CN118151496A - 基于频率确定部件的位置的测量组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是在微光刻的光学系统中基于频率确定部件的位置的测量组件，其包括至少一个光学谐振器，所述谐振器包括固定的第一谐振器反射镜、与所述部件相关联的可移动测量目标、和固定的第二谐振器反射镜，所述第二谐振器反射镜由逆向反射镜(130、330、430、530)形成，所述逆向反射镜使来自所述测量目标的测量束反射回其本身。

Description

基于频率确定部件的位置的测量组件

本申请是申请日为2019年4月30日且发明名称为“基于频率确定部件的位置的测量组件”的中国专利申请No.201980034620.8的分案申请。

本申请要求2018年5月24日提交的德国专利申请DE 10 2018 208 147.6的优先权。该德国申请的全部内容通过引用还并入在本申请文本中。

发明背景

技术领域

本发明涉及一种基于频率确定部件的位置的测量组件，特别是在微光刻的光学系统中。

背景技术

微光刻用于制造例如集成电路或LCD的微结构部件。在包括照明装置和投射镜头的称为光刻曝光设备中进行微光刻工艺。在这种情况下，将通过照明装置照明的掩模(＝掩模母版)的像通过投射镜头投射至涂覆有感光层(光刻胶)且布置在投射镜头的像平面中的基板(例如硅晶片)上，以便将掩模结构转印至基板的感光涂层。

在针对EUV范围(即小于15nm(例如近似13nm或近似7nm)的波长处)设计的投射曝光设备中，由于缺少可用的适当的光透射折射材料，因而将反射镜作为光学部件用于成像过程。

在操作为EUV设计的这样的投射镜头期间，通常在扫描过程中掩模和晶片相对于彼此移动期间，在所有六个自由度中部分可移动的反射镜的位置必须被设置并且关于彼此以及关于掩模和/或晶片二者都维持高精度，以便避免或至少降低像差和伴随的成像结果的损害。在该位置确定期间，例如对于超过一米的路径长度，长度测量的精度可能需要在皮米(pm)范围内。

在现有技术中已知用于测量单独镜头反射镜的位置以及测量晶片或晶片台和掩模母版平面的位置的各种方法。除干涉式测量组件以外，在此还已知使用光学谐振器的基于频率的位置测量。

在从DE 10 2012 212 663 A1中获得的并在图12中图示的常规设置中，例如，法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振器形式的谐振器152包括两个谐振器反射镜154和155，其中第一谐振器反射镜154被固定到测量框架形式的参考元件140并且第二谐振器反射镜155(作为“测量目标”)被固定到要关于其位置进行测量的EUV反射镜M，该参考元件140固定地连接到投射曝光设备的投射镜头的外壳。实际距离测量装置包括辐射源156，该辐射源156关于其光学频率是可调谐的并生成输入耦合辐射158，该输入耦合辐射158通行穿过分束器162并被耦合到光学谐振器152中。在那种情况下，辐射源156受耦合装置160控制，使得辐射源156的光学频率被调谐到光学谐振器152的谐振频率并因此被耦合到所述谐振频率。通过光学频率测量装置164对经由分束器162耦出的输入耦合辐射158进行分析，该光学频率测量装置164可以包括例如用于高度准确地确定绝对频率的频率梳发生器132。如果EUV反射镜M的位置在x方向上改变，则连同谐振器反射镜154和155之间的距离一起，光学谐振器152的谐振频率也发生改变，并且因此——由于将可调谐辐射源156的频率耦合到谐振器152的谐振频率——输入耦合辐射158的光学频率同样发生改变，这继而由频率测量装置164直接地记录。

在例如根据图12的距离测量期间，对于光学谐振器的功能必要的是，首先光学谐振器内的测量束可以在谐振器内(而不是所述测量束离开由谐振器形成的腔体的情况)完成尽可能多的循环数目，以便可以在谐振器中形成本征模。此外，同样必要的是将在谐振器路径的输入处存在的外部辐射场(＝“输入耦合场”)耦合到光学谐振器的模场(＝“谐振器场”)的能力。在这种情况下，作为所述耦合的表征的耦合效率由输入耦合场与谐振器场之间的重叠积分来定义，使得为了实现高耦合效率，输入耦合场和谐振器场必须尽可能地在所有相关参数中对应。

实际上，因此，在测量部件或反射镜的位置期间使用光学谐振器进行距离测量的情况下，问题可能由以下事实产生：反射镜处布置的测量目标的移动(该测量目标可以配置为例如回反射器或平面反射镜的形式)不仅可以沿着实际测量方向发生，而且可以在共六个自由度中的其他自由度上发生。不会沿着测量方向发生的这样的(寄生)移动(例如测量目标的预期或非预期的倾斜或侧向位移)可能具有以下影响：发生主射线的“漂移”，其上谐振器的模式在位置和角度方面像是“螺纹(threaded)”的，因此不再提供谐振器场与输入耦合场的充分耦合。

鉴于在此对束方向偏差的严格需求(该需求可能要求，例如，主射线的束矢量的角度偏差小于0.1)，确保测量目标的倾斜或侧向位移不会在基于频率的位置确定期间产生影响构成了严峻的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种特别是在微光刻的光学系统中的基于频率确定部件位置的测量组件，其使得在避免上述问题时能够实现高度准确的位置确定。

该目的是根据独立专利权利要求1的特征来实现。

一种特别是在微光刻的光学系统中基于频率确定部件的位置的测量组件，包括：

-至少一个光学谐振器，其中，所述谐振器包括固定的第一谐振器反射镜、分配到部件的可移动测量目标、和固定的第二谐振器反射镜，

-其中，第二谐振器反射镜由逆向反射镜形成，该逆向反射镜使来自测量目标的测量束反射回其本身。

根据一个实施例，谐振器还包括回反射器，该回反射器以平行偏移的方式在测量束的方向上相同地使测量束反转。在这种情况下，所述回反射器可以配置为角锥后向反射器(空心或玻璃主体回反射器)或猫眼后向反射器(例如，具有傅立叶透镜元件和在其焦平面中布置的反射镜)。

特别地，本发明基于以下概念：通过逆向反射镜的定位，重复地通行穿过要由光学谐振器中的测量束遍历的路径。使用光学路径可逆的原理，以这种方式确保：在部件的要测量的部分上的侧向位移或倾斜，和/或向不仅在测量方向上作用的所述部件分配的测量目标，不会在基于频率的位置确定期间产生影响或者不会继续对测量结果产生影响。

换言之，通过根据本发明在测量臂中使用逆向反射镜实现的是，无论分配到要测量的部件的测量目标的侧向位移或倾斜是多少，到达所述逆向反射镜的测量束都被反射回其本身。因此，所述测量束经由测量目标返回到相同路径上，因此不沿着测量臂的方向(测量轴线)作用的自由度的变化在它们对测量的影响方面被完全消除。

分配到要关于测量方向横向测量的部件的测量目标的侧向位移或倾斜(其不会由距离测量直接检测，并且在该方面还可以被称为“寄生移动”)因此在根据本发明的距离测量期间在结果中不再起作用。因此，根据本发明的测量组件关于所述寄生移动的不敏感度增加，因此在不能稳定地控制所述测量目标的位置或旨在避免与其相关联费用的场景下，可以实现高度准确的位置测量。

根据一个实施例，测量目标由回反射器形成。

根据其他实施例，测量目标由平面反射镜形成。

根据一个实施例，测量组件包括偏振光学分束器。在这种情况下，特别是，如下面更详细描述的那样，可以由通过使用偏振光学分束器直接折叠到光轴上的束路径，在体现为平面反射镜的测量目标上实现法线入射。

根据一个实施例，来自偏振光学分束器的测量束垂直入射在测量目标上。

根据一个实施例，测量组件包括光学组，该光学组包括开普勒布置的两个透镜元件。

根据一个实施例，光学组包括反射镜，该反射镜的开口在所述两个透镜元件的共同焦平面中，所述反射镜反射回从测量目标返回的束路径。

根据一个实施例，回反射器以维持偏振的方式配置。

根据一个实施例，第一谐振器反射镜具有曲率，使得在谐振器中存在的光场被稳定地限制。

根据一个实施例，第一谐振器反射镜配置为猫眼反射镜。在这种情况下，优选地，为了产生谐振器中的场限制所需的波前曲率，所述反射镜以限定的方式相对于透镜元件的焦平面以离焦的方式布置。

根据一个实施例，测量组件包括被稳定至光学谐振器的谐振器模式的至少一个可调谐激光器。

根据一个实施例，测量组件包括控制环路，该控制环路配置为根据Pound-Drever-Hall方法来稳定可调谐激光器。

根据一个实施例，测量组件包括至少一个飞秒激光器，用于确定至少一个可调谐激光器的激光辐射的频率。

根据一个实施例，测量组件还包括频率标准件，特别是气体电池(gas cell)。

根据一个实施例，测量组件包括用于实现绝对长度测量的两个可调谐激光器，该两个可调谐激光器能够以光学谐振器的已知频率间隔稳定至不同的谐振器模式。在这种情况下，拍频分析器单元可以被分配到所述两个可调谐激光器中的每一个。

如下面更详细解释，具有两个可调谐激光器(能够以光学谐振器的已知频率间隔将两个可调谐激光器稳定至不同的谐振器模式)的配置使得可以考虑到以其他方式存在的歧义问题，该问题关于穿过菱形图案中元胞边界的通道的计数方向发生在例如稳定至谐振器模式的可调谐激光器与飞秒激光器之间的拍频的频谱(表示成周期性菱形图案)中。具体而言，在根据本发明的上述配置中，两个可调谐激光器的激光频率具有拍频的两个交错的栅格，如下文还将描述的，基于此能够消除所述计数方向模糊。

根据一个实施例，测量组件包括声光调制器，用于在从由可调谐激光器生成的激光束分支出部分束的情况下实现频移。

根据一个实施例，基于频率的长度测量的六个光学谐振器被分配到用于以六个自由度进行位置确定的部件。

根据一个实施例，该部件是反射镜。

根据一个实施例，光学系统是微光刻投射曝光设备。

可以从说明书和从属权利要求获得本发明的其他配置。

下面基于附图中所示的示例性实施例更详细地解释本发明。

附图说明

附图中：

图1-11示出了阐明根据本发明的各种实施例的示意图；

图12示出了阐明基于频率的位置测量的测量组件的常规设置的示意图；

图13示出了为在EUV中操作所设计的微光刻投射曝光设备的可能设置的示意图；

图14示出了阐明在设置中的反射镜上根据本发明的测量路径的可能实现的示意图，该设置具有负载分散承载结构和独立于其提供的测量结构；以及

图15示出了阐明可以以六个自由度确定反射镜的位置的示意图。

具体实施方式

图1a-1b示出了用于阐明本发明的示例性实施例中的测量组件的设置和功能的示意图。

根据图1a，在经由单元101(将参照图6-11更详细地描述其设置和功能)和光纤102穿过固定弯曲谐振器反射镜110然后通行穿过自由空间路径A进入谐振器以后，测量束以离轴方式入射在回反射器120(作为测量目标)上，并以平行偏移的方式被反射回。在通行穿过自由空间路径B以后，通过垂直于束传播方向定位的逆向反射镜130，测量束被反射回其本身，而没有束偏移。在再次通行穿过包括回反射器120的自由空间路径B和A以后，测量束再次入射在固定的弯曲谐振器反射镜110上，从而结束循环。

因为在垂直于束传播方向定位的逆向反射镜(＝“再循环反射镜”)130处反射后，测量束同样沿其本身返回，因此使用“光学路径可逆”的原理伴随形成测量目标的回反射器120的横向位移的束偏移被补偿至零。

图1b中所示的实施例与图1a的实施例的区别仅在于，使用了由傅立叶透镜元件112与在其焦平面中布置的反射镜113构成的固定的“猫眼光学单元”，以代替固定的弯曲谐振器反射镜110。为了产生限制谐振器所需的波前曲率，所述反射镜113以限定的方式相对于透镜元件的焦平面以离焦的方式布置。

为了提供对进一步解释的理解，下面简要介绍傍轴矩阵光学的展开形式，然后将该形式用于陈述谐振器光学的原理。展开形式包括考虑到诸如为确定位置在测量谐振器中不可避免发生的束偏移和束偏离。在这种形式中，由球面弯曲元件和/或平面元件(反射镜和板)构成的光学系统或子系统的一般传递矩阵如下：

条目A,B,C,D描述了在标称偏转镜像(nominal deflection mirroring)的对应展开以后如适当的话绕光轴(传播轴线)旋转对称的系统的傍轴束传播参数。具有最后一个位置处的一个条目的附加列允许对带来束偏移和/或束倾斜的元件的破坏旋转对称效果的描述。在这种情况下，参数t_x,t_y是垂直于光轴的平移位移，其在此对应于z轴。参数表示束偏离的角度(以弧度为单位)。对于包括K个子区段的级联光学系统，传递矩阵

来自于将基本传递矩阵通过矩阵乘法级联。构成下面解释的所有测量谐振器的基本传递矩阵表示如下：

距离z的自由空间的传播路径：

穿过具有焦距f的透镜元件的路径：

具有关于光轴的偏移(s_x,s_y)的回反射器：

束偏移了(s_x,s_y)：

束偏离了(θ_x,θ_y)(以弧度为单位)：

在谐振器中，束多次通行穿过光学路径，甚至在无限高质量(精细)的理想情况下经常是无限次。在这种情况下，根据下式，n次通行表示单个谐振器路径的n倍级联

根据下式，通过单路径矩阵的本征构成

得到本征矢量的矩阵并且获得相关联的本征值

总体上可以示出的是，对于2x2子传递矩阵

对于在路径的输入和输出处的折射率相同的情况，决定因素总是相同的。因此，适用并且四个条目中只有三个是独立的。遵循基本计算的路径矩阵的本征值表示为

μ₁＝1 (11)

以及

相关联的本征矢量是

以及

因此下面获得在n次通行穿过谐振器路径后的束矢量R _n

其中，输入束R ₀关于本征矢量由其分量R_k,0,k＝1,2,3,4,5表示。

光学谐振器的稳定性需要束矢量始终在任意的循环数目中保持有限。根据下式，这继而需要两个本征值μ_2,3和μ_4,5同样受到限制

|μ_2,3|≤1,|μ_4,5|≤1 (17)

该需求继而直接转换为稳定性条件

|g|＝|(A+D)/2|≤1 (18)

其中，所谓的稳定性参数定义为g＝(A+D)/2。对于稳定的谐振器路径，根据下式，两个本征值和相关联的本征矢量必须变得复杂并且然后在各个情况下形成相互共轭对。

以及

其中替换cos(θ)＝g。因此，下面获得在路径已经被n次遍历后的束矢量

由此，谐振器中受限制的束的振荡和放大限制行为变得显而易见。

基本模式(TEM00)下的高斯束完全由复杂束参数q描述。后者结合了曲率半径R和束尺寸w的两个束变量。通过其倒数定义如下：

其中，λ代表光场的波长。束参数的传播由以下表达式给定：

其为传递矩阵的形式。在这种情况下，q_out表示输出侧束参数，并且q_in表示输入侧束参数。

谐振器的稳定模式必须满足两个固定性条件。光场沿其传播的主射线R _c的平稳性首先需要：

根据R_c＝v ₁，主射线的解恰好对应于谐振器路径关于本征值μ₁＝1的本征矢量，其中，v ₁在上述区段中被指定。

沿着主射线传播的辐射场的复杂束参数的平稳性其次需要：

该等式对于本征束参数具有两个解。他们明确表示如下

最终，在谐振器路径的输入处产生本征模的曲率的波前半径R_m的表达式为

以及本征模的束尺寸的表达式为

图1c示出了关于用于单个谐振器路径的图1a-1b的实施例的导出的等效电路图，用于描述傍轴矩阵光学的展开形式。作为示例，对于根据图1a的弯曲的固定谐振器反射镜110的情况，对应的传递矩阵例如通过以下方式表示：

在这种情况下，L表示固定的弯曲谐振器反射镜110与形成测量目标的回反射器120之间的可变距离，L′表示固定的平面逆向反射镜(＝“再循环反射镜”)130与可移动回反射器120之间的可变距离，R表示弯曲谐振器反射镜110的曲率半径，并且(s_x,s_y)表示回反射器120关于光轴(在所描绘坐标系中沿z方向延伸)的横向位移。

由于传递矩阵最后一列中的前四个条目一起消失，因此以下适用于主射线的束矢量R _c＝(0,0,0,0,1)^T。因此，如预期的，主射线与形成测量目标的回反射器120的漂移无关。有效谐振器长度为L_eff＝L+L′。根据形成测量目标的回反射器120在测量方向上的移位ΔL，它遵循ΔL_eff＝2ΔL。满足稳定性条件需要L+L′≤R≤∞。TEM00本征模的参数由上述等式得出为R_m＝R和

图2以其他示意图示出了用于阐明根据本发明的构思的图。在图2的左侧部分指示了具有固定的谐振器反射镜10和测量目标20的常规光学谐振器。根据本发明，再循环光学单元230(由图1中的逆向反射镜130实现)配备(如图2的右侧部分指示)在固定的谐振器反射镜210与测量目标220之间。

图3a-3b示出了阐明根据本发明的测量组件的示意图，其中与图1a-1b相比较类似或实质上功能相同的部件用增加了“200”的附图标记来指定。图3a-3b中的实施例与图1a-1b中的实施例的区别在于，代替回反射器120，平面反射镜340用作可移动的测量目标，其中回反射器320布置在谐振器的固定部分的位置。

作为示例，对于根据图3a的弯曲的固定谐振器反射镜310的示例性实施例，以标称角度展开的路径的传递矩阵表示如下

在此，L表示固定的弯曲谐振器反射镜310与可移动的平面反射镜340之间的可变距离，L′表示固定回反射器320与可移动平面反射镜340之间的可变距离，L″表示固定的逆向反射镜330与可移动的平面反射镜340之间的可变距离，并且R表示弯曲的固定谐振器反射镜310的曲率半径。

由于根据(2)传递矩阵最后一列中的前四个条目一起消失，因此以下适用于主射线的束矢量R _c＝(0,0,0,0,1)^T。因此——如预期的——在此同样，主射线与测量目标的漂移无关。有效谐振器长度为L_eff＝L+2L′+L″。根据形成测量目标的平面反射镜340在测量方向上的移位ΔL，它遵循ΔL_eff＝4ΔL。满足稳定性条件需要L+2L′+L″≤R≤∞。对于TEM00本征模式的参数，获得如下：R_m＝R以及

图3b中图示的实施例与图3a(类似于图1a-1b)的实施例区别仅在于，使用包括傅立叶透镜元件312和在其焦平面中布置的反射镜313的固定“猫眼光学单元”，以代替固定的弯曲谐振器反射镜310。

图3c基于图3a-3b的实施例且从形成测量目标的平面反射镜340的方向，示出了不同几何布置的一些可能配置。

图4a-4b示出了阐明根据本发明的测量组件的其他实施例的示意图，其中继而与图3a-3b相比类似或实质上功能相同的部件用增加了“100”的附图标记来指定。

根据图4a，测量束再次经由单元401(将参考图6-11更详细地描述其设置和功能)和光纤402穿过弯曲的固定谐振器反射镜410(具有反射镜表面411)通行进入谐振器中，并且在通行穿过自由空间路径以后该测量束入射在包括分束器层450a的偏振光学分束器450上。测量束的p偏振分量被透射，然而s分量被反射离开谐振器并因此被破坏。现在p偏振束通过四分之一波片460被变换成圆偏振束，并且通行穿过其他自由空间路径直至形成测量目标的平面反射镜440。它在那里被反射回并再次通行穿过四分之一波片460，由此它被变换成相对于原始p偏振旋转90°的线偏振束，也就是说变换成s偏振光束。

现在s偏振束在偏振光学分束器450处被完全反射，并被引导到(例如，整体附接的)回反射器420中。在那里，束以平行偏移的方式被反射回，并在分束器层450a处再次在形成测量目标的平面反射镜440的方向上偏转。在通行穿过四分之一波片时，束再次是圆偏振的并在自由空间路径以后到达形成测量目标的平面反射镜440，并且在所述平面反射镜处再次将该束反射回。在再次通行穿过四分之一波片以后，它再次呈现原始的p偏振状态，通行穿过分束器层450a而没有偏转，并且最后到达固定的逆向反射镜330。从那里出发，以相反的顺序相同地遍历整个光学路径，使得在通过结束时，束在其原始位置且以相同的倾斜度再次入射在弯曲的固定谐振器反射镜410上。因此，循环结束并且利用在弯曲谐振器反射镜410处的反射来初始化下一个循环。在此假设，回反射器实施为，使得束的偏振在该次通行以后被维持，这可以通过在反射镜表面上涂覆有适当设计的光学多层涂层系统来实现。

图4b中图示的实施例与图4a的实施例的区别(类似于图1a-1b)继而仅在于，代替固定弯曲谐振器反射镜410，使用包括傅立叶透镜元件412和在其焦平面中布置的反射镜413的固定“猫眼光学单元”，所述反射镜413以限定的方式离焦。

根据图4a-4b，因此与图3a-3b相比，特别是在各个情况下，由使用偏振光学分束器450直接折叠到光轴上的“回反射器束路径”来实现作为平面反射镜实施的测量目标440上的标称法线入射。

图5a-5b示出了阐明根据本发明的测量组件的其他实施例的示意图，其中继而与图4a-4b相比类似或实质上功能相同的部件依次用增加了“100”的附图标记来指定。

在图5a-5b的实施例中，代替回反射器，使用包括以开普勒布置(无焦布置)的两个透镜元件521、523的光学组520。具有中央开口的反射镜522(还可以被称为视网膜反射镜)在此位于两个所述透镜元件521、523的共同焦平面中——所谓的空间滤波器平面——并且如果平面反射镜540具有足够大的设置角度，则所述反射镜反射回从形成测量目标的平面反射镜540返回的束路径。展开的标称系统的传递矩阵(其中折叠了平面反射镜540的标称设置角度)表示为：

在这种情况下，L表示在输出侧透镜元件523与形成测量目标的平面反射镜540之间的可变距离，并且F₁和F₂表示两个透镜元件521、523的焦距。代表形成测量目标的平面反射镜540相对于其标称值的倾斜度偏差。图5d示出了图5c图示的包括平面反射镜530和光学组520的布置的潜在傍轴等效方案。输出侧透镜元件523与在其焦平面中的(视网膜)反射镜522一起形成猫眼形式的功能回反射器。在这种情况下，第一透镜元件521的焦平面被选择为输入侧参考平面。传递矩阵以其条目M_5,1和M_5,3一起消失形式示出回反射的性质。

此外，根据图5a-5b，类似于上述实施例，相对于在上述光学组520下游(即在其“系统输出”处)的光学束路径，平面反射镜530作为再循环光学单元被插入，其将束路径反射回其本身。

根据图5a-5c的展开的标称腔体的传递矩阵或光学谐振器的传递矩阵表示为：

除平面反射镜530与输入侧透镜元件521之间的距离l₁以外，其中包含的变量已在上面定义。由于经由平面反射镜530的再循环，输入和输出是相同的，并且最后一列的前四个条目的消失表明，相对于形成测量目标的平面反射镜540的寄生倾斜实现目标稳健性。

完成上述光学单元，以借助于以下来形成根据图5a-5c的光学谐振器：在输入侧终止于弯曲反射镜510(根据图5a)或替代地终止于“猫眼光学单元”，该“猫眼光学单元”包括傅立叶透镜元件512和在其焦平面上布置的反射镜513(根据图5b)。

对于根据图5a的具有弯曲反射镜的实施例的这样的谐振器的单个路径通道的传递矩阵表示为：

/>

其中，弯曲谐振器反射镜510和带来再循环的平面反射镜530二者都位于光学组520的输入侧透镜元件521的焦平面中。

由于转移矩阵最后一列中前四个条目的一起消失，因此以下适用主射线的束矢量：R_c＝(0,0,0,0,1)^T。因此，如预期的，主射线与形成测量目标的平面反射镜540的漂移无关。有效谐振器长度为L_eff＝4(L-F₂)并且从输出侧透镜元件523的输出侧焦平面开始计数。根据形成测量目标的平面反射镜540在测量方向上的移位ΔL，它遵循ΔL_eff＝4ΔL。满足稳定性条件

需要/>

由于光学组520(其形成有效开普勒望远镜)的成像性质，因而输入侧谐振器反射镜510的曲率半径被变换成有效曲率半径缩放因子恰好对应于无焦光学单元的纵向放大率。

在上述参考图1-5描述的所有实施例中，在各个情况下都存在的回反射器还可以配置为“猫眼配置”(即，包括傅立叶光学单元或透镜元件和在其焦平面中布置的反射镜)。这可以考虑以下情况：在光学谐振器中的损耗典型地必须限制在最大0.1％-0.5％，这在回反射器的配置具有多个反射表面的情况下由于发生多次反射而被妨碍。

此外，假设回反射器实施为使得束的偏振在通行以后被维持。可以通过在反射镜表面上涂覆适当设计的光学多层涂层系统来实现回反射器的偏振维持的性质。

下面参考图6-9中的示意图描述用于实现基于频率的长度或位置测量的构思。

在这种情况下，图6首先示出用于阐明本身已知的原理的图，根据该原理，可调谐激光器601通过适当的控制环路(根据图示示例中的Pound-Drever-Hall方法)遵循谐振器602的频率，使得将谐振器602最终要测量的长度L编码为可调谐激光器601的频率。

在图6中，由虚线边框包围的区域对应于图5的单元“501”(或图1、图3和图4中的单元“102”、“301”和“401”)。

根据图6的布置包括法拉第隔离器605、电光调制器606、偏振光学分束器607、四分之一波片608、光检测器609和低通滤波器610。为了频率测量，由可调谐激光器601发射的光的一部分经由分束器603耦合出并且被馈送到用于频率测量的分析器604。分析器604中的实际频率测量可以例如通过与频率参考(例如，飞秒激光器的fs频率梳，也将在下面说明)相比较来实现。

根据图7，在上述基于频率的长度测量原理的其他发展中，还可以将两个可调谐激光器701、702(例如，同样根据Pound-Drever-Hall方法)控制为在模式索引间隔(modeindex spacing)方面已知的两个不同的谐振器模式。通过在光检测器703上叠加来自两个激光器701、702的辐射所获得的信号的拍频或差频f_beat＝Δf＝f₂–f₁是通过频率计数器704确定的。那么，可以根据下式确定谐振器的搜寻长度L：

L＝c/2 Δq/f_beat (35)

其中，Δq表示谐振器的频率梳中的模式间隔。可以例如通过从共同的起始频率出发调谐两个激光频率中的一个并通过谐振器的频率梳的遍历反射最小值进行计数，来获得模式间隔Δq。

图8用于基于稳定至谐振器802的谐振器模式的可调谐激光器801与飞秒激光器803之间的差拍来阐明基于频率的长度测量的原理。可调谐激光器801与飞秒激光器803的激光束之间的差拍通过它们在快速光检测器805上的叠加来实现。从差拍信号的分析中提取各个拍频，该差拍信号包括同时发生的多个差拍的叠加。根据图8，还提供频率标准件806(例如，以气室的形式，特别是例如在大约1500nm的S和C远程通信频带中的乙炔气体电池)，以便克服关于频率梳索引的忽略。光检测器810和信号分析器811设置在频率标准件806的下游。

可以根据图8从各个拍频的知识和模式索引的知识来重构可调谐激光器801的搜寻频率。

在这种情况下，飞秒激光器803的载波包络频率(梳偏移频率)由下式给定：

可以借助于所谓的f-2f的非线性干涉仪进行测量，并且可以通过控制环路保持恒定，或者可以通过光学非线性过程消除。梳偏移频率f_ceo和脉冲重复频率处于射频范围中，并且可以进行高度准确地测量并在原子钟上保持稳定。根据下式，所述飞秒激光器803的宽光谱包括具有恒定频率间隔f_rep的多个尖峰线

其中k表示梳索引(comb index)。

具有要确定的频率的可调谐激光器与其参数被准确地获悉的飞秒激光器之间的众多可能拍频总体上表示为：

在图9a中示出了稳定到谐振器模式的可调谐激光器与飞秒激光器之间的拍频作为谐振器长度的改变的函数的示例性频谱。这涉及沿两个轴都是周期性且还可以称为差拍栅格的菱形图案。原则上，类似于计数距离测量干涉法，必须通过以下消除由此引起的模糊：在没有任何间隙的计数中包括从零限定的起始位置出发的菱形图案中穿过元胞边界的通道。下面将参考图10讨论在此仍然存在关于计数方向的任何不确定性以及消除该不确定性。

图10示出了根据图8设置的扩展例，其中，与图8相比较类似地或实质上功能相同的部件由增加“200”的附图标记来指定。

根据图10，除第一可调谐激光器1001以外，具有光检测器1008和分配的拍频分析器单元1009的第二可调谐激光器1012被集成到测量系统中。同样将第二激光器1012稳定至光谐振器的所选择的谐振器模式，使得以下适用由第二可调谐激光器1012生成的激光束的频率：

f₂＝f₁+FSR(L)Δq。 (39)

在这种情况下，FSR(L)＝c/2L表示与谐振器的模式梳中的相邻模式之间的频率间隔相对应的所谓自由频谱范围。

图10中的激光器1001和1012的激光频率具有拍频的两个交错格栅(类似于图9b中示意性示出的菱形图案)，在此基础上可以消除关于计数方向以其他方式存在(当对穿过图9a中菱形图案中的元胞边界的通道进行计数时)的“方向模糊”。借助于由所述其他激光器1012生成的且耦合到光学谐振器的频率梳的激光束，在此实现关于计数方向的无模糊问题的解决方案，因为可以借助于第二拍频格栅的频率形式的附加信息(参见图9b)始终无歧义地确定计数方向。在这种情况下，可以有利地在任何时候直接根据下式确定光学谐振器的绝对长度

并且因此可以根据下式获取进一步渐进计数(incremental counting)的绝对值(连接值)

在渐进计数期间，可以忽略偏移索引的改变δ_g，其也涵盖已知的Gouy相位，使得相对频率改变直接代表相对长度改变。通过先前确定的绝对长度的知识，可以直接从相对长度改变中计算出感兴趣的绝对长度改变。因此，通过图10中提出的设置实现基于频率的长度测量。

原则上，上文提及的两个差拍信号还可以附加地叠加并被馈送到单个共同的差拍分析器，然而在这种情况下两个栅格的拍频则会重合，并且在出现测量错误的情况下分隔和分配栅格至少会变得更加困难，或者在极端情况下以无模糊的方式不再可能。

图11示出了图10的替代实施例，其中，与图10相比较类似地或实质上功能相同的部件由增加“100”的附图标记来指定。

根据图11，在省略图10的第二可调谐激光器1012的情况下，通过从可调谐激光器1101分支出的部分束实现用于生成其他频移的差拍栅格的其他激光束，该部分束能够被稳定至谐振器梳且在其频率处通过声光调制器(AOM)1114偏移了值f_aom。该部分束的频率为f₂＝f₁+f_aom，所述部分束在其频率方面刚性地耦合到可调谐激光器1101，同样使得所述部分束实现在光探测器1112上与飞秒激光器1103的分支束一起差拍。在这种情况下获得的差拍信号在其频率构成方面通过其他拍频分析器单元1113进行分析。同样在此，原则上还可以将两个差拍信号附加地馈送到单个共同拍频率分析器单元。

图13示出了为在EUV中操作所设计的示例性微光刻投射曝光设备1300的示意图。根据本发明的测量组件可以用在该投射曝光设备中，用于测量投射镜头或照明装置中的各个反射镜之间的距离。然而，本发明不限于应用在为在EUV中操作所设计的系统中，而是还能够实现对其他操作波长(例如，在VUV范围或小于250nm的波长)的光学系统进行测量。在其他应用中，本发明还可以实现在掩模检查设备或晶片检查设备中。

根据图13，投射曝光设备1300的照明装置包括场分面反射镜1303和光瞳分面反射镜1304。来自包括等离子体光源1301和集光器反射镜1302的光源单元的光被指引到场分面反射镜1303上。第一望远镜反射镜1305和第二望远镜反射镜1306布置在光瞳分面反射镜1304的光路径下游中。偏转反射镜1307布置在光路的下游，所述偏转反射镜将入射其上的辐射指引到包括六个反射镜1351-1356的投射镜头的物平面中的物场上。在物场的位置处，反射结构承载的掩模1321布置在掩模台1320上，借助于投射镜头将所述掩模成像到像平面中，其中涂覆有感光层(光刻胶)的基板1361位于晶片台1360上。

在本发明不限于此的情况下，例如可以将例如从US 6,864,988 B2本身已知的设置作为基础，其包括负载分散的承载结构1403(“力框架”)和独立于其提供的测量结构1404(“传感器框架”)。根据图14，承载结构1403和测量结构1404两者分别通过机械连接件(例如，弹簧)1405和1406彼此独立地机械连接到光学系统的底板或底部1430，所述机械连接件用作动态解耦。对于其部分，反射镜1401通过反射镜固定构件1402固定至承载结构1403。图14示意性地描绘了从测量结构1404延伸到反射镜1401的两个测量路径1411和1421，这些测量路径是通过根据本发明的光学谐振器来测量的。

为了在所有六个自由度上测量反射镜的位置，这需要根据本发明的六个光学谐振器用于基于频率的长度测量，图15中示意性地示出了一种可能的配置。该图描绘了六个测量路径1505，每个路径具有位于测量框架1506处的起点1504和位于反射镜1501处的终点1503。

尽管已经基于指定实施例描述了本发明，但是例如通过组合和/或交换单独实施例的特征，许多的变型和替代性实施例对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，对于本领域技术人员而言更不用说，本发明还涵盖这样的变型和替代性实施例，并且本发明的范围仅受限于所附的专利权利要求及其等同的含义内。

Claims (25)

1.一种基于频率确定部件的位置的测量组件，包括：

至少一个光学谐振器，其中，所述谐振器包括固定的第一谐振器反射镜、分配到所述部件的可移动测量目标、和固定的第二谐振器反射镜，

其中所述第一谐振器反射镜和所述第二谐振器反射镜是彼此不同的部件；

其中，所述第二谐振器反射镜由逆向反射镜(130、330、430、530)形成，所述逆向反射镜使来自所述测量目标的测量束反射回其本身。

2.根据权利要求1所述的测量组件，其特征在于，所述部件是微光刻的光学系统中的部件。

3.根据权利要求1所述的测量组件，其特征在于，所述谐振器还包括回反射器(120)，所述回反射器(120)以平行偏移的方式在所述测量束的方向上相同地使所述测量束反转。

4.根据权利要求3所述的测量组件，其特征在于，所述测量目标由所述回反射器形成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量目标由平面反射镜(340、440、540)形成。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括偏振光学分束器(450)。

7.根据权利要求6所述的测量组件，其特征在于，来自所述偏振光学分束器(450)的测量束垂直地入射在所述测量目标上。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括光学组(520)，所述光学组包括以开普勒布置的两个透镜元件(521、523)。

9.根据权利要求8所述的测量组件，其特征在于，所述光学组(520)包括反射镜(522)，所述反射镜(522)的开口在所述两个透镜元件(521、523)的共同焦平面中，所述反射镜将从所述测量目标返回的束路径反射回。

10.根据权利要求3所述的测量组件，其特征在于，所述回反射器以维持偏振的方式配置。

11.根据权利要求1至3中的任一项所述的测量组件，其特征在于，所述第一谐振器反射镜具有曲率，使得在所述谐振器中存在的光场被稳定地限制。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述第一谐振器反射镜配置为猫眼反射镜。

13.根据权利要求1至3中的任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括被稳定至所述光学谐振器的谐振器模式的至少一个可调谐激光器(601、801、1001、1101)。

14.根据权利要求13所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括控制环路，所述控制环路配置为根据Pound-Drever-Hall方法来稳定所述可调谐激光器(601、801、1001、1101)。

15.根据权利要求13所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括至少一个飞秒激光器(803、1003、1103)，用于确定所述至少一个可调谐激光器(601、801、1001、1101)的激光辐射的频率。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件还包括频率标准件(806、1006、1106)。

17.根据权利要求16所述的测量组件，其特征在于，所述频率标准件是气体电池。

18.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括用于实现绝对长度测量的两个可调谐激光器(1001、1012)，所述两个可调谐激光器能够以所述光学谐振器的已知频率间隔稳定至不同的谐振器模式。

19.根据权利要求18所述的测量组件，其特征在于，拍频分析器单元(1005、1009)被分配到所述两个可调谐激光器(1001、1012)中的每一个。

20.根据权利要求1至3中的任一项所述的测量组件，其特征在于，所述测量组件包括声光调制器(1114)，用于在从由所述至少一个可调谐激光器(1101)生成的激光束分支出的部分束的情况下实现频移。

21.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，基于频率的长度测量的六个光学谐振器被分配到以六个自由度进行位置确定的部件。

22.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述部件是反射镜。

23.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其特征在于，所述光学系统是微光刻投射曝光设备。

24.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其中，在所述第一谐振器反射镜和所述测量目标之间、通过所述谐振器的光学路径偏移并平行于所述第二谐振器反射镜和所述测试目标之间的光学路径。

25.根据权利要求1至3中任一项所述的测量组件，其中，所述逆向反射镜(130、330、430、530)将来自所述测量目标的测量束反射回其本身，使得所述测量束在与所述测量束入射到所述可移动测量目标上的路径相同的路径上返回。