DE102017220408A1 - Optical system for microlithography, as well as methods for position determination - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches System für die Mikrolithographie, sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung. Ein erfindungsgemäßes optisches System weist wenigstens eine Komponente und wenigstens ein dieser Komponente zur Positionsbestimmung zugeordnetes Interferometer mit einer Lichtquellen-Einheit auf, wobei die Komponente ein optisches Element ist und wobei die Lichtquellen-Einheit eine Lichtquelle zur Erzeugung wenigstens eines ersten Teilstrahls mit einer ersten Frequenz (f1) und eine Durchstimm-Einrichtung, über welche eine Einstellung der ersten Frequenz (f1) auf unterschiedliche Werte in einer vorgegebenen Frequenzabfolge durchführbar ist, aufweist. The invention relates to an optical system for microlithography, and a method for position determination. An optical system according to the invention comprises at least one component and at least one interferometer associated with said position determining unit having a light source unit, said component being an optical element, said light source unit having a light source for generating at least a first partial beam having a first frequency ( f 1 ) and a tuning device, via which an adjustment of the first frequency (f 1 ) to different values in a predetermined frequency sequence is feasible having.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein optisches System für die Mikrolithographie, sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung.The invention relates to an optical system for microlithography, and a method for position determination.
Stand der TechnikState of the art
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is hereby projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d.h. bei Wellenlängen unterhalb von 15 nm (z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm), werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.In EUV-designed projection exposure equipment, i. at wavelengths below 15 nm (e.g., about 13 nm or about 7 nm), mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable transparent refractive materials.
Im Betrieb solcher für EUV ausgelegten Projektionsobjektive, bei dem üblicherweise Maske und Wafer in einem Scan-Prozess relativ zueinander bewegt werden, müssen die Positionen der teilweise in allen sechs Freiheitsgraden beweglichen Spiegel sowohl zueinander wie auch zu Maske bzw. Wafer mit hoher Genauigkeit eingestellt sowie beibehalten werden, um Aberrationen und damit einhergehende Beeinträchtigungen des Abbildungsergebnisses zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren. Bei dieser Positionsbestimmung können z.B. über eine Weglänge von 1 Meter Genauigkeiten der Längenmessung im Pikometer (pm)-Bereich gefordert sein.In operation of such projection lenses designed for EUV, in which mask and wafer are usually moved relative to one another in a scanning process, the positions of the mirrors, which are partially movable in all six degrees of freedom, must be set and maintained both with each other and with the mask or wafer with high accuracy to avoid, or at least reduce, aberrations and concomitant impairments to the imaging result. In this position determination, e.g. be demanded over a path length of 1 meter accuracies of the length measurement in the picometer (pm) range.
Im Stand der Technik sind diverse Ansätze bekannt, um die Position des Wafers bzw. der Waferstage, der Retikelebene sowie der einzelnen Objektivspiegel interferometrisch zu vermessen. Diese Vermessung kann insbesondere unter Verwendung eines Heterodyninterferometers erfolgen, bei welchem die in zwei separaten Teilstrahlengängen verlaufenden Teilstrahlen voneinander unterschiedliche Frequenzen sowie zueinander orthogonale Polarisationszustände aufweisen.Various approaches are known in the prior art for interferometrically measuring the position of the wafer or the wafer stage, the reticle plane and the individual objective mirrors. This measurement can be carried out in particular using a heterodyne interferometer, in which the partial beams which run in two separate partial beam paths have mutually different frequencies and mutually orthogonal polarization states.
Dabei ist es z.B. bekannt, die vorstehend genannten, frequenzverschobenen Teilstrahlen unter Verwendung eines Zeemanstabilisierten Helium-Neon-Lasers zu erzeugen, wobei die Frequenzaufspaltung über ein von außen angelegtes Magnetfeld bewirkt wird. In anderen Ansätzen werden akustooptische Modulatoren zur Frequenzaufspaltung verwendet.It is e.g. It is known to generate the above-mentioned frequency-shifted partial beams using a Zeeman-stabilized helium-neon laser, wherein the frequency splitting is effected via an externally applied magnetic field. In other approaches, acousto-optic modulators are used for frequency splitting.
Ein hierbei in der Praxis u.a. auftretendes Problem ist, dass infolge des prinzipiell bei inkrementell messenden Interferometern auf Teiler der jeweiligen Lichtwellenlänge beschränkten Eindeutigkeitsbereichs für die jeweilige Nullpunkt-Bestimmung eine zusätzliche (Nullpunkt-)Sensorik erforderlich ist, wodurch der jeweilige konstruktive Aufwand und der im Bereich des Interferometers bzw. der zu vermessenden Komponente erforderliche Bauraum erhöht werden.A problem that arises here in practice, among other things, is that an additional (zero-point) sensor system is required as a result of the unambiguity range, which in principle is limited to dividers of the respective wavelength for incremental interferometers, for determining the respective zero point determination constructive effort and required in the area of the interferometer or the component to be measured space can be increased.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System für die Mikrolithographie sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung bereitzustellen, welche eine hochgenaue Bestimmung der Absolutposition einer Komponente unter Erfüllung der in der Mikrolithographie bestehenden Anforderungen und unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.It is an object of the present invention to provide an optical system for microlithography and a method for position determination, which allow a highly accurate determination of the absolute position of a component while satisfying the requirements of microlithography and avoiding the problems described above.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved according to the features of the independent claims.
Ein erfindungsgemäßes optisches System für die Mikrolithographie weist wenigstens eine Komponente und wenigstens ein dieser Komponente zur Positionsbestimmung zugeordnetes Interferometer mit einer Lichtquellen-Einheit auf, wobei die Komponente ein optisches Element ist und wobei die Lichtquellen-Einheit aufweist:
- - eine Lichtquelle zur Erzeugung wenigstens eines ersten Teilstrahls mit einer ersten Frequenz (
f1 ); und - - eine Durchstimm-Einrichtung, über welche eine Einstellung der ersten Frequenz (
f1 ) auf unterschiedliche Werte in einer vorgegebenen Frequenzabfolge durchführbar ist.
- a light source for generating at least a first partial beam having a first frequency (
f 1 ); and - a tuning device, via which a setting of the first frequency (
f 1 ) to different values in a given frequency sequence is feasible.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine Absolutbestimmung der Position einer Komponente in einem optischen System für die Mikrolithographie ohne Erfordernis zusätzlicher Sensoren zur Festlegung einer Referenzposition dadurch zu realisieren, dass eine hinreichend genaue sowie hinreichend schnelle Frequenz-Durchstimmung der jeweiligen (ersten) Frequenz des ersten Teilstrahls realisiert wird.The invention is based in particular on the concept of realizing an absolute determination of the position of a component in an optical system for microlithography without the need for additional sensors for establishing a reference position by providing a sufficiently accurate and sufficiently fast frequency tuning of the respective (first) frequency of the first partial beam is realized.
In Ausführungsformen ist das Interferometer ein Heterodyninterferometer, wobei die Lichtquelle weiter zur Erzeugung eines zweiten Teilstrahls mit einer zweiten Frequenz (
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei der o.g. Frequenz-Durchstimmung und der entsprechenden wiederholten Bestimmung bzw. Auswertung der Phase des erzeugten Interferenzsignals eine absolute Positionsbestimmung wie im Weiteren noch detaillierter erläutert aus dem Verhältnis der Phasenänderung zur Frequenzänderung erfolgen kann mit der Folge, dass bei Durchstimmung mit einer hinreichend hohen Anzahl von Frequenzschritten auf die absolute Länge eines Interferometerarms des Interferometers geschlossen werden kann. Im Ergebnis kann erfindungsgemäß eine hochgenaue Abstands- bzw. Positionsbestimmung mit einem Messbereich von einigen Metern (m) bis in den Pikometerbereich (10-12m) realisiert werden.The invention is based on the consideration that in the above-mentioned frequency tuning and the corresponding repeated determination or evaluation of the phase of the generated interference signal, an absolute position determination as explained in more detail below can take place from the ratio of the phase change to the frequency change, with the result that that, when tuned with a sufficiently high number of frequency steps, it is possible to deduce the absolute length of an interferometer arm of the interferometer. As a result, according to the invention, a highly accurate distance or position determination can be realized with a measuring range of a few meters (m) down to the picometer range (10 -12 m).
Dabei hat das erfindungsgemäße Konzept insbesondere den Vorteil, dass die zusätzlich zur erfindungsgemäßen Lichtquellen-Einheit vorhandenen Komponenten des Interferometers ebenso wie die elektronische Detektion der Interferometer-Signale prinzipiell unverändert beibehalten werden können, so dass ein bereits bestehendes Interferometer durch einfachen Austausch der Lichtquellen-Einheit erfindungsgemäß nachgerüstet werden kann.The concept according to the invention has the particular advantage that the components of the interferometer present in addition to the light source unit according to the invention, as well as the electronic detection of the interferometer signals, can in principle be kept unchanged, so that an already existing interferometer can be replaced by simply exchanging the light source unit according to the invention can be retrofitted.
In Ausführungsformen kann bei Realisierung mit einem Heterodyninterferometer die Erzeugung der zweiten Frequenz
Gemäß einer Ausführungsform ist die Einstellung der ersten Frequenz auf unterschiedliche Werte jeweils mit einer Frequenzschwankung von höchstens 1000Hz, insbesondere von höchstens 100Hz, durchführbar. Die Einstellung der ersten Frequenz auf unterschiedliche Werte kann jeweils in einer Einstellzeit von typischerweise 10ms erfolgen.According to one embodiment, the setting of the first frequency to different values each with a frequency fluctuation of at most 1000Hz, in particular of at most 100Hz, feasible. The setting of the first frequency to different values can each take place in a response time of typically 10 ms.
Gemäß einer Ausführungsform ist diese Einstellung der ersten Frequenz auf unterschiedliche Werte über einen Frequenzbereich von wenigstens (10-50)GHz, insbesondere wenigstens (10-100)GHz, weiter insbesondere wenigstens (10-200)GHz, durchführbar. Dabei kann grundsätzlich durch Vergößerung dieses (Durchstimm-) Bereichs die Genauigkeit der Längenmessung gesteigert werden. According to one embodiment, this setting of the first frequency to different values over a frequency range of at least (10-50) GHz, in particular at least (10-100) GHz, more particularly at least (10-200) GHz, feasible. In principle, by enlarging this (tuning) range, the accuracy of the length measurement can be increased.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt bei der Durchstimmung die Einstellung der ersten Frequenz (
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt bei der Durchstimmung eine kontinuierliche Variation der ersten Frequenz innerhalb des vorgegebenen Frequenzbereichs.According to one embodiment, in the tuning, a continuous variation of the first frequency takes place within the predetermined frequency range.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt bei der Durchstimmung eine Variation der ersten Frequenz mit einer nichtlinearen Zeitabhängigkeit. Eine solche Ausgestaltung des Scanvorgangs hat wie im Weiteren noch erläutert den Vorteil, dass störende lineare Drift-Vorgänge von der eigentlichen Positionsinformation separiert werden können, indem die während der Frequenz-Durchstimmung eingestellte Frequenzabfolge von driftartigen Positionsveränderungen unterscheidbar ist. Dabei kann insbesondere auch eine in ihrer Zeitabhängigkeit nicht-monotone, einen Vorzeichen-Wechsel aufweisende Variation der ersten Frequenz innerhalb des vorgegebenen Frequenzbereichs erfolgen.According to one embodiment, the tuning results in a variation of the first frequency with a non-linear time dependence. Such an embodiment of the scanning process has, as explained below, the advantage that disturbing linear drift processes can be separated from the actual position information by the frequency sequence set during the frequency tuning being distinguishable from drift-like position changes. In this case, a variation of the first frequency, which is not monotonous in its time dependency and has a sign change, can in particular also take place within the predetermined frequency range.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Lichtquellen-Einheit ferner eine Eingabe-Schnittstelle zur Eingabe der bei der Durchstimmung einzuhaltenden frei programmierbaren Frequenzabfolge auf.According to an embodiment, the light source unit further comprises an input interface for inputting the freely programmable frequency sequence to be maintained in the tuning.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Lichtquellen-Einheit ferner eine Referenz-Kavität mit einer Referenz-Atmosphäre auf. Hierdurch können Atmosphäreneinflüsse erfasst werden.According to an embodiment, the light source unit further comprises a reference cavity having a reference atmosphere. As a result, atmospheric influences can be detected.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Lichtquellen-Einheit einen akustooptischen Modulator zur Einstellung des gewünschten Frequenzabstandes zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz auf.According to one embodiment, the light source unit has an acousto-optic modulator for setting the desired frequency spacing between the first frequency and the second frequency.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Lichtquelle ein erstes Lasermodul zur Erzeugung des ersten Teilstrahls mit der ersten Frequenz und ein hiervon separates zweites Lasermodul zur Erzeugung des zweiten Teilstrahls mit der zweiten Frequenz auf.According to one embodiment, the light source has a first laser module for generating the first partial beam with the first frequency and a separate second laser module for generating the second partial beam with the second frequency.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Lichtquelle eine Regelung zur Einstellung des gewünschten Frequenzabstandes zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz auf. Gemäß einer Ausführungsform sind der Komponente sechs Interferometer zugeordnet, von denen jedes eine Positionsbestimmung in jeweils einem Freiheitsgrad ermöglicht.According to one embodiment, the light source has a control for setting the desired frequency spacing between the first frequency and the second frequency. According to one embodiment, the component is assigned six interferometers, each of which enables position determination in one degree of freedom.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Komponente ein Spiegel.In one embodiment, the component is a mirror.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.According to one embodiment, the optical system is a microlithographic projection exposure apparatus.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Positionsbestimmung einer Komponente in einem optischen System für die Mikrolithographie, wobei die Komponente ein optisches Element ist und wobei die Positionsbestimmung mit wenigstens einem Interferometer in jeweils einem Freiheitsgrad durchgeführt wird, wobei das Interferometer eine Lichtquellen-Einheit mit einer Lichtquelle und einer Durchstimm-Einrichtung aufweist, wobei über die Lichtquelle wenigstens ein erster Teilstrahl mit einer ersten Frequenz (f1) erzeugt wird, wobei die erste Frequenz (f1) auf unterschiedliche Werte in einer vorgegebenen Frequenzabfolge eingestellt wird.The invention further relates to a method for determining the position of a component in an optical system for microlithography, wherein the component is an optical element and wherein the position determination is performed with at least one interferometer in one degree of freedom, wherein the interferometer is a light source unit with a light source and having a tuning means, wherein on the light source at least a first partial beam having a first frequency (f 1) is generated, wherein the first frequency (f 1) is set to different values in a predetermined frequency sequence.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Interferometer ein Heterodyninterferometer, wobei über die Lichtquelle weiter ein zweiter Teilstrahl mit einer zweiten Frequenz (
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt für die unterschiedlichen Werte der ersten Frequenz (
Gemäß einer Ausführungsform wird für die unterschiedlichen Werte der ersten Frequenz jeweils das Verhältnis der Phasenänderung zur Frequenzänderung zur Bestimmung einer absoluten Länge eines Interferometerarms des Interferometers ermittelt.According to one embodiment, the ratio of the phase change to the frequency change for the determination of an absolute length of an interferometer arm of the interferometer is determined in each case for the different values of the first frequency.
Gemäß einer Ausführungsform werden über eine weitere Lichtquelle ein dritter Teilstrahl mit einer dritten Frequenz (
Gemäß einer Ausführungsform werden unter Verwendung des dritten Teilstrahls und des vierten Teilstrahls im System auftretende Störungen erfasst.According to one embodiment, perturbations occurring in the system using the third sub-beam and the fourth sub-beam are detected.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.
Figurenlistelist of figures
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer beispielhaften Ausführungsform einer in einem erfindungsgemäßen optischen System vorhandenen Lichtquellen-Einheit; -
2-3 schematische Darstellung weiterer möglicher Ausführungsformen einer in einem erfindungsgemäßen optischen System vorhandenen Lichtquellen-Einheit; -
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer möglichen Realisierung der Rekonstruktion einer während des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellten Frequenzrampe; -
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Auswertung; -
6 ein Diagramm einer beispielhaften, während des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellbaren Frequenzrampe; -
7-10 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der Erfindung; -
11 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus eines Heterodyninterferometers; und -
12 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
-
1 a schematic representation for explaining the structure of an exemplary embodiment of a light source unit present in an optical system according to the invention; -
2-3 schematic representation of further possible embodiments of a present in an optical system according to the invention light source unit; -
4 a schematic representation for explaining a possible realization of the reconstruction of a frequency ramp set during the process according to the invention; -
5 a schematic representation for explaining an evaluation carried out in the inventive method; -
6 a diagram of an exemplary, adjustable during the process according to the invention frequency ramp; -
7-10 schematic representations for explaining further embodiments of the invention; -
11 a schematic representation for explaining the basic structure of a heterodyne interferometer; and -
12 a schematic representation for explaining the possible structure of a designed for operation in EUV microlithographic projection exposure apparatus.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Wenngleich in den im Weiteren beschriebenen Ausführungsformen jeweils auf ein Heterodyninterferometer Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht auf die Realisierung mit einem Heterodyninterferometer beschränkt, sondern auch mit einem Homodyninterferometer vorteilhaft realisierbar.Although reference is made to a heterodyne interferometer in the embodiments described below, the invention is not limited to implementation with a heterodyne interferometer, but can also be implemented advantageously with a homodyne interferometer.
Das Heterodyninterferometer selbst ist ebenso wie die elektronische Detektion der Interferometer-Signale in
Gemäß
In der Ausführungsform von
Zur Erzeugung der zweiten Frequenz
In Ausführungsformen kann zusätzlich eine Absorptionszelle mit Photodetektor
Gemäß
Weitere mögliche Ausführungsformen zur Realisierung der erfindungsgemäßen Durchstimmung der Frequenz
Durch die vorstehend beschriebene Variation bzw. Durchstimmung der Frequenz
Bezeichnet man einen die Durchstimmung indizierenden Steuerparameter mit q, so gilt für die Werte der bei dieser Durchstimmung eingestellten Frequenzen
Die Durchstimmung startet bei den Nullfrequenzen f1,0 bzw. f1,0 + fb mit der gemeinsamen Verschiebung Δf1(q), wobei fb die heterodyne und konstante Schwebungsfrequenz (= „Beat-Frequenz“) bezeichnet.The tuning starts at the zero frequencies f 1.0 and f 1.0 + f b with the common displacement Δf 1 (q), where f b denotes the heterodyne and constant beat frequency (= "beat frequency").
Für die Abhängigkeit der Phasenänderung von der Frequenzänderung gilt bei Vernachlässigung von Störungen die nachfolgende Beziehung, welche prinzipiell über das Verhältnis der Phasenänderung zur Frequenzänderung eine Bestimmung der absoluten Länge L, wie in
Darin stehen C für die Lichtgeschwindigkeit und Δφ für die mit der Frequenzänderung Δf1(q) einhergehende Phasenänderung, die mit dem Detektor und der nachgeschalteten Phasenauswerteeinheit gemessen und aufgezeichnet wird.Therein C stands for the speed of light and Δφ for the phase change associated with the frequency change Δf 1 (q), which is measured and recorded with the detector and the downstream phase evaluation unit.
Die Frequenz-Durchstimmung benötigt in der Realität ein endliches Zeitintervall TS. Über dieses Zeitintervall hinweg werden Längenänderungen aufgrund unvermeidlicher vibrationsartiger sowie driftartiger Variationen in der Messkonfiguration als Störungen wirksam. Bei Einbeziehung dieser Störungen wird Gleichung (2) modifiziert zu:
Die betreffenden Störungen können mathematisch in der Zeitdomäne wie folgt dargestellt werden:
Die Verknüpfung der Gleichungen (3) und (4) in der Zeitdomäne bildet schließlich die Basis des Verfahrens zur Absolutmessung der Distanz mittels Frequenz-Durchstimmung:
Zur Beherrschung der während der Durchstimmung auftretenden Störungen δL(q(t)) gibt es prinzipiell zwei Lösungsansätze. Der erste Ansatz basiert auf einer hinreichend vollständigen Modellierung der Störungen und deren Beherrschung durch Filterung. Der zweite Ansatz verwendet einen weiteren heterodynen Messstrahl mit zeitlich unveränderlichen Frequenzen
Bei der Elimination der Störungen durch Modellierung und Filterung wird eine hinreichende Kenntnis der auftretenden Störungen in Form eines Modells gemäß Gleichung (5) vorausgesetzt. Diese Kenntnis kann beispielsweise im Vorfeld dadurch erlangt werden, dass für ein nicht angeregtes und nominell ruhendes System die gemessenen Phasen über einen hinreichend langen Beobachtungszeitraum aufzeichnet werden und der Frequenzgehalt der aus den gemessenen Phasenänderungen abgeleiteten Positionsänderungen analysiert (Fourier-Analyse) wird. Diese Vorcharakterisierung wird vorteilhafterweise als eigener Messmodus (Vibrometer-Funktionalität) zur Verfügung gestellt und im Vorfeld der Frequenz-Durchstimmung im Rahmen der Startprozedur ausgeführt. Unter Kenntnis des Modells der Störungen bleiben dann die freien Parameter in Form der Amplituden und Kreisfrequenzen zu bestimmen, um die Störungen bei der Rekonstruktion der Messlänge aus den aufgezeichneten gemessenen Phasen zu eliminieren. Bei der Aufstellung des Modells werden die Terme in Gleichung (5) durch geeignete Substitutionen vereinfacht, und man gelangt zu der kompakten Darstellung
Vorzugsweise wird die zeitliche Form der Frequenz-Durchstimmung scan(τ) = Δf1(q(τ)) derart gewählt, dass der eigentlich interessierende Anteil der Phasenänderung infolge der Frequenzänderung möglichst gut von den Störungen trennbar wird. Erfindungsgemäß ist die Frequenz-Durchstimmung im Sinne des Skalarprodukts zwischen Funktionen
Die Filterung der Störungen gelingt beispielsweise durch Anwendung der Methode der kleinsten Fehler-Quadrate. Dazu wird eine Frequenz-Durchstimmung durchgeführt, und die eingestellten Frequenzänderungen Δf 1 = scan, die gemessenen Phasenänderungen P sowie die normierten Messzeitpunkte τ werden jeweils als Spaltenvektoren gespeichert. Mit den aufgezeichneten Messzeiten werden die im Vorfeld identifizierten Störmuster mit zu bestimmender unbekannter Amplitude über das Durchstimmungsintervall berechnet. Damit ergibt sich die Gleichung (6) in ihrer diskretisierten Form zu:
Diese setzt die gemessenen Phasen mit den bekannten berechneten Mustern der Störbeiträge und deren unbekannten und zu bestimmenden Koeffizienten in eine lineare Beziehung. Nach Zusammenführung sämtlicher Mustervektoren zu einer Matrix
Der dabei letztendlich interessierende Parameter
Die Ausführung des Modells der Störungen in linearer Form ist nur beispielhaft. Es können im Rahmen einer nicht-linearen Optimierung (z.B. iteratives Newton-Verfahren) auch nichtlineare Abhängigkeiten der Störungen von den zu bestimmenden Parametern aufgestellt und dann die Parameter durch nichtlineare Parameter-Anpassung bestimmt werden. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll und notwendig sein, wenn die Frequenzen der Schwingungen zeitlich derart veränderlich sind, dass sie für das jeweilige Zeitintervall der Durchstimmung erst durch entsprechende Berücksichtigung im Modell der Störungen ausreichend genau bestimmt werden können.The execution of the model of the disturbances in linear form is only an example. Non-linear dependencies of the perturbations on the parameters to be determined can also be established in a non-linear optimization (eg, iterative Newton method), and then the parameters can be determined by non-linear parameter adaptation. This can be useful and necessary, for example, if the frequencies of the oscillations are variable in time so that they can be determined sufficiently accurately for the respective time interval of tuning only by appropriate consideration in the model of the disturbances.
Um die Anzahl der zu berücksichtigenden Oszillationen möglichst gering zu halten und um hochfrequente Oszillationen als solche identifizieren zu können, erfolgt die Frequenz-Durchstimmung vorzugsweise innerhalb einer möglichst kurzen Zeitdauer. Idealerweise sollte im Spezialfall einer diskreten schrittweisen Durchstimmung die Einstellzeit τ für ein Frequenzinkrement Δf der auf der Unschärferelation der FourierTransformation basierenden Grenze τ ≥ (1/Δf)
Unter Inkaufnahme des höheren apparativen Aufwandes ist eine Beherrschung der Störungen auch zielführend möglich, indem man diese Störungen mit einem weiteren, in der Frequenz feststehenden heterodynen Messstrahl (
Durch elementare Umformung gelangt man schließlich zur bestimmenden Gleichung
Aus der Auftragung der gemessenen und korrigierten Phasenverschiebung Δφc(q) gegen die Frequenzverschiebung Δf1(q) kann die zu ermittelnde Absolut-Länge L in Form der Steigung, wie in
In vorteilhafter Weise stellt das Verfahren der Frequenz-Durchstimmung mit einem zusätzlichen heterodynen Beobachtungsstrahl im Gegensatz zur Methode der Störungserfassung durch Modellierung und Filterung prinzipiell keinerlei limitierende Anforderungen an Dauer und Form der Frequenz-Durchstimmung. In an advantageous manner, the method of frequency tuning with an additional heterodyne observation beam, in contrast to the method of interference detection by modeling and filtering, in principle, no limiting requirements for duration and shape of the frequency tuning.
Die Erfindung ist hinsichtlich des gewählten Wellenlängenbereichs nicht weiter eingeschränkt, wobei lediglich beispielhaft die Wellenlänge im Bereich von (400-1600)nm liegen kann. Des Weiteren ist die Erfindung hinsichtlich der konkreten Ausführung des (Heterodyn-)Interferometers nicht weiter eingeschränkt, welches in für sich bekannter Weise mit Planspiegeln oder Retroreflektoren ausgestaltet sein kann.The invention is not further limited with respect to the selected wavelength range, with the wavelength being only in the range of (400-1600) nm by way of example. Furthermore, the invention with respect to the specific embodiment of the (heterodyne) interferometer is not further limited, which can be configured in a conventional manner with plane mirrors or retroreflectors.
Im Folgenden werden weitere, alternativ zu
Gemäß
Der Frequenzabstand zwischen den Frequenzen
Um Information über die genaue Form der Frequenzrampe während des Scanvorgangs zu erhalten, wird gemäß
Das erste Heterodyninterferometer
In der Ausführungsform von
Zur Vermessung der Lage einer Komponente bzw. eines Spiegels in allen sechs Freiheitsgraden werden sechs Heterodyninterferometer benötigt, wobei eine mögliche Konfiguration schematisch in
Gemäß
Die Erfindung kann zur Absolutmessung der Position z.B. eines der Spiegel
In weiteren Anwendungen kann ist die Erfindung auch in einer Maskeninspektionsanlage oder einer Waferinspektionsanlage realisiert werden.In other applications, the invention can also be realized in a mask inspection system or a wafer inspection system.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.Although the invention has also been described with reference to specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will be apparent to those skilled in the art, eg, by combining and / or replacing features of individual embodiments. Accordingly, it is understood for the Those skilled in the art will appreciate that such variations and alternative embodiments are included in the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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