包括光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)的用于微光刻的投射曝光設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于微光刻的投射曝光設(shè)備(10)，包含形成曝光光束路徑的多個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)，并且包含距離測(cè)量系統(tǒng)(30、130、230)，用于測(cè)量光學(xué)組件(M1-M6)中的至少一個(gè)和參考元件(40、140、240)之間的距離。所述距離測(cè)量系統(tǒng)包含頻率梳發(fā)生器(32、132、232)，其構(gòu)造成產(chǎn)生具有梳狀頻譜的電磁輻射(36、236)。
【專利說明】包括光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)的用于微光刻的投射曝光設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年7月19日提交的德國專利申請(qǐng)N0.102012212663.5的優(yōu)先權(quán)。該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為引用并入本專利申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種用于微光刻的投射曝光設(shè)備，包含形成曝光光束路徑的多個(gè)光學(xué)組件。另外，該投射曝光設(shè)備包含距離測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種在用于微光刻的投射曝光設(shè)備中進(jìn)行距離測(cè)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]用于微光刻的高效投射曝光設(shè)備對(duì)例如在掩模母版和晶片的掃描移動(dòng)期間產(chǎn)生的振動(dòng)激勵(lì)敏感地反應(yīng)。這種振動(dòng)激勵(lì)導(dǎo)致該投射曝光設(shè)備的光學(xué)組件相對(duì)于其在光束路徑中的期望位置偏斜，這導(dǎo)致成像像差。根據(jù)減少這些效應(yīng)的一個(gè)方法，連續(xù)地測(cè)量光學(xué)組件的位置。關(guān)于所測(cè)量的偏斜，實(shí)施相應(yīng)的校正措施?；陔娙莸幕蛞苿?dòng)線圈形式的動(dòng)態(tài)傳感器被設(shè)想用于進(jìn)行位置測(cè)量。這種傳感器(由設(shè)計(jì)控制)必須定位成十分靠近要測(cè)量的區(qū)域，這會(huì)導(dǎo)致漂移(例如熱漂移)，并損害該傳感器的測(cè)量精度。而且，這些傳感器又對(duì)光學(xué)組件的動(dòng)態(tài)行為有不利的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明之目的是提供一種包含距離測(cè)量系統(tǒng)的用于微光刻的投射曝光設(shè)備和一種在投射曝光設(shè)備中進(jìn)行距離測(cè)量的方法，由此可以解決上述問題，特別地，可以改進(jìn)的精度對(duì)光學(xué)組件實(shí)施距離測(cè)量，并盡可能不會(huì)同時(shí)損害該光學(xué)組件的動(dòng)態(tài)行為。該距離測(cè)量?jī)?yōu)選地從比較大的距離來實(shí)現(xiàn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的達(dá)成效果
[0007]根據(jù)本發(fā)明，可例如利用用于微光刻的投射曝光設(shè)備來實(shí)現(xiàn)上述目的，該投射曝光設(shè)備包含形成曝光光束路徑的多個(gè)光學(xué)組件。另外，所述投射曝光設(shè)備包含距離測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量光學(xué)組件中的至少一個(gè)和參考元件之間的距離。所述距離測(cè)量系統(tǒng)包含頻率梳發(fā)生器，其構(gòu)造成產(chǎn)生具有梳狀頻譜的電磁輻射。
[0008]梳狀頻譜應(yīng)理解為具有以均勻間隔布置的多條離散線的頻譜。在本文中，離散線是線寬為距相應(yīng)相鄰線的距離的至多1/10、尤其至多1/100或至多1/1000的線。
[0009]換言之，根據(jù)本發(fā)明的距離測(cè)量系統(tǒng)相對(duì)于相關(guān)光學(xué)組件上的至少一個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量光學(xué)組件中的至少一個(gè)和參考元件之間的距離。光學(xué)組件可以是例如該投射曝光設(shè)備的曝光光束路徑的透鏡元件或反射鏡。該距離測(cè)量系統(tǒng)包含頻率梳發(fā)生器。頻率梳發(fā)生器可以各種方式(下面更詳細(xì)地描述)用在距離測(cè)量系統(tǒng)中。使用這種頻率梳發(fā)生器使得可以十分高的精度實(shí)施距離測(cè)量。同時(shí)，所述測(cè)量可以光學(xué)地并由此非接觸地從比較大的距離實(shí)現(xiàn)，結(jié)果，不會(huì)損害該光學(xué)組件的動(dòng)態(tài)行為。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造成相對(duì)于位于光學(xué)組件上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量至少一個(gè)光學(xué)組件和參考元件之間的距離。另外，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含評(píng)估裝置，其構(gòu)造成根據(jù)所述測(cè)量確定所述光學(xué)組件關(guān)于所述參考元件在多個(gè)自由度中的位置。所述自由度可包含在X、y和/或Z方向上的平移和/或關(guān)于X、y和/或Z軸的傾斜或旋轉(zhuǎn)。根據(jù)一個(gè)變型例，所述評(píng)估裝置構(gòu)造成確定六個(gè)自由度中的位置，即，三個(gè)平移自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。
[0011]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，所述距離測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造成監(jiān)控至少一個(gè)光學(xué)組件的振動(dòng)行為。為此，以短的時(shí)間間隔重復(fù)距離測(cè)量。然后，振動(dòng)行為由在時(shí)間內(nèi)確定的距離變化產(chǎn)生。
[0012]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該頻率梳發(fā)生器包含脈沖式飛秒激光器。脈沖式飛秒激光器應(yīng)理解成具有處于飛秒范圍中的脈沖持續(xù)時(shí)間的脈沖式激光器。其可以是例如鎖模鈦-藍(lán)寶石激光器。或者，頻率梳發(fā)生器還可以由包含光電調(diào)制器的線性光腔形成。這種線性光腔例如從圖3及文獻(xiàn)Youichi Bitou et al., “Accurate wide-rangedisplacement measurement using tunable d1de laser and optical frequency combgenerator”，Optics Express, Vol.14，N0.2，2006，第 644-654 頁中的相關(guān)描述中可知。
[0013]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該頻率梳發(fā)生器構(gòu)造成產(chǎn)生具有梳狀頻率梳的脈沖測(cè)量輻射，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含另一頻率梳發(fā)生器，其構(gòu)造成產(chǎn)生同樣具有梳狀頻譜的脈沖比較輻射，其中，該比較輻射的脈沖率與該測(cè)量輻射的脈沖率不同。在該實(shí)施例的一個(gè)變型例中，該參考元件構(gòu)造成將參考輻射從測(cè)量輻射分開。該距離測(cè)量系統(tǒng)還包含照射裝置，其以測(cè)量輻射照射要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件。另外，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含疊加元件，用于在該測(cè)量輻射與至少一個(gè)被照照組件交互作用之后，使該比較輻射與該參考輻射和該測(cè)量輻射疊加。另外，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含評(píng)估裝置，其構(gòu)造成記錄疊加的強(qiáng)度的時(shí)間輪廓，并根據(jù)所檢測(cè)的強(qiáng)度輪廓確定被照射的組合和參考元件之間的距離。
[0014]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該評(píng)估裝置還構(gòu)造成確定該參考輻射與該測(cè)量輻射之間的傳播時(shí)間差，并從中確定被照射組件與該參考元件之間的距離的近似值。該近似值可充當(dāng)距離的初始值，從此可通過評(píng)估由疊加輻射的頻率梳的疊加產(chǎn)生的精細(xì)結(jié)構(gòu)來確定更精確的距離值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，在該投射曝光設(shè)備中，形成在多個(gè)光學(xué)組件上延伸的測(cè)量光束路徑，使得在各個(gè)產(chǎn)生作用的光學(xué)組件處，測(cè)量輻射的相應(yīng)部分被反射回該距離測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)變型例，該評(píng)估裝置構(gòu)造成確定該參考輻射和相應(yīng)的反射測(cè)量輻射之間的相應(yīng)傳播時(shí)間差，并根據(jù)所確定的傳播時(shí)間差確定產(chǎn)生作用的光學(xué)組件在曝光光束路徑中相對(duì)彼此的相對(duì)布置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件具有探針元件，其構(gòu)造成將入射測(cè)量輻射的一部分反射回其本身，并將入射測(cè)量輻射的另一部分反射到光學(xué)組件的另一個(gè)。根據(jù)一個(gè)變型例，要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件具有沿著被照射的光學(xué)組件的邊緣以環(huán)形方式布置的多個(gè)這種探針元件。
[0017]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)還包含照射裝置，其具有多個(gè)測(cè)量輻射源，其中，單獨(dú)的測(cè)量輻射源布置成分別在不同點(diǎn)處以該測(cè)量輻射照射要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含光學(xué)共振器，其布置在該參考元件與要測(cè)量的光學(xué)組件之間。該共振器可由兩個(gè)反射鏡構(gòu)成，其中一個(gè)反射鏡布置在參考元件處，另一個(gè)反射鏡布置在要測(cè)量的光學(xué)組件處。根據(jù)一個(gè)變型例，該光學(xué)共振器實(shí)現(xiàn)為法布里-珀羅共振器。
[0019]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含波長(zhǎng)可調(diào)諧輻射源和耦合裝置，耦合裝置構(gòu)造成使該可調(diào)諧輻射源的光學(xué)頻率與該光學(xué)共振器的共振頻率耦合。因此，該可調(diào)諧輻射源的光學(xué)頻率以時(shí)間輪廓跟隨該光學(xué)共振器的共振頻率。
[0020]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)還包含頻率測(cè)量裝置，其包含頻率梳發(fā)生器，并構(gòu)造成測(cè)量該可調(diào)諧輻射源的光學(xué)頻率。該光學(xué)共振器的反射鏡之間的距離可由所測(cè)量的光學(xué)頻率確定。
[0021]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)包含照射裝置，用于以具有梳狀頻譜中的至少兩個(gè)頻率的測(cè)量輻射照射要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件。另外，該距離測(cè)量系統(tǒng)可包含干涉儀，其構(gòu)造成借助多波長(zhǎng)干涉測(cè)量法在與要測(cè)量的光學(xué)組件交互作用后評(píng)估測(cè)量輻射。
[0022]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該距離測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造成實(shí)施波長(zhǎng)掃描干涉。上面提及的多波長(zhǎng)干涉測(cè)量法和波長(zhǎng)掃描干涉二者皆為本【技術(shù)領(lǐng)域】人員所已知的，例如從S.Hyun等人的 “Absolute distance measurement using the frequency comb of a femtosecondlaser”，CIRP Annals - Manufacturing Technology 59(2010)，第 555-558 頁中已知。在上述文獻(xiàn)中，多波長(zhǎng)干涉測(cè)量法由MWI表示，波長(zhǎng)掃描干涉由WSI表示，并例如在從第555頁到第557頁的名稱為“多波長(zhǎng)產(chǎn)生”的第二節(jié)中描述。
[0023]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，該投射曝光設(shè)備構(gòu)造成以EUV輻射操作。這應(yīng)理解為使用EUV輻射作為曝光輻射以將掩模結(jié)構(gòu)成像至基底的投射曝光設(shè)備。EUV輻射應(yīng)被理解為具有小于100nm的波長(zhǎng)的輻射，特別是具有約13.5nm或約6.8nm的波長(zhǎng)的輻射。根據(jù)替代的實(shí)施例，該投射曝光設(shè)備還可構(gòu)造成以VUV輻射操作，VUV輻射即具有小于例如193nm、248nm、或365nm的波長(zhǎng)的輻射。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種在用于微光刻的投射曝光設(shè)備中進(jìn)行距離測(cè)量的方法。該投射曝光設(shè)備包含形成曝光光束路徑的多個(gè)光學(xué)組件。該方法包含以下步驟:產(chǎn)生具有梳狀頻譜的電磁輻射；以及使用具有梳狀頻譜的輻射測(cè)量投射曝光設(shè)備的光學(xué)組件中的至少一個(gè)和參考元件之間的距離。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，借助上述實(shí)施例之一中的距離測(cè)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)所述測(cè)量。
[0026]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設(shè)備的上述實(shí)施例表明的特征可相應(yīng)地應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]參考附圖，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的下面詳細(xì)描述中解釋本發(fā)明的上述和另外其它有利特征，附圖中:
[0028]圖1示出用于微光刻的投射曝光設(shè)備，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該投射曝光設(shè)備包括與其結(jié)合的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)和兩個(gè)頻率梳發(fā)生器，該光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)用于測(cè)量該投射曝光設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)組件和參考元件之間的距離；
[0029]圖2詳細(xì)地示出由圖1中的II表示的區(qū)域；
[0030]圖3示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，用于進(jìn)行根據(jù)圖1的距離測(cè)量的測(cè)量光束路徑的圖示；
[0031]圖4示出根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備的光學(xué)組件的平面圖，該光學(xué)組件布置有探針元件，借助該光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生的測(cè)量輻射進(jìn)行照射；
[0032]圖5示出圖1的距離測(cè)量系統(tǒng)中的大量測(cè)量輻射源的示例性布置；
[0033]圖6示出圖1的頻率梳發(fā)生器之一在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的輻射的電場(chǎng)強(qiáng)度的示例性圖示以及作為光學(xué)頻率的函數(shù)的測(cè)量輻射的強(qiáng)度；
[0034]圖7示出用在圖1的投射曝光設(shè)備中的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例；以及
[0035]圖8示出用在圖1的投射曝光設(shè)備中的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0036]在下面描述的的示例性實(shí)施例中，功能上或結(jié)構(gòu)上彼此類似的元件盡可能由相同或類似的參考標(biāo)號(hào)表示。因此，為了理解特定示例性實(shí)施例的單獨(dú)元件的特征，應(yīng)當(dāng)參考其它示例性實(shí)施例的描述或本發(fā)明的總體描述。
[0037]為了便于描述該投射曝光設(shè)備，附圖顯示出笛卡爾xyz坐標(biāo)系，其表明圖中所示組件的相對(duì)位置關(guān)系。在圖1中，y方向垂直于附圖平面延伸，并從附圖平面延伸出，X方向朝右延伸，ζ方向朝上延伸。
[0038]圖1示出用于微光刻的投射曝光設(shè)備10的實(shí)施例。該投射曝光設(shè)備10用于將布置在掩模母版12上的掩模結(jié)構(gòu)12成像至晶片形式的基底14上。為此，用曝光輻射18照明掩模12。該曝光輻射18由曝光輻射源16產(chǎn)生，并被照明光學(xué)單元20輻射至掩模母版12。在所示情況下，該曝光輻射18的波長(zhǎng)位于EUV波長(zhǎng)范圍內(nèi)，并因此具有小于lOOnm的波長(zhǎng)，例如為13.5nm或6.8nm?；蛘?，該曝光輻射的波長(zhǎng)還可以在UV波長(zhǎng)范圍內(nèi)，例如為365nm、248nm、或 193nm。
[0039]借助投射透鏡22實(shí)現(xiàn)掩模結(jié)構(gòu)從掩模12到基底14的成像。。在通過投射透鏡22后，該曝光輻射18被光學(xué)組件Ml至M6引導(dǎo)至曝光光束路徑。在EUV輻射充當(dāng)曝光輻射18的情況下，光學(xué)組件Ml至M6實(shí)現(xiàn)為反射鏡。
[0040]另外，光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)30結(jié)合在投射曝光設(shè)備10中。該光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)30構(gòu)造成測(cè)量光學(xué)組件Ml至M6中的至少一個(gè)和參考元件40之間的距離。在所示情況下，該光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)30用于測(cè)量光學(xué)組件的單獨(dú)一個(gè)和參考元件40之間的距離。在該情況下，該距離測(cè)量相對(duì)于位于相應(yīng)光學(xué)組件Ml至M6上的一個(gè)測(cè)量點(diǎn)或者相對(duì)于位于光學(xué)組件Ml至M6上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行。根據(jù)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量，通過該距離測(cè)量確定相應(yīng)光學(xué)組件Ml至M6相對(duì)于參考元件40在一個(gè)或多個(gè)自由度中的位置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在剛性運(yùn)動(dòng)的所有六個(gè)自由度中進(jìn)行所述確定，即相對(duì)于X、y和ζ軸的平移以及相對(duì)于X、y和ζ軸的傾斜或旋轉(zhuǎn)。特別地，該距離測(cè)量系統(tǒng)30構(gòu)造成測(cè)量單獨(dú)光學(xué)組件在時(shí)間輪廓中的位置，并由此監(jiān)控光學(xué)組件Ml至M6的振動(dòng)行為。該光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)30包含第一頻率梳發(fā)生器32形式的測(cè)量輻射源，用于產(chǎn)生脈沖測(cè)量輻射36。該頻率梳發(fā)生器32可包含例如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的諸如鎖模鈦-藍(lán)寶石激光器形式的脈沖式飛秒激光器。
[0041]圖6示出一個(gè)布置在另一個(gè)上方的兩個(gè)圖表。上方圖表以示例的方式示出由頻率梳發(fā)生器32產(chǎn)生的測(cè)量輻射36的場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)間輪廓E(t)。如從該圖表所看出，該測(cè)量輻射36包含以周期間隔T彼此接替的脈沖。該周期間隔T的倒數(shù)表示為脈沖重復(fù)頻率f；。圖6中的下方圖表示出作為光學(xué)頻率f的函數(shù)的測(cè)量輻射36的強(qiáng)度分布1 (f)。如從該圖表看出，頻譜是梳狀的，即頻譜具有在各情況下以f；間隔布置的大量離散線。單獨(dú)線的強(qiáng)度在頻率f。處上升至最大值，隨后再次下降。電場(chǎng)強(qiáng)度的圖表和強(qiáng)度的圖表之間的轉(zhuǎn)換可借助傅立葉變換完成。
[0042]由根據(jù)圖1中的頻率梳發(fā)生器32產(chǎn)生的測(cè)量輻射36首先撞擊在參考元件40上，該參考元件40構(gòu)造成將測(cè)量輻射36的一部分以參考輻射41的形式反射回其本身。測(cè)量輻射36的剩余部分不變地穿過該參考元件40。測(cè)量輻射36的這部分穿過為此設(shè)置的測(cè)量光束路徑中的投射透鏡22，直到第六個(gè)光學(xué)組件M6。在該情況下，測(cè)量輻射36撞擊在每個(gè)光學(xué)組件Ml至M6上。在每個(gè)光學(xué)組件Ml至M5處，相應(yīng)入射的測(cè)量輻射36a的一部分36b反射回其本身，而測(cè)量輻射36a的相應(yīng)剩余部分36b前進(jìn)至相應(yīng)下一個(gè)光學(xué)組件。在光學(xué)組件M6處，入射于此的測(cè)量輻射36a被完全反射。
[0043]對(duì)于反射回或前進(jìn)的測(cè)量輻射36，光學(xué)組件Ml至M6均具有至少一個(gè)探針元件44。這種探針元件44在圖2中基于圖1的投射透鏡22的光學(xué)組件M4的示例示出。圖2詳細(xì)地示出由圖1的II表示的截面。該探針元件44在用于曝光輻射18的鏡面?zhèn)炔贾迷诮M件M4的邊緣區(qū)域。該鏡面的使用表面46與探針元件44直接鄰接。
[0044]該探針元件44具有第一反射部分44a和第二反射部分44b。該第一反射部分44a用于將入射測(cè)量輻射36a反射回至其本身。因此，反射回其本身的測(cè)量輻射36b具有與入射測(cè)量福射36a的光束方向相反的光束方向。該第二反射部分44b將入射測(cè)量福射36a的照射在其上的那部分反射到布置在光束路徑中的下游的光學(xué)組件(在該情況下為組件M5)。在該情況下，反射的輻射設(shè)計(jì)成前向測(cè)量輻射36c，該前向測(cè)量輻射36c隨后撞擊在組件M5上的對(duì)應(yīng)探針元件44上。在相應(yīng)光學(xué)組件Ml至M6處反射回其本身的測(cè)量輻射36b以相反方向穿過測(cè)量光束路徑，并最終再次進(jìn)入距離測(cè)量系統(tǒng)30，在距離測(cè)量系統(tǒng)中，其穿過參考元件40，并在其上與參考輻射41 一起被束分裂器38引導(dǎo)至另一束分裂器形式的疊加元件42。借助該疊加元件42，測(cè)量輻射36b和參考輻射41的組合在評(píng)估裝置43上與比較輻射35疊加ο
[0045]比較輻射35由第二頻率梳發(fā)生器34產(chǎn)生，第二頻率梳發(fā)生器形成所謂的“本地”振蕩器。該頻率梳發(fā)生器34與頻率梳發(fā)生器33類似地構(gòu)造。由頻率梳發(fā)生器34產(chǎn)生的比較輻射35與由頻率梳發(fā)生器32產(chǎn)生的測(cè)量輻射36的區(qū)別僅在于脈沖率。在評(píng)估裝置43中，根據(jù)比較輻射35與測(cè)量輻射36b和參考輻射41的疊加來計(jì)算出測(cè)量光束路徑中的單獨(dú)光學(xué)組件Ml至M6和參考元件40之間的相對(duì)距離。
[0046]如此，首先確定參考輻射41的脈沖和被單獨(dú)光學(xué)組件Ml至M6反射回的測(cè)量輻射36b的脈沖之間的傳播時(shí)間差。根據(jù)所確定的傳播時(shí)間差，可將測(cè)量輻射36b的所測(cè)量脈沖分配給單獨(dú)光學(xué)組件Ml至M6。同時(shí)，根據(jù)傳播時(shí)間測(cè)量值確定參考元件40和單獨(dú)光學(xué)組件Ml至M5之間的距離的相應(yīng)初始值。而且，從相應(yīng)初始值，通過對(duì)由比較輻射35和測(cè)量輻射36b的頻率梳的疊加產(chǎn)生的精細(xì)結(jié)構(gòu)的評(píng)估可確定參考元件41和相應(yīng)光學(xué)組件Ml至M6之間的距離的更精確值。
[0047]距離測(cè)量系統(tǒng)30的基本構(gòu)造和基礎(chǔ)功能在1.Coddington等人的文獻(xiàn)“Rapid and precise absolute distance measurements at long range”，NaturePhotonics, Vol.3, June 2009,第351-356頁中的一個(gè)可能實(shí)施例中得到描述。在這方面，該文獻(xiàn)的圖1示出(a)測(cè)量光束路徑；(c)用于傳播時(shí)間測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)；以及(b)用于精確距離確定評(píng)估的精細(xì)結(jié)構(gòu)。從Coddington等人的文獻(xiàn)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知與測(cè)量系統(tǒng)30的構(gòu)造相關(guān)的細(xì)節(jié)。該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容，尤其為與圖1有關(guān)的描述通過明確的引用并入本申請(qǐng)的公開內(nèi)容中。
[0048]根據(jù)另一實(shí)施例，根據(jù)圖1的距離測(cè)量系統(tǒng)30實(shí)現(xiàn)為不具有第二頻率梳發(fā)生器34。換言之，省卻了本地振蕩器，而是可以操縱產(chǎn)生測(cè)量輻射36的頻率梳發(fā)生器32的重復(fù)率。距離測(cè)量系統(tǒng)30的該實(shí)施例可例如構(gòu)造為Jun Ye的文獻(xiàn)'Absolutemeasurement of a long, arbitrary distance to less than an optical fringe”, OpticsLetters, Vol.29, N0.10, May 15,2004，第1153-1155頁中所描述的。該文獻(xiàn)的內(nèi)容同樣通過明確的引用參考并入本申請(qǐng)的公開內(nèi)容中。
[0049]如上面所提及的，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備10的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)組件Ml至M6具有不只一個(gè)反射測(cè)量輻射36的探針元件44，而是具有多個(gè)探針元件44。圖4示出具有大量探針元件44的光學(xué)組件Μ的示例性實(shí)施例。探針元件44布置在實(shí)現(xiàn)為反射鏡的光學(xué)組件Μ的反射表面的環(huán)形邊緣區(qū)域中。該光學(xué)組件Μ的環(huán)形邊緣區(qū)域表示為測(cè)量輻射引導(dǎo)區(qū)域48，并圍繞用于反射曝光輻射18的使用的表面46。從圖4可看出，在各情況下，探針元件44彼此之間基本上以均勻距離布置。
[0050]圖3示意性地示出用于探測(cè)位于相應(yīng)光學(xué)組件Μ上的多個(gè)探針元件44的測(cè)量系統(tǒng)30的實(shí)施例。為了簡(jiǎn)化說明，圖3僅示出三個(gè)光學(xué)組件Ml至M3。第一頻率梳發(fā)生器33產(chǎn)生在多個(gè)單獨(dú)測(cè)量光束36e中的測(cè)量輻射36。各測(cè)量光束36e分別探測(cè)位于各光學(xué)組件Ml至M3上的探針元件44，如在圖2中針對(duì)一個(gè)探針元件44為例所說明的。關(guān)于每個(gè)單獨(dú)測(cè)量光束36e，使參考輻射41和比較輻射35的相應(yīng)單獨(dú)光束疊加，并通過檢測(cè)裝置36進(jìn)行評(píng)估，如上所述。根據(jù)圖3的測(cè)量系統(tǒng)30由此包含照射裝置31，用于以測(cè)量輻射36照射光學(xué)組件Ml至M6。該照射裝置31包含大量測(cè)量輻射源50，每個(gè)測(cè)量輻射源產(chǎn)生測(cè)量光束36e。圖5示出這種測(cè)量輻射源50在橫向于測(cè)量輻射36的傳播方向的平面中的布置的實(shí)施例。在圖4所示實(shí)施例中，測(cè)量輻射源用于照射光學(xué)組件M。
[0051]如上面已提及的，在根據(jù)圖1的投射曝光設(shè)備中，還可僅給光學(xué)組件Ml至M6中的一部分(例如一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)光學(xué)組件)提供一個(gè)或多個(gè)探針元件44。
[0052]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)的另一構(gòu)造130。與距離測(cè)量系統(tǒng)30類似，該距離測(cè)量系統(tǒng)130測(cè)量用于微光刻的投射曝光設(shè)備(例如圖1所示類型)的至少一個(gè)光學(xué)組件Μ和參考元件之間的距離。在根據(jù)圖7的實(shí)施例中，該參考元件是測(cè)量框架140，其可例如固定地連接至該投射曝光設(shè)備10的投影透鏡22的殼體。
[0053]根據(jù)圖7的測(cè)量系統(tǒng)130包含法布里-珀羅共振器形式的光學(xué)共振器152。該光學(xué)共振器152包含兩個(gè)共振反射鏡154和155，其中第一共振反射鏡154固定到參考元件140，第二共振反射鏡155固定到光學(xué)組件Μ。在所示情況下，該光學(xué)組件Μ是用于EUV光刻的反射鏡，并包含反射鏡座28和由反射鏡座保持的反射鏡元件26，反射鏡元件具有用于反射曝光輻射18的鏡面27。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該共振反射鏡155固定到該反射鏡座28，尤其固定到反射鏡座的邊緣區(qū)域。共振反射鏡154和155之間的距離優(yōu)選地大于10cm，結(jié)果，使光學(xué)組件Μ和參考元件140之間的熱和動(dòng)態(tài)耦合最小。
[0054]該距離測(cè)量系統(tǒng)130包含輻射源156(例如，具有外部空腔的二極管激光器形式)，其相對(duì)于其光學(xué)頻率可以調(diào)諧。該可調(diào)諧輻射源156產(chǎn)生輸入耦合輻射158，其穿過束分裂器162并在其上耦合進(jìn)該光學(xué)共振器152。在該情況下，輻射源156被耦合裝置160控制，使得輻射光源156的光學(xué)頻率被調(diào)諧成光學(xué)共振器152的共振頻率，并由此耦合到該共振頻率。實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧輻射源156與光學(xué)共振器252的耦合的技術(shù)的一個(gè)示例描述于 Youichi Bitou 等人的文獻(xiàn):‘‘Accurate wide-range displacement measurementusing tunable d1de laser and optical frequency comb generator，，OpticsExpress, Vol.14, N0.2，2006,第644-654頁中。在這方面，可特別地參考以上引述文獻(xiàn)的圖1及其相關(guān)描述。
[0055]在根據(jù)圖7的實(shí)施例中，該輸入耦合輻射158借助束分裂器162從共振光束路徑中分離出，并借助光學(xué)頻率測(cè)量裝置164進(jìn)行分析。該光學(xué)頻率測(cè)量裝置164包含頻率梳發(fā)生器132，并構(gòu)造成以高精度測(cè)量該輸入耦合輻射158的絕對(duì)光學(xué)頻率。前述YouichiBitou等人的文獻(xiàn)的圖3示出光學(xué)頻率測(cè)量裝置164的實(shí)施例的示例。在該情況下，包含電光調(diào)制器的線性光腔用作頻率梳發(fā)生器?；蛘撸稍O(shè)想的是，使用上述飛秒激光器作為頻率梳發(fā)生器132。
[0056]Youichi Bitou等人的文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容，尤其是圖1和3及其相關(guān)描述，通過明確的引用并入本申請(qǐng)的公開內(nèi)容中。而且，該距離測(cè)量系統(tǒng)130還可基于T.R.Schibli等人的以下文獻(xiàn)而設(shè)計(jì)"‘Displacement metrology with sub-pm resolut1n in air basedon a fs-comb wavelength synthesizer”，Optics Express, Vol.14, N0.13,第 5984-5993頁。該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容通過明確的引用并入本申請(qǐng)的公開內(nèi)容中。
[0057]如果光學(xué)組件Μ的位置在X方向上改變，則共振反射鏡154和155之間的距離改變，結(jié)果，光學(xué)共振器152的共振頻率也改變。作為可調(diào)諧輻射源156的光學(xué)頻率到光學(xué)共振器152的共振頻率的耦合的結(jié)果，在該情況下，輸入耦合輻射158的光學(xué)頻率也改變。光學(xué)頻率的這種改變由光學(xué)頻率測(cè)量裝置164直接記錄。根據(jù)頻率測(cè)量裝置164的測(cè)量信號(hào)，可由此以高精度監(jiān)控光學(xué)組件Μ的振動(dòng)。
[0058]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的用于微光刻的投射曝光設(shè)備的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)的另一實(shí)施例240。與根據(jù)圖7的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)140類似，根據(jù)圖8的光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)240用于測(cè)量投射曝光設(shè)備10的至少一個(gè)光學(xué)組件Μ和測(cè)量框架形式的參考元件240之間的距離。
[0059]與根據(jù)圖7的實(shí)施例類似，為了借助根據(jù)圖8的距離測(cè)量系統(tǒng)230進(jìn)行距離測(cè)量，提供具有回射器266的光學(xué)組件Μ，在所示情況下為EUV反射鏡。與根據(jù)圖7的共振反射鏡155類似，回射器266固定到光學(xué)組件Μ的反射鏡座28。光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)230包含照射裝置231，其具有頻率梳發(fā)生器。與上述頻率梳發(fā)生器類似，頻率梳發(fā)生器可包括例如飛秒激光器。
[0060]該頻率梳發(fā)生器232產(chǎn)生具有梳狀頻譜的輻射。該頻譜的多個(gè)頻率由此由該照射裝置231選擇，并以測(cè)量輻射236的形式輻照到回射器266上。因此，該照射裝置231構(gòu)成多波長(zhǎng)光源。該測(cè)量輻射236通過回射器266反射回其本身，并由干涉儀268進(jìn)行分析。該分析包括一方面的多波長(zhǎng)干涉測(cè)量法和另一方面的波長(zhǎng)掃描干涉。根據(jù)分析結(jié)果，確定回射器266和參考元件240 (測(cè)量系統(tǒng)230固定到參考元件)之間的距離的高精度測(cè)量值。
[0061]該光學(xué)距離測(cè)量系統(tǒng)230的基礎(chǔ)原理及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例描述于S.Hyun等人的文獻(xiàn)“Absolute distance measurement using the frequency comb of afemtosecond laser，，，CIRP Annals - Manufacturing Technology 59(2010)，第 555-558頁中。從該文獻(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員尤其了解與多波長(zhǎng)干涉測(cè)量法(MWI)和波長(zhǎng)掃描干涉(WSI) ο該文獻(xiàn)的內(nèi)容，尤其是圖5及其相關(guān)描述的內(nèi)容，通過明確的引用并入本申請(qǐng)的公開內(nèi)容中。
[0062]部件列表
[0063]Μ1-Μ6光學(xué)組件
[0064]10 投射曝光設(shè)備
[0065]12 掩模
[0066]14 基底
[0067]16 曝光輻射源
[0068]18 曝光輻射
[0069]20 照明光學(xué)單元
[0070]22 投射透鏡
[0071]26 反射鏡元件
[0072]27 鏡面
[0073]28 反射鏡座
[0074]30 距離測(cè)量系統(tǒng)
[0075]31 照射裝置
[0076]32 第一頻率梳發(fā)生器
[0077]34 第二頻率梳發(fā)生器
[0078]35 比較輻射
[0079]36 測(cè)量輻射
[0080]36a 入射測(cè)量輻射
[0081]36b 反射回其本身的測(cè)量輻射
[0082]36c 前向量測(cè)輻射
[0083]36e 單獨(dú)測(cè)量光束
[0084]38 束分裂器
[0085]40 參考元件
[0086]41 參考輻射
[0087]42 疊加元件
[0088]43 檢測(cè)裝置
[0089]44 探針元件
[0090]44a 第一反射部分
[0091]44b 第二反射部分
[0092]46使用的表面
[0093]48測(cè)量輻射引導(dǎo)區(qū)域
[0094]50測(cè)量輻射源
[0095]130距離測(cè)量系統(tǒng)
[0096]132頻率梳發(fā)生器
[0097]140參考元件
[0098]152光學(xué)共振器
[0099]154共振反射鏡
[0100]155共振反射鏡
[0101]156可調(diào)諧輻射源
[0102]158輸入親合福射
[0103]160耦合裝置
[0104]162束分裂器
[0105]164頻率測(cè)量裝置
[0106]230距離測(cè)量系統(tǒng)
[0107]231照射裝置
[0108]232頻率梳發(fā)生器
[0109]236測(cè)量輻射
[0110]240參考元件
[0111]266回射器
[0112]268干涉儀
【權(quán)利要求】
1.一種用于微光刻的投射曝光設(shè)備(10)，包含形成曝光光束路徑的多個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)，并且包含距離測(cè)量系統(tǒng)(30，130，230)，用于測(cè)量所述光學(xué)組件(M1-M6)中的至少一個(gè)與參考元件(40，140，240)之間的距離，其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)包含頻率梳發(fā)生器(32，132，232)，所述頻率梳發(fā)生器構(gòu)造成產(chǎn)生具有梳狀頻譜的電磁輻射(36，236)。
2.如權(quán)利要求1所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30，130，230)構(gòu)造成關(guān)于位于所述光學(xué)組件上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量至少一個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)和所述參考元件(40，140，240)之間的距離，并且所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30，130，230)還包含評(píng)估裝置，所述評(píng)估裝置構(gòu)造成根據(jù)所述測(cè)量確定所述光學(xué)組件關(guān)于所述參考元件在多個(gè)自由度中的位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30，130，230)構(gòu)造成監(jiān)控所述至少一個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)的振動(dòng)行為。
4.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述頻率梳發(fā)生器(32，132，232)包含脈沖式飛秒激光器。
5.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述頻率梳發(fā)生器(32)構(gòu)造成產(chǎn)生具有梳狀頻率梳的脈沖測(cè)量輻射(36)，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30)包含另一頻率梳發(fā)生器(34)，所述另一頻率梳發(fā)生器構(gòu)造成產(chǎn)生同樣具有梳狀頻譜的脈沖比較輻射(35)，其中，所述比較輻射(35)的脈沖率與所述測(cè)量輻射(36)的脈沖率不同。
6.如權(quán)利要求5所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述參考元件(40)構(gòu)造成將參考輻射(41)從所述測(cè)量輻射(36)分開，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30)還包含: -照射裝置(31)，用于以測(cè)量輻射(36)照射要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件(M1-M6); -疊加元件(42)，用于在所述測(cè)量輻射與至少一個(gè)被照射組件(M1-M6)交互作用之后，將所述比較輻射(35)與所述參考輻射(41)和所述測(cè)量輻射(36)疊加；以及 -檢測(cè)裝置(43)，構(gòu)造成記錄所述疊加的強(qiáng)度的時(shí)間輪廓，并且根據(jù)檢測(cè)的強(qiáng)度輪廓確定被照射組件(M1-M6)和所述參考元件(40)之間的距離。
7.如權(quán)利要求6所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述檢測(cè)裝置(43)還構(gòu)造成確定所述參考輻射(41)和所述測(cè)量輻射(36)之間的傳播時(shí)間差，并且從其確定所述被照射組件(M1-M6)和所述參考元件(40)之間的距離的近似值。
8.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 在所述投射曝光設(shè)備中形成測(cè)量光束路徑，所述測(cè)量光束路徑在多個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)上延伸，使得在各個(gè)被作用的光學(xué)組件上，測(cè)量輻射(36)的相應(yīng)部分(36b)被反射回所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30)。
9.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 其中，要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)具有探針元件(44)，所述探針元件構(gòu)造成將入射測(cè)量福射(36a)的一部分(36b)反射回其本身，并將入射測(cè)量福射的另一部分(36c)反射到所述光學(xué)組件(M1-M6)的另一個(gè)上。
10.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(30)還包含照射裝置，所述照射裝置具有多個(gè)測(cè)量輻射源(50)，其中，單獨(dú)的測(cè)量輻射源(50)布置成分別在不同點(diǎn)處以所述測(cè)量輻射(36)照射要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)。
11.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(130)包含光學(xué)共振器(152)，所述光學(xué)共振器布置在所述參考元件(140)和要測(cè)量的所述光學(xué)組件(M)之間。
12.如權(quán)利要求11所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(130)包含波長(zhǎng)可調(diào)諧的輻射源(156)和耦合裝置(160)，所述耦合裝置構(gòu)造成使所述可調(diào)諧的輻射源(156)的光學(xué)頻率與所述光學(xué)共振器(152)的共振頻率耦合。
13.如權(quán)利要求11或12所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(130)還包含頻率測(cè)量裝置(164)，所述頻率測(cè)量裝置包含頻率梳發(fā)生器(132)，并構(gòu)造成測(cè)量所述可調(diào)諧的輻射源(156)的光學(xué)頻率。
14.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(230)包含: 照射裝置(231)，用于以具有所述梳狀頻譜的至少兩個(gè)光學(xué)頻率的測(cè)量輻射(236)照射要測(cè)量的至少一個(gè)光學(xué)組件；以及 干涉儀(268)，構(gòu)造成在測(cè)量輻射與要測(cè)量的所述光學(xué)組件交互作用之后借助多波長(zhǎng)干涉測(cè)量法評(píng)估所述測(cè)量輻射(236)。
15.如權(quán)利要求14所述的投射曝光設(shè)備， 其中，所述距離測(cè)量系統(tǒng)(230)構(gòu)造成實(shí)施波長(zhǎng)掃描干涉。
16.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的投射曝光設(shè)備， 構(gòu)造成以EUV輻射操作。
17.—種在用于微光刻的投射曝光設(shè)備(10)中進(jìn)行距離測(cè)量的方法，所述投射曝光設(shè)備包含形成曝光光束路徑的多個(gè)光學(xué)組件(M1-M6)，所述方法包含以下步驟: -產(chǎn)生具有梳狀頻譜的電磁輻射(36，136);以及 -使用具有梳狀頻譜的輻射(36，136)測(cè)量所述投射曝光設(shè)備(10)的所述光學(xué)組件(M1-M6)中的至少一個(gè)和參考元件(40，140，240)之間的距離。
【文檔編號(hào)】G01B9/02GK104487896SQ201380038040
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】A.沃爾夫, M.施瓦布, T.格魯納, J.哈特杰斯 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司