DE69802185T2

DE69802185T2 - Vorrichtung mit zwei spiegeln für einen interferometrisch kontrollierten positioniertisch

Info

Publication number: DE69802185T2
Application number: DE69802185T
Authority: DE
Inventors: Shi-Kay Yao
Original assignee: Etec Systems Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: WO1999002938A2; KR20010014187A; JP2002508079A; WO1999002938A3; EP0983481A2; DE69802185D1; IL133750A0; TW390957B; US6057921A; EP0983481B1; CA2296276A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft bewegliche Stufen und andere Präzisionspositioniermechanismen, und insbesondere eine verbesserte Spiegelanordnung für eine Stufe, deren Position von einem Interferometer bestimmt wird.
Die Verwendung einer Interferometeranordnung zur Bestimmung und Steuerung der Position bezüglich der XY-Achsen einer beweglichen mechanischen Stufe ist wohlbekannt, beispielsweise bei Mikrolithographieanwendungen mit hoher Auflösung. Fig. 1 zeigt in Aufsicht eine Stufe 10, die sich entlang der X- und der Y-Achse bewegen kann. (Die dargestellten X- und Y-Achsen stellen kein Bauteil dar, sondern sollen zur Orientierung dienen). Die Stufe 10 wird herkömmlich sowohl entlang der Y- als auch der X-Achse angetrieben. Typischerweise wird dies durch Linearmotoren bewerkstelligt, wobei eine erste Gruppe von Linearmotoren die Bewegung in Richtung der X-Achse bewirkt, und eine zweite Gruppe von Linearmotoren die Bewegung in Richtung der Y-Achse. Beispielsweise kann die durch Linearmotoren angetriebene Stufe in der Y-Richtung auf einem mechanischen Führungsträger hin- und herbewegt werden, der wiederum durch Linearmotoren in der X-Richtung entlang Führungsschienen bewegt und angetrieben wird. Dies ermöglicht die gewünschte, unabhängige Bewegung in zwei Richtungen.
Eine derartige Stufe 10 haltert beispielsweise einen Wafer einer integrierten Schaltung, so daß der Wafer für die Lithographie exakt positioniert werden kann. Ähnliche Anordnungen werden bei anderen Photolithographieanwendungen verwendet, beispielsweise zur Ausbildung leitfähiger Muster auf einem Laminat, das ein Substrat für eine große Leiterplatte darstellt. In diesem Fall ist auf der Stufe 10 eine Spannvorrichtung (nicht gezeigt) oder eine andere Haltemechanismusanordnung vorgesehen, um das Substrat (Werkstück) zu haltern. Andere Elemente, die herkömmlich auf einer derartigen Stufe vorhanden sind, umfassen Bezugsmarkierungen und Mechanismen zur Bewegung der Spannvorrichtung in Drehrichtung und nach oben oder unten. Diese anderen Elemente sind ebenfalls nicht dargestellt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die übrigen Elemente des photolithographischen Systems ebenfalls nicht dargestellt sind, einschließlich eines optischen Systems zur Bereitstellung eines Lichtstrahls, der auf das auf der Stufe 10 vorhandene Werkstück einfällt, für Abbildungszwecke. Dieses optische System ist typischerweise oberhalb der Zeichenebene angeordnet. Weiterhin bewegt sich die Stufe 10 typischerweise auf einer großen, ebenen Oberfläche (nicht gezeigt), und ist auf dieser durch Luftlager oder mechanische Kugel/Rollenlager gehaltert.
Das Interferometersystem, welches die vorliegende Erfindung betrifft, weist beim Stand der Technik einen einstückigen, großen, dreieckigen (oder rechteckigen oder L förmigen) Spiegel 12 auf, der mit zwei reflektierenden Oberflächen M1 und M2 versehen ist. Der einstückige, dreieckige oder rechteckige Spiegel 12 wird sorgfältig so hergestellt, daß er einen Winkel von 90º aufspannt, wie dies gezeigt ist, zwischen den reflektierenden Oberflächen M1 und M2. Es wird darauf hingewiesen, daß typischerweise die Laserstrahlen für die Interferometrie im sichtbaren Wellenlängenspektrum liegen, und daher die Oberflächen M1, M2 im sichtbaren Spektrum reflektieren, jedoch ist dies nicht einschränkend zu verstehen.
Beim vorliegenden Beispiel fallen zwei Laserstrahlen 16 und 18 auf die sogenannte X-Richtungsoberfläche M1 ein. Bei einer anderen Ausführungsform fällt nur ein Laserstrahl auf die Oberfläche M1 ein. Die Verwendung von zwei Strahlen stellt nicht nur Linearpositionsdaten zur Verfügung, sondern auch Winkeldrehdaten der reflektierenden Oberfläche. Diese Strahlen 16, 18 werden von dem Interferometergestell 14 aus zur Verfügung gestellt. Typischerweise ist nicht jeweils ein einzelner Laser vorgesehen, der jeden Strahl 16 bzw. 18 zur Verfügung stellt, sondern stellt statt dessen ein einzelner Laser, der mit einem Strahlteiler gekoppelt ist, die mehreren Strahlen zur Verfügung. Es wird darauf hingewiesen, daß für jeden Laserstrahl 16 oder 18 ein entsprechender, reflektierter Strahl von dem Spiegel M1 vorhanden ist, der zurück zum Interferometergestell 14 gelangt.
Weiterhin sind in dem Interferometergestell 14 Optiken und ein Hochgeschwindigkeits-Photodetektor vorgesehen, die dazu geeignet sind, die Strahlen zu empfangen, die von der Spiegeloberfläche M1 zurückreflektiert werden. Diese Empfangsoptiken, die ebenfalls herkömmlich ausgebildet sind, erzeugen das Interferometersignal zwischen jedem abgehenden und empfangenden (reflektierten) Interferometer-Laserstrahl, und bestimmen daher die Bewegung und daher die relative Positionierung in der X-Richtung der reflektierenden Oberfläche M1 durch elektronische Untersuchung des sich ergebenden Interferometersignals, und daher die Position der angebrachten Stufe 10 und selbstverständlich des Werkstücks.
Eine ähnliche Vorgehensweise wird dazu durchgeführt, um die Positionierung der Stufe in der Y-Richtung zu bestimmen, unter Verwendung von Y-Richtungs- Laserstrahlen 26 und 28, die auf die reflektierende Oberfläche M2 einfallen, und zur Empfangsoptik an dem Y-Richtungs-Interferometergestell 24 zurückreflektiert werden.
Um eine hohe Genauigkeit aufrechtzuerhalten muß die Orthogonalität der beiden reflektierenden Oberflächen M1 und M2 nahezu perfekt sein. Dies wird herkömmlich dadurch erzielt, daß eine einstückige, massive, dreieckige oder rechteckige oder L-förmige Spiegelanordnung 12 verwendet wird.
Diese Anordnung arbeitet gut bei Anwendungen zur Herstellung integrierter Schaltungen, bei denen eine typische Abmessung in Bezug auf den Durchmesser des Wafers (Werkstück) typischerweise nicht mehr als 20,3 cm (8 Zoll) beträgt, und die sich ergebende Länge jeder Seite der Stufe 10 und daher des Spiegels 12 etwa 30,5 cm (12 Zoll) beträgt. Die vorliegenden Erfinder haben jedoch herausgefunden, daß bei Anwendungen, bei denen die Stufe 10 dazu dienen soll, ein wesentlich größeres Substrat zu haltern, und daher die Stufe wesentlich vergrößert wird, der einstückige Spiegel 12 sehr groß wird, daher zu schwer und zu teuer. Es wird darauf hingewiesen, daß die Kosten für die Herstellung derartiger Spiegeloberflächen (angenähert) proportional zur dritten Potenz der Länge des Spiegels ansteigen. Je schwerer der Spiegel ist, desto mehr Gewicht muß selbstverständlich die Stufe abfangen, und daher sind kräftigere Motoren zum Antrieb der Stufe erforderlich, die zusätzliche Wärme erzeugen, die abgeführt werden muß, und welche die Genauigkeit des Positioniersystems infolge der Wärmeausdehnung von Materialien beeinträchtigt. Daher ist ein Spiegel 12 der in Fig. 1 dargestellten Art für große Substrate unpraktisch, also mit einer Länge von 30 Zoll oder mehr, von jener Art, die bei der Herstellung von Leiterplatten oder Flachbildanzeigen verwendet wird. Es wäre prohibitiv teuer, einen einstückigen Spiegel 12, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, für eine solche Stufe herzustellen, die beispielsweise ein Substrat mit einer Länge von 152,4 cm (60 Zoll) oder mehr haltern soll, wobei dies die Größe darstellt, die in der näheren Zukunft für Flachbildanzeigen verwendet wird. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Interferometerspiegelkonfiguration, die kostengünstiger und leichter ist, und dennoch die erforderliche Genauigkeit für interferometrische Messungen zur Verfügung stellt.
Eine Stufenanordnung, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, und das Verfahren, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7 aufweist, sind aus der US-A-5151749 bekannt.
Das der Erfindung zugrundeliegende Ziel besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Stufenanordnung und eines verbesserten Verfahrens zur Verwendung in einer interferometrisch gesteuerten Stufe.
Dieses Ziel wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Abschnitts des Patentanspruchs 7 erreicht.
Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, daß es wünschenswert ist, einen aus zwei Teilen bestehenden Spiegel zu verwenden, wobei jeweils eine der reflektierenden Oberflächen auf jedem einzelnen Stück angeordnet ist, für die Laserinterferometrie zum Positionieren einer Stufe. Derartige "Stock"-Spiegelstücke sind relativ leicht und kostengünstig herzustellen. Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, daß das Problem dann darin besteht, wie exakt die Orthogonalität der beiden getrennten Spiegel bestimmt werden kann, um eine geeignete Kalibrierung und Korrektur zu erzielen. Dies muß dynamisch durchgeführt werden; es wird darauf hingewiesen, daß zwei getrennte Spiegel geringfügig unabhängig voneinander im Verlauf der Zeit "driften" können, bezüglich ihrer relativen Positionierung und Orientierung, unter dem Einfluß unterschiedlicher thermischer Bedingungen usw., und daher wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Aktualisieren einer Bestimmung des Relativwinkels der beiden Spiegel zur Verfügung gestellt.
Die vorliegenden Erfinder haben ein Verfahren und eine Einrichtung ermittelt, um dies durchzuführen, unter Verwendung einer dritten reflektierenden Oberfläche, die an dem Ende eines der beiden Stockspiegel angeordnet ist, und welche einen Kalibrierspiegel (Bezugsspiegel) darstellt. Diese dritte reflektierende Oberfläche, die annähernd parallel zu der anderen reflektierenden Oberfläche angeordnet ist, und annähernd orthogonal zur reflektierenden Hauptoberfläche des Stockspiegels angeordnet ist, auf welchem sie sich befindet, gestattet die Bestimmung des Winkels α zwischen den beiden Stockspiegeln und daher geeignete Korrekturen für eine genaue Stufenpositionierung. Die dritte reflektierende Oberfläche ist beispielsweise eine polierte Oberfläche am Ende des betreffenden Stockspiegels, oder ein getrennter Spiegel, der starr an dem zugehörigen Stockspiegel angebracht ist, beispielsweise durch Klebeverbindung oder mechanisch. Daher ist die Winkelbeziehung zwischen der dritten reflektierenden Oberfläche (Kalibrieroberfläche) und dem Stockspiegel, an welchem sie angebracht ist, starr und thermisch stabil, und kann der Orthogonalitätsfehler, 90 - α, einmal kalibriert und aufgezeichnet werden. Die reflektierende Kalibrieroberfläche stellt dann eine Bezugsgröße für den anderen Stockspiegel (an welchem sie nicht angebracht ist) dar, damit man die genaue Beziehung zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt zwischen den reflektierenden Oberflächen der beiden Stockspiegel bestimmen kann, und daher eine genaue Bestimmung der Positionierung auf der Stufe ermöglicht wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Einsatz der Interferometrie gemäß der Erfindung nicht auf Laserinterferometrie beschränkt ist. Weiterhin bezieht sich die Bezugnahme auf eine "Stufe" auf jedes bewegliche Objekt, dessen Positionierung interferometrisch bestimmt wird, und ist nicht auf Stufen für Lithographiegeräte beschränkt.
Fig. 1 zeigt eine Interferometrieanordnung nach dem Stand der Technik für eine Stufe.
Fig. 2 zeigt eine Interferometrieanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche drei Spiegel in zwei starren Stücken verwendet.
Fig. 3A und 3B zeigen schematisch einen Vorgang zur Bestimmung einer Winkelbeziehung zwischen der reflektierenden Bezugsoberfläche (Kalibrieroberfläche) und der zugehörigen reflektierenden Oberfläche eines der Stockspiegel.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Spiegelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; gleiche Elemente wie in Fig. 1 weisen gleiche Bezugszeichen auf. In diesem Fall sind nur zwei Laserstrahlen dargestellt, die auf Oberflächen M1, M2 einfallen, also Strahlen 16 und 28, jedoch können andere Strahlen wie in Fig. 1 gezeigt sein so vorgesehen sein, daß sie auf die reflektierenden Hauptoberflächen M1, M2 auftreffen. Die reflektierenden Oberflächen M1, M2 sind jeweils auf länglichen (beispielsweise stockförmigen) Spiegeln 40 und 42 angeordnet, die getrennte optische Bauteile darstellen, die unabhängig hergestellt werden, und daher relativ kostengünstig sind und ein geringes Gewicht aufweisen. Wie gezeigt ist die Masse des Materials des dreieckigen Spiegels 12 von Fig. 1 hier nicht vorhanden; hierdurch wird das Gewicht der Spiegelanordnung wesentlich verringert.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ist eine dritte reflektierende Oberfläche M3 an dem Ende des Spiegels 40 angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist die Oberfläche M3 eine polierte Oberfläche am Ende einer einzelnen Glasanordnung 40. Bei einer anderen Ausführungsform (die hier gezeigt ist) ist die dritte reflektierende Oberfläche M3 eine polierte Oberfläche auf einer getrennten Spiegelanordnung 48, die dann starr, beispielsweise durch Klebeverbindung oder durch eine starre mechanische Anbringung, am Ende des Spiegels 40 angebracht wird. Wesentlich ist weniger, wie die reflektierende Oberfläche M3 an der Spiegelanordnung 40 angebracht ist, sondern eher, daß sie in starrer Beziehung hierzu gehaltert wird; daher stellt bei einer anderen Ausführungsform die reflektierende Oberfläche M3 ein optisches Bauteil dar, das nicht tatsächlich am Spiegel 40 befestigt ist, sondern durch eine geeignete, starre mechanische Montagevorrichtung im Abstand gehalten wird. Es wird angenommen, daß es wirksamer ist, die reflektierende Oberfläche M3 entweder starr an der Spiegelanordnung 40 anzubringen, oder an einer tatsächlichen, einstückigen Oberfläche dieser Anordnung. Einer der Laserstrahlen 26 geht von dem Y- Richtungsgestell 24 aus, und trifft in dieser Position der Stufe 10 auf die dritte reflektierende Oberfläche M3 auf. Dieser Strahl 26 wird von der Oberfläche M3 zurück in das Gestell 24 reflektiert, und wird von einer geeigneten Empfangsoptik darin empfangen, während der andere Laserstrahl 28 durch den Spiegel M2 reflektiert wird.
Daher sind bei dieser Anordnung drei reflektierende Oberflächen vorgesehen, zwei längliche Oberflächen M1, M2 in einem Winkel α (beispielsweise 90º) zueinander, sowie eine dritte Kalibrieroberfläche M3.
Es ist daher eine wohldefinierte und sich nicht ändernde Beziehung zwischen dem Winkel der reflektierenden Kalibrieroberfläche M3 und der reflektierenden Oberfläche M1 der langen Spiegelanordnung 40 vorhanden. Der Orthogonalitätsfehler (Abweichung von 90º) zwischen diesen beiden Spiegeln beträgt 90º - β, wird einmal bestimmt, und dann in der Software für die Steuereinrichtung für das Interferometer gespeichert. Daher stellt die Kalibrieroberfläche M3 einen Bezugsspiegel für die zweite, längliche reflektierende Oberfläche M2 dar.
Entweder ein Einstrahl- oder ein Zweistrahl-Laserinterferometer kann dazu verwendet werden, auf die reflektierende Oberfläche M1 aufzutreffen. Allerdings wird gemäß der Erfindung ein Zweistrahl-Laserinterferometer wie gezeigt verwendet, bei dem zwei Strahlen 26 und 28 auf die reflektierenden Oberflächen M3, M2 auftreffen. Im normalen Interferometerbetrieb (nicht gezeigt) treffen die beiden Strahlen 26, 28 auf die reflektierende Oberfläche M2 auf, um irgendwelche Drift des Winkels der Oberfläche M2 zu überwachen. Während eines Kalibriervorgangs für das Interferometer treffen die Strahlen 26 und 28 auf die jeweiligen reflektierenden Oberflächen M2 und M3 auf. Dies wird dadurch erzielt, daß die Stufe 10 auf geeignete Weise in die dargestellte Kalibrierposition bewegt wird, die nachstehend genauer erläutert wird. Das Ausgangssignal des Zweistrahl-Laserinterferometers, das die Strahlen 26 und 28 aufweist, wird an eine Winkeldetektorschaltung übertragen, die herkömmlich ausgebildet ist, und im Handel erhältlich ist, um den Winkel zwischen den Oberflächen M3 und M2 exakt zu messen.
Dies ist in den Fig. 3A und 3B dargestellt, welche die Winkelbeziehungen zwischen den reflektierenden Oberflächen M2 und M3 von Fig. 2 zeigen; die restliche Anordnung von Fig. 2 ist weggelassen. In den Fig. 3A, 3B sind die Verschiebung sowie der Winkel zwischen den nominell parallelen Oberflächen M2 und M3 stark übertrieben dargestellt. Wie in Fig. 3A gezeigt, treffen in einer ersten Position der Stufe 10 die Strahlen 26 und 28 jeweils auf die Oberfläche M3 und M2 auf. In dieser Position ist die effektive Oberfläche, welche das Zweistrahl- Laserinterferometer 24, 26, 28 überwacht, durch die gestrichelte Linie M&sub2;&sub3; angedeutet, die in einem Winkel θ&sub1;, zum Interferometer liegt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Winkel θ&sub1;, durch die Verschiebung zwischen den Fußpunkten der Laserstrahlen 26, 28 und durch die Trennung zwischen den Strahlen 26, 28 bestimmt wird. Wenn die Oberflächen M2 und M3 im wesentlichen parallel und koplanar sind, nähert sich der Winkel θ&sub1; an Null an. Die Stufe führt dann eine Translationsbewegung nach links (entlang der X-Richtung) durch, so daß sich nunmehr die Strahlen 26, 28 zu einer Position 28' bzw. 26' bewegen, welche dieselben Strahlen repräsentieren, nachdem die Stufe 10 die Translationsbewegung durchgeführt hat, und treffen nunmehr auf unterschiedliche Teile der Oberflächen M3 und M2 auf. Hierdurch wird dann eine effektive Oberfläche M'23 in einem Winkel θ&sub2; festgelegt. In diesem Fall ist die Oberfläche M3 parallel zur Oberfläche M2, und ist der Winkel θ&sub1;, gleich θ&sub2;, wie dies dargestellt ist. Daher detektieren die Laserstrahlen 26, 28 keine Winkeldrehung auf den reflektierenden Oberflächen M2 und M3, woraus hervorgeht, daß M2 parallel zu M3 liegt, und daher der Winkel α gleich dem Winkel β ist.
Die andere Situation, in welcher die Oberfläche M2 nicht mehr parallel zur Oberfläche M3 liegt, ist in Fig. 3B gezeigt. In diesem Fall sind Winkel φ&sub1; (vor der Translationsbewegung der Stufe) und φ&sub2; (nach der Translationsbewegung der Stufe) verschieden, infolge der fehlenden Parallelität zwischen den Oberflächen M2 und M3; dieser Winkelunterschied wird leicht durch Vergleich der zurückgelegten Entfernungen beobachtet, wobei die Y-Richtung durch Strahlen 28 und 26 in den beiden Positionen der Stufe 10 gemessen wird. In diesem Fall ist es daher möglich, das Ausmaß zu bestimmen, um welches die Oberfläche M1 von der Orthogonalität in Bezug auf die Oberfläche M2 abweicht, da exakt bekannt ist, wie groß der Winkel zwischen den Oberflächen M3 und M2 ist. Dies gestattet daher die Bestimmung des Winkels α in Fig. 2, und daher eine exakte Korrektur für Interferometermessungen der Positionierung der Stufe 10 sowohl in Richtung X als auch in Richtung Y.
Da in der Praxis die reflektierenden Oberflächen M2 und M3 beinahe parallel verlaufen, mit einem sehr kleinen Winkelfehler (in der Größenordnung von 10 Bodensekunden), und die Laserstrahlen 26, 28 innerhalb weniger Minuten annähernd parallel zu den Oberflächen M2, M3 verlaufen, kann der Winkel γ zwischen den Spiegeloberflächen folgendermaßen berechnet werden
γ = (tanφ&sub1; - tanφ&sub2;)S/X (φ&sub1; - φ&sub2;)S/X
wobei S der Abstand zwischen den Laserstrahlen 26, 28 ist; X hier die Bewegungsentfernung zwischen den Strahlpositionen 26 und 26' oder 28 und 28' bezeichnet; und (φ&sub1; - φ&sub2;) die gemessene Winkeldrehung durch das Laserinterferometer ist, während sich die Stufe um eine Entfernung X bewegt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Interferometer nur den Winkel (φ&sub1; - φ&sub2;) mißt, ohne den Wert von φ&sub1;, oder φ&sub2; zu messen.
Eine alternative Meßvorrichtung besteht darin, die Laserinterferometerstrahlen 26, 28 als zwei unabhängige Linearpositionssensoren entlang der Richtung Y zu betreiben. Der Winkel beträgt einfach (d1 - d2)/X, wobei d1 und d2 die Bewegungsentfernung entlang Y bezeichnen, die vom Laserstrahl 26 bzw. 28 gemessen wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß die hier durchgeführten, tatsächlichen Berechnungen typischerweise durch Computercode vorgenommen werden, der ein Teil des Computerprogramms darstellt, das von dem Mikroprozessor oder der Mikrosteuerung ausgeführt wird, welcher bzw. welche die tatsächliche Bewegung der Stufe 10 steuert, und herkömmlich ein Teil eines derartigen Systems ist. Eine derartige Mikrosteuerung oder ein derartiger Mikroprozessor ist mit dem Interferometersystem verbunden, und gestattet eine Rückkopplungsregelung der Bewegung der Stufe 10, wenn deren Position durch das Interferometersystem bestimmt wird. Die voranstehend geschilderten Berechnungen stellen daher ein zusätzliches Teil des im übrigen herkömmlichen Interferometersteuerprogramms dar. Zwar ist der tatsächliche Computercode, um dieses auszuführen, hier nicht angegeben, jedoch können Fachleute auf diesem Gebiet angesichts der hier geschilderten Lehre leicht einen derartigen Code schreiben.
Die tatsächlichen Abmessungen der reflektierenden Oberflächen, die hier beteiligt sind, sind nicht kritisch, und hängen selbstverständlich im allgemeinen von der tatsächlichen Größe der Stufe 10 und deren Gesamtausmaß der Bewegung in Richtung X und Y ab. Die erforderliche Breite der reflektierenden Bezugsoberfläche M3 ergibt sich daraus, daß diese ausreichend breit ist, um eine vernünftig große Bewegungsentfernung, X, zuzulassen, um so eine ausreichende Genauigkeit der Ermittlung für eine vorgegebene Genauigkeit von (φ&sub1; - φ&sub2;) zu gestatten. Die Bezugsoberfläche M3 ist optisch eben, also erfüllt dieselben Bedingungen bezüglich der Ebenheit wie die reflektierenden Hauptoberflächen M1 und M2. Gemäß der vorliegenden Erfindung muß der Winkel α zwischen den Spiegelanordnungen 40 und 42 nicht exakt gleich 90º sein; solange er ausreichend nahe an 90º liegt, stellt die vorliegende Orthogonalitätskorrektur unter Verwendung der reflektierenden Oberfläche M3 eine leichte Abweichung ausreichend ein. Dies erleichtert die Herstellung dieser Spiegelanordnung wesentlich, da sie nicht optisch mit großer Genauigkeit in Bezug auf die Positionierung der Spiegelanordnungen 40 und 42 ausgerichtet werden muß.
Es wird darauf hingewiesen, daß eine erneute Kalibrierung unter Verwendung der Bezugsoberfläche M3 periodisch während des Betriebs des Lithographiesystems vorgenommen wird, von welchem die Stufe 10 ein Teil darstellt, um den Winkel zwischen den reflektierenden Oberflächen M3 und M2 zu ermitteln. Dies kann beispielsweise alle paar Minuten oder Stunden erfolgen, um jeglichen Drift der Relativposition der Spiegelanordnungen 40 und 42 zu kompensieren, der beispielsweise infolge von Wärmeeffekten auftritt.
Die vorliegende Beschreibung ist erläuternd und nicht einschränkend; weitere Abänderungen werden Fachleuten auf diesem Gebiet angesichts dieser Beschreibung auffallen, die vom Umfang der beigefügten Patentansprüche umfaßt sind.

Claims

1. Stufenanordnung zur Verwendung in einer interferometrisch gesteuerten Stufe, wobei vorgesehen sind:

eine Stufe (10), die in einer ersten (X) und einer zweiten (Y) Richtung bewegbar ist;

ein erstes Interferometer (14), das getrennt von der Stufe angeordnet ist, um zumindest einen ersten Interferometerstrahl (16) auszusenden;

ein zweites Interferometer (24), das getrennt von der Stufe angeordnet ist, um zumindest einen zweiten Interferometerstrahl (28) auszusenden;

eine erste reflektierende Oberfläche (M1) auf der Stufe, die so orientiert ist, daß sie den zumindest einen ersten Interferometerstrahl (16) reflektiert, und eine Achse aufweist, die in der ersten Richtung (X) verläuft; und

eine zweite reflektierende Oberfläche (M2) auf der Stufe, die so orientiert ist, daß sie den zumindest einen zweiten Interferometerstrahl (28) reflektiert, und eine Achse aufweist, die in der zweiten Richtung (Y) verläuft;

gekennzeichnet durch

eine dritte reflektierende Oberfläche (M3), die in einer festen Beziehung zu der ersten reflektierenden Oberfläche steht, von der zweiten reflektierenden Oberfläche beabstandet ist, und so orientiert ist, daß sie einen dritten Interferometerstrahl (26) reflektiert, der von außerhalb der Stufe ausgeht, und eine Achse aufweist, die in der zweiten Richtung (Y) verläuft.

2. Stufenanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die erste reflektierende Oberfläche (M1) ein länglicher Spiegel (40) ist, der in der zweiten Richtung (Y) verläuft, und die dritte reflektierende Oberfläche (M3) eine polierte, reflektierende Oberfläche auf einem Ende des länglichen Spiegels (40) ist.

3. Stufenanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die erste reflektierende Oberfläche (M1) ein länglicher Spiegel (40) ist, der in der zweiten Richtung verläuft, und die dritte reflektierende Oberfläche ein Spiegel (48) ist, der durch Kleben mit einer Endoberfläche des länglichen Spiegels (40) verbunden ist.

4. Stufenanordnung nach Anspruch 1, bei welcher sowohl die erste als auch die zweite reflektierende Oberfläche eine Oberfläche eines zugehörigen ersten bzw. zweiten, länglichen Spiegels (40, 42) darstellt, und der erste und der zweite, längliche Spiegel voneinander beabstandet sind.

5. Stufenanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die dritte reflektierende Oberfläche (M3) in rechtem Winkel (β) zur ersten reflektierenden Oberfläche (M1) liegt.

6. Stufenanordnung nach Anspruch 1, welche zusätzlich eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Winkels (α) zwischen der ersten und der zweiten reflektierenden Oberfläche aus dem Interferometerstrahl (26) aufweist, der auf die dritte reflektierende Oberfläche (M3) auftrifft.

7. Verfahren zur Bestimmung einer Position einer Stufe (10), die in zwei Richtungen (X, Y) bewegbar ist, mit folgenden Schritten:

Aussenden eines ersten Interferometerstrahls (16) von einem Interferometer (14) auf die Stufe;

Aussenden eines zweiten Interferometerstrahls (28) von einem zweiten Interferometer (24) auf die Stufe;

Detektieren eines ersten und eines zweiten Interferometersignals, die von einer ersten (M1) bzw. zweiten reflektierenden Oberfläche (M2) auf der Stufe reflektiert werden, wobei die erste und die zweite reflektierende Oberfläche in einem Winkel (α) in Bezug aufeinander angeordnet sind,

gekennzeichnet durch

Aussenden eines dritten Interferometerstrahls (26) auf die Stufe, wobei der dritte Interferometerstrahl von außerhalb der Stufe aus ausgesandt wird;

Detektieren eines dritten Interferometersignals von dem dritten Interferometerstrahl, der von einer dritten reflektierenden Oberfläche (M3) auf der Stufe reflektiert wird, wobei die dritte reflektierende Oberfläche in einer festen Beziehung zu der ersten reflektierenden Oberfläche gehalten wird;

Bestimmung des Winkels (α) zwischen der ersten und der zweiten reflektierenden Oberfläche aus dem dritten Interferometersignal; und

Bestimmung einer Position der Stufe unter Verwendung des ersten und des zweiten Interferometerstrahls.