TWI673568B - 定位組裝錯誤的方法、電腦程式、與微影投射曝光裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種在較佳為微影投射曝光裝置之特別是光學配置組件之特別是振動隔離結構元件之配置及/或組裝過程中定位組裝錯誤的方法，其中該方法包含下列步驟：a)沿著至少三個獨立空間方向的振動軸激發所要研究的結構元件至振動，並獲取該所激發結構元件之振動行為；b)將該所獲取振動行為與正確安裝的結構元件之一參考行為相比較，並判定是否已發生超過一所判定限值的偏差；及c1)重複進行步驟a)和b)，其中在步驟a)和b)之重複進行過程中，其中沿著至少三個獨立空間方向的振動軸激發所要研究的結構元件至振動之進行係不同於先前的激發，並辨識具有與該參考行為的最小及/或最大偏差的該等所激發振動軸，並基於該等所辨識振動軸以定位一組裝錯誤；及/或c2)評估針對大量假想振動軸所獲取的振動行為，並辨識具有與該參考行為的最小及/或最大偏差，並基於該所確認假想振動軸以定位組裝錯誤。

Description

定位組裝錯誤的方法、電腦程式、與微影投射曝光裝置

本發明係關於一種較佳為微影投射曝光裝置之特別是光學配置組件之特別是振動隔離結構元件之配置及/或組裝過程中用於定位組裝錯誤的方法。

在可用於生成微電子和微結構技術之奈米結構和微結構化結構元件的微影投射曝光裝置中，由於這樣的裝置之高解析度所需的配置組件之精度，因此該投射曝光裝置之結構元件和組件必須盡可能與振動隔離安裝，從而避免受到外部所造成振動以及因此該等結構元件或組件之相關聯位置變更的負面影響。

因此，在投射曝光裝置、特別是微影投射曝光裝置之投射透鏡中的光學組件可安裝在自由擺動(free-swinging)承載框架(光學框架)中，其中該承載框架可由抵消外部振動的致動器加以穩定。在此，感測器會獲取關於全部六個移動自由度中的特定參考位置之該承載框架的移動，因此可控制或調控該等致動器，使得抵消該承載框架之位置變更及/或空間定向變更。

因此，在此類型之振動隔離結構元件(例如用於光學組件的承載框架)中，重要的是要始終不間斷維持該自由擺動安裝，以確保動態穩定和振動隔離。

因此，在安裝過程中(即是在這樣的結構元件之配置及/或組裝過程中)，應防止該結構元件之自由安裝及該動態穩定和振動隔離由於該自由擺動結構元件與相鄰組件之非預期機械接觸(例如若纜線或其類似物意外接觸該結構元件)而受到損害。

而且，例如若由於配置組件鬆動而引入額外振動源，則該承載框架上未正確安裝的組件(例如未拴緊的螺釘)可對該結構元件之振動行為和因此該動態穩定和振動隔離造成負面影響。舉例來說，該承載框架上未正確固定的附件可能導致額外振動，因此由於該等對應致動器之致動的動態穩定和振動隔離變得更加困難。

可透過經由用於動態穩定和振動隔離的主動調控之現有致動器而激發至振動的安裝結構元件，在對應結構元件(例如用於光學組件的承載框架)中偵測到對應組裝錯誤(例如在自由擺動或振動隔離結構元件的非預期機械接觸或由於組件未適當固定而引入額外振動組件)，其中獲取由激發所生成的測試中的結構元件之振動行為，並與對應於正確配置和安裝的結構元件之振動行為的參考行為進行比較。若確定該激發所生成的所獲取振動行為與正確安裝的結構元件之參考行為之間的差異，則可能從中推斷已發生組裝錯誤。

在由於該自由擺動結構元件之機械接觸的組裝錯誤中，可觀察到該結構元件之已知自然頻率之頻率移位或該等對應自然頻率之衰減。可透過該頻譜中的額外共振頻率偵測未正確安裝的個別部件。

當激發該結構元件至振動並獲取該結構元件之所激發的振動行為相較於參考行為之可能差異時，則在一頻率範圍內單獨及結合該等致動器之致動之不同疊加致動該等致動器，以激發具有不同頻率和不同振動特性的振動並獲取該結構元件對其之振動回應。這也指稱為頻率響應(frequency response)測量。

儘管可用此方法可靠偵測到組裝錯誤，但一問題係並未提供 有關於該類型、特別是有關該組裝錯誤位置的資訊或所提供的資訊不足。

若要排除該組裝錯誤，則因此有必要例如使用內視鏡方法對該組裝配置(即例如配置在承載框架上的光學系統之組裝配置)進行複雜研究，或必須按步驟拆卸該已配置和安裝的結構元件以便循序漸進揭露組裝錯誤。這非常耗時且昂貴，所以本領域亟需確定組裝錯誤之改進方法。

因此，本發明之目的之一係提供一種用於定位組裝錯誤的方法，其容許更好地確認該組裝錯誤的位置及/或類型，以能夠防止對該已安裝的結構元件進行複雜檢驗。一用於定位組裝錯誤的對應方法應能夠很容易進行，並容許對該組裝錯誤進行針對性校正。

舉例來說，所述目的係藉由一種用於定位具有申請專利範圍第1項之該等特徵的組裝錯誤的方法，及藉由一種如申請專利範圍第10項的電腦程式和特別是在該微影領域中藉由一種具有申請專利範圍第11項之該等特徵的投射曝光裝置達成。具優勢的設計具體實施例係附屬專利項之標的。

本發明係基於下列發現：依關於組裝錯誤所觀察到振動之定向而定，該組裝錯誤(例如未正確配置的組件或錯誤設置在自由擺動結構元件上的組件)對該振動激發所生成的振動行為具有不同影響。舉例來說，若觀察到繞著旋轉軸的振動，則直接歸因於該旋轉軸的組裝錯誤不會對該所激發振動行為具有重大影響，但位置與該旋轉軸相隔有一段距離的組裝錯誤將對由於該特定轉矩的結構元件之所激發振動行為具有重大影響。所以，在繞著旋轉軸的振動之情況下，直接設置在所要進行研究的結構元件旋轉軸上的外在結構元件將對該所激發振動行為具有影響，但該影響不如該外在結構元件的位置與該旋轉軸相隔一段距離時那麼大。相同地，在該旋轉軸未適當拴緊的螺釘連接對該所激發振動行為所具有的影響，將少於 位置與該旋轉軸有一段距離的未充分拴緊的螺釘連接，其同樣呈現關於該旋轉軸的轉矩。除了結構元件之非所需接觸或未正確安裝的結構元件之外，也可能獲取缺失或額外的質量(例如缺失的組件或其類似物)。

因此，組裝錯誤之定位可根據已知頻率響應測量首先將所要進行研究的結構元件激發至振動、尤其是沿著至少三個獨立空間方向上的振動軸激發至的振動，並獲取該所激發結構元件之振動行為。可例如由已位於用於動態穩定或所調控振動隔離的振動隔離結構元件的致動器，將所要進行研究的結構元件激發。獲取該所激發結構元件之振動行為，可由較佳已在用於控制及/或調控具有動態位置穩定和定向穩定的結構元件中的該等致動器的對應結構元件提供的感測器完成。

在已獲取該結構元件之所激發振動行為之後，可將所述所獲取振動行為與對應於同樣所激發正確安裝的結構元件之振動行為的參考行為相比較。透過將該所獲取振動行為與該參考行為相比較，可能判定是否已發生表明存在組裝錯誤的偏差。在這方面，可定義一必須由偏差超過才能認為偏差的限值。

重複多次包括將所要研究的結構元件激發至振動、獲取該所激發結構元件之振動行為並將該所獲取振動行為與參考行為相比較並也判定偏差的方法之該等以上所提及步驟，其中振動激發係關於不同的獨立空間方向進行。由於振動激發會在關於可能組裝錯誤的不同定向上發生，因此該所獲取振動行為的不同特徵取決於該組裝錯誤，並透過確認該所誘發振動行為與該參考行為(其依關於不同空間方向的振動激發而定)之最小及/或最大偏差，可定位該組裝錯誤。

舉例來說，若在該方法之第一次檢測(run through)中，以使得笛卡爾(Ca rtesian)直角座標系統之x軸、y軸和z軸當作用於旋轉振動的旋轉軸的方式進行振動激發，並在第二次檢測中以使得不同直角座標系統之該等x'軸、y'軸和z'軸用作用於旋轉振動的旋轉軸的方式進行振動激發， 則可透過比較該等所確定偏差推斷該組裝錯誤係如何相對於該等不同旋轉軸配置。藉由透過不同旋轉軸的大量激發及將該所獲取振動行為與所述不同旋轉軸之對應比較，可判定該組裝錯誤的位置。

為了避免進行具有該振動激發之不同特性的大量頻率行為測量的複雜度，可從沿著至少三個獨立空間方向的振動軸激發所要研究的結構元件至振動中，以數學式評估關於該結構元件之振動行為的該等所獲取值，而可評估針對大量假想振動軸所獲取的振動行為，以便以此方式得到有關該組裝錯誤位置及/或類型的資訊。因此，在此變化例中，無需額外的頻率響應測量；而是，僅僅額外評估透過將所要研究的結構元件沿著三個獨立空間軸激發至振動的頻率響應測量之已可用資料，以先指出存在組裝錯誤同時實行該組裝錯誤之定位。由於該所獲取振動行為係就該所獲取振動行為以大量假想振動軸會如何而進行分析，因此可確認具有與該參考行為的最小或最大偏差的假想振動軸，因此可從所述資訊定位該組裝錯誤。舉例來說，在評估針對大量假想旋轉軸所獲取振動行為中，可確定在哪個假想旋轉軸，該所獲取振動行為與參考行為之偏差係最小值。此假想旋轉軸隨後指出該組裝錯誤必定位於此旋轉軸上。由此，可定位該組裝錯誤。

在第一方法步驟(方法步驟a))中，振動的激發可特別包含對繞著三個獨立空間方向(即是例如繞著沿著笛卡爾直角座標系統之該等獨立空間軸的旋轉軸)的旋轉振動的激發。額外地或選擇性地，也可提供平移振動的激發，其中在平移振動的唯一激發之情況下，可在三個獨立空間方向進行平移振動，而在平移振動的額外激發之情況下，除了對旋轉振動的已進行激發之外，可能僅在至少一空間方向進行該等平移振動。當然除了三個獨立空間方向的平移振動之外，也可能以對應方式激發繞著至少一旋轉軸的旋轉振動。整體而言，可能存在關於不同類型振動的不同振動激發之多元組合。

因此，為了評估該所獲取振動行為，可針對大量假想旋轉軸及/或平移軸實行該評估。

用於評估該所激發結構元件之所獲取振動行為的該等大量假想振動軸，係由其通過研究中的結構元件之質心延伸並具有內含0至2π之間的方位角φ和0至2π之間的極角的球面座標來定義。該等大量假想振動軸可藉由該方位角φ和該極角之較佳為0至2π之間的固定距離的逐步變化而變化。舉例來說，其或許可能使用具有360個不同方位角φ和360個不同極角的假想振動軸，其中該方位角φ和該極角之方向上的該等個別假想振動軸之間的距離在每種情況下將是1°。當然該角度變化也可以小於一度的量遞增。

為了進一步改進該組裝錯誤之定位，可連續多次進行該方法，其中在該第二次檢測或更多次檢測中，可透過添加或去除質量變更所要進行研究的結構元件之質心位置，或可透過疊加激發力變更該振動激發之該等力之有效作用點。因此，在評估該等假想振動軸時可得到該假想振動軸之變更的原點，而得到具有與該參考行為的最小或最大偏差的該等假想振動軸的相交點，在該等兩或多個處理中已確定哪些振動軸具有該等假想振動軸之不同原點，而準確地確認該組裝錯誤的位置。這對具有對應振動軸之實驗性判定的替代例而言，也可能以同一方式進行。

在重複進行該方法過程中變更該有效作用點的替代例中，由於疊加該等致動器之激發力會引起該質心之假想位移，因此透過疊加該等激發力有效變更該質心位置，但不會變更所要進行研究的結構元件。

在特定頻率的所獲取振動行為之振幅與在所述頻率的參考行為之振幅之比率，可作為針對該所獲取振動行為與正確安裝的結構元件之參考行為之偏差的測量。例如，若在組件未正確安裝到該結構元件之情況下而偵測到系統在特定頻率f之額外自然振動(natural vi bration)，則在所述頻率的所獲取振動之振幅與在所述頻率的參考之振幅之比率將指示出錯 誤△。這同樣適用於由於所要進行研究的結構元件與外在結構元件之非預期接觸而發生自然頻率之額外衰減或移位的情況。在該所獲取振動行為之對應頻率的所獲取振幅與在所述頻率的參考行為之振幅之間的比率，也將在此指示出錯誤△(△=a_v ^所獲取/a_v ^參考)，其中a_v ^所獲取係在該所移位自然頻率v的所獲取振幅，而a_v ^參考係在該頻率v的參考行為之對應振幅。

可在從0.1Hz至100kHz的頻率範圍內選擇該等頻率。

該方法可在電子資料處理系統中進行，其中所運行的電腦程式包含指令，其在電腦執行該程式時使電腦進行該方法。因此，電腦程式和具有控制單元(其中執行用於進行該方法的電腦程式)的微影投射曝光裝置也係本發明之標的。

可如下完成該數學說明：機械系統通常係透過下列在該頻率域中進行說明：y=G*u

其中y代表該等初始值(複數向量)，例如移位(shifts)、旋轉；u代表該等輸入值(複數向量)，例如力；及G代表該頻率相關傳遞行為(複數函數)。

對具有數個空間方向的系統而言，這意指：

為了判定該等必要輸入值並評估該系統將如何對其旋轉作出反應，下列適用： u=G ^-1 ＊y

將該等輸入值和輸出值分成旋轉和平移得出

其適用：

其中y之參數化係在該角度φ和θ(即是，球面座標系統之該等方位角和極角)上達成。

用於判定與該參考傳遞行為的偏差的標準係：△ u (φ,θ)= u _Ref (φ,θ)- u _Fehler (φ,θ)

其中 G ^-1 _r,Ref ：參考傳遞(transmission)行為

G ^-1 _r,Fehler ：具擾動(disturbance)的傳遞行為

透過搜尋△u之最小值，可判定該擾動之方向(向量)：

顯然，這對應於該擾動之槓桿(lever)最小的方向。

作為判定該最小值之測量，可使用△u之2個常模(norm)。可能也有其他標準，例如相位關係。

其後，可數學式移位該旋轉中心，並可再次執行以上程序。

然而，該旋轉點之移位也需要該原點的平移，這必須在該進一步計算中加以考慮。

這導致下列方程式：△ u ₁(φ,θ)={( G ^-1 _r,Ref+S ₁＊ G ^-1 _t,Ref)-( G ^-1 _r,Fehler+S ₁＊ G ^-1 _t,Fehler)}＊y _r,1(φ,θ)

其中S ₁：旋轉/移位向量

在理想情況下，兩向量會相交於一點。然而，實際上，由於該系統本身和該測量系統之環境條件、缺陷可導致該等向量不相交，因此可造成該旋轉點之至少一個以上的額外移位。

若要進一步改進該擾動位置之判定，則可使用另一標準。該系統之該等自然頻率之最大偏差係由於出錯(fault)。

這給出下列條件：max _φ,θ ∥△ u ₂(φ,θ)∥=max _α,β ∥( G ^-1 _r,Ref- G ^-1 _r,Fehler)＊y _r (φ,θ)°∥=y _r,2

再者，可再次移動該旋轉中心以判定另一向量△ u ₃(φ,θ)={( G ^-1 _r,Ref+S ₁＊ G ^-1 _t,Ref)-( G ^-1 _r,Fehler+S ₁＊ G ^-1 _t,Fehler)}＊y _r (φ,θ)

從其進而可判定該偏差之最大值。

max _φ,θ ∥△ u ₃(φ,θ)∥=y _r,3

然而，該等所找出的向量y _r,2 和y _r,3 不再通過該擾動，而是與其正交。這意指y _r 與y _r,2 一起跨越該平面E ₁ ，而y _r,1 與y _r,3 一起跨越該平面E ₂ 。

在因此所產生的該等兩平面E ₁ 和E ₂ 之相交線k _l 上，再次，定位該所搜尋到的出錯。

若該等所得到的向量並未相交於正好一個點(實際上有可能發生)，則對應進一步最佳化可依循該等擾動之方向/向量之計算，以盡可能 確切估計該擾動之座標。

1‧‧‧結構元件

2‧‧‧外在結構元件

3‧‧‧組裝錯誤位置

4‧‧‧旋轉軸

5、5'‧‧‧旋轉軸

6‧‧‧最小值

所附圖式以示意性方式顯示，其中：圖1係用於以二維表示法例示本發明之基本原理的示意圖；圖2係針對三維空間情況的本發明之原理之表示法；圖3係關於評估該所獲取振動行為的示意圖之表示法；及圖4係根據本發明用於在具有所要進行研究的結構元件的不同質心之方法的重複效能之情況下定位組裝錯誤之方法的表示法。

本發明之進一步優勢、特性和特徵將從下列示例性具體實施例的實施方式中變得清楚，然而本發明沒有限於所述示例性具體實施例。

圖1以二維空間表示法顯示結構元件1，例如用於EUV投射曝光裝置之光學組件的承載框架，其用於例示結構元件1之任意形式係描述為任意剛性體。外在結構元件2在設置點3靠著結構元件1設置。在繞著旋轉軸4振動時，由於設置點3與旋轉軸4之距離ρ，因此強烈影響作用於繞著旋轉軸4的結構元件1之振動行為。然而，當觀察繞著旋轉軸5(其通過在結構元件1的外在結構元件2之設置點3和結構元件1之質心延伸)的振動時，對繞著旋轉軸5的結構元件1之振動行為的影響變得最小。

這也由圖2針對三維空間情況例示出，其中三維空間係由座標系統x、y和z定義。在旋轉軸5(其通過組裝錯誤的位置3延伸)之情況下，繞著振動軸5的旋轉振動的影響最小。振動軸5之特徵在於該等球面座標φ和。在根據圖3的示意圖中的表示法(其中在該等球面座標(φ,)上繪製在該等不同旋轉軸的所獲取振動行為與參考行為之偏差)中，可看到出現兩個最小值6，其係定義通過旋轉軸(φ,)和(φ+π,+π)的直線。

由於在判定關於旋轉軸的組裝錯誤位置時唯一已知的係該組裝錯誤可位於所述旋轉軸上，但不知道該組裝錯誤位於所述軸上的哪個位置，因此可如圖4所示針對該結構元件之至少兩質心位置或假想質心位置進行該方法，其中針對該等兩質心位置的該等所確定旋轉軸5和5'在每種情況下皆指出組裝錯誤位置3係在所述旋轉軸5或5'上。為了更準確的定位，隨後可判定該等旋轉軸5和5'之相交點，以準確定位組裝錯誤的位置3。

儘管已藉由該等示例性具體實施例詳細說明本發明，但熟習此領域技術者應明白，本發明不限於這些示例性具體實施例，而是可修飾，使得只要不悖離文後申請專利範圍之保護範疇則可省略個別特徵或實行不同類型之特徵組合。本發明包括所呈現的個別特徵之所有組合。

Claims (11)

1. 一種定位組裝錯誤的方法，該方法是在光學配置之配置及/或組裝過程中進行，其中該方法包含下列步驟：a)沿著至少三個獨立空間方向的振動軸激發所要研究的結構元件至振動，並獲取該所激發結構元件之振動行為；b)將該所獲取振動行為與正確安裝的結構元件之一參考行為相比較，並判定是否已發生超過一所判定限值的偏差；及c1)重複進行步驟a)和b)，其中在步驟a)和b)之重複進行過程中，其中沿著至少三個獨立空間方向的振動軸激發所要研究的結構元件至振動之進行係不同於先前的激發，並辨識具有與該參考行為的最小及/或最大偏差的該等所激發振動軸，並基於該等所辨識振動軸以定位一組裝錯誤；及/或c2)評估針對大量假想振動軸所獲取的振動行為，並辨識具有與該參考行為的最小及/或最大偏差的假想振動軸，並基於該所確認假想振動軸定位一組裝錯誤。
2. 如請求項第1項之方法，其特徵在於，激發至振動係包含繞著至少一旋轉軸，較佳為繞著三個獨立空間方向上的三個旋轉軸，激發至旋轉振動。
3. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於，激發至振動係包含在至少一空間方向上，較佳為在複數獨立空間方向上，激發至平移振動的。
4. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於，該等大量假想振動軸係由通過所要研究的結構元件之質心延伸並具有內含0至2π之間的一方位角φ和0至2π之間的一極角

   

   的球面座標的軸所定義，其中方位角φ和極角

   

   以具有0至2π之間的一固定距離的逐步方式變化。
5. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於針對大量假想旋轉軸進行該所獲取振動行為之評估。
6. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於，針對大量假想平移軸進行該所獲取振動行為之評估。
7. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於，以步驟a)和b)及c1)及/或c2)進行至少一第二次檢測，其中在該第二次檢測或更多次檢測中，透過添加或去除質量變更所要進行研究的結構元件之質心位置，或透過疊加激發力變更用於該振動激發的該等力之有效作用點。
8. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於，在一頻率範圍進行振動的激發。
9. 如請求項第1項或第2項的方法，其特徵在於，在一特定頻率的所獲取振動行為之振幅與在所述頻率的參考行為之振幅之比率係形成為該所獲取振動行為與該參考行為之偏差的測量。
10. 一種電腦程式包含指令，其在一電腦執行該程式時使得該電腦進行如前述任一請求項的方法。
11. 一種微影投射曝光裝置具有一控制單元，其中執行如請求項第10項的一電腦程式，或進行如請求項第1項至第9項中之任一項的方法。