のレベルのパターンの形状が理想的ではなく、その後のすべてのパターンを、可能な範囲内で、第1のレベルのプリントされたパターンの全体的な形状に合うように調整しなければならないということである。露光ツールごとにこれらの効果を補償する能力は異なるが、一般的に、補償できる歪みまたは形状の変動にはxおよびyの拡大およびスキューが含まれる。これらの歪みを、並進および回転と組み合わせれば、変換の完全な組が構成される。   The net result of all this is that the shape of the first level pattern printed on the wafer is not ideal, and all subsequent patterns are, to the extent possible, the first level printed pattern. It must be adjusted to fit the overall shape of the. Although the ability to compensate for these effects varies from exposure tool to exposure tool, distortion or shape variations that can be compensated generally include x and y magnification and skew. Combining these distortions with translation and rotation constitutes a complete set of transformations.

問題は、すでにウェハ上にあるパターンに投影画像を連続してマッチングさせることであり、単にウェハそれ自体をポジショニングすることではない。そのため、露光ツールは、ウェハ・パターン自体および投影画像の両方の相対的な位置、方位、および歪みを、効果的に検出するかまたは推測できなくてはならない。   The problem is to continuously match the projected image to a pattern already on the wafer, not simply positioning the wafer itself. As such, the exposure tool must be able to effectively detect or infer the relative position, orientation, and distortion of both the wafer pattern itself and the projected image.

回路パターン自体を直接検出することは難しい。そのため基準のマークまたは「アラインメント・マーク」を回路パターンに加えることによって、アラインメントが行なわれる。これらのアラインメント・マークを用いて、レチクルの位置、方位、および歪み、ならびに/または投影画像の位置、方位、および歪みを決定することができる。またアライメント・マークをウェハ上に回路パターンに沿ってプリントすることもできるため、アライメント・マークを用いて、ウェハ・パターンの位置、方位、および歪みを決定することができる。   It is difficult to directly detect the circuit pattern itself. Therefore, alignment is performed by adding a reference mark or “alignment mark” to the circuit pattern. These alignment marks can be used to determine the position, orientation, and distortion of the reticle and / or the position, orientation, and distortion of the projected image. Since the alignment mark can also be printed on the wafer along the circuit pattern, the alignment mark can be used to determine the position, orientation, and distortion of the wafer pattern.

アラインメント・マークは一般的に、レチクル上の1つまたは複数の透明なまたは不透明な線からなり、これらの線は、ウェハ上にプリントされたときに「トレンチ」または「メサ」になる。しかし、より複雑な構造、たとえばグレーティング(トレンチおよび/またはメサの単純な周期的なアレイである)ならびにチェックボード・パターンも、用いられる。通常はアラインメント・マークがそれぞれのフィールドの「カーフ」のエッジに沿って配置されるか、またはいくつかの「マスタ・マーク」がウェハ全面に分散される。アラインメント・マークは必要ではあるが、チップ回路の一部ではない。したがってチップ製造業者からすれば、アライメント・マークは、貴重なウェハ領域または「不動産」を浪費していることになる。この結果、アラインメント・マークをできるだけ小さくすることが進められ、一方の面上で数100ミクロンを下回ることが多い。   Alignment marks typically consist of one or more transparent or opaque lines on the reticle that become “trench” or “mesa” when printed on the wafer. However, more complex structures such as gratings (which are simple periodic arrays of trenches and / or mesas) and checkboard patterns are also used. Usually, alignment marks are placed along the “kerf” edges of each field, or several “master marks” are distributed across the wafer. An alignment mark is necessary but not part of the chip circuit. Thus, from the chip manufacturer's point of view, alignment marks waste valuable wafer area or "real estate". As a result, alignment marks are being made as small as possible, often below a few hundred microns on one side.

アラインメント・マークを「見る」ために、アラインメント・センサが露光ツールに取り入れられている。一般に、ウェハ、レチクル、および/または投影画像それ自体に対して、別個のセンサが存在する。全体的なアラインメント・ストラテジに応じて、これらのセンサは、全体として別個のシステムであっても良いし、効果的に組み合わされて単一のセンサとなっていても良い。たとえば、投影画像を直接見ることができるセンサは、公称上はウェハ・マークに関しては「盲目」であるため、別個のウェハ・センサが要求される。しかしウェハをレチクル・アラインメント・マーク自体を通して「見る」センサは、本質的にレチクルとウェハとのアラインメントを同時に行なっている。したがって別個のレチクル・センサを必要としない。この場合、投影画像内のアラインメント・マークの位置は、レチクル・アラインメント・マークの位置から推測されており、画像位置に対するレチクルの注意深い校正が、アラインメント・ステップの前に行なわれているはずであることに注意されたい。   An alignment sensor is incorporated into the exposure tool to “see” the alignment mark. In general, there are separate sensors for the wafer, reticle, and / or projection image itself. Depending on the overall alignment strategy, these sensors may be entirely separate systems or may be effectively combined into a single sensor. For example, a sensor that can directly view the projected image is nominally “blind” with respect to the wafer mark, so a separate wafer sensor is required. However, a sensor that “sees” the wafer through the reticle alignment mark itself essentially aligns the reticle and the wafer simultaneously. Thus, no separate reticle sensor is required. In this case, the position of the alignment mark in the projected image is inferred from the position of the reticle alignment mark, and careful calibration of the reticle to the image position should have been performed prior to the alignment step. Please be careful.

さらに、前述したように、本質的にすべての露光ツールにおいて、ウェハ・アラインメント・マークを光学的に検出するセンサが用いられている。すなわち、センサが光を1つまたは複数の波長でウェハ上に投影して、アラインメント・マークからの散乱/回折をウェハ面内の位置の関数として検出する。多くのタイプのアラインメント・センサが広く使われており、それらの光学的な構成は、簡単な顕微鏡からヘテロダイン・グレーティング干渉計までのすべての機能を網羅している。またセンサ構成によって、所定のウェハ・タイプに対する動作が良かったり悪かったりするため、ほとんどの露光ツールには複数のセンサ構成が設けられており、できるだけ広い範囲のウェハ・タイプに対して良好なオーバーレイが可能となるようになっている。   Further, as described above, sensors that optically detect wafer alignment marks are used in essentially all exposure tools. That is, the sensor projects light onto the wafer at one or more wavelengths and detects scattering / diffraction from the alignment mark as a function of position in the wafer plane. Many types of alignment sensors are widely used and their optical configuration covers all functions from simple microscopes to heterodyne grating interferometers. Also, depending on the sensor configuration, the operation for a given wafer type may be good or bad, so most exposure tools are equipped with multiple sensor configurations that provide a good overlay for the widest possible range of wafer types. It has become possible.

アラインメント・センサの全体としての役目は、ウェハ上のすべてのアラインメント・マークの所定の各サブセットの位置を、露光ツールに対して固定された座標系において決定することである。次にこれらの位置データを、「グローバル」および「フィールド・バイ・フィールド」と言われる2つの一般的な方法のいずれかで用いて、アラインメントを行なう。   The overall role of the alignment sensor is to determine the position of each predetermined subset of all alignment marks on the wafer in a coordinate system that is fixed relative to the exposure tool. These position data are then used to align using one of two common methods referred to as “global” and “field-by-field”.

グローバル・アラインメントでは、単に数フィールドにおけるマークの場所をアラインメント・センサによって確認し、データをベスト・フィットするように組み合わせて、ウェハ上のすべてのフィールドの最適なアラインメントを決定する。フィールド・バイ・フィールド・アラインメントでは、単一のフィールドから収集したデータを用いて、そのフィールドだけをアライメントする。通常、グローバルなアラインメントの方が早く(ウェハ上のすべてのフィールドの場所を確認するわけではないため)、またノイズに対する感度が低い(すべてのデータを一緒に組み合わせてベストな全体的フィットを見つけるため)。しかしベスト・フィットの結果をフィード・フォワードまたは推測航法アプローチにおいて用いるため、露光ツールの全体的なオプトメカニカルな安定性には依拠しない。   In global alignment, the location of the mark in a few fields is simply confirmed by an alignment sensor, and the data is combined to best fit to determine the optimal alignment of all fields on the wafer. Field-by-field alignment uses data collected from a single field and aligns only that field. Global alignment is usually faster (because not all fields are located on the wafer) and less sensitive to noise (to combine all data together to find the best overall fit) ). However, it does not rely on the overall optomechanical stability of the exposure tool because it uses best fit results in a feed forward or dead reckoning approach.

アラインメントは一般に、2ステップ・プロセスとして行なわれる。すなわち、微細なアラインメント・ステップ(数10ナノメートルの精度)を、初期の粗いアラインメント・ステップ(マイクロメートルの精度)の後に行なう。アラインメントは、ウェハを6つの自由度(3つの並進および3つの回転)すべてにおいてポジショニングする必要がある。しかしウェハを調整してウェハが投影画像面内にくるようにすること、すなわちウェハをレベリングして投影画像をフォーカスすることは、1つの並進自由度(光軸、z軸、またはx−yウェハの方位に垂直な平行線に沿っての動き)と2つの回転自由度(ウェハ面を回転させて投影画像面に平行にする)とを含んでいるが、これは一般的にはアラインメントとは別個であると考える。   Alignment is generally performed as a two-step process. That is, a fine alignment step (accuracy of tens of nanometers) is performed after an initial coarse alignment step (micrometer accuracy). Alignment requires the wafer to be positioned in all six degrees of freedom (three translations and three rotations). However, adjusting the wafer so that the wafer is in the projected image plane, i.e. leveling the wafer and focusing the projected image, has one translational freedom (optical axis, z-axis, or xy wafer). Movement along a parallel line perpendicular to the orientation of the image) and two rotational degrees of freedom (rotating the wafer surface to be parallel to the projected image surface), which is generally referred to as alignment Think of it as separate.

アラインメントについて述べるときには普通、面内の並進(2つの自由度)および投影光軸の周りの回転(1つの自由度)のみを意味する。このように用語法で分ける理由は、要求される精度が違うからである。面内の並進および回転に対して要求される精度は一般に、数10ナノメートルのオーダからナノメートルのオーダまで、またはウェハ上にプリントすべき最小限の特徴サイズまたは重要な寸法(CD)の約20〜30%である必要がある。現在の最先端のCD値は100nmのオーダであり、したがって要求されるアラインメント精度は100nmをはるかに下回っている。一方で、面外での並進および回転に対して要求される精度は、露光ツールのフォーカスの使用できる全体の深さに関係しており、一般にCD値により近い。したがって、面外でのウェハのフォーカシングおよびレベリングで要求される精度は、面内のアラインメントの場合よりも低い。同様に、フォーカシングおよびレベリング用のセンサは通常、「アラインメント・センサ」とは完全に別個であり、フォーカシングおよびレベリングは通常、ウェハ上のパターンには依拠しない。ウェハ表面またはその代用物のみを検出する必要がある。それにもかかわらず、このことは依然として、とりわけウェハ上方の光学的な投影システムの垂直位置(高度)についての正確な知識を必要とする重要な課題である。   When describing alignment, it usually means only in-plane translation (two degrees of freedom) and rotation about the projection optical axis (one degree of freedom). The reason for dividing in this way is because the required accuracy is different. The required accuracy for in-plane translation and rotation is generally on the order of tens of nanometers to nanometers, or about the minimum feature size or critical dimension (CD) to be printed on the wafer. It needs to be 20-30%. Current state-of-the-art CD values are on the order of 100 nm, and therefore the required alignment accuracy is well below 100 nm. On the other hand, the accuracy required for out-of-plane translation and rotation is related to the overall depth at which the focus of the exposure tool can be used and is generally closer to the CD value. Therefore, the accuracy required for out-of-plane wafer focusing and leveling is lower than for in-plane alignment. Similarly, focusing and leveling sensors are usually completely separate from “alignment sensors”, and focusing and leveling usually do not rely on patterns on the wafer. Only the wafer surface or its substitute needs to be detected. Nevertheless, this is still an important issue requiring precise knowledge of the vertical position (altitude) of the optical projection system above the wafer, among others.

アラインメントを行なう際には、平面鏡干渉計、受動的ゼロ・シャー干渉計、および能動的ビーム・ステアリング部材を有する干渉計、すなわち能動的ゼロ・シャー干渉計、を用いることが知られている。能動的および受動的ゼロ・シャー干渉計では、距離測定の精度が、ビーム・コンディショニングを用いることによって増大されることで、距離情報を伝えるビームが適切にアライメントされて最適な信号が得られることが保証される。受動的ゼロ・シャー干渉計に関しては、平面鏡測定対象物が、ビーム・コンディショナ内の部材として用いられる。このような干渉計に対しては、たとえば以下の文献を参照されたい。米国仮特許出願第60/314、345号明細書、発明の名称「角度敏感なビーム・スプリッタを用いる受動的ゼロ・シャー干渉計」(2001年8月23日に出願)、現時点では、米国特許出願第10/207、314号明細書、発明の名称「受動的ゼロ・シャー干渉計」(2002年7月29日に出願)、米国仮特許出願第60/314、568号明細書、発明の名称「ゼロ・シャー平面鏡干渉計」(2001年8月23日に出願)、現時点では、米国特許出願第10/227、167号明細書、発明の名称「複数光路干渉分光法」(2002年8月23日に出願)、米国仮特許出願第60/314、569号明細書、発明の名称「ゼロ・シャー非平面鏡干渉計」(2001年8月23日に出願)、現時点では、米国特許出願第10/227、166号明細書、発明の名称「光学的な干渉分光法」(2002年8月23日に出願)、米国仮特許出願第60/352、425号明細書、発明の名称「低減された微分ビーム・シャー複数自由度干渉計」(2002年1月28日に出願)、現時点では、米国特許出願第10/352、616号明細書、発明の名称「複数光路干渉分光法」(2003年1月28日に出願)。   In performing the alignment, it is known to use a plane mirror interferometer, a passive zero shear interferometer, and an interferometer having an active beam steering member, ie an active zero shear interferometer. In active and passive zero shear interferometers, the accuracy of distance measurements can be increased by using beam conditioning to ensure that the beam carrying distance information is properly aligned to provide the best signal. Guaranteed. For a passive zero shear interferometer, a plane mirror measurement object is used as a member in the beam conditioner. For such interferometers, see for example: US Provisional Patent Application No. 60 / 314,345, entitled "Passive Zero-Shear Interferometer Using Angle-Sensitive Beam Splitter" (filed Aug. 23, 2001), currently US patent Application No. 10 / 207,314, title of the invention “passive zero shear interferometer” (filed on July 29, 2002), US Provisional Patent Application No. 60 / 314,568, Name “Zero-Shear Plane Mirror Interferometer” (filed on August 23, 2001), currently US patent application Ser. No. 10 / 227,167, title of invention “Multiple Path Interferometry” (August 2002) Filed on May 23), US Provisional Patent Application No. 60 / 314,569, title of the invention "Zero Shear Non-Planar Mirror Interferometer" (filed on August 23, 2001), currently US patent application 10/2 7, 166, title of invention “Optical Interferometry” (filed August 23, 2002), US Provisional Patent Application No. 60 / 352,425, title of invention “reduced” Differential beam shear multiple degree of freedom interferometer "(filed on Jan. 28, 2002), currently US patent application Ser. No. 10 / 352,616, entitled“ Multiple Path Interferometry ”(2003). Filed on Jan. 28).

能動的ゼロ・シャー干渉計では、動的な部材がビーム・コンディショナ内で用いられており、動的な部材の角度方向がフィードバックおよび/またはフィード・フォワード装置を介して制御されることで、距離情報を伝えるビームが適切にアライメントされて最適な信号が得られることが保証される。このような干渉計は、たとえば以下の文献において知られている。共通所有の国際特許出願PCT/US00/12097号明細書(2000年5月5日に出願)、発明の名称「角度および距離を測定するための動的なビーム・ステアリング・アセンブリを有する干渉分光システム」および2000年11月19日に公開(WO00/66969)、共通所有の米国仮特許出願第60/314、570号明細書(2001年8月23日出願)、発明の名称「入力ビームの方向を制御する動的な干渉計」、現時点では、米国特許出願第10/226、591号明細書(2001年8月23日に出願)および2003年6月23日に公開(US−2003−0043384)、米国仮特許出願第60/356、393号明細書(2002年2月12日に出願)、発明の名称「入力測定ビーム成分および出力基準ビーム成分を向けなおす動的なビーム・ステアリング部材を有する干渉計」、現時点では、米国特許出願第10/364、666号明細書(2003年2月11日に出願)、発明の名称「動的なビーム・ステアリング部材を有する干渉計」。なお3つの出願はすべて、(ヘンリA.ヒル)(HenryA.Hill)の名義である。   In an active zero shear interferometer, a dynamic member is used in the beam conditioner, and the angular direction of the dynamic member is controlled via feedback and / or feed forward devices, It is ensured that the beam carrying the distance information is properly aligned to obtain an optimal signal. Such interferometers are known, for example, in the following documents. Commonly owned international patent application PCT / US00 / 12097 (filed on May 5, 2000), entitled "Interference spectroscopy system with dynamic beam steering assembly for measuring angle and distance" And published on November 19, 2000 (WO 00/66969), commonly owned US Provisional Patent Application No. 60 / 314,570 (filed Aug. 23, 2001), title of invention "Direction of Input Beam Dynamic interferometer to control ", currently US patent application Ser. No. 10 / 226,591, filed Aug. 23, 2001 and published Jun. 23, 2003 (US-2003-0043384). ), US Provisional Patent Application No. 60 / 356,393 (filed on Feb. 12, 2002), title of invention “input measurement beam component and output reference beam”. An interferometer with a dynamic beam steering member that redirects the beam component ", currently US patent application Ser. No. 10 / 364,666 (filed on Feb. 11, 2003), entitled“ Dynamic Interferometer with a simple beam steering member ". All three applications are in the name of (Henry A. Hill).

しかし受動的ゼロ・シャーおよび能動的ゼロ・シャー干渉計の場合でさえ、ステージ・ミラーが種々の動きを経るときに、種々の反射部材の形状が、距離および角度測定において達成可能な精度に影響を与える。種々の反射部材の形状が、達成可能な精度に影響を与える理由は、光学経路における反射部材の傾斜変化が、光学経路の長さおよびビーム方向に影響を及ぼすからである。通常は、このような反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状を、オフ・ステージでキャラクタライズした後に、反射部材をオン・ステージでマウントする。しかしこれは受け入れられない場合が多い。と言うのは、オフ・ステージでキャラクタリゼーションする精度が十分ではなく、および/またはマウンティング・プロセス自体によって部材の形状がその検査される形状と比べて歪み、およびこの形状の変化によって測定誤差が導入される可能性があるからである。   But even in the case of passive zero shear and active zero shear interferometers, when the stage mirror undergoes various movements, the shape of the various reflectors affects the achievable accuracy in distance and angle measurements. give. The reason that the shape of the various reflecting members affects the achievable accuracy is that the tilt change of the reflecting member in the optical path affects the length of the optical path and the beam direction. Normally, after the shape of such a reflective member, for example, a thin high aspect ratio mirror, is characterized off-stage, the reflective member is mounted on-stage. But this is often unacceptable. This is because the accuracy of off-stage characterization is not sufficient and / or the shape of the part is distorted by the mounting process itself compared to the shape being inspected, and changes in this shape introduce measurement errors Because there is a possibility that.

したがって本発明の目的は、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの表面トポグラフィのマップを、その場でおよびオフ・ステージで高い空間分解能で測定して、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成するかまたは補正信号の精度をチェックすることができる干渉分光装置および方法であって、干渉分光装置は一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い、干渉分光装置および方法を提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to measure the surface topography map of an on-stage reflector, such as a thin high aspect ratio mirror, in situ and off-stage with high spatial resolution to determine the optical path relative to the shape of the reflective surface. An interferometry apparatus and method capable of generating a correction signal that compensates for errors in both length and beam direction or checking the accuracy of the correction signal, the interferometry apparatus comprising an integrated optical assembly It is an object to provide an interference spectroscopic device and method that can be used.

本発明の他の目的は、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの表面トポグラフィのマップを、その場でおよびオフ・ステージで高い空間分解能で測定して、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成するかまたは補正信号の精度をチェックすることができる干渉分光装置および方法であって、1つまたは2つの直交する軸において走査することのみが要求され、干渉分光装置は一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い、干渉分光装置および方法を提供することである。   Another object of the present invention is to measure surface topography maps of on-stage reflectors, such as thin high aspect ratio mirrors, in-situ and off-stage with high spatial resolution to provide an optical path for the shape of the reflective surface. Interferometry apparatus and method capable of generating a correction signal that compensates for errors in both length and beam direction or checking the accuracy of the correction signal, scanning in one or two orthogonal axes What is required is to provide an interferometric spectrometer and method that may include an integrated optical assembly.

本発明の他の目的は、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの表面トポグラフィのマップを、その場でおよびオフ・ステージで高い空間分解能で測定して、直交する面内に配置された反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成するかまたは補正信号の精度をチェックすることができる干渉分光装置および方法であって、干渉分光装置は一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い、干渉分光装置および方法を提供することである。   Another object of the present invention is to place surface topography maps of on-stage reflectors, such as thin high aspect ratio mirrors, in-situ and off-stage with high spatial resolution and placed in orthogonal planes. An interference spectroscopy apparatus and method capable of generating a correction signal that compensates for errors in both the length of the optical path and the beam direction with respect to the shape of the reflecting surface or checking the accuracy of the correction signal, Is to provide an interferometry apparatus and method that may include an integrated optical assembly.

本発明の他の目的は、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの表面トポグラフィのマップを、その場でおよびオフ・ステージで高い空間分解能で測定して、直交する面内に配置された反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成するかまたは補正信号の精度をチェックすることができる干渉分光装置および方法であって、1つまたは2つの直交する軸において走査することのみが要求され、干渉分光装置は一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い、干渉分光装置および方法を提供することである。   Another object of the present invention is to place surface topography maps of on-stage reflectors, such as thin high aspect ratio mirrors, in-situ and off-stage with high spatial resolution and placed in orthogonal planes. An interferometry apparatus and method that can generate a correction signal that compensates for errors in both the length of the optical path and the beam direction with respect to the shape of the reflecting surface or that can check the accuracy of the correction signal. To provide an interferometry apparatus and method that only requires scanning in two orthogonal axes and the interferometry apparatus may include an integrated optical assembly.

発明のさらに他の目的は、平面鏡干渉計、受動的ゼロ・シャー干渉計、および能動的ゼロ・シャー干渉計の動作特性から生成される情報を用いることによって、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状をその場でおよびオフ・ステージで測定して、基準線によって表わされる反射面の高空間分解能のマップを生成することができ、このマップをその後用いて、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成できることである。干渉計は、一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い。   Yet another object of the invention is to use information generated from the operating characteristics of flat mirror interferometers, passive zero shear interferometers, and active zero shear interferometers to provide on-stage reflective members such as thin high The shape of the aspect ratio mirror can be measured in situ and off-stage to generate a high spatial resolution map of the reflective surface represented by the reference line, which can then be used to reflect the shape of the reflective surface. It is possible to generate a correction signal that compensates for errors in both the length of the optical path and the beam direction. The interferometer may include an integrated optical assembly.

発明のさらに他の目的は、平面鏡干渉計、受動的ゼロ・シャー干渉計、および能動的ゼロ・シャー干渉計の動作特性から生成される情報を用いることによって、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状をその場でおよびオフ・ステージで測定して、基準線によって表わされる反射面の高空間分解能のマップを生成することができ、このマップをその後用いて、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成できることである。1つまたは2つの直交する軸において走査することのみが要求され、干渉計は、一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い。   Yet another object of the invention is to use information generated from the operating characteristics of flat mirror interferometers, passive zero shear interferometers, and active zero shear interferometers to provide on-stage reflective members such as thin high The shape of the aspect ratio mirror can be measured in situ and off-stage to generate a high spatial resolution map of the reflective surface represented by the reference line, which can then be used to reflect the shape of the reflective surface. It is possible to generate a correction signal that compensates for errors in both the length of the optical path and the beam direction. Only scanning in one or two orthogonal axes is required, and the interferometer may include an integral optical assembly.

発明のさらに他の目的は、平面鏡干渉計、受動的ゼロ・シャー干渉計、および能動的ゼロ・シャー干渉計の動作特性から生成される情報を用いることによって、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状をその場でおよびオフ・ステージで測定して、反射面の表面上の基準線と基準線の周りの表面の局所的な回転とを含む反射面の高空間分解能マップを生成することができ、このマップをその後用いて、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成できることである。干渉計は、一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い。   Yet another object of the invention is to use information generated from the operating characteristics of flat mirror interferometers, passive zero shear interferometers, and active zero shear interferometers to provide on-stage reflective members such as thin high Measure the shape of the aspect ratio mirror in situ and off-stage to generate a high spatial resolution map of the reflective surface including the reference line on the surface of the reflective surface and the local rotation of the surface around the reference line This map can then be used to generate a correction signal that compensates for errors in both the optical path length and beam direction relative to the shape of the reflecting surface. The interferometer may include an integrated optical assembly.

発明のさらに他の目的は、平面鏡干渉計、受動的ゼロ・シャー干渉計、および能動的ゼロ・シャー干渉計の動作特性から生成される情報を用いることによって、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状をその場でおよびオフ・ステージで測定して、反射面の表面上の基準線と基準線の周りの表面の局所的な回転とを含む反射面の高空間分解能マップを生成することができ、このマップをその後用いて、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する補正信号を生成できることである。1つまたは2つの直交する軸において走査することのみが要求され、干渉計は、一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い。   Yet another object of the invention is to use information generated from the operating characteristics of flat mirror interferometers, passive zero shear interferometers, and active zero shear interferometers to provide on-stage reflective members such as thin high Measure the shape of the aspect ratio mirror in situ and off-stage to generate a high spatial resolution map of the reflective surface including the reference line on the surface of the reflective surface and the local rotation of the surface around the reference line This map can then be used to generate a correction signal that compensates for errors in both the optical path length and beam direction relative to the shape of the reflecting surface. Only scanning in one or two orthogonal axes is required, and the interferometer may include an integral optical assembly.

本発明のさらに他の目的は、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状をその場でおよびオフ・ステージで測定して、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する高空間分解能補正信号を生成することができる干渉分光装置および方法であって、干渉分光装置は一体型の光学的アセンブリを含んでいても良い、干渉分光装置および方法を提供することである。   Yet another object of the present invention is to measure the shape of an on-stage reflective member, such as a thin high aspect ratio mirror, in situ and off-stage to determine the length of the optical path and the beam direction relative to the shape of the reflective surface. Interferometry apparatus and method capable of generating a high spatial resolution correction signal that compensates for errors in both, wherein the interferometry apparatus may include an integrated optical assembly It is to be.

本発明のさらに他の目的は、オン・ステージの反射部材たとえば薄い高アスペクト比ミラーの形状をその場でおよびオフ・ステージで測定して、反射面の形状に対する光学経路の長さおよびビーム方向の両方における誤差を補償する高空間分解能補正信号を生成することができる干渉分光装置および方法であって、1つまたは2つの直交する軸において走査することのみが要求される、干渉分光装置および方法を提供することである。   Yet another object of the present invention is to measure the shape of an on-stage reflective member, such as a thin high aspect ratio mirror, in situ and off-stage to determine the length of the optical path and the beam direction relative to the shape of the reflective surface. An interferometry apparatus and method capable of generating a high spatial resolution correction signal that compensates for errors in both, wherein only a scan in one or two orthogonal axes is required. Is to provide.

本発明の他の目的は、以下の詳細な説明を図面とともに読めば、以下において、一つには明白であり、一つには明らかになる。   Other objects of the present invention will become apparent in part and in part will become apparent from the following detailed description when read in conjunction with the drawings.

(本発明の概要)
光学的アセンブリを含み、ステージ・ミラーの複数の自由度とステージ・ミラーの反射面のトポグラフィとを、高い空間分解能で、1つまたは複数の基準線に沿って、基準線の周りのステージ・ミラーの反射面の対応する局所的な回転とともに、要求に従って必要に応じて測定する干渉計システム。干渉計システムによって、走査方向に直交する表面法線を有する平面内の基準線の局所的な傾斜と、基準線の周りの反射面の局所的な回転とが、反射面によって反射されるビームの方向の角度変化を単一光路の干渉分光法で測定することを用いて測定される。干渉計システムの構成は、複数の自由度が、測定された表面の直線的および角度変位の組み合わせから決定されるようになされる。基準線および基準線の周りの反射面の局所的な回転によって表わされる反射面のトポグラフィには、反射面上の2つ以上の基準線の組が、付随する局所的な回転の測定値とともに、含まれていても良い。基準線および付随する局所的な回転は、その場でリソグラフィ・ツール内で測定しても良いし、またはオフラインで、導入する前にまたはリソグラフィ・ツールから取り出した後に測定しても良い。また、光学的アセンブリを含み、2つおよび3つのステージ・ミラーの複数の自由度、ならびに基準線および基準線の周りのステージ・ミラーの反射面の局所的な回転とによって表わされるステージ・ミラーの反射面のトポグラフィ、を測定する干渉計システムが記載されている。基準線および基準線の周りのステージ・ミラーの反射面の局所的な回転によって表わされるステージ・ミラーの反射面のトポグラフィを決定するために必要なのは、2つの直交する軸のみにおいて走査することである。2つおよび3つのステージ・ミラーの配置は、2つおよび3つのステージ・ミラーの反射面が通常は、2つおよび3つのステージ・ミラーの他の表面と直交するかまたは平行な面となるように行なわれるが、他の角度たとえば45度であっても良い。反射面のトポグラフィを、リソグラフィ・ツール以外のエンド・ユース用途で用いられるミラーに対して測定しても良い。
(Outline of the present invention)
Stage mirror around a reference line including one or more reference lines with high spatial resolution, including an optical assembly, with multiple degrees of freedom of the stage mirror and topography of the reflecting surface of the stage mirror Interferometer system that measures as required according to requirements, with corresponding local rotation of the reflective surface of the. With the interferometer system, the local tilt of the reference line in a plane having a surface normal perpendicular to the scanning direction and the local rotation of the reflecting surface around the reference line cause the beam reflected by the reflecting surface to Measured using measuring the angular change in direction with single optical path interferometry. The configuration of the interferometer system is such that multiple degrees of freedom are determined from a combination of measured surface linear and angular displacements. A reflective surface topography represented by a reference line and a local rotation of the reflective surface around the reference line includes two or more sets of reference lines on the reflective surface, along with associated local rotation measurements, It may be included. The baseline and associated local rotation may be measured in-situ within the lithography tool, or may be measured off-line before introduction or after removal from the lithography tool. The stage mirror also includes an optical assembly and is represented by the multiple degrees of freedom of the two and three stage mirrors and the local rotation of the reference mirror and the reflecting surface of the stage mirror about the reference line An interferometer system for measuring the topography of a reflective surface is described. All that is required to determine the topography of the stage mirror reflective surface represented by the reference line and the local rotation of the stage mirror reflective surface around the reference line is to scan in two orthogonal axes only. . The arrangement of the two and three stage mirrors is such that the reflective surfaces of the two and three stage mirrors are usually orthogonal or parallel to the other surfaces of the two and three stage mirrors. However, other angles such as 45 degrees may be used. The topography of the reflective surface may be measured with respect to a mirror used in end-use applications other than lithography tools.

好ましくは直交配置されたミラー面の1つまたは複数のアレイのトポグラフィをその場でキャラクタライズすることができる方法も記載されている。   A method is also described in which the topography of one or more arrays of mirror surfaces, preferably arranged orthogonally, can be characterized in situ.

一態様においては、本発明の干渉分光装置は、並進ステージと、少なくとも2つの直交する方向の少なくとも一方に並進ステージを選択的に並進させるための電気機械的装置と、並進ステージに対して所定の仕方でマウントされる、反射面を有する少なくとも1つの薄くて細長いミラーと、複数の測定ビームを生成するための干渉計手段であって、測定ビームは、反射面上に投影されて少なくとも1つの方向における並進ステージの変位と少なくとも1つの薄くて細長いミラーの少なくとも局所的な傾斜とを測定するように適合および配置される、干渉計手段と、並進ステージを選択的に並進させる動作モードを有し、この動作モードにおいて少なくとも1つの薄くて細長いミラーと干渉計手段とを互いに対して動かして、干渉計手段の複数のビームのうちの選択されたビームが少なくとも1つの薄くて細長いミラーをその長手方向の寸法に沿って延びる少なくとも1つの対応する基準線に沿って走査するようにして、走査方向に直交する表面法線を有する少なくとも1つの平面における少なくとも1つの対応する基準線に沿う反射面の局所的な傾斜を示す情報を含む少なくとも1つの信号を生成する、制御手段と、少なくとも1つの信号に含まれる情報を抽出して、少なくとも薄くて細長い1つのミラーの局所的な形状を決定するための信号および分析手段と、を含む。   In one aspect, an interferometry apparatus of the present invention includes a translation stage, an electromechanical device for selectively translating the translation stage in at least one of at least two orthogonal directions, and a predetermined with respect to the translation stage. At least one thin and elongated mirror having a reflective surface mounted in a manner and interferometer means for generating a plurality of measurement beams, the measurement beam projected onto the reflective surface and in at least one direction An interferometer means adapted and arranged to measure the displacement of the translation stage and at least the local tilt of at least one thin and elongated mirror, and an operation mode for selectively translating the translation stage; In this mode of operation, the at least one thin and elongated mirror and the interferometer means are moved relative to each other to provide a plurality of interferometer means. A surface normal perpendicular to the scanning direction, such that a selected one of the beams scans at least one thin and elongated mirror along at least one corresponding reference line extending along its longitudinal dimension. Generating at least one signal including information indicative of a local tilt of the reflecting surface along at least one corresponding reference line in at least one plane having a control means and extracting information contained in the at least one signal Signal and analysis means for determining the local shape of at least one thin and elongated mirror.

他の態様においては、少なくとも1つの信号がさらに、前記少なくとも1つの平面における反射面の位置を、前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報を含む。   In another aspect, the at least one signal further includes information indicating a position of the reflective surface in the at least one plane as a function of a scanning position along the at least one reference line.

本発明の構造、動作、および方法論は、本発明の他の目的および利点とともに、詳細な説明を図面と関連して読むことによって最良に理解することができる。図面では、それぞれの部品に数字が割り当てられており、部品が種々の図面のどこに現れようと、部品が識別されるようになっている。   The structure, operation, and methodology of the present invention, together with other objects and advantages of the present invention, can be best understood by reading the detailed description in conjunction with the drawings. In the drawings, each part is assigned a number so that the part can be identified wherever the part appears in the various drawings.

(詳細な説明)
本発明の多くの実施形態について、本明細書で説明する。これらの実施形態は、反射面について取得される情報のタイプに基づいて複数のグループに分類される。実施形態の第1のグループでは、1つの反射面における基準線または2つの反射面のそれぞれにおける基準線が、高い空間分解能で決定される。2つの反射面は実質的に互いに直交している。実施形態の第2のグループでは、1つの反射面における一対の基準線または2つの反射面のそれぞれにおける一対の基準線が、高い空間分解能で決定される。2つの反射面は、実質的に互いに直交している。実施形態の第3のグループでは、反射面上の一対の基準線および一対の基準線の周りの反射面の付随する局所的な回転、または2つの反射面のそれぞれにおける一対の基準線および付随する局所的な回転が、高い空間分解能で決定される。2つの反射面は、実質的に互いに直交している。実施形態の第4のグループでは、3つの反射面における基準線および付随する局所的な回転の組み合わせが、高い空間分解能で決定される。3つの反射面は、実質的に互いに直交している。第4の実施形態のグループでは、測定ビームが反射面上に45度のオーダの入射角度で入射しても良い。5つの異なるタイプの干渉計を用いて、種々の実施形態およびその変形において、個々の反射面の直線的および角度の変位を測定する。
(Detailed explanation)
Many embodiments of the invention are described herein. These embodiments are categorized into groups based on the type of information acquired about the reflective surface. In a first group of embodiments, a reference line on one reflecting surface or a reference line on each of two reflecting surfaces is determined with high spatial resolution. The two reflecting surfaces are substantially orthogonal to each other. In the second group of the embodiment, a pair of reference lines on one reflecting surface or a pair of reference lines on each of two reflecting surfaces is determined with high spatial resolution. The two reflecting surfaces are substantially orthogonal to each other. In a third group of embodiments, a pair of reference lines on the reflective surface and the associated local rotation of the reflective surface around the pair of reference lines, or a pair of reference lines and associated at each of the two reflective surfaces Local rotation is determined with high spatial resolution. The two reflecting surfaces are substantially orthogonal to each other. In a fourth group of embodiments, the combination of reference lines and associated local rotations in the three reflecting surfaces is determined with high spatial resolution. The three reflecting surfaces are substantially orthogonal to each other. In the group of the fourth embodiment, the measurement beam may be incident on the reflecting surface at an incident angle on the order of 45 degrees. Five different types of interferometers are used to measure linear and angular displacements of individual reflective surfaces in various embodiments and variations thereof.

反射面を含む対象物の変位の干渉分光法的に測定される変化の精度は一般的に、平面からならびに反射面に渡って測定ビームを走査および/またはシャーリングすることからの反射面の原因不明のずれによって影響される。原因不明のずれは、原因不明の反射面の局所的な変位および反射面の全体的な方位の局所的な変化から生じる。この理由のために、本発明の実施形態のいくつかは、反射面内での基準線の特性および基準線の周りの反射面の回転の特性を測定するように構成される。   The accuracy of interferometric measurements of the displacement of an object including a reflective surface is generally unknown from the plane and from scanning and / or shearing the measurement beam across the reflective surface. It is influenced by deviation. Unexplained misalignment results from local displacement of the unexplained reflecting surface and local changes in the overall orientation of the reflecting surface. For this reason, some of the embodiments of the present invention are configured to measure the characteristics of the reference line within the reflective surface and the rotational characteristics of the reflective surface around the reference line.

干渉計の出力ビームの成分の相対的な位相で測定される変化は一般的に、形式KLcosχの1つまたは複数の項として表わされる。ここで、Kは、干渉計への入力ビームの波長に対応する波数であり、Lは、物理的な長さたとえば干渉計から測定対象物までの距離であり、χは、測定ビームの成分が干渉計の測定軸と形成する角度である。ステージの方位が実質的に、干渉計の測定軸に直交する軸の周りで変化しない場合には、関連するχの変化が判明している必要がある精度は著しく緩和され、相対的な位相の変化の精度のみが重要となる。しかし、χの大きな系統的変化、たとえばピッチの変化およびステージのヨーによる500マイクロラジアンが存在するときには、平面から反射面がずれる効果は、重大となる可能性がある。用途としてたとえば、ステージ位置が0.1nmの精度(たとえばEUVリソグラフィ・ツールで要求され得る)まで判明している必要があるものを考える。L=1mおよびχ=500マイクロラジアンの値である高安定性の平面鏡干渉計(HSPMI)の場合には、χが判明している必要がある精度は≦50ナノラジアンである。 The change measured in the relative phase of the components of the output beam of the interferometer is generally expressed as one or more terms of the form KLcos 2 χ. Here, K is the wave number corresponding to the wavelength of the input beam to the interferometer, L is the physical length, for example, the distance from the interferometer to the measurement object, and χ is the component of the measurement beam. The angle formed with the measurement axis of the interferometer. If the stage orientation does not change substantially about an axis orthogonal to the measurement axis of the interferometer, the accuracy with which the associated chi changes need to be known is significantly relaxed and the relative phase Only the accuracy of the change is important. However, when there is a large systematic change in χ, for example 500 microradians due to pitch changes and stage yaw, the effect of deviating the reflecting surface from the plane can be significant. For example, consider an application where the stage position needs to be known to an accuracy of 0.1 nm (which may be required, for example, with EUV lithography tools). For a highly stable plane mirror interferometer (HSPMI) with values of L = 1 m and χ = 500 microradians, the accuracy that χ needs to be known is ≦ 50 nanoradians.

ここで図1を参照する。図1は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラーの形状を、1つまたは複数の基準線に沿って高い空間分解能でその場でキャラクタライズすることができる一対の直交配置される干渉計または干渉計サブシステムを用いる干渉分光システム15を示す概略的な斜視図である。図1に示すように、システム15にはステージ16が含まれる。ステージ16は好ましくは、半導体製品たとえば集積回路またはチップを作製するためのフォトリソグラフィの装置の一部を形成する。ステージ16は、良く知られている基準座標系(19で概略的に指定される)内を動き、またフォトリソグラフィ・ウェハ23を保持してフォトリソグラフィ露光ユニット25によって露光するためのマウント21が設けられている。ステージ16には、y方向に細長いy−z反射面51を有する薄い高アスペクト比の平面鏡50が、取り付けられている。   Reference is now made to FIG. FIG. 1 shows a pair of orthogonally arranged interferometers that can characterize the shape of an elongated object mirror mounted on stage in situ with high spatial resolution along one or more reference lines. Or a schematic perspective view showing an interferometry system 15 using an interferometer subsystem. As shown in FIG. 1, the system 15 includes a stage 16. Stage 16 preferably forms part of a photolithography apparatus for making semiconductor products such as integrated circuits or chips. The stage 16 moves in a well-known reference coordinate system (schematically designated at 19), and is provided with a mount 21 for holding the photolithography wafer 23 and exposing it by the photolithography exposure unit 25. It has been. A thin high aspect ratio plane mirror 50 having a yz reflecting surface 51 elongated in the y direction is attached to the stage 16.

またステージ16には、x方向に細長いx−z反射面61を有する他の薄い高アスペクト比の平面鏡60が、固定してマウントされている。ミラー50および60のステージ16上へのマウントは、それらの反射面51および61がそれぞれ公称上は互いに直交するように、行なわれている。ステージ16は、その他の場合には、公称上は平面的な並進となるように良く知られた仕方でマウントされるが、ベアリングおよびドライブ・メカニズムの許容誤差に起因してx、y、およびz軸の周りの小さい角度の回転を経る場合もある。通常動作では、システム15は、y方向に設定値xだけ走査するような動作を行なうように構成されている。   Further, another thin high aspect ratio plane mirror 60 having an xz reflecting surface 61 elongated in the x direction is fixedly mounted on the stage 16. The mirrors 50 and 60 are mounted on the stage 16 so that their reflecting surfaces 51 and 61 are nominally orthogonal to each other. Stage 16 is otherwise mounted in a well-known manner to be nominally planar translation, but due to bearing and drive mechanism tolerances, x, y, and z Sometimes it goes through a small angle of rotation around the axis. In normal operation, the system 15 is configured to perform an operation that scans the set value x in the y direction.

干渉計(または干渉計サブシステム)が、オフ・ステージで固定してマウントされており、概略的に10で示す。干渉計10の目的は一般に、ステージ16のx方向の位置と、ステージ16がy方向に並進したときのyおよび/またはz軸の周りの角度回転とを測定することであり、すなわち反射面51のx方向の位置と、ステージ16がy方向に並進したときのyおよび/またはz軸の周りの角度回転とを測定することである。これを行なうために、干渉計10を多くの干渉分光法のタイプの1つとして構成して配置しても良い。たとえば、これらに限定されないが、平面鏡干渉計、受動的ゼロ・シャー干渉計、または能動的ゼロ・シャー干渉計などが挙げられる。それぞれのタイプの場合に、別個の実施形態として後で詳細に説明するように、干渉分光ビームはミラー50へおよびミラー50から、概略的に12として指定される光学経路に沿って移動する。   The interferometer (or interferometer subsystem) is fixedly mounted off-stage and is shown generally at 10. The purpose of the interferometer 10 is generally to measure the position of the stage 16 in the x direction and the angular rotation about the y and / or z axis as the stage 16 translates in the y direction, i.e., the reflective surface 51. And the angular rotation about the y and / or z axis as the stage 16 translates in the y direction. To do this, the interferometer 10 may be configured and arranged as one of many interferometry methods. For example, but not limited to, a plane mirror interferometer, a passive zero shear interferometer, or an active zero shear interferometer. For each type, the interferometric spectral beam travels along and along an optical path generally designated as 12 to and from mirror 50, as will be described in detail later as a separate embodiment.

他の干渉計または干渉計サブシステム20、好ましくは干渉計10のそれと同じタイプのものを、オフ・ステージで固定してマウントして、ステージ16のy方向の位置とステージ16がy方向に並進したときのxおよび/またはz軸の周りの角度回転とを、測定する。これを行なうために、干渉計20は干渉分光ビームをミラー面61との間で、22として概略的に指定される光学経路に沿って送受する。制御、データ処理、およびハウスキーピング機能は好ましくは、多目的コンピュータ(たとえば17で指定されるもの)を良く知られた仕方でプログラムすることで、データ処理を行ないまた信号およびデータを多目的コンピュータとシステム15との間で交換するようにすることで実現する。このような交換は、双方向の太字矢印によって概略的に示されるインターフェースを介して行なわれる。   Another interferometer or interferometer subsystem 20, preferably the same type as that of interferometer 10, is fixedly mounted off-stage so that the position of stage 16 in the y direction and stage 16 translates in the y direction The angular rotation about the x and / or z axis is measured. To do this, the interferometer 20 sends and receives an interferometric spectral beam to and from the mirror surface 61 along an optical path generally designated as 22. Control, data processing, and housekeeping functions are preferably performed in a well-known manner by programming a multipurpose computer (e.g., specified at 17) to perform data processing and to transmit signals and data to the multipurpose computer and system 15. This is realized by exchanging between the two. Such exchange takes place via an interface schematically indicated by a two-way bold arrow.

次に図2aを参照する。ここでは、干渉計10および20の第1の実施形態が、概略的に110として示される平面鏡タイプの形態で示されており、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および/または60の形状(ミラー50および/または60のそれぞれに対する基準線によって表わされる)を、その場でキャラクタライズできるようになされている。干渉計110の構成および配置は、x−y面内での反射面の平均の傾斜の変化および局所的な傾斜の変化を測定するようになされている。平均の傾斜は、x−y面内での反射面上の2つの離れた位置(その2つの位置を横方向に分離することによって離される)に対するある方向たとえばx方向における距離の差として定義される。   Reference is now made to FIG. Here, a first embodiment of the interferometers 10 and 20 is shown in the form of a plane mirror type, shown generally as 110, whose configuration consists of an elongated object mirror 50 mounted on-stage and The 60 shapes (represented by reference lines for each of the mirrors 50 and / or 60) can be characterized in situ. The configuration and arrangement of the interferometer 110 is adapted to measure changes in the average tilt and local tilt of the reflecting surface in the xy plane. The average slope is defined as the difference in distance in one direction, for example the x direction, relative to two distant positions on the reflective surface in the xy plane (separated by separating the two positions laterally). The

干渉計110は、2つの高安定性の平面鏡干渉計(HSPMI)と角度変位干渉計とを含む。これらは、図2aにおいて、一体型の光学的アセンブリとして概略的に示されている。干渉計110を、干渉計10としての動作に対して説明する。干渉計20は類似の仕方で動作することが理解される。ビーム134は、反射面51と接触する2つのHSPMIの測定ビームを含む。ビーム134の経路は、図1で数字12によって示される経路に対応する。2つのHSPMIは、対応する測定軸に沿っての反射面51の変位χおよびχ10の変化を、測定する。図2aでの変位sおよびs10が、変位χおよびχ10に、それぞれ対応する。変位χおよびχ10の測定値を用いて、サブシステム測定軸に沿っての反射面51の変位を決定し、また距離bだけ離された反射面51上の2つの点に関連する反射面51の方位の平均の変化を決定する。 Interferometer 110 includes two high stability plane mirror interferometers (HSPMI) and an angular displacement interferometer. These are shown schematically in FIG. 2a as an integral optical assembly. Interferometer 110 will be described for operation as interferometer 10. It will be appreciated that interferometer 20 operates in a similar manner. The beam 134 includes two HSPMI measurement beams in contact with the reflective surface 51. The path of beam 134 corresponds to the path indicated by numeral 12 in FIG. The two HSPMIs measure changes in the displacements χ 1 and χ 10 of the reflecting surface 51 along the corresponding measurement axis. The displacements s 1 and s 10 in FIG. 2a correspond to the displacements χ 1 and χ 10 respectively. The measured values of the displacements χ 1 and χ 10 are used to determine the displacement of the reflective surface 51 along the subsystem measurement axis, and the reflections associated with two points on the reflective surface 51 that are separated by a distance b 1. The average change in the orientation of the surface 51 is determined.

x−y面内での反射面51の局所的な傾斜の変化は、反射面51によって一旦反射されたビームの方向変化を測定することによって決定される。こうするために、χ測定HSPMIの基準/測定ビームの一部を、ビーム・スプリッタBS2によってビーム136として反射する。ビーム136の測定ビーム成分によって、反射面51への単一の光路が形成されている。 The change in local inclination of the reflecting surface 51 in the xy plane is determined by measuring the change in the direction of the beam once reflected by the reflecting surface 51. To do this, a portion of the reference / measurement beam of the χ 1 measurement HSPMI is reflected as a beam 136 by the beam splitter BS2. A single optical path to the reflecting surface 51 is formed by the measurement beam component of the beam 136.

ビーム136の伝搬方向の変化は、角度変位干渉計1010によって測定される。図2bに、角度変位干渉計1010を概略的に示す。角度変位干渉計1010の説明は、以下の文献の角度干渉計に対してなされている説明と同じである。共通所有の米国仮特許出願第60/351、496号明細書(2002年1月24日に出願)、発明の名称「光学的なビーム方向の変化を測定するための干渉計」(ヘンリA.ヒル)、現時点では、米国特許出願第10/271、034号明細書(2002年10月15日に出願)に含まれている。なお、これらの内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。ビーム方向の変化を干渉分光法的に測定するために、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく第1の実施形態に取り入れても良い角度変位干渉計の他の形態が、以下の文献に記載されている。共通所有の米国特許第6、271、923号明細書(2001年8月7日に付与)米国継続中特許出願第09/852、369号明細書(2001年5月10日に出願)および2002年1月3日に公開(公開番号US−2002−0001087)、米国特許出願第09/599、348号明細書(2000年1月20日に出願)、米国仮特許出願第60/201、457号明細書(2000年5月3日に出願)、現時点では、米国特許出願第09/842、556号明細書(2001年8月26日に出願)および2002年3月21日に公開(公開番号US−2002−0033951−A1)。引用された共通所有の出願および特許の内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。   The change in the propagation direction of the beam 136 is measured by the angular displacement interferometer 1010. FIG. 2 b schematically shows an angular displacement interferometer 1010. The explanation of the angular displacement interferometer 1010 is the same as that given for the angle interferometer in the following document. Commonly owned US Provisional Patent Application No. 60 / 351,496 (filed on Jan. 24, 2002), entitled "Interferometer for Measuring Changes in Optical Beam Direction" (Henri A. et al. Hill), currently included in US patent application Ser. No. 10 / 271,034 (filed Oct. 15, 2002). In addition, these content is taken in as a whole by reference in this specification. Other forms of angular displacement interferometers that may be incorporated into the first embodiment to measure changes in beam direction interferometrically without departing from the scope and spirit of the present invention are described in the following references: Are listed. Commonly owned U.S. Pat. Nos. 6,271,923 (granted on August 7, 2001) U.S. Patent Application Nos. 09 / 852,369 (filed May 10, 2001) and 2002 Published on Jan. 3, 2000 (Publication No. US-2002-01087), U.S. Patent Application No. 09 / 599,348 (filed on Jan. 20, 2000), U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 201,457. (Filed on May 3, 2000), currently published US patent application Ser. No. 09 / 842,556 (filed on August 26, 2001) and published on March 21, 2002 (published) Number US-2002-0033951-A1). The contents of the commonly owned applications and patents cited are hereby incorporated by reference in their entirety.

複光路平面鏡構成の他の形態、たとえば共通所有の米国仮特許出願第60/356、394号明細書(2002年2月12日に出願)、発明の名称「分離ビームの複数の自由度干渉計」(ヘンリA.ヒル)、現時点では、米国特許出願第10/364、300号明細書(2003年2月11日に出願)、および論文、名称「距離および角度測定用の微分干渉計装置原理、利点、および応用」(C.ツァノイ)(C.Zanoni)、VDIベリクテ(Berichte)Nr.749、93−106(1989)に記載されているものも、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、第1の実施形態に取り入れることができる。引用された米国仮特許出願第60/356、394号明細書およびツァノイによる論文の内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。   Other forms of double-pass plane mirror configurations, such as commonly owned US Provisional Patent Application No. 60 / 356,394 (filed on Feb. 12, 2002), title of invention “Multiple Degrees of Freedom Interferometer of Separating Beam” (Henri A. Hill), currently US patent application Ser. No. 10 / 364,300 (filed on Feb. 11, 2003), and paper, “Differential Interferometer Device Principles for Distance and Angle Measurements”. , Advantages and Applications "(C. Zanoni), VDI Berichte Nr. 749, 93-106 (1989) can also be incorporated into the first embodiment without departing from the scope and spirit of the present invention. The contents of the cited US Provisional Patent Application No. 60 / 356,394 and the article by Tsanoy are hereby incorporated by reference in their entirety.

入力ビーム132は、周波数が異なる2つの直交偏光された成分を含む。入力ビーム132たとえばレーザの供給源130は、種々の周波数変調装置の何れかおよび/またはレーザとすることができる。入力ビーム132の2つの周波数成分の生成は、供給源130において、たとえばレーザ・ゼーマン分裂、音響光学的な変調によって、または復屈折の部材を用いるレーザの内部等で行なうことができる。ビーム132の基準および測定ビーム成分は、図2aの面に対してそれぞれ直交および平行に偏光される。   Input beam 132 includes two orthogonally polarized components of different frequencies. The input beam 132, for example a laser source 130, can be any of a variety of frequency modulators and / or a laser. Generation of the two frequency components of the input beam 132 can occur at the source 130, for example, by laser-Zeeman splitting, acousto-optic modulation, or inside a laser using a birefringent member. The reference and measurement beam components of beam 132 are polarized orthogonally and parallel to the plane of FIG. 2a, respectively.

システム15は、通常はy並進を測定するように動作するが、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をそのx−y面内での基準線に沿ってその場で測定する。ミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位およびx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。ステージ16の方位は好ましくは、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードにおいて、2つのHSPMIの出力ビームの測定ビーム成分と角度変位干渉計1010の出力ビームとが、公称上はゼロ・シャーとなるように選択される。   System 15 normally operates to measure y translation, but when operating in a special mirror characterization mode, the shape of mirror surface 51 is aligned along a reference line in its xy plane. Measure on the spot. In the mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction, and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along the reference line. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction plane in the xy plane, contributions due to variations in the translation mechanism that moves the stage 16, periodic non-linearity, and the interferometer 10 And a signal containing information indicative of the steady and unsteady effects of the gas in the measurement path of the 20 beams. The orientation of the stage 16 is preferably such that, in a special mirror characterization mode, the measured beam components of the two HSPMI output beams and the output beam of the angular displacement interferometer 1010 are nominally zero shear. Selected.

y方向でのステージ16の並進と同時に、干渉計20によってミラー61の方位を、反射面61との干渉計20の測定ビームの固定されたインターセプト・ポイントについて、モニタする。このステップによって、ステージ16の、その並進メカニズム(ベアリング、ドライブ・メカニズムなど)の機械的な寄与による回転を、測定することができる。この情報を用いて、2つの信号が生成される。第1の信号は、干渉計10からのものであり、含まれる情報は、ステージ16の角度方位および基準線に沿う局所的な傾斜を組み合わせたものの変化と、ステージ16の角度方位および基準線に沿う反射面51の平均の傾斜を組み合わせたものの変化とに関するものである。第2の信号は干渉計20からのものであり、含まれる情報は、y方向の変位の関数としてのステージ16の角度方位に関するものである。   Simultaneously with the translation of the stage 16 in the y direction, the orientation of the mirror 61 is monitored by the interferometer 20 with respect to a fixed intercept point of the measurement beam of the interferometer 20 with the reflecting surface 61. This step makes it possible to measure the rotation of the stage 16 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (bearing, drive mechanism, etc.). Using this information, two signals are generated. The first signal is from the interferometer 10 and the information contained in the change in the combination of the angular orientation of the stage 16 and the local tilt along the reference line and the angular orientation and reference line of the stage 16 And a change in the combination of the average slopes of the reflecting surfaces 51 along. The second signal is from the interferometer 20 and the information contained relates to the angular orientation of the stage 16 as a function of the displacement in the y direction.

反射面61上の局所的な傾斜に関する情報は、反射面51内の基準線の特性を決定する際には用いない。と言うのは、ステージ16の位置が、y方向の走査の間にx方向には変化していないからである。   Information regarding the local inclination on the reflecting surface 61 is not used when determining the characteristics of the reference line in the reflecting surface 51. This is because the position of the stage 16 has not changed in the x direction during scanning in the y direction.

第1および第2の信号を組み合わせて、ミラー面51のその基準線に沿う平均の傾斜および局所的な傾斜、すなわち、<dx/dy>および(dx/dy)localに関する情報を、それぞれ電子プロセッサ180およびコンピュータ182によって抽出する。次に、<dx/dy>および(dx/dy)localを、電子プロセッサ180およびコンピュータ182によって、<dx/dy>および(dx/dy)localの積分変換を用いて処理して、x−y面内での基準線のχ変位X(y)をyの関数として得る。<dx/dy>の積分変換によって、X(y)の空間周波数スペクトルに関する情報が、基準線の空間周波数≒1/bおよびその高調波に対する感度が低い状態で得られる。また(dx/dy)localの積分変換によって、積分変換<dx/dy>からでは決定できないX(y)の空間周波数に関する情報が得られる。基準線は、x−y面内での反射面51の表面の直線からのずれを表わすが、x−y面内での直線の方位を表わしてはいない。 The first and second signals are combined to obtain information about the average and local tilts of the mirror surface 51 along its reference line, i.e., <dx / dy> and (dx / dy) local , respectively, in the electronic processor. Extracted by 180 and computer 182. Next, <dx / dy> and (dx / dy) local are processed by electronic processor 180 and computer 182 using integral transformations of <dx / dy> and (dx / dy) local to obtain xy The χ displacement X 1 (y) of the reference line in the plane is obtained as a function of y. By the integral conversion of <dx / dy>, information on the spatial frequency spectrum of X 1 (y) is obtained in a state where the sensitivity to the spatial frequency of the reference line≈1 / b 1 and its harmonics is low. In addition, (dx / dy) local integral conversion provides information on the spatial frequency of X 1 (y) that cannot be determined from the integral transformation <dx / dy>. The reference line represents the deviation of the surface of the reflecting surface 51 from the straight line in the xy plane, but does not represent the orientation of the straight line in the xy plane.

変位X(y)を得るための電子プロセッサ180およびコンピュータ182による処理の例としてのアルゴリズムについて説明する。アルゴリズムは、X(y)のそれぞれのフーリエ空間周波数成分の変動に対して最小値を有するX(y)の測定値XM,1(y)を与えるようにデザインされる。X(y)のフーリエ変換、すなわち、F{X(y)}、に関する情報は、<dx/dy>および(dx/dy)localのフーリエ変換から得られ、以下のようになる。 An algorithm as an example of processing by the electronic processor 180 and the computer 182 for obtaining the displacement X 1 (y) will be described. Algorithm is designed to provide X 1 measured value X M, 1 (y) of the X 1 (y) having the minimum value for variations of the respective Fourier spatial frequency components of (y). Information about the Fourier transform of X 1 (y), ie, F {X 1 (y)}, is obtained from the Fourier transform of <dx / dy> and (dx / dy) local and is as follows:

Figure 0004458855
ここで、Kは2π×空間周波数である。反射面51と接触しているビームのサイズが有限である効果によって、空間周波数のバンド幅が、F{X(y)}について得られる情報の1/dに制限される。ここでdはビームの直径である。ビームのサイズが有限である効果は、簡単に方程式(1)および(2)に取り入れることができるが、アルゴリズムの重要な特徴を、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく簡単な方法で示すために、ここでは省略している。F{X(y)}はKの関数である。方程式(1)から、フーリエ変換F{<dx/dy>}は、空間周波数≒1/bおよびその高調波に関して感度が低いことが明らかである。
Figure 0004458855
Here, K is 2π × spatial frequency. The effect of the finite size of the beam in contact with the reflecting surface 51 limits the spatial frequency bandwidth to 1 / d of the information obtained for F {X 1 (y)}. Where d is the beam diameter. The effect of finite beam size can be easily incorporated into equations (1) and (2), but presents important features of the algorithm in a simple manner without departing from the scope and spirit of the invention. Therefore, it is omitted here. F {X 1 (y)} is a function of K. From equation (1), it is clear that the Fourier transform F {<dx / dy>} is less sensitive with respect to spatial frequency≈1 / b 1 and its harmonics.

方程式(1)および(2)によって得られるF{X(y)}の変動は、それぞれσ およびσ であり、たとえば方程式(1)および(2)によって与えられる個々のF{X(y)}のパワー・スペクトル分析によって得ることができる。{XM,1(y)}を得るための電子プロセッサ180およびコンピュータ182による処理のためのアルゴリズムを、形式的に次のように表わす。 The variations of F {X 1 (y)} obtained by equations (1) and (2) are σ 1 2 and σ 2 2 respectively, for example the individual F {given by equations (1) and (2) X 1 (y)} power spectrum analysis. An algorithm for processing by electronic processor 180 and computer 182 to obtain {X M, 1 (y)} is formally expressed as:

Figure 0004458855
次に、F{XM,1(y)}の逆フーリエ変換を、電子プロセッサ180およびコンピュータ182によって行なって、XM,1(y)を得る。
Figure 0004458855
Next, an inverse Fourier transform of F {X M, 1 (y)} is performed by electronic processor 180 and computer 182 to obtain X M, 1 (y).

M,1(y)の空間周波数バンド幅は、反射面51と接触しているビームのサイズが有限である効果によりほぼ1/dである。 The spatial frequency bandwidth of X M, 1 (y) is approximately 1 / d due to the effect that the size of the beam in contact with the reflecting surface 51 is finite.

周期的な誤差の効果は、測定量<dx/dy>および(dx/dy)localを決定する際に、補正される。周期的な誤差の補正は、y方向の走査の間にxおよびy方向のステージ16の位置を変調することと、第1および第2の信号をフィルタリングして周期的な誤差の効果を除くこととによって、行なわれる。ステージ位置を変調することによって、周波数空間において、第1および第2の信号の周期的な誤差による成分を、反射面51の形状およびステージ16の回転に関する情報を表わす第1および第2の信号の主成分から分離する。その後、主信号成分を、電子プロセッサ180およびコンピュータ182において、スペクトル分析たとえば有限フーリエ変換によって分離する。xおよびy方向での変調の振幅は、測定ビームの直径と比べれば小さいが、主信号成分と周期的な誤差による信号成分とを適切に分離できる程には十分大きい。 The effect of periodic errors is corrected in determining the measured quantities <dx / dy> and (dx / dy) local . Periodic error correction involves modulating the position of the stage 16 in the x and y directions during a scan in the y direction and filtering the first and second signals to eliminate the effects of periodic errors. And done. By modulating the stage position, in the frequency space, the components due to the periodic errors of the first and second signals are converted into the first and second signals representing the shape of the reflecting surface 51 and the information about the rotation of the stage 16. Separate from the main component. Thereafter, the main signal components are separated in the electronic processor 180 and the computer 182 by spectral analysis such as finite Fourier transform. The amplitude of the modulation in the x and y directions is small compared to the diameter of the measurement beam, but large enough to properly separate the main signal component and the signal component due to the periodic error.

本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく第1の実施形態に取り入れても良い周期的な誤差の補正技術の例が、以下の文献に記載されている。共通所有の米国仮特許出願第60/337、478号明細書(2001年11月5日に出願)、発明の名称「周期的な誤差補正および分解能の向上」(ヘンリA.ヒル)、現時点では、米国特許出願第10/287、898号明細書(2002年11月5日に出願)。これらの内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。   Examples of periodic error correction techniques that may be incorporated into the first embodiment without departing from the scope and spirit of the present invention are described in the following documents. Commonly owned US Provisional Patent Application No. 60 / 337,478 (filed on Nov. 5, 2001), title of invention "periodic error correction and resolution improvement" (Henri A. Hill), currently No. 10 / 287,898 (filed Nov. 5, 2002). These contents are incorporated herein by reference in their entirety.

本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく第1の実施形態に取り入れても良い周期的な誤差の補正技術の他の例が、次の文献に記載されている。共通所有の米国仮特許出願第60/303、299号明細書(2001年7月6日に出願)、発明の名称「直交偏光された入力ビーム成分間の伝搬における角度差を用いた干渉分光システムおよび方法」(ヘンリA.ヒルおよびピータ・デ・グルーツ(Peter・de・Groot))、現時点では、米国特許出願第10/174、149号明細書(2003年1月9日に公開、公開番号US−2003−0007156−A1)。これらの内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。   Other examples of periodic error correction techniques that may be incorporated into the first embodiment without departing from the scope and spirit of the invention are described in the following references. Commonly owned US Provisional Patent Application No. 60 / 303,299 (filed on Jul. 6, 2001), entitled "Interference Spectroscopy System Using Angular Differences in Propagation Between Orthogonally Polarized Input Beam Components" And method "(Henri A. Hill and Peter de Groot), currently US patent application Ser. No. 10 / 174,149, published Jan. 9, 2003, publication number. US-2003-0007156-A1). These contents are incorporated herein by reference in their entirety.

本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく第1の実施形態に取り入れても良い周期的な誤差の補正技術の他の例が、次の文献に記載されている。共通所有の米国仮特許出願第60/314、490号明細書(2001年8月23日に出願)、発明の名称「傾斜した干渉計」(ヘンリA.ヒル)、現時点では、米国特許出願第10/218、965号明細書(2003年2月27日に公開、公開番号US−2003−0038947)。これらの内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。   Other examples of periodic error correction techniques that may be incorporated into the first embodiment without departing from the scope and spirit of the invention are described in the following references. Commonly owned US Provisional Patent Application No. 60 / 314,490 (filed Aug. 23, 2001), entitled “Inclined Interferometer” (Henri A. Hill), currently US Patent Application No. 10 / 218,965 (published February 27, 2003, publication number US-2003-0038947). These contents are incorporated herein by reference in their entirety.

本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく第1の実施形態に取り入れても良い周期的な誤差の補正技術が、たとえば次の文献に記載されている。共通所有の米国特許第6、137、574号明細書、発明の名称「距離測定における周期的な誤差をキャラクタライズおよび補正するシステムおよび方法ならびに分散干渉分光法」、米国特許第6、252、668b1号明細書、発明の名称「干渉分光システムにおける非線形性を定量化するためのシステムおよび方法」、米国特許第6、246、481号明細書(2001年6月12日に付与)、発明の名称「干渉分光システムにおける非線形性を定量化するためのシステムおよび方法」。3つはすべてヘンリA.ヒルによりものであり、上に引用した3つの特許および特許出願の内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。   A periodic error correction technique that may be incorporated in the first embodiment without departing from the scope and spirit of the present invention is described, for example, in the following document. Commonly owned US Pat. No. 6,137,574, entitled “System and Method for Characterizing and Correcting Periodic Errors in Distance Measurement and Dispersive Interferometry”, US Pat. No. 6,252,668b1 Description, Title of Invention “System and Method for Quantifying Nonlinearity in Interferometric Spectroscopy Systems”, US Pat. No. 6,246,481 (Granted on June 12, 2001), Title of Invention “Systems and Methods for Quantifying Nonlinearity in Interferometric Spectroscopy Systems”. All three are Henry A. The contents of the three patents and patent applications cited above, by Hill, are hereby incorporated by reference in their entirety.

測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果は、要求されるエンド・ユース用途に対して第1の実施形態において補正される。定常的および非定常的な効果の補正に対する技術は、以下の文献に記載されているものと同じである。共通所有の米国仮特許出願第60/335、963号明細書(2001年11月15日に出願)、発明の名称「干渉計におけるガスの屈折度の定常的な非ランダム変化および定常的なランダム変動の効果に対する補正」、現時点では、米国特許出願第10/294、158号明細書(2002年11月14日)、米国仮特許出願第60/352、061号明細書(2002年1月24日に出願)、発明の名称「干渉分光法におけるガスの乱流効果の補正に対する非分散方法および装置」、現時点では、米国特許出願第10/350、522号明細書(2003年1月24日に出願)。両方ともヘンリA.ヒルによるものであり、引用された両方の特許出願の内容は、本明細書において参照により取り入れられている。   The effects of steady and unsteady changes in gas in the measurement paths 12 and 22 are corrected in the first embodiment for the required end use application. Techniques for correction of stationary and non-stationary effects are the same as those described in the following documents. Commonly owned U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 335,963 (filed on Nov. 15, 2001), title of invention "Standing non-random variation of gas refraction in interferometer and stationary random Correction for the Effect of Variation ", currently US patent application Ser. No. 10 / 294,158 (November 14, 2002), US provisional patent application No. 60 / 352,061 (January 24, 2002). No. 10 / 350,522 (January 24, 2003), now entitled "Non-dispersive method and apparatus for correction of gas turbulence effects in interferometry". Filed on). Both Henry A. The contents of both patent applications cited by Hill and cited are hereby incorporated by reference.

こうして、x−y面内での干渉計10のビーム136の測定ビーム成分の方向の変化と差異x10−xの変化とを測定し、これらの変化に対する、ステージ回転の変化により引き起こされる寄与を明らかにすることによって、周期的な誤差と、測定経路におけるガスの効果と、ミラー面51の形状とを、高い空間分解能でx−y面内で基準線に沿って、それがその作業用環境内でマウントされる間に、決定することができる。 Thus, a change in the direction of the measurement beam component of the beam 136 of the interferometer 10 in the xy plane and a change in the difference x 10 -x 1 are measured and the contribution caused by the change in stage rotation to these changes. Reveals the periodic error, the effect of the gas in the measurement path, and the shape of the mirror surface 51 along the reference line in the xy plane with high spatial resolution, which is Can be determined while mounted in the environment.

本発明の重要な特徴は、単一のビーム干渉計を用いて表面の方位変化を測定することであり、測定される変化には、1/dによって与えられるカットオフ周波数以下のすべての空間周波数が含まれる。ここでdは、単一のビーム干渉計における測定ビームの直径である。2つの複光路干渉計たとえば2つのHSPMIのみを用いて表面の方位変化を測定すると、2つの複光路干渉計の測定軸間隔(たとえば図2aにおけるb1に対応する)およびその高調波に等しい空間波長を有する空間周波数のスペクトル成分をすべて失うことになるため、反射面の完全な形状を再生することができない。   An important feature of the present invention is to measure the orientation change of the surface using a single beam interferometer, which includes all spatial frequencies below the cutoff frequency given by 1 / d. Is included. Where d is the diameter of the measurement beam in a single beam interferometer. Measuring the orientation change of the surface using only two double-path interferometers, for example two HSPMIs, the spatial wavelength equal to the measurement axis spacing of the two double-path interferometers (eg corresponding to b1 in FIG. 2a) and its harmonics All the spectral components of the spatial frequency having are lost, so that the complete shape of the reflecting surface cannot be reproduced.

次に、対応する基準線を反射面61に対して生成する。これは、x方向に走査すること、および反射面51における基準線の生成に対して説明した手順を繰り返すことによって行なう。   Next, a corresponding reference line is generated for the reflecting surface 61. This is done by scanning in the x direction and repeating the procedure described for generating the reference line on the reflective surface 51.

エンド・ユース用途において1つの反射面たとえば反射面51内の基準線についての情報のみが要求される場合には、干渉計20内の単一光路の角度干渉計を、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、省略できることが当業者には明らかである。また当業者にとって明らかであるのは、単一の基準線のみを測定する必要があり、第2の干渉計20にはたとえば、他の形態の角度測定用干渉計、たとえば、引用されたツァノイによる論文において図示され説明されたタイプ、および米国特許出願第09/842、556号明細書(2001年4月26日に出願)、発明の名称「動的な角度測定用干渉計」、2002年3月21日に公開(公開番号US−2002−0033951−A1)において図示され説明された角度測定干渉計のタイプを含めることができる、いうことである。   In the case of end-use applications where only information about a single reflective surface, eg, a reference line within reflective surface 51, is required, a single optical path angle interferometer within interferometer 20 can be used from the scope and spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that it can be omitted without departing. It will also be apparent to those skilled in the art that only a single reference line needs to be measured, and the second interferometer 20 may include, for example, other forms of angle measuring interferometers, such as the cited Tsanoy The type illustrated and described in the paper, and US patent application Ser. No. 09 / 842,556 (filed on Apr. 26, 2001), entitled “Dynamic Interferometer for Angle Measurement”, March 2002. That is, the angle-measuring interferometer type illustrated and described in publication on the 21st of the month (publication number US-2002-0033951-A1) can be included.

第1の実施形態の重要な特徴は、干渉計10および20をそれぞれ一体型の光学的アセンブリとすることで、測定精度に対する干渉計の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与できることである。   An important feature of the first embodiment is that the interferometers 10 and 20 are each integrated optical assemblies, which can contribute to increased interferometer stability with respect to measurement accuracy and compact design.

第1の実施形態の重要な利点は、第1の実施形態の特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードを、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なわないイン・プロセス・ウェハ手順の一部として、ウェハの処理に取り入れても良いことである。詳細には、第1および第2の信号を得ることができるのは、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードに対する条件が、一連のイン・プロセス・ウェハ手順の間に満足されて、その後に、x−y面内で基準線に沿って高い空間分解能でミラー面51および61の形状を決定するために用いられるときである。前述した条件は、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードに対するステージの方位16が、2つのHSPMIの出力ビームの測定ビーム成分と角度変位干渉計1010の出力ビームとが公称上はゼロ・シャーとなるようなものである、ということである。条件を満足させる必要があるのは、効果的なイン・プロセス・ミラー・キャラクタリゼーションを維持するためにウェハを処理する際に用いられる時間の小さいサブセットに対してのみである。さらなる結果として、反射面たとえば51および61の基準線によって表わされる形状の時間に対する変化を、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なうことなくその場でモニタしても良い。   An important advantage of the first embodiment is that the special mirror characterization mode of the first embodiment can be used as part of an in-process wafer procedure that does not compromise the throughput of the lithography tool. It may be incorporated into the processing. Specifically, the first and second signals can be obtained because the conditions for a special mirror characterization mode are satisfied during a series of in-process wafer procedures, after which x -When used to determine the shape of mirror surfaces 51 and 61 with high spatial resolution along the reference line in the y plane. The above conditions are such that the stage orientation 16 for a particular mirror characterization mode is such that the measured beam components of the two HSPMI output beams and the output beam of the angular displacement interferometer 1010 are nominally zero shear. It is a thing. The condition needs to be met only for a small subset of time used in processing the wafer to maintain effective in-process mirror characterization. As a further result, the change in shape represented by the reference surfaces of the reflective surfaces, eg 51 and 61, with respect to time may be monitored in-situ without compromising the throughput of the lithography tool.

第1の実施形態には、ステージ16に取り付けられた薄くて細長い高アスペクト比のミラー50および60が含まれており、2つのミラー50および60のそれぞれは、単一の平面反射面51および61を、それぞれ有している。他の形態のオブジェクト・ミラーを、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、第1の実施形態に取り入れても良い。他の形態の一例は、薄くて細長い高アスペクト比のポロ・プリズムであり、たとえば以下の文献に記載されているものである。共通所有の米国特許第6、163、379号明細書(2000年12月19日に付与)、発明の名称「ゴースト反射を低減するための傾斜した波長板を有する干渉計」(ピータ・デ・グルーツ)。この内容は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。   The first embodiment includes thin, elongated, high aspect ratio mirrors 50 and 60 attached to stage 16, each of two mirrors 50 and 60 having a single planar reflective surface 51 and 61. Respectively. Other forms of object mirrors may be incorporated into the first embodiment without departing from the scope and spirit of the present invention. Another example is a thin and elongated high aspect ratio Porro prism, for example, as described in the following document. Commonly owned US Pat. No. 6,163,379 (granted on Dec. 19, 2000), entitled “Interferometer with inclined waveplate to reduce ghost reflection” (Peter de Grouse). This content is incorporated herein by reference in its entirety.

干渉計10および20の第2の実施形態は、受動的ゼロ・シャー・タイプであり、より具体的には図2cにおいて210として概略的に示されるゼロ微分シャー・タイプであり、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および/または60の形状(ミラー50および/または60のそれぞれに対する基準線によって表わされる)を、その場で高い空間分解能でキャラクタライズできるようになされている。干渉計210は、x−y面における反射面の平均傾斜の変化および平均の局所的な傾斜の変化を測定するように、構成および配置される。平均の傾斜は、x−y面内での反射面上の2つの離れた位置(2つの位置を横方向に分離することによって離される)に対するある方向たとえばx方向の距離の差として、定義される。平均の局所的な傾斜は、x−y面内での2つの離れた位置で測定される局所的な傾斜の平均として定義される。   A second embodiment of the interferometers 10 and 20 is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type, schematically shown as 210 in FIG. The shape of the elongated object mirrors 50 and / or 60 mounted on-stage (represented by a reference line for each of the mirrors 50 and / or 60) can be characterized in situ with high spatial resolution. Yes. Interferometer 210 is configured and arranged to measure the change in average tilt of the reflective surface and the change in average local tilt in the xy plane. The average slope is defined as the difference in distance in one direction, for example the x direction, to two separate positions on the reflective surface in the xy plane (separated by separating the two positions laterally). The The average local slope is defined as the average of the local slopes measured at two remote locations in the xy plane.

干渉計210には、直線的変位を測定するためのHSPMIと、一体型の光学的アセンブリ内のミラー50の平均の角度変位を測定するための高安定性平面鏡干渉計とが含まれる。干渉計210を干渉計10としての動作に対して説明するが、干渉計20は類似の仕方で動作することが理解される。直線的変位干渉計に対する入力ビームは、角度変位干渉計の出力ビームの一部であって、アフォーカル・レンズ・システムAFによって2倍だけ広げられて、ミラー50の方位の変化に関係なく直線的変位干渉計の測定ビームの方向が反射面51に直交するようになっている。表面51が方位を角度αだけ変えると、51によって反射されるビームの方向は角度2αだけ変化する。この反射されたビームがアフォーカル・システムを通過してビームが2倍だけ広がると、透過ビームの方向の変化は2αからαに小さくなる。すなわち透過ビームおよび反射面51間の角度は、51の方向に関係しない定数であり、そのため90度となるようにデザインすることができる。AFはアフォーカルに対してである。角度変位干渉計の出力ビームは、個々の基準および測定ビーム成分間の微分シャーがゼロである。その結果、直線的変位干渉計の基準および測定出力ビーム成分間の微分ビーム・シャーがゼロである。すなわち直線的変位干渉計に対する入力ビームが、非常に望ましいゼロ微分ビーム・シャー状態を実現するようにコンディショニングされ、ゼロ微分ビーム・シャーによって、非周期的な非直線的誤差が減少する。   Interferometer 210 includes HSPMI for measuring linear displacement and a high stability plane mirror interferometer for measuring the average angular displacement of mirror 50 in an integrated optical assembly. Although interferometer 210 is described for operation as interferometer 10, it is understood that interferometer 20 operates in a similar manner. The input beam to the linear displacement interferometer is part of the output beam of the angular displacement interferometer and is expanded by a factor of two by the afocal lens system AF, and is linear regardless of the change in the orientation of the mirror 50. The direction of the measurement beam of the displacement interferometer is orthogonal to the reflecting surface 51. When the surface 51 changes its orientation by an angle α, the direction of the beam reflected by 51 changes by an angle 2α. When this reflected beam passes through the afocal system and the beam is spread twice, the change in direction of the transmitted beam is reduced from 2α to α. That is, the angle between the transmitted beam and the reflecting surface 51 is a constant that does not relate to the direction 51, and therefore can be designed to be 90 degrees. AF is for afocal. The output beam of the angular displacement interferometer has zero differential shear between the individual reference and measurement beam components. As a result, the differential beam shear between the linear displacement interferometer reference and the measured output beam components is zero. That is, the input beam to the linear displacement interferometer is conditioned to achieve a highly desirable zero differential beam shear condition, which reduces non-periodic non-linear errors.

ビーム234には、反射面51に接触する直線的および角度変位干渉計の測定ビームが含まれる。ビーム234の経路は、図1の数字12で示される経路に対応する。直線的および角度変位干渉計によって、反射面51のχおよびθの変化が、それぞれ測定される。図2cの直線的変位は、変位χに対応する。角度θは、x−y内および図2cの面内の反射面51の平均の角度方位を表わしている。変位χおよびθの測定値を用いて、システム測定軸に沿っての反射面51の変位を決定し、また距離bだけ離された反射面51上の2つの点に関連する反射面51の方位の平均の変化を決定する。またθは、x−y面内での2つの点に関連する平均の傾斜に等しい。 Beams 234 include linear and angular displacement interferometer measurement beams that contact reflective surface 51. The path of beam 234 corresponds to the path indicated by numeral 12 in FIG. Changes in χ 2 and θ 2 of the reflective surface 51 are measured by linear and angular displacement interferometers, respectively. Linear displacement 2 of Figure 2c corresponds to the displacement chi 2. The angle θ 2 represents the average angular orientation of the reflecting surface 51 in xy and in the plane of FIG. 2c. The measured values of the displacements χ 2 and θ 2 are used to determine the displacement of the reflective surface 51 along the system measurement axis, and the reflective surfaces associated with two points on the reflective surface 51 that are separated by a distance b 2. The average change in 51 orientations is determined. Θ 2 is also equal to the average slope associated with the two points in the xy plane.

x−y面内での反射面51の平均の局所的な傾斜変化は、ビーム方向の変化を測定することによって決定され、ビームの基準および測定ビーム成分は、反射面51によって一旦反射されている。こうするために、角度変位干渉計の基準/測定ビームの一部をビーム・スプリッタBS1によって、ビーム236として反射する。ビーム236の基準および測定ビーム成分のそれぞれによって、反射面51への単一の光路が形成されている。ビーム236の基準および測定ビーム成分は、微分シャー・がゼロである。と言うのは、前述したように、角度変位干渉計の出力ビームの微分ビーム・シャーがゼロだからである。   The average local tilt change of the reflecting surface 51 in the xy plane is determined by measuring the change in beam direction, and the beam reference and the measured beam component are once reflected by the reflecting surface 51. . To do this, a portion of the reference / measurement beam of the angular displacement interferometer is reflected as a beam 236 by the beam splitter BS1. A single optical path to the reflecting surface 51 is formed by each of the reference of the beam 236 and the measurement beam component. The reference and measurement beam components of beam 236 have zero differential shear. This is because, as described above, the differential beam shear of the output beam of the angular displacement interferometer is zero.

ビーム236の成分の平均の伝搬方向の変化を、図2bに概略的に示す角度変位干渉計1010によって測定する。ビーム236は干渉計1010上に入射する。出力ビームには、図2cの面におけるビーム236の基準および測定ビーム成分の平均の伝搬方向についての情報、したがってx方向にb2だけ離れた2つの位置における反射面51の局所的な傾斜の平均についての情報が含まれる。平均の傾斜および平均の局所的な傾斜に関する情報が、電子プロセッサ280およびコンピュータ282によって、平均の角度変位干渉計および干渉計1010内の検出器によって生成される電気的な干渉信号から得られる。   The change in the average propagation direction of the components of the beam 236 is measured by an angular displacement interferometer 1010 shown schematically in FIG. Beam 236 is incident on interferometer 1010. The output beam contains information about the average propagation direction of the reference of the beam 236 and the measurement beam component in the plane of FIG. 2c, and thus the average of the local tilt of the reflective surface 51 at two positions separated by b2 in the x direction. Information is included. Information regarding the average tilt and average local tilt is obtained by the electronic processor 280 and computer 282 from the electrical interference signals generated by the average angular displacement interferometer and detectors in the interferometer 1010.

システム15は通常は、y並進を測定するように動作するが、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をそのx−y面内での基準線に沿ってその場で測定する。ミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位およびx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。   System 15 typically operates to measure y translation, but when operating in a special mirror characterization mode, the shape of mirror surface 51 is aligned along a reference line in its xy plane. Measure on the spot. In the mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction, and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along the reference line. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction plane in the xy plane, contributions due to variations in the translation mechanism that moves the stage 16, periodic non-linearity, and the interferometer 10 And a signal containing information indicative of the steady and unsteady effects of the gas in the measurement path of the 20 beams.

y方向でのステージ16の並進と同時に、干渉計20によってミラー61の方位を、反射面61との干渉計20の測定ビームの固定されたインターセプト・ポイントについて、モニタする。このステップによって、ステージ16の、その並進メカニズム(ベアリング、ドライブ・メカニズムなど)の機械的な寄与による回転を、測定することができる。この情報を用いて、2つの信号が生成される。第1の信号は、干渉計10からのものであり、含まれる情報は、ステージ16の角度方位および反射面51のx−y面の平均の局所的な傾斜を組み合わせたものの変化と、ステージ16の角度方位および基準線に沿う反射面51のx−y面内での平均の傾斜を組み合わせたものの変化とに関するものである。第2の信号は干渉計20からのものであり、含まれる情報は、y方向の変位の関数としてのステージ16の角度方位に関するものである。   Simultaneously with the translation of the stage 16 in the y direction, the orientation of the mirror 61 is monitored by the interferometer 20 with respect to a fixed intercept point of the measurement beam of the interferometer 20 with the reflecting surface 61. This step makes it possible to measure the rotation of the stage 16 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (bearing, drive mechanism, etc.). Using this information, two signals are generated. The first signal is from the interferometer 10 and the information contained therein is a change in the combination of the angular orientation of the stage 16 and the average local tilt of the xy plane of the reflective surface 51 and the stage 16. And the change in the combination of the average inclination in the xy plane of the reflecting surface 51 along the reference line. The second signal is from the interferometer 20 and the information contained relates to the angular orientation of the stage 16 as a function of the displacement in the y direction.

反射面61上の平均の局所的な傾斜および平均の傾斜に関する情報は、反射面51内の基準線の特性を決定する際には用いない。と言うのは、ステージ16の位置が、y方向の走査の間にx方向には変化していないからである。   Information regarding the average local inclination on the reflection surface 61 and the average inclination is not used when determining the characteristics of the reference line in the reflection surface 51. This is because the position of the stage 16 has not changed in the x direction during scanning in the y direction.

電子プロセッサ280およびコンピュータ282では、第1および第2の信号を組み合わせて、x−y面内でのミラー51のその基準線に沿う平均の傾斜および平均の局所的な傾斜、すなわち、<dx/dy>および(dx/dy)localのそれぞれに関して、情報を抽出する。次に、<dx/dy>および(dx/dy)localを、電子プロセッサ280およびコンピュータ282によって、<dx/dy>および(dx/dy)localの積分変換を用いて処理して、x−y面内での基準線のχ変位X(y)をyの関数として得る。<dx/dy>の積分変換によって、X(y)の空間周波数スペクトルについての情報が、基準線の空間周波数≒1/bおよびその高調波に対する感度が低い状態で得られる。また積分変換(dx/dy)localによって、X(y)の空間周波数についての情報が、基準線の空間周波数≒1/(2b)およびその奇数の高調波に対する感度が低い状態で得られる。基準線は、x−y面内での反射面51の表面の直線からのずれを表わすが、x−y面内での直線の方位を表わしてはいない。 In electronic processor 280 and computer 282, the first and second signals are combined to produce an average tilt and an average local tilt of mirror 51 along its reference line in the xy plane, i.e., <dx / Extract information for each of dy> and (dx / dy) local . Next, <dx / dy> and (dx / dy) local are processed by electronic processor 280 and computer 282 using the integral transformation of <dx / dy> and (dx / dy) local to obtain xy The χ displacement X 2 (y) of the reference line in the plane is obtained as a function of y. By the integral conversion of <dx / dy>, information about the spatial frequency spectrum of X 2 (y) is obtained in a state where the spatial frequency of the reference line≈1 / b 2 and its sensitivity to harmonics is low. Also, the integral transformation (dx / dy) local provides information about the spatial frequency of X 2 (y) with a low sensitivity to the spatial frequency of the reference line≈1 / (2b 2 ) and its odd harmonics. . The reference line represents the deviation of the surface of the reflecting surface 51 from the straight line in the xy plane, but does not represent the orientation of the straight line in the xy plane.

変位X(y)を得るための電子プロセッサ280およびコンピュータ282による処理の例としてのアルゴリズムについて説明する。アルゴリズムは、X(y)のそれぞれのフーリエ空間周波数成分の変動に対して最小値を有するX(y)の測定値XM,2()を与えるようにデザインされる。X(y)のフーリエ変換、すなわち、F{X(y)}、に関する情報は、<dx/dy>および(dx/dy)localのフーリエ変換から得られ、以下のようになる。 An algorithm as an example of processing by the electronic processor 280 and the computer 282 for obtaining the displacement X 2 (y) will be described. Algorithm is designed to provide X 2 measurements X M, 2 of X 2 (y) having the minimum value for variations of the respective Fourier spatial frequency components of (y) (). Information about the Fourier transform of X 2 (y), ie F {X 2 (y)}, is obtained from the Fourier transform of <dx / dy> and (dx / dy) local and is as follows:

Figure 0004458855
反射面51と接触しているビームのサイズが有限である効果によって、空間周波数のバンド幅が、F{X(y)}について得られる情報の1/dに制限される。ここでdはビームの直径である。ビームのサイズが有限である効果は、簡単に方程式(4)および(5)に取り入れることができるが、アルゴリズムの重要な特徴を、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく簡単な方法で示すために、ここでは省略している。方程式(4)および(5)から、フーリエ変換F{<dx/dy>}は、空間周波数≒1/bおよびその高調波に関して感度が低いこと、およびフーリエ変換F{<(dx/dy)local>}は、空間周波数≒1/(2b)およびその奇数の高調波に関して感度が低いことが、明らかである。
Figure 0004458855
The effect of the finite size of the beam in contact with the reflecting surface 51 limits the spatial frequency bandwidth to 1 / d of the information obtained for F {X 2 (y)}. Where d is the beam diameter. The effect of finite beam size can be easily incorporated into equations (4) and (5), but presents important features of the algorithm in a simple manner without departing from the scope and spirit of the invention. Therefore, it is omitted here. From equations (4) and (5), the Fourier transform F {<dx / dy>} is less sensitive with respect to the spatial frequency≈1 / b 1 and its harmonics, and the Fourier transform F {<(dx / dy) It is clear that local >} is less sensitive with respect to spatial frequency≈1 / (2b 2 ) and its odd harmonics.

方程式(4)および(5)によって得られるF{X(y)}の変動は、それぞれσ およびσ であり、たとえば方程式(4)および(5)によって与えられる個々のF{X(y)}のパワー・スペクトル分析によって得ることができる。{XM,2(y)}を得るための電子プロセッサ280およびコンピュータ282による処理のためのアルゴリズムを、形式的に次のように表わす。 The variations of F {X 2 (y)} obtained by equations (4) and (5) are σ 3 2 and σ 4 2 respectively, for example the individual F {given by equations (4) and (5) X 2 (y)} power spectrum analysis. An algorithm for processing by electronic processor 280 and computer 282 to obtain {X M, 2 (y)} is formally expressed as:

Figure 0004458855
次に、F{XM,2(y)}の逆フーリエ変換を、電子プロセッサ180およびコンピュータ182によって行なって、XM,2(y)を得る。
Figure 0004458855
Next, an inverse Fourier transform of F {X M, 2 (y)} is performed by electronic processor 180 and computer 182 to obtain X M, 2 (y).

M,2(y)の空間周波数バンド幅は、反射面51と接触しているビームのサイズが有限である効果によりほぼ1/dである。 The spatial frequency bandwidth of X M, 2 (y) is approximately 1 / d due to the effect that the size of the beam in contact with the reflecting surface 51 is finite.

干渉計210のゼロ微分ビーム・シャー特性[微分ビーム・シャーは、あるビームの他のビームに対するビーム・シャーのみを指し、ゼロ微分ビーム・シャーは、両方のビームが同じ方向において同じ量だけシャーされることを意味する]は、単一の光路干渉計を用いて平均の傾斜を測定しまたビーム・コンディショニングを行なうことの結果であるが、ゼロ微分ビーム・シャー特性によって、第2の実施形態の3つの干渉計のそれぞれによって生成される電気的な干渉信号内の周期的な誤差の振幅が小さくなる。しかし周期的な誤差の残りの効果は、第2の実施形態のエンド・ユース用途において必要ならば、測定量<dx/dy>および(dx/dy)localを決定する際に補正される。周期的な誤差の残りの効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。 Interferometer 210 zero differential beam shear characteristics [differential beam shear refers only to the beam shear of one beam relative to the other, where both beams are sheared by the same amount in the same direction. Is the result of measuring the average tilt and beam conditioning using a single optical path interferometer, but with zero differential beam shear characteristics, The amplitude of the periodic error in the electrical interference signal generated by each of the three interferometers is reduced. However, the remaining effects of periodic errors are corrected in determining the measured quantities <dx / dy> and (dx / dy) local if necessary in the end use application of the second embodiment. The description of the technique used to correct the remaining effects of the periodic error is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果は、要求されるエンド・ユース用途に対して第2の実施形態において補正される。測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The effects of steady and unsteady changes in gas in the measurement paths 12 and 22 are corrected in the second embodiment for the required end use application. The description of the technique used to correct the effects of steady and non-stationary changes in gas in the measurement paths 12 and 22 is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

次に、対応する基準線を反射面61に対して生成する。これは、x方向に走査すること、および反射面51における基準線の生成に対して説明した手順を繰り返すことによって行なう。   Next, a corresponding reference line is generated for the reflecting surface 61. This is done by scanning in the x direction and repeating the procedure described for generating the reference line on the reflective surface 51.

第2の実施形態の利点は、第2の実施形態において干渉計の出力ビームのゼロ微分シャーという特徴の結果として、ステージ16の角度方位についての制約(たとえば本発明の第1の実施形態において遭遇するようなもの)がないことである。第1の実施形態においては、ステージ16の向きは好ましくは、局所的な傾斜の変化を測定するために用いられる干渉計の出力ビームの測定ビーム成分のビーム・シャーが公称上はないようにされていた。この制約が第1の実施形態において存在しているのは、局所的な傾斜を測定するために用いられる角度干渉計からの振幅に関して、最適な電気的な干渉信号を得るためである。   The advantages of the second embodiment are the constraints on the angular orientation of the stage 16 (eg encountered in the first embodiment of the present invention) as a result of the zero differential shear feature of the output beam of the interferometer in the second embodiment. There is no such thing. In the first embodiment, the orientation of the stage 16 is preferably such that the beam shear of the measurement beam component of the output beam of the interferometer used to measure the local tilt change is not nominal. It was. This constraint exists in the first embodiment in order to obtain an optimal electrical interference signal with respect to amplitude from the angle interferometer used to measure the local tilt.

第2の実施形態の他の利点は、微分シャーがゼロであるという特徴およびステージ16の角度方位についての制約がないということのさらなる結果として、第2の実施形態のミラー・キャラクタリゼーション・モードを、ウェハの処理に、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なわないイン・プロセス・ウェハ手順の一部として、取り入れても良いことである。さらなる結果として、反射面たとえば51および61の形状の時間についての変化を、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なうことなく、その場でモニタしても良い。   Another advantage of the second embodiment is that, as a further result of the feature that the differential shear is zero and no restriction on the angular orientation of the stage 16, the mirror characterization mode of the second embodiment is The wafer processing may be incorporated as part of an in-process wafer procedure that does not compromise the throughput of the lithography tool. As a further result, changes in the shape of the reflective surfaces, eg 51 and 61, over time may be monitored in-situ without compromising the throughput of the lithography tool.

第2の実施形態の他の利点は、測定される平均の傾斜および測定される平均の局所的な傾斜が、HSPMIによって測定される直線的変位の変化の場合よりも2倍だけ高い空間周波数において情報を含むことである。これは、角度変位干渉計およびHSPMIに対するビーム直径の差の結果である。   Another advantage of the second embodiment is that the measured average slope and measured average local slope are at a spatial frequency that is two times higher than in the case of a change in linear displacement measured by HSPMI. It is to include information. This is a result of the difference in beam diameter for the angular displacement interferometer and HSPMI.

第2の実施形態の重要な特徴は、干渉計10および20をそれぞれ一体型の光学的アセンブリとすることで、測定精度に対する干渉計の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与できることである。   An important feature of the second embodiment is that the interferometers 10 and 20 are each integrated optical assemblies, which can contribute to increased interferometer stability with respect to measurement accuracy and compact design.

第2の実施形態の残りの説明は、本発明の第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The remaining description of the second embodiment is the same as the corresponding portion of the description given in the first embodiment of the present invention.

干渉計10および20の第2の実施形態の変形は、受動的ゼロ・シャー・タイプ、より具体的にはゼロ微分シャー・タイプである。これは、図2dに1210として概略的に示され、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および60の形状(ミラー50および60のそれぞれに対して基準線によって表わされる)を、高い空間分解能でその場でキャラクタライズできるようになされている。第2の実施形態の変形が第2の実施形態と異なる点は、局所的な角度変位についての情報を生成することである。第2の実施形態の変形においては、局所的な角度変位の変化が測定され、第2の実施形態においては、平均の局所的な角度変位の変化が測定される。後述するように、第2の実施形態の変形において用いられる特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードは、第1の実施形態の特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードと同じである。   A variation of the second embodiment of interferometers 10 and 20 is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type. This is shown schematically in FIG. 2d as 1210, the configuration of which is the shape of elongated object mirrors 50 and 60 mounted on stage (represented by a reference line for each of mirrors 50 and 60). Can be characterized on the spot with high spatial resolution. The difference of the second embodiment from the second embodiment is that information about local angular displacement is generated. In a variation of the second embodiment, changes in local angular displacement are measured, and in the second embodiment, changes in average local angular displacement are measured. As will be described later, the special mirror characterization mode used in the modification of the second embodiment is the same as the special mirror characterization mode of the first embodiment.

第2の実施形態の変形の干渉計10および20には、第2の実施形態の要素と同じ要素番号の要素が多く含まれている。同じ要素番号の要素は同様の機能を行なう。x−y面内での反射面51の局所的な傾斜の変化は、反射面51によって一旦反射されたビームの方向変化を測定することによって決定される。こうするために、角度変位干渉計の基準/測定ビームの一部を、ビーム・スプリッタBS3によってビーム1236として送信する。ビーム1236の測定ビーム成分によって、反射面51への単一の光路が形成されている。   The modified interferometers 10 and 20 of the second embodiment include many elements having the same element numbers as the elements of the second embodiment. Elements with the same element number perform similar functions. The change in local inclination of the reflecting surface 51 in the xy plane is determined by measuring the change in the direction of the beam once reflected by the reflecting surface 51. To do this, a portion of the reference / measurement beam of the angular displacement interferometer is transmitted as beam 1236 by beam splitter BS3. A single optical path to the reflecting surface 51 is formed by the measurement beam component of the beam 1236.

ビームの伝搬方向1236の変化は、図2dに示すように角度変位干渉計1010によって測定される。図2bに、角度変位干渉計1010を概略的に示す。   The change in beam propagation direction 1236 is measured by an angular displacement interferometer 1010 as shown in FIG. 2d. FIG. 2 b schematically shows an angular displacement interferometer 1010.

システム15は、通常はy並進を測定するように動作するが、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をその基準線に沿ってその場で測定する。ミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位およびx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。   System 15 normally operates to measure y translation, but when operating in a special mirror characterization mode, it measures the shape of mirror surface 51 in-situ along its reference line. In the mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction, and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along the reference line. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction plane in the xy plane, contributions due to variations in the translation mechanism that moves the stage 16, periodic non-linearity, and the interferometer 10 And a signal containing information indicative of the steady and unsteady effects of the gas in the measurement path of the 20 beams.

ステージ16の方位は好ましくは、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードにおいて、角度変位干渉計1010への入力ビームの測定ビーム成分が、公称上はゼロ・シャーとなるように選択される。   The orientation of stage 16 is preferably selected such that, in a special mirror characterization mode, the measured beam component of the input beam to angular displacement interferometer 1010 is nominally zero shear.

第2の実施形態の変形によって、本発明の第1の実施形態と同様に、局所的な傾斜の変化および平均の傾斜の変化が測定される。結果として、第2の実施形態の変形の残りの説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   As with the first embodiment of the present invention, a variation in local slope and a change in average slope are measured by a modification of the second embodiment. As a result, the remaining description of the modification of the second embodiment is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

第2の実施形態の変形の重要な利点は、第2の実施形態の変形の特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードを、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なわないイン・プロセス・ウェハ手順の一部として、ウェハの処理に取り入れても良いことである。詳細には、第1および第2の信号を得ることができるのは、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードに対する条件が、ウェハ処理の際に用いられる時間のサブセットの間に満足されて、その後に、x−y面内で基準線に沿って高い空間分解能でミラー面51および61の形状を決定するために用いられるときである。前述した条件は、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードに対するステージの方位16が、角度変位干渉計1010への入力ビームの測定ビーム成分が公称上はゼロ・シャーとなるようなものである、ということである。条件を満足させる必要があるのは、効果的なイン・プロセス・ミラー・キャラクタリゼーションを維持するためにウェハを処理する際に用いられる時間の小さいサブセットに対してのみである。さらなる結果として、反射面たとえば51および61の基準線によって表わされる形状の時間に対する変化を、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なうことなくその場でモニタしても良い。   An important advantage of the second embodiment variant is that the special mirror characterization mode of the second embodiment variant is part of an in-process wafer procedure that does not impair the throughput of the lithography tool. As such, it may be incorporated into wafer processing. In particular, the first and second signals can be obtained when the conditions for a special mirror characterization mode are satisfied during a subset of the time used during wafer processing, after which , When used to determine the shape of the mirror surfaces 51 and 61 with high spatial resolution along the reference line in the xy plane. The conditions described above are such that the stage orientation 16 for a particular mirror characterization mode is such that the measured beam component of the input beam to the angular displacement interferometer 1010 is nominally zero shear. It is. The condition needs to be met only for a small subset of time used in processing the wafer to maintain effective in-process mirror characterization. As a further result, the change in shape represented by the reference surfaces of the reflective surfaces, eg 51 and 61, with respect to time may be monitored in-situ without compromising the throughput of the lithography tool.

第2の実施形態の変形の重要な特徴は、干渉計10および20をそれぞれ一体型の光学的アセンブリとすることで、測定精度に対する干渉計の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与できることである。   An important feature of the second embodiment variant is that the interferometers 10 and 20 are each integrated optical assemblies, which can contribute to increased stability of the interferometer with respect to measurement accuracy and compact design. is there.

干渉計10および20の第3の実施形態には、能動的ゼロ・シャー・タイプの干渉計が含まれている。これは、図2eに310として概略的に示され、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および60の形状(ミラー50および60のそれぞれに対して基準線によって表わされる)を、高い空間分解能でその場でキャラクタライズできるようになされている。干渉計310の構成および配置は、x−y面内での反射面の平均の傾斜の変化および局所的な傾斜の変化を測定するようになされている。平均の傾斜は、x−y面内での反射面上の2つの離れた位置(その2つの位置を横方向に分離することによって離される)に対するある方向たとえばx方向における距離の差として定義される。   A third embodiment of interferometers 10 and 20 includes an active zero shear type interferometer. This is shown schematically in FIG. 2e as 310, the configuration of which is the shape of elongated object mirrors 50 and 60 mounted on stage (represented by a reference line for each of mirrors 50 and 60). Can be characterized on the spot with high spatial resolution. The configuration and arrangement of the interferometer 310 is adapted to measure changes in the average tilt and local tilt of the reflecting surface in the xy plane. The average slope is defined as the difference in distance in one direction, for example the x direction, relative to two distant positions on the reflective surface in the xy plane (separated by separating the two positions laterally). The

干渉計310は、2つの能動的ゼロ・シャー平面鏡干渉計を含んでいる。干渉計310を、干渉計10としての動作に対して説明する。第3の実施形態において用いられる能動的ゼロ・シャー干渉計は、以下の文献に記載される能動的ゼロ・シャー干渉計と同じである。前述の共通所有の米国仮特許出願第60/356、393号明細書(2002年2月12日に出願)、発明の名称「入力測定ビーム成分および出力基準ビーム成分を向けなおす動的なビーム・ステアリング部材を有する干渉計」(ヘンリA.ヒル)、現時点では、米国特許出願第10/364、666号明細書(2003年2月11日に出願)。この文献は本明細書において参照により全体として取り入れられている。その出願で説明されているように、ビーム・ステアリング・ミラーに備わるビーム・ステアリング能力は、フィードバックまたはフィード・フォワード信号によって測定オブジェクト・ミラーに垂直な経路上にビームを維持するために用いられる。ここでは、干渉計10によって得られるミラー50の方位に関する情報を、フィード・フォワード・モードで用いる。能動的ゼロ・シャー干渉計の他の形態を、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、第3の実施形態に取り入れても良い。たとえば以下の文献に記載されているものである。PCT特許出願(2000年5月5日に出願)、発明の名称「角度および距離を測定するための動的なビーム・ステアリング・アセンブリを有する干渉分光システム」、2000年11月19日に公開(公開番号00/66969)、米国仮特許出願第60/201、457号明細書(2000年5月3日に出願)、発明の名称「光ビームの差分経路を測定および/または制御するための装置および方法」、現時点では、米国特許出願第09/842、556号明細書、2002年3月21日に公開(公開番号US−2002−0033951)、米国仮特許出願第60/314、570号明細書(2001年8月23日に出願)、発明の名称「入力ビームの方向を制御する動的干渉計」、現時点では、米国特許出願第10/226、591号明細書、2003年3月6日に公開(公開番号US−2003−0043384)。この3つの出願は、ヘンリA.ヒルの名義であり、本明細書において参照により全体として取り入れられている。   Interferometer 310 includes two active zero shear plane mirror interferometers. Interferometer 310 will be described for operation as interferometer 10. The active zero shear interferometer used in the third embodiment is the same as the active zero shear interferometer described in the following document. No. 60 / 356,393 (filed on Feb. 12, 2002), commonly owned U.S. Provisional Patent Application No. 60/356, filed earlier, entitled “Dynamic Beam Redirecting Input Measurement Beam Component and Output Reference Beam Component”. Interferometer with steering member "(Henry A. Hill), currently US patent application Ser. No. 10 / 364,666 (filed on Feb. 11, 2003). This document is incorporated herein by reference in its entirety. As described in that application, the beam steering capability provided by the beam steering mirror is used to maintain the beam on a path perpendicular to the measurement object mirror by feedback or feed forward signals. Here, information regarding the orientation of the mirror 50 obtained by the interferometer 10 is used in the feed forward mode. Other forms of active zero shear interferometers may be incorporated into the third embodiment without departing from the scope and spirit of the present invention. For example, it is described in the following literature. PCT patent application (filed on May 5, 2000), title of invention “Interferometric Spectroscopy System with Dynamic Beam Steering Assembly for Measuring Angles and Distances”, published on November 19, 2000 ( Publication No. 00/66969), US Provisional Patent Application No. 60 / 201,457 (filed on May 3, 2000), title of the invention "Apparatus for measuring and / or controlling the differential path of a light beam" And method ", currently US patent application Ser. No. 09 / 842,556, published March 21, 2002 (publication number US-2002-0033951), US provisional patent application 60 / 314,570. (Filed on August 23, 2001), title of invention "Dynamic Interferometer Controlling Direction of Input Beam", currently US patent application Ser. No. 10 / 226,591. Specification, published on March 6, 2003 (Publication No. US-2003-0043384). The three applications are Henry A. Hill's name, which is incorporated herein by reference in its entirety.

ビーム334には、反射面51に接触する2つのゼロ・シャー干渉計の測定ビームが含まれている。ビーム334の経路は、図1に数字12で示される経路に対応する。2つのゼロ・シャー干渉計によって、反射面51の対応する測定軸に沿っての変位χおよびχ30の変化が、それぞれ測定される。図2eの変位s3およびs30が、変位χおよびχ30に対応する。変位χおよびχ30の測定値を用いて、サブシステム測定軸に沿っての反射面51の変位を決定し、またx−y面内で距離bだけ離された反射面51上の2つの点に関連する反射面51の方位の平均の変化を決定す。 The beam 334 includes two zero shear interferometer measurement beams that contact the reflective surface 51. The path of beam 334 corresponds to the path indicated by numeral 12 in FIG. Two zero shear interferometers measure the changes in displacements χ 3 and χ 30 along the corresponding measurement axis of the reflective surface 51, respectively. Displacement s3 and s30 in FIG. 2e corresponds to the displacement chi 3 and chi 30. The measured values of the displacements χ 3 and χ 30 are used to determine the displacement of the reflective surface 51 along the subsystem measurement axis, and 2 on the reflective surface 51 separated by a distance b 3 in the xy plane. The average change in orientation of the reflective surface 51 associated with one point is determined.

x−y面内での反射面51の局所的な傾斜の変化は、反射面51によって一旦反射されたビーム方向の変化を測定することによって決定される。こうするために、χを測定する能動的ゼロ・シャー干渉計の出力ビームの一部を、ビーム・スプリッタBS4によって、ビーム336として反射する。ビーム336の測定ビーム成分によって、反射面51への単一の光路が形成されている。 A change in local inclination of the reflecting surface 51 in the xy plane is determined by measuring a change in the beam direction once reflected by the reflecting surface 51. To do this, a portion of the output beam of an active zero shear interferometer that measures χ 3 is reflected as beam 336 by beam splitter BS4. A single optical path to the reflecting surface 51 is formed by the measurement beam component of the beam 336.

ビーム336の伝搬方向の変化を、図2bに概略的に示す角度変位干渉計1010によって測定する。能動的ゼロ・シャー干渉計を用いる結果、ビーム336の基準および測定ビーム成分間の微分ビーム・シャーがゼロとなり、またビーム336の成分のそれぞれに対してビーム・シャーが低減される。角度変位干渉計測定についての第3の実施形態の残りの説明は、第1および第2の実施形態において角度変位干渉計測定に対して行なった説明の対応する部分と同じである。図2fを参照しても良い。図2fは、図2eの中心のサブアセンブリの概略的な分解斜視図を示しており、PBS、プリズム、およびポロ・プリズムを含む。図2gに、ビームb1が、図2fのサブアセンブリの1つのブランチを通ってミラー上の2つの別個の位置の一方との間で伝搬するときの移動経路を示す。   The change in the propagation direction of the beam 336 is measured by an angular displacement interferometer 1010 shown schematically in FIG. As a result of using an active zero shear interferometer, the differential beam shear between the reference and measurement beam components of beam 336 is zero, and the beam shear is reduced for each of the components of beam 336. The remaining description of the third embodiment for the angular displacement interferometer measurement is the same as the corresponding portion of the description made for the angular displacement interferometer measurement in the first and second embodiments. Reference may be made to FIG. FIG. 2f shows a schematic exploded perspective view of the central subassembly of FIG. 2e, including PBS, prism, and polo prism. FIG. 2g shows the path of travel as beam b1 propagates through one branch of the subassembly of FIG. 2f to one of two distinct locations on the mirror.

システム15は、通常はy並進を測定するように動作するが、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をそのx−y面内での基準線に沿ってその場で測定する。ミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位およびx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。   System 15 normally operates to measure y translation, but when operating in a special mirror characterization mode, the shape of mirror surface 51 is aligned along a reference line in its xy plane. Measure on the spot. In the mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction, and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along the reference line. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction plane in the xy plane, contributions due to variations in the translation mechanism that moves the stage 16, periodic non-linearity, and the interferometer 10 And a signal containing information indicative of the steady and unsteady effects of the gas in the measurement path of the 20 beams.

y方向でのステージ16の並進と同時に、干渉計20によってミラー61の方位を、反射面61との干渉計20の測定ビームの固定されたインターセプト・ポイントについて、モニタする。このステップによって、ステージ16の、その並進メカニズム(ベアリング、ドライブ・メカニズムなど)の機械的な寄与による回転を、測定することができる。この情報を用いて、2つの信号が生成される。第1の信号は、干渉計10からのものであり、含まれる情報は、ステージ16の角度方位および反射面51のx−y面内での局所的な傾斜を組み合わせたものの変化と、ステージ16の角度方位および反射面51のx−y面内での平均の傾斜を組み合わせたものの変化とに関するものである。第2の信号は干渉計20からのものであり、含まれる情報は、y方向の変位の関数としてのステージ16の角度方位に関するものである。   Simultaneously with the translation of the stage 16 in the y direction, the orientation of the mirror 61 is monitored by the interferometer 20 with respect to a fixed intercept point of the measurement beam of the interferometer 20 with the reflecting surface 61. This step makes it possible to measure the rotation of the stage 16 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (bearing, drive mechanism, etc.). Using this information, two signals are generated. The first signal is from the interferometer 10 and the information contained therein is a change in the combination of the angular orientation of the stage 16 and the local tilt of the reflective surface 51 in the xy plane, and the stage 16. And a change in the combination of the average inclination in the xy plane of the reflecting surface 51. The second signal is from the interferometer 20 and the information contained relates to the angular orientation of the stage 16 as a function of the displacement in the y direction.

反射面61上の局所的な傾斜および平均の傾斜に関する情報は、反射面51内の基準線の特性を決定する際には用いない。と言うのは、ステージ16の位置が、y方向の走査の間にx方向には変化していないからである。   Information regarding the local inclination and the average inclination on the reflecting surface 61 is not used when determining the characteristics of the reference line in the reflecting surface 51. This is because the position of the stage 16 has not changed in the x direction during scanning in the y direction.

第1および第2の信号を電子プロセッサ380およびコンピュータ382で処理して、x−y面内でのミラー51のその基準線に沿う平均の傾斜および局所的な傾斜、すなわち、<dx/dy>および(dx/dy)localのそれぞれに関して、情報を抽出する。次に、<dx/dy>および(dx/dy)localを、電子プロセッサ380およびコンピュータ382によって、<dx/dy>および(dx/dy)localの積分変換を用いて処理して、x−y面内での基準線のχ変位X(y)をyの関数として得る。第3の実施形態における処理の説明は、第1の実施形態における対応する処理に対して行なった説明と同じである。基準線は、x−y面内での反射面51の表面の直線からのずれを表わすが、x−y面内での直線の方位を表わしてはいない。 The first and second signals are processed by electronic processor 380 and computer 382 to obtain an average and local tilt of mirror 51 along its reference line in the xy plane, i.e. <dx / dy>. And information for each of (dx / dy) local . Next, <dx / dy> and (dx / dy) local are processed by electronic processor 380 and computer 382 using the integral transformation of <dx / dy> and (dx / dy) local to obtain xy In-plane χ displacement X 3 (y) of the reference line is obtained as a function of y. The description of the processing in the third embodiment is the same as that described for the corresponding processing in the first embodiment. The reference line represents the deviation of the surface of the reflecting surface 51 from the straight line in the xy plane, but does not represent the orientation of the straight line in the xy plane.

第3の実施形態の利点は、周期的な誤差の効果が、能動的ゼロ・シャー干渉計を用いる結果、一般的に低減されることである。しかし周期的な誤差の残りの効果は、エンド・ユース用途で必要ならば、第3の実施形態において、測定量<dx/dy>および(dx/dy)localを決定する際に補正される。周期的な誤差の残りの効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。 The advantage of the third embodiment is that the effect of periodic errors is generally reduced as a result of using an active zero shear interferometer. However, the remaining effects of periodic errors are corrected in determining the measured quantities <dx / dy> and (dx / dy) local in the third embodiment, if necessary for end-use applications. The description of the technique used to correct the remaining effects of the periodic error is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果は、要求されるエンド・ユース用途に対して第3の実施形態において補正される。測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The effects of steady and non-stationary changes in gas in the measurement paths 12 and 22 are corrected in the third embodiment for the required end use application. The description of the technique used to correct the effects of steady and non-stationary changes in gas in the measurement paths 12 and 22 is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

次に、対応する基準線を反射面61に対して生成する。これは、x方向に走査すること、および反射面51における基準線の生成に対して説明した手順を繰り返すことによって行なう。   Next, a corresponding reference line is generated for the reflecting surface 61. This is done by scanning in the x direction and repeating the procedure described for generating the reference line on the reflective surface 51.

第3の実施形態の利点は、第3の実施形態において干渉計の出力ビームのゼロ・シャーという特徴の結果として、ステージ16の角度方位についての制約(たとえば本発明の第1の実施形態において遭遇するようなもの)がないことである。第1の実施形態においては、ステージ16の向きは好ましくは、局所的な傾斜の変化を測定するために用いられる干渉計の出力ビームの測定ビーム成分のビーム・シャーが公称上はないようにされていた。この制約が第1の実施形態においておよび第2の実施形態の変形において存在しているのは、局所的な傾斜を測定するために用いられる角度干渉計からの振幅に関して、最適な電気的な干渉信号を得るためである。   The advantage of the third embodiment is that, as a result of the zero shear feature of the output beam of the interferometer in the third embodiment, constraints on the angular orientation of the stage 16 (eg encountered in the first embodiment of the present invention). There is no such thing. In the first embodiment, the orientation of the stage 16 is preferably such that the beam shear of the measurement beam component of the output beam of the interferometer used to measure the local tilt change is not nominal. It was. This constraint exists in the first embodiment and in a variant of the second embodiment that is optimal electrical interference with respect to amplitude from the angle interferometer used to measure the local tilt. This is to obtain a signal.

第3の実施形態の他の利点は、ゼロ・シャーという特徴およびステージ16の角度方位についての制約がないということの結果として、第3の実施形態のミラー・キャラクタリゼーション・モードを、ウェハの処理に、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なわないイン・プロセス・ウェハ手順の一部として、取り入れても良いことである。さらなる結果として、反射面たとえば51および61の形状の時間についての変化を、リソグラフィ・ツールのスルー・プットを損なうことなく、その場でモニタしても良い。   Another advantage of the third embodiment is that, as a result of the zero shear feature and the absence of constraints on the angular orientation of the stage 16, the mirror characterization mode of the third embodiment can be used for wafer processing. In addition, it may be incorporated as part of an in-process wafer procedure that does not compromise the throughput of the lithography tool. As a further result, changes in the shape of the reflective surfaces, eg 51 and 61, over time may be monitored in-situ without compromising the throughput of the lithography tool.

干渉計10および20内の2つの能動的ゼロ・シャー干渉計および角度変位干渉計1010には、第3の実施形態における一体型の光学的アセンブリが含まれている。これは、一体型の光学的アセンブリを用いることで、測定精度に対する干渉計10および20の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与するという、第3の実施形態の重要な特徴である。   Two active zero shear and angular displacement interferometers 1010 in interferometers 10 and 20 include the integrated optical assembly in the third embodiment. This is an important feature of the third embodiment that using an integrated optical assembly contributes to increased stability of the interferometers 10 and 20 with respect to measurement accuracy and compact design.

第3の実施形態の残りの説明は、本発明の第1および第2の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The remaining description of the third embodiment is the same as the corresponding portion of the description given in the first and second embodiments of the present invention.

本発明の最初の3つの実施形態では、反射面51および61の表面において、x−y面内で高い空間分解能で基準線が決定されている。本発明の次の3つの実施形態では、反射面51および61のそれぞれにおいて、x−y面内で高い空間分解能で一対の基準線が、ステージ16をx−y面に直交してすなわちz軸に沿って走査または変位させることなく、決定される。   In the first three embodiments of the present invention, the reference lines are determined with high spatial resolution in the xy plane on the surfaces of the reflecting surfaces 51 and 61. In the next three embodiments of the present invention, in each of the reflective surfaces 51 and 61, a pair of reference lines with high spatial resolution in the xy plane makes the stage 16 orthogonal to the xy plane, that is, the z axis. Without being scanned or displaced along.

干渉計10および20の第4の実施形態は、平面鏡タイプである。これは、図3aに410として概略的に示され、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および60の形状(ミラー50および60のそれぞれに対して一対の基準線によって表わされる)を、2つのx−y面内で高い空間分解能でその場でキャラクタライズできるようになされている。基準線対は、反射面51および61内にある。   The fourth embodiment of the interferometers 10 and 20 is a plane mirror type. This is shown schematically in FIG. 3a as 410, the configuration of which is represented by the shape of elongated object mirrors 50 and 60 mounted on stage (a pair of reference lines for each of mirrors 50 and 60). Can be characterized in situ with high spatial resolution in the two xy planes. The reference line pair is in the reflective surfaces 51 and 61.

図3aおよび3bに概略的に示す干渉計サブシステム410には、2つの干渉計サブシステムが含まれている。2つの干渉計サブシステムはそれぞれ、第1の実施形態の干渉計サブシステム110と同じである。2つの干渉計サブシステムは、距離bだけz方向に離されており、一体型の光学的アセンブリ内で積層状に組み合わされている。図3aおよび3bの同じ番号の要素は、図3aおよび3bで同様の機能を果たすのに十分なサイズの単一の要素を表わしており、そのため、部品の数が減り、一体型の光学的アセンブリの構成の一因となっている。2つの干渉計サブシステムによって、対応する測定軸に沿う反射面51の変位xおよびx40と変位x104およびx140との変化が、測定される。変位xおよびx40と変位x104およびx140とは、図3aおよび3bのそれぞれにおける変位sおよびs40と変位s104およびs140とに、それぞれ対応する。 The interferometer subsystem 410 shown schematically in FIGS. 3a and 3b includes two interferometer subsystems. Each of the two interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem 110 of the first embodiment. Two interferometer subsystems, the distance b 5 only are separated in the z-direction, it is combined in layers in the optical assembly integrated. The same numbered elements in FIGS. 3a and 3b represent a single element of sufficient size to perform a similar function in FIGS. 3a and 3b, thus reducing the number of parts and the integrated optical assembly. This is one of the causes. Two interferometer subsystems measure changes in the displacements x 4 and x 40 and the displacements x 104 and x 140 of the reflecting surface 51 along the corresponding measurement axis. The displacements x 4 and x 40 and the displacements x 104 and x 140 correspond to the displacements s 4 and s 40 and the displacements s 104 and s 140 in FIGS. 3a and 3b, respectively.

変位xおよびx40は、図3aの1つのx−y面内にある。変位x104およびx140は、図3bの第2のx−y面内にある。第1および第2のx−y面は、z方向に距離bだけ離れている。変位xおよびx40と変位x104およびx140との測定値を用いて、z方向に距離bだけ離れているサブシステム測定軸に沿う反射面51の変位を決定する。変位xおよびx40の差と変位x104およびx140の差との測定値を用いて、第1および第2のそれぞれのx−y面内での反射面51の平均の傾斜を決定する。第4の実施形態における平均の傾斜の定義は、本発明の第1の実施形態において与えられた平均の傾斜の定義と同じである。第1および第2のx−y面内での反射面51の局所的な傾斜の変化を、反射面51によって距離bだけ離された位置でそれぞれ一旦反射されている2つのビームの方向の変化を測定することによって、決定する。 Displacement x 4 and x 40 are in one the x-y plane within Figure 3a. The displacements x 104 and x 140 are in the second xy plane of FIG. 3b. The first and second xy planes are separated by a distance b 5 in the z direction. Using the measured values of the displacement x 4 and x 40 and the displacement x 104 and x 140, to determine the displacement of the reflective surface 51 along the subsystem measurement axes are separated by a distance b 5 in the z-direction. Using the difference between the displacement x 4 and x 40 and a measurement of the difference of the displacement x 104 and x 140, to determine the slope of the average of the first and second respective the x-y plane within the reflecting surface 51 at the . The definition of average slope in the fourth embodiment is the same as the definition of average slope given in the first embodiment of the present invention. A change in the local inclination of the reflecting surface 51 in the first and second xy planes in the directions of the two beams once reflected at positions separated by the distance b 5 by the reflecting surface 51 respectively. Determine by measuring the change.

システム15は、通常はy並進を測定するように動作するが、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をその基準線に沿ってその場で測定する。特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を、z方向に離れた一対の基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位および第1および第2のx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。ステージ16の方位は好ましくは、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードにおいて、4つのHSPMIの出力ビームの測定ビーム成分と2つの角度変位干渉計1010への入力ビームとが、公称上はゼロ・シャーとなるように選択される。   System 15 normally operates to measure y translation, but when operating in a special mirror characterization mode, it measures the shape of mirror surface 51 in-situ along its reference line. In a special mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along a pair of reference lines spaced in the z direction. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction surface in the first and second xy planes, the contribution due to the variation in the translation mechanism that moves the stage 16 and the periodic nonlinearity A signal is generated that includes information indicating the characteristics and the steady and non-stationary effects of the gas in the measurement path of the beams of the interferometers 10 and 20. The orientation of stage 16 is preferably in a special mirror characterization mode, where the measured beam components of the four HSPMI output beams and the input beams to the two angular displacement interferometers 1010 are nominally zero shear. Selected to be.

y方向でのステージ16の並進と同時に、干渉計20によってミラー61の方位を、反射面61との干渉計20の測定ビームの固定されたインターセプト・ポイントについて、モニタする。このステップによって、ステージ16の、その並進メカニズム(ベアリング、ドライブ・メカニズムなど)の機械的な寄与による回転を、測定することができる。この情報を用いて、2つの信号が生成される。第1の信号は、干渉計10からのものであり、ステージ16の角度方位および反射面51の局所的な傾斜を組み合わせたものの変化と、ステージ16の角度方位および2本の基準線に沿う反射面51の平均の傾斜を組み合わせたものの変化とに関する4つの信号の組を含んでいる。第2の信号は干渉計20からのものであり、含まれる情報は、y方向の変位の関数としてのステージ16の角度方位に関するものである。   Simultaneously with the translation of the stage 16 in the y direction, the orientation of the mirror 61 is monitored by the interferometer 20 with respect to a fixed intercept point of the measurement beam of the interferometer 20 with the reflecting surface 61. This step makes it possible to measure the rotation of the stage 16 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (bearing, drive mechanism, etc.). Using this information, two signals are generated. The first signal is from the interferometer 10 and changes in the combination of the angular orientation of the stage 16 and the local tilt of the reflecting surface 51 and the reflection along the angular orientation of the stage 16 and the two reference lines. It includes a set of four signals related to changes in the combined average slope of the surface 51. The second signal is from the interferometer 20 and the information contained relates to the angular orientation of the stage 16 as a function of the displacement in the y direction.

反射面61上の局所的な傾斜に関する情報は、反射面51内の2本の基準線の特性を決定する際には用いない。と言うのは、ステージ16の位置が、y方向の走査の間にx方向には変化していないからである。第1および第2の信号を電子プロセッサ480およびコンピュータ482で処理して、2本の基準線に沿うミラー51の平均の傾斜および局所的な傾斜を得る。すなわち、<dx/dy>および((dx/dy)local(それぞれ、基準線の一方に沿って)、ならびに<dx/dy>および((dx/dy)local(それぞれ、2本の基準線の2番目に沿って)である。次に、<dx/dy>、((dx/dy)local、<dx/dy>、および((dx/dy)localを、電子プロセッサ480およびコンピュータ482内で、<dx/dy>、((dx/dy)local、<dx/dy>、および((dx/dy)localの積分変換を用いて処理して、第1および第2のx−y面内での2本の基準線のχ変位X(y)およびX40(y)をyの関数として得る。第4の実施形態における処理の説明は、第1の実施形態における対応する処理に対して行なった説明と同じである。 Information regarding the local inclination on the reflecting surface 61 is not used when determining the characteristics of the two reference lines in the reflecting surface 51. This is because the position of the stage 16 has not changed in the x direction during scanning in the y direction. The first and second signals are processed by electronic processor 480 and computer 482 to obtain the average tilt and local tilt of mirror 51 along the two reference lines. That is, <dx / dy> 4 and ((dx / dy) local ) 4 (each along one of the baselines), and <dx / dy> 5 and ((dx / dy) local ) 5 (respectively Along the second of the two reference lines). Next, <dx / dy> 4 , ((dx / dy) local ) 4 , <dx / dy> 5 , and ((dx / dy) local ) 5 are converted into <dx / dy> local in electronic processor 480 and computer 482. / Dy> 4 , ((dx / dy) local ) 4 , <dx / dy> 5 , and ((dx / dy) local ) 5 using the integral transformation to process the first and second x− Obtain χ displacements X 4 (y) and X 40 (y) of two reference lines in the y plane as a function of y. The description of the processing in the fourth embodiment is the same as that described for the corresponding processing in the first embodiment.

周期的な誤差の効果は、第4の実施形態のエンド・ユース用途において必要ならば、<dx/dy>、((dx/dy)local、<dx/dy>、および((dx/dy)localを決定する際に補正される。周期的な誤差の効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。 If the effect of periodic error is necessary in the end use application of the fourth embodiment, <dx / dy> 4 , ((dx / dy) local ) 4 , <dx / dy> 5 , and (( dx / dy) local ) is corrected in determining 5 . The description of the technique used to correct the effect of the periodic error is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果は、要求されるエンド・ユース用途に対して第4の実施形態において補正される。測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The effects of steady and unsteady changes in gas in the measurement paths 12 and 22 are corrected in the fourth embodiment for the required end use application. The description of the technique used to correct the effects of steady and non-stationary changes in gas in the measurement paths 12 and 22 is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

第4の実施形態の利点は、ステージ・ミラーの反射面内の2本の基準線の形状を、ステージ16をz方向に走査または変位させる必要なく決定できることである。   The advantage of the fourth embodiment is that the shape of the two reference lines in the reflecting surface of the stage mirror can be determined without having to scan or displace the stage 16 in the z direction.

第4の実施形態の重要な特徴は、干渉計10および20をそれぞれ一体型の光学的アセンブリとすることで、測定精度に対する干渉計の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与できることである。   An important feature of the fourth embodiment is that the interferometers 10 and 20 are each integrated optical assemblies, which can contribute to increased interferometer stability with respect to measurement accuracy and compact design.

第4の実施形態の残りの説明は、本発明の第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The remaining description of the fourth embodiment is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment of the present invention.

干渉計10および20の第5の実施形態は、ゼロ微分シャー・タイプである。これは、図3cおよび3dに510として概略的に示され、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および60の形状(ミラー50および60のそれぞれに対して一対の基準線によって表わされる)を、2つのx−y面内で高い空間分解能でその場でキャラクタライズできるようになされている。基準線対は、反射面51および61の表面内にある。   The fifth embodiment of the interferometers 10 and 20 is a zero differential shear type. This is shown schematically as 510 in FIGS. 3c and 3d, which configuration is the shape of the elongated object mirrors 50 and 60 mounted on stage (a pair of reference lines for each of mirrors 50 and 60). Can be characterized in situ with high spatial resolution in the two xy planes. The reference line pair is in the surface of the reflecting surfaces 51 and 61.

図3cおよび3dに概略的に示す干渉計サブシステム510には、2つの干渉計サブシステムが含まれている。2つの干渉計サブシステムはそれぞれ、第2の実施形態の干渉計サブシステム210と同じである。2つの干渉計サブシステムは、距離bだけz方向に離されており、一体型の光学的アセンブリ内の積層物として組み合わされている。図3cおよび3dの同じ番号の要素は、図3cおよび3dにおいて同様の機能を果たすのに十分なサイズの単一の要素を表わしているため、部品の数が減り、一体型の光学的アセンブリの構成に寄与している。干渉計サブシステムによって、図3cおよび3dの距離bだけ離された2つのx−y面内での反射面の、サブシステム測定軸に沿う反射面51の変位χおよびχ50の変化、平均の傾斜<dx/dy>および<dx/dy>50の変化、および平均の局所的な傾斜<(dx/dy)localおよび<(dx/dy)local50の変化が測定される。変位χおよびχ50は、図3cおよび3dのそれぞれにおける変位s5およびs50に、それぞれ対応する。変位χ、平均の傾斜<dx/dy>、および平均の局所的な傾斜<(dx/dy)localは、図3cの一方のx−y面内にある。変位χ50、平均の傾斜<dx/dy>50、および平均の局所的な傾斜<(dx/dy)local50は、図3dの第2のx−y面内にある。第1および第2のx−y面は、z方向に距離bだけ離されている。平均の傾斜および平均の局所的な傾斜の定義は、本発明の第2の実施形態において与えられた平均の傾斜および平均の局所的な傾斜の対応する定義と同じである。 The interferometer subsystem 510 shown schematically in FIGS. 3c and 3d includes two interferometer subsystems. Each of the two interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem 210 of the second embodiment. The two interferometer subsystems are separated in the z-direction by a distance b 7 and are combined as a stack in an integrated optical assembly. The same numbered elements in FIGS. 3c and 3d represent a single element of sufficient size to perform a similar function in FIGS. 3c and 3d, thus reducing the number of parts and reducing the integral optical assembly. Contributes to the composition. Changes in the displacements χ 5 and χ 50 of the reflective surface 51 along the subsystem measurement axis of the reflective surface in two xy planes separated by a distance b 7 in FIGS. 3c and 3d by the interferometer subsystem, Changes in average slope <dx / dy> 5 and <dx / dy> 50 , and changes in average local slope <(dx / dy) local > 5 and <(dx / dy) local > 50 are measured. The The displacements χ 5 and χ 50 correspond to the displacements s 5 and s 50 in FIGS. 3c and 3d, respectively. The displacement χ 5 , the average slope <dx / dy> 5 , and the average local slope <(dx / dy) local > 5 are in one xy plane of FIG. 3c. The displacement χ 50 , the average slope <dx / dy> 50 , and the average local slope <(dx / dy) local > 50 are in the second xy plane of FIG. 3d. The first and second xy planes are separated by a distance b 7 in the z direction. The definitions of mean slope and mean local slope are the same as the corresponding definitions of mean slope and mean local slope given in the second embodiment of the invention.

x−y面内での反射面51の平均の局所的な傾斜の変化を、反射面51によってy方向に距離bだけ離された位置でそれぞれ一旦反射されている基準および測定ビームの方向の変化を測定することによって、決定する。 Changes in the average local inclination of the reflecting surface 51 in the xy plane are reflected in the direction of the reference and measurement beams once reflected by the reflecting surface 51 at positions separated by a distance b 6 in the y direction. Determine by measuring the change.

システム15は、通常はy並進を測定するように動作するが、ミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をその一対の基準線に沿ってその場で測定する。ミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を、z方向に離れた一対の基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位およびx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。   System 15 typically operates to measure y translation, but when operating in the mirror characterization mode, it measures the shape of mirror surface 51 in situ along its pair of reference lines. In the mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along a pair of reference lines separated in the z direction. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction plane in the xy plane, contributions due to variations in the translation mechanism that moves the stage 16, periodic non-linearity, and the interferometer 10 And a signal containing information indicative of the steady and unsteady effects of the gas in the measurement path of the 20 beams.

y方向でのステージ16の並進と同時に、干渉計20によってミラー61の方位を、反射面61との干渉計20の測定ビームの固定されたインターセプト・ポイントについて、モニタする。このステップによって、ステージ16の、その並進メカニズム(ベアリング、ドライブ・メカニズムなど)の機械的な寄与による回転を、測定することができる。この情報を用いて、2つの信号が生成される。第1の信号は、干渉計10からのものであり、ステージ16の角度方位および反射面51の局所的な傾斜を組み合わせたものの変化と、ステージ16の角度方位および基準線対に沿う反射面51の平均の傾斜を組み合わせたものの変化とに関する4つの信号の組を含んでいる。第2の信号は干渉計20からのものであり、含まれる情報は、y方向の変位の関数としてのステージ16の角度方位に関するものである。   Simultaneously with the translation of the stage 16 in the y direction, the orientation of the mirror 61 is monitored by the interferometer 20 with respect to a fixed intercept point of the measurement beam of the interferometer 20 with the reflecting surface 61. This step makes it possible to measure the rotation of the stage 16 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (bearing, drive mechanism, etc.). Using this information, two signals are generated. The first signal is from the interferometer 10, a change in the combination of the angular orientation of the stage 16 and the local tilt of the reflective surface 51, and the reflective surface 51 along the angular orientation of the stage 16 and a reference line pair. 4 sets of signals relating to changes in the combined average slopes of. The second signal is from the interferometer 20 and the information contained relates to the angular orientation of the stage 16 as a function of the displacement in the y direction.

反射面61上の局所的な傾斜に関する情報は、反射面51内の2つの基準線の特性を決定する際には用いない。と言うのは、ステージ16の位置は、y方向での走査の間にはx方向には変化していないからである。第1および第2の信号を電子プロセッサ580およびコンピュータ582で処理して、基準線対の一方に沿うミラー51の平均の傾斜および平均の局所的な傾斜についての情報、すなわち、それぞれ<dx/dy>および<(dx/dy)localと、基準線対の2番目に沿うミラー51の平均の傾斜および平均の局所的な傾斜についての情報、すなわち、それぞれ<dx/dy>および<(dx/dy)localと、を得る。次に、<dx/dy>、<(dx/dy)local、<dx/dy>、および<(dx/dy)localを、電子プロセッサ480およびコンピュータ482内で、<dx/dy>、<(dx/dy)local、<dx/dy>、および<(dx/dy)localの積分変換を用いて処理して、第1および第2のx−y面内での基準線対のχ変位XおよびX50をyの関数として得る。第5の実施形態における処理の説明は、第2の実施形態における対応する処理に対して行なった説明と同じである。 Information regarding the local inclination on the reflecting surface 61 is not used when determining the characteristics of the two reference lines in the reflecting surface 51. This is because the position of the stage 16 does not change in the x direction during scanning in the y direction. The first and second signals are processed by electronic processor 580 and computer 582 to provide information about the average tilt and average local tilt of mirror 51 along one of the reference line pairs, i.e., <dx / dy, respectively. > 6 and <(dx / dy) local > 6 and information about the average tilt and average local tilt of the mirror 51 along the second of the reference line pair, ie, <dx / dy> 7 and < (Dx / dy) local > 7 . Next, <dx / dy> 6 , <(dx / dy) local > 6 , <dx / dy> 7 , and <(dx / dy) local > 7 are converted into <dx / dy> local < 7 within electronic processor 480 and computer 482. / Dy> 6 , <(dx / dy) local > 6 , <dx / dy> 7 , and <(dx / dy) local > 7 , and processing using the integral transformation, the first and second x− Obtain χ displacements X 5 and X 50 of the reference line pair in the y plane as a function of y. The description of the processing in the fifth embodiment is the same as that described for the corresponding processing in the second embodiment.

干渉計510のゼロ微分ビーム・シャーという特性によって、干渉計10および20のそれぞれの6つの干渉計のそれぞれによって生成される電気的な干渉信号内の周期的な誤差の振幅が小さくなる。これは、単一の光路干渉計を用いて、平均の傾斜を測定し、また直線的変位干渉計および局所的な傾斜干渉計に対する入力ビームを生成した結果である。しかし周期的な誤差の残りの効果は、第5実施形態のエンド・ユース用途で必要ならば、測定量<dx/dy>、<(dx/dy)local、<dx/dy>、および<(dx/dy)localを決定する際に補正される。周期的な誤差の残りの効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。 The property of the zero differential beam shear of the interferometer 510 reduces the amplitude of the periodic error in the electrical interference signal generated by each of the six interferometers of each of the interferometers 10 and 20. This is the result of measuring the average tilt using a single optical path interferometer and generating input beams for the linear displacement interferometer and the local tilt interferometer. However, the remaining effect of the periodic error is that the measurement amount <dx / dy> 6 , <(dx / dy) local > 6 , <dx / dy> 7 if necessary for the end use application of the fifth embodiment. , And <(dx / dy) local > 7 . The description of the technique used to correct the remaining effects of the periodic error is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果は、要求されるエンド・ユース用途に対して第5の実施形態において補正される。測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The effects of steady and unsteady changes in gas in the measurement paths 12 and 22 are corrected in the fifth embodiment for the required end use application. The description of the technique used to correct the effects of steady and non-stationary changes in gas in the measurement paths 12 and 22 is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

第5の実施形態の、ビーム直径および高い空間周波数情報、ゼロ微分シャー、および一体型の光学的アセンブリに関する利点は、本発明の第2の実施形態の対応する利点と同じである。第5の実施形態の残りの説明は、本発明の第2および第4の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The advantages of the fifth embodiment with respect to beam diameter and high spatial frequency information, zero differential shear, and integrated optical assembly are the same as the corresponding advantages of the second embodiment of the present invention. The remaining description of the fifth embodiment is the same as the corresponding part of the description given in the second and fourth embodiments of the present invention.

干渉計10および20の第5の実施形態の変形は、受動的ゼロ・シャー・タイプ、より具体的にはゼロ微分シャー・タイプである。これは、図3eおよび3fに1510として概略的に示され、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および60の形状(ミラー50および60のそれぞれに対して一対の基準線によって表わされる)を、2つのx−y面内で高い空間分解能でその場でキャラクタライズできるようになされている。基準線対は、反射面51および61の表面内にある。第5の実施形態の変形が第5の実施形態と異なる点は、局所的な角度変位の情報を生成することである。第5の実施形態の変形においては、局所的な角度変位の変化が測定され、第5の実施形態においては、平均の局所的な角度変位の変化が測定される。第5の実施形態に対する第5の実施形態の変形は、第2の実施形態に対する第2の実施形態の変形と同様である。   A variation of the fifth embodiment of interferometers 10 and 20 is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type. This is shown schematically in FIGS. 3e and 3f as 1510, which configuration is the shape of the elongated object mirrors 50 and 60 mounted on stage (a pair of reference lines for each of mirrors 50 and 60). Can be characterized in situ with high spatial resolution in the two xy planes. The reference line pair is in the surface of the reflecting surfaces 51 and 61. The modification of the fifth embodiment is different from the fifth embodiment in that local angular displacement information is generated. In a variation of the fifth embodiment, changes in local angular displacement are measured, and in the fifth embodiment, changes in average local angular displacement are measured. The modification of the fifth embodiment with respect to the fifth embodiment is the same as the modification of the second embodiment with respect to the second embodiment.

第5の実施形態の変形の干渉計10および20には、第2の実施形態の変形の要素と同じ要素番号の要素が多く含まれている。同じ要素番号の要素は同様の機能を行なう。干渉計サブシステムは、距離だけz方向に離されており、一体型の光学的アセンブリ内で積層状に組み合わされている。図3eおよび3fの同じ番号の要素は、図3eおよび3fで同様の機能を果たすのに十分なサイズの単一の要素を表わしており、そのため、部品の数が減り、一体型の光学的アセンブリの構成の一因となっている。図。3eおよび3fのx−y面内での反射面51の局所的な傾斜の変化は、反射面51によって一旦反射されたビームの方向変化を測定することによって決定される。 The modified interferometers 10 and 20 of the fifth embodiment include many elements having the same element numbers as the modified elements of the second embodiment. Elements with the same element number perform similar functions. The interferometer subsystems are separated in the z-direction by a distance 9 and are combined in a stack in an integrated optical assembly. The same numbered elements in FIGS. 3e and 3f represent a single element of sufficient size to perform a similar function in FIGS. 3e and 3f, thereby reducing the number of parts and the integrated optical assembly. This is one of the causes. Figure. The change in the local tilt of the reflecting surface 51 in the xy planes of 3e and 3f is determined by measuring the direction change of the beam once reflected by the reflecting surface 51.

第5の実施形態の変形の重要な特徴は、干渉計10および20をそれぞれ一体型の光学的アセンブリとすることで、測定精度に対する干渉計の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与できることである。   An important feature of the fifth embodiment variant is that each of the interferometers 10 and 20 is an integrated optical assembly that can contribute to increased interferometer stability with respect to measurement accuracy and compact design. is there.

第5の実施形態の変形においては、本発明の第2の実施形態の変形および第5の実施形態と同様に、局所的な傾斜の変化および平均の傾斜の変化が測定される。結果として、第5の実施形態の変形の残りの説明は、第1の実施形態、第2の実施形態の変形、および第5の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   In the modification of the fifth embodiment, as in the modification of the second embodiment of the present invention and the fifth embodiment, a change in local slope and a change in average slope are measured. As a result, the remaining description of the modification of the fifth embodiment is the same as the corresponding part of the description made in the first embodiment, the modification of the second embodiment, and the fifth embodiment.

干渉計10および20の第6の実施形態は、ゼロ・シャー・タイプである。これは、図3gに610として概略的に示され、その構成は、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラー50および60の形状(ミラー50および60のそれぞれに対して一対の基準線によって表わされる)を、2つのx−y面内で高い空間分解能でその場でキャラクタライズできるようになされている。基準線の対は、反射面51および61内にある。   The sixth embodiment of interferometers 10 and 20 is a zero shear type. This is shown schematically in FIG. 3g as 610, whose configuration is represented by the shape of the elongated object mirrors 50 and 60 mounted on stage (a pair of reference lines for each of the mirrors 50 and 60). Can be characterized in situ with high spatial resolution in the two xy planes. The pair of reference lines is in the reflective surfaces 51 and 61.

図3gに概略的に示す干渉計サブシステム610には、共通のビーム・ステアリング部材を共有する2つの干渉計サブシステムが含まれている。干渉計サブシステムはそれぞれ、第3の実施形態の干渉計サブシステム310と同じであるが、図3hに示すように、互いのミラー画像である中心のサブアセンブリを有する。干渉計サブシステムは、距離bだけz方向に離されて、一体型の光学的アセンブリ内で組み合わされている。図3gおよび3hの同じ番号の要素は、図3gおよび3hで同様の機能を果たすのに十分なサイズの単一の要素を表わしており、そのため、部品の数が減り、一体型の光学的アセンブリの構成の一因となっている。干渉計サブシステムによって、システム測定軸に沿う反射面51の変位の変化と、距離だけ離された2つのx−y面内での反射面の平均の傾斜の変化および局所的な傾斜の変化とが、測定される。図3hは、図3gの中心のサブアセンブリの概略的な分解斜視図であり、種々のPBS、ポロ・プリズム、および他のプリズム部材を含んでいる。 The interferometer subsystem 610 shown schematically in FIG. 3g includes two interferometer subsystems that share a common beam steering member. Each of the interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem 310 of the third embodiment, but has a central subassembly that is a mirror image of each other as shown in FIG. 3h. The interferometer subsystems are combined in an integrated optical assembly, separated by a distance b 9 in the z direction. The same numbered elements in FIGS. 3g and 3h represent a single element of sufficient size to perform a similar function in FIGS. 3g and 3h, thus reducing the number of parts and the integrated optical assembly. This is one of the causes. The interferometer subsystem changes the displacement of the reflective surface 51 along the system measurement axis and changes in the average and local tilts of the reflective surface in two xy planes separated by a distance 9 Are measured. FIG. 3h is a schematic exploded perspective view of the central subassembly of FIG. 3g, including various PBSs, Polo prisms, and other prism members.

システム15は、通常はy並進を測定するように動作するが、特別なミラー・キャラクタリゼーション・モードで動作するときは、ミラー面51の形状をその2つのx−y面内での一対の基準線に沿ってその場で測定する。ミラー・キャラクタリゼーション・モードでは、ステージ16がy方向に並進して、干渉計10の測定ビームが、ミラー面51を基準線に沿って走査する。その結果、ミラー面51の角度方位および2つのx−y面内でのx方向の面からの表面のずれとともに、ステージ16を動かす並進メカニズムの変動による寄与と、周期的な非線形性と、干渉計10および20のビームの測定経路におけるガスの定常的および非定常的な効果とを示す情報を含む信号が生成される。   The system 15 normally operates to measure y translation, but when operating in a special mirror characterization mode, the shape of the mirror surface 51 is set to a pair of references in its two xy planes. Measure in situ along the line. In the mirror characterization mode, the stage 16 translates in the y direction, and the measurement beam of the interferometer 10 scans the mirror surface 51 along the reference line. As a result, along with the angular orientation of the mirror surface 51 and the deviation of the surface from the x-direction plane in the two xy planes, the contribution due to the variation in the translation mechanism that moves the stage 16, periodic nonlinearities, and interference A signal is generated that contains information indicative of the steady and unsteady effects of the gas in the measurement path of the total 10 and 20 beams.

y方向でのステージ16の並進と同時に、干渉計20によってミラー61の方位を、反射面61との干渉計20の測定ビームの固定されたインターセプト・ポイントについて、モニタする。このステップによって、ステージ16の、その並進メカニズム(ベアリング、ドライブ・メカニズムなど)の機械的な寄与による回転を、測定することができる。この情報を用いて、2つの信号が生成される。第1の信号は、干渉計10からのものであり、ステージ16の角度方位および反射面51の局所的な傾斜を組み合わせたものの変化と、ステージ16の角度方位および基準線対に沿う反射面51の平均の傾斜を組み合わせたものの変化とに関する4つの信号の組を含んでいる。第2の信号は干渉計20からのものであり、含まれる情報は、y方向の変位の関数としてのステージ16の角度方位に関するものである。   Simultaneously with the translation of the stage 16 in the y direction, the orientation of the mirror 61 is monitored by the interferometer 20 with respect to a fixed intercept point of the measurement beam of the interferometer 20 with the reflecting surface 61. This step makes it possible to measure the rotation of the stage 16 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (bearing, drive mechanism, etc.). Using this information, two signals are generated. The first signal is from the interferometer 10, a change in the combination of the angular orientation of the stage 16 and the local tilt of the reflective surface 51, and the reflective surface 51 along the angular orientation of the stage 16 and a reference line pair. 4 sets of signals relating to changes in the combined average slopes of. The second signal is from the interferometer 20 and the information contained relates to the angular orientation of the stage 16 as a function of the displacement in the y direction.

反射面61上の局所的な傾斜に関する情報は、反射面51内の2本の基準線の特性を決定する際には用いない。と言うのは、ステージ16の位置が、y方向の走査の間にx方向には変化していないからである。第1および第2の信号を電子プロセッサ680およびコンピュータ682で処理して、基準線対の一方に沿うミラー51の平均の傾斜および局所的な傾斜についての情報、すなわち、それぞれ<dx/dy>および<(dx/dy)local、ならびに基準線対の2番目に沿うミラー51の平均の傾斜および局所的な傾斜についての情報、すなわち<dx/dy>および<(dx/dy)localを得る。次に、平均の傾斜および局所的な傾斜を、電子プロセッサ680およびコンピュータ682内で積分変換を用いて処理して、第1および第2のx−y面内での基準線対のχ変位をyの関数として得る。第6の実施形態における処理の説明は、第1の実施形態における対応する処理に対して行なった説明と同じである。 Information regarding the local inclination on the reflecting surface 61 is not used when determining the characteristics of the two reference lines in the reflecting surface 51. This is because the position of the stage 16 has not changed in the x direction during scanning in the y direction. The first and second signals are processed by electronic processor 680 and computer 682 to provide information about the average tilt and local tilt of mirror 51 along one of the pair of reference lines, i.e., <dx / dy> 8 respectively. And <(dx / dy) local > 8 and information about the average tilt and local tilt of mirror 51 along the second of the reference line pair, ie <dx / dy> 9 and <(dx / dy) local > 9 is obtained. Next, the average and local slopes are processed using integral transformations in electronic processor 680 and computer 682 to determine the χ displacement of the reference line pair in the first and second xy planes. as a function of y. The explanation of the processing in the sixth embodiment is the same as the explanation given for the corresponding processing in the first embodiment.

干渉計610のゼロ微分ビーム・シャーという特性によって、干渉計10および20のそれぞれの6つの干渉計のそれぞれによって生成される電気的な干渉信号内の周期的な誤差の振幅が小さくなる。しかし周期的な誤差の残りの効果は、第6の実施形態のエンド・ユース用途において必要ならば、測定量<dx/dy>、(dx/dy)、<(dx/dy)local、および<(dx/dy)localを決定する際に補正される。周期的な誤差の残りの効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。 The property of the zero differential beam shear of the interferometer 610 reduces the amplitude of periodic errors in the electrical interference signal generated by each of the six interferometers of each of the interferometers 10 and 20. However, the remaining effect of the periodic error is that the measured quantity <dx / dy> 8 , (dx / dy) 8 , <(dx / dy) local > if necessary in the end use application of the sixth embodiment. 9 and <(dx / dy) local > 9 are corrected in determining. The description of the technique used to correct the remaining effects of the periodic error is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果は、要求されるエンド・ユース用途に対して第6の実施形態において補正される。測定経路12および22におけるガスの定常的および非定常的な変化の効果を補正するために用いられる技術の説明は、第1の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The effects of steady and unsteady changes in gas in the measurement paths 12 and 22 are corrected in the sixth embodiment for the required end use application. The description of the technique used to correct the effects of steady and non-stationary changes in gas in the measurement paths 12 and 22 is the same as the corresponding part of the description given in the first embodiment.

第6の実施形態の重要な特徴は、干渉計10および20をそれぞれ一体型の光学的アセンブリとすることで、測定精度に対する干渉計の安定性の増加とデザインのコンパクトさとに寄与できることである。   An important feature of the sixth embodiment is that the interferometers 10 and 20 are each integrated optical assemblies, which can contribute to increased interferometer stability with respect to measurement accuracy and compact design.

ゼロ・シャーに関する第6の実施形態の利点は、本発明の第3の実施形態における対応する利点と同じである。第6の実施形態の残りの説明は、本発明の第3、第4、および第5の実施形態において行なった説明の対応する部分と同じである。   The advantages of the sixth embodiment with respect to zero shear are the same as the corresponding advantages in the third embodiment of the present invention. The remaining description of the sixth embodiment is the same as the corresponding portion of the description given in the third, fourth, and fifth embodiments of the present invention.

本発明の次の4つの実施形態では、反射面51および61のそれぞれにおける一対の基準線と、基準線の周りの反射面の局所的な角度回転とが、高い空間分解能で決定される。一対の基準線の基準線は、2つのx−y面内にある。   In the next four embodiments of the present invention, the pair of reference lines in each of the reflecting surfaces 51 and 61 and the local angular rotation of the reflecting surface around the reference line are determined with high spatial resolution. The reference lines of the pair of reference lines are in the two xy planes.

第7、第8、第8の変形、および第9の実施形態のそれぞれには、第4、第5、第5の変形、および第6の実施形態のそれぞれの装置および方法と、追加の角度変位干渉計とが含まれている。第8の実施形態には、第5の実施形態および追加の角度変位干渉計が含まれる。追加の角度変位干渉計によって、個々の基準線対に沿うx−y面に直交する面内の局所的な傾斜の変化を測定する。個々の基準線対を決定する手順は、本発明の第4、第5、第5の変形、および第6の実施形態の個々の手順と同じである。   For each of the seventh, eighth, eighth variation, and ninth embodiment, the respective devices and methods of the fourth, fifth, fifth variation, and sixth embodiment, and additional angles A displacement interferometer. The eighth embodiment includes the fifth embodiment and an additional angular displacement interferometer. An additional angular displacement interferometer measures the local tilt change in the plane perpendicular to the xy plane along the individual reference line pairs. The procedure for determining individual reference line pairs is the same as the individual procedures of the fourth, fifth, and fifth modifications and the sixth embodiment of the present invention.

第7の、第8の、第8の変形、および第9の実施形態における追加の角度変位干渉計は、図2に示した干渉計1010と同じである。追加の干渉計の方位は、x−y面に直交する面内(すなわちz軸方向)の個々のビームの方向の変化に対する感度が良くなるように選ばれる。たとえば、第4の実施形態を第7の実施形態に変えるには、ビーム436および1436の一部をビーム・スプリッタBS10によって分離して、その部分を追加の角度変位干渉計1010Aへ送る(図4を参照)。角度変位干渉計1010Aは、x−y面に直交する面内の分離部分の方向の変化に対する感度が良くなるように90度回転していること以外は、図3aの干渉計1010と同じである。第8の実施形態における追加の角度変位干渉計に含まれる干渉計は、一対のビームの平均の方向とそのビーム対の方向の差とを測定する。   The additional angular displacement interferometer in the seventh, eighth, eighth variation, and ninth embodiment is the same as the interferometer 1010 shown in FIG. The orientation of the additional interferometer is chosen to be sensitive to changes in the direction of individual beams in the plane orthogonal to the xy plane (ie, in the z-axis direction). For example, to change the fourth embodiment to the seventh embodiment, a portion of beams 436 and 1436 is separated by beam splitter BS10 and the portion is sent to additional angular displacement interferometer 1010A (FIG. 4). See). The angular displacement interferometer 1010A is the same as the interferometer 1010 of FIG. 3a except that it is rotated 90 degrees so as to be more sensitive to changes in the direction of the separated portion in the plane orthogonal to the xy plane. . The interferometer included in the additional angular displacement interferometer in the eighth embodiment measures the average direction of a pair of beams and the difference between the directions of the beam pairs.

次に図5を参照する。図5は、細長いオブジェクト・ミラーのアレイの形状を、その場で高い空間分解能で、複数の直交する基準線に沿ってキャラクタライズすることができる3つの直交配置された干渉計システムを用いる干渉分光システム1015を示す概略的な斜視図である。図5に示すように、システム1015には、ステージ16が含まれる。ステージ16は好ましくは、半導体製品たとえば集積回路またはチップを作製するためのフォトリソグラフィの装置の一部を形成する。ステージには、平面鏡70および60を含みx方向およびy方向に細長い薄い高アスペクト比の測定対象物が、取り付けられている。ミラー60は、x方向に細長いx−z反射面61を有し、ミラー70は、y方向に細長いy−z反射面71およびx−y反射面72を有する。ステージは、2つの直交する方向であるxおよびyに沿って並進する。実質的にz方向には走査しない。   Reference is now made to FIG. FIG. 5 illustrates interferometry using three orthogonally arranged interferometer systems that can characterize the shape of an array of elongated object mirrors along a plurality of orthogonal reference lines with high spatial resolution in situ. 1 is a schematic perspective view showing a system 1015. FIG. As shown in FIG. 5, the system 1015 includes a stage 16. Stage 16 preferably forms part of a photolithography apparatus for making semiconductor products such as integrated circuits or chips. A thin high-aspect-ratio measuring object that includes plane mirrors 70 and 60 and is elongated in the x and y directions is attached to the stage. The mirror 60 has an xz reflecting surface 61 that is elongated in the x direction, and the mirror 70 has an yz reflecting surface 71 and an xy reflecting surface 72 that are elongated in the y direction. The stage translates along two orthogonal directions, x and y. Substantially does not scan in the z direction.

オフ・ステージで固定してマウントされる干渉計(または干渉計サブシステム)を、概略的に10で示す。干渉計10の目的は、図1の干渉計10の目的と同じであり、一般的に、ステージ16のx方向の位置と、ステージ16がy方向に並進するときのyおよび/またはz軸の周りの角度回転とを測定すること、したがって反射面71のx方向の位置と、ステージ16がy方向に並進するときのyおよび/またはz軸の周りの角度回転とを、測定することである。これを行なうために、干渉計10を多くの干渉分光法のタイプの1つとして構成して配置しても良い。たとえば、これらに限定されないが、本発明の最初の9つの実施形態およびそれらの変形の干渉計10に対して用いられる干渉計システムが挙げられる。干渉計12の干渉分光ビームは、ミラー70との間で、概略的に12と指定される光学経路に沿って移動する。   An interferometer (or interferometer subsystem) that is fixedly mounted off-stage is indicated generally at 10. The purpose of the interferometer 10 is the same as that of the interferometer 10 of FIG. 1, and generally the position of the stage 16 in the x direction and the y and / or z axis as the stage 16 translates in the y direction. Measuring the angular rotation around, and therefore measuring the position of the reflective surface 71 in the x direction and the angular rotation about the y and / or z axis as the stage 16 translates in the y direction. . To do this, the interferometer 10 may be configured and arranged as one of many interferometry methods. For example, but not limited to, the interferometer system used for the first nine embodiments of the present invention and their modified interferometer 10. The interferometric spectral beam of the interferometer 12 moves along an optical path generally designated 12 with the mirror 70.

オフ・ステージで固定してマウントされる他の干渉計または干渉計サブシステムを、概略的に20で示す。干渉計20の目的は、図1の干渉計20の目的と同じであり、一般的に、ステージ16のy方向の位置と、ステージ16がx方向に並進するときのxおよび/またはz軸の周りの角度回転とを測定すること、したがって反射面61のy方向の位置と、ステージ16がx方向に並進するときのxおよび/またはz軸の周りの角度回転とを、測定することである。これを行なうために、干渉計20を多くの干渉分光法のタイプの1つとして構成して配置しても良い。たとえば、これらに限定されないが、本発明の最初の9つの実施形態およびそれらの変形の干渉計20に対して用いられる干渉計システムが挙げられる。これを行なうために、干渉計20は、干渉分光ビームをミラー面61との間で、概略的に22と指定される光学経路に沿って送受する。   Another interferometer or interferometer subsystem that is fixedly mounted off-stage is shown generally at 20. The purpose of the interferometer 20 is the same as that of the interferometer 20 of FIG. 1, and generally the position of the stage 16 in the y direction and the x and / or z axis as the stage 16 translates in the x direction. Measuring the angular rotation around, and thus measuring the position of the reflecting surface 61 in the y direction and the angular rotation about the x and / or z axis as the stage 16 translates in the x direction. . To do this, the interferometer 20 may be configured and arranged as one of many interferometry methods. For example, but not limited to, the interferometer system used for the first nine embodiments of the present invention and their variants of interferometer 20. To do this, the interferometer 20 sends and receives the interferometric spectral beam to and from the mirror surface 61 along an optical path generally designated 22.

オフ・ステージで固定してマウントされる第3の干渉計または干渉計サブシステムを、概略的に30で示す。干渉計30の目的は一般的に、ステージ16のz方向の位置と、ステージ16がxおよびy方向に並進するときのxおよび/またはy軸の周りの角度回転とを測定すること、したがって反射面61のy方向の位置と、ステージ16がxおよびy方向に並進するときのxおよび/またはy軸の周りの角度回転とを、測定することである。これを行なうために、干渉計30は、干渉分光ビームをミラー面71との間で、概略的に32と指定される光学経路に沿って送受する。   A third interferometer or interferometer subsystem that is fixedly mounted off-stage is shown generally at 30. The purpose of the interferometer 30 is generally to measure the position of the stage 16 in the z direction and the angular rotation about the x and / or y axis as the stage 16 translates in the x and y directions, and thus reflectivity. Measuring the position of the surface 61 in the y direction and the angular rotation about the x and / or y axis as the stage 16 translates in the x and y directions. To do this, the interferometer 30 sends and receives an interferometric spectroscopic beam to and from the mirror surface 71 along an optical path generally designated 32.

これを行なうために、干渉計30を多くの干渉分光法のタイプの1つとして構成して配置しても良い。たとえば、これらに限定されないが、本発明の最初の9つの実施形態およびそれらの変形の干渉計10および20に対して用いられる干渉計システムが挙げられる。   To do this, the interferometer 30 may be configured and arranged as one of many interferometry methods. For example, but not limited to, interferometer systems used for the first nine embodiments of the present invention and their variants of interferometers 10 and 20.

測定ビームの伝搬方向の変化を測定するように変更して干渉計30として用いても良い単一光路干渉計の例が、以下の文献に記載されている。共通所有の米国特許出願第09/853、114号明細書(2001年5月10日に出願)、発明の名称「そのばミラー・キャラクタリゼーション」(ヘンリA.ヒル)、2001年11月1日に公開(公開番号US−2001−0035959−A1。この内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。   An example of a single optical path interferometer that may be used as the interferometer 30 by changing so as to measure a change in the propagation direction of the measurement beam is described in the following document. Commonly owned US patent application Ser. No. 09 / 853,114 (filed on May 10, 2001), title of the invention “That Miller Characterization” (Henri A. Hill), November 1, 2001 (Publication number US-2001-0035959-A1, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

測定ビームの伝搬方向の変化を測定するように変更して干渉計30として使用できる複光路干渉計が、たとえば以下の文献に記載されている。共通所有の米国特許出願第09/852、898号明細書(2001年5月10日に出願)、発明の名称「表面上の高度を正確に測定するための干渉分光装置および方法」(ヘンリA.ヒル)、2001年11月29日に公開(公開番号US−2001−0046053−A1)。この内容は本明細書において参照により全体として取り入れられている。   A multi-path interferometer that can be used as the interferometer 30 by changing so as to measure a change in the propagation direction of the measurement beam is described in, for example, the following documents. Commonly owned US patent application Ser. No. 09 / 852,898 (filed May 10, 2001), entitled “Interferometry Spectrometer and Method for Accurately Measuring Altitude on Surface” (Henri A Hill), published November 29, 2001 (publication number US-2001-0046053-A1). This content is incorporated herein by reference in its entirety.

干渉計30には一般的に、オフ・ステージで取り付けられた細長い基準ミラー、たとえば以下の文献に記載されているものが含まれている。引用された米国特許出願第09/853、114号明細書、2001年11月1日に公開(公開番号US−2001−0035959)、米国特許出願第09/852、898号明細書、2001年11月29日に公開(公開番号US−2001−0046053−A1)。またミラー71には、x−y面に対して45度などの角度で配向された細長い表面が含まれていても良い。   Interferometer 30 typically includes an elongate reference mirror mounted off-stage, such as that described in the following document. Cited US patent application Ser. No. 09 / 853,114, published Nov. 1, 2001 (publication number US-2001-0035959), US patent application Ser. No. 09 / 852,898, Nov. 2001. Released on May 29 (publication number US-2001-0046053-A1). The mirror 71 may also include an elongated surface oriented at an angle such as 45 degrees with respect to the xy plane.

反射面61および71に対する基準線と基準線の周囲の局所的な表面の回転とを、本発明の最初の9つの実施形態およびそれらの変形において説明したような手順によって決定する。   The reference line with respect to the reflective surfaces 61 and 71 and the local surface rotation around the reference line are determined by procedures as described in the first nine embodiments of the present invention and variations thereof.

反射面71などの反射面内の基準線と、オフ・ステージで取り付けられた対応する基準ミラーと、45度などの角度で配置された反射面および基準線の周りの反射面の局所的な回転とを、ステージ16がxおよびy方向に走査されるときに、干渉計30によって決定する。決定は、干渉計10および20から得られるステージ方位についての情報と、反射面61および71に対する基準線と基準線の周りの局所的な表面の回転との決定に対して説明された手順とを用いて、行なう。   A reference line in a reflective surface such as reflective surface 71, a corresponding reference mirror mounted off-stage, a reflective surface arranged at an angle such as 45 degrees and a local rotation of the reflective surface around the reference line Are determined by the interferometer 30 when the stage 16 is scanned in the x and y directions. The determination involves information about the stage orientation obtained from the interferometers 10 and 20 and the procedure described for determining the reference line relative to the reflective surfaces 61 and 71 and local surface rotation around the reference line. Use to do.

本発明の装置の多くの実施形態およびそれらの変形について説明してきたが、次に図6のフロー・チャートを参照する。ここでは、オブジェクト・ミラーのトポグラフィックな特徴をその場でキャラクタライズするための一般的な方法論が例示されている。   Having described many embodiments of the apparatus of the present invention and variations thereof, reference is now made to the flow chart of FIG. Here, a general methodology for characterizing the topographic features of an object mirror in-situ is illustrated.

ブロック700で方法を開始して、その後にブロック702のステップが続く。ここでは、少なくとも1つの細長い平面オブジェクト・ミラーを、面内で動かすために並進ステージ上にマウントする。あるいは、開始ステップ700を、ステップ702を予め行なった後に始めるものとして考えても良く、また開始ステップ700の始まりが、良く知られた方法で、たとえばコンピュータ・ワーク・ステーションを介したオペレータからの命令によって、行なわれることに注意されたい。   The method begins at block 700, followed by the steps of block 702. Here, at least one elongated planar object mirror is mounted on a translation stage for movement in a plane. Alternatively, the start step 700 may be thought of as starting after performing step 702 in advance, and the start of the start step 700 is in a well-known manner, eg, an instruction from an operator via a computer work station. Note that this is done by

ブロック704のステップでは、少なくとも一対の空間的に離されたビームを、第1の干渉計からオブジェクト・ミラーへ送る。ここでは、複数の干渉計を用いても良く、何らかの追加の干渉計によって空間的なビームの対を、しかし平行または直交する面内で互いにずれている面内のミラーに送るようにしても良い。これは、任意にステップ704およびその後のステップと同時に開始しても良いブロック720の場合と同じである。   The step of block 704 sends at least a pair of spatially separated beams from the first interferometer to the object mirror. Here, a plurality of interferometers may be used, and some additional interferometer may send a pair of spatial beams to mirrors in planes that are offset from each other in parallel or orthogonal planes. . This is the same as in block 720, which may optionally begin simultaneously with step 704 and subsequent steps.

ブロック706では、ステージをミラーの細長い寸法に沿って動かす一方で、ビームをステージ上に投影してビームがミラー面を少なくとも1つの基準線に沿って走査するようにする。ステップ720が導入されている場合には、少なくとももう1本の基準線が、他方の基準線が存在する面に直交する面内に存在することに注意されたい。   At block 706, the stage is moved along the elongated dimension of the mirror while the beam is projected onto the stage so that the beam scans the mirror surface along at least one reference line. Note that if step 720 is introduced, at least one other reference line exists in a plane orthogonal to the plane in which the other reference line exists.

ブロック708では、ミラーからの戻りビームを両方ともモニタして、2つのビームが入射するミラー上の点におけるミラーの変位を、基準線に沿って、ミラーを走査する間に測定して、基準線の平均の傾斜を計算する。   At block 708, both return beams from the mirror are monitored and the displacement of the mirror at a point on the mirror where the two beams are incident is measured while scanning the mirror along the reference line. Calculate the average slope of.

ブロック710では、戻りビームのうちの、ミラーに対して単一の光路のみを形成した少なくとも一方の成分を角度測定用干渉計によってモニタして、その方向の変化を測定することを、ミラーを走査して基準線に沿うミラー面の局所的な傾斜についての情報を含む信号を生成する間に行なう。   At block 710, the mirror is scanned to monitor at least one component of the return beam that forms only a single optical path to the mirror with an angle measuring interferometer to measure its change in direction. This is done while generating a signal containing information about the local tilt of the mirror surface along the reference line.

ブロック712では、ステージ角度方位の測定を、ステージがミラーの長い寸法の方向に移動するときに並進しないステージ上の位置にある他の直交配置された第2の干渉計を用いて、行なう。   At block 712, the stage angle orientation is measured using another orthogonally arranged second interferometer that is in a position on the stage that does not translate as the stage moves in the direction of the long dimension of the mirror.

ブロック714では、2つのビームからの変位および平均の傾斜の情報、角度測定用干渉計からの局所的な傾斜の情報、およびステージの角度方位を収集して統合する。   At block 714, the displacement and average tilt information from the two beams, the local tilt information from the angle measurement interferometer, and the angular orientation of the stage are collected and integrated.

ブロック716では、統合された情報を処理して、使用した1つまたは複数の基準線に沿ってのミラー・トポグラフィを得る。情報の処理は、好適な電子プロセッサおよびコンピュータによって、好ましくは前述した<dx/dy>および(dx/dy)localの積分変換を用いて行なう。しかし当業者であれば、他の処理アルゴリズム、たとえばフーリエ変換、多項式または他の形態の直交表現などを用いても有益であると考えられることを理解するであろう。 At block 716, the integrated information is processed to obtain a mirror topography along the one or more baselines used. Processing of the information is performed by a suitable electronic processor and computer, preferably using the <dx / dy> and (dx / dy) local integral transformations described above. However, those skilled in the art will appreciate that other processing algorithms such as Fourier transforms, polynomials, or other forms of orthogonal representation may be useful.

ブロック718では、以前のステップを、直交してマウントされるミラーに対して、必要に応じて繰り返しても良い。   At block 718, the previous steps may be repeated as necessary for orthogonally mounted mirrors.

ブロック722では、他の干渉計を任意に用いて、基準線の周りのミラー面の回転を測定しても良い。   At block 722, other interferometers may optionally be used to measure the rotation of the mirror surface about the reference line.

前述の方法を実施する際には、すでに説明または参照した干渉分光装置の1つまたは複数を用いても良いことが明らかである。   It will be appreciated that one or more of the previously described or referenced interferometry devices may be used in carrying out the method described above.

本発明の特定の実施形態および方法について説明してきたが、これらの変形が、本発明の教示に基づいて当業者には明らかである。たとえば、種々の干渉計サブシステムの1つまたは複数を並進ステージ上にマウントしてステージと一緒に動かす一方で、対応するミラーを、基準座標系に対して固定してマウントしても良いことが明らかである。また干渉計サブシステムを種々の積層アレイで構成して、複数の干渉分光測定ビームを与え、これらを、走査方向に直交する方向にずれている1つまたは複数の基準線に沿う局所的な傾斜を測定するように選択的に動作可能として、生成された局所的な傾斜情報を積分してまたは別な方法で数学的に処理して、局所的なミラー形状を決定するようにしても良いことが明らかである。また本発明のステージおよび細長いミラーは、モノリシック構造として形成しても良く、高アスペクト比のミラーである必要はなく、厚くすることができ、また屈折性部材たとえば反射機能を果たすプリズム光学部材で形成できるということが明らかである。したがって、このような変形はすべて、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。   While specific embodiments and methods of the invention have been described, variations thereof will be apparent to those skilled in the art based on the teachings of the invention. For example, one or more of the various interferometer subsystems may be mounted on a translation stage and moved with the stage while the corresponding mirror may be mounted fixed relative to a reference coordinate system. it is obvious. The interferometer subsystem is also configured with various stacked arrays to provide multiple interferometric spectroscopy beams that are locally tilted along one or more reference lines that are offset in a direction perpendicular to the scanning direction. May be selectively operable to measure the local tilt information generated may be integrated or otherwise mathematically processed to determine the local mirror shape. Is clear. Also, the stage and elongated mirror of the present invention may be formed as a monolithic structure, and need not be a high aspect ratio mirror, can be thickened, and formed of a refractive member such as a prism optical member that performs a reflecting function. Obviously you can. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the appended claims.

図1は、直交して配置された一対の干渉計または干渉計サブシステムを用いる干渉分光システムを示す概略的な斜視図であり、この干渉計または干渉計サブシステムによって、オン・ステージでマウントされる細長いオブジェクト・ミラーの形状を、その場で高い空間分解能で1つまたは複数の基準線に沿ってキャラクタライズすることができる。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an interferometry system using a pair of orthogonally arranged interferometers or interferometer subsystems, mounted on-stage by the interferometers or interferometer subsystems. The shape of the elongated object mirror can be characterized in situ along one or more reference lines with high spatial resolution. 図2aは、図1の干渉計の第1の実施形態を示す概略的な平面図であり、平面鏡タイプの形態である。FIG. 2a is a schematic plan view showing a first embodiment of the interferometer of FIG. 図2bは、図2aの実施形態で用いられる角度変位干渉計を概略的に示す。FIG. 2b schematically shows an angular displacement interferometer used in the embodiment of FIG. 2a. 図2cは、図1の干渉計の第2の実施形態を示す概略的な平面図であり、受動的ゼロ・シャー・タイプ、より具体的にはゼロ微分シャー・タイプである。FIG. 2c is a schematic plan view showing a second embodiment of the interferometer of FIG. 1, which is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type. 図2dは、図1の干渉計の第2の実施形態の変形を示す概略的な平面図であり、受動的ゼロ・シャー・タイプ、より具体的にはゼロ微分シャー・タイプである。FIG. 2d is a schematic plan view showing a variation of the second embodiment of the interferometer of FIG. 1, which is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type. 図2eは、図1の干渉計の第3の実施形態を示す概略的な平面図であり、能動的ゼロ・シャー・タイプの干渉計を備えている。FIG. 2e is a schematic plan view showing a third embodiment of the interferometer of FIG. 1, comprising an active zero shear type interferometer. 図2fは、図2eの実施形態の一部を示す概略的な分解斜視図である。FIG. 2f is a schematic exploded perspective view showing a portion of the embodiment of FIG. 2e. 図2gは、ある特定ビームの、図2fに示すコンポーネントのアセンブリの1つのブランチを通って伝搬するときの経路を示す概略的な斜視図である。FIG. 2g is a schematic perspective view showing the path of a particular beam as it propagates through one branch of the component assembly shown in FIG. 2f. 図3aおよび3bは、図1の干渉計の第4の実施形態を示す概略的な平面図であり、2つの干渉計サブシステムを含む平面鏡タイプである。2つの干渉計サブシステムはそれぞれ、第1の実施形態の干渉計サブシステムと同じである。2つの干渉計サブシステムは、距離bだけz方向に離されて、一体型の光学的アセンブリ内で組み合わされている。FIGS. 3a and 3b are schematic plan views showing a fourth embodiment of the interferometer of FIG. 1, which is a plane mirror type including two interferometer subsystems. Each of the two interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem of the first embodiment. The two interferometer subsystems are combined in an integrated optical assembly, separated by a distance b 5 in the z direction. 図3aおよび3bは、図1の干渉計の第4の実施形態を示す概略的な平面図であり、2つの干渉計サブシステムを含む平面鏡タイプである。2つの干渉計サブシステムはそれぞれ、第1の実施形態の干渉計サブシステムと同じである。2つの干渉計サブシステムは、距離bだけz方向に離されて、一体型の光学的アセンブリ内で組み合わされている。FIGS. 3a and 3b are schematic plan views showing a fourth embodiment of the interferometer of FIG. 1, which is a plane mirror type including two interferometer subsystems. Each of the two interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem of the first embodiment. The two interferometer subsystems are combined in an integrated optical assembly, separated by a distance b 5 in the z direction. 図3cおよび3dは、第5の実施形態を含む2つの干渉計サブシステムを概略的に示す。2つの干渉計サブシステムはそれぞれ、第2の実施形態の干渉計サブシステムと同じである。Figures 3c and 3d schematically show two interferometer subsystems comprising a fifth embodiment. Each of the two interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem of the second embodiment. 図3cおよび3dは、第5の実施形態を含む2つの干渉計サブシステムを概略的に示す。2つの干渉計サブシステムはそれぞれ、第2の実施形態の干渉計サブシステムと同じである。Figures 3c and 3d schematically show two interferometer subsystems comprising a fifth embodiment. Each of the two interferometer subsystems is the same as the interferometer subsystem of the second embodiment. 図3eおよび3fは、図1の干渉計の第5の実施形態の変形を概略的に示しており、受動的ゼロ・シャー・タイプ、より具体的にはゼロ微分シャー・タイプである。FIGS. 3e and 3f schematically show a variation of the fifth embodiment of the interferometer of FIG. 1, which is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type. 図3eおよび3fは、図1の干渉計の第5の実施形態の変形を概略的に示しており、受動的ゼロ・シャー・タイプ、より具体的にはゼロ微分シャー・タイプである。FIGS. 3e and 3f schematically show a variation of the fifth embodiment of the interferometer of FIG. 1, which is a passive zero shear type, more specifically a zero differential shear type. 図3gは、ゼロ・シャー・タイプの図1の干渉計の第6の実施形態を示す概略的な平面図である。FIG. 3g is a schematic plan view showing a sixth embodiment of the interferometer of FIG. 1 of the zero shear type. 図3hは、図3gのある特定のコンポーネントのサブアセンブリを示す概略的な分解斜視図である。FIG. 3h is a schematic exploded perspective view showing a sub-assembly of certain components of FIG. 3g. 図4は、本発明のさらなる実施形態で使用するための直交面内での局所的な角度変位を測定するために配置された干渉計を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an interferometer arranged for measuring local angular displacement in an orthogonal plane for use in a further embodiment of the present invention. 図5は、細長いオブジェクト・ミラーのアレイの形状をその場でキャラクタライズすることができる3つの直交配置された干渉計システムを用いる干渉分光システムを示す概略的な斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing an interferometry system using three orthogonally arranged interferometer systems that can characterize the shape of an array of elongated object mirrors in situ. 図6は、ミラーのトポグラフィックな特徴をその場でキャラクタライズするための一般的な方法を示すフロー・チャートである。FIG. 6 is a flow chart illustrating a general method for in-situ characterizing the topographic features of a mirror.

Claims (34)

並進ステージと、
少なくとも2つの直交する方向のうちの少なくとも1つの方向に前記並進ステージを選択的に並進させ電気機械的装置と、
前記並進ステージに対して所定の仕方でマウントされてい少なくとも1つのミラーであって、反射面を有する少なくとも1つのミラーと、
複数の測定ビームを生成する干渉計手段であって、少なくとも1つの方向における前記並進ステージの変位と前記少なくとも1つのミラーの前記反射面のそれぞれの領域の局所的な傾斜とを測定するために、前記複数の測定ビームのそれぞれが前記反射面のそれぞれの領域上に投影されるように構成され配置されている、干渉計手段と、
動作モードを有する制御手段であって、前記制御手段は、前記動作モードにおいて、前記並進ステージと前記少なくとも1つのミラーと前記干渉計手段とを互いに対して選択的に並進させ、それにより、前記干渉計手段の前記複数の測定ビームのうちの選択されたいくつかの測定ビームのそれぞれが前記少なくとも1つのミラーの前記反射面のそれぞれの領域を少なくとも1つの対応する基準線に沿って走査するようにして、その走査方向に直交する表面法線を有する少なくとも1つの平面における前記少なくとも1つの対応する基準線に沿う前記少なくとも1つのミラーの前記反射面の走査されたそれぞれの領域の局所的な傾斜を示す情報を含む少なくとも1つの信号を生成する、制御手段と、
前記少なくとも1つの信号に含まれる前記情報を抽出し前記少なくとも1つのミラーの局所的な形状を決定する信号および分析手段
を含む干渉分光装置。
A translation stage,
And electromechanical devices Ru is selectively translating the translation stage in at least one direction of at least two orthogonal directions,
And at least one mirror Ru mounted Tei in a predetermined manner with respect to the translation stage, and at least one mirror having a reflecting surface,
Interferometer means for generating a plurality of measurement beams for measuring the displacement of the translation stage in at least one direction and the local tilt of the respective region of the reflecting surface of the at least one mirror; wherein each of the plurality of measurement beams are constructed and arranged so as to be projected onto the respective regions of the reflecting surface, and the interferometer unit,
Control means having an operation mode, wherein the control means selectively translates the translation stage, the at least one mirror, and the interferometer means relative to each other in the operation mode, whereby the interference Each of several selected measurement beams of the plurality of measurement beams of the metering means scans a respective region of the reflective surface of the at least one mirror along at least one corresponding reference line. A local tilt of each scanned region of the reflective surface of the at least one mirror along the at least one corresponding reference line in at least one plane having a surface normal perpendicular to its scanning direction. Control means for generating at least one signal including information to indicate;
Wherein extracting the information contained in the at least one signal, comprising said signal and analysis means for determining the local shape of the at least one mirror, interferometry apparatus.
前記少なくとも1つの信号は、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の位置を前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報をさらに含む請求項1に記載の干渉分光装置。Wherein at least one of the signals, further comprising information indicating the position of the reflecting surface in at least one plane as a function of scan position along the at least one reference line, interferometry system of claim 1. 前記少なくとも1つの信号は、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の平均の傾斜を前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報をさらに含む請求項1に記載の干渉分光装置。Wherein at least one of the signals, further comprising information indicating the slope of the average of the reflecting surface in at least one plane as a function of scan position along the at least one reference line, interferometry system of claim 1. 前記少なくとも1つの信号は、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の位置および平均の傾斜を前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報をさらに含む請求項1に記載の干渉分光装置。Wherein at least one of the signals, further comprising information indicating the inclination of the position and the average of the reflecting surface in at least one plane as a function of scan position along the at least one reference line, interferometry according to claim 1 apparatus. 前記複数の測定ビームは、少なくとも一対の測定ビームを含み、前記少なくとも一対の測定ビームのうちの各測定ビームは、所定の直径を有し、互いに所定の距離だけ間隔をあけて前記走査方向に沿って配置されてい請求項1に記載の干渉分光装置。The plurality of measurement beams include at least a pair of measurement beams, and each of the measurement beams of the at least a pair of measurement beams has a predetermined diameter and is spaced apart from each other by a predetermined distance along the scanning direction. disposed Te Tei Ru, interferometry system of claim 1. 前記干渉計手段は、少なくとも1つの角度測定用干渉計を含み、前記少なくとも一対の測定ビームは、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の平均の傾斜を前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として測定することができる情報を提供するように構成され配置されており、前記少なくとも一対の測定ビームのうちの測定ビームの一方の少なくとも一部は、前記平面内の前記基準線に沿う前記ミラーの局所的な傾斜を測定するために前記ミラーによって一度反射された後で、前記角度測定用干渉計によって受け取られる請求項5に記載の干渉分光装置。The interferometer means includes at least one angle measuring interferometer , and the at least one pair of measurement beams has an average inclination of the reflecting surface in the at least one plane at a scanning position along the at least one reference line. Configured and arranged to provide information that can be measured as a function , at least a portion of one of the measurement beams of the at least one pair of measurement beams is the mirror along the reference line in the plane after being reflected once by the mirror in order to measure the local slope of, received by the angle measuring interferometer, interferometry system of claim 5. 前記干渉計手段は、少なくとも1つの角度測定用干渉計を含み、前記少なくとも一対の測定ビームは、前記反射面上への前記測定ビームの投影に対応する点での前記反射面の位置に関する情報を提供するように構成され配置されており、前記少なくとも一対の測定ビームのうちの測定ビームの一方の少なくとも一部は、前記平面内の前記基準線に沿う前記ミラーの局所的な傾斜を測定するために前記ミラーによって一度反射された後で、前記角度測定用干渉計によって受け取られる請求項5に記載の干渉分光装置。Said interferometer means includes at least one angle measuring interferometer, said at least a pair of measurement beams, information about the position of the reflecting surface at the point corresponding to the projection of the measuring beam to the reflecting surface on are configured arranged to provide said one of at least a portion of the measurement beam of the at least a pair of measurement beams, to measure the local slope of the mirror along the reference line of the plane wherein after being reflected once by the mirror and received by the angle measuring interferometer for interference spectroscopy system of claim 5. 前記干渉計手段は、高安定性平面鏡干渉計、受動的微分ゼロ・シャー干渉計、能動的ゼロ・シャー干渉計、角度干渉計からなる群から選択される1つまたは複数の干渉計を含む請求項1に記載の干渉分光装置。The interferometer means includes one or more interferometers selected from the group consisting of a high stability plane mirror interferometer, a passive differential zero shear interferometer, an active zero shear interferometer, an angle interferometer , The interference spectroscopic apparatus according to claim 1. 前記信号および分析手段は、前記少なくとも1つのミラーの局所的な形状を、積分変換、フーリエ分析、直交関数分析、多項式展開からなる群から選択される数学的な手順を用いて決定するように構成されてい請求項1に記載の干渉分光装置。The signal and analysis means is configured to determine a local shape of the at least one mirror using a mathematical procedure selected from the group consisting of integral transformation, Fourier analysis, orthogonal function analysis, and polynomial expansion. by Tei Ru, interferometry system of claim 1. 前記少なくとも1つのミラーは、前記並進ステージと一緒に移動するように前記並進ステージにマウントされており、前記干渉計手段は、前記並進ステージから離れマウントされてい請求項1に記載の干渉分光装置。Wherein said at least one mirror, the translation stage and being mounted on the translation stage for movement with said interferometer means, the Ru Tei is mounted away from the translation stage, the interference of claim 1 Spectrometer. 前記干渉計手段は、前記並進ステージと一緒に移動するように前記並進ステージマウントされており、前記少なくとも1つのミラーは、前記並進ステージから離れマウントされてい請求項1に記載の干渉分光装置。 Said interferometer means, said translation stage and being mounted on the translation stage for movement with said at least one mirror, the away from the translation stage Ru mounted Tei, interference of claim 1 Spectrometer. 前記制御手段は、前記並進ステージの動きが基準座標系に対する少なくとも1つの方向で測定される他の動作モードを有するように構成され配置されてい請求項1に記載の干渉分光装置。The control means, the motion of the translation stage is Ru Tei is configured arranged to have another mode of operation is measured in at least one direction relative to the reference coordinate system, interferometry system of claim 1. 前記複数の測定ビームは、少なくとも二対の測定ビームを含み、対は、2つの測定ビームを含み、前記2つの測定ビームは、所定の直径を有し、かつ、前記走査方向に沿って互いに所定の距離だけ離れており、各対は、前記走査方向に垂直な方向において互いにずれている請求項1に記載の干渉分光装置。The plurality of measurement beams include at least two pairs of measurement beams, each pair including two measurement beams, the two measurement beams having a predetermined diameter , and each other along the scanning direction. are separated by a predetermined distance, each pair are offset from each other in a direction perpendicular to the scanning direction, interferometry system of claim 1. 前記干渉分光装置は、直交方向における前記並進ステージの変位と前記少なくとも1つのミラーの表面に直交する少なくとも1つの他のミラーの表面の少なくとも局所的な傾斜とを測定するために、前記複数の測定ビームのうち予め選択されたいくつかのビームが互いに直交に配置されるように、前記複数の測定ビームを生成するように構成され配置されている、請求項1に記載の干渉分光装置。The interferometry apparatus is configured to measure the plurality of measurements to measure a displacement of the translation stage in an orthogonal direction and at least a local tilt of a surface of at least one other mirror orthogonal to the surface of the at least one mirror. The interferometry apparatus according to claim 1 , configured and arranged to generate the plurality of measurement beams such that several preselected beams of the beams are arranged orthogonal to each other . 2つ以上の直交配置されたミラーをさらに含み、対応する干渉計手段は、前記並進ステージに対して所定の仕方でマウントされており、前記2つ以上の直交配置されたミラーのそれぞれが前記干渉計手段のうちの前記対応する1つに対して移動する一方で、前記制御手段が前記ミラーの局所的な形状を測定するために前記動作モード内にある、請求項1に記載の干渉分光装置。Further comprising two or more orthogonally arranged mirrors, the corresponding interferometer means is mounted in a predetermined manner relative to the translation stage, each of the two or more orthogonally arranged mirrors being said interference The interferometric spectrometer according to claim 1 , wherein the control means is in the mode of operation for measuring a local shape of the mirror while moving relative to the corresponding one of the metering means. . 前記少なくとも1つのミラーは、前記並進ステージに対して45度で配置されてい反射面を有する、請求項1に記載の干渉分光装置。 Wherein said at least one mirror, said has a Tei, reflective side is arranged at 45 degrees with respect to the translation stage, interferometry system of claim 1. 前記並進ステージ上に配置され、前記並進ステージと一緒に移動する少なくとも1つのフォトリソグラフィ・ウェハ・マウントをさらにむ、請求項1に記載の干渉分光装置。 Wherein disposed on the translation stage, the at least one further including a photolithographic wafer mount moves together with said translation stage, interferometry system of claim 1. 基準座標系にマウントされ、前記並進ステージ上に配置されたウェハ上にマスクされたパターンを形成するフォトリソグラフィ露光ユニットをさらにむ、請求項17に記載の干渉分光装置。 It mounted on the reference coordinate system, photolithographic exposure unit further including forming a mask pattern on the arranged wafer on the translation stage, interferometry system of claim 17. 少なくとも1つのミラーを並進ステージに対して所定の仕方でマウントするステップであって、前記少なくとも1つのミラーは反射面を有する、ステップと、
なくとも2つの直交する方向の少なくとも1つの方向に前記並進ステージを選択的に並進させるステップと、
複数の干渉分光測定ビームを生成するステップであって、少なくとも1つの方向における前記並進ステージの変位と前記少なくとも1つのミラーの前記反射面のそれぞれの領域の局所的な傾斜とを測定するために、前記複数の干渉分光測定ビームのそれぞれが前記反射面のそれぞれの領域上に投影されるように構成され配置されている、ステップと、
第1の動作モードにおいて前記並進ステージと前記少なくとも1つのミラーと前記複数の干渉分光測定ビームとを互いに対して選択的に並進させ、それにより、前記複数の干渉分光測定ビームのうちの選択されたいくつかの干渉分光測定ビームのそれぞれが前記少なくとも1つのミラーの前記反射面のそれぞれの領域を少なくとも1つの対応する基準線に沿って走査するようにして、その走査方向に直交する表面法線を有する少なくとも1つの平面における前記少なくとも1つの対応する基準線に沿う前記少なくとも1つのミラーの前記反射面のそれぞれの領域の局所的な傾斜を示す情報を含む少なくとも1つの信号を生成するステップと、
前記少なくとも1つの信号を分析することにより、前記少なくとも1つの信号に含まれる前記情報を抽出し、前記少なくとも1つのミラーの局所的な形状を決定するステップ
を含む干渉分光法。
Mounting at least one mirror in a predetermined manner relative to a translation stage, the at least one mirror having a reflective surface;
A step of selectively translating the translation stage in at least one direction of the two orthogonal directions even without low,
Generating a plurality of interferometry beams, to measure the displacement of the translation stage in at least one direction and the local tilt of the respective region of the reflective surface of the at least one mirror; wherein each of the plurality of interferometry measurement beam Ru Tei is configured arranged to be projected onto the respective regions of the reflecting surface, comprising the steps,
Selectively translating the translation stage, the at least one mirror, and the plurality of interferometry beams with respect to each other in a first mode of operation, thereby selecting a selected one of the plurality of interferometry beams; some respective interferometry measurement beam so as to scan along at least one corresponding reference line of each region of the reflection surface of said at least one mirror, the surface normal that is perpendicular to the scanning direction Generating at least one signal including information indicative of a local tilt of a respective region of the reflective surface of the at least one mirror along the at least one corresponding reference line in at least one plane having;
Wherein by analyzing at least one signal, the extracting the information contained in the at least one signal, the and determining the local shape of the at least one mirror, interferometry.
前記少なくとも1つの信号は、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の位置前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報をさらに含む請求項19に記載の干渉分光法。Wherein at least one of the signals, further comprising information indicating the position of the reflecting surface in at least one plane as a function of scan position along the at least one reference line, interferometry according to claim 19. 前記少なくとも1つの信号は、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の平均の傾斜前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報をさらに含む請求項19に記載の干渉分光法。Wherein at least one of the signals, further comprising information indicating the slope of the average of the reflecting surface in at least one plane as a function of scan position along the at least one reference line, interferometry according to claim 19. 前記少なくとも1つの信号は、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の位置および平均の傾斜前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として示す情報をさらに含む請求項19に記載の干渉分光Wherein at least one of the signals, further comprising information indicating the inclination of the position and the average of the reflecting surface in at least one plane as a function of scan position along the at least one reference line, interferometry according to claim 19 Law . 前記複数の干渉分光測定ビームは、少なくとも一対の干渉分光測定ビームを含み、少なくとも一対の干渉分光測定ビームのうちの各干渉分光測定ビームは、所定の直径を有し、互いに所定の距離だけ間隔をあけて前記走査方向に沿って配置されてい請求項19に記載の干渉分光法。The plurality of interferometry beams include at least a pair of interferometry beams, and the interferometry beams of the at least a pair of interferometry beams have a predetermined diameter and are spaced from each other by a predetermined distance. Ru is arranged along the scanning direction apart Tei, interferometry according to claim 19. 前記少なくとも一対の干渉分光測定ビームは、前記少なくとも1つの平面における前記反射面の平均の傾斜を前記少なくとも1つの基準線に沿う走査位置の関数として測定することができる情報を提供するように構成され配置されており、前記少なくとも一対の干渉分光測定ビームのうちの干渉分光測定ビームの一方の少なくとも一部は、前記平面内の前記基準線に沿う前記ミラーの局所的な傾斜を測定するために前記ミラーによって一度反射された後で、角度測定用干渉計によって受け取られる請求項23に記載の干渉分光法。 The at least one pair of interferometry beams is configured to provide information that can measure an average slope of the reflective surface in the at least one plane as a function of a scanning position along the at least one reference line. are arranged, said at least one of the at least a portion of the interference spectroscopic measurement beams of the pair of interferometry measurement beam, said to measure the local slope of the mirror along the reference line of the plane after being reflected once by the mirror and received by the angle measuring interferometer, interferometry according to claim 23. 記少なくとも一対の干渉分光測定ビームは、前記反射面上への前記干渉分光測定ビームの投影に対応する点での前記反射面の位置に関する情報を提供するように構成され配置されており、前記少なくとも一対の干渉分光測定ビームのうちの干渉分光測定ビームの一方の少なくとも一部は、前記平面内の前記基準線に沿う前記ミラーの局所的な傾斜を測定するために前記ミラーによって一度反射された後で、角度測定用干渉計によって受け取られる請求項23に記載の干渉分光法。 Before SL least one pair of interferometry measurement beam are constructed arranged such that said providing the information about the position of the reflecting surface at the point corresponding to the projection of the interferometry measurement beam to the reflecting surface, At least a portion of one of the at least one pair of interferometry beams is reflected once by the mirror to measure a local tilt of the mirror along the reference line in the plane. after the, received by the angle measuring interferometer, interferometry according to claim 23. 前記複数の干渉分光測定ビームは、高安定性平面鏡干渉計、受動的微分ゼロ・シャー干渉計、能動的ゼロ・シャー干渉計、角度干渉計からなる群から選択される1つまたは複数の干渉計を含む干渉計手段によって提供される、請求項19に記載の干渉分光法。The plurality of interferometry beams are one or more interferometers selected from the group consisting of a high stability plane mirror interferometer, a passive differential zero shear interferometer, an active zero shear interferometer, and an angle interferometer 20. Interferometry spectroscopy according to claim 19 provided by interferometer means comprising: 前記分析ステップは、前記少なくとも1つのミラーの局所的な形状、積分変換、フーリエ分析、直交関数分析、多項式展開からなる群から選択される数学的な手順を用いて決定する、請求項19に記載の干渉分光法。The analysis step, the local shape of the at least one mirror, integral transformation, Fourier analysis, orthogonal function analysis is determined using a mathematical procedure selected from the group consisting of a polynomial expansion, to claim 19 The described interferometry. 前記並進ステージの動きが基準座標系に対する少なくとも1つの方向で測定される他の動作モードをさらに含む請求項19に記載の干渉分光法。 Further comprising other operating modes that are measured in at least one direction movement of the translation stage relative to the reference coordinate system, interferometry according to claim 19. 前記複数の干渉分光測定ビームは、少なくとも二対の干渉分光測定ビームを含み、前記少なくとも二対の干渉分光測定ビームの各対は、2つの干渉分光測定ビームを含み、前記2つの干渉分光測定ビームは、所定の直径を有し、かつ、前記走査方向に沿って互いに所定の距離だけ離れており、前記少なくとも二対の干渉分光測定ビームの各対は、前記走査方向に垂直な方向において互いにずれている請求項19に記載の干渉分光法。Wherein the plurality of interferometry measurement beam includes interferometry measurement beam at least two pairs, wherein each pair of interferometry measurement beam at least two pairs comprises two interferometry measurement beam, said two interferometry measurement beam has a predetermined diameter, and wherein in the scanning direction are separated by a predetermined distance from each other, wherein each pair of interferometry measurement beam at least two pairs, mutually displaced in a direction perpendicular to the scanning direction and has, interferometry according to claim 19. 前記複数の干渉分光測定ビームは、直交方向における前記並進ステージの変位と前記少なくとも1つのミラーの表面に直交する少なくとも1つの他のミラーの表面の少なくとも局所的な傾斜とを測定するために、前記複数の干渉分光測定ビームのうち予め選択されたいくつかの干渉分光測定ビームが互いに直交に配置されるように構成され配置されている、請求項19に記載の干渉分光法。The plurality of interferometry beams are used to measure a displacement of the translation stage in an orthogonal direction and at least a local tilt of a surface of at least one other mirror orthogonal to the surface of the at least one mirror. The interferometry method according to claim 19, wherein the interferometry method is configured and arranged such that several preselected interferometry beams are arranged orthogonal to each other . 2つ以上の直交配置されたミラーを前記並進ステージ上にマウントするステップをさらに含み、前記2つ以上の直交配置されたミラーのそれぞれは、前記複数の干渉分光測定ビームのうち対応する干渉分光測定ビームに対して移動する一方で、前記第1の動作モードにおいて前記ミラーの局所的な形状を測定する請求項19に記載の干渉分光法。The method further includes mounting two or more orthogonally arranged mirrors on the translation stage , each of the two or more orthogonally arranged mirrors corresponding to one of the plurality of interferometric spectroscopy beams. while it is moving with respect to the beam, to measure the local shape of the mirrors in the first operation mode, interferometry according to claim 19. 前記少なくとも1つのミラーは、前記並進ステージに対して45度でマウントされてい反射面を有する、請求項31に記載の干渉分光法。 Wherein said at least one mirror, it said having mounted Tei, reflective side at 45 degrees with respect to the translation stage, interferometry according to claim 31. 少なくとも1つのフォトリソグラフィ・ウェハを前記並進ステージと一緒に移動するように前記並進ステージ上にマウントするステップをさらに含む請求項19に記載の干渉分光法。Further comprising the step of mounting on the translation stage to move at least one photolithographic wafer with the translation stage, interferometry according to claim 19. ウェハの上にマスクされたパターンを形成するように前記ウェハを前記並進ステージ上に配置する一方で、前記ウェハを少なくとも一度露光するステップをさらに含む請求項33に記載の干渉分光 The wafer so as to form a mask pattern on the wafer while disposed on the translation stage, further comprising the step of at least once exposing the wafer, interferometry according to claim 33.
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