KR20000075472A - 2파장을 갖는 간섭계 시스템 및 그 시스템을 구비한 전사장치 - Google Patents

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Abstract

간섭계 시스템에서, 측정 빔(123)에 위하여 횡단되는 매체에서 반사계수의 변화는 세 개의 인자에 의하여 구별되는 파장들을 갖는 두개의 측정 빔들(123, 125)에 의하여 검출될 수 있다. 파장비의 이러한 선택으로, 빔 스플리터(127), λ/4 플레이트(130,131) 및 비반사 코팅과 같은 편광 요소의 간섭필터는 상대적으로 쉽게 제조될 수 있고 검출 정확도가 향상된다.

Description

2 파장을 갖는 간섭계 시스템 및 그 시스템을 구비한 전사장치{INTER- FEROMETER SYSTEM WITH TWO WAVELENGTHS, AND LITHOGRAPHIC APPARATUS PROVIDED WITH SUCH A SYSTEM}
간섭계 시스템의 측정축은 대상물의 주어진 점의 주어진 방향(X 또는 Y)에서 위치 또는 변위를 측정하는 축을 의미하는 것으로 이해된다. 이 측정축은 이 측정에 사용되는 측정 빔의 주요 레이(ray)와 일치할 필요는 없다. 만약 측정 빔이 시스템을 통하여 2번 보내지고 실질적으로 동일 점에 대상물에 의하여 두번 반사되면, 측정축은 제 1경로상의 측정 빔의 주요 레이와 제 2 경로상의 이 빔의 주 광선사이에 위치한다.
전사장치에 사용되는 이러한 형태의 간섭계 시스템이 US-A 5,404,202호에 공지되어 있다. 전사장치는 마스크 패턴, 예를 들면 감광층을 구비한 기판상에 집적회로(IC)의 패턴의 반복적이고 축소되게 결상하는 데 사용된다. 동일 기판상에 마스크 패턴의 두개의 계속적인 상들 사이에서, 이들 기판과 마스크는 서로에 대하여, 예를 들면 XYZ좌표계의 X 또는 Y방향에 평행하게 이동되는 반면, 기판 평면과 마스크 평면은 기판의 모든 기판 필드 또는 IC영역상에 연속적으로 마스크 패턴을 결상하게 기판 평면과 마스크 평면은 XY면에 평행하다.
집적회로의 제조에서 전사장치는 마스킹과 확산 기술과 결합하여 사용된다. 제 1마스크 패턴은 다수, 예를 들면, 수십개의 기판의 필드에 결상된다. 이리하여, 기판은 소정의 물리적 및/또는 화학적 공정단계를 받게 장치로부터 제거된다. 계속하여, 기판은 다른 기판 필드등에 제 2마스크 패턴의 상을 형성하게 동일 또는 또 다른 유사장치내로 도입된다. 그리하여 기판 필드상에 마스크 패턴의 상에 대하여 이 필드와 마스크 패턴은 서로에 대하여 매우 정확히 정렬되는 것이 보장되어야 한다. 이러한 목적으로, 전사장치는 정렬 시스템뿐만 아니라 간섭계 시스템을 포함한다. 스텝핑 장치에서, 간섭계시스템은 기판과 개별 기판 필드의 이동과 위치를 정확하게 측정하는 데 사용된다. 스텝-앤드-스캐닝 장치에서, 이 기판 간섭계 시스템 뿐만 아니라 마스크 간섭계 시스템은, 기판 필드의 조명동안, 기판과 마스크가 투영 빔과, 마스크패턴이 기판 필드상에 결상되는 투영 시스템에 대하여 동기적으로 이동하는 지를 검사하는 데 사용된다.
집적회로(IC)에 증가되는 다수의 전자 부품을 공급하는 것이 바람직하게 때문에, 이들 부품의 상세가 점점 작아질 수록 더 엄격한 요구조건이 투영 시스템의 해상력과 결상특질뿐만 아니라 기판 필드의 위치가 측정되어 검사되는 정확도에 가해진다. 이는 간섭계 시스템이 또한 더 정확하게 되야됨을 뜻한다. 이리하여, 교란, 특히 측정 빔을 전파하는 매체내에서의 요동은 중요한 역할을 시작할 것이다. 이들 교란과 요동은 매체의 굴절률의 변화를 일으키고, 이 변화는 간섭계 시스템에 의한 변위로서 해석된다.
US-A 5,404,222호는 위치 측정을 정정하게 요동의 효과를 측정할 수 있는 간섭계를 나타내고 있다. 이 간섭계 시스템은 633nm의 파장으로 빔을 공급하는 HeNe 레이저의 형태로 제 1레이저 원을 포함한다. 이들 빔은 측정미러와 기준미러에 보내지는 측정 빔과 기준 빔으로 각각 분리되고, 측정미러의 위치는 공지의 방식으로 측정된다. 공지의 간섭계 시스템은 상당히 다른 파장에 2개의 시험 빔을 공급하는 제 2레이저 원을 더 포함한다. 이들 테스트 빔은 측정미러로 측정미러를 횡단하고, 이들 미러에 의한 반사후, 특수 검출 시스템에 도달한다. 하나의 빔에 의하여 횡단되는 매체의 굴절률은 이 빔의 파장에 종속된다는 사실을 이용한다. 상기 요동이 일어날 때, 상기 2개의 시험 빔의 굴절률 변화는 다르므로, 결과적으로 2개의 시험 빔사이에 위상차가 발생한다. 이러한 위상차를 측정함으로써, 동일 매체를 횡단하는 측정 빔상의 요동의 효과는 측정될 수 있다. 매체의 분산을 이용하기 때문에, 시험 빔의 파장은 효과의 정확한 측정을 위하여 상당히 달라야 한다. US-A 5,404,222호에 기재된 간섭계 시스템에서, 532nm와 266nm의 파장이 선택되었다. 532nm의 파장을 가진 제 1시험 빔은 레이저에 의하여 공급되고, 266nm의 파장을 가진 제 2시험 빔은, 비선형 재료를 포함하고 532nm 파장을 가진 방사의 일부를 제 2시험 빔을 구성하는 266nm의 파장을 가진 방사로 변환하는 주파수 이중 소자에 의하여 제 1시험 빔으로부터 얻어진다. 실제로, 간섭계 시스템이 본질적으로 파장에 종속적인 다수의 소자를 포함한다는 것에서 문제가 발생한다. 예를 들면, 종래의 간섭계 시스템은 편광 감지 빔 스플리터와 λ가 사용된 파장인 λ/4 플레이트를 포함하고, 이것에 의하여 레이저 빔을 측정 빔과 기준 빔으로 분리하고 이들 빔을 다시 결합할 때 방사 손실이 거의 일어나지 않는 것이 보장될 수 있다. 측정 빔의 파장과 시험 빔의 2개의 파장 모두에 적합한 소자를 제조하는 것은 불가능하지는 않지만, 매우 어렵다. 동일한 것이 간섭계 시스템의 구성상에 제공된 다층 반사구조와 다층 비반사 구조에 적용된다.
본 발명은 제 1파장을 갖는 제 1레이저 빔과 제 2파장을 갖는 제 2레이저 빔을 공급하는 레이저 원;
제 1레이저 빔을 제 1측정 빔과 제 1기준 빔으로 분리하고 제 1측정 빔을 측정 경로를 따라 측정미러(measuring mirror)로 안내하고 제 1기준 빔을 기준 경로를 따라 기준미러(reference mirror)로 안내하는 수단;
측정미러에 의하여 반사된 제 1측정 빔과 기준미러에 의하여 반사된 제 1기준 빔에 의하여 형성된 간섭 패턴에 의하여 측정미러의 변위를 검출하는 제 1검출수단;
제 1측정 빔이 측정미러에 의하여 반사된 제 1측정 빔과 제 2레이저 빔의 방사에 의하여 전파되는 매체내의 요동을 검출하는 제 2검출수단을 포함하는 적어도 하나의 측정축을 구비한 간섭계 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이와 같은 간섭계 시스템을 포함하는 전사 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 스텝퍼(stepper) 또는 스텝-앤드-스캐너(step-and-scanner)일 수 있다.
도 １은 기판상에 마스크 패턴을 반복적으로 결상하는 광전사 투영 장치의 실시예를 도식적으로 나타내고；
도 ２는 이 장치에　사용되는 ３개의 측정축을 갖는 간섭계 시스템을 나타내고；
도 3은 일축 간섭계 시스템의 원리를 나타내고;
도 4는 이 장치에 사용되는 5개의 측정축을 가진 간섭계 시스템을 나타내고;
도 5는 높이 측정이 간섭계 시스템의 도움으로 수행되는 전사 장치의 실시예를 나타내고;
도 6은 스텝-앤드-스캐닝 전사장치의 미분 간섭계 시스템의 회로도를 나타내고;
도 7은 굴절률 변화를 측정하는 신규 시스템을 포함하는 간섭계 시스템의 제 1실시예를 나타내고;
도 8은 이러한 시스템의 제 2실시예를 나타내고;
도 9는 편광 분리 간섭 필터의 실시예의 전송/파장 곡선을 나타내고;
도 10은 파장 분리 필터의 실시예의 전송/파장 곡선을 나타내며;
도 11은 비반사 간섭 필터의 실시예의 반사/파장 곡선을 나타낸다.
본 발명은 쉽게 제조가능한 광학 요소가 사용될 수 있고, 요동 측정 소자가 간단한 구조를 갖는 명세서의 도입부에서 기재된 형태의 간섭계 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 간섭계 시스템은 제 2레이저 빔의 파장이 제 1레이저 빔의 파장의 3배의 크기이며, 제 2검출수단은 측정미러에 의하여 반사된 제 2레이저 빔과 제 1측정 빔을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주어진 파장을 갖는 빔의 λ/4 플레이트가 3배 작은 파장을 갖는 빔의 3 λ/4로서 동작하고, 3 λ/4의 광학효과가 λ/4 플레이트와 동일하다는 인식에 기초하고 있다. 동일한 것이 편광 감지 빔 스플리터에 적용된다. 간섭계 시스템의 요소들은 최대 파장에 대해 최적화될 필요만 있다; 최소 파장에 대해서, 요소들은 자동적으로 최적화된다. 이 파장비에서, 편광 요소들뿐만 아니라 간섭계 시스템의 광학 구성요소들상의 비반사 다층구조는 쉽게 제조될 수 있다. 신규한 간섭계 시스템은 HeNe 레이저와 결합 빔을 포함하지 않기 때문에 US-A 5,404,222호에 기재된 시스템보다 단순하다.
신규한 간섭계 시스템의 제 1실시예는 제 2레이저 빔이 시험 빔을 구성하고, 측정미러에 의하여 반사된 제 1측정 빔과 시험 빔사이의 위상차는 상기 요동을 직접 나타낸다.
이 실시예는 2개의 시험 빔중 하나가 실제 위치 측정에 또한 사용된다는 점에서 US-A 5,404,222에 따른 간섭계 시스템으로부터 구별된다. 이 실시예에서 상기 2개의 시험 빔에 대한 US-A 5,404,222에 기재된 것과 동일한 과정을 제 1측정 빔과 시험 빔에 의하여 매체내의 요동을 측정하기 위하여 수행될 수 있다. 이 실시예와 관계있는 US-A 5,404,222의 특허 대상은 참고로 아래에서 결합된다.
신규한 간섭계 시스템의 바람직한 실시예는 제 2레이저 빔이 제 1측정 빔과 제 1기준 빔과 동일한 측정 경로와 기준 경로를 횡단하는 제 2측정 빔과 제 2기준 빔으로 각각 분리된다.
이 시스템에서, 제 1측정 빔과 제 1기준 빔과 제 1측정기에 의한 제 1위치 측정과 제 2측정 빔과 제 2 기준 빔과 제 2측정기에 의한 제 2위치 측정이 수행된다. 지금, 두개의 측정기로부터 오는 위치 측정 신호들사이의 위상차는 요동, 특히 상기 빔들에 의하여 횡단된 매체내의 교란을 발생하는 것을 직접적으로 나타낸다.
측정 빔과 시험 빔을 공급하는 레이저 원은 2개의 파장중 하나에 방사를 공급하는 제 1레이저와, 다른 파장에 방사를 공급하는 제 2레이저로 구성될 수 있다. 두개의 파장은 서로 바르게 정합되게 남아있는 것이 보장되어야 한다.
그러나, 신규한 간섭계 시스템은 바람직하게는 레이저 원이 단일, 연속 레이저와 파장 변환기의 조합을 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
그리하여, 이 레이저 원에 의하여 공급된 빔은 소정의 파장비를 자동적으로 보유하게 된다.
간섭계 시스템의 바람직한 실시예는 제 2 레이저 빔이 1064nm의 파장을 갖고, 제 1레이저 빔이 약 355nm의 파장을 갖는 것을 다른 특징으로 한다.
더 작은 파장에서의 방사는, 예를 들면 더 큰 파장을 갖는 방사의 3겹 주파수 더블링에 의하여 얻어질 수 있다. 제 1레이저 빔만이 위치 측정에 사용되는 실시예에서 간섭계 시스템의 해상력은 이 빔의 더 작은 파장을 선택함으로써 최대화될 수 있다.
더 큰 파장의 λ/4 플레이트는 더 작은 파장의 3 λ/4 플레이트로 쉽게 적합하다. 또한 편광 감지 빔 스플리터의 광학 간섭 필터는 더 큰 파장과 더 작은 파장에서 소정의 간섭 효과를 나타낸다. 그러나, 더 작은 파장에 대한 이러한 간섭 필터의 대역폭을 증가시키기 위하여, 이 필터는 제 2파장에 대한 λ/4 요소에 적합한 제 1층 패킷과, 제 1파장에 대한 광대역 λ/4 요소에 적합한 제 2층 패킷을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이미 나타낸 바와 같이, 요소들의 외측 표면은 간섭계 시스템에서 광학 간섭 필터의 형태로 비반사 구조로 제공된다. 본 발명에 따라 선택된 큰 파장과 작은 파장사이의 비에서, 그러한 필터는 두개의 파장으로 최적화될 수 있다. 그와 같은 필터의 바람직한 실시예는 고 굴절률과 저 굴절률을 번갈아서 갖는 4개의 층을 포함하고, 상기 제 3층은 제 1층과 동일한 굴절률과 제 1층의 두께의 반과 같은 두께를 갖으며, 제 4층은 제 2층과 동일한 굴절률과 제 2층의 두께의 반과 같은 두께를 갖는다.
본 발명은, 매우 정확한 측정이 수행되여야 하고, 주변 변수의 변화, 특히 매체내의 교란이 측정에 영향을 미칠 수 있는 하나 이상의 측정축을 갖는 간섭계 시스템에서 사용될 수 있다. 세 개의 측정축, 즉 X축과 Y축을 따라 변위를 측정하는 X측정축과 Y측정축, 및 X측정축 또는 Y측정축과 결합하여, Z축에 대한 기판의 회전이 측정될 수 있는 제 2 X측정축 또는 제 2 Y측정축을 갖는 간섭계 시스템은 기판의 위치와 변위를 측정하는 전사 장치에 상당한 정도로 사용되어 왔다. 특히 매체내에서 가능하게 일어나는 교란은 매우 국부적이고, 모든 측정축에 대하여 동일하지 않기 때문에, 본 발명이 채용한 3축 간섭계 시스템은 바람직하게는 3개의 다르고 개별적인 제 1과 제 2 검출 수단의 요인인 파장들을 갖는 2개의 레이저 빔은 각 측정축을 이용하는 것을 특징으로 한다.
교란과 다른 요동은 그리하여 각 측정축을 분리하여 측정되고, 매우 정확한 측정이 수행될 수 있다.
다른 간섭계 시스템이 EP-A 0 498 499호에 기재되어 있다. 이 간섭계 시스템은 적어도 5개의 측정축을 갖는다. 이 시스템으로, 기판 또는 X축과 Y축에 따른 또 다른 대상물의 변위와 Z축에 관한 회전이 측정될 수 있을 뿐만 아니라, X축에 관한 경사 φX와 Y축에 관한 경사φY를 측정할 수 있다. 이 간섭계 시스템이 사용될 때, 기판의 각 필드는 개별적 정렬을 각 필드에 대하여 수행할 필요없이 마스크 패턴에 대하여 매우 정확하게 위치될 수 있다. 결과적으로, 전 기판을 조명하는 데 필요한 시간은 상당하게 감소될 수 있다. 또한, 더 엄격한 정렬과 위치 요구조건이 가해지는 신세대의 더 개선된 전사 장치에 대하여도, 5개의 측정축을 가진 간섭계 시스템은 상당한 장점을 제공할 수 있다. 본원이 그와 같은 간섭계 시스템에 사용된다면, 3개의 다르고 개별적인 제 1과 제 2검출 수단의 요인인 파장들을 갖는 두개의 레이저 빔은 각 측정축을 이용한다는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 기판상에 마스크 패턴을 반복적으로 결상하는 스텝핑 전사 투영 장치에 관한 것이고, 이 장치는 투영 빔을 공급하는 조명 유닛, 마스크 홀더를 갖는 마스크 테이블, 기판 홀더를 갖는 기판 테이블, 투영 빔의 경로에 배열된 투영 시스템, 및 기판의 배향과 위치를 측정하는 광학 측정 시스템을 포함하여, 측정 시스템이 이전에 기술된 간섭계 시스템인 것을 특징으로 한다.
상기 장치에 본원의 간섭계 시스템을 사용함으로써, 이 장치의 정확도는 상당히 향상되었다.
본 발명은 또한 스텝-앤드-스캐닝 전사 투영 장치에 관한 것으로, 마스크 패턴은 스캐닝을 위하여 각 기판 필드상에 결상되며, 측정 시스템은 마스크의 위치를 측정하기 위하여 존재한다. 이 장치는 이 측정 시스템이 이전에 기재된 간섭계 시스템인 것을 특징으로 한다.
스텝-앤드-스캐닝 전사 장치에서, 기판에 대하여 마스크의 변위가 직접적이고 광학적으로 측정되는 미분 간섭계 시스템이 또한 국제특허출원 WO 97/33205호에 기재된 것 처럼 가판과 마스크에 대한 개별적인 간섭계 시스템대신에 사용될 수 있다. 본 발명이 미분 간섭계 시스템으로 사용된다면, 3개의 다르고 개별적인 제 1과 제 2검출수단의 요인인 파장들을 갖는 두 개의 레이저 빔이 각 측정축을 이용하는 것을 특징으로 한다．
본 발명의 이들 및 다른 측면들이 이후에 기술된 실시예들을 참조하면 명백해질 것이다．
도 1은 기판상에 마스크 패턴을 반복적으로 결상하는 광전사 장치의 실시예의 광학 요소들을 도식적으로 나타낸다. 이 장치의 주요 구성요소는 투영 렌즈 시스템(PL)을 수용하는 투영 칼럼이다. 결상될 마스크 패턴(C)이 제공되는 마스크(MA)의 마스크 홀더(MH)는 이 시스템 위에 배열된다. 마스크 홀더는 마스크 테이블(MT)에 존재한다. 기판 테이블(WT)은 투영 렌즈 시스템(PL)아래에 배열된다. 이 테이블은 감광층을 구비하고 마스크 패턴이 여러 번, 각 번마다 다른 IC영역(Wd)에 결상되어야 하는 기판(W)의 기판 홀더(WH)를 수용한다. 기판 테이블은 X방향과 Y방향으로 이동가능하여 IC영역상에 마스크 패턴의 결상 후에 후속되는 IC영역이 마스크 패턴 아래에 위치할 수 있다.
상기 장치는 예를 들어, 크립튼-플로라이드 엑시머 레이저(Krypton-Fluoride Eximer laser) 또는 수은 램프와 같은 방사원(LA), 렌즈 시스템(LS), 반사기(RE), 집광 렌즈를 포함하는 조명 시스템을 구비한다. 조명 시스템에 의하여 공급된 투광 빔(PB)는 마스크 패턴(C)를 조명한다. 이 패턴은 기판(W)의 IC영역상에 투영 렌즈 시스템(PL)에 의하여 결상된다. 조명 시스템은 EP-A 0 658 810호에 기재된 것처럼 택일적으로 구현될 수 있다. 투영 렌즈 시스템은 예를 들어 M=1/4의 배율, 개구수(NA)=0.6 및 22mm의 직경을 갖는 회절 한계 상 필드를 구비한다.
상기 장치는 복수의 측정 시스템들, 즉 XY평면에 기판(W)에 대하여 마스크(MA)를 정렬하는 시스템, 기판 홀더와 기판의 X와 Y위치와 배향을 결정하는 간섭계 시스템, 및 투영 렌즈 시스템(PL)의 초점 또는 상 평면과 기판(W)상에 감광층의 표면사이에 편차를 결정하는 초점 에러 검출 시스템을 더 포함한다. 이들 측정 시스템들은 기판과 초점의 위치와 배향을 상기 측정 시스템등에 의하여 공급된 신호들에 의하여 정정될 수 있는 전자 신호 처리와 제어 회로 및 구동기구 또는 액츄에이터를 포함하는 서보시스템의 일부들이다.
정렬 시스템은 도 1의 우측 상단에 나타나 있는 마스크(MA)에서 두 개의 정렬 마크(M1과 M2)를 사용한다. 이들 마크는 바람직하게는 회절 격자로 구성되나, 그들 주위와 광학적으로 다른 사각 또는 띠와 같은 다른 마크들에 의하여 택일적으로 형성될 수 있다.
정렬 마크는 2차원적인 것, 즉 도 1에서 두개의 상호 수직방향인 X와 Y방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 기판(W)는 적어도 2개의 정렬 마크와 바람직하게는 도 1에서 P1과 P2로 나타난 2차원 회절격자를 갖는다. 마크(P1과 P2)는 패턴(C)의 상이 형성되야 하는 기판(W)의 영역외에 위치한다. 격자 마크(P1과 P2)는 바람직하게는 위상 격자이고 격자 마크(M1과 M2)는 바람직하게는 진폭 격자이다.
도 1은 정렬 시스템, 즉 두 개의 정렬 빔(b와 b')이 마스크 정렬 마크(M2)상의 기판 정렬 마크(P2)와 마스크 정렬 마크(M1)상의 기판 정렬 마크(P1)를 각각 정렬하는 데 사용되는 이중 정렬 시스템의 특정 실시예를 나타낸다. 빔(b)은 반사 요소(30), 예를 들어 거울에 의하여 프리즘(26)의 반사 표면(27)으로 반사된다. 상기 표면(27)은 빔(b)을 방사의 일부를 통과하는 기판 정렬 마크(P2)로 반사하는 것과 같이 빔(b1)을 마크(P2)의 상이 형성된 결합 마스크 정렬 마크(M2)로 반사시킨다. 반사 요소(11), 예를 들어 프리즘은 마크(M2)위에 배열되고, 이 프리즘은 방사 감지 검출기(13)를 향하여 마크(M2)에 의하여 통과된 방사를 향하게 한다. 제 2 정렬 빔(b')는 거울(31)에 의하여 투영 렌즈 시스템(PL)내의 반사기(29)로 반사된다. 반사기(29)는 빔(b')을 프리즘(26)의 제 2반사 표면(28)으로 통과시키고, 이 표면은 기판 정렬 마크(P1)상으로 빔(b')을 향하게 한다. 이 마크는 빔(b1')으로서 빔(b')의 방사의 일부를 마크(P1)의 상이 형성된 마스크 정렬 마크(M1)에 반사시킨다. 마크(M1)를 통과한 빔(b1')의 방사는 반사기(11')에 의하여 방사 감지 검출기(13')를 향하게 된다. 이중 정렬 시스템의 동작은 이 시스템의 더 상세한 사항을 참고할 수 있는 미국 특허 4,778,275호에 기재되어 있다.
도 1에 따른 정렬 시스템의 실시예는 정렬빔이 상당히 긴 파장, 예를 들어, 633nm을 갖는 데 반해, 투영 빔(PB)이 짧은 파장, 예를 들어, 248nm을 갖도록 투영 렌즈 시스템(PL)이 설계된 장치에 특히 적합하다. 사실, 이 시스템은 투영 칼럼내에 별도의 렌즈 또는 정정 렌즈(25)와 결합한다. 이 렌즈는 기판 정렬 마크가 마스크 정렬 마크의 평면에 결상되고 투영 렌즈 시스템이 정렬 빔의 파장에 최적화되지 않는다는 사실에도 불구하고 정정 배율로 결상되는 것을 보장한다. 정정 렌즈는 투영 칼럼내에서, 서브 빔(sub-beams)이 기판 정렬 마크에 의하여 생성되는 정렬 빔의 다른 회절 차수의 서브 빔은 이들 서브 빔에 개별적으로 영향을 미치도록 정정 렌즈의 평면내에 충분이 분리되는 한편, 정정 렌즈는 투영 빔과 마스크 패턴(C)의 상과 함께 형성되는 상에 무시될 만한 영향을 미치는 높이로 배열된다. 정정 렌즈 (25)는 투영 렌즈 시스템의 푸리에 평면(Fourier Plane)에 바람직하게 배열된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 정정 렌즈가 정렬 빔(b와 b')의 주 광선이 서로 교차하는 평면내에 배열되는 경우, 이 렌즈는 두 개의 정렬 빔을 정정하는 데 사용할 수 있다. 정정 렌즈(25)의 목적과 동작에 관한 더 상세한 사항은 미국 특허 5,100,237에서 참고할 수 있다.
회절 소자와 같은 쐐기 또는 또 다른 편향 요소는 정렬 빔의 경로 더 아래인 정렬 마크 근방에서 바람직하게 배열된다. 그와 같은 편향 요소(도 1에 도시되시 않음)으로, 검출기(13 또는 13')에 의하여 포착된 선택 정렬 빔부분내의 의도하지 않은 위상차에 기인하는 정렬 에러는 방지될 수 있고, 상기 위상차는 기판 정렬 마크로 부터 온 정렬 빔 부분의 대칭축이 마스크 플레이트에 수직하지 않는 경우에 발생되어, 잘못된 편향이 이 플레이트에 발생될 수 있다. 그와 같은 편향 요소를 구비한 정렬 시스템은 미국 특허 5,481,362호에 기재되어 있다.
전체 정렬(global alingment)로 언급되는 마스크에 대하여 전체 기판을 정렬 하는 데 사용되는 도 1의 전체 정렬 마크(P1과 P2)에 덧붙여, 기판은 다른 정렬 마크, 예를 들어 IC영역당 하나의 마크를 구비할 수 있게 되어, 각 IC영역에 대한 마스크 패턴에 대하여 관계 영역을 정렬한다. 마스크는 2개 이상의 정렬 마크를 가질 수 있는 반면, 다른 정렬 마크, 예를 들면, Z축에 관한 마스크의 회전을 측정하고 정정하는 데 사용될 수 있다.
투영 장치는 투영 렌즈 시스템(PL)의 초점 평면과 기판(W)의 표면사이의 편차를 결정하는 초점 에러 검출 시스템을 더 포함하여, 이 편차를 예를 들어, 기판 테이블에 존재하는 Z 액츄에이터로 기판 표면의 높이를 제어함으로써, 정정될 수 있다. 초점 에러 검출 시스템은 투영 렌즈 시스템에 고정적으로 접속된 홀더(비도시)에 배열되거나 투영 시스템에 또한 배열된 도량 프레임에 배열된 요소(40, 41, 42, 43, 44, 45 및 46)에 의하여 구성될 수 있다. 요소(40)은 방사원, 예를 들면 초점 빔(b3)를 방출하는 다이오드 레이저이다. 이 빔은 반사 프리즘(42)에 의하여 기판상에 매우 작은 각도로 향하게 된다. 이 표면에 의하여 반사된 빔은 프리즘(43)에 의하여 역반사기(44)를 향하게 된다. 이 빔(b')이 프리즘(43), 기판 표면 및 프리즘(42)상에 반사를 거쳐 동일 경로로 한번 더 횡단하도록 반사요소(44)는 자체적으로 빔을 반사한다. 빔(b3')은 부분 반사 요소(41)와 반사 요소(45)를 경유하여 방사 감지 검출 시스템(46)에 도달한다. 이 시스템은, 예를 들어 위치 종속 검출기 또는 두개의 개별 검출기를 포함한다. 이 시스템의 빔(b3')에 의하여 형성된 방사 스폿의 위치는 투영 렌즈 시스템의 초점 평면이 기판(W)의 표면과 일치하는 정도에 종속된다. 초점 에러 검출 시스템에 대한 상세한 기재는 미국 특허 4,356,392호를 참조할 수 있다.
기판 테이블(WT)의 X와 Y 위치를 정확하게 결정하기 위하여, 공지의 투영 장치는 다축 간섭계 시스템을 포함한다. 미국 특허 4,251,160호는 2축 시스템을 설명하고 미국 특허 4,737,283호는 3축 시스템을 설명한다. 하나의 측정축인 X축만 나타난 도 1에서, 이와 같은 간섭계 시스템은 요소(50, 51, 52 및 53)에 의하여 도식적으로 나타낸다. 반사원(50), 예를 들어 레이저에 의하여 방출된 빔(b4)은 빔 스플리터(51)에 의하여 측정 빔(b4,m)과 기준 빔(b4,r)으로 분리된다. 측정 빔은 기판 홀더(WH)의 반사 측면(54)에 도달하고 이 측면에 의하여 반사된 측정 빔은 빔 스플리터에 의하여 고정 반사기(52), 예를 들면 "코너 큐브(corner cube)" 반사기에 희하여 반사된 기준 빔과 결합된다. 결합 빔의 세기는 검출기(53)으로 측정될 수 있고 기판 홀더(WH)의, 이 경우에는 X 방향으로의, 변위가 이 측정기의 출력 신호로부터 유래될 수 있고, 또한 이 홀더의 순간 위치가 설정될 수 있다.
도 1에 도식적으로 나타난 바와 같이, 간단히 하나의 신호(S53)와 정렬 시스템의 신호(S13과 S13')에 의하여 나타내진 간섭계 신호는 신호 처리 유닛(SPU), 예를 들어 마이크로컴퓨터에 가해지고, 신호 처리 유닛은 상기 신호들을 기판 홀더가 기판 테이블(WT)를 경유하여 XY 평면에 이동되는 액츄에이터(AC)에 대한 제어 신호(SAC)로 처리한다.
도 1에 도시된 X 측정축뿐만아니라 Y 측정축과 가능하게는 제 3의 측정축을 포함하는 간섭계 시스템으로, 고정 간섭계 시스템에 의하여 형성된 좌표계에서 정렬 마크(P1, P2와 M1, M2)사이의 거리와 위치가 기판에 대하여 마스크의 초기 또는 전체 정렬동안에 아래에 놓여질 수 있다. 이 간섭계 시스템은 기판 테이블을 매우 정확하게 단계화, 즉, 예정된 거리와 방향을 따라 이동시킬 수 있도록 또한 사용된다. 마스크 패턴이 제 1 IC영역 또는 필드에 하나(또는 그 이상) 플래쉬로 결상된 후, 그와 같은 단계는 마스크 패턴과 투영 렌즈 시스템하에서 후속 IC 필드를 위치하도록 수행되어, 마스크 패턴이 또한, 이 필드에 결상될 수 있다. 이들 단계와 결상 동작은 모든 IC 필드가 마스크 패턴 상을 구비할 때까지 계속된다. 이러한 방식으로 작동되는 전사 장치는 스텝퍼로서 일컬어진다.
한편, IC 필드의 표면 유닛당 더 많은 전자 부품과 다른 한편, 더 큰 IC 필드의 요구에 기인하여, 더 엄격한 요구 조건이 투영 렌즈 시스템의 해상력과 상 필드에 가해진다. 이들 기술적으로 모순된 요구조건을 완화하기 위하여, 이미 스텝-앤드-스캐너를 사용할 것이 제안되어 왔다. 그와 같은 장치에서, 스텝퍼에서 동일한 스텝핑 이동이 수행되나, 마스크 패터의 작은 부분만이 IC 필드상에 마스크 패턴을 결상할 때 IC 필드의 대응 서브 필드상에 매번 결상된다. IC영역의 연속적인 서브 필드상에 마스크 패턴의 연속적인 부분을 결상함으로써, IC 필드상의 전 마스크 패턴의 상이 얻어진다. 결국, 마스크 패턴은 마스크 패턴의 위치에 작고, 예를 들면 직각 또는 원호형의 조명 스폿을 형성하는 투영 빔으로 조명되고, 기판 테이블은 투영 렌즈 시스템과 투영 빔에 대하여 주어진 방향인 스캔 방향으로 이동되고, 마스크 테이블이 동일 또는 반대 방향으로 이동되는 반면, 기판 테이블의 비율은 마스크 테이블의 비율의 M배이다. M은 마스크 패턴이 결상되는 배율이다. 마스크와 기판은 어떤 순간에 올바른 상호 위치를 가지는 것이 보장되야하고, 이것은 마스크와 기판의 이동의 매우 정확한 동기화, 즉 기판의 비율 Vsub이 마스크의 비율 VMA의 M배와 항상 동일하게 하여 실현될 수 있다.
조건 Vsub= M.VMA를 검사하기 위하여, 스텝-앤드-스캐너는 기판 간섭계 시스템뿐만 아니라 마스크의 이동과 위치가 정확하게 측정될 수 있는 마스크 간섭계 시스템을 포함해야 한다. 마지막에 언급한 시스템의 측정미러는 바람직하게는 마스크 홀더에 고정된다. 마스크 간섭계 시스템은 기판 간섭계 시스템의 요소(50, 51, 52, 53, 및 54)와 동일한 기능을 갖는 요소(60, 61, 62, 63, 및 64)에 의하여 도 1로 나타나 있다. 도 11에서 간단히 하나의 신호(S63)에 의하여 나타내진 마스크 간섭계 시스템 신호들은 기판 간섭계 시스템의 대응 신호들과 비교되는 신호 처리 유닛(SPU)에 가해진다. 이것은 마스크와 기판이 상호 올바른 위치를 갖고/또는 동기적으로 움직이는 지 여부를 확인할 수 있다.
이것이 그러한지 여부를 확인하기 위하여 기판에 대한 간섭계 시스템과 마스크의 간섭계 시스템 모두가 3개의 측정축을 갖는 것으로 충분하다. 그러나, 기판 간섭계 시스템은 바람직하게는 5개의 측정축을 갖는다. EP-A 0 498 499호에 기재된 바와 같이, X 축과 Y 축에 관한 기판의 경사들 즉, X, Y 및 φz,w와 φx,w와 φy,w이 측정될 수 있다. 5축 간섭계 시스템을 구성하는 간섭계 유닛의 다른 실시예에 대하여 EP-A 0 498 499호에서 참조될 수 있다. 또한, 마스크에 대하여 X 축과 Y 축에 관한 경사를 측정가능하도록, 5축 마스크 간섭 시스템이 사용될 수 있다. 그러나, X 축과 Y 축에 관한 마스크의 경사를 측정하는 용량성 센서와 같은 다른 센서와 3축 마스크 간섭게 시스템을 결합하는 것이 가능하다.
X 축과 Y 축을 따라 기판 또는 마스크의 이동과 위치를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 Z 축에 관하여 기판 또는 마스크의 회전을 측정할 수 있는 세 개의 측정축을 갖는 간섭계 시스템의 실시예가 SPIE, vol. 1088: Optical/Laser Microlitho-graphy, pp. 268-272의 기사 "Linear/angular displacement interferometer for wafer stage metrology"에 기재되어 있다. 도 2는 기판 홀더(WH)와 함께 그와 같은 간섭계 시스템의 도면을 나타낸다. 합성 간섭계 시스템은 레이저(70), 예를 들어 헬륨-네온 레이저, 두 개의 빔 스플리터(71과 72), 3개의 간섭계 유닛(73, 74 및 75)를 포함한다. 레이저로부터의 빔(b5)의 일부는 빔 스플리터(71)에 의하여 기판 홀더(WH)의 측정미러(R1)와 협력하는 간섭계 유닛(73)으로 빔(b6)으로서 반사된다. 빔 스플리터(71)에 의하여 통과된 빔(b7)은 빔 스플리터(72)에 의하여 간섭계 유닛(74)에 반사된는 빔(b8)과 간섭계 유닛(75)을 통과하는 빔(b9)으로 분리된다. 간섭계 유닛(74)은 측정미러(R1)와 협력하는 반면, 간섭계 유닛(75)은 측정미러(R2)와 결합한다.
도 3은 간섭계 유닛(73)의 원리를 도시한다. 이 유닛은 빔 스플리터(80), 예를 들면 입사 빔(b6)를 측정 빔(b6,m)과 기준 빔(b6,r)로 분리하는 부분 투명미러 (transparent mirror)를 포함한다. 측정 빔(b6,m)의 일부를 검출기(76)로 차례로 반사하는 빔 스플리터(80)로 이 빔을 반사하는 기판 홀더미러(holder mirror)(R1)로 측정 빔이 통과된다. 빔 스플리터(80)에 의하여 반사된 기준 빔(b6,r)은 검출기(76)로 그 일부를 통과시키는 고정되게 배열된 기준미러(81)에 의하여 빔 스플리터(80)로 반사된다. 기판 홀더미러가 X방향으로 이동될 때, 환언하면, 기판 홀더가 빔(b6)의 파장이 λ인 경우, λ/4의 거리로 변위될 때마다, 건설적이고 파괴적인 간섭이 검출기(76)에 입사된 빔들(b6,m과 b6,r)사이에 택일적으로 발생하여, 이 검출기의 출력신호가 최대값에서 최소값까지 통과된다. 측정신호(S76)의 최소와 최대의 측정된 갯수는 X방향에서 기판 홀더의 변위의 측정값이다, λ/4보다 작은, 예를들어 λ/128 또는 λ/512까지의 측정미러(R1)의 이동은 간섭계 기술에서 알려진 전자 보간법을 이용함으로써 측정될 수 있다.
간섭계 유닛(74와 75)는 동일 구조를 갖고 간섭계 유닛(73)과 동일한 방식으로 동작된다. Y 방향에서 마스크 홀더의 이동은 간섭계 유닛(75)과 결합 검출기(78)에 의하여 측정된다. X 방향에서 제 2 측정은 간섭계 유닛(74)와 결합 측정기(78)로 수행된다. Z 축에 관한 홀더의 회전은 신호 S76과 S77로부터 계산된다. 이 회전은 다음과 같이 주어진다:
여기서, d는 측정 빔(b6,m과 b6,r)들의 주 광선이 측정미러(R1)에 충돌하는 점들사이의 거리이다.
도 3은 간섭계 유닛의 원리만을 나타내는 것에 주목하자. 실제로, 편광 감지 빔 스플리터(80)와 도 3에서 요소(82와 83)로 나타난 다수의 λ/4 플레이트는 빔을 분리하고 결합하는 데 사용될 것이다. 그리하여, 하나의 레이저(70)만 다른 간섭계 유닛에 사용되는 경우에 특히 중요한 방사 손실은 최소화된다. 지만(Zeeman) 레이저는 두 개의 서로 수직하게 편광된 성분과 다른 주파수를 갖는 빔을 방출하는 방사원으로 사용된다. 빔 성분은 측정 빔과 기준 빔으로 구성되며, 측정은 위상 측정에 근거한다. 더욱이, SPIE, vol. 1088, Optical/Laser Microlithography Ⅱ, pp. 268-272내의 상기 기사에 기재된 바와 같이 역반사기는 간섭계 유닛과 결합할 수 있고, 이 역반사기는 측정미러에 의하여 이 측정미러로 다시 반사된 후 측정 빔을 반사하여, 관련 간섭계로 수행된 측정이 관련 측정미러의 경사와 독립적이다.
3축 간섭계 시스템에 의하여 소정 정확도로 기판상의 X, Y, φz를 수행할 수 있도록, 다음 두 가지 조건이 수행되어야 한다:
1. 간섭계 빔의 주 광선이 기판의 표면과 일치하는 평면에 위치해야 된다.
2. X 축과 Y 축을 따른 변위와 Z 축에 관한 가능한 회전동안, 기판 홀더는 다른 자유도 φx,w및 φy,w로 고정되어야 한다.
EP-A 0 498 499에 기재된 바와 같이, 실제로 수행될 수 없거나 쉽지 않은 이들 조건은, 기판의 더 많은 이동이 측정될 수 있는 5축 간섭계 시스템을 이용하여 극복될 수 있고, 이는 X와 Y이동을 측정하는 가능성을 더 정확하게 제공한다.
도 4는 기판 홀더가 두 개의 측정미러(R1과 R2)를 구비하여 5개의 자유도: X, Y, φx,w, φy,w및 φz,w를 측정하는 시스템의 원리를 나타낸다. 상기 시스템은, 예를 들어, 빔(b20과 b30)이 공급되는 두 개의 간섭계 유닛(100과 150)을 포함한다. 이들 빔은 레이저(50), 예를 들면, 지만형 또는 그외의 헬륨-네온 레이저에 의하여 방출된다. 이들 레이저로부터 오는 빔(b10)은 우선 렌즈(90)에 의하여 도식적으로 나타난 빔 확장 광학 시스템을 통과하고 빔 스플리터(92)에 의하여 두 개의 빔(b20과 b30)으로 후속적으로 분리된다. 요소(91, 93 및 94)는 빔이 정확한 각도로 간섭계 유닛(100와 150)상에 입사 하는 방식으로 편향되는 것을 보장하는 반사기이다. 간섭계 유닛(100)은 측정미러(R1)를 향하여 측정축들(MAX,1, MAX,2, MAX,3)를 따라 세 개의 측정 빔을 방출하는 방식으로 구현될 수 있다. 이들 빔으로, 축들(MAX,1, MAX,2)중의 하나에 의한 신호로부터 공급되는 X 방향으로의 변위 측정축(MAX,3)에 의하여 공급된 신호와 측정축들(MAX,1, MAX,2)중에 하나의 신호의 차이로부터 Y축에 관한 경사, 및 기판 홀더의 측정축들(MAX,1, MAX,2)의 신호의 차이로부터 Z축에 관한 회전을 측정할 수 있다. 제 2간섭계 유닛은 측정축들(MAX,4와 MAX,5)를 따라 2개의 측정 빔을 방사하고, 측정미러(R2)로부터 이들 빔들을 받는다. 이들 빔들로, Y 방향으로 변위가 측정축들(MAX,4와 MAX,5)중의 하나의 신호로부터 측정될 수 있고, X축에 관한 경사는 기판 홀더와 기판의 이들 측정축들의 신호의 차이로부터 측정될 수 있다. 측정축들(MAX,4와 MAX,5)은 측정축(MAX,4)과 측정축들(MAX,1, MAX,2)에 대하여 Z축으로 변위되는 데 반하여, 측정축(MAX,2)에 대한 측정축(MAX,1)은 Y방향으로 변위된다. 측정축들(MAX,1, MAX,2 및 MAX,4)는 기판 홀더의 표면에 가능한 가깝게 위치하여 아베(Abbe)에러가 최소화되고 측정된 X와 Y 변위는 기판의 실제 변위와 최적화되어 동등하게 된다.
간섭계 유닛(100와 150)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 상세한 사항은 아래에서 함께 참고되는 EP-A 0 489 499호를 참고할 수 있다.
기판 간섭계 시스템은 기판 홀더에 확고히 고정된 Z 측정미러와 협력하는 적어도 하나의 Z 측정축을 또한 가질 수 있다. 기판의 Z위치는 이리하여 또한 간섭계 시스템으로 측정될 수 있다. 이 Z 측정은 초점 에러 검출 시스템 또는 초점-레벨 검출 시스템에 의하여 상기한 Z측정의 대체로서 또는 보충으로서 기능할 수 있다.
간섭계 시스템의 Z 측정축은 개별 간섭계 유닛의 측정축일 수 있다. 그러나, Z측정축은 바람직하게는 이미 존재하는 간섭계 유닛, 예를 들어 도 5에 정입면도에 도식적으로 나타난 바와 같은 간섭계 유닛(100)의 별도의 측정축이다. 이 실시예에서, 기판 홀더(WH)의 일 측면(159)은 경사진 반사부(160)를 구비한다. 이 부분은 Z측정미러(R3)를 구성한다. 이 측면의 반사 직선부(161)는 도4에서 직선미러 (straight mirror)(R1)와 동일한 기능을 갖는다. 간섭계 유닛(100)은 측정축들(MAX, 2와 MAX,3)뿐만 아니라 기판 홀더의 상면에 가능한 근접하게 위치한 Z 측정축(MAX,7)을 포함한다. 측정미러(R3)는 측정축(MAX,7)의 측정 빔을 다른 반사기, 즉, 투영 시스템의 홀더(LH)로 확고하게 고정된 플레이트(163)상에 배열된 Z 반사기(164)로 반사시키고 더 큰 도량 프레임의 부분을 형성할 수 있다. Z 반사기는 측정 빔을 측정 빔을 간섭계 유닛(100)으로 차례로 반사시키는 측정미러(R3)로 반사시킨다. 이 유닛은 그 출력신호가 Z 측정 신호를 형성하는 다른 신호들과 함께 처리되는 Z 측정 빔에 대한 개별 검출기를 수용한다.
도 5에서 Z 측정미러(R3)는 X와 Y 측정 빔들이 전파되는 XY평면에 45°각도로 배열된다. 원리적으로, Z측정미러는 XY평면에 다른 예각으로 또한 연장될 수 있다. 그러나, 45°의 각도는 Z측정 빔이 Z반사기로부터 및 까지 동일한 경로를 횡단하고 Z측정미러가 최소폭을 가질 수 있기 때문에 바람직하다.
간섭계 시스템의 이 실시예에서, Z 측정 빔은 기판 홀덩의 상면에 근접하고, 기판에 근접한 위치에서 Z측정미러에 충돌하고, 기판의 가능한 경사는 기판의 측정 Z위치상에 무시할 만한 영향을 미친다.
기준미러에 의하여 반사된 후, Z측정기상에서 Z측정미러(160)와 Z반사기 (163)에 의하여 반사된 측정 빔과 경합하는 기준빔은 Z측정 빔과 결합된다. 이 기준미러는 간섭계 유닛(100)내에 고정미러(stationary mirror)일 수 있다. Z측정기에 의하여 공급된 신호는 순수한 Z위치 정보가 아닌 그 신호에 X위치 정보와 혼합된 Z위치 정보를 포함한다. 순수 Z위치 신호를 얻기위하여, X위치 정보는 검출기 신호로부터 제거되고, 이 신호로부터 빼져야 된다; 즉, 전자 미분이 사용되야한다.
개별적인 고정 Z 기준미러 대신에, X측정미러(161)가 도 5에 도시된 바와 같이 Z측정에 대한 기준미러로서 바람직하게 사용된다. 이 기준미러에 의하여 반사된 기준 빔(bz,r)은 X위치 정보를 포함하지 않아 이 기준 빔의 Z측정기 상에서 Z측정 빔과 결합이 순수한 Z위치 신호인 이 측정기의 출력 신호가 된다. 이리하여, 광학 미분이 수행되어, 전자 미분과 비교하여, 전자 회로의 처리속도에 의하여 한정될 수 없는 장점을 갖는다. X 또는 Y 측정미러를 Z 측정의 기준미러로서 사용하는 광학 미분은 이미 설명된 실시예에서 또한 사용될 수 있다.
Z측정축을 갖는 간섭계 시스템의 다양한 실시예가 그 특허 대상이 참고로 아래에서 결합되는 선출원된 EP특허 출원번호 97203771.7(PHQ97.010)에 기재되어 있다.
스텝-앤드-스캐닝 전사장치에서, 조명될 기판 필드가 마스크 패턴에 대하여 정확하게 위치되어야 할뿐만 아니라, 기판과 마스크가 투영 시스템의 배율을 고려하면서, 관련 기판 필드상에 마스크 패턴의 결상동안 동기적으로 이동되는지 여부를 또한 검사해야한다. 이 검사는 요소(60, 61, 62 및 63)에 의하여 도 1에서 도식적으로 나타난 마스크 간섭계 시스템에 의하여 실현될 수 있다. 이 간섭계 시스템은 마스크 홀더(MH)의 면상에 배열된 측정미러(64)와 협력한다. 스캐닝 방향, 즉 이실시예에서는 X방향에서 마스크의 변위를 직접 나타내는 마스크 간섭계 시스템의 신호(S63)는 기판 간섭계 시스템의 신호(S53)와 함께 이들 신호들이 서로 빼지고, 테이블의 X 액츄에이터에 대한 제어 신호들로 처리되는 전자 처리 유닛, 예를 들어 프로세서(SPU)에 가해진다.
각 기판의 조명시간을 최소화하는 데 바람직한 높은 테이블 속도로, 간섭계 신호(S53과 S63)는 고 주파수 또는 고 비트비를 갖는다. 이들 신호가 비교될 때, 전자 회로가 이들 신호를 처리할 수 있는 비율은 제한적인 인자일 수 있다. 시간 지연, 즉, 측정이 수행되는 순간과 측정된 결과가 이용될 수 있는 순간사이의 시간 경과는 중요한 역할을 하기 시작한다. 측정 시스템과 테이블의 액츄에이터를 포함하는 폐쇄 서보루프(servoloop) 시스템에서, 전자 신호 처리에서 지연시간차는 마스크 테이블과 기판 테이블사이의 원하지 않는 옵셋(offset)을 일으킬 수 있다. 더욱이, 최대 테이블 속도는 제한된다.
이들 문제는 광학 미분을 수행하고 마스크와 기판의 이동을 검사할 때 미분 간섭계를 사용하여 방지될 수 있다. 도 6은 마스크 패턴이 4배 축소된 크기로 결상된 전사 장치에 대한 미분 간섭계의 원리를 나타낸다.
이 도면은 미분 간섭계 시스템이 결합되는 전사 장치의 구성 요소, 즉 측정미러(RM)가 배열되는 마스크 홀더(MH)와 측정미러(RW)가 배열되는 기판 홀더(WH)만을 나타낸다. 레이저(비도시)로부터 나온 측정 빔(bm)과 기준 빔(br)은 실선과 파선으로 각각 도시되어 있다. 이들 빔은 예를 들어 지만 레이저에 의하여 공급되는 방사 빔의 다른 주파수로 두개의 서로 수직인 편광 성분이고, 측정이 위상측정에 기초한다. 측정 빔과 기준 빔의 방향의 화살표에 의하여 나타나 있다.
기판 홀더의 위치에서, 도 6의 실시예는 편광 감지 빔 스플리터(101), λ/4 플레이트(102) 및 두개의 역반사기(103와 104)를 포함한다. 편광 감지 빔 스플리터(105), λ/4 플레이트(108) 및 두 개의 역반사기(106과 107)는 마스크의 위치에 또한 배열된다. 더욱이, 고정 반사기(MI)는 그 위치에 배열된다. 빔 스플리터(101과 105)는 레이저로부터 나온 빔의 편광의 제 1방향을 갖는 제 1성분을 통과하고, 역으로 편광의 제 1방향에 수직인 편광의 제 2방향으로 이 빔의 제 2성분을 반사하는 편광 감지 인터페이스(109와 110)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 통과된 성분은 기준 빔(br)이고 반사된 성분은 측정 빔(bm)이다. 편광 방향이 빔 성분의 방향에 45°각도로 연장되는 λ/4 플레이트(102와 108)는, 빔 성분이 플레이트를 2번 통과하는 경우, 빔 성분의 편광 방향이 90°로 회전하는 것이 보장된다.
인터페이스(109)에 의하여 통과된 측정 빔(bm)은 λ/4 플레이트(102)를 통과하고 위치(P1)에서 미러(RW)상에 충돌한다. 반사된 빔은 두번 플레이트(102)를 통과하여, 편광 방향은 원편광방향에 대하여 90°회전하고 인터페이스(109)에 의하여 역반사기(103)에 통과된다. 이 반사기의 경사 측면상에 반사를 경유하여, 측정 빔은 다시 빔 스플리터(101)에 들어가고, 이 빔 스플리터에 의하여 위치(P2)에 2번 경(RW)상에 입사되도록 통과된다. 위치(P2)로부터 나온 측정 빔은 인터페이스(109)에 의하여 마스크 홀더의 근방에 존재하는 빔 스플리터(105)의 인터페이스(110)로 반사된다. 인터페이스(110)는 측정 빔을 λ/4 플레이트(108)를 경유하여 마스크 홀더 미러(RM)상에 위치(P3)로 반사시킨다. 이 미러에 의하여 반사된 측정 빔은 λ/4 플레이트(108)를 두번 통과하고, 그 편광 방향이 다시 90°회전하고 인터페이스(110)에 의하여 역반사기(106)에 통과된다. 이 반사기의 경사 측면상의 반사와 인터페이스(110)와 λ/4 플레이트(108)를 통한 경로를 경유하여, 측정 빔은 위치(P4)에 고정 반사기(MI)에 도달한다. 이 반사기에 의한 반사 후에, 측정 빔은 다시 λ/4 플레이트(108)를 횡단하여, 편광 방향이 다시 90°회전하고, 인터페이스(110)에 의하여 인터페이스(109)로 반사된다. 후속적으로, 측정 빔은 기판미러(substrate mirror)(RW)에 다시 반사되어 위치들(P5와 P6)에 연속적으로 입사하고 위치들(P1와 P2)에 대하여 기재된 분석방법으로 반사된다. 측정 빔이 위치(P6)에서 반사된 후, 인터페이스(109)에 의하여 측정기(비도시)에 반사된다.
인터페이스(109)에 의하여 통과된 기준 빔(br')은 또한 전체 시스템을 횡단하나 미러들(RW, RM 및 MI) 어디에도 도달하지 않는다. 이 빔은 역반사기(104와 107)의 측면에 의해서만 반사되고 빔 스플리터(101과 105)의 인터페이스(109와 110)에 의해서 항상 통과된다. 상기 시스템으로부터 나온 서로 수직으로 편광된 빔(b'm과 b'r)은 검출기(비도시)로 그 경로상에 분석기를 통과한다. 그 편광 방향이 빔의 편광 방향에 45°각도로 연장되는 이 분석기는 두 성분이 서로 간섭할 수 있는 두 개의 빔의 대응 편광 방향을 갖는 성분들을 통과한다. 이들 빔 성분들사이의 위상차는, 마스크 패턴과 기판사이에 존재하는 투영 시스템(비도시)에 의하여 기판상에 마스크 패턴이 결상되는 배율(M)을 고려하여, 이들 미러들과 마스크와 기판이 동기적으로 움직이는 정도로, 미러들(RM과 RW)의 상호 위치에 종속된다. 도 6에 도시된 실시예에서 측정 빔은 기판미러에 의하여 4번 및 마스크미러(mask mirror)에 의하여 한번 반사되고, 배율은 1/4이다.
스텝-앤드-스캐너에 대한 미분 간섭계 시스템의 상세한 사항은 다양한 실시예가 기재되어 있는 국제특허출원 WO 97/33205를 참고할 수 있다.
상기에 언급된 모든 간섭계 시스템에서, 시스템의 소정 정확도, 또는 해상력으로 간섭계 빔에 의하여 횡단되는 매체의 반사계수의 변화는 측정에 영향을 미치는 문제가 발생된다. 이들 변화는 온도, 기압 및 습도와 같은 주변 변수의 변화에 의한 것이다. 또한, 매체내의 교란은 이 반사계수의 변화를 일으킨다. 이들 변화는 상대적으로 느리게 진행하고 모든 빔의 매체에 대하여 동일한 경우, 이들 변화는 온도계, 기압계, 습도계와 같은 적절한 측정기구로 측정될 수 있고, 간섭계 신호는 얻어진 측정신호로 정정될 수 있다. 이는 상대적으로 다루기 어렵고 부정확한 방법이다. 5축 간섭계 시스템에 대한 EP-A 0498 499에서 제안된 것처럼 간섭계 시스템에서 별도의 측정축에 의하여 이들 변화를 측정하는 것이 더 유리하다. 별도의 측정미러와 협력하는 측정 빔은 이들 별도의 측정축을 따라 연장된다. 도 4에서, 이 별도의 측정미러는 도면 번호 170에 의하여 나타내고 별도의 측정 빔은 b50,m으로 나타낸다. 이 측정 빔은 바람직하게는 최소의 측정축을 갖는 간섭계 유닛, 즉 기재된 실시예에서 유닛(150)에 의하여 공급되고, 이 유닛으로부터 나온 빔은 반사기(171)에 의하여 측정미러(170)로 반사된다. 별도의 측정기가 측정미러(170)와 결합된 기준 빔에 의하여 반사된 측정 빔(b50,m)을 받고 이들 빔을 전기 신호로 변환시키도록 간섭계 유닛에 배치된다.
별도의 측정빔은 일정한 길이를 갖는 경로를 횡단한다. 그러나, 길이와 횡단된 매체의 반사계수의 곱인 광학 경로 길이는 반사계수 변화에 의하여 영향받는다. 이들 변화는 또한 측정 빔(b50,m)과 결합된 기준 빔사이의 경로 길이차에 영향을 미친다. 경로 길이차의 변화는 상기 별도의 검출기에 의하여 측정되고 그 출력신호는 다른 측정축을 경유하여 반사계수 변화에 대하여 얻어진 정보를 정정하는 데 사용될 수 있다.
그러나, 매체내에 교란에 의한 반사계수 변화는 이들 교란이 매체에 걸쳐 동일하지 않고 매우 국부적으로 일어나기 때문에 이런 방식으로 충분하고 정확하게 측정될 수 없다. 측정축과 결합되고 고정 길이를 갖는 기준 경로에 대하여, 교란의 문제는 진공 공간에 기준 경로에 의하여 점유된 간섭계의 일부를 위치시켜 피할 수 있다. 관련 측정축의 측정 경로는 다양한 길이를 갖기 때문에, 그 경로에 진공 공간을 사용하는 것은 가능하지 않다.
본 발명에 따라, 이들 교란은 3개의 다른 인자인 파장들을 갖는 두 개의 측정 빔을 사용하여 측정 경로를 따라 측정될 수 있다. 도 7은 반사계수의 변화를 끌어내는 매체내의 다른 변화들이 또한 당연히 측정될 수 있는 신규한 측정 시스템의 원리와 실시예를 나타낸다. 이 시스템의 핵심 요소는 제 1파장 λ1에서 제 1 빔 성분(121)과 λ2= 3λ1제 2 파장 λ2에서 제 2 빔 성분(122)을 공급하는 레이저 원(120)이다. 이 레이저 원은 바람직하게는 방사가 비선형 광학요소에 의하여 공지의 방식으로 원파장의 1/3의 파장을 갖는 방사로 부분적으로 변환되는 단일 레이저를 포함한다. 이 레이저 원은 예를 들어 3겹 주파수 증가가 일어나는 YAG 레이정에 의하여 구성되고, 그 레이저가 1064nm와 355nm파장을 공급하게 된다. 상기 시스템은 인터페이스(128)를 갖는 편광 감지 빔 스플리터(127), 기준미러(129), 두 개의 λ/4 플레이트(130와 131) 및 역반사기(135)와 같은 간섭계 시스템에서 공지된 요소들을 더 포함한다.
최소 파장을 갖는 레이저 빔(121)은 인터페이스(128)에 의하여 측정 빔(123)과 기준 빔(124)으로 분리된다. 측정 빔(123)은 인터페이스(128)를 통과하고 위치(145)로 측정미러에 도달한다. 이 측정미러는 예를 들어 기판 홀더(WH)에 배열된 측정미러(R1)이다. 이 측정미러는 빔(123)을 인터페이스(128)에 반사시킨다. 이 인터페이스에 도착으로 빔은 λ/4 플레이트(13)를 두번 통과하기 때문에, 편광 방향은 90°회전하여 이 측정 빔이 인터페이스에 의하여 역반사기(135)에 바로 반사된다. 이 반사기의 경사측면상에 반사를 경유하여, 빔(123)은 인터페이스(128)에 다시 보내진다. 이 인터페이스는 빔(123)을 측정미러(R1)로 다시 반사시킨다. 반사후 위치(146)에서, 이 미러에 의하여 빔(123')은 인터페이스(128)에 다시 도달한다. 측정 빔이 측정미러로부터 및 까지 제 2경로상에 λ/4 플레이트를 두번 다시 통과하기 때문에, 편광 방향은 90°다시 회전하여, 빔(123')이 인터페이스를 통과한다. 이 빔은 파장 선택 빔 스플리터 또는 광학 고대역통과 필터(138)에 의하여 제 1검출기(140)에 반사되게 된다.
측정 빔(123)과 결합한 기준 빔(124)은 인터페이스(128)에 의하여 기준미러 (129)로 반사된다. 이 미러는 빔을 인터페이스(128)로 반사시킨다. 이 인터페이스에 도착하여, 한편 λ/4 플레이트(131)을 두번 횡단하기 때문에 빔의 편광 방향은 90°회전한다. 빔(124)은 인터페이스(128)의 뒤 측면상의 반사를 경유하여 빔(124)을 보내는 역반사기(135)를 인터페이스에 의하여 통과하게 된다. 이 인터페이스는 빔(124')으로서 기준 빔을 인터페이스에 반사시키는 기준미러(129)로 빔을 통과시킨다. 기준 빔은 다시 λ/4 플레이트(131)를 두번 횡단하게 되어 편광 방향이 다시 90°회전한다. 결과적으로, 기준빔(124')은 인터페이스에 의하여 반사되고, 빔 스플리터(138)를 경유하여, 검출기(140)로 측정 빔(123')과 함께 보내진다. 이 검출기의 출력신호는 측정미러(R1)의 위치 또는 변위에 관한 정보를 포함한다.
최대 파장을 갖는 제 2레이저 빔(122)은 또한 인터페이스(128)에 의하여 측정 빔(125)과 기준 빔(126)에 의하여 분리되며, 그 빔들은 측정 빔(123)과 기준 빔(124)과 같은 방식으로 횡단한다. 상기 시스템을 통과한 후, 측정 빔(125')과 기준 빔(126')은 파장 감지 빔 스플리터(138)에 의하여 제 2 측정기(141)로 빔을 반사시키는 반사기(139)를 통과한다. 또한, 이 검출기의 출력 신호는 측정미러(R1)의 위치와 변위에 관한 정보를 포함한다.
측정기(140과 141)의 출력 신호는 비교 회로(200)의 입력에 가해진다. 측정 빔들(123과 125)은 동일 경로를 횡단하기 때문에, 기준 빔(124와 126)과 같이, 검출기(140과 141)의 출력 신호는 서로 같아야 한다. 그렇지 않다면, 반사계수 변화는 매체내에서 일어난다. 이것이 급격한 변화인 경우, 이는 매체내의 교란의 결과이다. 두개의 측정 빔이 넓게 발산하는 파장을 갖는다는 사실과 매체의 분산에 기인하여, 반사계수 변화는 두 개의 측정빔에 다른 영향을 준다. 검출기(140)의 신호는 결합된 측정 빔(125)에 대한 검출기(141)의 신호에 의하여 나타난 횡단 광학 경로 길이보다 결합된 측정 빔(123)에 대한 다른 횡단 광학 경로 길이를 나타낸다. 회로(200)에서 그와 같은 경로차가 일어나는지 여부를 확인할 수 있다. 이 경로 길이차에 관한 정보를 포함하는 이 회로의 출력 신호(201)는 신호 처리 전자 회로의 다른 구성요소(205)에 가해진다. 테이블이 이 구성요소의 메모리에 저장되어, 반사계수 변화가 주어진 경로 길이 차이와 결합되는 것을 나타낸다. 구성요소(205)의 출력(206)에 의하여 결정되는 반사계수 변화는 도 7에 도시된 측정축의 실제 측정 신호를 정정하는 데 사용될 수 있다.
측정 빔(123과 125)들과 기준 빔(124와 126)들이 측정미러와 기준미러에 각각 두번 보내지는 도 7의 실시예에 덧붙여, 본 발명은 측정 빔과 기준 빔이 그들 각 미러들에 한번만 보내지는 실시예에 또한 사용될 수 있다. 그와 같은 실시예는 역반사기(135)가 제거되고, 빔 스플리터(138)가 그 위치에 놓여진다는 점에서 도 7의 실시예와 다르다. 측정기(140과 141)는 이 빔 스플리터에 의하여 분리된 빔의 경로에 놓여지게 된다. 측정 빔을 측정 미러에 두번 보내는 장점은 측정미러의 원하지 않는 경사에서 시스템으로부터 방출된 측정 빔들의 방향이 결합된 기준 빔들의 방향과 옳게 같게되어, 각 측정빔이 결합된 측정기의 위치에서 결합된 기준 빔과 옳게 일치한다는 것이다.
도 8은 레이저 빔(121)만이 실제 거리 측정에 사용되는 반면, 측정 빔(123)과 함께 레이저 빔(122)이 반사계수 변화를 측정하는 데 사용하는 간섭계 시스템의 실시예를 나타낸다. 이 도면에서, 도 7과 대응하는 요소들은 동일 도면번호로 나타나 있다. 도 8의 실시예는 측정부, 즉 요소들(138과 139)이후의 구조가 다른 구성을 갖는다는 점에서 도 7과 다르다. 측정미러(R1)와 결합된 기준 빔(124')에 의하여 두번 반사되는 측정 빔(123')은 도 7과 동일한 방식으로 측정기(140)에 도달하고, 측정기가 다시 측정미러의 위치 또는 변위를 나타내는 신호를 공급한다. 측정미러에 의하여 두번 반사되는 측정 빔(125')의 경로는 반사기(139)의 뒤에서 편광 분석기 (210)와 결합하여 편광 방향은 측정 빔(125')의 방향에 대응한다. 이 측정 빔과 결합된 기준 빔(126')은 그에 의하여 막혀지고 측정 빔(125')만이 측정기(141)을 통과한다. 이 측정 빔의 경로는 이 빔의 파장을 3배 줄이는 주파수 변환 요소(214)와 결합하여 이 빔은 측정 빔(123')의 파장과 동일한 파장을 얻는다. 빔(123')의 경로는 파장 선택 빔 스플리터(138)뒤에서 이 빔의 방사 일부를 파장 선택 빔 스플리터(212)로 반사시키는 중립 빔 스플리터(216)와 결합한다. 편광 방향이 측정 빔(123')의 방향에 대응하는 편광 분석기(217)는 반사기(216과 212)사이에 배열되고, 기준 빔(124')으로 부터 방사없이 이 측정 빔으로부터 방사만이 빔 스플리터 (212)를 통과한다. 이 빔 스플리터는 측정 빔(125')를 통과시키고 측정 빔(123')의 분리된 방사를 반사하여, 이들 빔이 측정기(141)사이에 결합되어 입사하는 것이 보장된다. 이들 빔사이의 위상차는 측정 빔에 의하여 횡단된 매체내에 가능하게 일어나는 반사계수 변화에 관한 정보를 포함한다. 측정기(141)로부터 신호는 US-A 5,404,222호에서 두개의 개별 시험 빔들에 대한 기재와 같은 분석적 방식으로 더 처리될 수 있다.
도 8의 실시예의 검출부는 또한 다른 구성을 갖는다. 유일한 조건은 측정기 (141)에 도달하는 두개의 측정 빔은 동일한 파장과 편광 방향을 갖는다는 것이다.
하나의 레이저만을 포함하는 레이저 원 대신에, 도 7과 도 8의 실시예들 또는 다른 변형들이 두 개의 레이저를 갖는 레이저 원을 또한 포함할 수 있고, 이들 레이저 중의 하나의 파장은 다른 레이저의 파장보다 3배 크다. 이는 파장차이가 올바르게 유지되는 것을 보장한다.
파장차이의 이러한 선택은 파장이 두개의 인수에 의해서만 다른 경우보다 더 정확하게 측정될 수 있는 장점을 제공할 뿐만 아니라, 시스템에 존재하고 두개의 파장에 적합한 광학 간섭 필터가 상대적으로 쉬운 방법으로 제조될 수 있다는 실제적으로 중요한 장점을 제공한다.
이러한 형태의 제 1필터는 편광 감지 빔 스플리터(127)의 인터페이스(128)이다. 이 필터는 고 반사계수와 저 반사계수를 번갈아 가지고 355nm파장에 대한 최적 λ/4 구조를 구성하는 제 1층 패킷과, 저 반사계수와 고 반사계수를 또한 번갈아 가지고, 이 파장에 대한 1064nm파장의 최적 λ/4구조와 이 파장의 최적 3λ/4 구조를 형성하는 제 2층 패킷으로 구성될 수 있다. 고 반사계수를 갖는 층들은 하프늄 다이옥사이드(HfO2)로 구성되고, 저 반사계수를 갖는 층들은 실리콘 다이옥사이드 (SiO2)으로 구성된다.
표 1은 355nm의 기준 파장에 대한 편광 분리 필터의 조성을 나타낸다. 이 표에서 기준(QWOT)는 1/4 파장 광학 두께, 즉 n.d/λ를 나타낸다. 여기서, n은 층 재료의 반사계수이고 d는 이 층의 두께이다.
층 재료 QWOT 두께(nm)
1 HfO2 1,2438 55,15
2 SiO2 1,7005 102,56
3 HfO2 1,2438 55,15
4 SiO2 1,7005 102,56
5 HfO2 1,2438 55,15
6 SiO2 1,7005 102,56
7 HfO2 3,7314 165,46
8 SiO2 5,1014 307,68
9 HfO2 3,7314 165,64
10 SiO2 5,1014 307,68
11 HfO2 3,7314 165,64
12 SiO2 5,1014 307,68
13 HfO2 3,7314 165,64
14 SiO2 5,1014 307,68
15 HfO2 3,7314 165,64
16 SiO2 5,1014 307,68
17 HfO2 3,7314 165,64
도 9는 P 편광 방사(앞 도면에서 측정 빔(123과 125))과 S 편광 방사(기준 빔(124와 126))에 대한 전송(T) 대 파장(λ)곡선의 형태로 표 1의 편광 필터의 행동을 나타낸다. S 편광에 대한 필터는 355nm와 1064nm의 선택 파장에 대한 소정 고 반사(저 전송)을 갖는다는 것이 이 도면으로부터 분명하다.
또한, 도 7과 도 8 및 도 9에서 파장 선택 빔 스플리터(138과 212)들은 소정의 정확도로 상대적으로 쉽게 실현될 수 있다. 표 2는 파장 선택 필터의 실시예의 조성을 나타낸다.
층 재료 QWOT 두께
1 HfO2 0,5504 24,78
2 SiO2 1,1086 67,83
3 HfO2 1,10470 47,41
4 SiO2 1,0065 61,58
5 HfO2 1,1127 50,10
6 SiO2 1,1493 70,32
7 HfO2 0,9579 43,13
8 SiO2 1,2557 76,83
9 HfO2 0,9923 44,68
10 SiO2 1,0766 65,87
11 HfO2 1,1697 52,66
12 SiO2 0,9899 60,56
13 HfO2 1,0733 48,32
14 SiO2 1,2284 75,16
15 HfO2 0,8527 38,39
16 SiO2 1,3338 81,60
17 HfO2 1,0051 45,25
18 SiO2 0,9339 57,14
19 HfO2 1,4647 65,95
20 SiO2 0,7343 44,93
21 HfO2 1,1268 50,73
22 SiO2 2,2828 139,67
도 10은 전송/파장 곡선의 형태로 표 2의 파장 선택 필터의 행동을 나타낸다. 이 필터는 과연 1064nm의 파장에 대한 소정의 고 전송과 355nm의 파장에 대한 고 반사를 갖는다.
또한, 광학 요소의 외부 표면상에 비반사 코팅을 구비해야 되는 간섭 필터들은 소정의 품질로 쉽게 제조될 수 있다.
층 재료 QWOT 두께
1 Y2O3 6,000 292,81
2 MgF2 6,000 375,75
3 Y2O3 3,000 146,40
4 MgF2 3,000 187,88
도 11은 반사(R) 대 파장 곡선의 형태로 표 3의 비반사 필터의 행동을 나타낸다. 반사는 355nm와 1064nm의 파장에 대하여 실질적으로 영이다.
반사계수 변화를 검출하는 신규한 시스템을 포함하는 간섭계 시스템이 IC 구조를 제조하는 광전사 축소 장치에 사용되는 것을 참고로 하여 지금까지 설명되었다. 그러나, 본 발명은 집적 평면 광학 구조, 자기 도메인 메모리, 자기 헤드, 또는 액정 표시 패널의 구종와 같은 다른 구조를 제조하는 데 사용되는 광전사 장치에 또한 적용된다. 신규한 검출 시스템을 포함하는 간섭계 시스템은 이온 방사, 전자 방사 또는 X 선 방사와 같은 광학 반사외의 방사가 마스크 패턴은 결상하는 데 사용되는 전사 장치에 또한 적용가능하다. 상은 투영 상 또는 근사 상일 수 있다. 본 발명은 또한 반사계수 변화가 일어나는 매체를 경유하여 매우 정확한 측정이 수행되야하는 경우에 일반적으로 전사 필드의 외측에서 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 측정축을 갖는 간섭계 시스템에 있어서,
    제 1파장을 갖는 제 1레이저 빔과 제 2파장을 갖는 제 2레이저 빔을 공급하는 레이저 원;
    제 1레이저 빔을 제 1측정 빔과 제 1기준 빔으로 분리하고 측정 경로를 따라 제 1측정 빔을 측정미러로 안내하고 기준 경로를 따라 제 1기준 빔을 기준미러로 안내하는 수단;
    측정미러에 의하여 반사된 제 1측정 빔과 기준미러에 의하여 반사된 제 1기준 빔에 의하여 형성된 간섭 패턴에 의하여 측정미러의 변위를 검출하는 제 1검출 수단;
    제 1측정 빔이 측정미러에 의하여 반사된 제 1측정 빔과 제 2레이저 빔의 방사에 의하여 전파되는 매체에 요동을 검출하는 제 2검출 수단을 포함하여,
    제 2레이저 빔의 파장이 제 1레이저 빔의 파장의 3배의 크기이고, 제 2측정 수단은 측정미러에 의하여 반사된 제 2레이저 빔과 제 1측정 빔의 방사를 이용하는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  2. 제 2레이저 빔은 시험 빔을 구성하고, 상기 측정미러에 의하여 반사된 제 1측정 빔과 시험 빔사이의 위상차는 상기 요동을 직접 나타내는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  3. 제 2레이저 빔은 제 1측정 빔과 제 1기준 빔과 동일한 측정 경로와 기준 경로를 각각 횡단하는 제 2측정 빔과 제 2기준빔으로 분리되는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  4. 레이저 원은 단일, 연속 레이저 및 파장 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  5. 제 2레이저 빔은 1064nm의 파장을 갖고 제 1레이저 빔은 약 355nm의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항에 있어서,
    연속층이 번갈아 고 반사계수와 저 반사계수를 갖는 다층구조의 형태로 광학 간섭 필터를 포함하는 레이저 빔을 측정 빔과 기준 빔으로 분리하는 편광 감지 빔 스플리터를 포함하여, 상기 간섭 필터가 제 2파장에 대한 λ/4 요소에 적합한 제 1층 패킷과 제 1파장에 대한 광대역 λ/4요소에 적합한 제 2층 패킷을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  7. 제 1항 내지 제 6항에 있어서,
    광학 소자의 외측 표면은 광학 간섭 필터의 형태로 비반사 구조를 구비하여 간섭 필터가 고 반사계수와 저 반사계수를 번갈아 갖는 4개의 층을 포함하고, 제 3층은 제 1층과 동일한 반사계수와 제 1층의 두께의 반과 동일한 두께를 갖고, 제 4층은 제 2층과 동일한 반사계수와 제 2층의 두께의 반과 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  8. 제 1항 내지 제 7항에 있어서,
    적어도 3개의 측정축을 갖고, 세 개의 다르고 개별적인 제 1과 제 2검출 수단의 인자인 파장들을 갖는 2개의 레이저 빔들은 각 측정축에 이용되는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  9. 제 1항 내지 제 7항에 있어서
    적어도 5개의 측정축을 갖고, 세 개의 다르고 개별적인 제 1과 제 2검출 수단의 인자인 파장들을 갖는 2개의 레이저 빔들은 각 측정축에 이용되는 것을 특징으로 하는 간섭계 시스템.
  10. 기판상에 마스크 패턴을 반복적으로 결상하는 스텝핑 전사 투영 장치에 있어서, 투영 빔을 공급하는 조명 유닛, 마스크 홀더를 갖는 마스크 테이블, 기판 홀더를 갖는 기판 테이블, 투영 빔의 경로에 배열된 투영 시스템, 및 기판의 배향과 위치를 측정하는 광학 측정 시스템을 포함하여, 측정 시스템이 제 1항 내지 제 9항에 따른 간섭계 시스템인 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    마스크 패턴은 스캐닝을 위하여 각 기판 필드상에 결상되며, 측정 시스템은 마스크의 위치를 측정하기 위하여 존재하고, 측정 시스템이 제 1항 내지 제 9항에 따른 간섭계 시스템인 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
  12. 기판과 마스크의 측정 시스템은 미분 간섭계 시스템과 통합되어, 세 개의 다르고 개별적인 제 1과 제 2검출 수단의 인자인 파장들을 갖는 2개의 레이저 빔들은 각 측정축에 이용되는 것을 특징으로 하는 전사 투영 장치.
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