KR102392480B1 - 파장 추적 시스템, 파장 추적 시스템을 캘리브레이션하는 방법, 리소그래피 장치, 가동 물체의 절대 위치를 결정하는 방법, 및 간섭측정계 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 추적 유닛 및 간섭측정계 시스템을 포함하는 파장 추적 시스템을 제공한다. 파장 추적 유닛은 제 1 반사 경로에 제 1 경로 길이를 그리고 제 2 반사 경로에 제 2 경로 길이를 제공하는 안정된 위치에 반사면을 가진다. 제 1 경로 길이는 제 2 경로 길이보다 실질적으로 더 길다. 간섭측정계 시스템은, 광 빔을 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔으로 분할하기 위한 빔 분할기, 상기 제 1 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 1 반사 경로를 따라 유도하고 상기 제 2 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 2 반사 경로를 따라 유도하기 위한 적어도 하나의 광학기 요소, 상기 제 1 측정 빔을 수광하고, 상기 제 1 측정 빔에 기반하여 제 1 센서 신호를 제공하도록 상기 제 1 반사 경로의 끝에 배치되는 제 1 광 센서, 및 상기 제 2 측정 빔을 수광하고, 상기 제 2 측정 빔에 기반하여 제 2 센서 신호를 제공하도록 상기 제 2 반사 경로의 끝에 배치되는 제 2 광 센서를 포함함 -; 및 상기 제 1 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 파장 또는 파장 변화를 결정하기 위한 처리 유닛을 포함한다.

Description

파장 추적 시스템, 파장 추적 시스템을 캘리브레이션하는 방법, 리소그래피 장치, 가동 물체의 절대 위치를 결정하는 방법, 및 간섭측정계 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2018 년 1 월 31 일에 출원된 EP 출원 제 18154460.2 및 2018 년 9 월 27 일에 출원된 EP 출원 제 18197177.1에 대한 우선권을 주장하는데, 이들 양자 모두는 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명의 제 1 양태는 파장 추적 시스템, 파장 추적 시스템을 캘리브레이션하는 방법 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제 2 양태는 레퍼런스 위치에 대한 가동 물체의 절대 위치를 간섭측정계 시스템을 사용하여 결정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 2 양태는 이러한 방법을 수행하기 위한 간섭측정계 시스템, 및 이러한 간섭측정계 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 장치의 실시예들에서, 가동 물체의 위치를 높은 정확도로 결정하기 위하여 간섭측정계가 사용된다. 이러한 가동 물체의 예는 기판 지지대 및 가동 광학기 요소, 예를 들어 투영 광학기 박스의 미러 요소이다.

특정 타입의 리소그래피 장치에서는, 이러한 위치 측정이 조절된 공간, 특히 감압된 공간에서 수행된다. 이러한 감압 공간은 진공 공간이라고도 표시된다. 진공 공간은, 입자가 하나의 서브-공간으로부터 다른 서브-공간으로 이동하는 것을 피해도록 가스 록(gas lock)이 그 사이에 제공되는 다수의 서브-공간으로 하위분할될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지대는 제 1 진공 서브-공간에 배치될 수 있고 투영 광학기 박스의 가동 미러 요소는 제 2 진공 서브-공간에 배치될 수 있다.

제 1 진공 서브-공간 및 제 2 진공 서브-공간 사이에 제공되는 가스 록은 제 1 진공 서브-공간으로부터 제 2 서브-공간으로의 입자 회피 매질로서 H2-가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 시간이 지남에 따라서, 제 1 진공 서브공간 및 제 2 진공 서브 공간 내의 H2의 농도는, 이동하는 기판 지지대에 기인한 흐름 제한 변동에 기인하여 변할 수 있다. 국소 H2 압력 변동이라고도 불리는 H2 농도의 변동은 위치 측정 간섭측정계에 의해 관찰되는 굴절률 변화를 유도할 것이다. 굴절률의 이러한 변화가 보상되지 않으면, 결과적으로 위치 측정 간섭측정계의 측정 정확도에 큰 영향을 줄 위치 측정 오차가 초래될 것이다. 위치 측정 간섭측정계의 감도는 예를 들어 약 1.4 nm/m/Pa H2 압력일 수 있다.

더욱이, 각각의 투영 광학 박스 미러 요소는 축마다의 요구된 노이즈 레벨 때문에 개별 레이저 소스를 요구할 수 있다. 레이저 소스의 기본적인 파장 안정성은 요구되는 정확도를 얻기에는 충분하지 않을 수도 있다.

H2 농도의 변동에 기인한 굴절률 변화 및 여러 레이저 소스의 파장 안정성인 양자 모두의 효과는 파장 추적 시스템을 사용함으로써 보상될 수 있다. 이러한 파장 추적 시스템에서는 국소 실제 파장 레퍼런스로서 안정된 캐비티가 사용된다. 파장 추적기에서, 간섭측정계는 캐비티 내의 제 1 반사면으로 가는 제 1 반사 경로와 캐비티의 입구에 있는 제 2 반사면으로 가는 제 2 반사면 사이의 길이차를 측정하고 있다. 제 1 반사 경로 및 제 2 반사 경로 사이의 길이차 때문에, 파장 또는 굴절률 변화가 측정될 것이다. 캐비티가 안정하기 때문에, 즉 제 1 반사면 및 제 2 반사면이 서로에 대해 이동하지 않기 때문에, 측정치는 제 1 반사면 및 제 2 반사면의 상호 위치의 변화의 영향을 포함하지 않고, 및 1can 따라서 파장 또는 파장 변화를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.

파장 추적 시스템 내에는 광학적 차동 간섭측정계가 사용된다. 이러한 광학적 차동 간섭측정계는 다수의 편광 빔 분할기, 코너 큐브 등이 있는 상대적으로 복잡한 구조를 요구한다. 그러면 결과적으로 긴 유리 길이를 가지는 상대적으로 긴 광로가 된다.

거의 모든 공지된 간섭측정계의 다른 단점은, 간섭측정계가 가동 물체의 레퍼런스 위치에 대한 상대적인 변위만을 결정할 수 있다는 것이다. 가동 물체의 레퍼런스 위치에 대한 절대 위치를 결정하기 위하여, 제로화 센서(zeroing sensor)가 제공된다. 이러한 제로화 센서는 가동 물체의 절대 시작 위치를 결정하기 위하여 사용된다. 이러한 절대 시작 위치가 알려지면, 간섭측정계는 가동 물체의 절대 위치를 결정하기 위해서, 가동 물체의 이러한 절대 시작 위치에 대한 상대적인 변위를 결정할 수 있다.

제로화 센서는 일반적으로, 가동 물체의 절대 시작 위치가 결정될 수 있는 특정한 위치에 장착된다. 그러므로, 가동 물체의 절대 위치는 가동 물체가 제로화 센서의 상대적으로 작은 측정 범위 내에 있는 경우에만 결정될 수 있다. 제로화 센서의 측정 범위는 통상적으로 제로화 센서에 가깝고, 예를 들어 제로화 센서로부터 수 센티미터 거리에 있다. 가동 물체의 시간 측정이 간섭측정계를 사용하여 시작될 때마다, 가동 타겟은 위치 측정 시스템의 제로화 센서의 상대적으로 작은 측정 범위 안으로 이동되어야 한다. 이것은 리소그래피 장치가 시작되는 경우에만 해당되는 것이 아니라, 예를 들어 가동 물체가 간섭측정계의 시야에서 짧게 벗어날 때, 예를 들어 다른 가동 물체 뒤를 지나갈 때에도 해당될 수 있다.

본 발명의 제 1 양태의 목적은, 상대적으로 짧은 광로를 요구하는 상대적으로 간단한 구조의 파장 추적 시스템을 제공하는 것, 또는 적어도 대안적인 파장 추적 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 제 1 양태의 추가적인 목적은 이러한 파장 추적 시스템을 리소그래피 장치에 적용하는 것이다.

본 발명의 제 2 양태의 목적은, 가동 물체의 절대 위치를 결정하기 위해서 측정 중의 가동 물체의 이동을 고려할 수 있는, 가동 물체의 레퍼런스 위치에 대한 절대 위치를 간섭측정계 시스템을 사용하여 결정하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 파장 추적 시스템으로서,

제 1 반사 경로에 제 1 경로 길이를 그리고 제 2 반사 경로에 제 2 경로 길이를 제공하는 안정된 위치에 반사면을 가지는 파장 추적 유닛 - 상기 제 1 경로 길이는 상기 제 2 경로 길이보다 실질적으로 긺 -;

간섭측정계 시스템 - 상기 간섭측정계 시스템은,

광 빔을 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔으로 분할하기 위한 빔 분할기,

상기 제 1 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 1 반사 경로를 따라 유도하고 상기 제 2 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 2 반사 경로를 따라 유도하기 위한 적어도 하나의 광학기 요소,

상기 제 1 측정 빔을 수광하고, 상기 제 1 측정 빔에 기반하여 제 1 센서 신호를 제공하도록 상기 제 1 반사 경로의 끝에 배치되는 제 1 광 센서, 및

상기 제 2 측정 빔을 수광하고, 상기 제 2 측정 빔에 기반하여 제 2 센서 신호를 제공하도록 상기 제 2 반사 경로의 끝에 배치되는 제 2 광 센서를 포함함 -; 및

상기 제 1 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 파장 또는 파장 변화를 결정하기 위한 처리 유닛을 포함하는, 파장 추적 시스템이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명에 따른 파장 추적 시스템을 캘리브레이션하는 방법으로서,

파장 추적 유닛을 간섭측정계 시스템에 대해 측정 방향으로 이동시키는 단계,

제 1 센서로부터의 제 1 센서 신호 및 제 2 센서의 제 2 센서 신호를 획득하는 단계,

상기 파장 추적 시스템의 제 1 반사 경로의 비선형성을 상기 제 1 센서 신호에 기반하여 결정하는 단계, 및/또는

상기 파장 추적 시스템의 제 2 반사 경로의 비선형성을 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 결정하는 단계를 포함하는, 파장 추적 시스템 캘리브레이션 방법이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 리소그래피 장치로서,

조절된(conditioned) 공간,

상기 조절된 공간 내에 배치되는 가동 물체,

상기 조절된 공간 내에서의 상기 가동 물체의 위치를 측정하기 위한 간섭측정계 위치 측정 시스템, 및

본 발명에 따른 파장 추적 시스템을 포함하고,

상기 간섭측정계 위치 측정 시스템은, 상기 파장 추적 시스템에 의해 결정되는 파장 또는 파장 변화를 수신하고, 상기 간섭측정계 위치 측정 시스템의 측정치를 상기 파장 또는 파장 변화에 대해서 보상하도록 배치되는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 레퍼런스 위치에 대한 가동 물체의 절대 위치를 간섭측정계 시스템을 사용하여 결정하는 방법으로서,

상기 간섭측정계 시스템은,

제 1 광 주파수인 제 1 빔 및 제 2 빔을 제공하도록 배치되는 제 1 광원; 및

제 2 광 주파수인 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 2 빔을 제공하도록 배치되는 제 2 광원 - 상기 제 2 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수임 -을 포함하고,

상기 방법은,

상기 제 2 광원의 상기 튜닝가능한 광 주파수를 변경하면서, 상기 제 1 빔 및 상기 추가적 제 1 빔을 상기 가동 물체의 반사면 상의 측정 경로를 따라 동시에 투영하고, 상기 제 2 빔 및 상기 추가적 제 2 빔을 레퍼런스 미러 상의 레퍼런스 경로를 따라 투영하는 단계 - 상기 레퍼런스 경로는 고정된 길이를 가짐 -;

제 1 측정 위상 값을 상기 제 1 빔에 기반하여, 제 2 측정 위상 값을 상기 추가적 제 1 빔에 기반하여, 제 1 레퍼런스 위상 값을 상기 제 2 빔에 기반하여, 그리고 제 2 레퍼런스 위상 값을 상기 추가적 제 2 빔에 기반하여 결정하는 단계; 및

상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값에 기반하여 상기 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 반사 측정면을 가지는 가동 물체의 위치를 결정하는 간섭측정계 시스템으로서,

제 1 광 주파수인 제 1 빔 및 제 2 빔을 제공하기 위한 제 1 광원;

제 2 광 주파수인 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 2 빔을 제공하기 위한 제 2 광원 - 상기 제 2 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수임 -;

반사 레퍼런스면; 및

광 센서를 포함하고,

본 발명에 따른 방법을 수행하도록 배치되는, 간섭측정계 시스템이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명에 따른 간섭측정계 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예가 오직 예시를 통하여, 대응하는 참조 심벌들이 대응하는 부분을 표시하는 첨부된 개략도를 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 양태의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 본 발명의 제 1 양태에 따른 파장 추적 시스템의 제 1 실시예의 제 1 측정면에서의 단면을 보여주는데, 반사 경로 빔이 표시된다;
도 3은 도 2의 파장 추적 시스템의 제 1 측정면(A-A) 및 제 2 측정면(B-B)을 보여주는 단면을 도시한다;
도 4는 도 2의 실시예의 제 2 측정면에서의 단면을 보여주는데 반사 경로 빔이 표시된다;
도 5는 도 2의 단면을 부분적으로 보여주고, 레퍼런스 빔이 표시된다;
도 6은 도 4의 단면을 부분적으로 보여주고, 레퍼런스 빔이 표시된다;
도 7은 본 발명의 제 1 양태에 따른 파장 추적 시스템의 제 2 실시예의 제 1 측정면에서의 단면을 보여준다;
도 8은 본 발명의 제 2 양태에 따른 간섭측정계 시스템의 일 실시예를 도시한다;
도 9는 본 발명의 제 2 양태의 일 실시예에 따른 방법의 제 1 선택 기준에 따라 데이터 포인트의 세트를 선택하는 것을 보여준다;
도 10은 도 9의 방법에서 길이비의 구성을 보여준다;
도 11은 본 발명의 제 2 양태의 일 실시예에 따른 방법의 제 2 선택 기준에 따라 데이터 포인트의 세트를 선택하는 것을 보여준다;
도 12는 본 발명의 제 2 양태에 따른 간섭측정계 시스템의 제 2 실시예를 도시한다; 그리고
도 13은 본 발명의 제 2 양태에 따른 간섭측정계 시스템의 제 3 실시예를 도시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 이러한 장치는 조명 시스템(IL), 지지 구조체(MT), 기판 테이블(WT), 및 투영 시스템(PS)을 포함한다.

조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)을 조절하도록 구성된다. 지지 구조체(MT)(예를 들어, 마스크 테이블)은 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결된다. 기판 테이블(WT)(예를 들어 웨이퍼 테이블)은 기판(W)(예를 들어 레지스트-코팅된 웨이퍼)을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결된다. 투영 시스템(PS)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함)로 투영하도록 구성된다.

조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 다른 형태의 광학 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.

본원에서 사용된 "방사선 빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.

지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를, 패터닝 디바이스(MA)의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 장치(MA)를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 예컨대 기판(W)의 타겟부(C) 내에 패턴을 생성하기 위하여, 그 단면에 패턴을 가지는 방사선 빔(B)을 제공하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 시프트 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함한다면, 기판(W)의 타겟부(C)에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부(C), 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정 기능성 층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스(MA)는 투과형 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 이진, 교번 위상-시프트, 감쇄 위상-시프트, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔(B)을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 미러 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔(B) 내에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.

도시된 것처럼, 장치는 투과식이다(예를 들어, 투과식 마스크를 채용). 또는, 장치는 반사식 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(WT)(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 머신에서, 부가적인 테이블은 병렬적으로 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 하나 이상의 테이블 상에 준비 단계들이 수행될 수 있다. 하나 이상의 기판 테이블(WT)에 추가하여, 리소그래피 장치는 기판 테이블(WT)이 투영 시스템(PS) 아래의 위치로부터 멀어질 때 해당 위치에 배치되는 측정 스테이지를 가질 수 있다. 기판(W)을 지지하는 대신에, 측정 스테이지에는 리소그래피 장치의 속성을 측정하기 위한 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템은 이미지 품질을 결정하기 위해서 측정 스테이지 위의 센서 상에 이미지를 투영할 수 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판(W)의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 패터닝 디바이스(MA)와 투영 시스템(PS) 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지"라는 용어는, 기판(W)과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)을 방사선 소스(SO)로부터 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우들에서, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔(B)은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명 시스템(IL)으로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이러한 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 조명 시스템의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)는 조절될 수 있다. 부가적으로, 조명 시스템(IL)은 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명 시스템은 방사선 빔(B)이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(MT) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module)에 힘입어 구현될 수도 있다. 롱-스트로크 모듈은 큰 이동 범위에 걸쳐서 숏-스트로크 모듈의 개략적 위치설정을 제공할 수 있다. 숏-스트로크 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐서 롱-스트로크 모듈에 대한 지지 구조체(MT)의 미세 위치설정을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 롱-스트로크 모듈은 큰 이동 범위에 걸쳐서 숏-스트로크 모듈의 개략적 위치설정을 제공할 수 있다. 숏-스트로크 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐서 롱-스트로크 모듈에 대한 기판 테이블(WT)의 미세 위치설정을 제공할 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대로) 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들(P1, P2)이 전용 타겟 영역(C)을 점유하지만, 이들은 타겟 영역 사이의 공간(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 경우, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)은 다이들 사이에 위치될 수도 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

소위 스텝 모드인 제 1 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔(B)에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 x 방향 및/또는 y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

소위 스캔 모드인 제 2 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다.

제 3 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 지지 구조체(MT)는 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스화된(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WT)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같은 리소그래피 장치 내에는 조절된 공간(conditioned space; CS)이 제공된다. 통상적으로, 진공이라고도 불리는 감압이 이러한 조절된 공간(CS) 내에 제공되어 이러한 조절된 공간(CS) 내에서 수행되는 리소그래피 프로세스를 위해서 유리한 조건을 제공한다. 조절된 공간(CS)은 진공 서브-공간들로 하위분할될 수 있다. 통상적으로, 기판 지지대는, 기판 지지대의 이동에 의해 초래되는 효과들이 다른 가동 요소, 예컨대 다른 진공 서브-공간 내에 배치된 투영 광학 박스의 미러 요소로 전파되는 것을 피하기 위해서 진공 서브-공간 내에 배치될 수 있다. 입자가 하나의 진공 서브-공간으로부터 다른 진공 서브-공간으로 이송되는 것을 방지하기 위해서, 가스 록, 특히 하나의 진공 서브-공간으로부터 다른 진공 서브-공간으로의 입자 회피 매질로서 H2-가스를 공급하는 가스 록이 제공된다.

흐름 제한 변동 때문에, 예를 들어 하나의 진공 서브-공간 내에서의 기판 지지대의 이동 때문에, 진공 서브-공간 내에서의 H2의 농도는 변할 수 있다. 국소 H2 압력 변동이라고도 불리는 이러한 H2 농도의 변동은 위치 측정 간섭측정계에 의해 관찰되는 굴절률 변화를 유도할 수 있다. 굴절률의 이러한 변화가 보상되지 않으면, 결과적으로 위치 측정 간섭측정계의 측정 정확도에 큰 영향을 줄 위치 측정 오차가 초래될 것이다. 위치 측정 간섭측정계의 감도는 예를 들어 약 1.4 nm/m/Pa H2 압력일 수 있다.

더욱이, 투영 광학 박스 미러 요소의 위치를 결정하도록 구성되는 간섭측정계 위치 측정 시스템은, 측정 축마다의 요구된 노이즈 레벨 때문에 별개의 레이저 소스를 요구할 수 있다. 각각의 레이저 소스의 기본적인 파장 안정성은 상이한 간섭측정계 위치 측정 시스템의 결과들을 신뢰성있게 비교하기에는 충분하지 않을 수도 있다.

이러한 효과들 중 하나 또는 양자 모두를 보상하기 위하여, 리소그래피 장치에는 파장 또는 파장 변화를 추적하기 위해서 조절된 공간(CS) 내에 배치되는 파장 추적 시스템(1)이 제공된다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 파장 추적 시스템(1)의 일 예를 도시한다. 파장 추적 시스템(1)은 제 1 경로 길이인 제 1 반사 경로(3) 및 제 2 경로 길이인 제 2 반사 경로(4)를 포함한다. 제 1 경로 길이는 제 2 경로 길이보다 길다. 경로 길이의 이러한 차이가 파장 추적 유닛(2)에 의해 규정된다.

파장 추적 유닛(2)은 캐비티 개구(6)를 포함하는 파장 추적 캐비티(5)를 포함한다. 제 1 반사 경로 반사면(7)이 캐비티 개구(6)에 반대인 파장 추적 캐비티(5)의 끝면에 제공된다. 제 1 반사 경로 반사면(7)은 제 1 반사 경로(3)에 배치된다. 제 2 반사 경로 반사면(8)은 캐비티 개구(5) 옆에 제공된다. 제 2 반사 경로 반사면(8)은 제 2 반사 경로(4)에 배치된다.

파장 추적 유닛(2)은, 제 1 반사 경로 반사면(7)과 제 2 반사 경로 반사면(8) 사이의 거리가 안정되도록, 즉 일정하도록 구성된다. 이것은, 제 1 반사 경로(3)의 길이와 제 2 반사 경로(4)의 길이 사이에는 일정한 길이차가 존재한다는 것을 의미한다. 이렇게 거리차가 일정하면, 파장 추적 시스템(1)이 광 빔의 파장 또는 파장 변화를 결정할 수 있게 된다.

파장 추적 시스템(1)은 간섭측정계 시스템(9) 및 처리 유닛(10)을 더 포함한다.

간섭측정계 시스템(9)은 광 빔, 특히 적어도 제 1 편광 방향 및 제 2 편광 방향을 가지는 레이저 광 빔을 제공하도록 배치되는 광 빔 소스(11)를 포함한다. 광 빔은 광 빔을 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔으로 분할하도록 배치되는 빔 분할기(12)에 의해 수광된다. 빔 분할기(12)는 비편광 50% 빔 분할기다. 따라서, 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔은 적어도 제 1 편광 방향 및 제 2 편광 방향으로 편광된 광을 각각 보유한다. 아래에서 더 상세히 논의될 바와 같이, 간섭측정계 시스템(9)은 제 1 측정 빔을 적어도 부분적으로 제 1 반사 경로(3)를 따라 유도하고 제 2 측정 빔을 적어도 부분적으로 제 2 반사 경로(4)를 따라 유도하기 위한 다수의 광학기 요소를 포함한다.

제 1 광 센서(13)는 제 1 측정 빔을 수광하고 제 1 측정 빔에 기반하여 제 1 센서 신호를 제공하도록 제 1 반사 경로의 끝에 배치된다. 제 2 광 센서(14)는 제 2 측정 빔을 수광하고 제 2 측정 빔에 기반하여 제 2 센서 신호를 제공하도록 제 2 반사 경로의 끝에 배치된다.

제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔은, 서로에 평행하게 배치되는 제 1 측정면(A-A) 및 제 2 측정면(B-B)을 통과한다. 제 1 측정면 및 제 2 측정면은 도 3에 표시된다. 광 빔 소스(11)가 제 1 측정면(A-A)에 배치되고 제 1 광 센서(13) 및 제 2 광 센서(14)가 제 2 측정면(B-B)에 배치된다는 것을 알 수 있다.

빔 분할기(12) 내에서 생성된 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔이 편광 빔 분할기(15) 내로 유도된다. 편광 빔 분할기(15)는 제 1 측정 빔을 제 1 편광 방향을 가지는 제 1 반사 경로 빔(도 2 및 도 4에 도시됨) 및 제 2 편광 방향을 가지는 제 1 레퍼런스 빔(도 5 및 도 6에 도시됨)으로 분할한다. 대응하여, 편광 빔 분할기(15)는 제 2 측정 빔을 제 1 편광 방향을 가지는 제 2 반사 경로 빔(도 2 및 도 4에 도시됨) 및 제 2 편광 방향을 가지는 제 2 레퍼런스 빔(도 5 및 도 6에 도시됨)으로 분할한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 반사 경로 빔은 편광 빔 분할기(15)로부터 제 1 반사 경로(3)를 따라 파장 추적 유닛(2)으로, 그리고 캐비티 개구(6)를 통해 제 1 반사 경로 반사면(7)으로 전파된다. 제 1 반사 경로 빔은 제 1 반사 경로 반사면(7) 상에서 반사되어 제 1 반사 경로(3)를 따라 편광 빔 분할기(15)로 복귀한다. 제 1 반사 경로 빔은 이제 사분파장 플레이트(16)를 두 번 통과했고, 결과적으로 편광 빔 분할기(15)에 의해 코너 큐브(17)를 향해 반사된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코너 큐브(17) 내에서 제 1 반사 경로 빔은 제 1 측정면(A-A)으로부터 제 2 측정면(B-B)으로 전달된다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 반사 경로 빔은 측정면(B-B)에서 편광 빔 분할기(15)에 의해 다시 반사되어 제 1 반사 경로(3)를 따라 캐비티 개구(6)를 통과해서 파장 추적 캐비티(5) 내로 들어가는데, 여기에서 이것은 제 1 반사 경로 반사면(7)에 의해 반사되고 편광 빔 분할기(15)로 복귀한다. 제 2 측정면(B-B) 내에서, 제 1 반사 경로 빔이 파장 추적 캐비티(5)에 진입하는 것을 보장하기 위하여 캐비티 개구(6)는 상이한 높이에 배치된다는 것이 언급된다. 파장 추적 유닛(2)을 향해 그리고 그로부터 진행하는 동안, 제 1 반사 경로 빔은 다시 사분파장 플레이트(16)를 두 번 통과할 것이고, 결과적으로, 제 1 반사 경로 빔이 편광 빔 분할기(15)를 통해 제 1 광 센서(13)로 진행될 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 제 2 반사 경로 빔은 편광 빔 분할기(15)로부터 제 2 반사 경로(4)를 따라서 파장 추적 유닛(2)으로 진행되고, 거기에서 제 2 반사 경로 반사면(8)에 의해 편광 빔 분할기(15)로 다시 반사된다. 제 2 반사 경로 빔은 사분파장 플레이트(16)를 두 번 통과하고 편광 빔 분할기(15) 내에서 코너 큐브(17)를 향해 반사된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코너 큐브(17) 내에서 제 2 반사 경로 빔은 제 1 측정면(A-A)으로부터 제 2 측정면(B-B)으로 전달된다.

도 4를 참조하면, 제 2 측정면(B-B) 내에서, 제 2 반사 경로 빔은 다시 편광 빔 분할기(15)에 의해 반사되어 제 2 반사 경로(4)를 따라가며, 여기에서 캐비티 개구(6) 옆의 제 2 반사 경로 반사면(8)에 의해 반사된다. 제 2 반사 경로 빔은 편광 빔 분할기(15)로 복귀하고 이것을 통과할 것이다. 제 2 광 센서(14)는 편광 빔 분할기(15)로부터 오는 제 2 반사 경로 빔을 수광하도록 배치된다.

도 5 및 도 6은 제 1 측정면(A-A) 및 제 2 측정면(B-B) 각각에서의 제 1 레퍼런스 빔 및 제 2 레퍼런스 빔의 전파 경로들을 보여준다. 파장 추적 유닛(2)이 도 5 및 도 6에는 도시되지 않는다는 것이 언급된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔은 편광 빔 분할기(15) 상에서 반사되는 제 1 및 제 2 측정 빔 각각의 부분에 의해 형성된다. 사분파장 플레이트(19)를 두 번 통과하는 동안, 제 1 레퍼런스 빔 및 제 2 레퍼런스 빔은 레퍼런스 미러(18) 상에서 편광 빔 분할기(15)로 다시 반사된다. 이제 편광 빔 분할기(15)는 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔을 코너 큐브(17)로 투과시킬 것이고, 거기에서 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔은 도 5에 도시되는 제 1 측정면(A-A)으로부터 도 6에 도시되는 제 2 측정면(B-B)으로 전사된다.

제 2 측정면(B-B)에서, 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔은 편광 빔 분할기(15)에 의해 레퍼런스 미러(18)로 다시 투과되고 그 위에서 반사될 것이고, 이를 통하여 사분파장 플레이트(19)를 두 번 통과할 것이다. 그러면, 제 1 레퍼런스 빔이 제 1 광 센서(13)를 향해 유도되고 제 2 레퍼런스 빔이 제 2 광 센서(14)를 향해 각각 유도되도록, 제 1 레퍼런스 빔 및 제 2 레퍼런스 빔이 편광 빔 분할기(15) 상에서 반사될 것이다.

제 1 광 센서(13)는 제 1 광 센서(13)에 의해 반사되는 제 1 반사 경로 빔 및 제 1 레퍼런스 빔에 기반하여 제 1 센서 신호를 제공할 것이고, 제 2 광 센서(14)는 제 2 광 센서(14)에 의해 수광되는 제 2 반사 경로 빔 및 제 2 레퍼런스 빔에 기반하여 제 2 센서 신호를 제공할 것이다. 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호는 처리 유닛(10) 내로 공급된다. 처리 유닛(10)은 국소 처리 유닛일 수 있거나, 다른 처리 디바이스, 예를 들어 간섭측정계 위치 측정 시스템의 처리 디바이스 또는 리소그래피 장치의 중앙 처리 디바이스의 일부일 수 있다.

처리 유닛(10) 내에서, 제 2 센서 신호가 제 1 센서 신호로부터 감산되어 차동 신호를 결정한다. 이러한 차동 신호를 모니터링함으로써, 파장 또는 파장 변화가 모니터링될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 간섭측정계 위치 측정 시스템(IF)은 파장 추적 시스템에 의해 결정되는 파장 또는 파장 변화를 수신하고 간섭측정계 위치 측정 시스템의 측정치를 파장 또는 파장 변화에 대해서 보상하도록 배치된다. 이러한 보상이 이루어지면, 조절된 공간(CS) 내의 H2 농도의 변동에 기인한 굴절률 변화의 영향 및 개별 간섭측정계의 파장 안정성이 보상될 수 있다.

예를 들어 도 2 내지 도 6에 도시되는 본 발명의 파장 추적 시스템(1)의 실시예의 중요한 장점은, 간섭측정계 시스템(9)이 상대적으로 간단한 광학적 디자인을 가진다는 것이다. 간섭측정계 시스템(9)의 광학기 요소는 하나의 비-편광 빔 분할기(12), 하나의 편광 빔 분할기(15) 및 하나의 코너 큐브(17)만을 포함한다. 더 나아가, 요구된 광학기 요소의 개수가 한정되기 때문에, 간섭측정계 시스템(9) 역시 제한된 광학적 유리 길이만을 요구하고, 즉 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔은 비-편광 빔 분할기(12), 편광 빔 분할기(15), 코너 큐브(17), 및 사분파장 플레이트(16 또는 19)만을 통과한다.

제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔이 광학적으로 결합되지 않고 단일 광 센서로 유도되기 때문에 상대적으로 간단한 광학기 디자인이 가능하지만, 각각의 측정 빔에 대해서는 별개의 광 센서가 제공된다. 제 1 광 센서(13)는 제 1 측정 빔의 제 1 반사 경로 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 수광하도록 배치되고, 제 2 광 센서(14)는 제 2 측정 빔의 제 2 반사 경로 빔 및 제 2 레퍼런스 빔을 수광하도록 배치된다. 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔은, 제 1 센서 신호 및 제 2 센서 신호의 비교, 특히 감산에 의해서 처리 유닛(10) 내에서 전자적으로 비교된다.

파장 추적 시스템(1)의 추가적 장점은, 이러한 시스템이 파장 추적 시스템(1)을 비선형성에 대해서 캘리브레이션할 수 있게 한다는 것이다. 이러한 캘리브레이션은, 파장 추적 유닛의 간섭측정계 시스템(9)에 대한 적어도 하나의 신호 기간의 측정 방향(MD)(도 2 참조)으로의 상대 운동에 의해 수행될 수 있다. 이러한 상대 운동은 파장 추적 유닛(2)을 간섭측정계 시스템(9)에 대해 이동시킴으로써 및/또는 간섭측정계 시스템(9)을 파장 추적 유닛(2)에 대해 이동시킴으로써 생성될 수 있다. 상대 운동 증에, 제 1 광 센서(13)에 의해 제공되는 제 1 센서 신호 및 제 2 광 센서(14)에 의해 제공되는 제 2 센서 신호는 처리 유닛(10)에 의해 수광된다.

그러면, 제 1 광 센서(13)에 의해 제공되는 제 1 센서 신호가, 파장 추적 시스템(1)의 제 1 반사 경로(3)의 비선형성을 결정하기 위해서, 예를 들어 처리 유닛(10) 내에서 사용될 수 있다. 대응하여, 제 2 광 센서(14)에 의해 제공되는 제 2 센서 신호가, 파장 추적 시스템(1)의 제 2 반사 경로(4)의 비선형성을 결정하기 위해서 사용될 수 있다.

도 7은 제 1 측정면, 즉 광 빔 소스(10)가 배치되는 측정면에서의 파장 추적 시스템(1)의 대안적 실시예를 보여준다. 동일한 부분 또는 동일한 기능을 가지는 부분은 동일한 참조 번호로 표시된다.

일반적으로, 도 7의 파장 추적 시스템(1)은 도 2 내지 도 6의 파장 추적 시스템과 동일하게 기능한다. 그러나, 파장 추적 유닛(2)은 상이하게 구성된다. 파장 추적 캐비티(5) 내에서 제 1 반사 경로 빔이 캐비티 개구를 통해 파장 추적 캐비티(5)를 벗어나기 전에 여러 번 반사되도록, 이러한 실시예의 파장 추적 유닛(2)은 다수의 제 1 반사 경로 반사면(7)을 가진다. 이렇게 여러 번 반사되면, 상대적으로 작은 공간 내에 상대적으로 긴 반사 경로가 생긴다. 결과적으로, 제 1 반사 경로(3)와 제 2 반사 경로(4) 사이의 거리차는 상대적으로 커지고, 그러면 도 2 내지 도 6에서 설명된 바와 같은 파장 추적 시스템(1)을 사용해서 파장 또는 파장 변화를 측정하는 것이 쉬워진다.

더 나아가, 도 7의 파장 추적 시스템(1)에서는, 비-편광 빔 분할기(12), 편광 빔 분할기(15), 코너 큐브(17), 사분파장 플레이트(16 및 19) 및 레퍼런스 미러(18)가 단일 광학적 유닛 내에 통합된다. 이러한 단일 광학적 유닛은 상대적으로 적은 공간을 요구하고, 최적으로 튜닝될 수 있다.

마지막으로, 도 2 내지 도 7의 실시예들이 본 발명에 따른 파장 추적 시스템의 예들이라는 것이 언급된다. 그러나, 이러한 실시예는 한정하는 예들로 여겨져서는 안 된다.

도 8은 본 발명의 제 2 양태에 따른 간섭측정계 시스템(100)의 제 1 실시예를 도시한다. 간섭측정계 시스템(100)은 가동 물체(200), 예를 들어 리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)의 일부의 절대 위치를 결정하도록 구현된다. 가동 물체(200)는 반사 측정면(201)을 포함한다.

간섭측정계 시스템(100)은 고정된 광 주파수의 레이저 빔을 제공하기 위한 제 1 광원(101)을 포함하는 헤테로다인 간섭측정계 시스템이다. 제 1 광원(101)은 통상적으로 고정된 주파수의 레이저 빔을 제공할 것이고, 예를 들어 안정화된 HeNe 레이저 소스이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 제 1 광원(101)은, 예를 들어 비-편광 빔 분할기에 의해 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할되는 레이저 빔을 제공하도록 사용될 수 있다. 제 1 부분은 간섭측정계 광학기(110)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(110)는 제 1 부분을 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 1 빔은 측정 경로 길이 L_x를 가지는 측정 경로(102)를 따라서 가동 물체(200) 상의 반사 측정면(201)으로 유도된다. 제 1 이 반사 측정면(201)에 의해 반사된 후에, 제 1 빔은 간섭측정계 광학기(110) 내에서 제 1 레퍼런스 빔과 재결합된다. 재결합된 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔은 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103b)로 지향된다. 레이저 빔의 제 2 부분은 간섭측정계 광학기(111)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(111)는 제 2 부분을 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 2 빔은 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 가지는 레퍼런스 경로(104)를 따라 반사 레퍼런스면(105)으로 지향된다. 제 2 빔이 반사 레퍼런스면(105)에 의해 반사된 후에, 제 2 빔은 간섭측정계 광학기(111) 내에서 제 2 레퍼런스 빔과 재결합된다. 재결합된 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔은 광 센서(103)에 연결된 검출기(103c)로 지향된다. 레이저 빔의 일부는 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103a)로 지향된다. 레이저 빔의 이러한 일부는 반사 측정면(201) 또는 반사 레퍼런스면(105)과 상호작용하지 않았다.

반사 레퍼런스면(105)은 측정을 위한 레퍼런스 위치로서 사용되는 고정된 위치에 배치된다. 그러므로, 반사 레퍼런스면(105)이 제공되는 구성은 본질적으로 안정하도록 의도되고, 즉 간섭측정계 시스템(100)에 대한 반사 레퍼런스면(105)의 위치는 일정하다. 그러므로, 레퍼런스 경로(104)의 길이 L_ref도 일정한 길이이다.

검출기(103a)는 레이저 빔의 이러한 일부를 광 센서 디바이스(103)의 광 다이오드 상에 투과시킨다. 검출기(103b)는 재결합된 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 다른 광 다이오드 상에 투과시킨다. 검출기(103c)는 재결합된 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 또 다른 광 다이오드 상에 투과시킨다. 광 다이오드의 측정치는 광 센서 디바이스(103)를 통해 처리 유닛(106) 내로 공급된다. 처리 유닛(106)은 제 1 측정 위상 값 ph1_x를 검출기(103b)에 의한 입력에 기반하여 생성한다. 또는, 처리 유닛(106)은 제 1 측정 위상 값 ph1_x를 검출기(103b)에 의한 입력 및 검출기(103a)에 의한 입력에 기반하여 생성하여, 제 1 광원(101) 및 간섭측정계 광학기(110) 사이에서의 레이저 빔의 교란을 보상한다. 처리 유닛(106)은 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref를 검출기(103c)에 의한 입력에 기반하여 생성한다. 또는, 처리 유닛(106)은 제 1 레이저 빔 위상 값 ph1_ref를 검출기(103c)에 의한 입력 및 검출기(103a)에 의한 입력에 기반하여 생성하여, 제 1 광원(101) 및 간섭측정계 광학기(111) 사이에서의 레이저 빔의 교란을 보상한다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x는 측정 물체(200)의 거리 또는 변위, 즉 측정 경로 길이 L_x를 나타낸다. 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref는 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 나타내는데, 이것은 일정한 길이이다.

간섭측정계 시스템(100)은 제 2 광원(107)을 포함한다. 제 2 광원(107)은 튜닝가능한 광 주파수를 가진다. 도시된 실시예에서, 제 2 광원(107)은, 예를 들어 튜닝가능한 레이저 소스로부터 나온, 튜닝가능한 광 주파수의 제 2 레이저 빔을 제공하도록 구성된다. 제 2 레이저 빔은 추가적 제 1 부분 및 추가적 제 2 부분으로 분할된다. 제 1 부분과 유사하게, 추가적 제 1 부분은 간섭측정계 광학기(110)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(110)는 추가적 제 1 부분을 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 추가적 제 1 빔은 측정 경로 길이 L_x를 가지는 측정 경로(102)를 따라서 가동 물체(200) 상의 반사 측정면(201)으로 유도된다. 추가적 제 1 이 반사 측정면(201)에 의해 반사된 후에, 추가적 제 1 빔은 간섭측정계 광학기(110) 내에서 추가적 제 1 레퍼런스 빔과 재결합된다. 재결합된 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔은 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103b)로 지향된다. 추가적 제 2 부분은 간섭측정계 광학기(111)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(111)는 추가적 제 2 부분을 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 추가적 제 2 빔은 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 가지는 레퍼런스 경로(104)를 따라 반사 레퍼런스면(105)으로 지향된다. 추가적 제 2 빔이 반사 레퍼런스면(105)에 의해 반사된 후에, 추가적 제 2 빔은 간섭측정계 광학기(111) 내에서 추가적 제 2 레퍼런스 빔과 재결합된다. 재결합된 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔은 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103c)로 지향된다.

제 2 레이저 빔의 일부는 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103a)로 지향된다. 제 2 레이저 빔의 이러한 일부는 반사 측정면(201) 또는 반사 레퍼런스면(105)과 상호작용하지 않았다.

검출기(103a)는 추가적 레이저 빔의 이러한 일부를 광 센서 디바이스(103)의 광 다이오드 상에 투과시킨다. 검출기(103b)는 재결합된 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 다른 광 다이오드 상에 투과시킨다. 검출기(103c)는 재결합된 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 또 다른 광 다이오드 상에 투과시킨다. 광 다이오드의 측정치는 광 센서 디바이스(103)를 통해 처리 유닛(106) 내로 공급된다. 처리 유닛(106)은 제 2 측정 위상 값 ph2_x를 검출기(103b)에 의한 입력에 기반하여 생성한다. 또는, 처리 유닛(106)은 제 2 측정 위상 값 ph2_x를 검출기(103b)에 의한 입력 및 검출기(103a)에 의한 입력에 기반하여 생성하여, 제 2 광원(107) 및 간섭측정계 광학기(110) 사이에서의 제 2 레이저 빔의 교란을 보상한다. 처리 유닛(106)은 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 검출기(103c)에 의한 입력에 기반하여 생성한다. 또는, 처리 유닛(106)은 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 검출기(103c)에 의한 입력 및 검출기(103a)에 의한 입력에 기반하여 생성하여, 제 2 광원(107) 및 간섭측정계 광학기(111) 사이에서의 제 2 레이저 빔의 교란을 보상한다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 측정 물체(200)의 거리 또는 변위, 즉 측정 경로 길이 L_x를 나타낸다. 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref는 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 나타내는데, 이것은 일정한 길이이다.

따라서, 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔은 도 8에 도시된 바와 같이, Rochon 프리즘(108) 내에서 결합된 후에 동일한 경로를 따라 간다. 일 실시예에서, Rochon 프리즘(108)이 아닌 광학 컴포넌트가 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 결합시키기 위하여 사용될 수 있다.

처리 유닛(106)은 제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 구별하도록 구현된다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x는 가동 물체(200)의 이동에 기인하여 변한다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 가동 물체(200)의 이동에 기인하여 그리고 제 2 레이저 빔의 튜닝가능한 광 주파수의 변화에 기인하여 변한다. 제 1 광원(101)이 고정된 광 주파수의 레이저 빔을 제공하기 때문에, 제 1 측정 위상 값 ph1_x는 가동 물체(200)의 변위를 나타내는 반면에, 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 가동 물체(200)의 변위, 및 또한 제 2 레이저 빔의 광의 주파수 변화, 즉 파장 변동을 나타낼 수 있다.

광 센서 디바이스(103)를 사용한 측정 중에, 제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref가 측정될 수 있다. 단일 시점에서의 네 개의 측정된 위상 값의 조합이 본 출원에서는 하나의 데이터 포인트로 표시된다. 따라서, 하나의 데이터 포인트는, 특정한 시점에 대한, 제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 포함한다.

가동 물체(200)가 측정 중에 정지된 위치에 유지될 것이고 튜닝가능한 레이저 소스(107)의 튜닝가능한 광 주파수가 시간이 지남에 따라서 변경된다고 가정하면, 측정 경로 길이 L_x 및 레퍼런스 경로 길이 L_ref 사이의 길이비 L_rat가 다음과 같이, 제 2 레이저 빔 내의 광의 튜닝가능한 광 주파수의 변화에 의해 초래되는, 시간이 지남에 따른 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref의 변화에 기반하여 처리 유닛(106)에 의해 결정될 수 있다:

L_rat = L_x/L_ref = Δph2_x/Δph2_ref

레퍼런스 경로의 길이 L_ref가 일정하고 알려지기 때문에, 가동 물체(200)의 절대 위치는 결과적으로 다음과 같이 결정될 수 있다: L_x = L_rat * L_ref.

따라서, 제 2 광원(107)의 주파수 변화는, 가동 물체(200)가 정지된 위치에 유지된다면 가동 물체(200)의 절대 위치를 계산하기 위한 충분한 데이터를 제공한다. 그러나, 실무상, 가동 물체(200)는 일반적으로 이러한 방식으로 절대 위치를 결정하도록 충분히 정지된 상태를 유지하지 않을 것이다. 예를 들어, 가동 물체(200)는 외부 영향에 의해 초래된 진동 운동을 할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태의 방법에 따르면, 데이터 포인트를 가동 물체(200)의 이동을 보상하기 위한 선택 기준에 따라 선택할 것이 제안된다. 가동 물체(200)의 이동의 보상에 의하여, 가동 물체(200)의 절대 위치는 간섭측정계 시스템(100) 자체에 의해서, 즉 추가적인 제로화 센서를 요구하지 않고 결정될 수 있다.

제 1 빔이 가동 물체(200)의 임의의 상대적인 변위를 결정할 수 있게 하기 때문에, 제 1 측정 위상 값 ph1_x 및 제 2 측정 위상 값 ph2_x의 측정 중에 가동 물체(200)가 이동되는지 여부가 결정될 수 있다. 이러한 방법의 제 1 실시예에서, 모든 수집된 데이터 포인트 중에서, 제 1 빔으로 측정된 가동 물체(200)의 상대 위치가 동일한 데이터 포인트들이 선택된다. 이러한 방법에 따르면, 간섭측정계 시스템(100)을 사용한 측정에 의해 수집된 모든 데이터 포인트들이 비교된다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x가 동일한 데이터 포인트들이 선택되어 데이터 포인트의 세트를 형성한다. 데이터 포인트들의 이러한 세트는, 가동 물체(200)가 각각의 데이터 포인트에서 동일한 위치에 있는 측정 시퀀스와 비슷하고, 따라서 가동 물체(200)가 이동되지 않은 것처럼 보인다.

데이터 포인트의 이러한 선택이 이제 도 9를 참조하여 더 상세하게 설명된다. 도 9의 상부는 시간이 지남에 따른 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 보여준다. 제 1 광원(101)에 의해 제공된 제 2 빔의 광의 파장이 일정하면 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref가 일정한 값이 된다는 것을 알 수 있다. 제 2 광원(107)에 의해 제공된 추가적 제 2 빔의 광의 시간이 지남에 따른 변조된 파장 변화는, 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref의 변조 값이 생기게 한다. 도 9의 하부에는, 제 1 광원(101)의 제 1 빔 및 제 2 광원(107)의 추가적 제 1 빔으로의 측정으로부터 얻어진, 시간이 지남에 따른 제 1 측정 위상 값 ph1_x 및 제 2 측정 위상 값 ph2_x가 표시된다. 제 1 위상 값 ph1_x의 코스로부터, 가동 물체(200)가 소정 위치 범위 내에서 앞뒤로 이동하고, 예를 들어 진동 운동한다는 것을 알 수 있다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 추가적 제 1 빔의 변조 주파수의 추가적 효과를 보여준다.

가동 물체(200)의 절대 위치를 결정하기 위한 방법의 실시예에 따르면, 동일한 제 1 측정 위상 값 ph1_x를 가지는 복수 개의 데이터 포인트가 선택되어 데이터 포인트의 세트를 형성한다. 적어도 2 개의 데이터 포인트가 요구되지만, 3 개 이상의 데이터 포인트가 있으면 절대 위치를 더 정확하게 결정하는데 도움이 된다. 일 예로서, 도 9에는 제로인 제 1 측정 위상 값 ph1_x를 각각 가지는 3개의 데이터 포인트 A, B 및 C가 표시된다. 이러한 데이터 포인트 A, B 및 C는 데이터 포인트의 세트로서 사용될 수 있다. 실무상, 데이터 포인트의 세트는 더 많은 데이터 포인트를 포함할 수 있다. 데이터 포인트의 세트 내의 각각의 데이터 포인트에 대하여 제 1 측정 위상 값 ph1_x가 같은 한, 제로 대신에 제 1 측정 위상 값 ph1_x의 임의의 다른 값이 선택될 수도 있다. 많은 데이터 포인트에서 사용가능한 값을 선택하는 것이 유리하다.

이러한 데이터 포인트의 세트에 대하여, 가동 물체(200)의 절대 위치는 전술된 바와 같이 결정될 수 있고, 즉 길이비 L_rat는 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref에 기반하여 결정될 수 있다. 길이비 L_rat가 계산되면, 가동 물체(200)의 절대 위치는 길이비 L_rat 및 레퍼런스 경로(104)의 공지된 길이로부터 계산될 수 있다.

일 예로서, 도 10은 데이터 포인트의 세트의 각각의 데이터 포인트의 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref가 도시되는 다이어그램을 보여준다. 데이터 포인트의 세트의 길이비 L_rat를 결정하기 위해서, 이러한 위상 값들을 거쳐 직선이 근사화될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 데이터 포인트의 세트로부터 길이비 L_rat를 계산하기 위한 임의의 다른 방법도 적용될 수 있다.

이러한 방법의 결과를 개선하기 위하여, 데이터 포인트의 추가적 세트가 수집된 데이터 포인트로부터 선택될 수 있고, 데이터 포인트의 각각의 세트 내에서 제 1 측정 위상 값들 ph1_x는 같다. 데이터 포인트의 각각의 세트에 대하여, 제 1 측정 위상 값 ph1_x의 상이한 값들이 선택될 수 있다. 데이터 포인트의 각각의 세트에 대해 연산된 가동 물체(200)의 절대 위치가 결합되고, 통상적으로는 가능하게 가중치 인자를 사용하여 평균화되어, 가동 물체(200)의 하나의 절대 위치를 증가된 정확도로 결정할 수 있다. 가중치 인자의 값은, 예를 들어 데이터 포인트의 각각의 세트 내의 데이터 포인트의 개수에 따라 달라질 수 있다. 가중치 인자의 값은 데이터 포인트의 한 세트 내에 많은 수의 데이터 포인트가 있는 경우 더 클 수 있다.

많은 개수의 데이터 포인트가 있는 데이터 포인트의 세트를 얻기 위하여, 가동 물체(200)가 데이터 포인트의 세트의 기반을 형성하는 제 1 측정 위상 값 ph1_x와 매칭되는 위치에 규칙적으로 위치될 것이 요구된다. 그러므로, 이러한 방법은, 가동 물체(200)가 특정 위치 범위 내에서 앞뒤로 이동할 때, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 진동 운동을 할 경우에 특히 동작한다.

그러나 가동 물체(200)가 앞뒤로 이동하지 않고, 단일 방향으로, 즉 일 축을 따라 양의 방향 또는 음의 방향으로 이동하는 것도 가능하다. 이러한 경우에, 데이터 포인트는 동일한 제 1 측정 위상 값 ph1_x의 두 데이터 포인트를 가지지 않는다.

본 발명의 제 2 양태의 방법의 다른 실시예에 따르면, 가동 물체(200)의 절대 위치를 가동 물체(200)가 단일 방향으로 이동할 때에 결정하는 것도 가능하다. 이러한 제 2 실시예도 역시, 데이터 포인트의 콜렉션으로부터 특정한 데이터 포인트의 세트를 선택하는 것, 가동 물체(200)의 절대 위치를 특정 데이터 포인트의 이러한 선택된 세트로부터 계산하는 것에 기반한다. 제 2 실시예는, 제 1 광원(101)의 레이저 빔의 고정된 광 주파수가 일정하고, 제 2 광원(107)의 추가적 레이저 빔의 튜닝가능한 광 주파수가 변조된다고 가정한다. 더욱이, 레퍼런스 경로 길이 L_ref가 일정한 반면에, 측정 경로 길이 L_x가 일정하지 않고, 즉 가동 물체(200)가 이동하고 있다는 것이 가정된다.

제 2 실시예에서, 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref가 같은 두 데이터 포인트가 선택된다. 특히, 데이터 포인트를 선택하는 단계는, 제 1 시점 T1에 제 1 데이터 포인트 DP1을, 제 2 시점 T2에 제 2 데이터 포인트 DP2를, 그리고 제 3 시점 T3에 제 3 데이터 포인트 DP3를 포함하는 3개의 데이터 포인트의 세트를 선택하는 것을 포함한다. 제 1 시점 T1, 제 2 시점 T2 및 제 3 시점 T3는 시간 순서에 따라야 하는 것은 아니다. 제 1 데이터 포인트 및 제 3 데이터 포인트에 대한 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref(T1) 및 ph2_ref(T3)는 동일하게 선택되는 반면에, 제 2 데이터 포인트에 대한 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref(T2)는 제 1 데이터 포인트 및 제 3 데이터 포인트에 대한 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref(T1) ph2_ref(T3)와 다르도록 선택된다.

3개의 데이터 포인트의 이러한 세트에 기반하여, 시점 T2에서의 가동 물체(200)의 절대 위치가 다음과 같이 계산될 수 있다.

L_{rat (}T2) = Δph2_x(T2, T1)/Δph2_ref(T2, T1) - [Δph1_x(T2, T1)*Δph2_ref(T3, T1)]/[Δph2_x(T3, T1)*Δph2_ref(T2, T1)],

여기에서, L_rat(T2)는 T2에서의 L_x 및 L_ref 사이의 길이비이고,

Δph2_x(T2, T1)은 T2 및 T1 사이에서의 제 2 측정 위상 값 ph2_x의 변화이며,

Δph2_ref(T2, T1)은 T2 및 T1 사이에서의 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref의 변화이고,

Δph1_x(T2, T1)은 T2 및 T1 사이에서의 제 1 측정 위상 값 ph1_x의 변화이며,

Δph2_x(T3, T1)은 T3 및 T1 사이에서의 제 2 측정 위상 값 ph2_x의 변화이고,

Δph1_x(T3, T1)은 T3 및 T1 사이에서의 제 1 측정 위상 값 ph1_x의 변화이다.

L_rat(T2)가 계산될 때, 제 2 시점 T2에서의 가동 물체(200)의 절대 위치는 다음과 같이 계산될 수 있다:

L_x(T2) = L_rat(T2) * L_ref(T2),

여기에서, L_x(T2)는 시점 T2에서의 가동 물체(200)의 절대 위치이고,

L_ref(T2)는 T2에서의 레퍼런스 경로의 길이 L_ref이다; 레퍼런스 경로의 길이 L_ref는 일정하다는 것이 언급된다.

가동 물체(200)의 절대 위치를 계산하기 위한 방법의 이러한 실시예를 사용하기 위하여, Δph1_x(T3, T1)이 제로가 아니어야 한다는 것, 즉 T1 및 T3 사이에 가동 물체(200)의 일부 이동이 있어야 한다는 것이 언급된다. 또한, Δph2_ref(T2, T1)은 제로이면 안 되고, 즉 제 2 광원(107)의 추가적 레이저 빔의 파장은 T2 및 T1 사이에서 변경되어야 한다. 더 나아가, 가동 물체(200)가 T2 및 T1 사이에 이동되지 않는 경우, Δph1_x(T2, T1)는 제로가 되고, 수학식 [Δph1_x(T2, T1)*Δph2_ref(T3, T1)]/[Δph2_x(T3, T1)*Δph2_ref(T2, T1)]의 두 번째 부분도 역시 제로가 될 것이라는 것이 언급된다. 다르게 말하면, 수학식의 이러한 두 번째 부분은 데이터 포인트를 수집하는 동안의 가동 물체(200)의 이동에 대한 보상을 제공한다.

도 11은 제 2 실시예에 따라 3개의 데이터 포인트를 선택하는 일 예를 보여준다. 도 11의 상부는 시간이 지남에 따른 제 1 측정 위상 값 ph1_x 및 제 2 측정 위상 값 ph2_x를 보여준다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x의 코스로부터, 가동 물체(200)가 한 방향으로 이동한다는 것을 알 수 있다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 제 2 측정 빔의 변조 주파수의 추가적 효과를 보여준다. 단일 방향으로 이동하는 대신에, Δph1_x(T2, T1)이 0 이 아닌 한, 또는 Δph1_x(T2, T3) 및 Δph1_x(T3, T1) 양자 모두가 0 이 아닌 한, 가동 물체(200)는 앞뒤로 이동할 수도 있다.

도 11의 하부는 시간이 지남에 따른 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 보여준다. 반사 레퍼런스면(105)이 고정된 위치에 있기 때문에, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref는 시간이 지남에 따라서 일정하다. 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref는 제 2 측정 빔의 변조 주파수의 효과를 보여준다.

제 2 실시예의 선택 기준에 따르면, 제 1 데이터 포인트 DP1 및 제 3 데이터 포인트 DP3는 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref에 대한 동일한 값에 기반하여 선택되고, 이러한 경우에 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref의 그래프의 두 개의 하부 피크로부터 선택된다. 제 2 데이터 포인트 DP2는 상이한 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref을 가지는 임의의 데이터 포인트일 수 있다. 바람직하게는, 선택된 제 2 데이터 포인트는 제 1 및 제 3 데이터 포인트의 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref로부터 크게 벗어나는, 예컨대 예를 들어 도 11에 도시되는 그래프의 상부 피크에서 또는 상부 피크에 가까운 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 가진다.

실무상, 이러한 방법의 정확도를 개선하기 위해서 3개의 데이터 포인트의 다수의 세트들이 선택될 수 있다. 3개의 데이터 포인트의 각각의 세트에 대하여, 가동 물체(200)의 절대 위치가 결정될 수 있다. 3개의 데이터 포인트의 각각의 세트에 기반하여 결정된 가동 물체(200)의 절대 위치는 결합되고, 예를 들어 평균화되어 가동 물체(200)의 하나의 절대 위치를 계산할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 방법의 장점은, 간섭측정계 시스템(100)이 별개의 제로화 센서가 필요 없이 레퍼런스 위치에 대한 가동 물체(200)의 절대 위치를 결정할 수 있게 한다는 것이다. 그러면 위치 측정 시스템의 더 간단한 디자인이 가능해질 수 있다.

더욱이, 간섭측정계 시스템(100)은 가동 물체(200)의 절대 위치를 위치 측정 시스템의 큰 동작 범위에 걸쳐 결정할 수 있게 한다. 가동 물체(200)는 가동 물체(200)의 절대 위치의 측정을 수행하기 위해서 특정한 제로화 센서의 측정 범위 내에 있어야 하는 것이 아니다.

더욱이, 절대 위치의 결정은 가동 물체(200)의 이동에 독립적으로 이루어진다.

본 발명의 제 2 양태의 일 실시예에서, 간섭측정계 시스템(100)의 레퍼런스 경로(104)의 길이를 미터 또는 유사한 단위로 결정하는 단계가 더 제공된다. 레퍼런스 경로의 이러한 절대 길이(104)는 다음과 같이 계산될 수 있다:

가동 물체(200)의 제 1 위치 pos₁에 대하여 측정 경로 길이 L_x 및 레퍼런스 경로 길이 L_ref 사이의 제 1 길이비 L_rat1을 결정하는 것,

제 1 측정 위상 값 ph1_x을 사용하여 가동 물체(200)의 변위를 측정하면서, 가동 물체(200)를 제 1 위치 pos₁으로부터 제 2 위치 pos₂로 이동시키는 것,

가동 물체(200)의 제 2 위치 pos₂에 대하여 측정 경로 길이 L_x 및 레퍼런스 경로 길이 L_ref 사이의 제 2 길이비 L_rat2를 결정하는 것, 및

레퍼런스 경로 길이 L_ref를, 제 1 경로비 L_rat1, 가동 물체의 변위 Δph1_x(pos₂, pos₁), 및 제 2 길이비 L_rat2에 기반하여 계산하는 것.

레퍼런스 경로의 이러한 길이는 다음과 같이 계산될 수 있다:

L_ref = L_rat1 *(Δph1_x(pos2, pos1) * L_rat2) /(L_rat1 - L_rat2).

제 1 위치에서의 측정 경로 길이 L_x(pos1)을

L_x(pos1) =(Δph1_x(pos2, pos1) * L_rat2) /(L_rat1 - L_rat2)에 의해서 결정하는 것도 가능하다.

도 12는 본 발명에 따르는 시스템(100)의 제 1 실시예를 도시한다. 간섭측정계 시스템(100)은 가동 물체(200), 예를 들어 리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)의 일부의 절대 위치를 결정하도록 구현된다. 가동 물체(200)는 반사성 측정면(201)을 포함한다. 도 12의 실시예의 간섭측정계 시스템(100)은 파장 변조를 사용하는 합성 헤테로다인 간섭측정계 시스템이다.

간섭측정계 시스템(100)은 제 1 광 주파수인 제 1 레이저 빔을 제공하기 위한 제 1 광원(101)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제 1 광 주파수는 제 1 고주파수 변조 신호로 변조된 제 1 광 주파수 베이스 값을 가지는 안정화된 광 주파수이다. 제 1 고주파수 변조 신호가 고주파수 변조기(115)에 의해 제공된다. 제 1 레이저 빔의 고주파수 변조에 기인한 파장 변동은 상대적으로 작다.

제 1 광원(101)에 의해 제공되는 제 1 레이저 빔은, 예를 들어 빔 분할기(109)에 의해서 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된다. 제 1 부분은 간섭측정계 광학기(110)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(110)는 제 1 부분을 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 1 빔은 측정 경로 길이 L_x를 가지는 측정 경로(102)를 따라서 가동 물체(200) 상의 반사 측정면(201)으로 유도된다. 제 1 이 반사 측정면(201)에 의해 반사된 후에, 제 1 빔은 간섭측정계 광학기(110) 내에서 제 1 레퍼런스 빔과 재결합된다. 재결합된 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔은 광 센서 디바이스(103)에 연결된 제 2 검출기(103b)로 지향된다.

간섭측정계 광학기(110)는 레이저 빔의 제 1 부분을 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하기 위한 반투명 미러(110a) 및 제 1 레퍼런스 빔을 반투명 미러(110a)로 다시 반사하기 위한 반사면(110b)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 생성하고 재결합하기 위한 다른 간섭측정계 광학기(110), 예컨대 제 1 부분의 전파 방향에 수직으로 배치되고 제 1 빔을 투과시키고 제 1 레퍼런스 빔을 반사하는 반-투명 미러가 제공될 수 있다.

레이저 빔의 제 2 부분은 간섭측정계 광학기(111)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(111)는 제 2 부분을 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 2 빔은 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 가지는 레퍼런스 경로(104)를 따라 반사 레퍼런스면(105)으로 지향된다. 제 2 빔이 반사 레퍼런스면(105)에 의해 반사된 후에, 제 2 빔은 간섭측정계 광학기(111) 내에서 제 2 레퍼런스 빔과 재결합된다. 재결합된 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔은 광 센서 디바이스(103)에 연결된 제 3 검출기(103c)로 지향된다.

간섭측정계 광학기(111)는 레이저 빔의 제 1 부분을 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하기 위한 반투명 미러(111a) 및 제 1 레퍼런스 빔을 반투명 미러(111a)로 다시 반사하기 위한 반사면(111b)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 생성하고 재결합하기 위한 다른 간섭측정계 광학기(110), 예컨대 제 1 부분의 전파 방향에 수직으로 배치되고 제 1 빔을 투과시키고 제 1 레퍼런스 빔을 반사하는 반-투명 미러가 제공될 수 있다.

반사 레퍼런스면(105)은 측정을 위한 레퍼런스 위치로서 사용되는 고정된 위치에 배치된다. 그러므로, 반사 레퍼런스면(105)이 제공되는 구성은 본질적으로 안정하도록 의도되고, 즉 간섭측정계 시스템(100)에 대한 반사 레퍼런스면(105)의 위치는 일정하다. 그러므로, 레퍼런스 경로(104)의 길이 L_ref도 일정한 길이이다.

간섭측정계 시스템(100)은 네 2 광원(107)을 포함한다. 제 2 광원(107)은 제 2 광 주파수를 가진다. 도시된 실시예에서, 제 2 광원(107)은, 예를 들어 튜닝가능한 레이저 소스로부터 나온, 튜닝가능한 광 주파수의 제 2 레이저 빔을 제공하도록 구성된다.

저주파수 변조기(116)는 저주파수 변조 신호를 광원(107)에 제공하도록 배치된다. 제 2 광 주파수는 저주파수 변조기(116)에 의해 제공되는 저주파수 변조 신호로 변조되는 제 2 광 주파수 베이스 값이다. 더욱이, 제 2 광원(107)은 고주파수 변조 신호를 수신하도록 고주파수 변조기(115)에 연결된다. 합성 헤테로다인 위상 검출 스킴이 되도록 하기 위하여, 제 2 광 주파수도 역시 고주파수 변조기(115)에 의해 제공되는 고주파수 변조 신호로 변조된다.

저주파수 변조 및 고주파수 변조의 변조 궤적은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있지만, 통상적으로는 삼각 또는 정현 프로파일일 것이다.

제 1 광 주파수 및 제 2 광 주파수는, 이들이 두 개의 상이한 비-중첩 주파수 범위에 속하도록 선택된다. 예를 들어, 제 1 광 주파수 베이스 값은 약 1510 nm이고, 예를 들어 c/1510e-9 ~= 200THz에 대응하며, 각각의 검출기에서의 위상 변조가 복조 알고리즘에 따라서 대략적으로 단일 위상 사이클인, 예를 들어 1/8 개 내지 2 개의 위상 사이클의 진폭을 가지도록 주파수가 변조된다.

레이저 소스의 주파수 변조 △f의 결과인 각각의 검출기에서의 위상 변조 Δφ는 간섭측정계의 측정 및 레퍼런스 경로의 광학적 경로길이차(optical pathlength difference; OPD)에 따라 선형으로 척도변경될 것이다: (Δφ/2π= OPD*Δf/c, (c=광속). 그러므로, 각각의 검출기에서 동일한 위상 변조를 얻기 위해서는, 긴 OPD에 대해서 더 작은 주파수 변조가 요구된다. 고주파수 변조 신호는 예를 들어 적어도 0.1 MHz인 주파수, 예를 들어 1 MHz 내지 30MHz의 범위에 속하는 주파수를 가질 수 있다.

튜닝가능한 주파수 신호의 제 2 광 주파수 베이스 값은 예를 들어 1535 nm일 수 있다. 저주파수 변조 신호에 기인한 튜닝가능한 주파수 신호의 결과적으로 얻어지는 진폭은, 예를 들어 +/-14 nm(+/-2THz)일 수 있고, 고주파수 변조 신호에 기인한 진폭은 예를 들어 +0.0001 nm일 수 있다: Δf =(c/OPD)*(Δφ/2π). 1 미터의 OPD에 대한 2 위상 변조의 1/8에 대해서는, c/8 Hz 주파수 변조(~=37.5 MHz 변조, 또는 약 18.75MHz의 진폭)가 필요할 것이다. 그러면 결과적으로 1520 nm - 1550 nm인 튜닝가능한 주파수 신호의 제 2 주파수 범위가 된다. 저주파수 변조 신호는 예를 들어 1000 Hz보다 작은 주파수, 예를 들어 0.1 Hz 내지 100 Hz의 범위에 속하는 주파수를 가질 수 있다.

제 2 광원(107)에 의해 제공되는 제 2 레이저 빔은, 예를 들어 빔 분할기(109)에 의해서 추가적 제 1 부분 및 추가적 제 2 부분으로 분할된다. 제 1 부분과 유사하게, 추가적 제 1 부분은 간섭측정계 광학기(110)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(110)는 추가적 제 1 부분을 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 추가적 제 1 빔은 측정 경로 길이 Lx를 가지는 측정 경로(102)를 따라서 가동 물체(200) 상의 반사 측정면(201)으로 유도된다. 추가적 제 1 이 반사 측정면(201)에 의해 반사된 후에, 추가적 제 1 빔은 간섭측정계 광학기(110) 내에서 추가적 제 1 레퍼런스 빔과 재결합된다.

재결합된 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔은, 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔에 대응하여, 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103b)를 향해 지향된다. 그러나, 검출기(103b)를 향하는 경로에 제공된 제 1 광학 필터 유닛(117)은 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 투과시키고 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔을 반사하도록 배치된다. 제 1 광학 필터 유닛(117)은, 예를 들어 1520 nm - 1550 nm의 제 2 주파수 범위에 속하는 광 주파수를 가지는 광을 반사하고 1509 nm - 1511 nm의 제 1 주파수 범위에 속하는 광 주파수를 가지는 광을 반사하지 않는 섬유 브래그 격자이다.

반사된 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔은 광학 서큘레이터(118)를 통해 제 4 검출기(103d)로 유도된다.

제 2 레이저 빔의 추가적 제 2 부분은 간섭측정계 광학기(111)로 지향된다. 간섭측정계 광학기(111)는 추가적 제 2 부분을 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하도록 구성된다. 추가적 제 2 빔은 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 가지는 레퍼런스 경로(104)를 따라 반사 레퍼런스면(105)으로 지향된다. 추가적 제 2 빔이 반사 레퍼런스면(105)에 의해 반사된 후에, 추가적 제 2 빔은 간섭측정계 광학기(111) 내에서 추가적 제 2 레퍼런스 빔과 재결합된다.

재결합된 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔은, 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔에 대응하여, 광 센서 디바이스(103)에 연결된 검출기(103c)를 향해 지향된다. 그러나, 검출기(103c)를 향하는 경로에 제공된 제 2 광학 필터 유닛(119)은 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔을 투과시키고 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔을 반사하도록 배치된다. 제 2 광학 필터 유닛(119)은, 예를 들어 1520 nm - 1550 nm의 제 2 주파수 범위에 속하는 광 주파수를 가지는 광을 반사하고 1509 nm - 1511 nm의 제 1 주파수 범위에 속하는 광 주파수를 가지는 광을 반사하지 않는 섬유 브래그 격자이다. 제 1 광학 필터 유닛(117) 및 제 2 광학 필터 유닛(119)은 빔, 레퍼런스 빔, 추가적 빔 및 추가적 레퍼런스 빔의 조합을 빔 및 레퍼런스 빔 및 추가적 빔 및 추가적 레퍼런스 빔으로 분할하도록 배치되는 임의의 광학 필터 유닛일 수 있다. 이러한 분할은 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위에 기반하여 이루어질 수 있다. 제 1 광학 필터 유닛은 예를 들어 대역 필터, 저역 통과 필터 또는 고역 통과 필터일 수 있다.

반사된 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔은 제 2 광학 서큘레이터(120)를 통해 제 5 검출기(103e)로 유도된다.

제 2 레이저 빔의 제 3 부분은 광 센서 디바이스(103)의 제 1 광 다이오드에 연결된 제 1 검출기(103a)로 지향된다. 제 2 레이저 빔의 이러한 제 3 부분은 반사 측정면(201) 또는 반사 레퍼런스면(105)과 상호작용하지 않았다. 도시된 실시예에서, 제 2 레이저 빔의 제 3 부분은 가스 흡수 셀(121)을 통해 유도된다. 가스 흡수 셀(121)은 제 2 레이저 빔의 제 3 부분의 하나 이상의 특정한 광 파장을 흡수하기 위해서 사용된다. 통상적으로, 제 2 광 주파수가 제 2 주파수 범위만큼 변하는 경우, 제 2 광 주파수는 가스 흡수 셀(121)에 의해 흡수된 하나 이상의 특정한 파장을 통과할 것이다. 가스 흡수 셀(121)은 가스 흡수 셀(121)의 특정 파장 흡수가 알려지도록 캘리브레이션된다. 이러한 특정한 파장은 제 1 검출기(103a)에 의해 수신되는 측정 신호에 기반하여 결정될 수 있다. 이러한 정보는 제 3 검출기(103c) 및 제 5 검출기(103e)에 수신된 제 2 광 주파수의 파장을 캘리브레이션하기 위해서 처리 유닛(106)에 공급될 수 있다. 또한, 다른 타입의 캘리브레이션된 레퍼런스가, 다른 공지된 파장에 대한 비교를 사용하는 타이만(Twyman)-그린(Green) 간섭측정계를 포함하는 파장 미터, 주파수 콤(comb), 또는 다른 적합한 방법을 통해 다른 파장에 대한 비교를 사용하는 파장 미터와 같은 제 3 검출기(103c) 및 제 5 검출기(103e)에 수신된 제 2 광 주파수의 파장을 캘리브레이션하기 위해서 사용될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 가스 흡수 셀은 측정을 위한 레퍼런스로서 직접적으로 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 흡수 셀은 반사 레퍼런스면(105)의 측정을 대체할 것이다.

일 실시예에서, 제 1 레이저 소스(101)의 제 1 레이저 빔의 제 3 부분도 가스 흡수 셀을 통해 광 센서 디바이스(103)의 검출기로 유도될 수 있다. 이러한 검출기에 의해 수신된 신호는 제 1 레이저 빔의 주파수 안정화를 위해 사용될 수 있다.

전술된 바와 같이, 제 2 검출기(103b)는 재결합된 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 제 2 광 다이오드 상에 투과시킨다. 제 3 검출기(103c)는 재결합된 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 제 3 광 다이오드 상에 투과시킨다. 제 4 검출기(103b)는 재결합된 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 제 4 광 다이오드 상에 투과시킨다. 그리고, 제 5 검출기(103e)는 재결합된 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔을 광 센서 디바이스(103)의 제 5 광 다이오드 상으로 투과시킨다.

광 다이오드의 측정치가 처리 유닛(106)에 공급된다. 처리 유닛(106)은 제 1 측정 위상 값 ph1_x 및 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref을 검출기(103b)에 의한 입력 및 검출기(103c)에 의한 입력에 기반하여 각각 생성한다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x는 측정 물체(200)의 거리 또는 변위, 즉 측정 경로 길이 L_x를 나타낸다. 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref는 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 나타내는데, 이것은 일정한 길이이다.

처리 유닛(106)은 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref을 검출기(103d)에 의한 입력 및 검출기(103e)에 의한 입력에 기반하여 각각 생성한다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 측정 물체(200)의 거리 또는 변위, 즉 측정 경로 길이 L_x를 나타낸다. 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref는 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 나타내는데, 이것은 일정한 길이이다.

제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔의 변조는 제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref을 결정하기 위하여 사용된다. 제 2 검출기(103b), 제 3 검출기(103c), 제 4 검출기(103d) 및 제 5 검출기(103e) 중 각각의 간섭측정계 신호에 의해 수신되는 각각의 간섭측정계 신호는 변조 주파수의 기수 고조파 신호 및 우수 고조파 신호 내에서 변조된다. 변조 주파수의 이러한 기수 고조파 및 우수 고조파 신호의 진폭은 위상 직교 신호를 구성하기 위해서 사용될 수 있고, 이것에 기반하여 제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref가 각각 결정될 수 있다.

선택적으로, 고주파수 변조기(115) 및 저주파수 변조기(116)에 의해 제공되는 주파수가 처리 유닛(106) 내로 공급될 수 있다. 이러한 주파수는 간섭측정계 신호의 복조를 위한 입력으로서 사용될 수 있다.

제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref에 기반하여, 가동 물체(200)의 절대 위치 및 위치 변화가 도 8에 도시되는 실시예에 대해서 전술된 바와 같이 결정될 수 있다.

도 12의 실시예의 장점은, 제 1 레이저 빔의 제 1 주파수 및 제 2 레이저 빔의 제 2 주파수가 다르고 중첩하지 않는다는 것이다. 주파수 범위의 이러한 차이에 의하여, 제 1 광학 필터 유닛(117)에서 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔으로부터 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 분할하고 제 2 광학 필터 유닛(119)에서 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔으로부터 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔을 분할할 수 있게 된다.

이러한 분할의 장점은, 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔의 조합, 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔의 조합, 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔의 조합 및 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔의 조합이 네 개의 검출기(103b, 103c, 103d, 103e) 중 하나에서 각각 수신되어, 위상 직교 신호를 생성하기 위해서 각각의 파장 변조와 연관된 신호의 0차 및 1차 고조파가 사용될 수 있게 된다는 것이다. 그러면 통상적으로, 예를 들어 각각의 신호의 1차 및 2차 고조파를 사용하는 것과 비교하여 더 낮은 노이즈 레벨이 얻어진다. 0차 고조파를 사용하는 것은, 각각의 빔이 제 1 광학 필터 유닛(117) 및 제 2 광학 필터 유닛(119)을 사용하여 광학적으로 분리되기 때문에 가능하다.

그 추가적인 장점은, 광 센서 디바이스(103) 내의 각각의 채널의 풀 아날로그-디지털 범위가 하나의 위상, 즉 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔, 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔, 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔 및 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔의 조합 중 하나를 검출하는 것에 전용으로 사용될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 두 광원(101, 107) 레이저의 혼합된 간섭 신호가 하나의 검출기에 의해 검출되는 실시예와 반대로, 더 낮은 노이즈 레벨이 얻어질 수 있다.

추가적 빔 및 추가적 레퍼런스 빔으로부터 빔 및 레퍼런스 빔을 분할하는 것의 다른 장점은, 고주파수 변조기(115)의 동일한 고주파수 변조 신호가 제 1 광원(101)의 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 소스(107)의 제 2 레이저 빔 양자 모두에 대해서 사용될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 제 1 광원(101) 및 제 2 광원(107)에 대해서 하나의 고주파수 변조기(115)만이 요구된다.

그럼에도 불구하고, 제 1 필터 유닛(117) 및/또는 제 2 필터 유닛(119)을 사용하여 추가적 빔 및 추가적 레퍼런스 빔으로부터 빔 및 레퍼런스 빔을 분할함으로써 얻어지는 전술된 바와 같은 장점 중 일부는, 제 1 레이저 빔이 제 2 고주파수 변조기(122)에 의해 제공되는 제 2 고주파수 변조 신호(도 12에서 쇄선으로 표시됨)로 변조되는 반면에, 제 2 레이저 빔이 고주파수 변조기(115)에 의해 제공되는 고주파수 변조 신호로 변조되는, 간섭측정계 시스템(100)의 일 실시예에서도 사용될 수 있다.

도 12의 실시예에서, 간섭측정계 시스템(100)은 단일 패스(pass) 간섭측정계 시스템이다. 대안적인 실시예들에서는 다중-패스 시스템이 적용될 수도 있다. 반사 측정면(201) 및 반사 레퍼런스면의 측정을 위해 사용되는 빔은 임의의 적합한 타입, 예컨대 시준된 빔 또는 포커싱된 빔일 수 있다.

도 12의 실시예에서, 제 1 주파수, 즉 제 1 레이저 소스(101)의 안정화된 제 1 주파수의 상대적으로 작은 파장 변동, 및 저주파수 변조 신호를 사용하여 파장을 튜닝함으로써 얻어지는 제 2 주파수 범위는 중첩하지 않는다. 대안적으로, 제 1 주파수 및 제 2 주파수 범위는 중첩할 수도 있다. 제 2 주파수 범위의 주파수 범위가 제 1 주파수의 변동보다 실질적으로 크기 때문에, 측정의 실질적 부분들이 제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 결정하기 위하여 여전히 사용될 수 있다. 제 1 광 주파수 및 제 2 광 주파수가 같은 경우에만, 통상적으로 제 2 광 주파수의 주파수가 제 1 광 주파수에 가까울 때에만, 측정된 값이 각각의 위상 값을 결정하기 위해서 신뢰성있게 사용될 수 없다.

일 실시예에서, 제 1 및 제 2 레이저 빔, 또는 그 일부를 유도하기 위해서 광섬유가 사용될 수 있다. 레이저 빔을 부분으로 분할하고 레이저 빔 또는 레이저 빔 부분을 요구되는 광로를 따라 유도하기 위해서 섬유-타입 광학 빔 분할기 및 광학 서큘레이터가 사용될 수 있다.

도 13은 본 발명에 따르는 시스템(100)의 제 3 실시예를 도시한다. 동일한 부분 또는 실질적으로 동일한 기능을 가지는 부분은 동일한 참조 번호로 표시된다.

이러한 실시예에서, 제 1 광원(101)의 제 1 레이저 빔을 변조하기 위한 고주파수 변조 신호를 제공하기 위해서 고주파수 변조기(115)가 배치된다. 저주파수 변조기(116)는 제 2 레이저 광원(107)에 의해 제공되는 제 2 레이저 빔을 변조하도록 제공된다. 제 1 레이저 빔의 고주파수 변조에 기인한 파장 변동은 제 2 레이저 빔의 저주파수 변조에 기인한 파장 변동에 비해 상대적으로 매우 작다. 제 2 광 주파수는 고주파수 변조 신호로 변조되지 않는다.

도 12의 실시예에 대응하여, 제 1 레이저 빔은, 예를 들어 빔 분할기(109)에 의하여 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된다. 제 1 부분은 측정 경로(102)를 따라 유도되는 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할된다. 제 2 부분은 레퍼런스 경로(104)를 따라 유도되는 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔으로 분할된다. 제 2 레이저 빔은, 예를 들어 빔 분할기(109)에 의하여 추가적 제 1 부분 및 추가적 제 2 부분으로 분할된다. 추가적 제 1 부분은 측정 경로(102)를 따라 유도되는 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔으로 분할된다. 추가적 제 2 부분은 레퍼런스 경로(104)를 따라 유도되는 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔으로 분할된다.

제 2 검출기(103b)는 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔의 조합 및 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 1 레퍼런스 빔의 조합을 수광한다. 제 3 검출기(103c)는 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔의 조합 및 추가적 제 2 빔 및 추가적 제 2 레퍼런스 빔의 조합을 수광한다.

제 2 검출기(103b) 및 제 3 검출기(103c)와 연관된 광 다이오드의 측정치가 처리 유닛(106)으로 공급된다. 처리 유닛(106)은 제 1 측정 위상 값 ph1_x 및 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref을 검출기(103b)에 의한 입력 및 검출기(103c)에 의한 입력에 기반하여 각각 생성한다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x는 측정 물체(200)의 거리 또는 변위, 즉 측정 경로 길이 L_x를 나타낸다. 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref는 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 나타내는데, 이것은 일정한 물리적 길이이다. 따라서, 레퍼런스 경로 길이 Lref에서 측정되는 임의의 변화는 레이저 주파수 및/또는 굴절률, 즉 광학적 길이의 변화에 의해 초래된다. 더 나아가, 처리 유닛(106)은 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref을 제 2 검출기(103b)에 의한 입력 및 검출기(103c)에 의한 입력에 기반하여 각각 생성한다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는 측정 물체(200)의 거리 또는 변위, 즉 측정 경로 길이 L_x를 나타낸다. 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref는 레퍼런스 경로 길이 L_ref를 나타내는데, 이것은 일정한 물리적 길이이다.

제 1 레이저 빔의 고주파수 변조가 제 1 측정 위상 값 ph1_x 및 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref를 결정하기 위하여 사용된다. 제 1 측정 위상 값 ph1_x를 구성하기 위해 사용되는 위상 직교 신호들은, 제 1 빔 및 제 1 레퍼런스 빔을 포함하고 고주파수 변조 신호의 주파수와 연관될 수 있는, 제 2 검출기(103b)에 의해 획득된 각각의 간섭측정계 신호 내의 주파수 콘텐츠로부터 기수 및 우수 고조파의 주파수 파워를 결정함으로써 얻어진다. 대응하여, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref를 구성하기 위해 사용되는 위상 직교 신호들은, 제 2 빔 및 제 2 레퍼런스 빔을 포함하고 고주파수 변조 신호의 주파수와 연관될 수 있는, 제 3 검출기(103c)에 의해 획득된 각각의 간섭측정계 신호 내의 주파수 콘텐츠로부터 기수 및 우수 고조파의 주파수 파워를 결정함으로써 얻어진다.

제 2 레이저 빔의 저주파수 변조는 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref를 결정하기 위하여 사용된다. 제 2 측정 위상 값 ph2_x는, 다음과 같은 주파수 F_demod를 가지는 간섭 신호의 위상을 결정함으로써 획득될 수 있는데:

F_{demod =} LF_mod * OPD/c

여기에서 LF_mod는 저주파수 변조기(116)에 의해 제공되는 저주파수 변조 신호의 주파수의 스윕 레이트이고(Hz/s 단위),

OPD는 측정 경로(104)의 측정 경로 길이 L_x 및 레퍼런스 경로(104)의 레퍼런스 경로 길이 L_ref 사이의 광로 길이차이며(m 단위),

c는 광속이다(m/s 단위).

이를 얻기 위해, 다양한 주파수 위상 분석 기법, 예를 들어 적어도 주파수 F_demod와 거의 같은 주파수를 가지는 코사인 및 사인 복조 신호로 복조하는 것이 적용될 수 있다. 이러한 주파수 위상 분석 기법에 기반하여, 제 2 측정 위상 값 ph2_x 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref가 얻어질 수 있다.

선택적으로, 고주파수 변조기(115) 및 저주파수 변조기(116)에 의해 제공되는 주파수가 처리 유닛(106) 내로 공급될 수 있다. 이러한 주파수는 제 2 검출기(103b) 및 제 3 검출기(103c)에 의해 수신되는 간섭측정계 신호의 복조를 위한 입력으로서 사용될 수 있다.

더 나아가, 빔 및 레퍼런스 빔의 각각의 조합에 대해서 전용 검출기 및 광 센서 디바이스(103) 내의 광학 채널이 제공될 수 있도록, 각각의 주파수 범위에 기반하여 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔으로부터 유래되는 광을 분할하기 위해서 광학 필터 유닛이 제공될 수 있다.

제 1 측정 위상 값 ph1_x, 제 1 레퍼런스 위상 값 ph1_ref, 제 2 측정 위상 값 ph2_x, 및 제 2 레퍼런스 위상 값 ph2_ref가 결정되면, 반사 측정면(201)의 절대 위치 및/또는 상대 위치 변화가 도 8의 실시예에 관하여 설명된 기법을 사용하여, 간섭측정계 시스템(100)으로 결정될 수 있다.

앞에서, 일부 광로가 자유 공간에서 규정되고 일부는 광섬유에 의해 규정되는 간섭측정계 시스템의 실시예들이 도시된다. 대안적인 실시예들에서, 자유 공간 내의 광로도 역시 광섬유에 의해서 제공될 수 있고, 광섬유에 의해 규정되는 광로는 자유 공간 내에 제공될 수 있다. 간섭측정계 시스템의 일 실시예에서, 광로는 주로 광섬유에 의해 규정되고, 예를 들어 측정 경로 Lx 및 레퍼런스 경로 Lref가 자유 공간 내에 규정된다.
본 발명은 후속하는 절들에 의해서도 역시 기술될 수 있다.
1. 파장 추적 시스템으로서,
제 1 반사 경로에 제 1 경로 길이를 그리고 제 2 반사 경로에 제 2 경로 길이를 제공하는 안정된 위치에 반사면을 가지는 파장 추적 유닛 - 상기 제 1 경로 길이는 상기 제 2 경로 길이보다 실질적으로 긺 -;
간섭측정계 시스템 - 상기 간섭측정계 시스템은,
광 빔을 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔으로 분할하기 위한 빔 분할기,
상기 제 1 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 1 반사 경로를 따라 유도하고 상기 제 2 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 2 반사 경로를 따라 유도하기 위한 적어도 하나의 광학기 요소,
상기 제 1 측정 빔을 수광하고, 상기 제 1 측정 빔에 기반하여 제 1 센서 신호를 제공하도록 상기 제 1 반사 경로의 끝에 배치되는 제 1 광 센서, 및
상기 제 2 측정 빔을 수광하고, 상기 제 2 측정 빔에 기반하여 제 2 센서 신호를 제공하도록 상기 제 2 반사 경로의 끝에 배치되는 제 2 광 센서를 포함함 -; 및
상기 제 1 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 파장 또는 파장 변화를 결정하기 위한 처리 유닛을 포함하는, 파장 추적 시스템.
2. 제 1 절에 있어서,
상기 처리 유닛은 상기 제 2 센서 신호를 상기 제 1 센서 신호로부터 감산하여 파장 또는 파장 변화를 결정하도록 구현되는, 파장 추적 시스템.
3. 제 1 절 또는 제 2 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은 광 빔을 제공하기 위한 광 빔 소스, 특히 레이저 빔 소스를 포함하는, 파장 추적 시스템.
4. 제 1 절 내지 제 3 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 빔 분할기는 비-편광 빔 분할기인, 파장 추적 시스템.
5. 제 1 절 내지 제 4 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학기 요소는 상기 제 1 측정 빔을 제 1 반사 경로 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하도록 배치되고,
상기 제 1 반사 경로 빔은 상기 제 1 반사 경로를 따라 상기 제 1 광 센서로 유도되며,
상기 제 1 레퍼런스 빔은 상기 파장 추적 유닛의 반사면에 의해 반사되지 않고 제 1 레퍼런스 경로를 따라 상기 제 1 광 센서로 유도되고,
상기 적어도 하나의 광학기 요소는 상기 제 2 측정 빔을 제 2 반사 경로 빔 및 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하도록 배치되며,
상기 제 2 반사 경로 빔은 상기 제 2 반사 경로를 따라 상기 제 2 광 센서로 유도되고,
상기 제 2 레퍼런스 빔은 상기 파장 추적 유닛의 반사면에 의해 반사되지 않고 제 2 레퍼런스 경로를 따라 상기 제 2 광 센서로 유도되는, 파장 추적 시스템.
6. 제 5 절에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학기 요소는,
상기 제 1 측정 빔을 상기 제 1 반사 경로 빔 및 상기 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하고, 상기 제 2 측정 빔을 상기 제 2 반사 경로 빔 및 상기 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하기 위한 편광 빔 분할기를 포함하는, 파장 추적 시스템.
7. 제 5 절 또는 제 6 절에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학기 요소는, 상기 제 1 레퍼런스 경로 및 상기 제 2 레퍼런스 경로에 배치된 하나 이상의 레퍼런스 반사 미러를 포함하는, 파장 추적 시스템.
8. 제 1 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 파장 추적 시스템은 제 1 측정면 및 제 2 측정면을 포함하고,
상기 제 1 측정면은 상기 제 2 측정면에 평행하며,
상기 광 빔 소스는 상기 제 1 측정면에 배치되고,
상기 제 1 광 센서 및 상기 제 2 광 센서는 상기 제 2 측정면에 배치되는, 파장 추적 시스템.
9. 제 1 절 내지 제 8 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 적어도 하나의 광학기 요소는, 상기 제 1 반사 경로 빔, 상기 제 1 레퍼런스 빔, 상기 제 2 반사 경로 빔 및/또는 상기 제 2 레퍼런스 빔을 상기 제 1 측정면으로부터 상기 제 2 측정면으로 전달하기 위한 코너 큐브(corner cube)를 포함하는, 파장 추적 시스템.
10. 제 1 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 파장 추적 유닛은 캐비티 개구를 포함하는 적어도 하나의 파장 추적 캐비티를 포함하고,
상기 캐비티는 상기 제 1 반사 경로에 배치된 하나 이상의 제 1 반사 경로 반사면을 포함하며,
상기 제 2 반사 경로에 배치된 적어도 하나의 제 2 반사 경로 반사면은 상기 캐비티 개구 옆에 제공되는, 파장 추적 시스템.
11. 제 6 절, 제 7 절 및 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 빔 분할기, 상기 편광 빔 분할기, 상기 하나 이상의 레퍼런스 반사 미러 및 상기 코너 큐브는 단일 광학 요소 유닛 내에 제공되는, 파장 추적 시스템.
12. 제 1 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절의 파장 추적 시스템을 캘리브레이션하는 방법으로서,
파장 추적 유닛을 간섭측정계 시스템에 대해 측정 방향으로 이동시키는 단계,
제 1 센서로부터의 제 1 센서 신호 및 제 2 센서의 제 2 센서 신호를 획득하는 단계,
상기 파장 추적 시스템의 제 1 반사 경로의 비선형성을 상기 제 1 센서 신호에 기반하여 결정하는 단계, 및/또는
상기 파장 추적 시스템의 제 2 반사 경로의 비선형성을 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 결정하는 단계를 포함하는, 파장 추적 시스템 캘리브레이션 방법.
13. 리소그래피 장치로서,
조절된(conditioned) 공간,
상기 조절된 공간 내에 배치되는 가동 물체,
상기 조절된 공간 내에서의 상기 가동 물체의 위치를 측정하기 위한 간섭측정계 위치 측정 시스템, 및
제 1 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절의 파장 추적 시스템을 포함하고,
상기 간섭측정계 위치 측정 시스템은, 상기 파장 추적 시스템에 의해 결정되는 파장 또는 파장 변화를 수신하고, 상기 간섭측정계 위치 측정 시스템의 측정치를 상기 파장 또는 파장 변화에 대해서 보상하도록 배치되는, 리소그래피 장치.
14. 제 13 절에 있어서,
상기 조절된 공간은 감압 공간인, 리소그래피 장치.
15. 제 13 절에 있어서,
상기 가동 물체는, 상기 리소그래피 장치의 투영 광학기 박스의 광학기 요소 또는 상기 리소그래피 장치의 기판 지지대인, 리소그래피 장치.
16. 레퍼런스 위치에 대한 가동 물체의 절대 위치를 간섭측정계 시스템을 사용하여 결정하는 방법으로서,
상기 간섭측정계 시스템은,
제 1 광 주파수인 제 1 빔 및 제 2 빔을 제공하도록 배치되는 제 1 광원; 및
제 2 광 주파수인 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 2 빔을 제공하도록 배치되는 제 2 광원 - 상기 제 2 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수임 -을 포함하고,
상기 방법은,
상기 제 2 광원의 상기 튜닝가능한 광 주파수를 변경하면서, 상기 제 1 빔 및 상기 추가적 제 1 빔을 상기 가동 물체의 반사면 상의 측정 경로를 따라 동시에 투영하고, 상기 제 2 빔 및 상기 추가적 제 2 빔을 레퍼런스 미러 상의 레퍼런스 경로를 따라 투영하는 단계 - 상기 레퍼런스 경로는 고정된 길이를 가짐 -;
제 1 측정 위상 값을 상기 제 1 빔에 기반하여, 제 2 측정 위상 값을 상기 추가적 제 1 빔에 기반하여, 제 1 레퍼런스 위상 값을 상기 제 2 빔에 기반하여, 그리고 제 2 레퍼런스 위상 값을 상기 추가적 제 2 빔에 기반하여 결정하는 단계; 및
상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값에 기반하여 상기 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
17. 제 16 절에 있어서,
데이터 포인트는, 단일 시점에서의 상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값의 조합이고,
상기 방법은 복수 개의 데이터 포인트를 수집하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 측정 위상 값은 각각의 데이터 포인트에서 동일한, 절대 위치 결정 방법.
18. 제 17 절에 있어서,
상기 방법은,
복수 개의 데이터 포인트를 수집할 때 상기 물체를 위치 범위 내에서 앞뒤로 이동시키는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
19. 제 18 절에 있어서,
상기 물체를 앞뒤로 이동시키는 단계는 진동 운동을 형성하는, 절대 위치 결정 방법.
20. 제 17 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 복수 개의 데이터 포인트를 수집하는 단계는 복수 개의 데이터 포인트의 다수의 세트를 생성하도록 반복되고,
상기 제 1 측정 위상 값은 상기 다수의 세트 각각에 대해서 상이한, 절대 위치 결정 방법.
21. 제 16 절에 있어서,
데이터 포인트는 단일 시점에서의 상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값의 조합이고,
상기 방법은,
제 1 데이터 포인트, 제 2 데이터 포인트, 및 제 3 데이터 포인트를 수집하는 단계를 포함하며,
상기 제 2 데이터 포인트는 상기 제 1 데이터 포인트와 다르고,
상기 제 1 데이터 포인트 및 상기 제 3 데이터 포인트는 동일한 제 2 레퍼런스 위상 값을 가지며,
상기 제 2 데이터 포인트는, 상기 제 1 데이터 포인트 및 상기 제 3 데이터 포인트의 상기 제 2 레퍼런스 위상 값과 다른 제 2 레퍼런스 위상 값을 가지는, 절대 위치 결정 방법.
22. 제 21 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 가동 물체가 단일 방향으로 이동할 때, 제 1 데이터 포인트, 제 2 데이터 포인트 및 제 3 데이터 포인트를 수집하는 단계를 사용하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
23. 제 22 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 제 2 데이터 포인트와 상기 제 1 데이터 포인트 사이에서의 상기 제 2 측정 위상 값의 변화,
상기 제 2 데이터 포인트와 상기 제 1 데이터 포인트 사이에서의 상기 제 2 레퍼런스 위상 값의 변화,
상기 제 2 데이터 포인트와 상기 제 1 데이터 포인트 사이에서의 상기 제 1 측정 위상 값의 변화,
상기 제 3 데이터 포인트와 상기 제 1 데이터 포인트 사이에서의 상기 제 2 측정 위상 값의 변화, 및
상기 제 3 데이터 포인트와 상기 제 1 데이터 포인트 사이에서의 상기 제 1 측정 위상 값의 변화에 기반하여 상기 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
24. 제 21 절 내지 제 23 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은,
3개의 데이터 포인트의 다수의 세트를 수집하도록 상기 제 1 데이터 포인트, 상기 제 2 데이터 포인트 및 상기 제 3 데이터 포인트를 수집하는 단계를 반복하는 단계를 포함하고,
상기 가동 물체의 절대 위치를 결정하는 단계는, 3개의 데이터 포인트의 각각의 세트에 기반하여 결정된 절대 위치들의 조합, 예를 들어 평균에 기반하는, 절대 위치 결정 방법.
25. 제 21 절 내지 제 24 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 간섭측정계 시스템의 레퍼런스 경로의 절대 길이를 결정하는 단계를 더 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
26. 제 25 절에 있어서,
상기 레퍼런스 경로의 절대 길이를 결정하는 단계는,
상기 가동 물체의 제 1 위치에서 상기 측정 경로 길이와 상기 레퍼런스 경로 길이 사이의 제 1 길이비를 측정하는 것,
제 1 빔 및 제 2 빔을 사용하여 상기 가동 물체의 변위를 측정하면서, 상기 가동 물체를 상기 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 것,
상기 가동 물체의 제 2 위치에서 상기 측정 경로 길이와 상기 레퍼런스 경로 길이 사이의 제 2 길이비를 측정하는 것, 및
상기 제 1 길이비, 상기 가동 물체의 변위, 및 상기 제 2 길이비에 기반하여 상기 레퍼런스 경로의 길이를 계산하는 것을 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
27. 제 16 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 있어서,
제 1 광 주파수는 고정된 광 주파수 값인, 절대 위치 결정 방법.
28. 제 16 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수이고,
상기 튜닝가능한 광 주파수는 제 1 고주파수 변조 신호로 변조된 제 1 광 주파수 베이스 값을 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
29. 제 16 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 2 광 주파수는 저주파수 변조 신호로 변조된 제 2 광 주파수 베이스 값인, 절대 위치 결정 방법.
30. 제 28 절 및 제 29 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 변조된 제 1 광 주파수는 제 1 주파수 변동을 가지고, 상기 변조된 제 2 광 주파수는 제 2 주파수 변동을 가지며,
상기 제 1 주파수 변동은 상기 제 2 주파수 변동보다 작은, 절대 위치 결정 방법.
31. 제 30 절에 있어서,
상기 제 2 광 주파수는 제 2 고주파수 변조 신호로 더 변조되는, 절대 위치 결정 방법.
32. 제 31 절에 있어서,
상기 제 1 광 주파수는 제 1 주파수 범위 내에서 변조되고, 상기 제 2 광 주파수는 제 2 주파수 범위 내에서 변조되며,
상기 제 1 주파수 범위 및 상기 제 2 주파수 범위는 중첩하지 않는, 절대 위치 결정 방법.
33. 제 32 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 측정 경로로부터 수신된 광을, 상기 제 1 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 1 측정 경로 빔 및 상기 추가적 제 1 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 2 측정 경로 빔으로 광학적으로 분할하는 단계, 및/또는
상기 레퍼런스 경로로부터 수신된 광을, 상기 제 2 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 1 레퍼런스 경로 빔 및 상기 추가적 제 2 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 2 레퍼런스 경로 빔으로 광학적으로 분할하는 단계를 포함하고,
광학적으로 분할하는 것은, 상기 제 2 주파수 범위 내의 광으로부터 상기 제 1 주파수 범위 내의 광을 필터링하는 것을 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
34. 제 28 절 내지 제 33 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및/또는 상기 제 2 레퍼런스 위상 값을 결정하는 단계는, 각각의 변조 신호의 기수 고조파 및 우수 고조파의 복조에 기반하는, 절대 위치 결정 방법.
35. 제 34 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 제 1 고주파수 변조 신호, 상기 제 2 고주파수 변조 신호 및/또는 상기 저주파수 변조 신호를 측정하고, 각각의 측정된 변조 신호를 각각의 변조 신호의 기수 고조파 및 우수 고조파의 복조를 위한 입력으로서 사용하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
36. 제 16 절 내지 제 35 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 방법은,
캘리브레이션된 레퍼런스를 사용하여 상기 제 2 광 주파수의 절대 주파수를 결정하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
37. 제 16 절 내지 제 36 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은 헤테로다인 간섭측정계 시스템 또는 합성 헤테로다인 간섭측정계 시스템인, 절대 위치 결정 방법.
38. 반사 측정면을 가지는 가동 물체의 위치를 결정하는 간섭측정계 시스템으로서,
제 1 광 주파수인 제 1 빔 및 제 2 빔을 제공하기 위한 제 1 광원;
제 2 광 주파수인 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 2 빔을 제공하기 위한 제 2 광원 - 상기 제 2 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수임 -;
반사 레퍼런스면; 및
광 센서를 포함하고,
제 16 절 내지 제 37 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하도록 배치되는, 간섭측정계 시스템.
39. 제 38 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은, 제 1 고주파수 변조 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 고주파수 변조기를 포함하고,
상기 제 1 광 주파수는 상기 제 1 고주파수 변조 신호로 변조되는, 간섭측정계 시스템.
40. 제 38 절 또는 제 39 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은, 제 2 고주파수 변조 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 고주파수 변조기를 포함하고,
상기 튜닝가능한 광 주파수는 상기 제 2 고주파수 변조 신호로 변조되는, 간섭측정계 시스템.
41. 제 39 절 또는 제 40 절에 있어서,
상기 제 1 고주파수 변조 신호 및 상기 제 2 고주파수 변조 신호는 동일한 주파수를 가지고,
상기 제 1 고주파수 변조 신호 및 상기 제 2 고주파수 변조 신호는 바람직하게는 동일한 고주파수 변조기에 의해 제공되는, 간섭측정계 시스템.
42. 제 38 절 내지 제 41 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은, 제 1 저주파수 변조 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 저주파수 변조기를 포함하고,
상기 튜닝가능한 광 주파수는 상기 제 1 저주파수 변조 신호로 변조되는, 간섭측정계 시스템.
43. 제 38 절 내지 제 42 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은,
상기 측정 경로로부터 수신된 광을 상기 제 1 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 1 측정 경로 빔 및 상기 제 2 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 2 측정 경로 빔으로 분할하기 위한 제 1 주파수 기반 광 분할기, 및/또는
상기 레퍼런스 경로로부터 수신된 광을 상기 추가적 제 1 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 1 레퍼런스 경로 빔 및 상기 추가적 제 2 빔으로부터 유래된 광을 포함하는 제 2 레퍼런스 경로 빔으로 분할하기 위한 제 2 주파수 기반 광 분할기를 포함하는, 간섭측정계 시스템.
44. 제 38 절 내지 제 43 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 간섭측정계 시스템은, 상기 튜닝가능한 광 주파수의 절대 주파수를 결정하기 위한 캘리브레이션된 레퍼런스를 포함하는, 간섭측정계 시스템.
45. 제 39 절 내지 제 44 절 중 어느 한 절의 간섭측정계 시스템을 포함하는, 리소그래피 장치.
46. 제 45 절에 있어서,
상기 가동 물체는 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템의 일부인, 리소그래피 장치.

비록 본문에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트 층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴 및/또는 검사 툴에서, 노광 전 또는 노광 후에 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서의 개시물은 이러한 기판 처리 툴 및 다른 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수 있다.

비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시예를 사용하는 것에 대해 특정하여 언급하였지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.

비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광디스크)의 형태를 취할 수 있다.

위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (46)

1. 파장 추적 시스템으로서,
   제 1 반사 경로에 제 1 경로 길이를 그리고 제 2 반사 경로에 제 2 경로 길이를 제공하는 안정된 위치에 반사면을 가지는 파장 추적 유닛 - 상기 제 1 경로 길이는 상기 제 2 경로 길이보다 실질적으로 긺 -;
   간섭측정계 시스템 - 상기 간섭측정계 시스템은,
   광 빔을 제 1 측정 빔 및 제 2 측정 빔으로 분할하기 위한 빔 분할기,
   상기 제 1 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 1 반사 경로를 따라 유도하고 상기 제 2 측정 빔을 적어도 부분적으로 상기 제 2 반사 경로를 따라 유도하기 위한 적어도 하나의 광학기 요소,
   상기 제 1 측정 빔을 수광하고, 상기 제 1 측정 빔에 기반하여 제 1 센서 신호를 제공하도록 상기 제 1 반사 경로의 끝에 배치되는 제 1 광 센서, 및
   상기 제 2 측정 빔을 수광하고, 상기 제 2 측정 빔에 기반하여 제 2 센서 신호를 제공하도록 상기 제 2 반사 경로의 끝에 배치되는 제 2 광 센서를 포함함 -; 및
   상기 제 1 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 파장 또는 파장 변화를 결정하기 위한 처리 유닛을 포함하는, 파장 추적 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 광학기 요소는 상기 제 1 측정 빔을 제 1 반사 경로 빔 및 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하도록 배치되고,
   상기 제 1 반사 경로 빔은 상기 제 1 반사 경로를 따라 상기 제 1 광 센서로 유도되며,
   상기 제 1 레퍼런스 빔은 상기 파장 추적 유닛의 반사면에 의해 반사되지 않고 제 1 레퍼런스 경로를 따라 상기 제 1 광 센서로 유도되고,
   상기 적어도 하나의 광학기 요소는 상기 제 2 측정 빔을 제 2 반사 경로 빔 및 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하도록 배치되며,
   상기 제 2 반사 경로 빔은 상기 제 2 반사 경로를 따라 상기 제 2 광 센서로 유도되고,
   상기 제 2 레퍼런스 빔은 상기 파장 추적 유닛의 반사면에 의해 반사되지 않고 제 2 레퍼런스 경로를 따라 상기 제 2 광 센서로 유도되는, 파장 추적 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 광학기 요소는,
   상기 제 1 측정 빔을 상기 제 1 반사 경로 빔 및 상기 제 1 레퍼런스 빔으로 분할하고, 상기 제 2 측정 빔을 상기 제 2 반사 경로 빔 및 상기 제 2 레퍼런스 빔으로 분할하기 위한 편광 빔 분할기를 포함하는, 파장 추적 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파장 추적 시스템은 제 1 측정면 및 제 2 측정면을 포함하고,
   상기 제 1 측정면은 상기 제 2 측정면에 평행하며,
   상기 광 빔 소스는 상기 제 1 측정면에 배치되고,
   상기 제 1 광 센서 및 상기 제 2 광 센서는 상기 제 2 측정면에 배치되는, 파장 추적 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파장 추적 유닛은 캐비티 개구를 포함하는 적어도 하나의 파장 추적 캐비티를 포함하고,
   상기 캐비티는 상기 제 1 반사 경로에 배치된 하나 이상의 제 1 반사 경로 반사면을 포함하며,
   상기 제 2 반사 경로에 배치된 적어도 하나의 제 2 반사 경로 반사면은 상기 캐비티 개구 옆에 제공되는, 파장 추적 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 파장 추적 시스템을 캘리브레이션하는 방법으로서,
   파장 추적 유닛을 간섭측정계 시스템에 대해 측정 방향으로 이동시키는 단계,
   제 1 센서로부터의 제 1 센서 신호 및 제 2 센서의 제 2 센서 신호를 획득하는 단계,
   상기 파장 추적 시스템의 제 1 반사 경로의 비선형성을 상기 제 1 센서 신호에 기반하여 결정하는 단계, 및/또는
   상기 파장 추적 시스템의 제 2 반사 경로의 비선형성을 상기 제 2 센서 신호에 기반하여 결정하는 단계를 포함하는, 파장 추적 시스템 캘리브레이션 방법.
7. 리소그래피 장치로서,
   조절된(conditioned) 공간,
   상기 조절된 공간 내에 배치되는 가동 물체,
   상기 조절된 공간 내에서의 상기 가동 물체의 위치를 측정하기 위한 간섭측정계 위치 측정 시스템, 및
   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 파장 추적 시스템을 포함하고,
   상기 간섭측정계 위치 측정 시스템은, 상기 파장 추적 시스템에 의해 결정되는 파장 또는 파장 변화를 수신하고, 상기 간섭측정계 위치 측정 시스템의 측정치를 상기 파장 또는 파장 변화에 대해서 보상하도록 배치되는, 리소그래피 장치.
8. 레퍼런스 위치에 대한 가동 물체의 절대 위치를 간섭측정계 시스템을 사용하여 결정하는 방법으로서,
   상기 간섭측정계 시스템은,
   제 1 광 주파수인 제 1 빔 및 제 2 빔을 제공하도록 배치되는 제 1 광원; 및
   제 2 광 주파수인 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 2 빔을 제공하도록 배치되는 제 2 광원 - 상기 제 2 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수임 -을 포함하고,
   상기 방법은,
   상기 제 2 광원의 상기 튜닝가능한 광 주파수를 변경하면서, 상기 제 1 빔 및 상기 추가적 제 1 빔을 상기 가동 물체의 반사면 상의 측정 경로를 따라 동시에 투영하고, 상기 제 2 빔 및 상기 추가적 제 2 빔을 레퍼런스 미러 상의 레퍼런스 경로를 따라 투영하는 단계 - 상기 레퍼런스 경로는 고정된 길이를 가짐 -;
   제 1 측정 위상 값을 상기 제 1 빔에 기반하여, 제 2 측정 위상 값을 상기 추가적 제 1 빔에 기반하여, 제 1 레퍼런스 위상 값을 상기 제 2 빔에 기반하여, 그리고 제 2 레퍼런스 위상 값을 상기 추가적 제 2 빔에 기반하여 결정하는 단계; 및
   상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값에 기반하여 상기 절대 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   데이터 포인트는, 단일 시점에서의 상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값의 조합이고,
   상기 방법은 복수 개의 데이터 포인트를 수집하는 단계를 포함하며,
   상기 제 1 측정 위상 값은 각각의 데이터 포인트에서 동일한, 절대 위치 결정 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    데이터 포인트는 단일 시점에서의 상기 제 1 측정 위상 값, 상기 제 2 측정 위상 값, 상기 제 1 레퍼런스 위상 값 및 상기 제 2 레퍼런스 위상 값의 조합이고,
    상기 방법은,
    제 1 데이터 포인트, 제 2 데이터 포인트, 및 제 3 데이터 포인트를 수집하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 데이터 포인트는 상기 제 1 데이터 포인트와 다르고,
    상기 제 1 데이터 포인트 및 상기 제 3 데이터 포인트는 동일한 제 2 레퍼런스 위상 값을 가지며,
    상기 제 2 데이터 포인트는, 상기 제 1 데이터 포인트 및 상기 제 3 데이터 포인트의 상기 제 2 레퍼런스 위상 값과 다른 제 2 레퍼런스 위상 값을 가지는, 절대 위치 결정 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 방법은,
    3개의 데이터 포인트의 다수의 세트를 수집하도록 상기 제 1 데이터 포인트, 상기 제 2 데이터 포인트 및 상기 제 3 데이터 포인트를 수집하는 단계를 반복하는 단계를 포함하고,
    상기 가동 물체의 절대 위치를 결정하는 단계는, 3개의 데이터 포인트의 각각의 세트에 기반하여 결정된 절대 위치들의 조합, 예를 들어 평균에 기반하는, 절대 위치 결정 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 간섭측정계 시스템의 레퍼런스 경로의 절대 길이를 결정하는 단계를 더 포함하는, 절대 위치 결정 방법.
13. 반사 측정면을 가지는 가동 물체의 위치를 결정하는 간섭측정계 시스템으로서,
    제 1 광 주파수인 제 1 빔 및 제 2 빔을 제공하기 위한 제 1 광원;
    제 2 광 주파수인 추가적 제 1 빔 및 추가적 제 2 빔을 제공하기 위한 제 2 광원 - 상기 제 2 광 주파수는 튜닝가능한 광 주파수임 -;
    반사 레퍼런스면; 및
    광 센서를 포함하고,
    제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 배치되는, 간섭측정계 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 간섭측정계 시스템은, 상기 튜닝가능한 광 주파수의 절대 주파수를 결정하기 위한 캘리브레이션된 레퍼런스를 포함하는, 간섭측정계 시스템.
15. 제 13 항의 간섭측정계 시스템을 포함하는, 리소그래피 장치.
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