KR20200143482A

KR20200143482A - 구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체

Info

Publication number: KR20200143482A
Application number: KR1020207033318A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 망거; 안드레아스 쾨니거; 알렌산더 포글러
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-12-23
Also published as: EP3803511A1; JP7159352B2; US20210080244A1; WO2019223968A1; CN118151496A; JP2021524033A; KR102501932B1; CN112204471B; DE102018208147A1; US11274914B2; CN112204471A

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 광학 공진기를 갖는, 특히, 마이크로리소그래피용 광학 시스템에서 구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체에 관한 것으로서, 상기 공진기는 고정 제1 공진기 미러, 구성요소와 연관된 가동 측정 타겟 및 고정 제2 공진기 미러를 포함하고, 제2 공진기 미러는 측정 타겟으로부터 오는 측정 빔을 자체로 반사하는 반전 미러(130, 330, 430, 530)에 의해 형성된다.

Description

구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체

본 출원은 2018년 5월 24일 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2018 208 147.6호의 우선권을 주장한다. 이 DE 출원의 내용은 또한 본 출원 명세서에 참조로서 합체되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 특히, 마이크로리소그래피용 광학 시스템에서 구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체에 관한 것이다.

마이크로리소그래피는 예를 들어 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조화된 구성요소의 제조를 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 디바이스 및 투영 렌즈를 포함하는 소위 투영 노광 장치에서 수행된다. 조명 디바이스에 의해 조명되는 마스크(= 레티클)의 화상은 이 경우에 기판의 감광 코팅에 마스크 구조를 전사하기 위해, 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영 렌즈에 의해 투영되고 투영 렌즈의 화상 평면 내에 배열된다.

EUV 범위에 대해, 즉 예를 들어 15 nm 미만(예를 들어, 대략 13 nm 또는 대략 7 nm)의 파장에서 설계된 투영 노광 장치에 있어서, 적합한 투광 굴절성 재료의 이용 가능성의 결여에 기인하여, 미러가 이미징 프로세스를 위한 광학 구성요소로서 사용된다.

그 동안에 마스크와 웨이퍼가 일반적으로 스캐닝 프로세스에서 서로에 대해 이동되는 EUV용으로 설계된 이러한 투영 렌즈의 동작 중에, 모든 6개의 자유도에서 부분적으로 이동 가능한 미러의 위치는 이미징 결과의 수차 및 수반하는 손상을 회피하거나 적어도 감소시키기 위해 서로에 대해 그리고 또한 마스크 및/또는 웨이퍼에 대해 높은 정확도로 설정되어 유지되어야 한다. 이 위치 결정 중에, 피코미터(pm) 범위에서 길이 측정의 정확도가 예를 들어, 1 미터의 경로 길이에 걸쳐 요구될 수도 있다.

개별 렌즈 미러 및 웨이퍼 또는 웨이퍼 스테이지 및 레티클 평면의 위치를 측정하기 위한 다양한 접근법이 종래 기술에 알려져 있다. 간섭계 측정 조립체 외에도, 광학 공진기를 사용하는 주파수 기반 위치 측정이 또한 여기에 알려져 있다.

DE 10 2012 212 663 A1호로부터 취하고 예를 들어 도 12에 도시되어 있는 종래의 셋업에서, 패브리-페로(Fabry-Perot) 공진기의 형태의 공진기(152)는 2개의 공진기 미러(154, 155)를 포함하는데, 이들 중 제1 공진기 미러(154)는 투영 노광 장치의 투영 렌즈의 하우징에 견고하게 연결된 측정 프레임의 형태의 기준 요소(140)에 고정되고, 제2 공진기 미러(155)("측정 타겟"으로서)는 그 위치에 관하여 측정될 EUV 미러(M)에 고정된다. 실제 거리 측정 디바이스는, 그 광학 주파수에 대해 동조 가능하고 빔 스플리터(162)를 통과하고 광학 공진기(152)에 커플링되는 입력 커플링 방사선(158)을 발생하는 방사선 소스(156)를 포함한다. 그 경우에, 방사선 소스(156)는, 방사선 소스(156)의 광학 주파수가 광학 공진기(152)의 공진 주파수에 동조되고 따라서 상기 공진 주파수에 커플링되는 이러한 방식으로 커플링 디바이스(160)에 의해 제어된다. 빔 스플리터(162)를 통해 커플링 아웃된(coupled out) 입력 커플링 방사선(158)은 광학 주파수 측정 디바이스(164)에 의해 분석되는데, 이 광학 주파수 측정 디바이스는 예를 들어 절대 주파수를 고도로 정확하게 결정하기 위한 주파수 빗 발생기(frequency comb generator)(132)를 포함할 수 있다. EUV 미러(M)의 위치가 x-방향으로 변경되면, 공진기 미러(154, 155) 사이의 거리와 함께 광학 공진기(152)의 공진 주파수가 또한 변경되고 따라서 - 공진기(152)의 공진 주파수로의 동조 가능 방사선 소스(156)의 주파수의 커플링에 기인하여 - 입력 커플링 방사선(158)의 광학 주파수가 마찬가지로 변경되고, 이는 이어서 주파수 측정 디바이스(164)에 의해 직접 등록된다.

예를 들어 도 12에 따른 거리 측정 중에 광학 공진기의 기능성에 필수적인 것은 첫째로, 고유 모드(eigenmodes)가 공진기 내에 형성될 수 있게 하기 위해, 광학 공진기 내의 측정 빔이 공진기 내에서 최고 가능한 수의 순환을 달성할 수 있다는 것이다(상기 측정 빔이 공진기에 의해 형성된 캐비티를 떠나지 않고). 더욱이, 또한 필수적인 것은 공진기 경로의 입력에 존재하는 외부 방사선 필드(= "입력 커플링 필드")를 광학 공진기의 모드 필드(= "공진기 필드")에 커플링하는 능력이다. 이 경우, 상기 커플링의 특성인 커플링 효율은 입력 커플링 필드와 공진기 필드 사이의 중첩 적분에 의해 정의되어, 높은 커플링 효율을 달성하기 위해, 입력 커플링 필드와 공진기 필드가 모든 관련 파라미터에서 가능한 한 양호하게 대응해야 한다.

실제로, 이어서, 구성요소 또는 미러의 위치의 측정 중에 거리 측정을 위해 광학 공진기의 사용에 의해, 미러에 배열된 측정 타겟의 이동(이 측정 타겟은 예를 들어, 역반사기 또는 평면 미러의 형태로 구성될 수 있음)이 실제 측정 방향을 따라 뿐만 아니라, 또한 총 6개의 자유도 중에서 다른 자유도에서 발생할 수 있다는 사실로부터 문제가 발생할 수 있다. 측정 방향을 따라 발생하지 않는 이러한 (기생) 이동, 예를 들어 측정 타겟의 의도된 또는 비의도된 경사 또는 측방향 변위는 공진기의 모드가 위치 및 각도의 견지에서 그대로 "스레딩되는(threaded)" 주 광선의 "드리프트(drift)"가 발생하여 그 결과 입력 커플링 필드에 대한 공진기 필드의 충분한 커플링이 더 이상 제공되지 않는 효과를 가질 수 있다.

빔 방향 편차의 여기서 이루어진 엄격한 요구(이 요구는 예를 들어, 주 광선의 빔 벡터에 대한 각도 편차가 0.1 미만인 것을 요구할 수도 있음)의 견지에서, 측정 타겟의 경사 또는 측방향 변위가 주파수 기반 위치 결정 중에 발생하지 않는 것을 보장하는 것이 요구 과제를 구성한다.

본 발명의 목적은, 전술된 문제점을 회피하면서 고도로 정확한 위치 결정을 가능하게 하는, 특히, 마이크로리소그래피용 광학 시스템에서 구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체를 제공하는 것이다.

이 목적은 독립 특허 청구항 1의 특징에 따라 달성된다.

특히, 마이크로리소그래피용 광학 시스템에서 구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체이며,

- 적어도 하나의 광학 공진기를 포함하고, 상기 공진기는 고정 제1 공진기 미러, 구성요소에 할당된 가동 측정 타겟, 및 고정 제2 공진기 미러를 포함하고,

- 제2 공진기 미러는 측정 타겟으로부터 오는 측정 빔을 자체로 반사하는 반전 미러에 의해 형성된다.

일 실시예에 따르면, 공진기는 측정 빔을 그 방향에 동일하게 평행 오프셋 방식으로 반전시키는 역반사기를 더 포함한다. 이 경우, 상기 역반사기는 큐브 코너 역반사기(중공 또는 유리 본체 역반사기)로서 또는 캣츠 아이 역반사기(예를 들어, 그 초점 평면에 배열된 미러를 갖는 푸리에 렌즈 요소를 가짐)로서 구성될 수 있다.

본 발명은 특히 반전 미러의 위치설정에 의해 광학 공진기에서 측정 빔에 의해 횡단될 경로를 반복적으로 통과하는 개념에 기초한다. 광로의 가역성의 원리를 사용하여, 측정될 구성요소 부분 및/또는 측정 방향으로만 작용하지 않는 상기 구성요소에 할당된 측정 타겟의 측방향 변위 또는 경사가 주파수 기반 위치 결정 중에 영향을 미치지 않거나 또는 측정 결과에 계속 영향을 미치지 않는 것이 이 방식으로 보장된다.

달리 말하면, 측정 아암에서 반전 미러의 본 발명에 따른 사용에 의해 달성되는 것은, 측정될 구성요소에 할당된 측정 타겟의 측방향 변위 또는 경사에 무관하게, 상기 반전 미러에 도달하는 측정 빔은 자체로 반사된다. 따라서, 상기 측정 빔은 측정 타겟을 거쳐 동일한 경로로 복귀하며, 그 결과 측정 아암(측정 축)의 방향을 따라 작용하지 않는 자유도의 변동이 측정에 미치는 영향의 견지에서 완전히 제거된다.

측정 방향에 대해 횡방향으로 측정될 구성요소에 할당된 측정 타겟의 측방향 변위 또는 경사(거리 측정에 의해 직접 검출되지 않고 이 관점에서 또한 "기생 이동"이라고도 칭할 수도 있음)는 따라서 본 발명에 따른 거리 측정 중에 결과에 더 이상 관여하지 않는다. 결과적으로, 본 발명에 따른 측정 조립체는 상기 기생 이동에 관하여 증가된 불감성을 갖고, 그 결과 상기 측정 타겟의 위치의 안정한 제어가 가능하지 않거나 또는 그와 연관된 비용이 회피되도록 의도되는 시나리오에서 고도로 정확한 위치 측정이 실현될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 측정 타겟은 역반사기에 의해 형성된다.

다른 실시예에 따르면, 측정 타겟은 평면 미러에 의해 형성된다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 편광-광학 빔 스플리터를 포함한다. 이 경우, 특히 이하에 더욱 더 상세히 설명하는 바와 같이, 평면 미러로서 구현된 측정 타겟 상의 수직 입사가 편광-광학 빔 스플리터의 사용에 의해 광축 상에 직접 폴딩되는 빔 경로에 의해 달성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 편광-광학 빔 스플리터로부터 오는 측정 빔은 측정 타겟에 수직으로 입사된다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 케플러(Kepler) 배열의 2개의 렌즈 요소를 포함하는 광학 그룹을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 광학 그룹은 상기 2개의 렌즈 요소의 공통 초점 평면에 개구를 갖는 미러를 포함하고, 상기 미러는 측정 타겟으로부터 복귀하는 빔 경로를 반사한다.

일 실시예에 따르면, 역반사기는 편광 유지 방식으로 구성된다.

일 실시예에 따르면, 제1 공진기 미러는 공진기 내에 존재하는 라이트 필드가 안정적으로 구속되도록 곡률을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 제1 공진기 미러는 캣츠 아이 미러로서 구성된다. 이 경우, 바람직하게는, 공진기 내의 필드 구속을 위해 요구되는 파면 곡률을 생성하기 위해, 상기 미러는 렌즈 요소의 초점 평면에 대해 규정된 방식으로 디포커싱 방식으로 배열된다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 광학 공진기의 공진기 모드로 안정화된 적어도 하나의 동조 가능 레이저를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 파운드-드레버-홀(Pound-Drever-Hall) 방법에 따라 동조 가능 레이저를 안정화하기 위해 구성된 제어 루프를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 적어도 하나의 동조 가능 레이저의 레이저 방사선의 주파수를 결정하기 위한 적어도 하나의 펨토초 레이저를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 주파수 표준, 특히 가스 셀을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 절대 길이 측정을 실현하기 위해, 광학 공진기의 공지된 주파수 간격을 갖는 상이한 공진기 모드로 안정화될 수 있는 2개의 동조 가능 레이저를 포함한다. 이 경우, 비트 주파수 분석기 유닛이 상기 2개의 동조 가능 레이저의 각각에 할당될 수 있다.

광학 공진기의 공지된 주파수 간격을 갖는 상이한 공진기 모드로 안정화할 수 있는 2개의 동조 가능 레이저를 갖는 구성은, 이하에 더욱 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어 다이아몬드 패턴의 셀 경계를 통한 통로의 카운팅 방향과 관련하여 펨토초 레이저와 공진기 모드로 안정화된 동조 가능 레이저 사이의 비트 주파수의 스펙트럼 - 주기적 다이아몬드 패턴을 표현함 - 에서 발생하는 그렇지 않으면 존재하는 모호성 문제를 고려하는 것을 가능하게 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 전술된 구성에서, 2개의 동조 가능 레이저의 레이저 주파수는 비트 주파수의 2개의 인터레이싱된 그리드를 가지며, 이에 기초하여 이하에 또한 설명될 바와 같이, 상기 카운팅 방향 모호성이 제거될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 측정 조립체는 동조 가능 레이저에 의해 발생된 레이저 빔으로부터 분기된 부분 빔의 경우에 주파수 시프트를 실현하기 위한 음향 광학 변조기를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 주파수 기반 길이 측정을 위한 6개의 광학 공진기가 6개의 자유도에서 위치 결정을 위해 구성요소에 할당된다.

일 실시예에 따르면, 구성요소는 미러이다.

일 실시예에 따르면, 광학 시스템은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치이다.

본 발명의 다른 구성은 상세한 설명 및 종속 청구항으로부터 얻어질 수 있다.

본 발명은 첨부 도면에 도시되어 있는 예시적인 실시예에 기초하여 이하에 더 상세히 설명된다.

도면에서:
도 1 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예를 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 12는 주파수 기반 위치 측정을 위한 측정 조립체의 종래의 셋업을 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 13은 EUV 내에서 동작을 위해 설계된 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 가능한 셋업을 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 14는 부하 분산 지지 구조체 및 그와 독립적으로 제공된 측정 구조체를 갖는 셋업에서 미러 상의 본 발명에 따른 측정 경로의 가능한 실현을 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 15는 6개의 자유도에서 미러의 위치의 가능한 결정을 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예에서 측정 조립체의 셋업 및 기능을 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있다.

도 1a에 따르면, 자유 공간 경로(A)를 통과한 후에 고정 곡면 공진기 미러(110)를 통해 유닛(101)(그 셋업 및 기능은 도 6 내지 도 11을 참조하여 더욱 더 상세히 설명될 것임) 및 광 파이버(102)를 거쳐 공진기에 진입한 후에, 측정 빔은 축외 방식으로 역반사기(120)(측정 타겟으로서) 상에 입사되고 평행 오프셋(parallel-offset) 방식으로 다시 반사된다. 자유 공간 경로(B)를 통과한 후, 측정 빔은 빔 전파 방향에 수직으로 위치된 반전 미러(130)에 의해 빔 오프셋 없이 자체로 반사된다. 역반사기(120)를 포함하는 자유 공간 경로(B, A)를 다시 한번 통과한 후, 측정 빔은 고정 곡면 공진기 미러(110) 상에 다시 입사되어, 이에 의해 순환을 종료한다.

빔 전파 방향에 수직으로 위치된 반전 미러(= "재순환 미러")(130)에서 반사 후에, 측정 빔은 동일하게 자체로 다시 복귀되고, "광로의 가역성"의 원리를 사용하는 결과로서, 측정 타겟을 형성하는 역반사기(120)의 횡방향 변위를 수반하는 빔 오프셋이 0으로 보상된다.

도 1b에 도시되어 있는 실시예는, 단지 그 초점 평면에 배열된 미러(113)를 갖는 푸리에 렌즈 요소(112)로 구성된 고정 "캣츠 아이 광학 유닛"이 고정 곡면 공진기 미러(110) 대신에 사용된다는 점에서 도 1a의 실시예와 상이하다. 공진기 내의 구속을 위해 요구되는 파면 곡률을 생성하기 위해, 상기 미러(113)는 렌즈 요소의 초점 평면에 대해 규정된 방식으로 디포커싱 방식으로 배열된다.

추가 설명의 이해를 제공하기 위해, 근축 행렬 광학계의 확장된 형식화(formalism)가 이하에 간략히 소개되고, 이 형식화는 이어서 공진기의 광학계의 원리를 설명하는 데 사용된다. 형식화의 확장은 위치 결정을 위해 공진기를 측정할 때 불가피하게 발생하는 것과 같은 빔 오프셋 및 빔 편차를 고려하는 것을 포함한다. 광학 시스템 또는 구형으로 만곡된 및/또는 평면 요소(미러 및 플레이트)로 구성된 서브시스템의 일반 전달 행렬은 이 형식화에서 이하와 같이 나타난다.

(1)

성분 A, B, C, D는 공칭 편향 미러링의 대응 언폴딩(unfolding) 후에 적절하면 광축(전파축)에 대해 회전 대칭인 시스템의 근축 빔 전파 파라미터를 기술한다. 마지막 자리에 하나의 성분을 갖는 항목이 있는 추가된 열은 빔 오프셋 및/또는 빔 경사를 유도하는 요소의 회전 대칭 파괴 효과의 설명을 허용한다. 이 경우, 파라미터 t_x, t_y는 여기서 z-축에 대응하는 광축에 수직인 병진 변위이다. 파라미터 φ_x, φ_y는 빔 편차의 각도(라디안 단위)를 나타낸다. K개의 서브섹션을 포함하는 연쇄 광학 시스템에 대해, 전달 행렬

(2)

은 행렬 곱셈에 의해 기본 전달 행렬

를 캐스케이딩(cascading)하는 것으로부터 발생한다. 이하에 설명된 모든 측정 공진기가 구성되는 기본 전달 행렬은 이하와 같이 나타난다.

· 거리 z만큼의 자유 공간 전파 경로:

(3)

· 초점 길이(f)를 갖는 렌즈 요소 통과:

(4)

· 광축에 대해 오프셋(s_x, s_y)을 갖는 역반사기:

(5)

· (s_x, s_y)만큼의 빔 오프셋:

(6)

· (θ_x, θ_y)(라디안 단위)만큼의 빔 편차:

(7)

공진기에서, 빔은 광학 경로를 다수회, 심지어 무한의 고품질(피네스(finesse))의 이상적인 경우에 무한히 종종 통과한다. 이 경우, n-회 통과는 이하의 식에 따라 단일 공진기 경로의 n-회 캐스케이딩을 나타낸다.

(8)

이하의 식에 따른 단일 경로 행렬의 고유 합성에 의해

(9)

고유 벡터

의 행렬이 획득되고 연관 고유값

이 얻어진다.

일반적으로, 2×2 서브 전달 행렬에 대해,

(10)

경로의 입력과 출력에서 굴절률이 동일한 경우에 대한 결정자는 항상 동일하게 1이다. 따라서,

이고 4개의 성분 중 단지 3개만이 독립적인 것이 성립한다. 기본 계산 후에 경로 행렬(

)의 고유값은 이하와 같이 나타난다.

(11)

(12)

연관 고유 벡터는 다음과 같다.

(13)

(14)

(15)

따라서, 공진기 경로를 n-회 통과한 후 빔 벡터(

)에 대해 이하의 식이 얻어지고,

(16)

여기서, 입력 빔(

)은 고유 벡터와 관련하여 그 성분 R_k,0, k = 1, 2, 3, 4, 5에 의해 표현된다.

광학 공진기의 안정성은 빔 벡터가 항상 임의의 수의 순환에 대해 제한 유지되는 것을 요구한다. 이는 이어서 이하의 식에 따라, 2개의 고유값 μ_2,3 및 μ_4,5가 마찬가지로 제한되는 것을 요구한다.

(17)

이 요구는 이어서 안정성 조건으로 직접 변환되고,

(18)

소위 안정성 파라미터는

로 정의된다. 안정한 공진기 경로에 대해, 2개의 고유값과 연관 고유 벡터는 반드시 복소수가 되고, 이어서 각각의 경우에 이하의 식에 따라 서로 공액쌍을 형성하며,

(19)

(20)

(21)

치환

이다. 따라서, 경로가 n-회로 횡단한 후 빔 벡터에 대해 이하의 식이 얻어진다.

(22)

공진기에서 결합된 빔의 진동 및 증폭 제한 거동이 이로부터 명시적으로 명백해진다.

기본 모드(TEM00)에서 가우스 빔은 복소 빔 파라미터(q)에 의해 완전히 설명된다. 복소 빔 파라미터는 곡률 반경(R)과 빔 크기(w)의 2개의 빔 변수를 조합한다. 이는 그 역수에 의해 이하와 같이 정의되고:

(23)

여기서, λ는 라이트 필드의 파장을 나타낸다. 빔 파라미터의 전파는 전달 행렬의 형식화로 이하의 식으로 제공된다.

(24)

이 경우에, q_out은 출력측 빔 파라미터를 나타내고 q_in은 입력측 빔 파라미터를 나타낸다.

공진기의 안정한 모드는 2개의 정상성 조건(stationarity condition)을 만족해야 한다. 라이트 필드가 그를 따라 전파되는 주 광선의 정상성(

)은 먼저 이하의 식을 요구한다.

(25)

주 광선에 대한 해는

에 따라 고유값 μ₁ = 1에 대한 공진기 경로의 고유 벡터에 정확하게 대응하고, 여기서,

은 상기 섹션에서 지정되어 있다.

주 광선을 따라 전파하는 방사선 필드의 복소 빔 파라미터의 정상성은 둘째로 이하의 식을 요구한다.

(26)

이 식은 고유빔 파라미터에 대한 2개의 해를 갖는다. 이들 해는 명시적으로 이하와 같이 나타난다.

(27)

이는 최종적으로 공진기 경로의 입력에서 결과로서 고유 모드의 곡률의 파면 반경(R_m)에 대해 이하의 식

(28)

및 고유 모드의 빔 크기에 대해 이하의 식을 산출한다.

(29)

도 1c는 근축 행렬 광학계의 확장된 형식화에서 설명을 위해 단일 공진기 경로에 대한 도 1a 및 도 1b의 실시예에 관한 유도된 등가 회로도를 도시하고 있다. 대응 전달 행렬은 도 1a에 따른 곡면 고정 공진기 미러(110)의 경우에 대해 예로서 이하와 같이 나타난다.

(30)

이 경우에, L은 고정 곡면 공진기 미러(110)와 측정 타겟을 형성하는 역반사기(120) 사이의 가변 거리를 나타내고, L'은 고정 평면 반전 미러(= "재순환 미러")(130)와 가동 역반사기(120) 사이의 가변 거리를 나타내고, R은 곡면 공진기 미러(110)의 곡률 반경을 나타내고, (s_x, s_y)는 광축(도시되어 있는 좌표계에서 z-방향으로 연장함)에 대한 역반사기(120)의 횡방향 변위를 나타낸다.

전달 행렬의 마지막 열에 있는 처음 4개의 성분의 동일한 0이 되는 것(vanishing) 기인하여, 주 광선의 빔 벡터에 대해 이하의 관계가 성립한다

. 따라서, 필요에 따라, 주 광선은 측정 타겟을 형성하는 역반사기(120)의 드리프트에 독립적이다. 유효 공진기 길이는 L_eff = L + L'이다. 측정 타겟을 형성하는 역반사기(120)의 ΔL만큼의 측정 방향에서의 변위로부터, ΔL_eff = 2ΔL이 성립한다. 안정성 조건을 만족하는 것은

을 요구한다. R_m = R 및

와 같은 TEM00 고유 모드의 파라미터가 전술된 수학식으로부터 발생한다.

도 2는 본 발명에 따른 개념을 명시하기 위한 도면을 다른 개략도로 도시하고 있다. 고정 공진기 미러(10)와 측정 타겟(20)을 갖는 종래의 광학 공진기는 도 2의 좌측 부분에 지시되어 있다. 본 발명에 따르면, 고정 공진기 미러(210)와 측정 타겟(220) 사이에 재순환 광학 유닛(230)(도 1의 반전 미러(130)에 의해 실현됨)이 제공된다(도 2의 우측 부분에 지시되어 있는 바와 같이).

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 측정 조립체의 다른 실시예를 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있고, 도 1a 및 도 1b와 비교하여 유사하거나 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 "200"만큼 증가된 참조 번호에 의해 지시되어 있다. 도 3a 및 도 3b의 실시예는 역반사기(120) 대신에, 평면 미러(340)가 가동 측정 타겟으로서 역할을 하고, 역반사기(320)가 공진기의 고정 부분의 장소에 배열되어 있다는 점에서 도 1a 및 도 1b의 실시예들과 상이하다.

공칭 각도만큼 언폴딩된 경로의 전달 행렬은 도 3a에 따른 곡면 고정 공진기 미러(310)의 예시적인 실시예에 대해 예로서 이하와 같이 나타난다.

(31)

여기서, L은 고정 곡면 공진기 미러(310)와 가동 평면 미러(340) 사이의 가변 거리를 나타내고, L'은 고정 역반사기(320)와 가동 평면 미러(340) 사이의 가변 거리를 나타내고, L"은 고정 반전 미러(330)와 가동 평면 미러(340) 사이의 가변 거리를 나타내고, R은 곡면 고정 공진기 미러(310)의 곡률 반경을 나타낸다.

식 (2)에 따른 전달 행렬의 마지막 열에 있는 처음 4개의 성분의 동일한 0이 되는 것에 기인하여, 주 광선의 빔 벡터에 대해 이하의 관계가 성립한다

. 따라서, - 필요에 따라- 여기서도, 주 광선은 측정 타겟의 드리프트에 독립적이다. 유효 공진기 길이는 L_eff = L + 2L' + L"이다. 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(340)의 ΔL만큼의 측정 방향에서의 변위로부터, ΔL_eff = 4ΔL이 성립한다. 안정성 조건을 만족하는 것은

을 요구한다. TEM00 고유 모드의 파라미터에 대해, 이하의 관계가 얻어진다: Rm = R 및

.

도 3b에 도시되어 있는 실시예는 이어서(도 1a 및 도 1b와 유사하게), 단지 그 초점 평면에 배열된 미러(313)를 갖는 푸리에 렌즈 요소(312)를 포함하는 고정 "캣츠 아이 광학 유닛"이 고정 곡면 공진기 미러(310) 대신에 사용된다는 점에서 도 3a의 실시예와 상이하다.

도 3c는 도 3a 및 도 3b의 실시예에 기초하여 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(340)의 방향을 형성하고, 그 기하학적 배열이 상이한 몇몇 가능한 구성을 도시하고 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 측정 조립체의 다른 실시예를 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있고, 이어서 도 3a 및 도 3b와 비교하여 유사하거나 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 "100"만큼 증가된 참조 번호에 의해 지시되어 있다.

도 4a에 따르면, 측정 빔은 유닛(401)(그 셋업 및 기능은 도 6 내지 도 11을 참조하여 더욱 더 상세히 설명될 것임) 및 광 파이버(402)를 거쳐 곡면 고정 공진기 미러(410)(미러면(411)을 가짐)를 통해 공진기 내로 다시 한번 통과하고, 자유 공간 경로를 통과한 후, 빔 스플리터 층(450a)을 포함하는 편광-광학 빔 스플리터(450) 상에 입사된다. 측정 빔의 p-편광 성분은 투과되고, 반면 s-성분은 공진기 외부로 반사되고 따라서 파괴된다. 이제, p-편광 빔은 람다/4 플레이트(460)에 의해 원형 편광된 빔으로 변환되고 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(440)까지 추가 자유 공간 경로를 통과한다. p-편광 빔은 거기서 다시 반사되고 람다/4 플레이트(460)를 다시 한번 통과하며, 이에 의해 원래의 p-편광에 대해 90° 회전을 갖는 선형 편광된 빔으로, 즉 s-편광 빔으로 변환된다.

이제 s-편광 빔은 편광-광학 빔 스플리터(450)에서 완전히 반사되고 (예를 들어, 모놀리식으로 부착된) 역반사기(420) 내로 안내된다. 거기에서 빔은 평행 오프셋으로 다시 반사되고 빔 스플리터 층(450a)에서 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(440)의 방향으로 다시 한번 편향된다. 람다/4 플레이트를 통과할 때, 빔은 다시 원형 편광되고, 자유 공간 경로 후에, 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(440)에 도달하고, 상기 평면 미러에서 다시 반사된다. 람다/4 플레이트를 다시 한번 통과한 후, 빔은 다시 원래의 p-편광 상태를 취하고, 편향 없이 빔 스플리터 층(450a)을 통과하고, 최종적으로 고정 반전 미러(330)에 도달한다. 거기로부터 진행하여, 전체 광학 경로는 반대 순서로 동일하게 횡단되어, 통과의 종료시에, 빔은 그 원래 위치에서 동일한 경사로 곡면 고정 공진기 미러(410) 상에 다시 입사되게 된다. 따라서, 원은 폐쇄되고 다음 순환은 곡면 공진기 미러(410)에서의 반사로 개시된다. 여기서, 역반사기는 통과 후에 빔의 편광이 유지되고, 이는 미러 표면 상의 적합하게 설계된 광학 다층 코팅 시스템으로의 코팅에 의해 달성될 수 있는 이러한 방식으로 구현되는 것으로 가정된다.

도 4b에 도시되어 있는 실시예는 이어서(도 1a 및 도 1b와 유사하게), 단지 그 초점 평면에 배열된 미러(413)를 갖는 푸리에 렌즈 요소(412)를 포함하는 고정 "캣츠 아이 광학 유닛"이 고정 곡면 공진기 미러(410) 대신에 사용되고, 상기 미러는 규정된 방식으로 디포커싱된다는 점에서 도 4a의 실시예와 상이하다.

도 4a 내지 도 4c에 따르면, 그 결과, 도 3a 및 도 3b에 대조적으로, 특히 각각의 경우에 평면 미러로서 구현된 측정 타겟(440) 상의 공칭 수직 입사가 편광-광학 빔 스플리터(450)의 사용에 의해 광축 상에 직접 폴딩되는 "역반사기 빔 경로"에 의해 달성된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 측정 조립체의 다른 실시예를 명시하기 위한 개략도를 도시하고 있고, 이어서 도 4a 및 도 4b와 비교하여 유사하거나 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 "100"만큼 증가된 참조 번호에 의해 지시되어 있다.

도 5a 및 도 5b의 실시예에서, 케플러 배열(무한 초점 배열)의 2개의 렌즈 요소(521, 523)를 포함하는 광학 그룹(520)이 역반사기 대신에 사용된다. 중앙 개구를 갖는 미러(522)(또한 레티나 미러라고도 칭할 수도 있음)은 여기서 2개의 상기 렌즈 요소(521, 523)의 공통 초점 평면 - 소위 공간 필터 평면 - 에 위치되고, 상기 미러는 평면 미러(540)가 충분히 큰 설정각을 가지면 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(540)로부터 복귀하는 빔 경로를 반사한다. 언폴딩된 공칭 시스템의 전달 행렬(평면 미러(540)의 공칭 설정각이 폴딩되어 있음)는 이하와 같이 나타난다.

(32)

이 경우에, L은 출력측 렌즈 요소(523)와 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(540) 사이의 가변 거리를 나타내고, F₁ 및 F₂는 2개의 렌즈 요소(521, 523)의 초점 길이를 나타낸다.

는 그 공칭값에 대한 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(540)의 경사 편차를 나타낸다. 평면 미러(530) 및 광학 그룹(520)을 포함하는 도 5c에 도시되어 있는 배열에 대한 기초의 근축 등가 방안이 도 5d에 도시되어 있다. 그 초점 평면에서 (레티나) 미러(522)와 함께 출력측 렌즈 요소(523)는 캣츠 아이의 형태의 기능적 역반사기를 형성한다. 이 경우에, 제1 렌즈 요소(521)의 초점 평면은 입력측 기준 평면으로서 선택된다. 전달 행렬은 그 성분(M_5,1 및 M_5,3)의 동일한 0이 되는 것의 형태의 역반사의 특성을 나타내고 있다.

더욱이, 도 5a 및 도 5b에 따르면, 전술된 실시예와 유사하게 전술된 광학 그룹(520)의 하류(즉, 그 "시스템 출력"에서)의 광학 빔 경로에 대해, 자체로 빔 경로를 반사하는 재순환 광학 유닛으로서의 평면 미러(530)가 삽입된다.

언폴딩된 공칭 캐비티 또는 도 5a 내지 도 5c에 따른 광학 공진기의 전달 행렬은 이하와 같이 나타난다.

(33)

거기에 포함된 변수는 평면 미러(530)와 입력측 렌즈 요소(521) 사이의 거리(l₁)를 제외하고는 이미 상기에 정의되어 있다. 평면 미러(530)를 거친 재순환에 기인하여, 입력 및 출력은 동일하고 마지막 열의 처음 4개의 성분의 0이 되는 것은 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(540)의 기생 경사에 대한 타겟화된 강인성이 달성되었다는 것을 지시한다.

전술된 광학 유닛은 곡면 미러(510)(도 5a에 따른) 또는 대안적으로 그 초점 평면에 배열된 미러(513)를 갖는 푸리에 렌즈 요소(512)를 포함하는 "캣츠 아이 광학 유닛"(도 5b에 따른)을 갖고 입력측에서 종료됨으로써 도 5a 내지 도 5c에 따른 광학 공진기를 형성하도록 완성된다.

도 5a에 따른 곡면 미러를 갖는 실시예에 대한 이러한 공진기의 단일 경로 통과를 위한 전달 행렬은 이하와 같이 나타나고,

(34)

여기서, 재순환을 유도하는 곡면 공진기 미러(510)와 평면 미러(530)의 모두는 광학 그룹(520)의 입력측 렌즈 요소(521)의 초점 평면에 놓인다.

전달 행렬의 마지막 열에 있는 처음 4개의 성분의 동일한 0이 되는 것에 기인하여, 주 광선의 빔 벡터에 대해 이하의 관계가 성립한다

. 따라서, 필요에 따라, 주 광선은 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(540)의 드리프트에 독립적이다. 유효 공진기 길이는 L_eff = 4(L - F₂)이고 출력측 렌즈 요소(523)의 출력측 초점 평면으로부터 카운팅된다. 측정 타겟을 형성하는 평면 미러(540)의 ΔL만큼의 측정 방향에서의 변위로부터, ΔL_eff = 4ΔL이 성립한다. 안정성 조건

을 만족하는 것은

을 요구한다.

광학 그룹(520)(유효 케플러식 망원경을 형성함)의 이미징 특성의 결과로서, 입력측 공진기 미러(510)의 곡률 반경은 유효 곡률 반경

로 변환된다. 스케일링 계수는 무한 초점 광학 유닛의 종방향 배율과 정확히 대응한다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 전술된 모든 실시예에서, 각각의 경우에 존재하는 역반사기는 또한 "캣츠 아이 구성"(즉, 그 초점 평면에 배열된 미러를 갖는 푸리에 광학 유닛 또는 렌즈 요소를 포함함)으로 구성될 수 있다. 이는 광학 공진기의 손실이 통상적으로 최대 0.1% 내지 0.5%로 제한되어야 하는 상황을 고려할 수 있으며, 이는 발생하는 복수의 반사로 인해, 복수의 반사면을 갖는 역반사기의 구성의 경우 방해가 된다.

더욱이, 역반사기는 통과 후에 빔의 편광이 유지되는 이러한 방식으로 구현되는 것으로 가정된다. 역반사기의 편광 유지의 특성은 미러면 상의 적합하게 설계된 광학 다층 코팅 시스템에 의한 코팅에 의해 달성될 수 있다.

주파수 기반 길이 또는 위치 측정의 실현을 위한 개념이 도 6 내지 도 9의 개략도를 참조하여 이하에 설명된다.

이 경우에, 도 6은 먼저 궁극적으로 측정될 공진기(602)의 길이(L)가 동조 가능 레이저(601)의 주파수로서 인코딩되도록, 동조 가능 레이저(601)가 적합한 제어 루프에 의해(도시되어 있는 예에서 파운드-드레버-홀(Pound-Drever-Hall) 방법에 따라) 공진기(602)의 주파수를 따르는 그 자체로 공지된 원리를 명시하기 위한 도면을 도시하고 있다.

도 6에서, 점선 경계에 의해 에워싸인 영역은 도 5로부터의 유닛("501")(또는 도 1, 도 3 및 도 4의 유닛("102", "301" 및 "401"))에 대응한다.

도 6에 따른 배열은 패러데이 아이솔레이터(isolator)(605), 전기 광학 변조기(606), 편광-광학 빔 스플리터(607), 람다/4 플레이트(608), 광검출기(609) 및 저역 통과 필터(610)를 포함한다. 주파수 측정을 위해, 동조 가능 레이저(601)에 의해 방출된 광의 부분은 빔 스플리터(603)를 통해 커플링 아웃되고 주파수 측정을 위해 분석기(604)로 공급된다. 분석기(604)에서의 실제 주파수 측정은 예를 들어 주파수 기준(예를 들어, 또한 이하에 설명되는 바와 같이, 펨토초 레이저의 fs 주파수 빗)과의 비교에 의해 실행될 수 있다.

도 7에 따르면, 주파수 기반 길이 측정의 전술된 원리의 추가의 개선예에서, 2개의 동조 가능 레이저(701, 702)가 그 모드 인덱스 간격의 견지에서 공지되어 있는 2개의 상이한 공진기 모드로 제어되는 것(예를 들어, 마찬가지로 파운드-드레버-홀 방법에 따라)이 또한 가능하다. 광검출기(703) 상의 2개의 레이저(701, 702)로부터의 방사선의 중첩에 의해 얻어진 신호의 비트 또는 차이 주파수 f_beat = Δf = f₂-f₁은 주파수 카운터(704)에 의해 결정된다. 공진기의 요구 길이(L)는 이어서 이하의 식에 따라 결정될 수 있고,

(35)

여기서, Δq는 공진기의 주파수 빗 내의 모드 간격을 나타낸다. 모드 간격(Δq)은 예를 들어, 공통 시작 주파수로부터 진행되는 2개의 레이저 주파수 중 하나의 동조 및 공진기의 주파수 빗의 횡단 반사 최소값을 통한 카운팅에 의해 얻어질 수 있다.

도 8은 공진기(802)의 공진기 모드로 안정화된 동조 가능 레이저(801)와 펨토초 레이저(803) 사이의 비트에 기초하는 주파수 기반 길이 측정의 원리를 명시하는 역할을 한다. 동조 가능 레이저(801)의 레이저 빔과 펨토초 레이저(803)의 레이저 빔 사이의 비트는 고속 광검출기(805) 상의 이들의 중첩에 의해 실현된다. 개별 비트 주파수는 동시에 발생하는 다수의 비트의 중첩을 포함하는 비트 신호의 분석으로부터 추출된다. 도 8에 따르면, 주파수 빗 인덱스에 대한 무지를 극복하기 위해, 주파수 표준(806)(예를 들어, 가스 셀, 특히 예를 들어 1500 nm 부근의 S 및 C 통신 주파수 대역의 아세틸렌 가스 셀의 형태)이 또한 제공된다. 광검출기(810) 및 신호 분석기(811)는 주파수 표준(806)의 하류에 배치된다.

동조 가능 레이저(801)의 요구 주파수는 도 8에 따른 개별 비트 주파수의 지식 및 모드 인덱스의 지식으로부터 재구성될 수 있다.

이 경우, 펨토초 레이저(803)의 캐리어 인벨로프 주파수(빗 오프셋 주파수)는 이하의 식에 의해 주어지고,

(36)

비선형, 소위 f-2f 간섭계의 도움으로 측정될 수 있으며 제어 루프에 의해 일정하게 유지되거나 광학적으로 비선형 프로세스에 의해 제거될 수 있다. 빗 오프셋 주파수(f_ceo) 및 펄스 반복 주파수(

)는 무선 주파수 범위에 있고 원자 시계에서 매우 정확하게 측정되고 안정화될 수 있다. 상기 펨토초 레이저(803)의 넓은 광학 스펙트럼은 이하의 식에 따라 일정한 주파수 간격(f_rep)을 갖는 다수의 선명한 라인을 포함하고,

(37)

여기서, k는 빗 인덱스를 나타낸다.

결정될 주파수(f_x)를 갖는 동조 가능 레이저와 그 파라미터가 정확하게 알려져 있는 펨토초 레이저 사이의 수많은 가능한 비트 주파수는 일반적으로 이하와 같이 나타난다.

(38)

공진기 길이의 변화에 따른 함수로서 펨토초 레이저와 공진기 모드로 안정화된 동조 가능 레이저 사이의 비트 주파수의 예시적인 스펙트럼이 도 9a에 도시되어 있다. 이는 양 축을 따라 주기적이고 또한 비트 그리드라고도 칭할 수 있는 다이아몬드 패턴을 포함한다. 이로부터 발생하는 모호성은 원리적으로, 거리 측정 간섭계를 카운팅하는 것과 유사하게, 제로잉(zeroing)에 의해 규정된 시작 위치로부터 진행하여 다이아몬드 패턴의 셀 경계를 통한 통로를 어떠한 간극 없이 카운팅에 포함함으로써 제거되어야 한다. 카운팅 방향 및 이 불확실성의 제거와 관련하여 여전히 여기에 남아있는 임의의 불확실성이 도 10을 참조하여 이하에 설명될 것이다.

도 10은 도 8로부터의 셋업의 확장을 도시하고 있고, 도 8과 유사하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 구성요소는 "200"만큼 증가된 참조 번호에 의해 지시되어 있다.

도 10에 따르면, 제1 동조 가능 레이저(1001)에 추가하여, 광검출기(1008) 및 할당된 비트 주파수 분석기 유닛(1009)을 갖는 제2 동조 가능 레이저(1012)가 측정 시스템에 통합된다. 제2 레이저(1012)는 마찬가지로 광학 공진기의 선택된 공진기 모드로 안정화되어, 제2 동조 가능 레이저(1012)에 의해 발생된 레이저 빔의 주파수에 대해 이하의 식이 성립하게 된다.

(39)

이 경우 FSR(L) = c/2L은 공진기의 모드 빗에서 인접 모드 사이의 주파수 간격에 대응하는 소위 자유 스펙트럼 범위를 나타낸다.

도 10의 레이저(1001, 1012)의 레이저 주파수는 비트 주파수의 2개의 인터레이싱된 그리드(도 9b에 개략적으로 도시되어 있는 다이아몬드 패턴과 유사하게)를 갖고, 이에 기초하여 그렇지 않으면 카운팅 방향에 관하여 존재하는(도 9a의 다이아몬드 패턴에서 셀 경계를 통한 통로를 카운팅할 때) "방향 모호성"을 제거하는 것이 가능하다: 상기 추가 레이저(1012)에 의해 발생되고 광학 공진기의 주파수 빗에 커플링되는 레이저 빔의 도움으로, 카운팅 방향이 제2 비트 주파수 그리드의 주파수의 형태의 부가의 정보의 도움으로 항상 명백하게 확인될 수 있기 때문에, 카운팅 방향에 관한 모호성 문제에 대한 해결책이 여기서 달성된다(도 9b 참조). 이 경우, 이하의 식에 따라 광학 공진기의 절대 길이를 언제든지 직접 결정하고

(40)

따라서, 이하의 식에 따라 추가 증분 카운팅에 대한 절대 (연결) 값을 얻는 것이 유리하게 가능하다.

(41)

증분 카운팅 중에, 공지의 구이 위상(Gouy phase)을 또한 포함하는 오프셋 인덱스(δ_g)의 변화를 무시하는 것이 가능하여, 상대 주파수 변화가 상대 길이 변화를 직접적으로 나타내게 된다. 미리 결정된 절대 길이의 지식에 의해, 관심 절대 길이 변화는 상대 길이 변화로부터 직접 계산될 수 있다. 그 결과, 주파수 기반 길이 측정은 도 10에서 제안된 셋업으로 실현된다.

원리적으로, 전술된 2개의 비트 신호는 또한 추가적으로 중첩되어 단일 공통 비트 분석기에 공급될 수 있고, 그러나, 이 경우에 양 그리드의 비트 주파수는 이어서 일치하고, 측정 에러의 존재시에 그리드의 분리 및 할당은 적어도 더 어렵게 이루어지고, 또는 극단적인 경우에 더 이상 명백한 방식으로 가능하지 않다.

도 11은 도 10에 대한 대안 실시예를 도시하고 있고, 도 10과 유사하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 구성요소는 "100"만큼 증가된 참조 번호에 의해 지시되어 있다.

도 11에 따르면, 도 10으로부터의 제2 동조 가능 레이저(1012)가 생략된 상태로, 부분 빔이 공진기 빗으로 안정화되는 것이 가능한 동조 가능 레이저(1101)로부터 분기되고 음향-광학 변조기(AOM)(1114)에 의해 값(f_aom)만큼 그 주파수에서 시프트됨으로써, 추가의 시프트된 비트 그리드를 발생하기 위한 추가의 레이저 빔이 실현된다. 주파수 f₂ = f₁ + f_aom을 갖는 이 부분 빔 - 상기 부분 빔은 그 주파수의 견지에서 동조 가능 레이저(1101)에 견고하게 커플링됨 - 은 마찬가지로 광검출기(1112)에서 펨토초 레이저(1103)의 분기된 빔과 함께 비팅(beating)을 실행하게 된다. 이 경우 얻어진 비트 신호는 추가 비트 주파수 분석기 유닛(1113)에 의해 그 주파수 조성의 견지에서 분석된다. 여기서, 또한, 원리적으로, 2개의 비트 신호를 단일의 공통 비트 주파수 분석기 유닛에 추가적으로 공급하는 것이 가능하다.

도 13은 EUV에서 동작을 위해 설계된 예시적인 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(1300)의 개략도를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 측정 조립체는 투영 렌즈 또는 조명 디바이스 내의 개별 미러 사이의 거리를 측정하기 위해 이 투영 노광 장치에서 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 EUV에서 동작을 위해 설계된 시스템에서의 용례에 한정되지 않고, 오히려 또한 다른 동작 파장(예를 들어, VUV 범위에서 또는 250 nm 미만의 파장에서)에 대한 광학 시스템의 측정에서 실현될 수 있다. 다른 용례에서, 본 발명은 또한 마스크 검사 장치 또는 웨이퍼 검사 장치에서 실현될 수 있다.

도 13에 따르면, 투영 노광 장치(1300)의 조명 디바이스는 필드 파셋 미러(1303) 및 동공 파셋 미러(1304)를 포함한다. 플라즈마 광원(1301) 및 집광기 미러(1302)를 포함하는 광원 유닛으로부터의 광은 필드 파셋 미러(1303) 상에 지향된다. 제1 신축식 미러(1305) 및 제2 신축식 미러(1306)가 동공 파셋 미러(1304)의 하류에서 광로 내에 배열된다. 편향 미러(1307)가 광로의 하류에 배열되고, 상기 편향 미러는 그 위에 입사된 방사선을 6개의 미러(1351 내지 1356)를 포함하는 투영 렌즈의 대물 평면 내의 대물 필드 상에 지향한다. 대물 필드의 장소에서, 반사 구조체 지지 마스크(1321)가 마스크 스테이지(1320) 상에 배열되는데, 상기 마스크는 투영 렌즈의 도움으로 화상 평면 내에 이미징되고, 이 화상 평면에는 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(1361)이 웨이퍼 스테이지(1360) 상에 위치되어 있다.

본 발명이 이에 한정되지 않고, 예를 들어 부하 분산 지지 구조체(1403)("힘 프레임") 및 그에 독립적으로 제공된 측정 구조체(1404)("센서 프레임")의 모두를 포함하는 미국 특허 제6,864,988 B2호로부터 그 자체로 공지된 셋업이 기초로서 취해질 수 있다. 도 14에 따르면, 지지 구조체(1403) 및 측정 구조체(1404)의 모두는 동적 디커플링으로서 작용하는 기계적 링크(예를 들어, 스프링)(1405, 1406)에 의해 각각 서로 독립적으로 광학 시스템의 베이스플레이트 또는 베이스(1430)에 기계적으로 연결된다. 부분적으로, 미러(1401)는 미러 고정 수단(1402)에 의해 지지 구조체(1403)에 고정된다. 도 14는 측정 구조체(1404)로부터 미러(1401)까지 연장하는 2개의 측정 경로(1411, 1421)를 개략적으로 도시하고 있는데, 이 측정 경로는 본 발명에 따른 광학 공진기에 의해 측정된다.

모든 6개의 자유도에서 미러의 장소를 측정하기 위해, 이는 주파수 기반 길이 측정을 위해 본 발명에 따른 6개의 광학 공진기를 요구하며, 하나의 가능한 구성이 도 15에 개략적으로 도시되어 있다. 이 도면은 측정 프레임(1506)에 위치된 시작점(1504) 및 미러(1501)에 위치된 종료점(1503)을 각각 갖는 6개의 측정 경로(1505)를 도시하고 있다.

본 발명이 특정 실시예에 기초하여 설명되었지만, 수많은 변형 및 대안 실시예가 예를 들어 개별 실시예의 특징의 조합 및/또는 교환을 통해 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이에 따라, 이러한 변형 및 대안 실시예는 또한 본 발명에 의해 또한 포함되고, 본 발명의 범주는 단지 첨부된 특허 청구범위 및 이들의 등가물의 의미 내에서만 제한된다는 것이 통상의 기술자에게 자명하다.

Claims

특히, 마이크로리소그래피용 광학 시스템에서 구성요소의 위치의 주파수 기반 결정을 위한 측정 조립체이며,
· 적어도 하나의 광학 공진기를 포함하고, 상기 공진기는 고정 제1 공진기 미러, 구성요소에 할당된 가동 측정 타겟, 및 고정 제2 공진기 미러를 포함하고;
· 제2 공진기 미러는 측정 타겟으로부터 오는 측정 빔을 자체로 반사하는 반전 미러(130, 330, 430, 530)에 의해 형성되는, 측정 조립체.
제1항에 있어서, 공진기는 측정 빔을 그 방향에 동일하게 평행 오프셋 방식으로 반전시키는 역반사기(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제2항에 있어서, 측정 타겟은 역반사기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 측정 타겟은 평면 미러(340, 440, 540)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 편광-광학 빔 스플리터(450)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제5항에 있어서, 편광-광학 빔 스플리터(450)로부터 오는 측정 빔은 측정 타겟에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 케플러 배열의 2개의 렌즈 요소(521, 523)를 포함하는 광학 그룹(520)을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제7항에 있어서, 광학 그룹(520)은 상기 2개의 렌즈 요소(521, 523)의 공통 초점 평면에 개구를 갖는 미러(522)를 포함하고, 상기 미러는 측정 타겟으로부터 복귀하는 빔 경로를 반사하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 역반사기는 편광 유지 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 공진기 미러는 공진기 내에 존재하는 라이트 필드가 안정적으로 구속되도록 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 공진기 미러는 캣츠 아이 미러로서 구성되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 공진기의 공진기 모드로 안정화된 적어도 하나의 동조 가능 레이저(601, 801, 1001, 1101)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제12항에 있어서, 파운드-드레버-홀 방법에 따라 동조 가능 레이저(601, 801, 1001, 1101)를 안정화하기 위해 구성된 제어 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제12항 또는 제13항에 있어서, 적어도 하나의 동조 가능 레이저(601, 801, 1001, 1101)의 레이저 방사선의 주파수를 결정하기 위한 적어도 하나의 펨토초 레이저(803, 1003, 1103)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수 표준(806, 1006, 1106), 특히 가스 셀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 절대 길이 측정을 실현하기 위해, 광학 공진기의 공지된 주파수 간격을 갖는 상이한 공진기 모드로 안정화될 수 있는 2개의 동조 가능 레이저(1001, 1012)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제16항에 있어서, 비트 주파수 분석기 유닛(1005, 1009)이 상기 2개의 동조 가능 레이저(1001, 1012)의 각각에 할당되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 동조 가능 레이저(1101)에 의해 발생된 레이저 빔으로부터 분기된 부분 빔의 경우에 주파수 시프트를 실현하기 위한 음향 광학 변조기(1114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수 기반 길이 측정을 위한 6개의 광학 공진기가 6개의 자유도에서 위치 결정을 위해 구성요소에 할당되는 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 구성요소는 미러인 것을 특징으로 하는 측정 조립체.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 시스템은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치인 것을 특징으로 하는 측정 조립체.