專利名稱：微光刻投射曝光設備的照明系統(tǒng)中多鏡陣列的監(jiān)測方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微光刻投射曝光設備的照明系統(tǒng)，其中，由射束偏轉(zhuǎn)元
件組成的平面狀布置例如耀:一鏡陣列用于可變地照明光瞳面。
背景技術：
在用于制造精細結(jié)構的半導體元件的微光刻投射曝光設備的照明系統(tǒng) 中，越來越多使用射束偏轉(zhuǎn)元件的平面狀布置，借助它們可以非常靈活地操 縱投射光，以便改善微光刻投射曝光設備的成像特性。這方面的一個例子是 所謂Multi-Mirror-Array(多鏡陣列)，其中將多個微鏡，優(yōu)選地按行和列排列 成陣列。孩i鏡可運動并尤其可繞兩個互相垂直的軸線傾斜，從而使它們始于 中性位置的表面法線可沿任意方向傾斜。
在照明系統(tǒng)中這可以利用于可變地改變照明的調(diào)整。對此的例子在 WO2005/026843A2及EP1262836Al中提供。此外，多鏡陣列還用作微光刻 投射曝光設備的反射性掩模母版(WO2005/096098A2)。
對于此類部件重要的是，得知各鏡元件準確的傾斜位置，為的是能調(diào)整 決定性地影響相應的成像特性的精確的位置。
例如在US6421573B1中公開了一種裝置，其中輔助光源被用于確定各 掃描器鏡的傾斜角，在這里借助掃描器鏡使UV激光器的光線偏轉(zhuǎn)，以便能 刻寫圖案。
由US6965119已知一種調(diào)整多鏡陣列相應鏡元件的方法，其中，部分 曝光射束，亦即投射光，從射束路徑提取，以便能通過強度測量實施鏡元件 的調(diào)整。這種方法顯然是有缺點的，由于有效光的提取造成強度損失，這對 于盡可能短的曝光時間而言是不希望發(fā)生的。
因此，按現(xiàn)有技術為避免因強度損失帶來的損害，例如可以在物鏡尚未 利用的時間內(nèi)，進行多鏡陣列鏡元件取向的檢查及調(diào)整。當然，在有些情況 下延長了為了檢查鏡元件所需的停止工作時間，這是不希望的以及影響相應 物鏡的有效工作。借助在使鏡元件運動的致動器上的相應的傳感器來確定多鏡陣列鏡元 件的旋轉(zhuǎn)角度或傾斜角非常麻煩，這是由于鏡元件數(shù)量巨大，而且由于傳感 器需要安裝空間，導致形式上為多鏡陣列的射束偏轉(zhuǎn)元件的排列所占的容積 很大。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種裝置及一種方法，借助它能以有效的方式 確定多鏡陣列鏡元件的角向位置。尤其是應提供一種方法和設備，借助它們 能檢測和能測量照射許多平面狀排列的射束偏轉(zhuǎn)元件的投射光的偏轉(zhuǎn)，并由 此能監(jiān)測和調(diào)整這些偏轉(zhuǎn)。然而因為例如由于熱負荷之類引起光學元件表面 和尤其表面區(qū)形狀或取向的改變，對于監(jiān)測成像特性和修正可能的成像缺陷 而言是人們所關心的，所以這種方法和設備可考慮許多其他的應用。
此目的通過有權利要求1所述特征的設備以及有權利要求56所述特征 的方法達到。有利的設計是從屬權利要求的技術主題。
本發(fā)明的基本構思在于，除照明系統(tǒng)投射光束偏轉(zhuǎn)元件平面狀布置的投 射光外，測量照明裝置的至少一個測量光束被引導到要檢查的射束偏轉(zhuǎn)元件 上，從而可以由檢測裝置記錄測量光束由射束偏轉(zhuǎn)元件引起的偏轉(zhuǎn)。如果假
偏轉(zhuǎn)相互關聯(lián)，那么最終可以借助此單獨的測量裝置，確定投射光的偏轉(zhuǎn)或 這種相對于規(guī)定的調(diào)整的改變。通過附加地設置產(chǎn)生相應測量光束的單獨的 測量裝置，可以取消將有效光從投射光中提取，而且可以實施在利用微光刻 投射曝光設備期間連續(xù)進行的、對于要檢查的光學元件偏轉(zhuǎn)改變所進行的檢 驗和確定。為此，僅需要使一個或多個測量射束的入射方向不同于一個或多 個投射光束的入射方向，從而不發(fā)生相互影響。
采用這種方法，尤其可以監(jiān)測和檢查光學元件要檢查的鏡面其表面法線 的角度變化或相應的4竟面的取向。
優(yōu)選地，所述方法和設備可以被用于檢查尤其上面已說明的多鏡陣列 (Multi-Mirror-Array MMA)的4竟元4牛。
測量射束的入射方向，既可以在涉及光學元件要檢查表面的入射角方面 不同，也可以在入射方位角方面不同。入射方位角，在這里指的是相應射束 的入射平面相對于一個規(guī)定的平面，例如一個沿北-南取向布置的入射平面的平均旋轉(zhuǎn)角度。
若測量光束和投射光的入射方向在入射方位角方面沒有區(qū)別，則它們必 須至少在入射角方面不同，以避免彼此影響和允許通過檢測系統(tǒng)記錄從鏡面 反射的測量光束。
若測量光束的入射方向與一個或多個投射光束的入射方向，在入射方位 角方面不同，則附加地還可以在要檢查的光學元件的入射角方面存在區(qū)別。 不過這并不必要。
優(yōu)選的是，測量光束的入射方向與一個或多個投射光束的入射方向，在 入射方位角方面有差別，此時繞要檢查的光學元件表面法線的旋轉(zhuǎn)角度可以
在30°以上的范圍內(nèi)，優(yōu)選地大于60。且尤其彼此的旋轉(zhuǎn)角度為90°。當測量 光的入射面和投射光的入射面之間為90。配置時，提供特別大的安裝空間， 用于設置測量照明裝置和相應配置的檢測裝置。
為了保證要用測量光檢查的光學元件的規(guī)定照明，以及同樣地為了允許 按規(guī)定記錄測量光由于與光學元件的交互作用的變化，可以一方面在照明源 與要檢查的光學元件之間，和/或另一方面在要檢查的光學元件與相應的檢測 裝置之間，分別設置光學系統(tǒng)。
測量光可以有任何恰當?shù)牟ㄩL，以及既處于可見光區(qū)也處于不可見光 區(qū)。通常，光是指任何電磁射線。
測量照明用的光學系統(tǒng)可以包括一個或多個準直器，尤其形式上為具有 連接在上游的微透鏡陣列的孔板，從而產(chǎn)生相應地準直的測量光束。
這些準直的測量光束由要檢查的表面，以及相應的設在檢測裝置的位置 傳感器前的會聚透鏡反射，尤其是微會聚透鏡組成的透鏡陣列，它們作為遠 場衍射圖像或傅里葉變換，在相應的會聚透鏡焦平面內(nèi)成像。在那里的焦平 面內(nèi)可以設置相應的位置傳感器，例如4象限檢測器或位置敏感式二維傳感 器，它們確定抵達傳感器的光錐與中性位置的偏差，中性位置與要檢查的光 學元件表面規(guī)定的取向相對應。
為獲得更多的安裝空間，可以在要檢查的光學元件與檢測裝置之間設置 附加的光學部件，它允許檢測裝置遠離要檢查的光學元件設置。此外可以采 用一種光學部件，它可以在要檢查的光學元件表面區(qū)清晰成像的同時，實施 檢測裝置可變地配置。為此，將相應地成像的光學部件設計為，使光學元件 要檢查的表面區(qū)，在滿足交線條件(亦稱"向甫魯條件(Scheimpflug condition)")的情況下，在為位置傳感器配設的光學透鏡上成像。
同時，相應的光學部件必須保證，測量光束在纟企測裝置的;f企測會聚透鏡 上的入射方向，與光學元件相關表面區(qū)的取向，或與多鏡陣列鏡元件的傾斜 角相對應。這例如可以通過具有兩個會聚透鏡的中繼光學部件保證。
按本發(fā)明的設備和方法，確定光學元件鏡面按角度的取向，可以在光學 元件或其中設置光學元件的照明系統(tǒng)的使用期間連續(xù)進行。由此對于主動控 制或調(diào)整可操縱的射束偏轉(zhuǎn)元件，例如多鏡陣列的微鏡，可以使用確定的值。
在下面借助附圖對兩種實施例的詳細說明中，可以清楚看出本發(fā)明其他 優(yōu)點和特征。在這里附圖以純粹示意的方式表示
圖1非常簡化地表示微光刻投射曝光設備的透視圖2表示要檢查的形式上為多鏡陣列的光學元件側(cè)視圖3表示圖1中要檢查的光學元件俯視圖和測量裝置圖4表示按本發(fā)明的測量裝置透視圖5表示按本發(fā)明的測量裝置第一實施例側(cè)視圖6表示按本發(fā)明的測量裝置第二實施例側(cè)^L圖7表示封裝在殼體內(nèi)的多鏡陣列側(cè)視圖8表示一種實施例透視圖，其中借助照相機記錄多鏡陣列各個鏡元件 的傾斜；
圖9表示一種圖案，它適合在圖8所示實施例中使用； 圖IO表示有多鏡陣列的照明系統(tǒng)側(cè)視圖ll表示校準裝置概況，其中一方面表示校準板，另一方面表示在鏡 元件運動期間的強度分布，以及在鏡元件角與系統(tǒng)角之間由此確定的關系； 圖12表示控制回路方框圖，它可以被用于監(jiān)測和控制射束偏轉(zhuǎn)元件； 圖13表示圖12所示調(diào)節(jié)算法的詳細方框圖；以及 圖14表示測量裝置結(jié)構簡圖，它使用一種頻率倍增法。
具體實施例方式
l.投射曝光設備的結(jié)構
圖1非常示意地表示投射曝光設備10的透視圖，它適用于光刻制造微結(jié)構化構件。投射曝光設備IO包含照明系統(tǒng)12,它在設置在所謂掩模平面 內(nèi)的掩模14上，照明狹窄的在圖示實施例中矩形的照明區(qū)16。照明系統(tǒng)12 包含光源，借助它可產(chǎn)生投射光。常用的光源例如是采用激光介質(zhì)KrF、 ArF 或F2的準分子激光器，借助它們可分別產(chǎn)生波長248nm、 193nm或157nm 的投射光。在掩才莫14上處于照明區(qū)16內(nèi)部的結(jié)構18，借助投射物鏡20在 感光層22上成像。感光層22,在這里它例如可以涉及光刻膠，施加在晶片 24上或另 一種適用的襯底上，以及處于投射物鏡20的也稱為晶片平面的像 平面內(nèi)。因為投射物鏡20通常有成像比例|(3|<1，所以處于照明區(qū)16內(nèi)部的 結(jié)構18縮小成像為16'。
這種投射曝光設備10的性能，不僅取決于投射物鏡20，而且還取決于 給掩模14照明的照明系統(tǒng)12。除了照射在掩模14上的光束強度外，它的照 明角分布也影響質(zhì)量，以這種質(zhì)量將包含在掩沖莫14內(nèi)的結(jié)構18在感光層22 上成像。根據(jù)要成像的結(jié)構18的方向和尺寸，采用不同的照明角分布是有 利的。因為借助投射曝光設備10應給不同的掩模14成像，所以理想的照明 系統(tǒng)是，用它可以方便地調(diào)整不同的照明角分布。為此，對于決定性地確定 照明角分布的照明系統(tǒng)12的光瞳面而言，需要能借助可驅(qū)動的光學元件盡 可能可變地照明。
2.按本發(fā)明的測量原理
圖2在示意側(cè)視圖中表示這種光學元件的一個例子，光學元件的監(jiān)測和 控制可以使用按本發(fā)明的設備或按本發(fā)明的方法。圖l的光學元件涉及所謂 多鏡陣列(Multi-Mirror-Array) 26，它包括多個小的鏡元件28,它們設置為可 以運動，確切地說尤其可以傾斜，從而使例如幾乎彼此成行和列地并列的鏡 元件28的鏡面30可以有不同的取向。入射的投射光32由此可以通過在鏡 面30上反射，分為許多反射的投射光束34,它們的傳播方向可以通過鏡面 30在規(guī)定的界限之內(nèi)傾斜而自由選擇。在本文中傾斜是指繞軸線的旋轉(zhuǎn)運 動，該軸線可以基本上通過鏡元件28中心、在其邊緣或甚至在鏡元件28之 外延伸，從而相對于入射的投射光32改變鏡面30的取向。后面提到的兩種 可選才奪的方案還往往稱為旋轉(zhuǎn)。根據(jù)鏡元件28機械懸掛和致動器的實施形 式，也可以使用平移和旋轉(zhuǎn)運動的組合，在下文中為了簡化將這種組合同樣 稱為"傾斜運動"，目的是達到改變鏡元件28的取向，并因而也改變反射的 投射光束34的傳播方向。
15此外，在多個系統(tǒng)中，入射的投射光32在照射到鏡面30前，還通過使 用微透鏡陣列分成一個個光束，且聚焦在鏡元件28上。
在微光刻投射曝光設備10的照明系統(tǒng)12中，這種多鏡陣列26可以被 用于可變地照明光瞳面，也簡稱光瞳照明。為此，入射的投射光32在足夠 數(shù)量的鏡元件28上偏轉(zhuǎn)，使得在光瞳面上產(chǎn)生期望的光分布。在這里，鏡 數(shù)量不僅對光強度的空間波動，而且對反射的投射光束34(疊加它們組成光 瞳照明)的最小直徑，均有重要影響。光學設計的計算表明，為了在光瞳面
少需要4000個鏡。因為鏡元件28傾斜角的非常小的改變就已經(jīng)對光瞳照明， 并因而對在掩模14上的照明角分布有巨大作用，所以本發(fā)明提出，借助測 量技術確定鏡面30準確的角向位置。
根據(jù)本發(fā)明，如圖3所示，除了入射的投射光32外，亦即除了由照明 系統(tǒng)12照明掩模14的有效光(也稱為物鏡射束)外，還設置附加的測量照明 裝置，它將測量光36,例如形式上為至少一個測量光束，被引導到多鏡陣列 26的鏡元件28。按此實施例，測量照明為此可以產(chǎn)生一個或多個測量光束 或測量射束，它們對于一些或所有4竟元件28或掃描亦即^f皮此相繼，或同時 引導到鏡元件28上。因為測量光束的入射方向是已知的，所以可以通過測 量反射的測量光束的出射方向，得出反射的鏡面30的取向。在這里利用了 測量光36的偏轉(zhuǎn)與投射光32的偏轉(zhuǎn)相關聯(lián)。因此反射的測量光38包含有 關傾斜狀態(tài)并因而有關鏡元件28取向的信息。在圖3所示的測量裝置中， 在一個平面內(nèi)的測量光36被引導到鏡元件28上，這一平面相對于入射的投 射光32的入射平面繞反射鏡面30的表面法線轉(zhuǎn)90°。
由此也可以在照明系統(tǒng)12工作期間實現(xiàn)鏡元件28取向的連續(xù)測量。因 此不會為了確定鏡元件28的取向而造成投射曝光設備10的停用時間。因為 為了確定鏡元件28的取向并不使用任何入射的投射光32部分，所以不會形 成光損失，否則會降低投射曝光設備10的生產(chǎn)量。
圖4用透視圖表示按本發(fā)明的測量原理詳情。由圖4可以看出，入射的 投射光32以規(guī)定的入射角a沿入射方向40照射鏡元件28的鏡面30。在這 里入射的投射光32的入射方向40與鏡面30的表面法線42橫跨入射平面(xz 平面)44,按反射法則，反射的投射光束34的出射方向46也處于此平面內(nèi)。
按圖3所示，在yz平面48內(nèi)，此平面在方位上相對于投射光32的入射平面40繞表面法線42旋轉(zhuǎn)一個數(shù)量級為90。的旋轉(zhuǎn)角度e,入射的測量 光36沿入射方向50被引導到鏡面28上，它在鏡面28上反射后，作為反射 的測量光38沿出射方向52朝檢測裝置的方向發(fā)射。因此在本方案中，測量 光36的入射方向50與投射光32的入射方向40，至少在方位角的入射方向 方面，亦即在入射平面內(nèi)不同。附加地或^fe另一種選4奪，測量光36也可以 按一個不同于投射光32的入射角照射鏡面30。
這一點針對測量光36的入射方向50'舉例說明，它處于才殳射光32在其 中照射鏡元件28的同一個入射平面44內(nèi)，然而相對于表面法線42形成入 射角a'， a'與投射光32入射方向40的入射角a不同。因此，反射的測量光 38也以不同于投射光32的角度，沿出射方向52'從鏡元件28發(fā)射。這種包 括入射的測量線36入射方向50'和反射的測量光38射出方向52'的布局，也 構成了 一種按本發(fā)明的方案。
3.測量裝置實施例
圖5表示測量裝置的一種實施例，其中，測量照明裝置的光源54將光 引導到孔板56上。通過孔板56產(chǎn)生多個點光源58。在下游，準直器會聚透 鏡60分別構成準直器，并由相關的點光源58產(chǎn)生的光，產(chǎn)生準直的測量光 束62，準直器會聚透鏡60可以為微透鏡陣列，或者可以微透鏡陣列得方式 組合。由不同準直器會聚透鏡60產(chǎn)生測量光束62,優(yōu)選地互相平行傳播。
可替換地，單個測量光束62也可以用兩個電流計掃描器或一種由一個 多邊形掃描器與一個電流計掃描器的組合，在多鏡陣列26上掃描。光源， 例如VCSEL(見下文)還可以是脈沖的，使光源僅在命中鏡元件28時發(fā)光。 由此在鏡之間的區(qū)域不影響信號，所述信號時間分辨地由檢測裝置記錄。
準直的測量光束62照射多鏡陣列26要檢查的鏡面28,以及在那里根 據(jù)鏡面28的取向沿不同的方向偏轉(zhuǎn)。反射的測量光束64照射微透鏡陣列， 它包含多個檢測器會聚透鏡66，在它們的后焦平面內(nèi)設置檢測裝置的位置傳 感器68。通過這種配置，反射的測量光束64照射檢測器會聚透鏡66的角度， 與位置傳感器68上反射的測量射束64聚焦的焦點位置為傅里葉關系。
因為按照上面已說明的反射法則，反射的測量光束64的角度取決于多 鏡陣列26各相關鏡元件28的取向，因此可以通過記錄位置傳感器68上的 焦點位置，確定鏡元件28的取向?？衫缡褂?象限檢測器或位置敏感性 二維傳感器作為位置傳感器68。以此方式，例如可以確定4竟元件28相對于預定的表面取向傾斜的從士2至±3。的角度范圍。
若鏡元件28的鏡面30有彎曲度，則測量光束62可被引導到同一個鏡 元件28的不同點上。這可以同時或也可以相繼，甚至用同一個測量光束62 采用一種掃描法實現(xiàn)。然后，由測量光束62對于鏡面30不同點的不同偏轉(zhuǎn)， 可以確定曲率。另一種確定曲率的可能性在于，從已知入射測量光36的發(fā) 散度出發(fā)，例如通過確定一個來自彎曲鏡面30的測量光束62在位置傳感器 68上的焦點直徑，確定其發(fā)散度并因而鏡面30的曲率。
通過在位置傳感器68上信號的積分及時間比較，在假定光源有恒定強 度的情況下，可以進一步測量鏡面30反射系數(shù)的可能的改變，以及推斷鏡 層的退化。
為了使包括位置傳感器68的檢測裝置和連接在上游包括檢測器會聚透 鏡66的微透鏡陣列能離多鏡陣列26—定距離布置，按另一種圖6所示的實 施例，設附加的中繼光學部件70。圖中用兩個會聚透鏡72和74純粹示意表 示的中繼光學部件70,將多鏡陣列26成像在檢測器會聚透鏡66的布置上。 通過中繼光學部件70，允許離光學元件一個/多個要檢查的表面，在本例中 為鏡面30,距離較大，而不限制要檢查的角度范圍。因此所述中繼光學部件 70使傾斜可檢測的角度范圍與位置傳感器68離多鏡陣列26的距離脫耦。以 此方式測量裝置可以設置在照明系統(tǒng)12的射束路徑之外，在那里可提供足 夠的安裝空間。
在圖6所示的實施例中，位置傳感器68和包括檢測器會聚透鏡66的微 透鏡陣列設置在平面76和78中，它們相對于多鏡陣列26布置在其中的平 面80滿足交線條件。若中繼光學部件70的主平面，與檢測器會聚透鏡66 的平面76和多鏡陣列26的鏡元件28在其中延伸的平面80相交在一條軸線 內(nèi)，則滿足交線條件。在遵守此條件的情況下，盡管平面76和80彼此傾斜 地配置，使得對于它們也能清晰地在彼此上成像。因此這種布局使要檢查的 光學元件表面大的區(qū)域或多個鏡元件28,同樣清晰地成像在微透鏡陣列的檢 測器會聚透鏡66上，以及可以實現(xiàn)檢測裝置相應的角向布置。按這種布置， 相對于光學軸線傾斜設置的、鏡元件28在其中延伸的平面80,可以在微透 鏡陣列的檢測器會聚透鏡66上清晰地成像。
與圖5所示實施例類似，在位置傳感器68上形成的焦點位置隨入射角 改變，相關的測量光束64以所述入射角照射檢測器會聚透鏡66。然而由于通過中繼光學部件70成像，所以此入射角又與相關的鏡面傾斜角成比例，
意欲測量該鏡面的取向。由此在這里，還可以通過在位置傳感器68中的焦 點與相應于鏡面30預定取向的中性位置的偏離，推出所涉及鏡面30的傾斜 角。
本發(fā)明可以在投射曝光設備工作期間，確定多鏡陣列26鏡元件28的取 向。當測得的取向偏離設定取向時，所涉及的鏡元件28可以重調(diào)，直至達 到期望的設定取向。這是主動控制或調(diào)整鏡元件28的先決條件，后面對此 還要詳細說明。
4.多鏡陣列的封裝
圖7非常簡化地表示一個多鏡陣列26，為了防止外部影響，例如壓力 或溫度波動，將其封裝在照明系統(tǒng)12內(nèi)部的殼體82內(nèi)。殼體82有透明的 窗口 84,入射的投射光32和測量光36可通過它照射多鏡陣列26的各個鏡 元件28。在各個射束根據(jù)鏡元件28的取向偏轉(zhuǎn)后，它們沿反方向穿過殼體 82的透明的窗口 84。
為了避免不希望的反射和與之相關聯(lián)的強度損失，透明窗口 84帶一個 或多個抗反射層86，它們通常與透射光的波長和產(chǎn)生的角度相匹配。因此在 本例中抗反射層86設計為，使以入射角a入射的投射光32，可以在強度損 失盡可能少的情況下通過透明的窗口 84。
為了使入射的大多有不同波長和如上所述在有些情況下以不同角度卩 照射多鏡陣列26的測量光36，盡可能不引起可以穿過透明的窗口 84的有害 的反射，在入射的測量光36的射束路徑內(nèi)插入偏振器88。在這里將入射的 測量光36的偏振方向選擇為，使測量光36關于在透明的窗口 84上的測量 光36入射平面而言基本上p偏4展。
此外將測量照明裝置設置為，使入射的測量光36的入射角卩至少大體 等于布魯斯特角(Brewster angle )。也就是說，若光以布魯斯特角照射兩個 光學介質(zhì)的界面，則反射光僅含有入射光的s偏振分量。在這種情況下入射 光的p偏振分量完全折射到另一個光學介質(zhì)中。因為在本例中入射的測量光 36完全p偏振并因而不含任何可能反射的s偏振分量，所以在以布魯斯特角 入射時反射光的強度為零，并因而沒有測量光36在透明的窗口 84上反射。 在近似以布魯斯特角入射時，亦即圍繞布魯斯特角5。范圍內(nèi)，由于p偏振 分量的部分反射，反射的強度大約小于入射的強度的5%。因此盡管抗反射
19層86只對于入射的l殳射光32，而并不對于入射的測量光36被優(yōu)化，入射的 測量光36仍然幾乎可以無損失地穿過透明的窗口 84。然而有利的是，入射 的測量光36的波長大于抗反射層86的厚度，這對于入射的投射光32是優(yōu) 選的，因為在這種情況下抗反射層86對入射的測量光36不起任何作用。
在多鏡陣列26的鏡元件28上反射后，雖然射束射出的角度不再等于布 魯斯特角，但是由于鏡元件28的小傾斜角士2-3。接近布魯斯特角，從而即使 在這種射出的射束的情況下，也能觀察到減小了不希望的反射。
此外，結(jié)合圖7說明的封裝的多鏡陣列26還可以設計有氣密殼體，使 多鏡陣列26的鏡元件28被處于殼體82內(nèi)的惰性氣體圍繞。作為替換，殼 體82也可以設有氣體連接(圖7未顯示)，以便更換惰性氣體。在這種情況下 可以連續(xù)地，也就是說，即使在多鏡陣列26用測量光36和/或投射光32照 明期間，也可以實施氣體更換。按另一種可選擇的方案，惰性氣體的氣體更 換也可以在多鏡陣列26沒有用測量光36和/或投射光32照明時進行。
作為惰性氣體適用所有氣體或氣體混合物，只要它們防止在多鏡陣列 26鏡元件28的鏡面30上的反應或以下述方式推遲反應，即，在鏡元件28 意欲的使用期限內(nèi)，對其反射特性沒有或至少沒有顯著影響，也就是說，它 們的反射特性(例如它們的反射系數(shù))在所述使用期限內(nèi)的改變不超過約10 %。當鏡面30或在那里使用的鍍層可能反應的情況下，尤其還應考慮多鏡 陣列26工作時光的波長和光的強度。所使用的惰性氣體還可能與光的波長 和光的強度有關。
因為鏡面30通常有增大反射的鍍層，以及取決于該鍍層或該多種鍍層 的材料，在空氣中例如通過與空氣中的氧反應可能使這種鍍層惡化，所以通 過多鏡陣列26借助殼體82封裝和包含在殼體內(nèi)的適用的惰性氣體，防止鍍 層惡化。此外，因為基于封裝多鏡陣列26并且使用惰性氣體，抑制了鍍層 材料與空氣可能的反應，所以在鏡面30鍍層時可以采用許多種材料。作為 鍍層材料或作為鏡元件28的材料，例如可以采用鋁、非晶態(tài)或晶態(tài)硅、鉻、 銥、鉬、釔、釕、鉭、鴒、銠、錸、鍺，鍍層同樣也可以由這些材料的混合 物制成。作為惰性氣體可例如使用氦、氬或其他惰性氣體、氮或這些氣體的 混合物。此外，所用的氣體也可以被用于多鏡陣列26的溫度控制，以便例 如在用測量光36和/或投射光32照射時冷卻多鏡陣列26。圍繞多鏡陣列26 的殼體82上透明的窗口 84，根據(jù)測量光36和/或投射光32所使用的波長和所使用的強度，可以包括非晶態(tài)或晶態(tài)的石英或包括例如氟化釣，或由這些 材料組成。
作為上述在圍繞多鏡陣列26的殼體82內(nèi)使用惰性氣體的替換，殼體也 可以抽成真空，或者氣體或氣體混合物在其壓力或其成分方面可以改變。通 過殼體82抽成真空或通過改變氣體壓力或氣體成分，同樣可以防止在多4竟 陣列26的鏡元件28的鏡面30上有害的反應，或可以下述方式推遲，即， 鏡元件28在其按意欲的使用期限內(nèi)，對其反射特性沒有顯著的影響。
5. 通過圖案識別確定:f又向
圖8表示確定多鏡陣列26的鏡元件28取向的另一種可能性。在這里一 個圖案，例如一個照明的圖案在多鏡陣列26上反射并在照相機91中成像。 此照明的圖案可例如通過照明上面帶所述圖案的半反射性屏幕90，或通過通 過透明片(類似于幻燈片)產(chǎn)生。
圖9舉例表示一種為了達到按本發(fā)明的目的適用的圖案。該圖案在亮和 暗之間交替的棋盤形，其頻率沿兩個屏幕軸x一屏幕和y一屏幕連續(xù)增大，所 以屏幕90沒有任何兩個區(qū)有一致的圖案。若觀察相應于一鏡元件28的局部 照相機照片，貝'J根據(jù)于鏡元件28的傾斜，可以在此細節(jié)中看到圖案的不同 區(qū)。于是借助例如在照相機圖像的細節(jié)與屏幕90已知圖案之間實施自動關 聯(lián)的評估裝置，便可以記錄出鏡元件28準確的傾斜。因為照相機可以設置 為，使它記錄多個鏡元件28并使每個鏡元件28單獨顯示屏幕圖案的一個區(qū) 域，所以采用本裝置可以同時確定多個鏡元件28的傾斜。
取代如圖9所示有序的圖案，也可以選擇隨機圖案，只要它有盡可能窄 的自相關函數(shù)。
另一種可能性在于，沿兩個屏幕軸線x一屏幕和y—屏幕采用不同的顏色 分布，并因而可以實現(xiàn)在屏幕上不同位置的色編碼。因此理論上一個對顏色 敏感的照相機91或其他對顏色敏感的傳感器，只有一個像素就足以通過上 述方法確定鏡元件28的傾斜角。因為市場上可買到的彩色數(shù)字照相機中已 經(jīng)直接存在顏色矢量或RGB矢量，所以所述的評估非常簡單和計算工作量很小。
6. 校準-第一實施例
圖10簡化表示一種可以按第一實施例校準測量裝置的配置。校準包括 在反射的投射光34實際的射束偏轉(zhuǎn)與通過測量裝置記錄的信號之間的比較，此投射光34意欲以期望的強度分布給照明系統(tǒng)12的光瞳面照明。但是在這 里闡述的校準也可以在下列情況下被使用，亦即描述鏡元件28取向的信號 并非由上述測量裝置提供，而是由其他傳感器或測量裝置提供。在本文中可 例如考慮，例如在多鏡陣列26上設置在一定程度上從"內(nèi)部"記錄傾斜角的 機電式、壓電式、感應式、電容式或光學傳感器。
在圖10非常簡單地表示的照明系統(tǒng)12的光瞳成形部分92中，由才殳射 光源(例如準分子激光器)產(chǎn)生的投射光32照射多鏡陣列26,以及在其上 面反射后經(jīng)過光瞳光學部件94，被引導到照明系統(tǒng)12的光瞳面96上。因為 適用于達到這種目的的多鏡陣列26的組裝密度通常不超過90%-95%,并因 而在各鏡元件28之間沒有片段或沒有不期望的反射性片段，所以在本實施 例中，入射的投射光32借助微透鏡陣列以較小的投射光束聚焦在鏡元件28 上，如現(xiàn)有技術中例如由WO 2005/026843 A2己知的那樣。
此外，通過單獨的射束5^徑，準直的測量光束62以4交大的入射角a'祐: 引導到多鏡陣列26上。在本實施例中，測量照明裝置包括多個半導體激光 器的布置，激光器從其平的半導體面發(fā)光。借助這種所謂VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直腔面發(fā)射激光器)陣列98，可以針對多鏡陣 列26的每一個鏡元件28,用一個準直的測量光束62照明。為了說明單個可 控性，圖10用虛線表示兩個暫時切斷的測量光束62'的射束路徑。在多鏡陣 列26上反射后，測量光束62照射位置傳感器68,作為經(jīng)檢測器會聚透鏡 66的反射的測量光束64,位置傳感器68設置在檢測器會聚透鏡66的焦平 面上。由于檢測器會聚透鏡66,反射的測量光束64的角度改變促使反射的 測量光束64在位置傳感器68上聚焦的焦點移動。
為了^f交準測量裝置，所述布置還有沖殳射光^r測器100,它設在光瞳面內(nèi) 一個精確預定的位置上，但緊鄰那個可用的光瞳孔，尤其在小于光瞳孔直徑 的1/5的距離。若現(xiàn)在校準各鏡元件28傾斜角的測量，則只將相應的鏡元件 28傾斜，直至從它反射的投射光束34照射光瞳面內(nèi)的投射光檢測器100。 若同時將測量光束62被引導到要校準的鏡元件28上，則此時在位置傳感器 68上確定的焦點位置，可以作為校準值儲存在評估裝置內(nèi)。
為了記錄例如可通過光瞳光學部件94或通過彎曲的4t面30形成的非線 性，有利的是圍繞光瞳孔布置多個，尤其四個投射光^r測器100。這些投射 光;f企測器100也可以設計為4象PM企測器。若每個鏡元件28的傾斜角均按上述方式校準，則測量裝置可用于在照 明系統(tǒng)12工作期間檢測鏡元件28的傾斜并因而檢測光瞳面的照明，為的是 鏡元件28必要時能再調(diào)整。通常這種再調(diào)整是有利的，因為例如由于氣流 或聲波引起的鏡元件28振動可能導致在100 Hz至1000 Hz范圍內(nèi)的高頻干 擾，可導致光瞳面照明不可允許的誤差。
此外，借助描述的校準方法還可以記錄不適當?shù)恼彰?，這是由于多鏡陣 列26的鏡元件28與微透鏡陣列之間緩慢的漂移造成的，微透鏡陣列將投射 光32聚焦在鏡元件28上。這些最初不被測量裝置記錄，因為其經(jīng)歷了其它 漂移。因為各個鏡元件28也甚至可以在照明系統(tǒng)12工作期間對準投射光沖企 測器100，而這不會顯著影響光瞳面的照明，所以校準可以在工作期間按規(guī) 定的時間間隙逐漸為每個鏡元件28重復進行。由此記錄并校正緩慢的漂移。 取決于可能從照明系統(tǒng)12正常的射束路徑提取的投射光的份額有多大，可 以改變時間間隙，或可以以此方式同時4交準個別、 一些或全部鏡元件28。
7.校準-第二實施例
圖11在縱覽圖中示出上面已詳細描述的測量裝置另一種校準方法。4會 本實施例的校準方法也可以獨立于測量裝置使用。因此也可以考慮使用，當 含有有關鏡元件28取向信息的信號，并非由上述測量裝置，而是由其他傳 感器或測量裝置提供時。
尤其是，本實施例的校準方法可以被有利地使用，從而直接校準驅(qū)動鏡 元件28的調(diào)節(jié)參數(shù)，如果選擇多鏡陣列26的一種所謂的前饋(Feed-Forward) 運行方式，其中為了反饋不一定要設置單獨的傳感器或測量裝置。由后面的 說明中可以清楚看出，這基于以下事實為了再校準可能的緩慢作用過程， 如漂移、充電等，尤其可以用低成本快速重復已介紹的校準方法，以及甚至 可以在曝光機10的曝光過程中針對各個鏡元件28實施。
按本實施例，在光瞳面規(guī)定的位置產(chǎn)生一些透射減少50%的區(qū)域102。 為此，可例如在光瞳面內(nèi)或附近設透明的校準板104。這些減少透射的區(qū)域 102，分別有由反射的^:射光束34在光瞳面內(nèi)產(chǎn)生的光斑的尺寸。它們在這 里構成一種校準標尺，它或相對于照明系統(tǒng)12的光軸固定，或可更換地設 在一個準確規(guī)定的位置上并按角度精確取向。采用恰當?shù)姆椒?，透射減少的 區(qū)域104也可以設在已經(jīng)存在的元件上或內(nèi)，例如光瞳光學部件94上。
為了校準鏡元件28，在場平面(field plane)內(nèi)，例如投射物鏡20的物鏡面或像平面內(nèi)，安置強度傳感器。強度傳感器記錄強度分布106，而各個鏡 元件28通過賦予它的反射的投射光束34,沿預定路徑，例如沿坐標軸，照 射光瞳面的不同位置(見圖11右上方曲線圖)。圖11中針對一個鏡元件28 的運動，舉例表示了這種強度分布106，在運動時光斑沿X軸線以光瞳平面 為中心移動，亦即到光軸之外。若來自鏡元件28的反射的投射光束34照射 透射減少的區(qū)域104，則它作為強度的下降被強度傳感器記錄。
以此方式借助恰當?shù)夭贾猛干錅p少的區(qū)域102及相應的評估裝置，后者 記錄強度分布106的最小值以及根據(jù)對區(qū)域104的了解配置在光瞳面內(nèi)部的 規(guī)定的位置，可以校準同時測量多個鏡元件取向的測量裝置的測量信號。由 此將測量裝置確定的鏡元件28的傾斜角，與投射光32照明角的絕對角度位 置聯(lián)系起來，如圖IO右下方的曲線圖所示。
按一項有利的進一步發(fā)展，取代普通的強度傳感器，在場平面內(nèi)采用角 度解析的強度傳感器。由此，不僅可以確定光是否確實照射場平面內(nèi)的點， 而且還可以確定是來自哪些方向的光照射了這一點。因為在該場平面內(nèi)不同 的方向與光瞳面內(nèi)的位置相關聯(lián)，所以借助這種角度解析的強度傳感器，甚 至可以同時校準多個鏡元件28。因此各自照射的透射減少的區(qū)域102應處于 彼此離得盡可能遠的位置，使強度傳感器仍能足夠準確地解析在場平面內(nèi)相 關聯(lián)的方向。
為了防止投射曝光設備10在光瞳面上投射操作過程中，透射減少的區(qū) 域102內(nèi)出現(xiàn)局部強度下降，總是將否則將提供的兩倍這么多反射的投射光 束34引導到要照明的區(qū)域102上。因為這些區(qū)域102的透射如上所述是50 %的量，所以兩倍投射光束34可產(chǎn)生期望的強度。以此方式，盡管校準板 104固定使用，但仍能在光瞳面內(nèi)造成均勻的強度分布。
在上面介紹的實施例中發(fā)生了透射減少約50%，因此這種透射減少區(qū) 102在投射操作時用雙倍的鏡數(shù)，或用雙倍反射的投射光束34照明。透射減 少區(qū)102也可以減少為1/n，其中n是大于或等于2的整數(shù)。在這種情況下， 在各自透射減少區(qū)102投射操作時，用n個反射的投射光束34照明。
在各反射的投射光束34有大約相同強度時，這些實施例是推薦的。然 而若各反射的投射光束34的強度彼此有明顯的差異，則n也可以是一個不 同于整數(shù)的數(shù)。在這種情況下，當投射操作時，透射減少區(qū)102用多個反射 的"t殳射光束34照明，使得對于賦予透射減少區(qū)102的角度，在場平面內(nèi)達到期望的強度。
作為替換，校準板104在正常的投射操作期間，也可以從射束路徑移開。 8.調(diào)整-第一實施例
至此所介紹的設備和方法，適用于確定多鏡陣列26的各個鏡元件28的 傾斜角。 一旦能夠得到有關傾斜角的信息，則必須借助調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證，盡可 能準確遵守傾斜角規(guī)定的設定值。優(yōu)選地，射束偏轉(zhuǎn)元件的全部中性設置的 平均值可以調(diào)整為有至少1/6000的精度。此外，相對于此中性設置的相對設 置可調(diào)整為有至少1/500的精度。
調(diào)整持續(xù)時間t設s(鏡元件28必須在此時間內(nèi)取向)通過這些時間確定， 亦即為了微光刻投射曝光設備10的合理工作，應當在這些時間之內(nèi)改變光 瞳照明。典型地，所述時間處于10ms-50ms范圍內(nèi)。這直接影響調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的帶寬，亦即旨在測量并調(diào)整鏡元件28的傾斜角的頻率。
對于可以排除個別鏡元件28被相鄰鏡元件28或外部影響激振的多鏡陣 列26而言，在有些情況下可以取消主動阻尼，只要多鏡陣列26的機械特性
對于所謂的前饋控制足夠穩(wěn)定。
但盡管如此重復校準個別鏡元件28往往是恰當?shù)?，因為在鏡面30的法 線矢量nv與施加的控制信號sv之間的關系，可由于不同的影響隨時間改變。 這種關系可用公式nv=K(t)*sv表達。其中量K(t)在一般的情況下是一個張量， 因為控制信號sv也可能例如通過靜電彼此影響。如果張量K本身的時間依 賴性取決于外部參數(shù)p,例如溫度，則這些影響可以通過單獨的測量裝置(例 如溫度傳感器)測量。張量不僅是時間t的函數(shù)，而且也是參數(shù)p的函數(shù)(亦 即K^K(t, p))。張量K(t， p)可利用來確定控制信號sv，無須實施重新校準。
然而因為通常決不可能完全抑制一些不確知的影響，所以盡管如此仍然 需要重復校準。例如對于合理的前饋控制，在調(diào)整持續(xù)時間為10ms時，為 了校準測量單個鏡元件28的傾斜角，校準速率為1 kHz(亦即調(diào)整時間的十 分之一)可能是必要的。
在不再能排除由于內(nèi)或外干擾引起振動的多鏡陣列26中，而提供一種 閉式控制回路。在鏡元件28傾斜振蕩典型的固有頻率為1-2 kHz時，對于每 個鏡元件28的各個相應的坐標，得到測量和調(diào)整速率為1-2 kHz,優(yōu)選地 10-20 kHz。在具有至少4000個鏡元件28的多鏡陣列26中，這導致每個坐 標，例如傾斜角或平移，測量速率超過4MHz。為此，可使用控制回路，根據(jù)接受的測量裝置的傳感器信號，該控制回 路直接作用于控制鏡元件28傾斜角的調(diào)節(jié)參數(shù)S,使得盡可能準確地遵守傾
斜角設定值。為此目的，通常使用所謂PID(比例積分微分)調(diào)節(jié)器，它接收 調(diào)節(jié)差e，亦即反射角設定值與實際值之間的偏差，作為輸入信號。然后， 根據(jù)PID調(diào)節(jié)器比例部件(P)、積分部件(I)和微分部件(D)的調(diào)整，相應地確 定調(diào)節(jié)參數(shù)s，它又重新影響反射角的實際值。這種閉式控制回鴻"接所謂的 調(diào)節(jié)頻率f工作。
然而，這里在多鏡陣列26的鏡元件28的調(diào)整方面存在下列問題。首先 傳感器信號的微分往往難以進行，因為測量裝置的傳感器值非常易受不確定 性影響。因此微分在為微分部件(D)核定的調(diào)整環(huán)節(jié)內(nèi)通過不連續(xù)過濾，可 導致強烈的噪聲放大，使得到的調(diào)節(jié)信號無法使用。另一方面，調(diào)節(jié)差e只 能用提供鏡元件28傾斜角測量值的采樣頻率計算。由于鏡元件28巨大的數(shù) 量，例如幾千或甚至數(shù)萬個鏡元件28,極大限制了單個鏡元件28的最大采 樣頻率。由此控制回路也只能以一個與所迷小的采樣頻率相應的調(diào)節(jié)頻率f 工作，從而可導致較大地偏離設定值。
圖12表示控制回路的調(diào)節(jié)方案，它使用基于模型的狀態(tài)評估器，并因 而沒有上面提及的那些缺點?；谀Ｐ偷臓顟B(tài)評估器，以模型為基礎，以及 借助受到可能的不確定性(例如由于測量方法)影響的傳感器信號，估計鏡元 件28當前的傾斜角。為此，基于模型的狀態(tài)評估器借助內(nèi)部模型，根據(jù)(受 不確定性影響的)傳感器信號，計算出估計的狀態(tài)矢量，亦即例如估計的傾 斜角x和估計的傾斜角x點的時間導數(shù)。狀態(tài)矢量也可以包括多個傾斜角和 /或鏡元件28的其他位置參數(shù)以及其動態(tài)特征，例如它們的時間導數(shù)。
然后比較此估算的狀態(tài)矢量與系統(tǒng)的設定狀態(tài)，亦即傾斜角實際的設定 值及其時間導數(shù)。盡管在這里也由反射角設定值通過微分確定傾斜角的時間 導數(shù)，但所述的微分沒有什么困難，因為傾斜角的設定值不受不確定性影響。 除了調(diào)節(jié)差e外，還根據(jù)所述的比較得到調(diào)節(jié)差的時間導數(shù)de，它們共同構 成調(diào)節(jié)差矢量(e， de)。
現(xiàn)在將該調(diào)節(jié)差矢量(e， de)傳輸給一種調(diào)節(jié)算法，它計算控制參數(shù)s并 傳輸給鏡元件28的控制器。圖13中詳細表示了此調(diào)節(jié)算法的調(diào)節(jié)方案。由 圖13可以看出，調(diào)節(jié)算法有三個比例元件，借助它們可以確定不同調(diào)節(jié)部 件的影響。第一個比例元件KP相應于PID調(diào)節(jié)器的比例部件(P)，其中調(diào)節(jié)
26差e僅乘以一個常數(shù)。第二個比例元件KI將為調(diào)節(jié)差e積分的積分器的輸 出信號乘以一個常數(shù)，并因而相應于PID調(diào)節(jié)器的積分部件(I)。第三個比例 元件KD相應于PID調(diào)節(jié)器的微分部件(D)，其中，如上面說明的那樣，將 要傳輸給調(diào)節(jié)算法的調(diào)節(jié)差e的時間導數(shù)de與一個常數(shù)相乘。全部三個調(diào) 節(jié)器部件相加后作為調(diào)節(jié)參數(shù)s輸出。
這種控制回路基于以模型為基礎的狀態(tài)評估器，也可以使用數(shù)字形式的 帶有較強不確定性的測量信號，如采用普通的PID調(diào)節(jié)器的情況。
作為產(chǎn)生以模型為基礎的狀態(tài)評估器的出發(fā)點，推薦使用由文獻已知的 狀態(tài)評估器，它們尤其適用于在估計時考慮測量信號的隨機不確定性，這些 狀態(tài)評估器能相應地適應具體應用情況的要求。這方面的例子是卡爾曼濾波 器(Kalman filter )、擴展的卡爾曼濾波器(EKF)、無線索式(unscented)卡爾曼 濾波器(UKF)或微粒過濾器。
因為這些以才莫型為基礎的狀態(tài)評估器，也可以以高于測量信號的采樣頻 率的速率輸出估計的狀態(tài)矢量(x, x點)，所以盡管鏡元件28數(shù)量巨大和與 此相關聯(lián)地每個鏡元件28低的采樣頻率，調(diào)節(jié)仍能以高的調(diào)節(jié)頻率f進行。 由此鏡元件28傾斜角可以達到足夠的精度。
在卡爾曼濾波器中，在以當前傾斜角的泰勒展開為基礎的運動學模型方 案與動力學模型方案之間加以區(qū)分，該動力學模型方案更加精確地模擬特別
在不提供測量值的時期內(nèi)系統(tǒng)的特性。
此外，所有的調(diào)節(jié)元件可多重或共有地存在，用于調(diào)節(jié)多個鏡元件28。 因此所有的調(diào)節(jié)參數(shù)，例如調(diào)節(jié)參數(shù)s，可以作為矢量，其分量的數(shù)量與鏡 元件28的數(shù)量相同。
對此的一種恰當?shù)膽檬牵刂苹芈愤€借助軟件或FPGA芯片執(zhí)行，因 為尤其以模型為基礎的狀態(tài)評估器可以由此被靈活設計。
9.調(diào)整-第二實施例
具有多鏡陣列26用于照明光瞳面的照明系統(tǒng)12, —個重要的方面是在 調(diào)整各個鏡元件28時可以具有的速度和精度。記錄鏡元件28傾斜的檢測裝 置的關鍵數(shù)據(jù)，在這里通過對照明系統(tǒng)12光瞳成形部分92和照明系統(tǒng)12 的設計所提出的光學和機械方面的總體要求決定。
按一種實施例，多鏡陣列26總共有64x64=4096個鏡元件28，它們各 沿兩條軸線單獨控制以及必須單獨測量其傾斜角。采用迄今現(xiàn)有技術中已知的方案，如此大量的鏡元件28不可能以所要求的精度和根據(jù)對當代投射曝
光設備10的要求決定的短的時間內(nèi)調(diào)整。這是因為，每個鏡元件28應能沿 兩條軸線圍繞給定的中性位置釆取至少±2。，如可能士3。的傾斜角，控制系統(tǒng) 必須掌控這一角度范圍，具有約11微弧度的系統(tǒng)性精度以及約140微弧度 的統(tǒng)計學不確定性。
因此有必要測量鏡位置，并借助控制回路實施修正。在這里，為了測量 全套4096個鏡元件28，可供使用的時間約1 ms,也就是說，必須能在約250 ns內(nèi)以所要求的精度地確定每個鏡元件28的傾斜角。此外，鏡元件的傾斜 角還應各借助測量光束62測量(見圖IO的實施例)，其中，反射的測量光束 64在鏡面30上反射后的傳播方向提供了關于傾斜角的信息。因此，目的在 于足夠迅速地確定所反射的測量光束64的傾斜角。
為此，如上面已說明的那樣，通過使用傅里葉光學部件，例如檢測器會 聚透鏡66，將角度轉(zhuǎn)換為位置并在位置傳感器68上記錄此位置。但由于結(jié) 構空間受限，很難能使用4096個平行的如圖5的實施例中表示的那種檢測 裝置。也就是說，在不投入巨大的費用的情況下，就像在圖IO所示實施例 中那樣，可以分別僅使用一個位置傳感器68和傅里葉光學部件。付出高昂 的代價，大約可以安裝四個檢測裝置，但目前幾乎不可能安裝4096個檢測 裝置。因此要達到的目的是，只用一個位置傳感器68和一個傅里葉光學部 件，便能滿足對測量及控制裝置提出的要求。
為此，圖14顯示一種裝置的示意結(jié)構，借助它可以實施一種倍增法， 這種方法可以僅用 一個位置傳感器6,8,平行和獨立地測量多個鏡元件28。
如在圖10的實施例中已提及的那樣，作為測量照明的光源可使用激光 器二極管的排列，即所謂VCSEL陣列98。這種具有64x64個陣點的正方形 或六邊形網(wǎng)格的VCSEL陣列98，已經(jīng)可以在市場上買到。借助矩陣驅(qū)動， 其中分別在行或列中的陽極和陰極互相連接，可以同時獨立地控制達64個 例如在一行內(nèi)的激光器二極管。激光器二極管的光，通過固定安裝在VCSEL 陣列98上的微透鏡陣列的準直器會聚透鏡60，聚焦在多鏡陣列26上。
作為位置傳感器68，可考慮已商品化的不同方案。具有約4MHz帶寬 以及其噪聲仍還允許所要求的測量精度的位置傳感器68，在市場上已經(jīng)可以 買到，它也簡稱PSD(例如SiTek的2L4型)。但因為每個鏡元件28的測量時 間只允許約250 ns，所以這種位置傳感器68鑒于測量速度已限制了其工作能力。已經(jīng)在尋找位置傳感器68的替代方案，其可實現(xiàn)要求的空間分辨率 和允許更短的測量時間。因此本發(fā)明涉及各種類型的檢測器，其中SiTek的 2L4 PSDs的數(shù)據(jù)可^皮作為出發(fā)點。
根據(jù)PSD、放大器電路和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的已發(fā)表的數(shù)據(jù)，可以推斷出理 論上可達到的統(tǒng)計學位置誤差。因為它略小于要求，因此理論上可以通過時 分倍增來分析鏡元件28。VCSEL陣列98的激光器二極管在這里相繼地接通， 所以僅被一個鏡元件28反射的測量光束64分別照射位置傳感器68。然而， 由于激光器二極管和位置傳感器68有限的帶寬，測量所需的時間被縮短到 小于100ns。這種方法在下文中稱為"順序"法，因為光源嚴格地相繼接通以 及一次僅一個被分別照明。
為了對抗限制性因素，例如位置傳感器68的信號上升時間、DC偏離及 其漂移、以及放大器的l/f噪聲，激光器二極管并不相繼地連接和斷開，而 是例如以四或八個激光器二極管成組同時工作。當然， 一個組的各個激光器 二^l管的強度用不同頻率正弦形地調(diào)制。由于相位每丈感地4企測位置傳感器68 的電極電流，亦即它的輸出信號，在位置傳感器68不同位置反射的不同測 量光束64的部分，按其調(diào)制的頻率分開。簡單地說，按本發(fā)明的方法類似 于用多個并行工作的鎖定;^文大器的測量方法。
由此減少位置傳感器68的信號上升時間嚴格地限制測量裝置工作能力 的作用。因此可以在所述帶寬范圍內(nèi)并除此之外在振幅減小的情況下實現(xiàn)多 個鏡元件28傾斜角的測量。此外，消除了所有DC效應，亦即偏離、漂移 和l/f噪聲的影響。例如通過放大器的AC耦合，可以取消對于位置傳感器 68的PSD偏壓所需的差動放大器，從而消除其噪聲。此外，"死時間"(此時 系統(tǒng)穩(wěn)定化和不可能測量)的影響也顯著減小。
作為AC耦合的副效果，還提高了位置傳感器68的數(shù)字化傳感器信號 的質(zhì)量，因為與使用的測量方法無關的最新 一代的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了僅在 AC耦合時才達到最高分辨率。
與已知的鎖定原理不同，系統(tǒng)不是用一種頻率而是用多種頻率同時調(diào) 制。就此特點而言，本系統(tǒng)有些類似于傅里葉干涉儀。
特別選擇頻率和數(shù)據(jù)記錄時間，使得可以利用嚴格的周期性邊界條件。 因此也可以由非常短的數(shù)據(jù)流實現(xiàn)無誤差的傅里葉分析，以及沒有必要如在 鎖定放大器中那樣使用平化或倍增式"窗口 "。盡管與所說明的方法容易看出的優(yōu)點相比還存在一些缺點，然而這些缺
點可易于克服
位置傳感器68能處理的最大光強度受到限制。因此在多個光源同時照 明時，應當減小每個光源的亮度，從而降低信號幅度與噪聲比。然而這種幅 度損失通過更長的可用測量時間補償，因此限制最大光強度自身不會帶來附 加的測量誤差。
基于頻率的選擇(見下文)，需要大于4MHz的帶寬。同時調(diào)制的光源越 多，所需帶寬越大。由于位置傳感器68有限的帶寬，在頻率較高時信號幅 度較小，并因而統(tǒng)計學誤差較大。
為了卓有成效地實施技術，關鍵是正確選擇測量頻率。為了避免在傅里 葉分析中的窗口問題，選擇頻率，從而在測量間隙分別測量每個頻率的整數(shù) 周期。因此對于所有頻率，測量間隙的邊界是周期性的邊界條件。因此不需 要窗口，以及測量信號準確地正交，從而防止在傅里葉分析時的信道串擾。
VCSELP車列98及其電子設備表明，在驅(qū)動信號與發(fā)光度之間是非線性 關系。因此除測量頻率外，光場還含有其諧波。如果一個激光器二極管的這 種諧波與另一個激光器二極管(亦即另一個鏡元件28)的測量頻率重合，則賦 予此另一個激光器二極管的測量結(jié)果被損害。因此應當沒有一個測量頻率是 另一個測量頻率的多倍。為了確保這一點，頻率作為素數(shù)分布在帶寬內(nèi)。
在此具體例子中適用的是，每個鏡的測量周期達到250ns。當四個光源 同時活動時，需要四個頻率，以便同時分析四個鏡元件28。因此這種測量持 續(xù)時間為1 ps(忽略數(shù)量級為200 ns的過渡時間)。因此周期性邊界條件適用 于那些是1 MHz多倍的頻率。因此，1 MHz前四個素數(shù)的多倍是，頻率2 MHz、 3MHz、 5MHz和7MHz。在同時測量八個時，間隙為2ps長以及測 量頻率為1、 1.5、 2.5、 3.5、 5.5、 6.5、 8.5和9.5 MHz。頻率數(shù)量的最佳選 擇，取決于位置傳感器68的帶寬。通過模擬得出，對于Silek2L4和要求的 關鍵數(shù)據(jù)的最佳值處于四個與八個頻率之間，準確的值也可以通過實驗確 定。因為素數(shù)的密度隨值的增大而減小，所以隨著測量頻率數(shù)增加帶寬也增 大，由此降低位置傳感器68可使用的信號幅度，這再次影響精度。
由于可以在位置傳感器68上檢測到最大值的有限的總強度，也必須選 擇光源的發(fā)光度，使得不超過位置傳感器68的飽和極限。為此，合理的是 應將光源控制為使最大總強度盡可能小，由此可將每個光源的平均功率調(diào)整
30得盡可能高。因為頻率通過素數(shù)分布確定，以及每個光源有相同的幅度，所 以最大總發(fā)光度可通過調(diào)整相對相位最小化。非線性數(shù)值最小化的結(jié)果是， 僅通過恰當選擇相位，便能達到顯著減小最大強度。最大值用單個最大強度
的多倍表達，例如在4個光源時為2.93，在6個光源時為4.33，在8個光源 時為5.57。
與前述順序采樣鏡元件(不調(diào)制)相比，所介紹的方法突出的優(yōu)點是，位 置傳感器68的速度并不意味著對于測量精度根本性的限制。原則上可以任 意迅速地測量，盡管由于降低了信號幅度使測量精度受損。不過由此可以設 想(以及在計算裝置中通過相應地設計評估軟件易于實現(xiàn))，依據(jù)指令在不同 速度與精度之間轉(zhuǎn)換。因此例如當測量誤差較大時，對于鏡的主動阻尼可以 將所有鏡調(diào)整為0.2 ms的釆樣時間，以及在全精度時對于實際的調(diào)整過程重 新返回為1 ms。當純粹順序測量時，用SiTek2L4不再能達到測量頻率0.2 ms。 因此本方法在給定的條件下(亦即當用SiTek的2L4應達到采樣時間為0.2 ms，以便主動阻尼)不僅是一種有利的方案，而甚至有可能是唯一可行的方 案。
為了執(zhí)行所述的測量方法需要下列部件
包括多個光源的測量照明裝置，它設有恰當數(shù)量的主控放大器，從而 使4、 6、 8等成一組的光源可以同時工作。
信號發(fā)生器，它可以產(chǎn)生頻率^相位相關的正弦信號，其中信號的數(shù) 量與同時控制的光源數(shù)量相同。為此，按DDS原理(Direct Digital Synthesis: 直接數(shù)字式合成器)的發(fā)生器是非常適用的。
四個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，它們將位置傳感器68預放大的信號數(shù)字化。因為 這種技術以同步檢測為基礎，所以轉(zhuǎn)換器的時鐘源可以由與信號發(fā)生器的時 鐘相同的基準導出。
計算裝置，它可以評估模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的傳感器信號。對于此類任務合 理的是，在這里使用可編程的邏輯單元，例如FPGA(Field-Programmable Gate Array:現(xiàn)場可編程門陣列)。因此計算裝置(FPGA)有下列主任務
o收集四個ND轉(zhuǎn)換器的測量數(shù)據(jù)。
o數(shù)字地產(chǎn)生頻率與光源頻率相同的正弦和余弦信號。
o用A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)倍增正弦和余弦信號。這使得每個使用的頻率得 到8個乘積。O經(jīng)過在測量間隙累加這些乘積。這些和凄t給出未標準化的0。和90° 分量，由它們通過二次加法可以確定各自輸入信號的幅度。
由這些幅度，通過簡單的加法、減法和除法，確定各自鏡的2D角度位 置。這些運算可有比較多的時間，因為這種運算每個鏡只須實施兩次。
通過利用在現(xiàn)代化的FPGAs中可提供的計算裝置，可以在單個的FPGA 中用適度的費用完成此項任務。
由圖14可見FPGA包括主功能在內(nèi)的電子裝置方塊圖。
在計算單元108中只畫有計算量大的運算。"MAC單元"是乘法-力。法單 元，它以8*11倍的形式提供，其中n是光源的數(shù)量，它們同時用不同的頻率 調(diào)制。除計算單元108(它作為FPGA的"Firmware，，執(zhí)行以及不直接在硬件內(nèi) 表現(xiàn)出來)外，本系統(tǒng)與慣用的"順序，，測量方法非常類似，由此可以低成本制 成。在此簡圖中，已經(jīng)主要在FPGA(D/A轉(zhuǎn)換器在右下方)中集成了 DDS裝 置的功能，盡管這也可以用市場上的DDS構件執(zhí)行。
10.結(jié)束語
上面結(jié)合光瞳面的照明提及的測量和設備，毫無疑問也可以有利地被用 于主動式掩模，其中同樣設微鏡排列作為可控元件。
同樣，多鏡陣列可以用其他反射或透射元件替代，只要它們能使入射光 在元件的不同分區(qū)內(nèi)通過施加控制信號沿不同方向偏轉(zhuǎn)。這些不同的可供選 擇的結(jié)構，可例如包括光電或聲光元件，在它們中通過使得適用的材料受到 電場或超聲波的影響，可以改變折射率。折射率的這種改變可被用于達到期 望的光偏轉(zhuǎn)。
盡管借助所附實施例詳細說明了;本發(fā)明，但對于本領域技術人員明顯的 是，可以就省略一些已說明的特征和/或?qū)⒔榻B的特征組合而言，替代或改進 是可能的，且并不脫離所附權利要求書請求保護的范圍。
權利要求
1.一種微光刻投射曝光設備(10)的照明系統(tǒng)(12)，包括光瞳面和用于光瞳面可變地照明的、由優(yōu)選地可單獨控制的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)組成的基本上平面狀的布置，其中，根據(jù)施加到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號，每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)允許入射到所述射束偏轉(zhuǎn)元件上的投射光束(32)偏轉(zhuǎn)，其特征在于，至少一個測量照明裝置(54、56、58、60；88；90；98)，用它可以將與投射光束(32)無關的測量光束(36)被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上，檢測裝置，通過它可以記錄在由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)偏轉(zhuǎn)后的測量光束(38)，以及評估單元，用于根據(jù)檢測裝置提供的測量信號確定投射光束(32)的偏轉(zhuǎn)。
2. 按照權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述測量光束(36)可以入射方向(50、 50')被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上，該入射方向(50、 50')不同于賦予射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的投射光束(32)照射所述射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的入射方向(40)。
3. 按照權利要求2所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的測量光束(36)的入射方向(50、 50')，與所述賦予射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的才殳射光束(32)的入射方向(40),在入射角和/或方位角方面不同。
4. 按照權利要求3所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的測量光束(36)的入射方向(50)的方位角，與所述賦予射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的投射光束(32)的入射方向(40)的方位角，彼此相差超過30°，優(yōu)選地超過60。，尤其相差約90。。
5. 按照上述任一項權利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述測量光束(36)可以入射方向(50、 50')被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上，確立該入射方向(50、 50'),使得所述測量光束(36)可以不照射光瞳面，而與通過射束偏轉(zhuǎn)元件(28)造成的射束偏轉(zhuǎn)無關。
6. 按照上述任一項權利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述射束偏轉(zhuǎn)元件(28)是有反射鏡面(30)的可傾斜的鏡。
7. 按照權利要求6所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述鏡可繞兩條優(yōu)選地互相正交布置的傾凍+軸線傾名牛。
8. 按照權利要求6或7所述的照明系統(tǒng)，其特征為，通過評估裝置還可以確定反射鏡面(30)的曲率。
9. 按照權利要求8所述的照明系統(tǒng)，其特征為，多條測量光束(36)可被引導到單個鏡面(30)上；以及，基于測量光束(36)在彎曲的鏡面(30)上經(jīng)歷的不同偏轉(zhuǎn)，通過評估裝置可確定曲率。
10. 按照權利要求8所述的照明系統(tǒng)，其特征為，通過檢測裝置可記錄測量光束(36)的橫截面；以及，基于所確定的橫截面，通過評估裝置可確定曲率。
11. 按照上述任一項權利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于殼體(82)，其中安裝射束偏轉(zhuǎn)元件(28),以及，殼體(82)有對測量光束(36)和投射光束(32)透明的窗口(84)。
12. 按照權利要求11所述的照明系統(tǒng)，其特征為，通過測量照明裝置(88)可以將p-偏振的測量光束(36)以布魯斯特角被引導到窗口 (84)上。
13. 按照權利要求12所述的照明系統(tǒng)，其特征為，通過測量照明裝置(88)可以產(chǎn)生p-偏振的測量光束(36)，或可以將不同偏振的測量光束(36)轉(zhuǎn)換為p-偏振的測量光束(36)。
14. 按照權利要求12所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述測量照明裝置(88)包含光源(54; 98)和偏振器(88)，該偏振器(88)僅透射p-偏振的測量光束(36)。
15. 按照權利要求11至14之一所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述透明的窗口 (84)帶有抗反射層(86)，該抗反射層(86)對于入射的投射光(32)優(yōu)化；以及，所述測量光束(36)的波長大于所述抗反射層(86)的厚度。
16. 按照上述任一項權利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征為，在測量照明裝置(54、 56、 58、 60; 88; 98)與射束偏轉(zhuǎn)元件(28)之間，設置入射側(cè)光學系統(tǒng)(56、 58、 60)。
17. 按照權利要求16所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述入射側(cè)光學系統(tǒng)(56、 58、 60)包括至少一個用于產(chǎn)生平行光束(62)的準直器(56、 58、 60)。
18. 按照權利要求17所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述入射側(cè)光學系統(tǒng)(56、 58、 60)包括會聚透鏡(60)的布置，其中的每一個會聚透鏡(60)精確地配屬于 一個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)。
19. 按照上述任一項權利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征為，在射束偏轉(zhuǎn)元件(28)與檢測裝置之間，設置出射側(cè)光學系統(tǒng)(66; 70、 72、 74)。
20. 按照權利要求19所述的照明系統(tǒng)，其特征為，檢測裝置有多個具有空間解析的圖像記錄器(68);以及，所述出射側(cè)光學系統(tǒng)(66; 70、 72、 74)包括至少一個會聚透鏡(66),在其焦平面內(nèi)設置圖像記錄器(68)中的至少一個。
21. 按照權利要求20所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述出射側(cè)光學系統(tǒng)(66; 70、 72、 74)包括會聚透鏡(66)的布置，其中的每一個會聚透鏡(66)精確地配屬于一個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)。
22. 按照權利要求20或21所述的照明系統(tǒng)，其特征為，為每一個會聚透鏡(66)精確地配設一個有空間解析的圖像記錄器(68)。
23. 按照權利要求21或22所述的照明系統(tǒng)，其特征在于一物鏡(70、72、74)，它使射束偏轉(zhuǎn)元件(28)布置投射在會聚透鏡(66)布置上。
24. 按照權利要求23所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述物鏡(70、 72、74)、所述射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的布置以及所述會聚透鏡(66)布置滿足交線條件。
25. 按照上述任一項權利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述檢測裝置包括至少一個設計為4象限檢測器的圖像記錄器(68)。
26. 按照權利要求1至15之一所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述至少一個測量照明裝置(90)產(chǎn)生一照明圖案，測量光束從該照明圖案出射；以及，所述檢測裝置是照相機，借助它可以記錄由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)偏轉(zhuǎn)后的圖案的細節(jié)。
27. 按照權利要求26所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述圖案沒有兩個相同一致的部分。
28. :接照;K利要求26或27所述的照明系統(tǒng)，其特4i為，所述圖案通過照明的屏幕來產(chǎn)生。
29. 按照權利要求26或27所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述圖案通過透射照明的屏幕來產(chǎn)生。
30. 按照權利要求26至29之一所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述照相機記錄多個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)。
31. 按照權利要求26至30之一所述的照明系統(tǒng)，其特征為，它包括評估單元，該評估單元可以在圖案內(nèi)找到被照相機記錄的圖案的細節(jié)。
32. 按照權利要求26至31之一所述的照明系統(tǒng)，其特征為，所述評估裝置可以實施圖案的細節(jié)與圖案之間的自相關。
33. —種用于校準測量或控制參數(shù)的設備，所述測量或控制參數(shù)在分析或控制由優(yōu)選可單獨控制的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的平面狀布置時出現(xiàn)，借助此布置可以為微光刻投射曝光設備(10)的照明系統(tǒng)(12)的光瞳面可變地照明，其中，每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)允許根據(jù)施加到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號，偏轉(zhuǎn)入射到射束偏轉(zhuǎn)元件上的4更射光束(32)，其特征為可以在照明系統(tǒng)(12)的光瞳面內(nèi)或附近，設置具有一些校準標記(102)的校準板(104),這些校準標記(102)的透射能力與它們周圍區(qū)域的透射能力不同。
34. 按照權利要求33所述的設備，其特征為，所述校準板(104)在投射工作期間可以從光路中取走。
35. 按照權利要求33所述的設備，其特征為，所述校準標記(102)有與照明光斑的尺寸及形狀相應的尺寸和形狀，照明光斑由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)在校準板(104)的位置上產(chǎn)生，其中，校準標記(102)有一種與校準標記(102)周圍區(qū)域的透射能力相比低1/N倍的透射能力，其中N是一個整數(shù)。
36. 按照權利要求35所述的設備，其特征為，所述校準板(104)在投射工作期間留在光路內(nèi)。
37. 按照權利要求33至36之一所述的設備,其特征為，所述校準板(104)可通過替換設備更換。
38. —種用于校準測量或控制參數(shù)的設備，所述測量或控制參數(shù)在分析或控制由優(yōu)選可單獨控制的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)組成的平面狀布置時出現(xiàn)，借助此布置可以為微光刻投射曝光設備(10)的照明系統(tǒng)(12)的光瞳面可變地照明，其中，每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)允許根據(jù)施加到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號，偏轉(zhuǎn)入射到射束偏轉(zhuǎn)元件上的投射光束(32),其特征在于，投射光檢測器(IOO)，它在可利用的光瞳孔外部設置，在光瞳面內(nèi)或附近，控制單元，通過它可控制射束偏轉(zhuǎn)元件(28)，使得各個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)相繼或多個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)同時將照射它們的投射光束(32)被引導到所述投射光檢測器(100)上，以及評估單元，通過它可以將由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)造成的偏轉(zhuǎn)與由投射光檢測器(l OO)確定的位置互相關聯(lián)。
39. 按照權利要求38所述的設備，其特征為，所述投射光檢測器(IOO)設置為與可利用的光瞳孔有一個距離，該距離小于可利用的光瞳孔的直徑的1/5。
40. 按照權利要求38或39所述的設備，其特征為，所述投射光;f企測器 (100)有具有空間解析的傳感器。
41. 按照權利要求38至40之一所述的設備，其特征在于多個投射光檢 測器(IOO),它們沿光瞳孔的圓周排列。
42. 按照權利要求38至41之一所述的設備，其特征為，通過控制裝置 可控制各個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)相繼或多個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)同時，在投射曝 光設備(10)內(nèi)實施曝光期間，使得入射到它們上的投射光束(32)可被引導到 投射光檢測器(100)上。
43. 按照權利要求38至41之一所述的設備，其特征為，通過控制裝置 可控制各個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)相繼或多個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)同時，在由投射 曝光設備(10)規(guī)定的曝光間歇期間，使得入射到它們上的投射光束(32)可被 引導到投射光檢測器(100)上。
44. 一種用于調(diào)整由優(yōu)選可單獨控制的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)組成的平面狀 布置的調(diào)整設備，借助此平面狀布置可以為微光刻投射曝光設備(l0)的照明 系統(tǒng)(12)的光瞳面可變地照明，其中，每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)允許根據(jù)施加 到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號，偏轉(zhuǎn)入射到射束偏轉(zhuǎn)元件上的投射光束 (32),其特征在于a) 可產(chǎn)生測量信號的測量裝置，b) 基于模型的狀態(tài)估算器，借助該狀態(tài)估算器利用測量信號可以確定 估計的狀態(tài)矢量，該狀態(tài)矢量體現(xiàn)由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)引起的偏轉(zhuǎn)及其時間 導數(shù)，c) 調(diào)節(jié)器，對其可輸入估算的狀態(tài)矢量和由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)引起的偏 轉(zhuǎn)及其時間導數(shù)的設定值，以及，借助該調(diào)節(jié)器通過控制參數(shù)可以控制施加 在射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號。
45. 按照權利要求44所述的調(diào)整設備，其特征為，所述基于模型的狀 態(tài)估算器可以按一定的時鐘頻率輸出估算的狀態(tài)矢量，該時鐘頻率高于產(chǎn)生 測量信號的時鐘頻率。
46. 按照權利要求44或45所述的調(diào)整設備，其特征為，所述基于模型 的狀態(tài)估算器是卡爾曼濾波器。
47. —種用于同時記錄一些測量信號的測量設備，這些測量信號在分析 或控制由優(yōu)選可單獨控制的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)組成的平面狀布置時出現(xiàn)，借 助此布置可以為微光刻投射曝光設備(10)的照明系統(tǒng)(12)的光瞳面可變地照 明，其中，每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)允許根據(jù)施加到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控 制信號，偏轉(zhuǎn)入射到射束偏轉(zhuǎn)元件上的才殳射光束(32),其特征在于a) 測量照明裝置，通過它可同時將多個測量光束^C引導到所述布置上， 該多個測量光束的強度用不同頻率調(diào)制；b) 傳感器，可在該傳感器上取得測量信號，以及通過該傳感器可以同 時記錄多個從所述布置反射的測量光束，c) 評估單元，它分開所述測量信號的對應于各不同頻率的成分并賦予各個測量光束。
48. 按照權利要求47所述的設備，其特征為，所述評估單元按鎖定原 理工作。
49. 按照權利要求47或48所述的設備，其特征為，所述不同頻率中沒 有一個頻率是另 一個頻率的整數(shù)倍。
50. 按照權利要求47至49之一所述的設備，其特征為，通過所述測量 照明裝置可同時將四個測量光束被引導到所述布置上，所述四條測量光束的 強度分別用頻率2MHz、 3MHz、 5MHz或7MHz調(diào)制。
51. 按照權利要求47至49之一所述的設備，其特征為，通過測量照明 裝置可同時將八個測量光束被引導到布置上，這八條測量光束的強度分別用 頻率1 MHz、 1.5畫z、 2.5 MHz、 3.5 MHz、 5.5 MHz、 6.5 MHz、 8.5顧z 和9.5MHz調(diào)制。
52. 按照權利要求47至51之一所述的設備，其特征為，所述評估單元 具有測量間隙，在測量間隙期間可以評估測量信號，以及該測量間隙選擇為， 對于所有不同的頻率可分別測量整數(shù)的周期。
53. 按照權利要求47至52之一所述的設備，其特征為，通過恰當確定 在各測量光束用不同頻率調(diào)制的強度之間的相對相位，使得等于各個測量光 束強度之和的總強度最小化。
54. —種用于在微光刻投射曝光設備的照明系統(tǒng)內(nèi)控制至少1000個反 射或透射性射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的設備，其特征為所述射束偏轉(zhuǎn)元件(28)全 部中性位置的平均值可以1/6000的精度來調(diào)節(jié)；以及，偏離中性位置的位置可以1/500的精度來調(diào)節(jié)。
55. 按照權利要求54所述的設備，其特征為，所述全體射束偏轉(zhuǎn)元件 (28),可以在短于50 ms的時間內(nèi)，尤其短于10 ms的時間內(nèi)調(diào)整。
56. —種用于確定在微光刻投射曝光設備(10)的照明系統(tǒng)(12)內(nèi)投射光 束偏轉(zhuǎn)的方法，其中，該照明系統(tǒng)(12)包括光瞳面和用于該光瞳面可變地照 明的、由優(yōu)選地可單獨控制的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)組成的基本上平面狀的布置， 其中，每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)允許施加到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號的 函數(shù)，偏轉(zhuǎn)入射到射束偏轉(zhuǎn)元件上的投射光束(32),其特征為與投射光束(32)無關的測量光束(36)被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上； 測量光束(38)在由射束偏轉(zhuǎn)元件(28)偏轉(zhuǎn)后受到記錄；以及， 由此確定賦予射束偏轉(zhuǎn)元件(28)的4殳射光束(32)的偏轉(zhuǎn)。
57. —種用于確定物鏡內(nèi)光學元件、尤其是微光刻技術物鏡內(nèi)光學元件 表面變化的設備，其特征為設有至少一個測量照明裝置(54、 56、 58、 90)， 借助它用至少一個測量射束(36、 62)給要檢查的光學元件(26)照明，該測量 射束(36、 62)的入射方向與一個或多個物鏡射束(32)的入射方向不同，以及， 設有至少一個檢測裝置(68)，它記錄測量射束在與要檢查的光學元件表面相 互作用后的改變。
58. 按照權利要求57所述的設備，其特征為，將該設備布置，使得要 確定的表面改變是至少一個表面區(qū)的表面法線的角度變化。
59. 按照權利要求57或58所述的設備，其特征為，將該設備布置為， 使要檢查的光學元件(26)是一個鏡元件或多個鏡元件，尤其是多鏡陣歹'J(Multi Mirror Array MMA)。
60. 按照權利要求57至59之一所述的設備，其特征為，所述測量射束 (36、 62)的入射方向與一個或多個物鏡射束(32)的入射方向，在它們的入射 角和/或入射方位角方面不同。
61. 按照權利要求60所述的設備，其特征為，所述入射方位角相對于 要檢查的光學元件的表面法線相差大于30。，優(yōu)選地大于60。，尤其約90。的 旋轉(zhuǎn)角度。
62. 按照權利要求57至61之一所述的設備，其特征為，在所述測量照 明光源(54)與要檢查的光學元件(26)之間和/或在要檢查的光學元件(26)與所 述檢測裝置(68)之間，分別設置光學系統(tǒng)。
63. 按照權利要求62所述的設備，其特征為，所述測量照明光源(54) 的光學系統(tǒng)(56、 60)有至少一個準直器，尤其是具有微透鏡陣列(60)的孔板 (56),其中，孔板設在微透鏡的焦平面內(nèi)，用于產(chǎn)生平行射束。
64. 按照權利要求62或63所述的設備，其特征為，所述檢測裝置的光 學系統(tǒng)有至少一個會聚透鏡，優(yōu)選地微透鏡陣列(66),從而尤其在會聚透鏡 的焦平面內(nèi)，造成要檢查的表面的至少一個區(qū)域的傅里葉變換，其中，在透 鏡焦平面內(nèi)設置至少一個，優(yōu)選地多個，尤其與微透鏡的數(shù)量相應的位置傳 感器(68)。
65. 按照權利要求62至64之一所述的設備，其特征為，所述檢測裝置 的光學系統(tǒng)有一光學部件(70)，它在遵守交線條件的情況下，將要檢查的表 面的至少一個區(qū)域，投射到至少一個會聚透鏡(66)上，尤其透鏡陣列上，特 別是微透鏡陣列上，其中，在光學透鏡的焦平面內(nèi)為透鏡陣列中每個光學透 鏡，設置至少一個，優(yōu)選地一個位置傳感器(68)。
66. 按照權利要求64或65所述的設備，其特征為，所述檢測裝置的光 學系統(tǒng)有一光學部件(70),它根據(jù)要檢查表面的表面法線的取向，使得在相 關的表面區(qū)內(nèi)反射的射束以規(guī)定的入射角射到為該檢測裝置的位置傳感器 (68)配設的光學透鏡(66)上，尤其是一透鏡陣列的透鏡上。
67. 按照權利要求65或66所述的設備，其特征為，所述光學部件是中 繼光學部件(70),包括兩個會聚透鏡(72、 74)。
68. 按照權利要求57至67之一所述的設備，其特征為，所述檢測裝置 包括至少一個，優(yōu)選地多個形式上為4象限檢測器和/或位置敏感式二維檢測 器的位置傳感器(68)。
69. —種用于確定物鏡內(nèi)光學元件、尤其是微光刻技術物鏡內(nèi)光學元件 表面變化的方法，其特征為設有至少一個測量照明裝置，借助它用至少一 個測量射束給要^r查的光學元件照明，所述至少一個測量射束的入射方向與 一個或多個物鏡射束的入射方向不同，以及，設有至少一個^r測裝置，它記 錄測量射束在與要檢查的光學元件表面相互作用后的改變。
70. 按照權利要求69所述的方法，其特征為，使用按照權利要求1至 12之一所述的設備。
71. 按照權利要求69或70所述的方法，其特征為，確定物鏡內(nèi)光學元 件表面的變化與物鏡的使用同時進行。
72.按照權利要求69至71之一所述的方法，其特征為，確定物鏡內(nèi)光學元件表面的變化連續(xù)不斷地進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微光刻投射曝光設備(10)的照明系統(tǒng)(12)，包括光瞳面和由優(yōu)選地可單獨控制、用于光瞳面可變地照明的射束偏轉(zhuǎn)元件(28)組成的基本上平面狀的布置?？梢愿鶕?jù)施加在射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上的控制信號，通過每個射束偏轉(zhuǎn)元件(28)使得入射到它上的投射光束(32)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。測量照明裝置(54、56、58、60；88；90；98)將與投射光束(32)無關的測量光束(36)被引導到射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上。檢測裝置檢測在射束偏轉(zhuǎn)元件(28)上偏轉(zhuǎn)后的測量光束(38)。評估單元根據(jù)檢測裝置提供的測試信號確定投射光束(32)的偏轉(zhuǎn)。
文檔編號G03F7/20GK101636696SQ200880004238
公開日2010年1月27日 申請日期2008年2月6日 優(yōu)先權日2007年2月6日
發(fā)明者關彥彬, 安德拉斯·G·梅杰, 弗洛里安·巴赫, 斯蒂芬·澤爾特, 曼弗雷德·莫爾, 簡·霍恩, 約翰尼斯·萬格勒, 約翰尼斯·艾森門格, 達米安·菲奧爾卡, 邁克爾·帕特拉, 邁克爾·萊, 馬庫斯·德岡瑟 申請人:卡爾蔡司Smt股份公司