レベル・センサの光経路中の外乱を補正する方法
【課題】改善した位置測定補正を行って基板の高さを求めるレベル・センサを提供すること。
【解決手段】レベル・センサは、１つ又は複数の測定ビームを生成し、測定ビームを基板上の測定スポットに向け、反射測定ビームを生成する。レベル・センサはまた、１つ又は複数の基準ビームも生成する。検出器は、反射測定ビームと基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す測定信号と、基準信号をそれぞれ生成する。プロセッサが、これらの信号を受け取り、基準信号に基づいて測定信号を補正する。レベル・センサは、基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに光学的構成を有する。測定ビームと基準ビームは、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路に沿って伝播する。光学的構成は、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から基準ビームを偏向させる。
【解決手段】レベル・センサは、１つ又は複数の測定ビームを生成し、測定ビームを基板上の測定スポットに向け、反射測定ビームを生成する。レベル・センサはまた、１つ又は複数の基準ビームも生成する。検出器は、反射測定ビームと基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す測定信号と、基準信号をそれぞれ生成する。プロセッサが、これらの信号を受け取り、基準信号に基づいて測定信号を補正する。レベル・センサは、基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに光学的構成を有する。測定ビームと基準ビームは、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路に沿って伝播する。光学的構成は、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から基準ビームを偏向させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリソグラフィ装置に関し、より詳細にはレベル・センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、内容全体を参照により本明細書に援用する、２００５年６月３日出願の米国仮出願第６０／６８６９６５号と、２００５年１０月１８日出願の米国１１／２５２２５４号の優先権を主張するものである。
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板の対象部分に当てる機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合、マスクやレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層上に回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコン・ウェハ）上の（例えば１つ又はいくつかのダイの含む）対象部分上に転写することができる。パターンの転写は、通常基板上に設けられた放射線感応材料（レジスト）の層への結像を介して行われる。一般には、単一の基板は、次々にパターン形成される隣接する各対象部分のネットワークを含むことになる。既知のリソグラフィ装置には、パターン全体を対象部分に一度に照射することによって各対象部分を照射するいわゆるステッパ、及び所与の方向（「走査」方向）に放射線ビームを介してパターンを走査すると同時に、基板をこの方向に平行又は逆平行に走査することによって各対象部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによってパターン形成装置から基板にパターンを転写することも可能である。
【０００４】
リソグラフィでは、基板の高さを測定するのにレベル・センサ（ＬＳ）が使用される。基板の高さは、基板上の複数の位置で測定される。このことは、複数のＬＳスポット（「測定スポット」）を並列に使用することによって行われる。レベル・センサ中の雑音及びドリフトは、測定された位置の精度及び再現性を低下させる。この雑音及びドリフトは、ＬＳシステムの機械部品及び光学部品の移動、ＬＳシステムの電気部品のドリフト及び雑音、並びにＬＳシステムの光ビームが通過する媒体（例えば空気、ガラス）の（光学的）屈折率の変化によって引き起こされる可能性がある。すべてのＬＳスポットが、こうした効果の影響を受ける可能性があり、基準面上で測定されるスポットもそうである。基板の高さ変化で導入される信号から雑音及びドリフトを分離するために、雑音及びドリフトが、基準ビームを使用して、高さ測定とは別個に測定される。基準ビームからの信号が、基板上で測定される測定スポットから引かれ、外乱が補正される。これにより、雑音とドリフトのない位置測定が得られる。
【０００５】
しかし、測定ビームでの外乱と同一ではない基準ビームでの外乱が存在する可能性がある。測定ビームの外乱に対する基準ビームの外乱の差の理由は、以下のものである可能性がある。
外乱の時間遅延。外乱はすべてのＬＳスポットで同じ時間に確認されるわけではない（ＬＳスポット間の位相差）。
外乱の位置。ＬＳスポットの焦点での空気中の非常に局所的な外乱は、わずかなＬＳスポットでしか確認されない可能性がある。
ＬＳ中の機械構成部品の移動又は変形は、異なるＬＳスポットに対して異なる効果を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レベル・センサに関する既知の補正方法を改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、その少なくとも１つの測定ビームを基板上の測定スポットに向け、
少なくとも１つの基準ビームを生成し、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成し、
基準信号に基づいて測定信号を補正するように構成され、
基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、所定のエリア内のほぼ等しいが異なる伝播光路に沿って少なくとも１つの測定ビーム及び少なくとも１つの基準ビームを投射するように配置され、光学的構成が、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように構成される。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、そのようなレベル・センサを備える結像（イメージ）装置が提供される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、そのような結像装置を備えるリソグラフィ投射装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、基板の高さを求める方法であって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、その少なくとも１つの測定ビームを基板上の測定スポットに向けること、
少なくとも１つの基準ビームを生成すること、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成すること、
基準信号に基づいて測定信号を補正すること、
基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに光学的構成を配置すること、所定のエリアから離れたほぼ等しいが異なる伝播光路に沿って少なくとも１つの測定ビーム及び少なくとも１つの基準ビームを伝播させること、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、光学的構成によって所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させることを含む方法が提供される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの基準ビームを生成し、少なくとも１つの測定ビームを生成し、少なくとも１つの測定ビームを基板上の測定スポットに向ける少なくとも１つの放射源と、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成する少なくとも１つの検出器と、
少なくとも１つの測定信号及び少なくとも１つの基準信号を受け取り、基準信号に基づいて測定信号を補正するプロセッサとを備え、
基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、所定のエリア内のほぼ等しいが異なる伝播光路に沿って少なくとも１つの測定ビーム及び少なくとも１つの基準ビームを向けるように配置され、光学的構成が、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように構成されるレベル・センサが提供される。
【００１２】
本発明の一態様によれば、
投射レンズ系と、所定の平面内の測定位置に測定ビームを向け、基準位置に基準ビームを向けるように配置された投射ブランチ（部分）と、測定ビーム及び基準ビームの横方向変位を測定するように配置された検出ブランチと、所定の平面内の第１反射面を有する物体を支持する基板ステージと、投射レンズ系及び第１反射面の位置の影響を受けないように配置された光基準経路を介して基準ビームをレベル・センサ検出ブランチに向けるように配置された光基準素子とを備え、投射ブランチ及び基準ブランチの少なくとも１つが、投射ブランチ及び基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しい光路に沿って測定ビーム及び基準ビームを向けるように構成されるリソグラフィ装置であって、光基準素子が、投射ブランチと所定の平面の間に配置されることを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。
【００１３】
測定ビームと基準ビームがほぼ等しい場合、関連する横方向変位を受ける。したがって、基準ビームを使用して測定ビームを補正することができる。光基準素子が投射ブランチと所定の平面の間に配置され、投射ブランチ又は基準ブランチ内に配置されないので、測定ビーム及び基準ビームを、測定ブランチ、投射ブランチ、又はその両方全体にわたってほぼ等しくすることができ、その場合、測定ブランチ、投射ブランチ、又はその両方全体にわたる、関連する横方向変位を、基準ビームを使用することによって補正することができる。測定ビームと基準ビームが投射ブランチ、基準ブランチ、又はその両方の一部だけでほぼ等しい場合に、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【００１４】
本発明の一実施例では、投射ブランチ及び検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的にほぼ平行である光路に沿って測定ビーム及び基準ビームを向けるように配置される。
【００１５】
定義により、光ビームは媒体中を進む。測定ビームと基準ビームが投射ブランチ内で平行である場合、投射ブランチの光学素子間の媒体の屈折率における勾配と測定ビームの間の角度は、勾配と基準ビームの間の角度に等しい。これは、投射ブランチの光軸に沿った勾配の位置に依存しない。したがって、測定ビーム及び基準ビームの横方向変位は、勾配によって引き起こされる範囲では等しい。したがって、基準信号を引くことにより、勾配について測定信号を正確に補正することができる。測定ブランチ又は測定ブランチと基準ブランチの両方、或いは部分的に平行であるのではなく、測定ビームと基準ビームが検出ブランチ内で平行である場合に、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【００１６】
本発明の一実施例では、投射ブランチ及び検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的に重なる光路に沿って測定ビーム及び基準ビームを向けるように配置される。
【００１７】
測定ビームと基準ビームが重なる場合、両者は、屈折率の勾配などの同じ雑音の影響を受ける。同じ効果が、測定ビーム及び基準ビームに存在し、基準ビームを使用して測定ビームを補正することができる。
【００１８】
本発明の一実施例では、測定面内の光測定経路を有し、光測定経路は、測定ビームがそれに沿って進む、測定ブランチから検出ブランチまでの経路である、本発明によるリソグラフィ装置は、光測定経路及び光基準経路の少なくとも１つの少なくとも一部の屈折率の測定面に沿った勾配を、所定の値に設定するように配置された制御手段を特徴とする。
【００１９】
このことは、屈折率の勾配が光基準経路の一部に沿ってあらかじめ決定される場合、基準ビームは所定の変位を受けることになるので有利である。次いでこの変位を補償することができる。光測定経路に沿った所定の値の勾配について、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【００２０】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
光基準素子が、投射ブランチから基準ビームを受けるように配置された入力面と、入力面からの基準ビームを内反射するように配置された第２反射面と、前記反射ビームを出力するように配置された出力面とを有するプリズムを備えることを特徴とする。
【００２１】
このことは、ガラス中の媒体の流れが存在しないために屈折率がプリズム内部で非常に安定しており、その結果基準ビームの位置に対するプリズムの効果が安定するので有利である。
【００２２】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
測定ビームと基準ビームが、投射ブランチと基準ブランチの両方で平行であること、
測定位置及び基準位置が、投射ブランチ及び基準ブランチの焦点にあること、及び
基準ビームが第２反射面によって第１位置で反射された後、基準位置で基準ビームを第２反射面上の第２位置に反射するように配置された第３反射面を特徴とする。
【００２３】
投射ブランチと検出ブランチとの間の対称性は、収差を克服するのに有利である。対称性により、測定ビームと基準ビームは、投射ブランチと検出ブランチの両方で平行であり、測定位置及び基準位置は、投射ブランチと基準ブランチの両方の焦点にある。
【００２４】
投射ブランチと基準ブランチの両方の焦点の測定位置を有することにより、検出ブランチで小さいスポットを検出することができる。測定位置での小さいスポットは、対応する測定信号が第１反射面上のほんの小さいエリアの高さ情報を含むことを意味する。
【００２５】
対称性と、光基準素子（即ちプリズム）が存在しないために、基準位置は投射ブランチに関しても集束する。しかし、プリズム中では、屈折率が基準ビームがプリズムがない場合に受ける屈折率とは異なる。したがって、基準位置は、プリズムがない場合よりもさらに光基準経路に沿って形成される可能性がある。そのような位置では、基準位置は、検出ブランチの焦点から外れる。基準ビームを第３反射面に反射し、第２反射面に戻すことにより、投射ブランチから基準スポットまでの光基準経路長を、基準スポットから検出ブランチまでの光基準経路長とは別個に設定することができる。
【００２６】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
第１位置が第２反射面の第１下面上にあり、第２位置が第２反射面の第２下面上にあり、第１下面と第２下面が角度をなすように配置されることを特徴とする。
【００２７】
第１下面及び第２下面を角度をなすように配置することにより、投射ブランチ及び検出ブランチに関する光路長に影響を及ぼすことができる。
【００２８】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
入力面及び出力面の少なくとも１つが、基準ビームの光路に対して垂直であることを特徴とする。
【００２９】
光路に対して垂直な表面では、分散が少ない。
【００３０】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
投射ブランチ、検出ブランチ、及び光基準素子が１つ又は複数の追加の測定ビームに適応するように配置されることを特徴とする。
【００３１】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
投射ブランチが、１つ又は複数の追加の光基準ビームを１つ又は複数の追加の基準位置に向けるように配置され、
検出ブランチが、１つ又は複数の追加の基準位置の横方向変位を測定するように配置され、
光基準素子が、１つ又は複数の追加の基準ビームを、投射レンズ系及び第１反射面の位置の影響を受けない１つ又は複数の追加の光基準経路を介して検出ブランチに向けるように配置され、
測定ビーム、基準ビーム、及び追加の基準ビームが、投射ブランチ及び基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しいことを特徴とする。
【００３２】
この利点は、基準情報が多いと、より良好な基準情報が利用可能であることである。
【００３３】
本発明の一態様によれば、レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビームを反射するように配置された反射物体の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第１光基準ビームの位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数の物体測定値及び１つ又は複数の基準測定値に基づいて、光測定ビームの位置と第１光基準ビームの位置との間の第１の関係を求める段階と、
第１の関係を使用して、１つ又は複数の基準測定値で１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法が提供される。
【００３４】
本発明によれば、１つ又は複数の物体測定値から１つ又は複数の基準測定値を単に引くことが回避される。その代わりに、１つ又は複数の物体測定値及び１つ又は複数の基準測定値自体が使用されて、それらの間の第１の関係が求められる。第１の関係により、どのように１つ又は複数の基準測定値を使用して１つ又は複数の物体測定値を補正すべきかが確立される。
【００３５】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に、１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することを特徴とする。
【００３６】
１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することにより、第１の測定の後の基準ビームにのみ影響を及ぼす効果が補正される。
【００３７】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
１つ又は複数の物体測定のうちの少なくとも２つを実施する間に反射物体を走査することを特徴とする。
【００３８】
本発明によれば、第１の関係を求めるのに必要な情報を得る間に、反射物体上の少なくとも２つの地点の位置が得られる。このことは、測定を完了するのに必要な時間が短いことを意味する。
【００３９】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
１つ又は複数の物体測定値及び１つ又は複数の基準測定値に基づいて相関関数を計算することを特徴とする。
【００４０】
１つ又は複数の基準測定で測定された効果と、１つ又は複数の物体測定で測定された効果との間の時間遅延が、その時間遅延での相関関数のピークに現れる。したがって、１つ又は複数の物体測定値を補正する間に時間遅延が補償される。
【００４１】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
フーリエ領域で相関関数を計算し、１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする。
【００４２】
フーリエ領域では、時間領域よりも相関関数の計算をずっと高速に実施することができる。したがって、補正をずっと高速に実施することができる。
【００４３】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
フーリエ領域の一部のみで１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする。
【００４４】
本発明の一実施例では、第１の関係を使用して１つ又は複数の基準測定値で補正された１つ又は複数の物体測定値が１つ又は複数の補正後測定値を形成する、本発明による方法は、
１つ又は複数の追加の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求めること、
１つ又は複数の補正後測定値と１つ又は複数の追加の基準測定値との間の第２の関係を求めること、
第２の関係を使用して、１つ又は複数の追加の測定値で１つ又は複数の補正後測定値を補正することを特徴とする。
【００４５】
１つ又は複数の物体測定値の補正を改善するのに、第２光基準ビームが使用される。第２の関係を求めることにより、どのように１つ又は複数の追加の基準測定値を使用して１つ又は複数の補正後測定値を補正すべきかが確立される。
【００４６】
本発明の一態様によれば、レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビームを反射するように配置された反射物体の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第１光基準ビームの位置を求める段階と、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数の基準測定値及び１つ又は複数のさらなる追加の測定値に基づいて、第１光基準ビームの位置と第２光基準ビームの位置との間の第３の関係を求める段階と、
第３の関係を使用して、１つ又は複数の基準測定値及び１つ又は複数のさらなる追加の測定値で１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法が提供される。
【００４７】
２つの基準ビーム中に存在する効果は、測定ビーム中に存在する効果を大いに予示する。第１及び第２基準ビームと測定ビームに共通の効果を示す１つの関係である第３の関係だけが求められる。１つの関係だけを計算することは効率的であり、したがって迅速に実施することができる。
【００４８】
本発明の一態様によれば、レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビームを反射するように配置された反射物体の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第１光基準ビームの位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階と、
１つ又は複数の基準測定値及び１つ又は複数のさらなる追加の測定値の間を補間することによって補正を求める段階と、
１つ又は複数の物体測定値に補正を加える段階とを特徴とする方法が提供される。
【００４９】
補間は高速なプロセスである。これは、補正の決定を迅速に実施できることを意味する。したがって、これは高速な方法である。
【００５０】
ＥＰ０５０２５８３は、光測定ビームを使用してウェハ表面の位置を測定するように配置されたレベル・センサを説明している。レベル・センサ内の光基準ビームが、レベル・センサとリソグラフィ装置の投射レンズ系との間の配置公差を補償するのに使用される。基準ビームが、投射ブランチによって投射レンズ系上の基準板上に投射される。基準板は、基準ビームを検出ブランチに向けて反射し、検出ブランチは、基準ビームの横方向変位を測定する。したがって、基準ビーム経路の光路の位置は、投射レンズ系の実際の位置を示す。第１の複数の測定で投射レンズ系の位置を測定し、第２の複数の測定でウェハ表面の位置を測定することにより、投射レンズ系とウェハ表面との間の実際の距離が求められる。
【００５１】
ＥＰ０５０２５８３は、投射レンズ系及びウェハ表面の位置の影響を受けない光基準経路を介して基準ビームを検出ブランチに向けるように配置される光基準素子を開示していない。
【００５２】
ＥＰ０５０２５８３はまた、空気圧、温度、湿度などの周囲パラメータがリソグラフィ装置の投射レンズ系によって形成された回路パターン像の位置を変化させる可能性があることも説明している。この位置変化を補償するために、調節可能補償板が測定ビーム中に導入される。補償板を回転させることにより、周囲パラメータの変化に対してレベル・センサが調節される。補償板を回転させることにより、調節可能補償板の正面側に対する入射角が、調節可能補償板から離れる測定ビームの背面側の位置が変化するように変化する。
【００５３】
ＥＰ０５０２５８３は、測定ビーム位置の１つ又は複数の測定値と、基準ビーム位置の１つ又は複数の測定値とに基づいて、光測定ビームの位置と光基準ビームの位置との間の関係を求め、その関係を用いて測定ビーム位置の１つ又は複数の測定値を補正することを開示していない。
【００５４】
次に、添付の略図を参照しながら、単に例示によって本発明の実施例を説明する。添付の略図では、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【実施例】
【００５５】
図１に、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の略図を示す。この装置は、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明系（イルミネータ）ＩＬと、
パターン形成装置（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、一定のパラメータに従ってパターン形成装置を正確に位置決めする第１ポジショナ（位置決め装置）ＰＭに接続された支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジスト被覆基板）Ｗを保持するように構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば基板テーブル）ＷＴａと、
パターン形成装置ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）対象部分Ｃ上に投射するように構成された投射系（例えば屈折投射レンズ系）ＰＳとを備える。
【００５６】
照明系は、放射を配向、形成、又は制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型、又はその他のタイプの光学構成部品、或いはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学構成部品を含むことができる。
【００５７】
支持構造は、パターン形成装置の重量を支持即ち支承する。支持構造は、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターン形成装置が真空環境で保持されるかどうかなどの他の条件に応じた方式でパターン形成装置を保持する。支持構造は、パターン形成装置を保持するのに機械的技法、真空技法、静電技法、又は他のクランピング技法を使用することができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定又は可動にすることのできるフレーム又はテーブルでよい。支持構造は、パターン形成装置が例えば投射系に対して所望の位置となるように保証することができる。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はいずれも、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義とみなすことができる。
【００５８】
本明細書で使用する「パターン形成装置」という用語は、基板の対象部分内にパターンを作成するなどのために放射線ビームの断面にパターンを付与するのに使用することのできる任意の装置を指すと広く解釈すべきである。例えばパターンが移相フィーチャ又はいわゆるアシスト・フィーチャを含む場合、放射線ビームに付与されるパターンは基板の対象部分内の所望のパターンに厳密に対応しないことがあることに留意されたい。一般に、放射線ビームに付与されるパターンは、対象部分内に作成されるデバイス内の特定の機能層、例えば集積回路に対応する。
【００５９】
パターン形成装置は透過型又は反射型でよい。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィで周知であり、マスクには、バイナリ、交番移相、減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一実施例では、着信放射線ビームを様々な方向に反射するように個々にそれぞれ傾斜することができる小型ミラーのマトリックス構成が使用される。傾斜したミラーは、ミラー・マトリックスによって反射される放射線ビームにパターンを付与する。
【００６０】
本明細書で使用する「投射系」という用語は、使用する露光放射にとって、又は浸液の使用や真空の使用などの他の因子にとって適切な屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系、及び静電光学系を含む任意のタイプの投射系を包含するものとして広い意味で解釈すべきである。本明細書での「レンズ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「投射系」という用語と同義とみなすことができる。
【００６１】
ここで示すように、この装置は、（例えば透過マスクを使用する）透過型である。或いは、この装置は、（例えば上記で参照したプログラム可能ミラー・アレイを使用し、又は反射マスクを使用する）反射型でもよい。
【００６２】
リソグラフィ装置は、２つ（２重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプでよい。このような「多重ステージ」マシンでは、追加のテーブルを並行して使用することができ、或いは露光のために１つ又は複数のテーブルを使用中に、１つ又は複数の他のテーブル上で予備ステップを実施することができる。
【００６３】
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われ、それによって投射系と基板との間の空間が埋められるタイプでもよい。浸液をリソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投射系との間にも適用することができる。投射系の開口数を向上させるための液浸技法が当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないことを意味するのではなく、液体が露光中に投射系と基板との間に位置することを意味するに過ぎない。
【００６４】
図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射線ビームを受ける。例えば放射源がエキシマ・レーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置は別々の実体でよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、放射線ビームは、例えば適切な配向ミラー及び／又はビーム拡大器を含むビーム送達系ＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで通過する。他の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体部分でよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、ビーム送達系ＢＤが使用される場合、ビーム送達系ＢＤと共に、放射系と呼ばれることがある。
【００６５】
イルミネータＩＬは、放射線ビームの角度輝度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の輝度分布の少なくとも外径及び／又は内径範囲（一般にそれぞれσ外径及びσ内径と呼ぶ）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは一般に、積分器ＩＮやコンデンサＣＯなどの様々な他の構成部品を含むことができる。イルミネータを使用して、放射線ビームの断面内に所望の一様性及び輝度分布を有するように放射ビームを調整することができる。
【００６６】
放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスク・テーブルＭＴ）上に保持されたパターン形成装置（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターン形成装置によってパターン形成される。マスクＭＡを横切ると、放射線ビームＢは投射系ＰＳを通過し、投射系ＰＳは、ビームを基板Ｗの対象部分Ｃ上に集束させる。第２ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉装置、線形エンコーダ、又は容量センサ）を用いて、例えば放射線ビームＢの経路内に異なる対象部分Ｃを配置するように、基板テーブルＷＴａを正確に移動することができる。同様に、第１ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスク・ライブラリからの機械的取出しの後、又は走査中に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般には、オブジェクト・テーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロング・ストローク・モジュール（粗い位置決め）及びショート・ストローク・モジュール（細かい位置決め）によって実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴａの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロング・ストローク・モジュール及びショート・ストローク・モジュールを使用して実現することができる。（スキャナではなく）ステッパの場合、マスク・テーブルＭＴをショート・ストローク・アクチュエータだけに接続することができ、又は固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図示する基板位置合せマークは専用の対象部分を占有するが、対象部分間の空間に配置することもできる（これはスクライブ・レーン位置合せマークと呼ばれる）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスク位置合せマークをダイ間に配置することができる。
【００６７】
図示する装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａがほぼ静止状態に保たれると共に、放射線ビームに付与されたパターン全体が対象部分Ｃ上に１回で投射される（即ち単一の静止露光）。次いで基板テーブルＷＴａがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、それによって異なる対象部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードでは、露光域の最大サイズにより、単一の静止露光で結像される対象部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａが同期式に走査されると共に、放射線ビームに付与されたパターンが対象部分Ｃに投射される（即ち単一の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴａの速度及び方向は、投射系ＰＳの拡大（縮小）率特性及び像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光域の最大サイズにより、単一の動的露光での対象部分の（非走査方向の）幅が制限されるのに対して、走査運動の長さにより、対象部分の（走査方向の）高さが決定される。
３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴがほぼ静止状態に保たれ、プログラム可能パターン形成装置が保持され、基板テーブルＷＴａが移動又は走査されると共に、投射ビームに付与されたパターンが対象部分Ｃに投射される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、プログラム可能パターン形成装置が、基板テーブルＷＴａのそれぞれの移動の後、又は走査中の連続する放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成装置を使用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
【００６８】
上述の使用モードに関する組合せ及び／又は変形形態、或いはまったく異なる使用モードも使用することができる。
【００６９】
本発明による一実施例では、２重ステージ・リソグラフィ装置は、測定ステーション及び露光ステーションを備える。露光ステーションは投射レンズ系ＰＳを備える。測定ステーションは、基板Ｗがその上に配置される基板テーブルＷＴｂを備える。基板テーブルＷＴｂの上に（図２）、投射系２１及び検出系２２を備えるレベル・センサＬＳシステムが配置される。投射系２１は、放射源２３、投射格子２４、及び光学素子２５を備える。検出系２２は、光学素子２６、検出格子２７、及び検出器２８を備える。投射系２１は、基準ビーム３１及び測定ビーム３１’を所定の平面上に投射するように配置される。基板Ｗの反射面１００が所定の平面内に配置される。測定ビームは基板Ｗ上でスポット３０となる。このいわゆるＬＳスポット３０が反射面１００で反射されて反射測定ビーム３２’が生じ、それが検出系２２によって検出される。検出系２２は、測定信号をプロセッサ３３に送るように配置される。
【００７０】
三角測量法に基づく高さ測定では、反射測定ビーム３２’の横方向位置が反射面１００の高さに対応する。この場合、横方向位置は、測定ビーム３１’及び反射測定ビーム３２’を通る平面内の、反射測定ビーム３２’に垂直な方向の位置を意味する。測定ビーム３１の横方向位置の変化、即ち反射面１００によって反射される前の横方向位置の変化は、反射測定ビーム３１’の横方向位置の変化として確認することもできる。基準ビームの位置は同様にして測定され、即ち横方向位置が求められる。検出系は、反射測定ビーム３２’の横方向位置に対応する測定信号と、基準ビーム３２の横方向位置に対応する基準信号とをプロセッサ３３に送るように配置される。
【００７１】
基準ビーム３１は、基板Ｗからすぐ上流側に偏向する。偏向がない場合、基準ビーム３１は、基板Ｗ上の関連する測定位置となる。この偏向は、放射源２３によって生成されたビームの一部を偏向させるプリズム又は１組のミラーで行うことができる。側面から見ると（図３）、プリズム３５が、ＬＳスポット３０の隣にある１つの関連する測定位置の真上に配置される。プリズム３５の構成により、基準ビーム３１が偏向し、基板Ｗ上に投射されない。その代わりに、基準ビームがプリズム３５の頂面に投射され、基準スポット３６となる。基準ビーム３１は、図示するようにプリズム３５内部で３回反射し、スポット３６の像を含む反射基準ビーム３２を生成する。この基準スポット３６の像が、検出系２２内の基準検出器２８ｒ（図４）によって検出され、検出系２２は基準信号を生成し、基準信号がプロセッサ３３に送られてさらに評価される。図３では、プリズム３５内部の偏向光ビームを点線で示す。
【００７２】
投射系２１と検出系２２の間の基準ビームがたどる経路である光基準経路では、基準ビームが反射面１００に決して到達しないので、光路が、基板Ｗの反射面１００の部分の影響を受けなくなる。
【００７３】
プリズム３５は、投射系２１、検出系２２、又はその両方に固定状に取り付けられる。或いは、プリズムは、投射系２１及び検出系２２が取り付けられる計測フレームに取り付けられる。計測フレームは、基板テーブルＷＴｂを移動することによって引き起こされる振動から分離される。選択された１組のシステムだけが計測フレームに取り付けられる。こうしたシステムは、一定の周波数範囲のみで振動を引き起こすことがあり、その周波数範囲内で、計測フレームは、例えば重いことによって、その一定の周波数範囲に対して設計及び／又は調節されたエア・マウント上に支持されることによって、且つその周波数領域で固有値を有さないことによって振動を吸収する。したがって、プリズム３５の位置は、露光ステーションに存在する投射レンズ系ＰＳの位置の影響を受けないのに対して、プリズム３５は測定ステーションに存在する。プリズムの位置は投射レンズ系ＰＳの位置の影響を受けないので、基準ビーム３１、３２の位置も投射レンズ系ＰＳの位置の影響を受けない。
【００７４】
測定ブランチ（２１）全体及び基準ブランチ（２２）全体にわたって平行な経路に沿って測定ビーム（３１’、３２’）及び基準ビーム（３１、３２）を向け、測定ビーム（３１’、３２’）に平行な経路から基準ビーム（３１、３２）だけを偏向させることにより、測定ブランチ（２１）全体及び基準ブランチ（２２）全体にわたって横方向変位を補正できることは明らかであろう。後で説明するが、補正の品質は、測定ビーム（３１’、３２’）と基準ビーム（３１、３２）を重ね合わせることによって向上させることができる。
【００７５】
測定ビーム３１’は、プリズム３５で覆われた基準スポット３６の隣のＬＳスポット３０上に投射される。基板Ｗで反射される測定ビーム３１’を図３では直線で示す。測定ビーム３１’は、基板Ｗの反射面１００によって反射され、スポット３０の像を含む反射測定ビーム３２’が生成される。このスポット３０の像が検出器２８によって検出され、検出器２８は、プロセッサ３３に対する測定信号を生成する。
【００７６】
この実施例をより良く説明するために、２つのＬＳスポットの上面図を図４に示す。図４は、２つのビーム３１、３１’を示す。基準ビーム３１は、プリズム３５を通るように向けられ、最終的には基準検出器２８ｒによって検出される。図４は、プリズム３５とＬＳスポット３０が近接することをはっきりと示している。測定ビーム３１は、基板Ｗによって反射され、測定検出器と呼ばれる検出器２８によって検出される。より多くの測定ビームを投射系２１によって投射し、検出システム２２によって検出できることは当業者には明らかであろう。好ましくは、測定ビームは互いに平行であり、図２に垂直な方向に互いに平行であるＬＳスポット３０となる。同様に、投射系２１によって投射され、検出系２２によって検出される、より多くの基準ビームが存在することができる。好ましくは、基準ビームは互いに平行である。
【００７７】
プリズムを使用する代わりに、代替実施例の側面図を示す図６と上面図を示す図７に示すように、ミラーを使用することもできる。この実施例では、基準ビーム３１を偏向させ、基準ビーム３１を基準スポット３６、即ちミラー６１上に投射するように、３つのミラー６０、６１、６２が１つのＬＳスポット３０のすぐ上に配置される。ミラー６１は、基準ビーム３１を反射し、基準ビーム３１をミラー６２に向け、ミラー６２は、基準ビーム３１を再び反射して反射基準ビーム３２を生成する。図６及び７の構成では、測定ビーム３１’は偏向せず、図３、４の構成と同様に、単に基板Ｗの反射面１００で反射する。
【００７８】
図３、４のプリズム構成では、ガラス中では気流が存在せず、機械的構成が非常に安定しているので、偏向した光路が非常に安定し、雑音がなく、ドリフトがない。空気が均質でない状況での気流は、偏向した光路に垂直な屈折率の勾配の変化を引き起こす可能性がある。勾配の変化は、偏向した光路の位置を変化させる。プリズムの材料の屈折率は、プリズム全体にわたって非常に安定しており、その結果、屈折率の勾配がプリズムによって設定される。プリズム構成は、プリズム３５中の余分な経路長を補償し、屈折によって引き起こされる分散効果を低減するように修正することができる（図５参照）。ミラー６０、６１、６２を使用する実施例では、偏向した光路に沿った空気を制御するエア・シャワー（図示せず）を適用することにより、偏向した光路を、非常に安定し、雑音がなく、ドリフトがないようにすることができる。エア・シャワーは、一定の、好ましくは空気の層流を偏向した光路に通す。空気の一定の層流を偏向した光路に通すことにより、屈折率は一定となる。供給される空気の純度及び温度をどちらも制御することができる。この空気は、例えば純度クラス１であり、その温度は、例えば０．１度以内で安定する。
【００７９】
測定ビーム３１’、３２’及び基準ビーム３１、３２などの光ビームは、自明のこととして媒体（例えば、真空、空気、混合気、又は液体）を通過することを当業者は理解されよう。
【００８０】
この実施例では、入力面３５ｉ、出力面３５ｏ、頂面３５ｔ、及び反射面３５ｒを有する代替プリズム３５’が使用される。入力面３５ｉは、基準ビーム３１にほぼ垂直に配置されるが、出力面３５ｏは、反射基準ビーム３２にほぼ垂直に配置される。反射面３５ｒは平坦ではないが、所定の角度で互いに接続される第１下面３５ｒ１及び第２下面３５ｒ２を有する。反射面は、入力面３５ｉを透過した後に基準ビーム３１を受け、第１下面３５ｒ１で基準ビーム３１を反射し、プリズム３５’の頂面３５ｔ上に基準スポット３６を形成する。頂面３５ｔは、基準ビーム３１を第２下面３５ｒ２に向けて反射し、第２下面３５ｒ２は、受けたビームを反射して反射基準ビーム３２を形成する。図３のプリズム３５と比較して、図５のプリズム３５’の利点は、表面３５ｉ及び３５ｏでのガラスと空気の界面がビーム３１、３１’、３２、３２’にほぼ垂直であるので、プリズム３５’が分散を示さないことである。
【００８１】
別の実施例では、元のビーム５０が、例えば半透明ミラーを使用して、測定ビーム３１’及び基準ビーム３１に分割される（図８を参照）。半透明ミラー４０は、元のビーム５０の一部、例えば５０％を反射して基準ビーム３１を形成し、元のビーム５０の残りの部分を透過して測定ビーム３１’を形成する。基準ビーム３１は、ウェハＷに対して傾斜した向きを有することのできるミラー４２上に基準スポット３６として結像される。ミラー４２は、基準ビーム３１をミラー４４に反射し、ミラー４４は反射基準ビーム３２を生成し、反射基準ビーム３２は、光学素子２６を介して基準検出器２８ｒに向けられる。測定ビーム３１’は、ウェハＷの反射面１００によって反射される。反射基準ビーム３２と反射測定ビーム３２’はどちらも、この同一の光学素子２６を通過する。図８の実施例は、複数の元のビーム、即ち複数の半透明ミラー、複数の基準ビーム、及び関連する測定ビームを有する実施例に対して拡張することができる。
【００８２】
図９に、図８の実施例の上面図を示す。この図では、測定スポット３０がミラー４２によって覆われることに留意されたい。図８、９の設計は、あらゆる測定スポット３０がそれ自体の基準スポット３６と関連付けられる複数のスポットに対して行うことができる。
【００８３】
本発明の一態様では、上述のレベル・センサＬＳを備える２重ステージ・リソグラフィ装置が提供される。測定ステージで基板Ｗ上のすべての測定位置に対する高さを測定した後、「ウェハ・マップ」が決定される。次に、基準ビーム３１で測定された外乱の形状（即ち、長さ、振幅、周波数、相関、差）を使用して、以下で説明する１つ又は複数の補正方法を使用して補正後ウェハ・マップを生成することができる。
【００８４】
補正方法の原理は以下に基づく。基準ビーム３１によって測定された全雑音及びドリフトは、測定ビーム３１’の雑音及びドリフトと同一であるが、基準ビーム３１は測定された位置についての高さ情報を含まないと仮定する。次いで、基準ビーム３１の信号をプロセッサ３３で使用して、１つ又は複数の測定ビームの測定結果を補正することができる。
【００８５】
位置測定の再現性及び精度は、システムの機械部品及び光学部品の移動によって引き起こされる雑音及びドリフト、システムの電気部品のドリフト及び雑音、並びにビーム３１、３１’が通過する媒体（例えば空気、ガラス）の（光学的）屈折率の変化を低減することによって向上する。さらに、同期検出により、基準ビーム３１中の雑音及びドリフトと、位置情報を含む測定ビーム３１’中雑音及びドリフトとの間の相関が向上する。したがって、測定信号中の雑音は、基準信号での補正後にプロセッサ３３によって除去することができる。基準ビーム３１と測定ビーム３１’の光路は本質的に同一である（好ましいが必須ではない）ので、基準信号中の雑音及びドリフトは、位置（即ち高さ）情報を含む測定信号中の雑音及びドリフトに対して高い相関を有する。したがって、位置測定信号中の雑音は、基準ビームからの基準信号での補正によりプロセッサ３３によって除去することができる。基準ビームを検出する基準検出器２８ｒと、測定ビーム３１’を検出する測定検出器２８が同一であるとき、基準信号及び測定信号の検出中に導入される雑音及びドリフトは同一である。したがって、測定信号中の雑音は、基準信号での補正によりプロセッサ３３によって除去することができる。
【００８６】
追加の光学的構成、例えばプリズム３５、３５’及びミラー６０、６１、６２、４０、４２、４４が測定スポットの直前に配置されるため、基準ビーム３１が実際の測定ビーム３１’と異なる経路に沿って伝播する唯一の場所は、測定サンプル（例えば基板Ｗ）上のスポット３０付近である。しかし、光学系のこの部分は、システムの他の部分よりも気流又は温度勾配の影響を受けにくい。光学系の（光学的）屈折率の変化に最も影響の受けやすい部分は、像が基板Ｗ上に形成される焦点から遠方である。この位置では、基準ビーム３１と測定ビーム３１’が重なり、この位置で両方のビーム中に引き起こされる外乱はまったく同じである（高い相関）。したがって、この部分で引き起こされる雑音及びドリフトは、本発明によるレベルＬＳセンサを使用して完全に補償することができる。
【００８７】
図１０に、本発明の一実施例におけるいくつかの測定スポットＭ−１からＭ−７及び基準スポットＲｅｆ−１及びＲｅｆ−２を示す。これらのスポットＭ−１、Ｍ−７、Ｒｅｆ−１、Ｒｅｆ−２のすべてはそれぞれ、１つの検出器又は複数の検出器上に結像することができる。図１０は上面図であり、測定スポットＭ−１、Ｍ−７は基板Ｗ上に集束されるが、基準スポットＲｅｆ−１、Ｒｅｆ−２は実際には例えばプリズム３５又はミラー６１、４２の上側に集束されることに留意されたい。この実施例での、基板Ｗ上の（集束した）測定スポットＭ−１、Ｍ−７の位置が、投射格子２４及び検出格子２７によって決定される。両方の格子２４、２７の開口と、ミラー６０、６１、６２、４２、４４、及びプリズム３５のレイアウトが、基準スポットＲｅｆ−１、Ｒｅｆ−２の位置を決定する。
【００８８】
格子を使用する代わりに、１つの測定ビームをそれぞれ生成する、例えばレーザ源などの複数の放射源を使用して測定スポットが生成される構成でも本発明は機能することに留意されたい。
【００８９】
基板Ｗ（図示せず）の反射面１００（図示せず）が投射系２１に対して集束されないとき、ビームの発散（開口数＞０）のために測定スポットＭ−１及びＭ−２が重なる。同じことが、他の隣接する測定スポットについても当てはまる。重なった測定スポットは同じ外乱を有し、検出される信号は高い相関を有する。互いに近いスポットの検出信号が最高の相関を有することになる。互いに隣合わない２つのスポット（例えばＲｅｆ−１及びＲｅｆ−２。図１０を参照）の検出信号の補正部分は、これらの２つのスポット間に位置する中間スポット（Ｍ−１〜Ｍ−７）で同一である。
【００９０】
別の仕方で説明すると、ビームは、投射ブランチの像平面の外側で重なる。像平面では、中間スポットがくっきりと結像され、重なり合わない。基準ビームがその経路から反射面１００上の関連するスポットに偏向しない限り、基準ビームでさえも重なり合う。基準ビームと測定ビームが重なり、平行である部分が多いと、基準ビームと測定ビームの横方向変位間の相関が高くなる。
【００９１】
以下のいくつかの雑音の寄与／外乱が存在する可能性がある。
レベル・センサ・ビームの光路中の汚染、温度変化、屈折率変化を介する光学的外乱、
基板の高さの測定からのＬＳ信号雑音、
レベル・センサＬＳからの電子雑音、
温度変化によるドリフト（電気的又は機械的）、
ＬＳ構成部品の機械的共鳴／振動。
【００９２】
本発明の実施例によれば、プロセッサ３３は、様々な補正方法を使用して、測定ビーム中の外乱を除去することができる。
【００９３】
測定ビームの外乱は、こうした測定ビームの周り又は間の様々な位置の基準ビームに関連する基準信号の補間を使用することによって求めることができる。
【００９４】
プロセッサ３３が様々な基準信号の時間トレース間の高い相関を測定した場合、基準ビームと測定ビームの外乱の間の高い相関が予想される。この相関に関係する相関係数は、どれほどの補正を使用すべきかに関する重み因子としてプロセッサ３３で使用することができる。
【００９５】
プロセッサ３３が、測定信号と基準信号の間で、周波数スペクトルの一部、さらには一定の周波数ピーク（例えばシステムの共鳴）に関する高い相関のみを測定した場合、このスペクトルの部分のみに関する補正をプロセッサ３３で行うことができる。
【００９６】
プロセッサ３３が相異なる基準信号の時間トレース間の遅延を測定した場合、基準ビームと、相異なる測定ビームの間の遅延も存在することになる。この場合、遅延補正方法をプロセッサ３３で使用することができる。
【００９７】
プロセッサ３３が、測定信号と基準信号の間で、周波数スペクトルの一部、さらには一定の周波数ピーク（例えばシステムの共鳴）に関する位相ずれ（遅延）のみを測定した場合、このスペクトルの部分のみに関する補正をプロセッサ３３で行うことができる。
【００９８】
一実施例では、基準信号に基づいて、ストローク、ダイ、又は測定地点ごとに、任意の補正方法をオン／オフに切り換えることができる。
【００９９】
こうした補正方法を、２重ステージ装置などのオフラインの測定状況で使用することができる。測定信号及び基準信号の形状（即ち、その時間の関数として振舞い）を知らなければならず、補正前の可能な補正を露光中に適用することができるからである。そのような補正は、補正されたウェハ・マップの形態を取ることができる。次いで、補正されたウェハ・マップに基づいて基板Ｗを露光することができる。
【０１００】
一実施例では、測定スポット３０の周り又は間の異なる地点での２つ以上の基準ビーム３１、例えば測定スポット３０の左側及び右側の２つの基準ビーム３１を使用することができる。
【０１０１】
基準ビーム３１の外乱と測定ビーム３１’の外乱の間の関係をあらかじめ求め、その結果として較正データを得ることも可能である。測定ビーム３１’の信号は、基準信号及びそれらの較正データを使用してプロセッサ３３で処理することができる。
【０１０２】
一実施例では、測定スポットＭ−１〜Ｍ−７の外乱が、基準スポットＲｅｆ−１、Ｒｅｆ−２、及び補間アルゴリズムからの情報を使用して求められる。ここで、そのような補間の単純で実際的な実装の一例を与える。この例では、ＺＭ−ｘ（ｔ）が、測定スポットＭ−ｘを検出する測定検出器によって生成された測定信号であり、ＺＲｅｆ−ｙ（ｔ）が、基準スポットＲｅｆ−ｙを検出する基準検出器によって生成された基準信号である。
【０１０３】
【数１】
【０１０４】
【数２】
【０１０５】
【数３】
【０１０６】
【数４】
【０１０７】
【数５】
【０１０８】
【数６】
【０１０９】
【数７】
【０１１０】
一実施例では、相関アルゴリズムがプロセッサ３３で使用される。プロセッサ３３は、データセット間の相関係数を計算する。データセットは、測定スポット３０に関連する高さ測定値の時間シーケンスである。測定信号間の計算された相関係数は、レベル・センサＬＳに影響を及ぼす雑音の種類について伝える。例えば、純粋に相関する雑音は、測定される高さの標準偏差を引き起こし、相異なるスポットに関する雑音が位相差（遅延）を有するときに傾斜を引き起こすことがある。一方、純粋に非相関の雑音は、測定される傾斜の標準偏差を引き起こす。相関する雑音と非相関の雑音の組合せは、測定される高さと測定される傾斜の両方で逸脱を引き起こす。実際には、レベル・センサＬＳの雑音は、非常に相関する（相関係数約０．９）ことが分かっており、このことは、非相関（例えばＣ＆Ｔ＝汚染及び温度制御）雑音の少しの増加が比較的大きな傾斜雑音の増加を引き起こすことを示唆する。相関分析について最も有用なのは、システムの変化と共に相関分析を変更することである。
【０１１１】
相関係数はまた、測定信号と基準信号の互いに対する時間のシフトの関数として、プロセッサ３３で計算することもできる。これにより、レベル・センサＬＳの雑音に対する空間移動効果（例えば気流）についての情報が得られる。
【０１１２】
プロセッサ３３は、受け取った測定信号及び基準信号の周波数領域のフーリエ信号を生成することができる。次いで、プロセッサ３３はフーリエ解析を実施することができる。測定信号のフーリエ解析では、プロセッサは振幅情報及び位相情報を使用することができる。位相情報は、シフトした相関について上記で説明したのと同様の情報を与える。以下の洞察を用いることができる。２つの信号Ｐ１、Ｐ２の間の相関係数ｃｏｒｒｃｏｅｆ（Ｐ１，Ｐ２）が以下のように定義される。
【０１１３】
【数８】
上式で、ｃｏｖ（Ｐ１，Ｐ２）は以下によって定義される共分散である。
【０１１４】
【数９】
上式で、Ｅ（．．）は期待値であり、ａｖ．．は平均値である。
【０１１５】
これらの式をフーリエ変換後時間信号に適用すると、単純になる。時間平均値ａｖ．．はゼロである。Ｐ１及びＰ２は、振幅及び位相を有する単一の正弦である。
【０１１６】
【数１０】
【０１１７】
上式で、Ａ１，Ａ２＝Ｐ１，Ｐ２の振幅
ｐｈｉ１，ｐｈｉ２＝Ｐ１，Ｐ２の位相
ｄｐｈｉ＝ｐｈｉ１−ｐｈｉ２
【０１１８】
【数１１】
であるので、これらの式により、以下が得られる。
【０１１９】
【数１２】
【０１２０】
プロセッサ３３は、いわゆる「ｃｏｈｅｒｅ」関数を使用することができる。ＭａｔＬａｂの「ｃｏｈｅｒｅ」関数（例えば、ＭＡＴＬＡＢ：Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ １９８４〜２００１ Ｔｈｅ ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．、バージョン６．３を参照）は、Ｗｅｌｃｈの平均化ピリオドグラム法を使用して振幅２乗コヒーレンス関数を推定する。Ｒａｂｉｎｅｒ，Ｌ．Ｒ．、Ｇｏｌｄ，Ｂ．、Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ Ｃｌｉｆｆｓ、ＮＪ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、１９７５年、及びＷｅｌｃｈ，Ｐ．Ｄ．「Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａ：Ｍｅｔｈｏｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔｉｍｅ Ａｖｅｒａｇｉｎｇ Ｏｖｅｒ Ｓｈｏｒｔ，Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｅｒｉｏｄｇｒａｍｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、Ａｕｄｉｏ Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｏｕｓｔ、Ｖｏｌ．ＡＵ−１５（１９６７年６月）、７０〜７３ページを参照。
【０１２１】
例えば、Ｃｘｙ＝ｃｏｈｅｒｅ（ｘ，ｙ）は、Ｗｅｌｃｈの平均化修正ピリオドグラム法を使用して、２つの入力信号ｘ及びｙの振幅２乗コヒーレンス推定Ｃｘｙを見つける。振幅２乗コヒーレンス推定Ｃｘｙは、各周波数でｘがどれほどｙに対応するかを示す０から１の間の値を有する、周波数の関数である。コヒーレンスは、ｘ及びｙのパワー・スペクトル密度（Ｐｘｘ及びＰｙｙ）と、ｘ及びｙのクロス・パワー・スペクトル密度（Ｐｘｙ）の関数である。
【０１２２】
【数１３】
【０１２３】
信号ｘ及びｙは、周波数領域で同じ長さを有さなければならない。実数のｘ及びｙについて、コヒーレンスは片側コヒーレンス推定を返し、複素数のｘ又はｙについて、コヒーレンスは両側推定を返す。
【０１２４】
「実施例１」
次に、基準信号Ｚｒｅｆ（ｔ）及び測定信号ＺＭ（ｔ）へのこれらの式の応用の一例を与える。これらのＺｒｅｆ（ｔ）及びＺＭ（ｔ）は、プロセッサ３３によってフーリエ変換され、それぞれＺ−ｒｅｆ（ω）及びＺ−Ｍ（ω）となる。周波数ごとの基準信号Ｚ−ｒｅｆ（ω）と測定信号Ｚ−Ｍ（ω）の間の相関／コヒーレンスＣＭ−ｒｅｆ（ω）がプロセッサ３３で計算される。次いで、プロセッサは、以下の式に従って相関ＣＭ−ｒｅｆ（ω）を使用しながら、測定信号Ｚ−Ｍ（ω）を補正し、補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ（ω）とする。
【０１２５】
【数１４】
【０１２６】
この後、補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ（ω）が補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ（ｔ）に逆フーリエ変換される。
【０１２７】
この実施例では、基板Ｗからの測定信号（これは測定信号中にのみある）が基準ビーム３１から基準信号と相関しないと仮定される。これは一般には真実であるが、基板Ｗの高さが外乱と厳密に同一であるとき、補正によってマスクされることになる。
【０１２８】
「実施例２」
別の実施例では、プロセッサ３３が、基準スポットの２つの基準信号Ｚｒｅｆ−１（ｔ）、Ｚｒｅｆ−２（ｔ）をＺ−ｒｅｆ−１（ω）、Ｚ−ｒｅｆ−２（ω）にフーリエ変換し、測定スポットのいくつかの測定信号ＺＭ−ｘ（ｔ）をＺ−Ｍ−ｘ（ω）にフーリエ変換する。プロセッサ３３は、周波数ごとのこれらのフーリエ変換後基準信号Ｚ−ｒｅｆ−１（ω）、Ｚ−ｒｅｆ−２（ω）間の相関／コヒーレンスＣｒｌ−ｒ２（ω）を計算する。これらの２つのフーリエ変換後基準信号間を相関付けるものは、測定信号間も相関付け、したがって、プロセッサ３３で測定信号を補正のために使用することができる。次いで、プロセッサ３３は、以下の式に従って相関Ｃｒｌ−ｒ２（ω）を使用しながら、フーリエ変換後測定信号Ｚ−Ｍ−ｘ（ω）を補正し、補正後フーリエ変換後測定信号ＺｃｏｒｒＭ−ｘ（ω）とする。
【０１２９】
【数１５】
【０１３０】
【数１６】
【０１３１】
【数１７】
【０１３２】
【数１８】
【０１３３】
【数１９】
【０１３４】
【数２０】
【０１３５】
これらの式では、７つの測定ビームが使用されると仮定される。この後、各補正後フーリエ変換後測定信号ＺｃｏｒｒＭ−ｘ（ω）が、補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ−ｘ（ｔ）に逆フーリエ変換される。
【０１３６】
実施例２では、両方の基準ビーム間の外乱の相関が、測定スポットでの外乱以下であると仮定される。これは、実験的に、且つモデル分析によって検証されるが、両方の基準ビーム間の外乱の相関が測定スポットでの外乱以下であるとき、すべての外乱が測定スポットで補正されるわけではない（相関が測定スポットでの外乱よりも大きい場合、外乱が補正過度となる）。
【０１３７】
ウェハ・マップが別々の測定ステージでオフラインで測定される２重ステージ装置を組み込む実施例の利点は、ある時刻（ｔ）での補正がその時刻の前及び後、即ち時刻ｔ−δ．．ｔ＋δでのデータに基づくことである。高さ測定値をあらかじめ測定することができるので、すべての高さ測定値を使用することができる。単一ステージ装置では、既に測定したデータ（ｔ−δ．．ｔ）だけをプロセッサによって補正演算で使用することができる。これにより、データ点の数が減少し、過去のデータのみからの予測は精度が低いので、精度が低下する。
【０１３８】
上述の方法を使用することにより、レベル・センサＬＳによる高さ測定値の再現性及び精度を雑音及びドリフトを低減することによって向上させることができる。システムの機械部品及び光学部品の移動、システムの電気部品のドリフト及び雑音、並びに媒体（例えば空気、ガラス）の（光学的）屈折率の変化に対するレベル・センサＬＳの感度が著しく低減される。
【０１３９】
本文では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照を行うであろうが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、集積光学系の製造、磁気ドメイン・メモリ用の誘導パターン及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの他の応用があることを理解されたい。こうした代替応用例の状況では、本明細書での「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用は、それぞれより一般的な「基板」又は「対象部分」という用語と同義とみなせることを当業者は理解されよう。本明細書で参照する基板は、露光の前又は後に、例えばトラック（通常はレジスト層を基板に付着させ、露光したレジストを現像する工具）、測定工具、及び／又は検査工具で処理することができる。適用可能なら、本明細書での開示は、そのような基板処理工具又はその他の基板処理工具に適用することができる。さらに、基板を、例えば多層ＩＣを作成するために複数回処理することができ、したがって、本明細書で使用する基板という用語は、複数回処理した層を既に含む基板も指すことがある。
【０１４０】
光リソグラフィの状況での本発明の実施例の使用に対して上記で特定の参照を行うことがあったが、他の応用例、例えばインプリント・リソグラフィで本発明を使用することもでき、状況が許すならば本発明は光リソグラフィに限定されないことを理解されよう。インプリント・リソグラフィでは、パターン形成装置でのトポグラフィが、基板上に作成されるパターンを画定する。パターン形成装置のトポグラフィを、基板に供給されるレジスト層に押し付けることができ、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合せを加えることによって基板上でレジストが硬化する。レジストが硬化した後、パターン形成装置がレジストから取り除かれ、レジストにパターンが残る。
【０１４１】
本明細書で使用した「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば波長約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍを有する）紫外（ＵＶ）放射、（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）放射、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。
【０１４２】
「レンズ」という用語は、状況が許すならば、屈折光学構成部品、反射光学構成部品、磁気光学構成部品、及び静電光学構成部品を含む様々なタイプの光学構成部品のうちのいずれか１つ又は組合せを指すことができる。
【０１４３】
以上、本発明の特定の実施例を説明したが、上記以外の方法で本発明を実施できることを理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述する１つ又は複数の機械可読命令のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、又はそのようなコンピュータ・プログラムが格納されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスク）の形態を取ることができる。
【０１４４】
上記の説明は例示的なものであって限定的なものではない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載の本発明に修正を加えることができることを当業者は理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】一実施例によるレベル・センサ・システムを示す図である。
【図３】一実施例による、測定ビームを偏向させる光学的構成を示す図である。
【図４】図３の上面図である。
【図５】図３の構成の特別な実施例を示す図である。
【図６】別の実施例による、測定ビームを偏向させる光学的構成を示す図である。
【図７】図６の上面図である。
【図８】さらに別の実施例による構成を示す図である。
【図９】図８の上面図である。
【図１０】基準スポットに対する測定スポットの配置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
２１ 投射系
２２ 検出系
２３ 放射源
２４ 投射格子
２５ 光学素子
２６ 光学素子
２７ 検出格子
２８ 検出器
２８ｒ 基準検出器
３０ スポット
３１ 基準ビーム
３１’ 測定ビーム
３２ 基準ビーム
３２’ 反射測定ビーム
３３ プロセッサ
３５ プリズム
３５’ 代替プリズム
３６ 基準スポット
４０ 半透明ミラー
５０ 元のビーム
４２、４４、６０、６１、６２ ミラー
１００ 反射面
ＡＤ アジャスタ
Ｂ 放射線ビーム
ＢＤ ビーム送達系
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ イルミネータ
ＩＮ 積分器
ＬＳ レベル・センサ
Ｍ−１〜Ｍ−７ 測定スポット
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合せマーク
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合せマーク
ＰＭ 第１ポジショナ
ＰＳ 投射系
ＰＷ 第２ポジショナ
Ｒｅｆ−１、Ｒｅｆ−２ 基準スポット
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴａ、ＷＴｂ 基板テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明はリソグラフィ装置に関し、より詳細にはレベル・センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、内容全体を参照により本明細書に援用する、２００５年６月３日出願の米国仮出願第６０／６８６９６５号と、２００５年１０月１８日出願の米国１１／２５２２５４号の優先権を主張するものである。
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板の対象部分に当てる機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合、マスクやレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層上に回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコン・ウェハ）上の（例えば１つ又はいくつかのダイの含む）対象部分上に転写することができる。パターンの転写は、通常基板上に設けられた放射線感応材料（レジスト）の層への結像を介して行われる。一般には、単一の基板は、次々にパターン形成される隣接する各対象部分のネットワークを含むことになる。既知のリソグラフィ装置には、パターン全体を対象部分に一度に照射することによって各対象部分を照射するいわゆるステッパ、及び所与の方向（「走査」方向）に放射線ビームを介してパターンを走査すると同時に、基板をこの方向に平行又は逆平行に走査することによって各対象部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによってパターン形成装置から基板にパターンを転写することも可能である。
【０００４】
リソグラフィでは、基板の高さを測定するのにレベル・センサ（ＬＳ）が使用される。基板の高さは、基板上の複数の位置で測定される。このことは、複数のＬＳスポット（「測定スポット」）を並列に使用することによって行われる。レベル・センサ中の雑音及びドリフトは、測定された位置の精度及び再現性を低下させる。この雑音及びドリフトは、ＬＳシステムの機械部品及び光学部品の移動、ＬＳシステムの電気部品のドリフト及び雑音、並びにＬＳシステムの光ビームが通過する媒体（例えば空気、ガラス）の（光学的）屈折率の変化によって引き起こされる可能性がある。すべてのＬＳスポットが、こうした効果の影響を受ける可能性があり、基準面上で測定されるスポットもそうである。基板の高さ変化で導入される信号から雑音及びドリフトを分離するために、雑音及びドリフトが、基準ビームを使用して、高さ測定とは別個に測定される。基準ビームからの信号が、基板上で測定される測定スポットから引かれ、外乱が補正される。これにより、雑音とドリフトのない位置測定が得られる。
【０００５】
しかし、測定ビームでの外乱と同一ではない基準ビームでの外乱が存在する可能性がある。測定ビームの外乱に対する基準ビームの外乱の差の理由は、以下のものである可能性がある。
外乱の時間遅延。外乱はすべてのＬＳスポットで同じ時間に確認されるわけではない（ＬＳスポット間の位相差）。
外乱の位置。ＬＳスポットの焦点での空気中の非常に局所的な外乱は、わずかなＬＳスポットでしか確認されない可能性がある。
ＬＳ中の機械構成部品の移動又は変形は、異なるＬＳスポットに対して異なる効果を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レベル・センサに関する既知の補正方法を改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、その少なくとも１つの測定ビームを基板上の測定スポットに向け、
少なくとも１つの基準ビームを生成し、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成し、
基準信号に基づいて測定信号を補正するように構成され、
基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、所定のエリア内のほぼ等しいが異なる伝播光路に沿って少なくとも１つの測定ビーム及び少なくとも１つの基準ビームを投射するように配置され、光学的構成が、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように構成される。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、そのようなレベル・センサを備える結像（イメージ）装置が提供される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、そのような結像装置を備えるリソグラフィ投射装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、基板の高さを求める方法であって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、その少なくとも１つの測定ビームを基板上の測定スポットに向けること、
少なくとも１つの基準ビームを生成すること、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成すること、
基準信号に基づいて測定信号を補正すること、
基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに光学的構成を配置すること、所定のエリアから離れたほぼ等しいが異なる伝播光路に沿って少なくとも１つの測定ビーム及び少なくとも１つの基準ビームを伝播させること、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、光学的構成によって所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させることを含む方法が提供される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの基準ビームを生成し、少なくとも１つの測定ビームを生成し、少なくとも１つの測定ビームを基板上の測定スポットに向ける少なくとも１つの放射源と、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、測定スポットでの高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成する少なくとも１つの検出器と、
少なくとも１つの測定信号及び少なくとも１つの基準信号を受け取り、基準信号に基づいて測定信号を補正するプロセッサとを備え、
基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、所定のエリア内のほぼ等しいが異なる伝播光路に沿って少なくとも１つの測定ビーム及び少なくとも１つの基準ビームを向けるように配置され、光学的構成が、少なくとも１つの基準ビームが基板に当たらないように、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように構成されるレベル・センサが提供される。
【００１２】
本発明の一態様によれば、
投射レンズ系と、所定の平面内の測定位置に測定ビームを向け、基準位置に基準ビームを向けるように配置された投射ブランチ（部分）と、測定ビーム及び基準ビームの横方向変位を測定するように配置された検出ブランチと、所定の平面内の第１反射面を有する物体を支持する基板ステージと、投射レンズ系及び第１反射面の位置の影響を受けないように配置された光基準経路を介して基準ビームをレベル・センサ検出ブランチに向けるように配置された光基準素子とを備え、投射ブランチ及び基準ブランチの少なくとも１つが、投射ブランチ及び基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しい光路に沿って測定ビーム及び基準ビームを向けるように構成されるリソグラフィ装置であって、光基準素子が、投射ブランチと所定の平面の間に配置されることを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。
【００１３】
測定ビームと基準ビームがほぼ等しい場合、関連する横方向変位を受ける。したがって、基準ビームを使用して測定ビームを補正することができる。光基準素子が投射ブランチと所定の平面の間に配置され、投射ブランチ又は基準ブランチ内に配置されないので、測定ビーム及び基準ビームを、測定ブランチ、投射ブランチ、又はその両方全体にわたってほぼ等しくすることができ、その場合、測定ブランチ、投射ブランチ、又はその両方全体にわたる、関連する横方向変位を、基準ビームを使用することによって補正することができる。測定ビームと基準ビームが投射ブランチ、基準ブランチ、又はその両方の一部だけでほぼ等しい場合に、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【００１４】
本発明の一実施例では、投射ブランチ及び検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的にほぼ平行である光路に沿って測定ビーム及び基準ビームを向けるように配置される。
【００１５】
定義により、光ビームは媒体中を進む。測定ビームと基準ビームが投射ブランチ内で平行である場合、投射ブランチの光学素子間の媒体の屈折率における勾配と測定ビームの間の角度は、勾配と基準ビームの間の角度に等しい。これは、投射ブランチの光軸に沿った勾配の位置に依存しない。したがって、測定ビーム及び基準ビームの横方向変位は、勾配によって引き起こされる範囲では等しい。したがって、基準信号を引くことにより、勾配について測定信号を正確に補正することができる。測定ブランチ又は測定ブランチと基準ブランチの両方、或いは部分的に平行であるのではなく、測定ビームと基準ビームが検出ブランチ内で平行である場合に、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【００１６】
本発明の一実施例では、投射ブランチ及び検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的に重なる光路に沿って測定ビーム及び基準ビームを向けるように配置される。
【００１７】
測定ビームと基準ビームが重なる場合、両者は、屈折率の勾配などの同じ雑音の影響を受ける。同じ効果が、測定ビーム及び基準ビームに存在し、基準ビームを使用して測定ビームを補正することができる。
【００１８】
本発明の一実施例では、測定面内の光測定経路を有し、光測定経路は、測定ビームがそれに沿って進む、測定ブランチから検出ブランチまでの経路である、本発明によるリソグラフィ装置は、光測定経路及び光基準経路の少なくとも１つの少なくとも一部の屈折率の測定面に沿った勾配を、所定の値に設定するように配置された制御手段を特徴とする。
【００１９】
このことは、屈折率の勾配が光基準経路の一部に沿ってあらかじめ決定される場合、基準ビームは所定の変位を受けることになるので有利である。次いでこの変位を補償することができる。光測定経路に沿った所定の値の勾配について、必要な変更を加えて同じことが当てはまる。
【００２０】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
光基準素子が、投射ブランチから基準ビームを受けるように配置された入力面と、入力面からの基準ビームを内反射するように配置された第２反射面と、前記反射ビームを出力するように配置された出力面とを有するプリズムを備えることを特徴とする。
【００２１】
このことは、ガラス中の媒体の流れが存在しないために屈折率がプリズム内部で非常に安定しており、その結果基準ビームの位置に対するプリズムの効果が安定するので有利である。
【００２２】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
測定ビームと基準ビームが、投射ブランチと基準ブランチの両方で平行であること、
測定位置及び基準位置が、投射ブランチ及び基準ブランチの焦点にあること、及び
基準ビームが第２反射面によって第１位置で反射された後、基準位置で基準ビームを第２反射面上の第２位置に反射するように配置された第３反射面を特徴とする。
【００２３】
投射ブランチと検出ブランチとの間の対称性は、収差を克服するのに有利である。対称性により、測定ビームと基準ビームは、投射ブランチと検出ブランチの両方で平行であり、測定位置及び基準位置は、投射ブランチと基準ブランチの両方の焦点にある。
【００２４】
投射ブランチと基準ブランチの両方の焦点の測定位置を有することにより、検出ブランチで小さいスポットを検出することができる。測定位置での小さいスポットは、対応する測定信号が第１反射面上のほんの小さいエリアの高さ情報を含むことを意味する。
【００２５】
対称性と、光基準素子（即ちプリズム）が存在しないために、基準位置は投射ブランチに関しても集束する。しかし、プリズム中では、屈折率が基準ビームがプリズムがない場合に受ける屈折率とは異なる。したがって、基準位置は、プリズムがない場合よりもさらに光基準経路に沿って形成される可能性がある。そのような位置では、基準位置は、検出ブランチの焦点から外れる。基準ビームを第３反射面に反射し、第２反射面に戻すことにより、投射ブランチから基準スポットまでの光基準経路長を、基準スポットから検出ブランチまでの光基準経路長とは別個に設定することができる。
【００２６】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
第１位置が第２反射面の第１下面上にあり、第２位置が第２反射面の第２下面上にあり、第１下面と第２下面が角度をなすように配置されることを特徴とする。
【００２７】
第１下面及び第２下面を角度をなすように配置することにより、投射ブランチ及び検出ブランチに関する光路長に影響を及ぼすことができる。
【００２８】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
入力面及び出力面の少なくとも１つが、基準ビームの光路に対して垂直であることを特徴とする。
【００２９】
光路に対して垂直な表面では、分散が少ない。
【００３０】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
投射ブランチ、検出ブランチ、及び光基準素子が１つ又は複数の追加の測定ビームに適応するように配置されることを特徴とする。
【００３１】
本発明の一実施例では、本発明によるリソグラフィ装置は、
投射ブランチが、１つ又は複数の追加の光基準ビームを１つ又は複数の追加の基準位置に向けるように配置され、
検出ブランチが、１つ又は複数の追加の基準位置の横方向変位を測定するように配置され、
光基準素子が、１つ又は複数の追加の基準ビームを、投射レンズ系及び第１反射面の位置の影響を受けない１つ又は複数の追加の光基準経路を介して検出ブランチに向けるように配置され、
測定ビーム、基準ビーム、及び追加の基準ビームが、投射ブランチ及び基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しいことを特徴とする。
【００３２】
この利点は、基準情報が多いと、より良好な基準情報が利用可能であることである。
【００３３】
本発明の一態様によれば、レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビームを反射するように配置された反射物体の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第１光基準ビームの位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数の物体測定値及び１つ又は複数の基準測定値に基づいて、光測定ビームの位置と第１光基準ビームの位置との間の第１の関係を求める段階と、
第１の関係を使用して、１つ又は複数の基準測定値で１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法が提供される。
【００３４】
本発明によれば、１つ又は複数の物体測定値から１つ又は複数の基準測定値を単に引くことが回避される。その代わりに、１つ又は複数の物体測定値及び１つ又は複数の基準測定値自体が使用されて、それらの間の第１の関係が求められる。第１の関係により、どのように１つ又は複数の基準測定値を使用して１つ又は複数の物体測定値を補正すべきかが確立される。
【００３５】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に、１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することを特徴とする。
【００３６】
１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することにより、第１の測定の後の基準ビームにのみ影響を及ぼす効果が補正される。
【００３７】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
１つ又は複数の物体測定のうちの少なくとも２つを実施する間に反射物体を走査することを特徴とする。
【００３８】
本発明によれば、第１の関係を求めるのに必要な情報を得る間に、反射物体上の少なくとも２つの地点の位置が得られる。このことは、測定を完了するのに必要な時間が短いことを意味する。
【００３９】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
１つ又は複数の物体測定値及び１つ又は複数の基準測定値に基づいて相関関数を計算することを特徴とする。
【００４０】
１つ又は複数の基準測定で測定された効果と、１つ又は複数の物体測定で測定された効果との間の時間遅延が、その時間遅延での相関関数のピークに現れる。したがって、１つ又は複数の物体測定値を補正する間に時間遅延が補償される。
【００４１】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
フーリエ領域で相関関数を計算し、１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする。
【００４２】
フーリエ領域では、時間領域よりも相関関数の計算をずっと高速に実施することができる。したがって、補正をずっと高速に実施することができる。
【００４３】
本発明の一実施例では、本発明による方法は、
フーリエ領域の一部のみで１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする。
【００４４】
本発明の一実施例では、第１の関係を使用して１つ又は複数の基準測定値で補正された１つ又は複数の物体測定値が１つ又は複数の補正後測定値を形成する、本発明による方法は、
１つ又は複数の追加の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求めること、
１つ又は複数の補正後測定値と１つ又は複数の追加の基準測定値との間の第２の関係を求めること、
第２の関係を使用して、１つ又は複数の追加の測定値で１つ又は複数の補正後測定値を補正することを特徴とする。
【００４５】
１つ又は複数の物体測定値の補正を改善するのに、第２光基準ビームが使用される。第２の関係を求めることにより、どのように１つ又は複数の追加の基準測定値を使用して１つ又は複数の補正後測定値を補正すべきかが確立される。
【００４６】
本発明の一態様によれば、レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビームを反射するように配置された反射物体の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第１光基準ビームの位置を求める段階と、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数の基準測定値及び１つ又は複数のさらなる追加の測定値に基づいて、第１光基準ビームの位置と第２光基準ビームの位置との間の第３の関係を求める段階と、
第３の関係を使用して、１つ又は複数の基準測定値及び１つ又は複数のさらなる追加の測定値で１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法が提供される。
【００４７】
２つの基準ビーム中に存在する効果は、測定ビーム中に存在する効果を大いに予示する。第１及び第２基準ビームと測定ビームに共通の効果を示す１つの関係である第３の関係だけが求められる。１つの関係だけを計算することは効率的であり、したがって迅速に実施することができる。
【００４８】
本発明の一態様によれば、レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビームを反射するように配置された反射物体の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、反射物体から離れて配置された第１光基準ビームの位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階と、
１つ又は複数の基準測定値及び１つ又は複数のさらなる追加の測定値の間を補間することによって補正を求める段階と、
１つ又は複数の物体測定値に補正を加える段階とを特徴とする方法が提供される。
【００４９】
補間は高速なプロセスである。これは、補正の決定を迅速に実施できることを意味する。したがって、これは高速な方法である。
【００５０】
ＥＰ０５０２５８３は、光測定ビームを使用してウェハ表面の位置を測定するように配置されたレベル・センサを説明している。レベル・センサ内の光基準ビームが、レベル・センサとリソグラフィ装置の投射レンズ系との間の配置公差を補償するのに使用される。基準ビームが、投射ブランチによって投射レンズ系上の基準板上に投射される。基準板は、基準ビームを検出ブランチに向けて反射し、検出ブランチは、基準ビームの横方向変位を測定する。したがって、基準ビーム経路の光路の位置は、投射レンズ系の実際の位置を示す。第１の複数の測定で投射レンズ系の位置を測定し、第２の複数の測定でウェハ表面の位置を測定することにより、投射レンズ系とウェハ表面との間の実際の距離が求められる。
【００５１】
ＥＰ０５０２５８３は、投射レンズ系及びウェハ表面の位置の影響を受けない光基準経路を介して基準ビームを検出ブランチに向けるように配置される光基準素子を開示していない。
【００５２】
ＥＰ０５０２５８３はまた、空気圧、温度、湿度などの周囲パラメータがリソグラフィ装置の投射レンズ系によって形成された回路パターン像の位置を変化させる可能性があることも説明している。この位置変化を補償するために、調節可能補償板が測定ビーム中に導入される。補償板を回転させることにより、周囲パラメータの変化に対してレベル・センサが調節される。補償板を回転させることにより、調節可能補償板の正面側に対する入射角が、調節可能補償板から離れる測定ビームの背面側の位置が変化するように変化する。
【００５３】
ＥＰ０５０２５８３は、測定ビーム位置の１つ又は複数の測定値と、基準ビーム位置の１つ又は複数の測定値とに基づいて、光測定ビームの位置と光基準ビームの位置との間の関係を求め、その関係を用いて測定ビーム位置の１つ又は複数の測定値を補正することを開示していない。
【００５４】
次に、添付の略図を参照しながら、単に例示によって本発明の実施例を説明する。添付の略図では、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【実施例】
【００５５】
図１に、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の略図を示す。この装置は、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明系（イルミネータ）ＩＬと、
パターン形成装置（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、一定のパラメータに従ってパターン形成装置を正確に位置決めする第１ポジショナ（位置決め装置）ＰＭに接続された支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジスト被覆基板）Ｗを保持するように構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば基板テーブル）ＷＴａと、
パターン形成装置ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）対象部分Ｃ上に投射するように構成された投射系（例えば屈折投射レンズ系）ＰＳとを備える。
【００５６】
照明系は、放射を配向、形成、又は制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型、又はその他のタイプの光学構成部品、或いはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学構成部品を含むことができる。
【００５７】
支持構造は、パターン形成装置の重量を支持即ち支承する。支持構造は、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターン形成装置が真空環境で保持されるかどうかなどの他の条件に応じた方式でパターン形成装置を保持する。支持構造は、パターン形成装置を保持するのに機械的技法、真空技法、静電技法、又は他のクランピング技法を使用することができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定又は可動にすることのできるフレーム又はテーブルでよい。支持構造は、パターン形成装置が例えば投射系に対して所望の位置となるように保証することができる。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はいずれも、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義とみなすことができる。
【００５８】
本明細書で使用する「パターン形成装置」という用語は、基板の対象部分内にパターンを作成するなどのために放射線ビームの断面にパターンを付与するのに使用することのできる任意の装置を指すと広く解釈すべきである。例えばパターンが移相フィーチャ又はいわゆるアシスト・フィーチャを含む場合、放射線ビームに付与されるパターンは基板の対象部分内の所望のパターンに厳密に対応しないことがあることに留意されたい。一般に、放射線ビームに付与されるパターンは、対象部分内に作成されるデバイス内の特定の機能層、例えば集積回路に対応する。
【００５９】
パターン形成装置は透過型又は反射型でよい。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィで周知であり、マスクには、バイナリ、交番移相、減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一実施例では、着信放射線ビームを様々な方向に反射するように個々にそれぞれ傾斜することができる小型ミラーのマトリックス構成が使用される。傾斜したミラーは、ミラー・マトリックスによって反射される放射線ビームにパターンを付与する。
【００６０】
本明細書で使用する「投射系」という用語は、使用する露光放射にとって、又は浸液の使用や真空の使用などの他の因子にとって適切な屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系、及び静電光学系を含む任意のタイプの投射系を包含するものとして広い意味で解釈すべきである。本明細書での「レンズ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「投射系」という用語と同義とみなすことができる。
【００６１】
ここで示すように、この装置は、（例えば透過マスクを使用する）透過型である。或いは、この装置は、（例えば上記で参照したプログラム可能ミラー・アレイを使用し、又は反射マスクを使用する）反射型でもよい。
【００６２】
リソグラフィ装置は、２つ（２重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプでよい。このような「多重ステージ」マシンでは、追加のテーブルを並行して使用することができ、或いは露光のために１つ又は複数のテーブルを使用中に、１つ又は複数の他のテーブル上で予備ステップを実施することができる。
【００６３】
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われ、それによって投射系と基板との間の空間が埋められるタイプでもよい。浸液をリソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投射系との間にも適用することができる。投射系の開口数を向上させるための液浸技法が当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないことを意味するのではなく、液体が露光中に投射系と基板との間に位置することを意味するに過ぎない。
【００６４】
図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射線ビームを受ける。例えば放射源がエキシマ・レーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置は別々の実体でよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、放射線ビームは、例えば適切な配向ミラー及び／又はビーム拡大器を含むビーム送達系ＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで通過する。他の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体部分でよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、ビーム送達系ＢＤが使用される場合、ビーム送達系ＢＤと共に、放射系と呼ばれることがある。
【００６５】
イルミネータＩＬは、放射線ビームの角度輝度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の輝度分布の少なくとも外径及び／又は内径範囲（一般にそれぞれσ外径及びσ内径と呼ぶ）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは一般に、積分器ＩＮやコンデンサＣＯなどの様々な他の構成部品を含むことができる。イルミネータを使用して、放射線ビームの断面内に所望の一様性及び輝度分布を有するように放射ビームを調整することができる。
【００６６】
放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスク・テーブルＭＴ）上に保持されたパターン形成装置（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターン形成装置によってパターン形成される。マスクＭＡを横切ると、放射線ビームＢは投射系ＰＳを通過し、投射系ＰＳは、ビームを基板Ｗの対象部分Ｃ上に集束させる。第２ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉装置、線形エンコーダ、又は容量センサ）を用いて、例えば放射線ビームＢの経路内に異なる対象部分Ｃを配置するように、基板テーブルＷＴａを正確に移動することができる。同様に、第１ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスク・ライブラリからの機械的取出しの後、又は走査中に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般には、オブジェクト・テーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロング・ストローク・モジュール（粗い位置決め）及びショート・ストローク・モジュール（細かい位置決め）によって実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴａの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロング・ストローク・モジュール及びショート・ストローク・モジュールを使用して実現することができる。（スキャナではなく）ステッパの場合、マスク・テーブルＭＴをショート・ストローク・アクチュエータだけに接続することができ、又は固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図示する基板位置合せマークは専用の対象部分を占有するが、対象部分間の空間に配置することもできる（これはスクライブ・レーン位置合せマークと呼ばれる）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスク位置合せマークをダイ間に配置することができる。
【００６７】
図示する装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａがほぼ静止状態に保たれると共に、放射線ビームに付与されたパターン全体が対象部分Ｃ上に１回で投射される（即ち単一の静止露光）。次いで基板テーブルＷＴａがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、それによって異なる対象部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードでは、露光域の最大サイズにより、単一の静止露光で結像される対象部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａが同期式に走査されると共に、放射線ビームに付与されたパターンが対象部分Ｃに投射される（即ち単一の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴａの速度及び方向は、投射系ＰＳの拡大（縮小）率特性及び像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光域の最大サイズにより、単一の動的露光での対象部分の（非走査方向の）幅が制限されるのに対して、走査運動の長さにより、対象部分の（走査方向の）高さが決定される。
３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴがほぼ静止状態に保たれ、プログラム可能パターン形成装置が保持され、基板テーブルＷＴａが移動又は走査されると共に、投射ビームに付与されたパターンが対象部分Ｃに投射される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、プログラム可能パターン形成装置が、基板テーブルＷＴａのそれぞれの移動の後、又は走査中の連続する放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成装置を使用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
【００６８】
上述の使用モードに関する組合せ及び／又は変形形態、或いはまったく異なる使用モードも使用することができる。
【００６９】
本発明による一実施例では、２重ステージ・リソグラフィ装置は、測定ステーション及び露光ステーションを備える。露光ステーションは投射レンズ系ＰＳを備える。測定ステーションは、基板Ｗがその上に配置される基板テーブルＷＴｂを備える。基板テーブルＷＴｂの上に（図２）、投射系２１及び検出系２２を備えるレベル・センサＬＳシステムが配置される。投射系２１は、放射源２３、投射格子２４、及び光学素子２５を備える。検出系２２は、光学素子２６、検出格子２７、及び検出器２８を備える。投射系２１は、基準ビーム３１及び測定ビーム３１’を所定の平面上に投射するように配置される。基板Ｗの反射面１００が所定の平面内に配置される。測定ビームは基板Ｗ上でスポット３０となる。このいわゆるＬＳスポット３０が反射面１００で反射されて反射測定ビーム３２’が生じ、それが検出系２２によって検出される。検出系２２は、測定信号をプロセッサ３３に送るように配置される。
【００７０】
三角測量法に基づく高さ測定では、反射測定ビーム３２’の横方向位置が反射面１００の高さに対応する。この場合、横方向位置は、測定ビーム３１’及び反射測定ビーム３２’を通る平面内の、反射測定ビーム３２’に垂直な方向の位置を意味する。測定ビーム３１の横方向位置の変化、即ち反射面１００によって反射される前の横方向位置の変化は、反射測定ビーム３１’の横方向位置の変化として確認することもできる。基準ビームの位置は同様にして測定され、即ち横方向位置が求められる。検出系は、反射測定ビーム３２’の横方向位置に対応する測定信号と、基準ビーム３２の横方向位置に対応する基準信号とをプロセッサ３３に送るように配置される。
【００７１】
基準ビーム３１は、基板Ｗからすぐ上流側に偏向する。偏向がない場合、基準ビーム３１は、基板Ｗ上の関連する測定位置となる。この偏向は、放射源２３によって生成されたビームの一部を偏向させるプリズム又は１組のミラーで行うことができる。側面から見ると（図３）、プリズム３５が、ＬＳスポット３０の隣にある１つの関連する測定位置の真上に配置される。プリズム３５の構成により、基準ビーム３１が偏向し、基板Ｗ上に投射されない。その代わりに、基準ビームがプリズム３５の頂面に投射され、基準スポット３６となる。基準ビーム３１は、図示するようにプリズム３５内部で３回反射し、スポット３６の像を含む反射基準ビーム３２を生成する。この基準スポット３６の像が、検出系２２内の基準検出器２８ｒ（図４）によって検出され、検出系２２は基準信号を生成し、基準信号がプロセッサ３３に送られてさらに評価される。図３では、プリズム３５内部の偏向光ビームを点線で示す。
【００７２】
投射系２１と検出系２２の間の基準ビームがたどる経路である光基準経路では、基準ビームが反射面１００に決して到達しないので、光路が、基板Ｗの反射面１００の部分の影響を受けなくなる。
【００７３】
プリズム３５は、投射系２１、検出系２２、又はその両方に固定状に取り付けられる。或いは、プリズムは、投射系２１及び検出系２２が取り付けられる計測フレームに取り付けられる。計測フレームは、基板テーブルＷＴｂを移動することによって引き起こされる振動から分離される。選択された１組のシステムだけが計測フレームに取り付けられる。こうしたシステムは、一定の周波数範囲のみで振動を引き起こすことがあり、その周波数範囲内で、計測フレームは、例えば重いことによって、その一定の周波数範囲に対して設計及び／又は調節されたエア・マウント上に支持されることによって、且つその周波数領域で固有値を有さないことによって振動を吸収する。したがって、プリズム３５の位置は、露光ステーションに存在する投射レンズ系ＰＳの位置の影響を受けないのに対して、プリズム３５は測定ステーションに存在する。プリズムの位置は投射レンズ系ＰＳの位置の影響を受けないので、基準ビーム３１、３２の位置も投射レンズ系ＰＳの位置の影響を受けない。
【００７４】
測定ブランチ（２１）全体及び基準ブランチ（２２）全体にわたって平行な経路に沿って測定ビーム（３１’、３２’）及び基準ビーム（３１、３２）を向け、測定ビーム（３１’、３２’）に平行な経路から基準ビーム（３１、３２）だけを偏向させることにより、測定ブランチ（２１）全体及び基準ブランチ（２２）全体にわたって横方向変位を補正できることは明らかであろう。後で説明するが、補正の品質は、測定ビーム（３１’、３２’）と基準ビーム（３１、３２）を重ね合わせることによって向上させることができる。
【００７５】
測定ビーム３１’は、プリズム３５で覆われた基準スポット３６の隣のＬＳスポット３０上に投射される。基板Ｗで反射される測定ビーム３１’を図３では直線で示す。測定ビーム３１’は、基板Ｗの反射面１００によって反射され、スポット３０の像を含む反射測定ビーム３２’が生成される。このスポット３０の像が検出器２８によって検出され、検出器２８は、プロセッサ３３に対する測定信号を生成する。
【００７６】
この実施例をより良く説明するために、２つのＬＳスポットの上面図を図４に示す。図４は、２つのビーム３１、３１’を示す。基準ビーム３１は、プリズム３５を通るように向けられ、最終的には基準検出器２８ｒによって検出される。図４は、プリズム３５とＬＳスポット３０が近接することをはっきりと示している。測定ビーム３１は、基板Ｗによって反射され、測定検出器と呼ばれる検出器２８によって検出される。より多くの測定ビームを投射系２１によって投射し、検出システム２２によって検出できることは当業者には明らかであろう。好ましくは、測定ビームは互いに平行であり、図２に垂直な方向に互いに平行であるＬＳスポット３０となる。同様に、投射系２１によって投射され、検出系２２によって検出される、より多くの基準ビームが存在することができる。好ましくは、基準ビームは互いに平行である。
【００７７】
プリズムを使用する代わりに、代替実施例の側面図を示す図６と上面図を示す図７に示すように、ミラーを使用することもできる。この実施例では、基準ビーム３１を偏向させ、基準ビーム３１を基準スポット３６、即ちミラー６１上に投射するように、３つのミラー６０、６１、６２が１つのＬＳスポット３０のすぐ上に配置される。ミラー６１は、基準ビーム３１を反射し、基準ビーム３１をミラー６２に向け、ミラー６２は、基準ビーム３１を再び反射して反射基準ビーム３２を生成する。図６及び７の構成では、測定ビーム３１’は偏向せず、図３、４の構成と同様に、単に基板Ｗの反射面１００で反射する。
【００７８】
図３、４のプリズム構成では、ガラス中では気流が存在せず、機械的構成が非常に安定しているので、偏向した光路が非常に安定し、雑音がなく、ドリフトがない。空気が均質でない状況での気流は、偏向した光路に垂直な屈折率の勾配の変化を引き起こす可能性がある。勾配の変化は、偏向した光路の位置を変化させる。プリズムの材料の屈折率は、プリズム全体にわたって非常に安定しており、その結果、屈折率の勾配がプリズムによって設定される。プリズム構成は、プリズム３５中の余分な経路長を補償し、屈折によって引き起こされる分散効果を低減するように修正することができる（図５参照）。ミラー６０、６１、６２を使用する実施例では、偏向した光路に沿った空気を制御するエア・シャワー（図示せず）を適用することにより、偏向した光路を、非常に安定し、雑音がなく、ドリフトがないようにすることができる。エア・シャワーは、一定の、好ましくは空気の層流を偏向した光路に通す。空気の一定の層流を偏向した光路に通すことにより、屈折率は一定となる。供給される空気の純度及び温度をどちらも制御することができる。この空気は、例えば純度クラス１であり、その温度は、例えば０．１度以内で安定する。
【００７９】
測定ビーム３１’、３２’及び基準ビーム３１、３２などの光ビームは、自明のこととして媒体（例えば、真空、空気、混合気、又は液体）を通過することを当業者は理解されよう。
【００８０】
この実施例では、入力面３５ｉ、出力面３５ｏ、頂面３５ｔ、及び反射面３５ｒを有する代替プリズム３５’が使用される。入力面３５ｉは、基準ビーム３１にほぼ垂直に配置されるが、出力面３５ｏは、反射基準ビーム３２にほぼ垂直に配置される。反射面３５ｒは平坦ではないが、所定の角度で互いに接続される第１下面３５ｒ１及び第２下面３５ｒ２を有する。反射面は、入力面３５ｉを透過した後に基準ビーム３１を受け、第１下面３５ｒ１で基準ビーム３１を反射し、プリズム３５’の頂面３５ｔ上に基準スポット３６を形成する。頂面３５ｔは、基準ビーム３１を第２下面３５ｒ２に向けて反射し、第２下面３５ｒ２は、受けたビームを反射して反射基準ビーム３２を形成する。図３のプリズム３５と比較して、図５のプリズム３５’の利点は、表面３５ｉ及び３５ｏでのガラスと空気の界面がビーム３１、３１’、３２、３２’にほぼ垂直であるので、プリズム３５’が分散を示さないことである。
【００８１】
別の実施例では、元のビーム５０が、例えば半透明ミラーを使用して、測定ビーム３１’及び基準ビーム３１に分割される（図８を参照）。半透明ミラー４０は、元のビーム５０の一部、例えば５０％を反射して基準ビーム３１を形成し、元のビーム５０の残りの部分を透過して測定ビーム３１’を形成する。基準ビーム３１は、ウェハＷに対して傾斜した向きを有することのできるミラー４２上に基準スポット３６として結像される。ミラー４２は、基準ビーム３１をミラー４４に反射し、ミラー４４は反射基準ビーム３２を生成し、反射基準ビーム３２は、光学素子２６を介して基準検出器２８ｒに向けられる。測定ビーム３１’は、ウェハＷの反射面１００によって反射される。反射基準ビーム３２と反射測定ビーム３２’はどちらも、この同一の光学素子２６を通過する。図８の実施例は、複数の元のビーム、即ち複数の半透明ミラー、複数の基準ビーム、及び関連する測定ビームを有する実施例に対して拡張することができる。
【００８２】
図９に、図８の実施例の上面図を示す。この図では、測定スポット３０がミラー４２によって覆われることに留意されたい。図８、９の設計は、あらゆる測定スポット３０がそれ自体の基準スポット３６と関連付けられる複数のスポットに対して行うことができる。
【００８３】
本発明の一態様では、上述のレベル・センサＬＳを備える２重ステージ・リソグラフィ装置が提供される。測定ステージで基板Ｗ上のすべての測定位置に対する高さを測定した後、「ウェハ・マップ」が決定される。次に、基準ビーム３１で測定された外乱の形状（即ち、長さ、振幅、周波数、相関、差）を使用して、以下で説明する１つ又は複数の補正方法を使用して補正後ウェハ・マップを生成することができる。
【００８４】
補正方法の原理は以下に基づく。基準ビーム３１によって測定された全雑音及びドリフトは、測定ビーム３１’の雑音及びドリフトと同一であるが、基準ビーム３１は測定された位置についての高さ情報を含まないと仮定する。次いで、基準ビーム３１の信号をプロセッサ３３で使用して、１つ又は複数の測定ビームの測定結果を補正することができる。
【００８５】
位置測定の再現性及び精度は、システムの機械部品及び光学部品の移動によって引き起こされる雑音及びドリフト、システムの電気部品のドリフト及び雑音、並びにビーム３１、３１’が通過する媒体（例えば空気、ガラス）の（光学的）屈折率の変化を低減することによって向上する。さらに、同期検出により、基準ビーム３１中の雑音及びドリフトと、位置情報を含む測定ビーム３１’中雑音及びドリフトとの間の相関が向上する。したがって、測定信号中の雑音は、基準信号での補正後にプロセッサ３３によって除去することができる。基準ビーム３１と測定ビーム３１’の光路は本質的に同一である（好ましいが必須ではない）ので、基準信号中の雑音及びドリフトは、位置（即ち高さ）情報を含む測定信号中の雑音及びドリフトに対して高い相関を有する。したがって、位置測定信号中の雑音は、基準ビームからの基準信号での補正によりプロセッサ３３によって除去することができる。基準ビームを検出する基準検出器２８ｒと、測定ビーム３１’を検出する測定検出器２８が同一であるとき、基準信号及び測定信号の検出中に導入される雑音及びドリフトは同一である。したがって、測定信号中の雑音は、基準信号での補正によりプロセッサ３３によって除去することができる。
【００８６】
追加の光学的構成、例えばプリズム３５、３５’及びミラー６０、６１、６２、４０、４２、４４が測定スポットの直前に配置されるため、基準ビーム３１が実際の測定ビーム３１’と異なる経路に沿って伝播する唯一の場所は、測定サンプル（例えば基板Ｗ）上のスポット３０付近である。しかし、光学系のこの部分は、システムの他の部分よりも気流又は温度勾配の影響を受けにくい。光学系の（光学的）屈折率の変化に最も影響の受けやすい部分は、像が基板Ｗ上に形成される焦点から遠方である。この位置では、基準ビーム３１と測定ビーム３１’が重なり、この位置で両方のビーム中に引き起こされる外乱はまったく同じである（高い相関）。したがって、この部分で引き起こされる雑音及びドリフトは、本発明によるレベルＬＳセンサを使用して完全に補償することができる。
【００８７】
図１０に、本発明の一実施例におけるいくつかの測定スポットＭ−１からＭ−７及び基準スポットＲｅｆ−１及びＲｅｆ−２を示す。これらのスポットＭ−１、Ｍ−７、Ｒｅｆ−１、Ｒｅｆ−２のすべてはそれぞれ、１つの検出器又は複数の検出器上に結像することができる。図１０は上面図であり、測定スポットＭ−１、Ｍ−７は基板Ｗ上に集束されるが、基準スポットＲｅｆ−１、Ｒｅｆ−２は実際には例えばプリズム３５又はミラー６１、４２の上側に集束されることに留意されたい。この実施例での、基板Ｗ上の（集束した）測定スポットＭ−１、Ｍ−７の位置が、投射格子２４及び検出格子２７によって決定される。両方の格子２４、２７の開口と、ミラー６０、６１、６２、４２、４４、及びプリズム３５のレイアウトが、基準スポットＲｅｆ−１、Ｒｅｆ−２の位置を決定する。
【００８８】
格子を使用する代わりに、１つの測定ビームをそれぞれ生成する、例えばレーザ源などの複数の放射源を使用して測定スポットが生成される構成でも本発明は機能することに留意されたい。
【００８９】
基板Ｗ（図示せず）の反射面１００（図示せず）が投射系２１に対して集束されないとき、ビームの発散（開口数＞０）のために測定スポットＭ−１及びＭ−２が重なる。同じことが、他の隣接する測定スポットについても当てはまる。重なった測定スポットは同じ外乱を有し、検出される信号は高い相関を有する。互いに近いスポットの検出信号が最高の相関を有することになる。互いに隣合わない２つのスポット（例えばＲｅｆ−１及びＲｅｆ−２。図１０を参照）の検出信号の補正部分は、これらの２つのスポット間に位置する中間スポット（Ｍ−１〜Ｍ−７）で同一である。
【００９０】
別の仕方で説明すると、ビームは、投射ブランチの像平面の外側で重なる。像平面では、中間スポットがくっきりと結像され、重なり合わない。基準ビームがその経路から反射面１００上の関連するスポットに偏向しない限り、基準ビームでさえも重なり合う。基準ビームと測定ビームが重なり、平行である部分が多いと、基準ビームと測定ビームの横方向変位間の相関が高くなる。
【００９１】
以下のいくつかの雑音の寄与／外乱が存在する可能性がある。
レベル・センサ・ビームの光路中の汚染、温度変化、屈折率変化を介する光学的外乱、
基板の高さの測定からのＬＳ信号雑音、
レベル・センサＬＳからの電子雑音、
温度変化によるドリフト（電気的又は機械的）、
ＬＳ構成部品の機械的共鳴／振動。
【００９２】
本発明の実施例によれば、プロセッサ３３は、様々な補正方法を使用して、測定ビーム中の外乱を除去することができる。
【００９３】
測定ビームの外乱は、こうした測定ビームの周り又は間の様々な位置の基準ビームに関連する基準信号の補間を使用することによって求めることができる。
【００９４】
プロセッサ３３が様々な基準信号の時間トレース間の高い相関を測定した場合、基準ビームと測定ビームの外乱の間の高い相関が予想される。この相関に関係する相関係数は、どれほどの補正を使用すべきかに関する重み因子としてプロセッサ３３で使用することができる。
【００９５】
プロセッサ３３が、測定信号と基準信号の間で、周波数スペクトルの一部、さらには一定の周波数ピーク（例えばシステムの共鳴）に関する高い相関のみを測定した場合、このスペクトルの部分のみに関する補正をプロセッサ３３で行うことができる。
【００９６】
プロセッサ３３が相異なる基準信号の時間トレース間の遅延を測定した場合、基準ビームと、相異なる測定ビームの間の遅延も存在することになる。この場合、遅延補正方法をプロセッサ３３で使用することができる。
【００９７】
プロセッサ３３が、測定信号と基準信号の間で、周波数スペクトルの一部、さらには一定の周波数ピーク（例えばシステムの共鳴）に関する位相ずれ（遅延）のみを測定した場合、このスペクトルの部分のみに関する補正をプロセッサ３３で行うことができる。
【００９８】
一実施例では、基準信号に基づいて、ストローク、ダイ、又は測定地点ごとに、任意の補正方法をオン／オフに切り換えることができる。
【００９９】
こうした補正方法を、２重ステージ装置などのオフラインの測定状況で使用することができる。測定信号及び基準信号の形状（即ち、その時間の関数として振舞い）を知らなければならず、補正前の可能な補正を露光中に適用することができるからである。そのような補正は、補正されたウェハ・マップの形態を取ることができる。次いで、補正されたウェハ・マップに基づいて基板Ｗを露光することができる。
【０１００】
一実施例では、測定スポット３０の周り又は間の異なる地点での２つ以上の基準ビーム３１、例えば測定スポット３０の左側及び右側の２つの基準ビーム３１を使用することができる。
【０１０１】
基準ビーム３１の外乱と測定ビーム３１’の外乱の間の関係をあらかじめ求め、その結果として較正データを得ることも可能である。測定ビーム３１’の信号は、基準信号及びそれらの較正データを使用してプロセッサ３３で処理することができる。
【０１０２】
一実施例では、測定スポットＭ−１〜Ｍ−７の外乱が、基準スポットＲｅｆ−１、Ｒｅｆ−２、及び補間アルゴリズムからの情報を使用して求められる。ここで、そのような補間の単純で実際的な実装の一例を与える。この例では、ＺＭ−ｘ（ｔ）が、測定スポットＭ−ｘを検出する測定検出器によって生成された測定信号であり、ＺＲｅｆ−ｙ（ｔ）が、基準スポットＲｅｆ−ｙを検出する基準検出器によって生成された基準信号である。
【０１０３】
【数１】
【０１０４】
【数２】
【０１０５】
【数３】
【０１０６】
【数４】
【０１０７】
【数５】
【０１０８】
【数６】
【０１０９】
【数７】
【０１１０】
一実施例では、相関アルゴリズムがプロセッサ３３で使用される。プロセッサ３３は、データセット間の相関係数を計算する。データセットは、測定スポット３０に関連する高さ測定値の時間シーケンスである。測定信号間の計算された相関係数は、レベル・センサＬＳに影響を及ぼす雑音の種類について伝える。例えば、純粋に相関する雑音は、測定される高さの標準偏差を引き起こし、相異なるスポットに関する雑音が位相差（遅延）を有するときに傾斜を引き起こすことがある。一方、純粋に非相関の雑音は、測定される傾斜の標準偏差を引き起こす。相関する雑音と非相関の雑音の組合せは、測定される高さと測定される傾斜の両方で逸脱を引き起こす。実際には、レベル・センサＬＳの雑音は、非常に相関する（相関係数約０．９）ことが分かっており、このことは、非相関（例えばＣ＆Ｔ＝汚染及び温度制御）雑音の少しの増加が比較的大きな傾斜雑音の増加を引き起こすことを示唆する。相関分析について最も有用なのは、システムの変化と共に相関分析を変更することである。
【０１１１】
相関係数はまた、測定信号と基準信号の互いに対する時間のシフトの関数として、プロセッサ３３で計算することもできる。これにより、レベル・センサＬＳの雑音に対する空間移動効果（例えば気流）についての情報が得られる。
【０１１２】
プロセッサ３３は、受け取った測定信号及び基準信号の周波数領域のフーリエ信号を生成することができる。次いで、プロセッサ３３はフーリエ解析を実施することができる。測定信号のフーリエ解析では、プロセッサは振幅情報及び位相情報を使用することができる。位相情報は、シフトした相関について上記で説明したのと同様の情報を与える。以下の洞察を用いることができる。２つの信号Ｐ１、Ｐ２の間の相関係数ｃｏｒｒｃｏｅｆ（Ｐ１，Ｐ２）が以下のように定義される。
【０１１３】
【数８】
上式で、ｃｏｖ（Ｐ１，Ｐ２）は以下によって定義される共分散である。
【０１１４】
【数９】
上式で、Ｅ（．．）は期待値であり、ａｖ．．は平均値である。
【０１１５】
これらの式をフーリエ変換後時間信号に適用すると、単純になる。時間平均値ａｖ．．はゼロである。Ｐ１及びＰ２は、振幅及び位相を有する単一の正弦である。
【０１１６】
【数１０】
【０１１７】
上式で、Ａ１，Ａ２＝Ｐ１，Ｐ２の振幅
ｐｈｉ１，ｐｈｉ２＝Ｐ１，Ｐ２の位相
ｄｐｈｉ＝ｐｈｉ１−ｐｈｉ２
【０１１８】
【数１１】
であるので、これらの式により、以下が得られる。
【０１１９】
【数１２】
【０１２０】
プロセッサ３３は、いわゆる「ｃｏｈｅｒｅ」関数を使用することができる。ＭａｔＬａｂの「ｃｏｈｅｒｅ」関数（例えば、ＭＡＴＬＡＢ：Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ １９８４〜２００１ Ｔｈｅ ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．、バージョン６．３を参照）は、Ｗｅｌｃｈの平均化ピリオドグラム法を使用して振幅２乗コヒーレンス関数を推定する。Ｒａｂｉｎｅｒ，Ｌ．Ｒ．、Ｇｏｌｄ，Ｂ．、Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ Ｃｌｉｆｆｓ、ＮＪ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、１９７５年、及びＷｅｌｃｈ，Ｐ．Ｄ．「Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａ：Ｍｅｔｈｏｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔｉｍｅ Ａｖｅｒａｇｉｎｇ Ｏｖｅｒ Ｓｈｏｒｔ，Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｅｒｉｏｄｇｒａｍｓ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、Ａｕｄｉｏ Ｅｌｅｃｔｒｏａｃｏｕｓｔ、Ｖｏｌ．ＡＵ−１５（１９６７年６月）、７０〜７３ページを参照。
【０１２１】
例えば、Ｃｘｙ＝ｃｏｈｅｒｅ（ｘ，ｙ）は、Ｗｅｌｃｈの平均化修正ピリオドグラム法を使用して、２つの入力信号ｘ及びｙの振幅２乗コヒーレンス推定Ｃｘｙを見つける。振幅２乗コヒーレンス推定Ｃｘｙは、各周波数でｘがどれほどｙに対応するかを示す０から１の間の値を有する、周波数の関数である。コヒーレンスは、ｘ及びｙのパワー・スペクトル密度（Ｐｘｘ及びＰｙｙ）と、ｘ及びｙのクロス・パワー・スペクトル密度（Ｐｘｙ）の関数である。
【０１２２】
【数１３】
【０１２３】
信号ｘ及びｙは、周波数領域で同じ長さを有さなければならない。実数のｘ及びｙについて、コヒーレンスは片側コヒーレンス推定を返し、複素数のｘ又はｙについて、コヒーレンスは両側推定を返す。
【０１２４】
「実施例１」
次に、基準信号Ｚｒｅｆ（ｔ）及び測定信号ＺＭ（ｔ）へのこれらの式の応用の一例を与える。これらのＺｒｅｆ（ｔ）及びＺＭ（ｔ）は、プロセッサ３３によってフーリエ変換され、それぞれＺ−ｒｅｆ（ω）及びＺ−Ｍ（ω）となる。周波数ごとの基準信号Ｚ−ｒｅｆ（ω）と測定信号Ｚ−Ｍ（ω）の間の相関／コヒーレンスＣＭ−ｒｅｆ（ω）がプロセッサ３３で計算される。次いで、プロセッサは、以下の式に従って相関ＣＭ−ｒｅｆ（ω）を使用しながら、測定信号Ｚ−Ｍ（ω）を補正し、補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ（ω）とする。
【０１２５】
【数１４】
【０１２６】
この後、補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ（ω）が補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ（ｔ）に逆フーリエ変換される。
【０１２７】
この実施例では、基板Ｗからの測定信号（これは測定信号中にのみある）が基準ビーム３１から基準信号と相関しないと仮定される。これは一般には真実であるが、基板Ｗの高さが外乱と厳密に同一であるとき、補正によってマスクされることになる。
【０１２８】
「実施例２」
別の実施例では、プロセッサ３３が、基準スポットの２つの基準信号Ｚｒｅｆ−１（ｔ）、Ｚｒｅｆ−２（ｔ）をＺ−ｒｅｆ−１（ω）、Ｚ−ｒｅｆ−２（ω）にフーリエ変換し、測定スポットのいくつかの測定信号ＺＭ−ｘ（ｔ）をＺ−Ｍ−ｘ（ω）にフーリエ変換する。プロセッサ３３は、周波数ごとのこれらのフーリエ変換後基準信号Ｚ−ｒｅｆ−１（ω）、Ｚ−ｒｅｆ−２（ω）間の相関／コヒーレンスＣｒｌ−ｒ２（ω）を計算する。これらの２つのフーリエ変換後基準信号間を相関付けるものは、測定信号間も相関付け、したがって、プロセッサ３３で測定信号を補正のために使用することができる。次いで、プロセッサ３３は、以下の式に従って相関Ｃｒｌ−ｒ２（ω）を使用しながら、フーリエ変換後測定信号Ｚ−Ｍ−ｘ（ω）を補正し、補正後フーリエ変換後測定信号ＺｃｏｒｒＭ−ｘ（ω）とする。
【０１２９】
【数１５】
【０１３０】
【数１６】
【０１３１】
【数１７】
【０１３２】
【数１８】
【０１３３】
【数１９】
【０１３４】
【数２０】
【０１３５】
これらの式では、７つの測定ビームが使用されると仮定される。この後、各補正後フーリエ変換後測定信号ＺｃｏｒｒＭ−ｘ（ω）が、補正後測定信号ＺｃｏｒｒＭ−ｘ（ｔ）に逆フーリエ変換される。
【０１３６】
実施例２では、両方の基準ビーム間の外乱の相関が、測定スポットでの外乱以下であると仮定される。これは、実験的に、且つモデル分析によって検証されるが、両方の基準ビーム間の外乱の相関が測定スポットでの外乱以下であるとき、すべての外乱が測定スポットで補正されるわけではない（相関が測定スポットでの外乱よりも大きい場合、外乱が補正過度となる）。
【０１３７】
ウェハ・マップが別々の測定ステージでオフラインで測定される２重ステージ装置を組み込む実施例の利点は、ある時刻（ｔ）での補正がその時刻の前及び後、即ち時刻ｔ−δ．．ｔ＋δでのデータに基づくことである。高さ測定値をあらかじめ測定することができるので、すべての高さ測定値を使用することができる。単一ステージ装置では、既に測定したデータ（ｔ−δ．．ｔ）だけをプロセッサによって補正演算で使用することができる。これにより、データ点の数が減少し、過去のデータのみからの予測は精度が低いので、精度が低下する。
【０１３８】
上述の方法を使用することにより、レベル・センサＬＳによる高さ測定値の再現性及び精度を雑音及びドリフトを低減することによって向上させることができる。システムの機械部品及び光学部品の移動、システムの電気部品のドリフト及び雑音、並びに媒体（例えば空気、ガラス）の（光学的）屈折率の変化に対するレベル・センサＬＳの感度が著しく低減される。
【０１３９】
本文では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照を行うであろうが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、集積光学系の製造、磁気ドメイン・メモリ用の誘導パターン及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの他の応用があることを理解されたい。こうした代替応用例の状況では、本明細書での「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用は、それぞれより一般的な「基板」又は「対象部分」という用語と同義とみなせることを当業者は理解されよう。本明細書で参照する基板は、露光の前又は後に、例えばトラック（通常はレジスト層を基板に付着させ、露光したレジストを現像する工具）、測定工具、及び／又は検査工具で処理することができる。適用可能なら、本明細書での開示は、そのような基板処理工具又はその他の基板処理工具に適用することができる。さらに、基板を、例えば多層ＩＣを作成するために複数回処理することができ、したがって、本明細書で使用する基板という用語は、複数回処理した層を既に含む基板も指すことがある。
【０１４０】
光リソグラフィの状況での本発明の実施例の使用に対して上記で特定の参照を行うことがあったが、他の応用例、例えばインプリント・リソグラフィで本発明を使用することもでき、状況が許すならば本発明は光リソグラフィに限定されないことを理解されよう。インプリント・リソグラフィでは、パターン形成装置でのトポグラフィが、基板上に作成されるパターンを画定する。パターン形成装置のトポグラフィを、基板に供給されるレジスト層に押し付けることができ、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合せを加えることによって基板上でレジストが硬化する。レジストが硬化した後、パターン形成装置がレジストから取り除かれ、レジストにパターンが残る。
【０１４１】
本明細書で使用した「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば波長約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍを有する）紫外（ＵＶ）放射、（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）放射、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。
【０１４２】
「レンズ」という用語は、状況が許すならば、屈折光学構成部品、反射光学構成部品、磁気光学構成部品、及び静電光学構成部品を含む様々なタイプの光学構成部品のうちのいずれか１つ又は組合せを指すことができる。
【０１４３】
以上、本発明の特定の実施例を説明したが、上記以外の方法で本発明を実施できることを理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述する１つ又は複数の機械可読命令のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、又はそのようなコンピュータ・プログラムが格納されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、又は光ディスク）の形態を取ることができる。
【０１４４】
上記の説明は例示的なものであって限定的なものではない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載の本発明に修正を加えることができることを当業者は理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】一実施例によるレベル・センサ・システムを示す図である。
【図３】一実施例による、測定ビームを偏向させる光学的構成を示す図である。
【図４】図３の上面図である。
【図５】図３の構成の特別な実施例を示す図である。
【図６】別の実施例による、測定ビームを偏向させる光学的構成を示す図である。
【図７】図６の上面図である。
【図８】さらに別の実施例による構成を示す図である。
【図９】図８の上面図である。
【図１０】基準スポットに対する測定スポットの配置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
２１ 投射系
２２ 検出系
２３ 放射源
２４ 投射格子
２５ 光学素子
２６ 光学素子
２７ 検出格子
２８ 検出器
２８ｒ 基準検出器
３０ スポット
３１ 基準ビーム
３１’ 測定ビーム
３２ 基準ビーム
３２’ 反射測定ビーム
３３ プロセッサ
３５ プリズム
３５’ 代替プリズム
３６ 基準スポット
４０ 半透明ミラー
５０ 元のビーム
４２、４４、６０、６１、６２ ミラー
１００ 反射面
ＡＤ アジャスタ
Ｂ 放射線ビーム
ＢＤ ビーム送達系
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ イルミネータ
ＩＮ 積分器
ＬＳ レベル・センサ
Ｍ−１〜Ｍ−７ 測定スポット
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合せマーク
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合せマーク
ＰＭ 第１ポジショナ
ＰＳ 投射系
ＰＷ 第２ポジショナ
Ｒｅｆ−１、Ｒｅｆ−２ 基準スポット
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴａ、ＷＴｂ 基板テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、前記少なくとも１つの測定ビームを前記基板上の測定スポットに向ける測定ビーム・ジェネレータ（発生器）と、
少なくとも１つの基準ビームを生成する基準ビーム・ジェネレータと、
前記少なくとも１つの反射測定ビームと、前記少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、前記測定スポットでの前記高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成する検出器ビームと、
前記基準信号に基づいて前記測定信号を補正するプロセッサとを備え、
前記基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、前記所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路に沿って前記少なくとも１つの測定ビーム及び前記少なくとも１つの基準ビームを投射するように配置され、前記光学的構成が、前記少なくとも１つの基準ビームが前記基板に当たらないように、前記所定のエリア内の前記ほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように構成されるレベル・センサ。
【請求項２】
前記光学的構成が、平行六面体形状を有するプリズムを備える請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項３】
前記プリズムが、前記少なくとも１つの基準ビームを受けるように配置された入力面と、前記基準ビームを内反射するように配置された反射面と、前記反射ビームを出力する出力面とを備え、前記反射面が、互いに角度をなすように接続された２つの下面を有する請求項２に記載のレベル・センサ。
【請求項４】
前記光学的構成が複数のミラーを備える請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項５】
少なくとも１つの元のビームを生成するように配置され、前記複数のミラーが、前記少なくとも１つの元のビームを受け、前記少なくとも１つの元のビームを前記少なくとも１つの測定ビームと前記少なくとも１つの基準ビームとに分割するように配置された半透明ミラーを備える請求項４に記載のレベル・センサ。
【請求項６】
複数の測定スポットで前記基板の前記高さを測定し、前記複数の測定スポットに基づく前記高さを含むウェハ・マップを生成するように配置される請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項７】
前記測定信号中の雑音及びドリフトを前記基準信号中の雑音及びドリフトと比較することによって前記測定信号中の雑音及びドリフトを補正するように配置される請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項８】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、基準信号の補間を使用することによってこれらの測定ビームのうちの少なくとも１つの外乱を求める請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項９】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記複数の測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの時間トレース間の相関を測定し、この相関に関する相関係数を計算し、前記相関係数を重み因子として使用して、前記測定信号を補正するための量を求める請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１０】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記複数の測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの間の周波数スペクトルの一部に関する相関を測定し、前記周波数スペクトルの前記一部内の前記測定信号を補正する請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１１】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記複数の測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの時間トレース間の遅延を測定し、この遅延を遅延補正方法で使用して、前記複数の測定信号を補正する請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１２】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの間の周波数スペクトルの一部に関する位相ずれを測定し、前記周波数スペクトルの前記一部内の前記測定信号を補正する請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１３】
請求項１に記載のレベル・センサを備え、前記基板上に結像すべき像を生成するように配置された結像装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の結像装置を備えるリソグラフィ投射装置。
【請求項１５】
露光ステージと、測定ステージと、請求項１３に記載の結像装置とを備えるリソグラフィ投射装置。
【請求項１６】
基板の高さを求める方法であって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、前記少なくとも１つの測定ビームを前記基板上の測定スポットに向けること、
少なくとも１つの基準ビームを生成すること、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、前記測定スポットでの前記高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成すること、
前記基準信号に基づいて前記測定信号を補正すること、及び
前記基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに光学的構成を配置すること、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路に沿って前記少なくとも１つの測定ビーム及び前記少なくとも１つの基準ビームを向けること、前記少なくとも１つの基準ビームが前記基板に当たらないように、前記光学的構成によって所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から前記少なくとも１つの基準ビームを偏向させることを含む方法。
【請求項１７】
基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの基準ビームを生成し、少なくとも１つの測定ビームを生成し、前記少なくとも１つの測定ビームを前記基板上の測定スポットに向ける少なくとも１つの放射源と、
前記少なくとも１つの反射測定ビームと、前記少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、前記測定スポットでの前記高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成する少なくとも１つの検出器と、
前記少なくとも１つの測定信号及び前記少なくとも１つの基準信号を受け取り、前記基準信号に基づいて前記測定信号を補正するプロセッサとを備え、
前記基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、前記所定のエリアから離れたほぼ等しい伝播光路に沿って前記少なくとも１つの測定ビーム及び前記少なくとも１つの基準ビームを向けるように配置され、前記光学的構成が、前記少なくとも１つの基準ビームが前記基板に当たらないように、前記所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から前記少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように配置されるレベル・センサ。
【請求項１８】
投射レンズ系（ＰＳ）と、
所定の平面内の測定位置（３０）に測定ビーム（３１’、３２’）を向け、基準位置（３６）に基準ビーム（３１、３２）を向けるように配置された投射ブランチ（２１）と、
前記測定ビーム及び前記基準ビームの横方向変位を測定するように配置された検出ブランチ（２２）と、
前記所定の平面内の第１反射面（１００）を有する物体（Ｗ）を支持する基板ステージ（ＷＴｂ）と、
前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けないように配置された光基準経路を介して前記基準ビームを前記レベル・センサ検出ブランチに向けるように配置された光基準素子（３５、３５’、６０、６１、６２）とを備え、
前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しい光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように構成されるリソグラフィ装置であって、
前記光基準素子が、前記投射ブランチと前記所定の平面の間に配置されることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１９】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的にほぼ平行な光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２０】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的に重なる光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２１】
測定面内の光測定経路を有し、前記光測定経路が、前記測定ビームがそれに沿って進む、前記測定ブランチから前記検出ブランチまでの経路であるリソグラフィ装置であって、前記光測定経路及び前記光基準経路の少なくとも１つの少なくとも一部の屈折率の前記測定面に沿った勾配を、所定の値に設定するように配置された制御手段（３５）を特徴とする請求項１８から２０までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２２】
前記光基準素子が、前記投射ブランチから前記基準ビームを受けるように配置された入力面と、前記入力面からの前記基準ビームを内反射するように配置された第２反射面と、前記反射ビームを出力するように配置された出力面とを有するプリズムを備えることを特徴とする請求項１８から２１までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２３】
前記測定ビームと前記基準ビームが、前記投射ブランチと前記基準ブランチの両方で平行であること、
前記測定位置及び前記基準位置が、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの焦点にあること、及び
前記基準ビームが前記第２反射面によって第１位置で反射された後、前記基準位置で前記基準ビームを前記第２反射面上の第２位置に反射するように配置された第３反射面を特徴とする請求項２２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２４】
前記第１位置が、前記第２反射面の第１下面上にあり、前記第２位置が、前記第２反射面の第２下面上にあり、前記第１下面と前記第２下面が角度をなすように配置されることを特徴とする請求項２３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２５】
前記入力面及び前記出力面の少なくとも１つが、前記基準ビームの前記光路に対して垂直である請求項２２から２４までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２６】
前記投射ブランチ、前記検出ブランチ、及び前記光基準素子が１つ又は複数の追加の測定ビームを収容するように配置されることを特徴とする請求項１８から２５までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２７】
前記投射ブランチが、１つ又は複数の追加の光基準ビームを１つ又は複数の追加の基準位置に向けるように配置され、
前記検出ブランチが、前記１つ又は複数の追加の基準位置の横方向変位を測定するように配置され、
前記光基準素子が、前記１つ又は複数の追加の基準ビームを、前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けない１つ又は複数の追加の光基準経路を介して前記検出ブランチに向けるように配置され、
前記測定ビーム、前記基準ビーム、及び前記追加の基準ビームが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しいことを特徴とする請求項１８から２６までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２８】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体の位置を前記光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて、前記光測定ビームの位置と前記第１光基準ビームの位置との間の第１の関係を求める段階と、
前記第１の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項２９】
少なくとも２つの物体測定値及び少なくとも２つの基準測定値のうちの少なくとも１つを使用して前記第１の関係を求めることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に前記１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することを特徴とする請求項２８又は２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの少なくとも２つを実施する間に前記反射物体を走査することを特徴とする請求項２８から３０までのいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて相関関数を計算することを特徴とする請求項２８から３１までのいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
フーリエ領域で相関関数を計算し、前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
フーリエ領域の一部のみで前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の関係を使用して前記１つ又は複数の基準測定値で補正された前記１つ又は複数の物体測定値が、１つ又は複数の補正後測定値を形成する方法であって、
１つ又は複数の追加の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求めること、
前記１つ又は複数の補正後測定値と前記１つ又は複数の追加の基準測定値との間の第２の関係を求めること、
前記第２の関係を使用して、前記１つ又は複数の追加の測定値で前記１つ又は複数の補正後測定値を補正することを特徴とする請求項２８から３４までのいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
２つ以上の物体測定を実施することを特徴とする請求項２８から３５までのいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階と、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値に基づいて、前記第１光基準ビームの位置と前記第２光基準ビームの位置との間の第３の関係を求める段階と、
前記第３の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項３８】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された前記第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値の間を補間することによって補正を求める段階と、
前記１つ又は複数の物体測定値に前記補正を適用する段階とを特徴とする方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズ系（ＰＳ）と、
所定の平面内の測定位置（３０）に測定ビーム（３１’、３２’）を向け、基準位置（３６）に基準ビーム（３１、３２）を向けるように配置された投射ブランチ（２１）と、
前記測定ビーム及び前記基準ビームの横方向変位を測定するように配置された検出ブランチ（２２）と、
前記所定の平面内の第１反射面（１００）を有する物体（Ｗ）を支持する基板ステージ（ＷＴｂ）と、
前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けないように配置された光基準経路を介して前記基準ビームを前記レベル・センサ検出ブランチに向けるように配置された光基準素子（３５、３５’、６０、６１、６２）とを備え、
前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しい光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように構成されるリソグラフィ装置であって、
前記光基準素子が、前記投射ブランチと前記所定の平面の間に配置されることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的にほぼ平行な光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的に重なる光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
測定面内の光測定経路を有し、前記光測定経路が、前記測定ビームがそれに沿って進む、前記測定ブランチから前記検出ブランチまでの経路であるリソグラフィ装置であって、前記光測定経路及び前記光基準経路の少なくとも１つの少なくとも一部の屈折率の前記測定面に沿った勾配を、所定の値に設定するように配置された制御手段（３５）を特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記光基準素子が、前記投射ブランチから前記基準ビームを受けるように配置された入力面と、前記入力面からの前記基準ビームを内反射するように配置された第２反射面と、前記反射ビームを出力するように配置された出力面とを有するプリズムを備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記測定ビームと前記基準ビームが、前記投射ブランチと前記基準ブランチの両方で平行であること、
前記測定位置及び前記基準位置が、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの焦点にあること、及び
前記基準ビームが前記第２反射面によって第１位置で反射された後、前記基準位置で前記基準ビームを前記第２反射面上の第２位置に反射するように配置された第３反射面を特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記第１位置が、前記第２反射面の第１下面上にあり、前記第２位置が、前記第２反射面の第２下面上にあり、前記第１下面と前記第２下面が角度をなすように配置されることを特徴とする請求項６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記入力面及び前記出力面の少なくとも１つが、前記基準ビームの前記光路に対して垂直である請求項５から７までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記投射ブランチ、前記検出ブランチ、及び前記光基準素子が１つ又は複数の追加の測定ビームを収容するように配置されることを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記投射ブランチが、１つ又は複数の追加の光基準ビームを１つ又は複数の追加の基準位置に向けるように配置され、
前記検出ブランチが、前記１つ又は複数の追加の基準位置の横方向変位を測定するように配置され、
前記光基準素子が、前記１つ又は複数の追加の基準ビームを、前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けない１つ又は複数の追加の光基準経路を介して前記検出ブランチに向けるように配置され、
前記測定ビーム、前記基準ビーム、及び前記追加の基準ビームが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しいことを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体の位置を前記光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて、前記光測定ビームの位置と前記第１光基準ビームの位置との間の第１の関係を求める段階と、
前記第１の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項１２】
少なくとも２つの物体測定値及び少なくとも２つの基準測定値のうちの少なくとも１つを使用して前記第１の関係を求めることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に前記１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの少なくとも２つを実施する間に前記反射物体を走査することを特徴とする請求項１１から１３までのいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて相関関数を計算することを特徴とする請求項１１から１４までのいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
フーリエ領域で相関関数を計算し、前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
フーリエ領域の一部のみで前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の関係を使用して前記１つ又は複数の基準測定値で補正された前記１つ又は複数の物体測定値が、１つ又は複数の補正後測定値を形成する方法であって、
１つ又は複数の追加の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求めること、
前記１つ又は複数の補正後測定値と前記１つ又は複数の追加の基準測定値との間の第２の関係を求めること、
前記第２の関係を使用して、前記１つ又は複数の追加の測定値で前記１つ又は複数の補正後測定値を補正することを特徴とする請求項１１から１７までのいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
２つ以上の物体測定を実施することを特徴とする請求項１１から１８までのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階と、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値に基づいて、前記第１光基準ビームの位置と前記第２光基準ビームの位置との間の第３の関係を求める段階と、
前記第３の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項２１】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された前記第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値の間を補間することによって補正を求める段階と、
前記１つ又は複数の物体測定値に前記補正を適用する段階とを特徴とする方法。
【請求項１】
基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、前記少なくとも１つの測定ビームを前記基板上の測定スポットに向ける測定ビーム・ジェネレータ（発生器）と、
少なくとも１つの基準ビームを生成する基準ビーム・ジェネレータと、
前記少なくとも１つの反射測定ビームと、前記少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、前記測定スポットでの前記高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成する検出器ビームと、
前記基準信号に基づいて前記測定信号を補正するプロセッサとを備え、
前記基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、前記所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路に沿って前記少なくとも１つの測定ビーム及び前記少なくとも１つの基準ビームを投射するように配置され、前記光学的構成が、前記少なくとも１つの基準ビームが前記基板に当たらないように、前記所定のエリア内の前記ほぼ等しい伝播光路から少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように構成されるレベル・センサ。
【請求項２】
前記光学的構成が、平行六面体形状を有するプリズムを備える請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項３】
前記プリズムが、前記少なくとも１つの基準ビームを受けるように配置された入力面と、前記基準ビームを内反射するように配置された反射面と、前記反射ビームを出力する出力面とを備え、前記反射面が、互いに角度をなすように接続された２つの下面を有する請求項２に記載のレベル・センサ。
【請求項４】
前記光学的構成が複数のミラーを備える請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項５】
少なくとも１つの元のビームを生成するように配置され、前記複数のミラーが、前記少なくとも１つの元のビームを受け、前記少なくとも１つの元のビームを前記少なくとも１つの測定ビームと前記少なくとも１つの基準ビームとに分割するように配置された半透明ミラーを備える請求項４に記載のレベル・センサ。
【請求項６】
複数の測定スポットで前記基板の前記高さを測定し、前記複数の測定スポットに基づく前記高さを含むウェハ・マップを生成するように配置される請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項７】
前記測定信号中の雑音及びドリフトを前記基準信号中の雑音及びドリフトと比較することによって前記測定信号中の雑音及びドリフトを補正するように配置される請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項８】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、基準信号の補間を使用することによってこれらの測定ビームのうちの少なくとも１つの外乱を求める請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項９】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記複数の測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの時間トレース間の相関を測定し、この相関に関する相関係数を計算し、前記相関係数を重み因子として使用して、前記測定信号を補正するための量を求める請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１０】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記複数の測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの間の周波数スペクトルの一部に関する相関を測定し、前記周波数スペクトルの前記一部内の前記測定信号を補正する請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１１】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記複数の測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの時間トレース間の遅延を測定し、この遅延を遅延補正方法で使用して、前記複数の測定信号を補正する請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１２】
前記測定ビーム・ジェネレータが、複数の測定ビームを生成し、これらの測定ビームによって複数の測定スポットを生成するように配置され、前記検出器が、これらの複数の測定スポットに関連する複数の測定信号を検出し、前記基準ビーム・ジェネレータが、複数の基準ビームと、これらの基準ビームに基づく複数の基準信号とを生成し、前記プロセッサが、前記測定信号及び基準信号のうちの少なくとも２つの間の周波数スペクトルの一部に関する位相ずれを測定し、前記周波数スペクトルの前記一部内の前記測定信号を補正する請求項１に記載のレベル・センサ。
【請求項１３】
請求項１に記載のレベル・センサを備え、前記基板上に結像すべき像を生成するように配置された結像装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の結像装置を備えるリソグラフィ投射装置。
【請求項１５】
露光ステージと、測定ステージと、請求項１３に記載の結像装置とを備えるリソグラフィ投射装置。
【請求項１６】
基板の高さを求める方法であって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの測定ビームを生成し、前記少なくとも１つの測定ビームを前記基板上の測定スポットに向けること、
少なくとも１つの基準ビームを生成すること、
少なくとも１つの反射測定ビームと、少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、前記測定スポットでの前記高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成すること、
前記基準信号に基づいて前記測定信号を補正すること、及び
前記基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに光学的構成を配置すること、所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路に沿って前記少なくとも１つの測定ビーム及び前記少なくとも１つの基準ビームを向けること、前記少なくとも１つの基準ビームが前記基板に当たらないように、前記光学的構成によって所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から前記少なくとも１つの基準ビームを偏向させることを含む方法。
【請求項１７】
基板の高さを求めるレベル・センサであって、
少なくとも１つの反射測定ビームを生成するために、少なくとも１つの基準ビームを生成し、少なくとも１つの測定ビームを生成し、前記少なくとも１つの測定ビームを前記基板上の測定スポットに向ける少なくとも１つの放射源と、
前記少なくとも１つの反射測定ビームと、前記少なくとも１つの基準ビームの両方をそれぞれ検出し、前記測定スポットでの前記高さを示す少なくとも１つの測定信号と、少なくとも１つの基準信号の両方をそれぞれ生成する少なくとも１つの検出器と、
前記少なくとも１つの測定信号及び前記少なくとも１つの基準信号を受け取り、前記基準信号に基づいて前記測定信号を補正するプロセッサとを備え、
前記基板を配置すべき場所に近い所定のエリアに配置された光学的構成を備え、前記所定のエリアから離れたほぼ等しい伝播光路に沿って前記少なくとも１つの測定ビーム及び前記少なくとも１つの基準ビームを向けるように配置され、前記光学的構成が、前記少なくとも１つの基準ビームが前記基板に当たらないように、前記所定のエリア内のほぼ等しい伝播光路から前記少なくとも１つの基準ビームを偏向させるように配置されるレベル・センサ。
【請求項１８】
投射レンズ系（ＰＳ）と、
所定の平面内の測定位置（３０）に測定ビーム（３１’、３２’）を向け、基準位置（３６）に基準ビーム（３１、３２）を向けるように配置された投射ブランチ（２１）と、
前記測定ビーム及び前記基準ビームの横方向変位を測定するように配置された検出ブランチ（２２）と、
前記所定の平面内の第１反射面（１００）を有する物体（Ｗ）を支持する基板ステージ（ＷＴｂ）と、
前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けないように配置された光基準経路を介して前記基準ビームを前記レベル・センサ検出ブランチに向けるように配置された光基準素子（３５、３５’、６０、６１、６２）とを備え、
前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しい光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように構成されるリソグラフィ装置であって、
前記光基準素子が、前記投射ブランチと前記所定の平面の間に配置されることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項１９】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的にほぼ平行な光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２０】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的に重なる光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２１】
測定面内の光測定経路を有し、前記光測定経路が、前記測定ビームがそれに沿って進む、前記測定ブランチから前記検出ブランチまでの経路であるリソグラフィ装置であって、前記光測定経路及び前記光基準経路の少なくとも１つの少なくとも一部の屈折率の前記測定面に沿った勾配を、所定の値に設定するように配置された制御手段（３５）を特徴とする請求項１８から２０までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２２】
前記光基準素子が、前記投射ブランチから前記基準ビームを受けるように配置された入力面と、前記入力面からの前記基準ビームを内反射するように配置された第２反射面と、前記反射ビームを出力するように配置された出力面とを有するプリズムを備えることを特徴とする請求項１８から２１までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２３】
前記測定ビームと前記基準ビームが、前記投射ブランチと前記基準ブランチの両方で平行であること、
前記測定位置及び前記基準位置が、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの焦点にあること、及び
前記基準ビームが前記第２反射面によって第１位置で反射された後、前記基準位置で前記基準ビームを前記第２反射面上の第２位置に反射するように配置された第３反射面を特徴とする請求項２２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２４】
前記第１位置が、前記第２反射面の第１下面上にあり、前記第２位置が、前記第２反射面の第２下面上にあり、前記第１下面と前記第２下面が角度をなすように配置されることを特徴とする請求項２３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２５】
前記入力面及び前記出力面の少なくとも１つが、前記基準ビームの前記光路に対して垂直である請求項２２から２４までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２６】
前記投射ブランチ、前記検出ブランチ、及び前記光基準素子が１つ又は複数の追加の測定ビームを収容するように配置されることを特徴とする請求項１８から２５までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２７】
前記投射ブランチが、１つ又は複数の追加の光基準ビームを１つ又は複数の追加の基準位置に向けるように配置され、
前記検出ブランチが、前記１つ又は複数の追加の基準位置の横方向変位を測定するように配置され、
前記光基準素子が、前記１つ又は複数の追加の基準ビームを、前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けない１つ又は複数の追加の光基準経路を介して前記検出ブランチに向けるように配置され、
前記測定ビーム、前記基準ビーム、及び前記追加の基準ビームが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しいことを特徴とする請求項１８から２６までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項２８】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体の位置を前記光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて、前記光測定ビームの位置と前記第１光基準ビームの位置との間の第１の関係を求める段階と、
前記第１の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項２９】
少なくとも２つの物体測定値及び少なくとも２つの基準測定値のうちの少なくとも１つを使用して前記第１の関係を求めることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に前記１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することを特徴とする請求項２８又は２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの少なくとも２つを実施する間に前記反射物体を走査することを特徴とする請求項２８から３０までのいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて相関関数を計算することを特徴とする請求項２８から３１までのいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
フーリエ領域で相関関数を計算し、前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
フーリエ領域の一部のみで前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の関係を使用して前記１つ又は複数の基準測定値で補正された前記１つ又は複数の物体測定値が、１つ又は複数の補正後測定値を形成する方法であって、
１つ又は複数の追加の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求めること、
前記１つ又は複数の補正後測定値と前記１つ又は複数の追加の基準測定値との間の第２の関係を求めること、
前記第２の関係を使用して、前記１つ又は複数の追加の測定値で前記１つ又は複数の補正後測定値を補正することを特徴とする請求項２８から３４までのいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
２つ以上の物体測定を実施することを特徴とする請求項２８から３５までのいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階と、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値に基づいて、前記第１光基準ビームの位置と前記第２光基準ビームの位置との間の第３の関係を求める段階と、
前記第３の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項３８】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された前記第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値の間を補間することによって補正を求める段階と、
前記１つ又は複数の物体測定値に前記補正を適用する段階とを特徴とする方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射レンズ系（ＰＳ）と、
所定の平面内の測定位置（３０）に測定ビーム（３１’、３２’）を向け、基準位置（３６）に基準ビーム（３１、３２）を向けるように配置された投射ブランチ（２１）と、
前記測定ビーム及び前記基準ビームの横方向変位を測定するように配置された検出ブランチ（２２）と、
前記所定の平面内の第１反射面（１００）を有する物体（Ｗ）を支持する基板ステージ（ＷＴｂ）と、
前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けないように配置された光基準経路を介して前記基準ビームを前記レベル・センサ検出ブランチに向けるように配置された光基準素子（３５、３５’、６０、６１、６２）とを備え、
前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しい光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように構成されるリソグラフィ装置であって、
前記光基準素子が、前記投射ブランチと前記所定の平面の間に配置されることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的にほぼ平行な光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記投射ブランチ及び前記検出ブランチの少なくとも１つが、少なくとも部分的に重なる光路に沿って前記測定ビーム及び前記基準ビームを向けるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
測定面内の光測定経路を有し、前記光測定経路が、前記測定ビームがそれに沿って進む、前記測定ブランチから前記検出ブランチまでの経路であるリソグラフィ装置であって、前記光測定経路及び前記光基準経路の少なくとも１つの少なくとも一部の屈折率の前記測定面に沿った勾配を、所定の値に設定するように配置された制御手段（３５）を特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記光基準素子が、前記投射ブランチから前記基準ビームを受けるように配置された入力面と、前記入力面からの前記基準ビームを内反射するように配置された第２反射面と、前記反射ビームを出力するように配置された出力面とを有するプリズムを備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記測定ビームと前記基準ビームが、前記投射ブランチと前記基準ブランチの両方で平行であること、
前記測定位置及び前記基準位置が、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの焦点にあること、及び
前記基準ビームが前記第２反射面によって第１位置で反射された後、前記基準位置で前記基準ビームを前記第２反射面上の第２位置に反射するように配置された第３反射面を特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記第１位置が、前記第２反射面の第１下面上にあり、前記第２位置が、前記第２反射面の第２下面上にあり、前記第１下面と前記第２下面が角度をなすように配置されることを特徴とする請求項６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記入力面及び前記出力面の少なくとも１つが、前記基準ビームの前記光路に対して垂直である請求項５から７までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記投射ブランチ、前記検出ブランチ、及び前記光基準素子が１つ又は複数の追加の測定ビームを収容するように配置されることを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記投射ブランチが、１つ又は複数の追加の光基準ビームを１つ又は複数の追加の基準位置に向けるように配置され、
前記検出ブランチが、前記１つ又は複数の追加の基準位置の横方向変位を測定するように配置され、
前記光基準素子が、前記１つ又は複数の追加の基準ビームを、前記投射レンズ系及び前記第１反射面の位置の影響を受けない１つ又は複数の追加の光基準経路を介して前記検出ブランチに向けるように配置され、
前記測定ビーム、前記基準ビーム、及び前記追加の基準ビームが、前記投射ブランチ及び前記基準ブランチの少なくとも１つで少なくとも部分的にほぼ等しいことを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体の位置を前記光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて、前記光測定ビームの位置と前記第１光基準ビームの位置との間の第１の関係を求める段階と、
前記第１の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項１２】
少なくとも２つの物体測定値及び少なくとも２つの基準測定値のうちの少なくとも１つを使用して前記第１の関係を求めることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの第１の測定の後に前記１つ又は複数の基準測定の少なくとも一部を実施することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の物体測定のうちの少なくとも２つを実施する間に前記反射物体を走査することを特徴とする請求項１１から１３までのいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の物体測定値及び前記１つ又は複数の基準測定値に基づいて相関関数を計算することを特徴とする請求項１１から１４までのいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
フーリエ領域で相関関数を計算し、前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
フーリエ領域の一部のみで前記１つ又は複数の物体測定値を補正することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の関係を使用して前記１つ又は複数の基準測定値で補正された前記１つ又は複数の物体測定値が、１つ又は複数の補正後測定値を形成する方法であって、
１つ又は複数の追加の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求めること、
前記１つ又は複数の補正後測定値と前記１つ又は複数の追加の基準測定値との間の第２の関係を求めること、
前記第２の関係を使用して、前記１つ又は複数の追加の測定値で前記１つ又は複数の補正後測定値を補正することを特徴とする請求項１１から１７までのいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
２つ以上の物体測定を実施することを特徴とする請求項１１から１８までのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階と、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値に基づいて、前記第１光基準ビームの位置と前記第２光基準ビームの位置との間の第３の関係を求める段階と、
前記第３の関係を使用して、前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値で前記１つ又は複数の物体測定値を補正する段階とを特徴とする方法。
【請求項２１】
レベル・センサ測定値を基準測定値で補正する方法であって、
１つ又は複数の物体測定を実施して、光測定ビーム（３１’、３２’）を反射するように配置された反射物体（Ｗ）の位置を光測定ビームの位置を測定することによって求める段階と、
１つ又は複数の基準測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された前記第１光基準ビーム（３１、３２）の位置を求める段階とを含み、
１つ又は複数のさらなる追加の測定を実施して、前記反射物体から離れて配置された第２光基準ビームの位置を求める段階と、
前記１つ又は複数の基準測定値及び前記１つ又は複数のさらなる追加の測定値の間を補間することによって補正を求める段階と、
前記１つ又は複数の物体測定値に前記補正を適用する段階とを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３３７３７３（Ｐ２００６−３３７３７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−１５５０５６（Ｐ２００６−１５５０５６）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５５０５６（Ｐ２００６−１５５０５６）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
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