TWI613521B - 用於微影製程之包含光學距離量測系統的投影曝光設備 - Google Patents

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Abstract

本發明說明揭露一種用於微影製程的投影曝光設備(10)，包含多個光學元件(M1-M6)形成一曝光束路徑，並且包含一距離量測系統(30、130、230)，用以測量該等至少一光學元件(M1-M6)與一參考構件(40、140、240)之間的距離。所述距離量測系統包含一頻率梳型產生器(32、132、232)，其設定以產生具梳型頻率光譜的電磁輻射(36、236)。

Description

用於微影製程之包含光學距離量測系統的投影曝光設備 【相關申請案的交互引用】
本申請主張申請於2012年7月19日的德國專利申請案第10 2012 212 663.5號為優先權，此專利申請的全部揭露內容併入本發明說明引為參考。
本發明係有關於一種用於微影製程的投影曝光設備，包含多個光學構件形成一曝照光束路徑。再者，該投影曝光設備包含一距離量測系統。本發明更有關於一種用於微影製程的投影曝光設備的距離量測方法。
用於高產能微影製程的投影曝光設備對振動激勵(vibration excitations)有敏感地反應。此振動激勵導致該投影曝光設備的光學構件在光束路徑中對應其所欲的位置造成折射，此導致成像像差。根據減少這些效應的方法之一，是將所述光學構件對應其位置連續地進行測量。對應所測量的折射，實施相應的修正量測。現所能想到的用於位置量測裝置為以電容為基礎或以移動線圈為形式的動態感測器。以設計主導行為，此感應器必須設置在非常靠近所欲測量的區域，其可導致漂移(例如熱漂移)及損及該感應器的量測精確度。再者，這些感應器到頭來可能對該等光學構件的動態行為有不利的影像。
基礎目的
本發明之目的之一在於提供一種用於微影製程之包含距離量測系統的投影曝光設備，及一種於投影曝光設備中的距離量測方法，解此解決前揭問題，以及特別是可於一光學構件上實施距離測量以改善精確度，並同步地儘可能不損及該光學構件的動態行為。該距離測量是從相對較大的距離造成較佳地效果。
根據本發明的達成效果
根據本發明，前揭目的之達成可藉由例示的用於微影製程的投影曝光設備包含多個光學元件形成一曝光束路徑。再者，所述投影曝光設備包含一距離量測系統，用以測量至少一光學元件與一參考構件之間的距離。所述距離量測系統包含一頻率梳產生器，其設定以產生具梳型頻率光譜(comb-shaped frequency spectrum)的電磁輻射。
一梳型頻率光譜應理解為具有複數條離散線排列成均等距離的一頻率光譜。於此情境下的離散線為多條線具有線寬與相對鄰近的線距離的比值至多為1/10，特別是至多為1/100或至多為1/1000。
易言之，根據本發明，所述距離量測系統測量至少一光學元件與相對於位於該相應的光學元件上的至少一量測點的一參考構件之間的距離。一光學元件可以是例如該投影曝光設備的該曝光束路徑的一透鏡構件或一反射鏡。該距離量測系統包含一頻率梳產生器(frequency comb generator)。後者，透過以下所詳細描述的各種方式，可使用於該距離量測系統中。透過此頻率梳產生器的使用，使其能於一非常高的頻率中實施該距離量測。同時，所述量測受到光學上影響且因此需由一相對大非接觸的距離實施，使得該光學元件的動態行為不致受損。
根據本發明之一實施例，該距離量測系統設定為量測至少一光學元件與相對位於該相應的光學元件上的複數個量測點的一參考構件之 間的距離。再者，該距離量測系統包含一估值裝置(evaluation device)，其設定以決定從所述量測相關的該光學元件的一位置到複數個自由度中的該參考構件。所述自由度可包含於x-、y-及/或z-方向上的平移、及/或相對x-、y-及/或z-軸的傾斜或旋轉。根據一變型例，所述估值裝置係設定以決定該位置的六個自由度，亦即，三個平移的自由度及三個旋轉的自由度。
根據本發明再一實施例，所述距離量測系統係設定以監測該至少一光學元件的振動行為。為了達到此目的，於短的時間區間內重複該距離量測。然後，於一段時間範圍決定距離變化所導致該振動行為。
根據本發明再一實施例，該頻率梳型產生器包含一脈衝式飛秒雷射(pulsed femtosecond laser)。應將此理解成一脈衝式雷射，其具有一脈衝期間為飛秒範圍。此亦可為一鎖模鈦藍寶石雷射(mode-locked titanium-sapphire laser)。可替選地，一頻率梳型產生器亦可以藉由包含電光調變器的一線性光學腔所形成。此線性光學腔為已知技藝，例如可從圖3及文獻Youichi Bitou et al.,“Accurate wide-range displacement measurement using tunable diode laser and optical frequency comb generator”,Optics Express,Vol.14,No.2,2006，第644-654頁中的相關描述得知。
根據本發明再一實施例，該頻率梳產生器係設定以產生具有一梳型頻率光譜的脈衝量測輻射，以及該距離量測系統包含另一頻率梳產生器，其設定以產生同樣具有一梳型頻率光譜的脈衝比較輻射，其中該比較輻射的脈衝率與該量測輻射的脈衝率不同。於此實施例的變型，該參考構件係設定成將一參考輻射從一量測輻射分開。該距離量測系統更包含一輻射裝置，其輻照至少一個被該量測輻射所測量的光學元件。再者，該距離量測系統包含一疊印構件，在該量測輻射與至少一輻照元件交互作用之後，用以將該比較輻射與該參考輻射及該量測輻射疊印。更有甚者，該距離量測系統包含一偵測裝置，其設定以記錄關於疊印強度的一暫態數據圖表，且用以決定該輻照元件與從該偵測的強度數據圖表得出的參考構件之 間的距離。
根據本發明再一實施例，該偵測裝置進一步地設定以決定該參考輻射與該量測輻射之間的一傳遞時間差，以及從其間決定該輻照元件與該參考構件之間一距離的估略值。此估略值可作為一距離的初始值，從藉著由該疊印輻射的頻率梳的疊印所產生的細微結構估算所決定的較精確的距離值而進行。
根據本發明再一實施例，於該投影曝光裝置中，其具有一量測光束路徑，延伸於複數個光學元件上，使得各個受到影響的光學元件上相對量測輻射的部分被反射回到該距離量測系統。根據一變型例，該偵測裝置係設定以決定該參考輻射與該相應的反射量測輻射之間的一相應的傳遞時間差，及從該決定出的相應傳遞時間差而決定該等影響的光學元件於該曝光束路徑中相對彼此間的相對配置。
根據本發明再一實施例，所欲量測的該等至少一光學元件具有一探測構件，其設定以反射返回其本身的一入射量測輻射的一部分，及以反射在另一的光學元件上該入射量測輻射的另一部分。根據一變型例，所欲量測的該等至少一光學元件具有複數個此種探測構件，其沿著該輻照的光學元件的邊緣以環型的形式(ring-shaped manner)排列。
根據本發明再一實施例，該距離量測系統進一步包含一輻射裝置，其具有複數個量測輻射源，其中個別的量測輻射源係排列成，在各個情況下以該量測輻射在不同點處用以幅照所欲量測的至少一光學元件。
根據本發明再一實施例，該距離量測系統包含一光學諧振鏡(optical resonator)，其設置於該參考構件與所欲量測的光學元件之間。此諧振鏡可藉由兩個反射鏡所構成，其一係設置於該參考構件處，另一設置於所欲量測的光學元件處。根據一變型例，該光學共振器係以法布立-柏若諧振鏡(Fabry-Perot resonator)實施。
根據本發明再一實施例，該距離量測系統包含一波長可調變 輻射源及一耦合裝置，其設定將該可調變輻射源的光學頻率與該光學諧振鏡的共振頻率耦合。因此，該可調變輻射源的光學頻率以暫態數據圖表的形式追隨著該光學諧振鏡的共振頻率。
根據本發明再一實施例，該距離量測系統進一步包含一頻率量測裝置，其包含該頻率梳產生器，且設定以量測該可調變輻射源的光學頻率。該光學諧振鏡的反射鏡之間的距離可由所量測到光學頻率決定。
根據本發明再一實施例，該距離量測系統包含輻射裝置以具有該梳型頻率光譜中的至少兩個頻率的量測輻射幅照所欲量測的該至少一個光學元件。再者，該距離量測系統可包含一干涉儀，其設定成藉由多重波長干涉儀在與所欲量測的光學元件交互作用後以估算該量測輻射。
根據本發明再一實施例，該距離量測系統係設定以實施波長掃描干涉儀。上述多重波長干涉儀及波長掃描干涉儀二者皆為本技術領域具通常知識者已知之技藝，例如已揭露於S.Hyun et al.,“Absolute distance measurement using the frequency comb of a femtosecond laser”,CIRP Annals-Manufacturing Technology 59(2010)，第555-558頁。於上述文獻中，多重波長干涉儀係以MWI表示，波長掃描干涉儀係以WSI表示，且舉例揭露於第二節標題為產生多重波長(“Multi-wavelength generation”)內容延展於第555至557頁之間。
根據本發明再一實施例，該投影曝光裝置設定用以EUV輻射運作。此應理解為一投影曝光裝置，其使用EUV輻射作為曝光的輻射以將光罩結構成像於基板上。EUV輻射應被理解為具有波長低於100nm的輻射，特別是具有波長低於13.5nm或約略為6.8nm的輻射。根據一替選的實施例，該投影曝光裝置亦可被設定以VUV輻射運作，亦即具有波長低於例如193nm、248nm、或365nm的輻射。
根據本發明，更提供在用於微影製程之投影曝光設備中一種用以距離量測的方法。該投影曝光設備包含複數個光學元件形成一曝光束 路徑。該方法包含以下步驟：產生具有一梳型頻率光譜的電磁輻射，及量測至少一光學元件及使用具有該梳型頻率光譜的電磁輻射實施微影的該投影曝光設備的一參考構件之間的距離。
根據本發明之實施例，該量測受到上述其中之一實施例所揭露的距離量測系統所影響。
以上實施例所揭露根據本發明的該投影曝光設備所相關的技術特徵可對應地應用於根據本發明的方法中。
M1-M6‧‧‧光學元件
10‧‧‧投影曝光設備
12‧‧‧光罩
14‧‧‧基板
16‧‧‧曝光輻射源
18‧‧‧曝光輻射
20‧‧‧照射光學單元
22‧‧‧投影透鏡
26‧‧‧反射鏡構件
27‧‧‧反射鏡表面
28‧‧‧反射鏡座
30‧‧‧光學距離量測系統
31‧‧‧輻射裝置
32‧‧‧第一頻率梳產生器
34‧‧‧第二頻率梳產生器
35‧‧‧脈衝比較輻射
36‧‧‧脈衝量測輻射
36a‧‧‧入射量測輻射
36b‧‧‧反射返回至其本身的量測輻射
36c‧‧‧向前的量測輻射
36e‧‧‧個別的量測光束
38‧‧‧分光器
40‧‧‧參考構件
41‧‧‧參考輻射
42‧‧‧疊印構件
43‧‧‧偵測裝置
44‧‧‧探測構件
44a‧‧‧第一反射截面
44b‧‧‧第二反射截面
46‧‧‧使用的表面
48‧‧‧量測輻射導向區域
50‧‧‧量測輻射源
130‧‧‧距離量測系統
132‧‧‧頻率梳產生器
140‧‧‧參考構件
152‧‧‧光學諧振器
154‧‧‧諧振反射鏡
155‧‧‧諧振反射鏡
156‧‧‧調整的輻射光源
158‧‧‧輸入耦合輻射
160‧‧‧耦合裝置
162‧‧‧分光器
164‧‧‧光學頻率量測裝置
230‧‧‧光學距離量測系統
231‧‧‧輻射裝置
232‧‧‧頻率梳產生器
236‧‧‧量測輻射
240‧‧‧參考構件
266‧‧‧復歸反射器
268‧‧‧干涉儀
前揭以及本發明的進一步有益的特徵係圖解於下文所詳細揭露之範例實施例中並根據本發明所伴隨的示意的圖式，其中：圖1顯示一種用於微影製程的投影曝光設備，其包含根據本發明之一實施例整合於其內部的一光學距離量測系統，該光學距離量測系統作為量測該投影曝光設備的一或多個光學元件與一參考構件之間的距離及包含兩個頻率梳產生器；圖2顯示在圖1中標示為II的區域的詳細細節；圖3顯示根據本發明之一實施例根據圖1所例示之作用為距離量測的一量測光束路徑；圖4顯示根據圖1所示之投影曝光設備的一光學元件的平面圖，該光學元件具有探測構件配置於其上，藉由該光學距離量測系統產生具有量測輻射之輻射光；圖5顯示從圖1的距離量測系統中的量測輻射源的多重性的一範例配置；圖6顯示從圖1的該等頻率梳產生器之一所產生的輻射的電場強度的範例圖解，相對時間及所量測輻射的強度為光學頻率的函數； 圖7顯示根據本發明之進一步的實施例的光學距離量測系統，以適用於圖1的投影曝光設備中；以及圖8顯示根據本發明之進一步的實施例的光學距離量測系統，以適用於圖1的投影曝光設備中。
在下文所揭露的範例或實施例中，彼此間在功能上或結構上相似之構件僅可能地以相同或近似的元件符號表示。因此，為了能夠瞭解一特定實施範例的個別構件的特徵，應將元件符號揭露於本發明的其他實施範例或一般描述中。
為了促使該投影曝光設備的易於描述，所述圖式係以笛卡兒xyz座標系統表示，其揭露圖解於圖式中元件之間的相對位置關係。於圖1中，y-軸方向係沿著垂直於繪示圖的平面的方向，x-軸方向係沿著朝右的方向，z-軸方向係沿著朝上的方向。
圖1係圖解一種用於微影製程的投影曝光設備10。該投影曝光設備10作為將配置於一光罩12上的罩幕結構成像於晶圓形式的基板14上。為達此目的，該光罩12係以曝光輻射18照射。該曝光輻射18係藉由一曝光輻射源16產生並利用一照射光學單元20輻照在該光罩12上。於此例所圖解，該曝光輻射18的波長為落於EUV波長範圍內，因此具有一波長低於100nm，例如波長為13.5nm或6.8nm。另替選地，該曝光輻射的波長亦可在UV波長範圍內，例如為365nm、248nm、或193nm。
從該光罩12上的罩幕結構成像於晶圓形式的基板14上受到一投影透鏡22影響。在通過投影透鏡22後，該曝光輻射18藉由光學元件M1至M6而被導向進入一曝光束路徑。於本例中，以EUV輻射作為曝光輻射18，該等光學元件M1至M6是透過反射鏡而實施。
再者，將一光學距離量測系統30整合至該投影曝光設備 10。該光學距離量測系統30設定以量測該等光學元件M1至M6之一與參考構件40之間的距離。於圖解的例子中，該光學距離量測系統30作為量測個別的該等光學元件之一與參考構件40之間的距離。於此例中，該距離量測會被相對於對應的光學元件M1至M6上一量測點所影響，否則會被該等光學元件M1至M6上的複數個量測點所影響。有賴於量測點的數目，透過該距離量測，可決定對應光學元件M1至M6相對參考構件40的位置成一個或複數個自由度。根據一實施例，所述決定可影響剛體運動的所有六個自由度，亦即相對x-、y-及z-軸的平移及相對x-、y-及z-軸的傾斜或旋轉。該光學距離量測系統30特別地設定以量測於暫態數據圖表中個別的光學元件的位置，且因此得以監測該至少一光學元件M1至M6的振動行為。該光學距離量測系統30包含以第一頻率梳產生器32為形式的一量測輻射源，以產生一脈衝量測輻射36。該頻率梳產生器32可包含例如本領域具通常知識者所熟知的脈衝式飛秒雷射(pulsed femtosecond laser)，其形式例如為一鎖模鈦藍寶石雷射(mode-locked titanium-sapphire laser)。
圖6顯示顯示上下排列的兩個圖表。上方的圖表透過例示顯示由該頻率梳產生器32所產生量測輻射36的場強度的該暫態數據圖表E(t)。如同從該圖表所示，該量測輻射36含有以周期間隔T依次接序的脈衝。該周期間隔T的倒數表示為脈衝重複頻率fr。圖6中下方的圖表顯示該量測輻射36的強度分佈I(f)為光學頻率f的一函數。如同從該圖表所示，該頻率光譜為梳子形狀(comb-shaped)，亦即該頻率光譜具有多重的離散線，彼此之間以空間fr排列。個別線的強度在頻率為fc處上升至極大直，且隨後再次下降。電場強度的圖表和強度的圖表之間的轉換可透過一傅立葉轉換(Fourier transformation)完成。
根據圖1中由該頻率梳產生器32所產生的該量測輻射36首先照射在一參考構件40上，該參考構件40設定以反射該量測輻射36的一部分以一參考輻射的形式返回其上面。該量測輻射36的剩下部分未改變 地穿過該參考構件40。該量測輻射36上面的這部分穿透一量測光束路徑上所提供的投射鏡22，其與第六個光學元件M6一樣遠。於此例中，該量測輻射36照射在各個光學元件M1至M6上面。在各個光學元件M1至M5處，相應的入射量測輻射36a的一部分36b反射返回至其本身，而相應的入射量測輻射36a的剩下部分36b則往前至對應下一個光學元件。在光學元件M6處，入射於此的量測輻射36a完全地被反射。
對於反射返回或往前的該量測輻射36而言，光學元件M1至M6各具有至少一個探測構件44。此一探測構件44例示於圖2中，其係以圖1中該投射鏡22的光學元件M4的例子為基礎。圖2顯示在圖1中標示為II的截面的詳細細節。該探測構件44係配置在該光學元件M4的邊緣區域，該光學元件M4在用於曝光輻射18的一反射鏡表面的一側。該反射鏡表面的一使用的表面46直接鄰接至該探測構件44。
該探測構件44具有一第一反射截面44a及一第二反射截面44b。該第一反射截面44a作為將該入射量測輻射36a反射返回至其本身。該量測輻射36b反射返回至其本身因此具有一光束方向相反於該入射量測輻射36a的光束方向。該第二反射截面44b將該入射量測輻射36a照射其上面的那部份反射在在該光束路徑中配置於下游處的該光學元件上面，於此例中為元件M5。於此例中所反射的輻射被設計成向前的量測輻射36c，且該向前的量測輻射36c後續照射在該元件M5上的對應探測構件44上面。在相應的光學元件M1至M6處反射返回至其本身的該量測輻射36b以相反的方向穿透該量測光束路徑，且最終再度進入該距離量測系統30，在此處該量測輻射36b穿透該參考構件40且在其上面與該參考輻射41導向一致經由一分光器38而至一疊印構件42上，其以另一分光器的形式呈現。藉助於該疊印構件42，該量測輻射36b與該參考輻射41的組合在一偵測裝置43上與一比較輻射35疊印。
該比較輻射35係由一第二頻率梳產生器34所產生，其構成 一俗稱的“局部”諧振器。該頻率梳產生器34係與該頻率梳產生器32相類似的方式建構。由該頻率梳產生器34所產生的比較輻射35相異於由該頻率梳產生器32所產生的量測輻射36僅僅在於脈衝率。於該偵測裝置43中，在量測光束路徑中個別的光學元件M1至M6與該參考構件40之間相對應的距離係從具有量測輻射36b的比較輻射35與該參考輻射41的疊印計算得到。
藉由實行此法，介於該參考輻射41的脈衝與被個別的光學元件M1至M6反射回去的量測輻射36b的脈衝之間傳遞時間差可首度地被決定。由被決定的傳遞時間差，該量測輻射36b所量測的脈衝可被指派給該等個別的光學元件M1至M6。於此同時，在該參考構件40與該等個別的光學元件M1至M5之間距離所對應的初始值係由傳遞時間量測而決定。更有甚者，從該對應的初始值之行進，在該參考構件40與該等個別的光學元件M1至M6之間距離的一高度精確值係由比較輻射35與該量測輻射36b的頻率梳的疊印所產生的細微結構的估算值決定。
該距離量測系統30的基本構造及基礎功能係由後續文獻中的一可行之實施例所揭露：I.Coddington et al.,“Rapid and precise absolute distance measurements at long range”,Nature Photonics,Vol.3,June 2009，第351-356頁。於此限度下，該文獻的圖1顯示在(a)該量測光束路徑下；在(c)供該傳遞時間量測所使用的量測資料下；及在(b)供精確距離決定所估算的該細微結構下。從Coddington等人所公開的文獻中，本領域具通常知識者由此得知關於該距離量測系統30所有設定的細節。在此文獻中的所有範疇，尤其是關於關係到圖1揭露內容，透過明確地參考而整併於本申請揭露內容中。
根據另一實施例，根據圖1的該距離量測系統30係在無第二頻率梳產生器34的條件下實施。易言之，將該局部的諧振器省除，而不是使產生該量測輻射36的頻率梳產生器32的重複率***縱。該距離量測 系統30的此實施例可設定例如以下文獻由Jun Ye所揭露內容：“Absolute measurement of a long,arbitrary distance to less than an optical fringe”,Optics Letters,Vol.29,No.10,May 15,2004，第1153-1155頁。此文獻的內容同樣地透過明確地參考而整併於本申請揭露內容中。
如同上文中所描述，根據一實施例，根據圖1的該投影曝光設備10的一或多個光學元件M1至M6具有不只一個用以反射該量測輻射36的探測構件44，而是多個該等探測構件44。圖4顯示一範例實施例，圖解此一光學元件M具有多重的探測構件44。該等探測構件44係排列在該光學元件M的反射表面的一環型外圍區域中，該光學元件M係以一反射鏡實施。該光學元件M的環型外圍區域係指定成量測輻射導向區域48且環繞一使用的表面46，用以反射該曝光輻射18。從圖4可看出，在每一例中該等探測構件44彼此係實質地排列在一均等距離。
圖3示意地圖解該量測系統30的實施例，用以探測在對應的光學元件M上複數個探測構件44。為了簡化說明之故，圖3僅圖解三個光學元件M1至M3。該第一頻率梳產生器32產生在複數個個別的量測光束36e中的量測輻射36。各個該等量測光束36e對應地探測位於各個光學元件M1至M3上的探測構件44。關於各個該等個別的量測光束36e，將該參考輻射41的相應的個別光束及該比較光束35疊印且透過該偵測裝置36估算，已如同前文中所描述。根據圖3中的該量測系統30故包含一輻射裝置31以該量測輻射36照射該等光學元件M1至M6。該輻射裝置31包含量測輻射源50的多重性，其個別產生一量測光束36e。圖5顯示此量測輻射源50的一配置的實施例，此量測輻射源50位於橫向地對應該量測輻射36的傳遞方向的一平面中。該量測輻射源於圖4所例示的實施例中供作照射光學元件M。
如同前文中以揭露，在根據圖1的投影曝光設備中，可能僅有一部分的該等光學元件M1至M6，例如一、二、三、四、或五個光學元 件，以各個例子中的一或多個探測構件44所提供。
圖7顯示根據本發明的光學距離量測系統的另一設定130。如同距離量測系統30，該距離量測系統130作為量測用於微影製程之投影曝光設備的至少一光學元件M與一參考構件之間的距離，所述投影曝光設備例如是例示於圖1的型式。在根據圖7所示的實施例中，該參考構件為一量測架構140，例如可固定地連接至該投影曝光設備10的投影透鏡22的外殼上。
根據圖7該量測系統130包含一光學諧振器152，以法布立-柏若諧振鏡(Fabry-Perot resonator)的形式實施。該光學諧振器152包含兩個諧振反射鏡154和155，其中第一諧振反射鏡154固定於該參考構件140及第二諧振反射鏡155固定於該光學元件M。於此例中所圖解，該光學元件M為用於EUV微影製程的反射鏡座28且包含一鏡構件26由該反射鏡座28支承並具有一反射鏡表面27以反射該暴露的輻射18。根據一實施例，該諧振反射鏡155係固定於該反射鏡座28上，尤其是在其週圍區域。介於該等諧振反射鏡154和155之間的距離較佳為大於10cm，其結果致使該光學元件M與該參考構件140之間的熱及動態耦合達最小化。
該距離量測系統130包含一輻射光源156，其對於光學頻率為可調整的，例如以具有外部腔體的二極體的形式實施。該可調整的輻射光源156產生一輸入耦合輻射158，其穿透一光束分光器162並在其上耦合進入該光學諧振器152。於此例中，將該輻射光源156由一耦合裝置160控制，使得該輻射光源156的光學頻率被調變成為該光學諧振器152的諧振頻率，且因此耦合成該諧振頻率。該調整的輻射光源156耦合成該光學諧振器152於技術上實施的一範例已揭露於以下Youichi Bitou et al.的文獻中：“Accurate wide-range displacement measurement using tunable diode laser and optical frequency comb generator”Optics Express,Vol.14,No.2,2006，第s 644-654頁。由此觀點，可特別地參考以上引述文獻的圖1及其相關的文 字記載。
根據圖7所圖解之實施例，該輸入耦合輻射158係透過一光束分光器162而從該諧振光束路徑耦合出以及透過一光學頻率量測裝置164分析。該光學頻率量測裝置164包含一頻率梳產生器132且被設定用於以高精確度量測該輸入耦合輻射158的絕對光學頻率。前述由Youichi Bitou等人所揭露的文獻在圖3中顯示一實施例舉例說明該光學頻率量測裝置164。於此例示中，包含一電光調變器的一線性光學腔被用來當作該頻率梳產生器。另擇一的是，可構思使用前述已揭露的該飛秒雷射作為該頻率梳產生器132。
在Youichi Bitou等人所揭露的整份文獻中，特別是圖1和圖3及對應內容的敘述中，透過明確地參考引用而整併於本申請揭露內容中。更有甚者，該距離量測系統130亦可基於以下T.R.Schibli等人文獻為基礎而設計：“Displacement metrology with sub-pm resolution in air based on a fs-comb wavelength synthesizer”,Optics Express,Vol.14,No.13，第5984-5993頁。此文獻的全部揭露內容透過明確地參考引用而整併於本申請揭露內容中。
倘若該光學元件M的位置在x-軸方向發生改變，則該等諧振反射鏡154和155之間的距離亦隨之改變，此乃因為該光學諧振器152的諧振頻率會同樣地改變。由於該輻射光源156的光學頻率被調變成該光學諧振器152的諧振頻率的結果，導致在此例示中該輸入耦合輻射158的光學頻率亦發生改變。在光學頻率的此一改變直接地被該光學頻率量測裝置164所所註記。從該光學頻率量測裝置164的量測訊號，可因此以高度精確性地監視該光學元件M的振動。
圖8顯示根據本發明用於微影製程之投影曝光設備的光學距離量測系統230的另一實施例。相似於根據圖7所例示的光學距離量測系統130，根據圖8所例示的光學距離量測系統230作為量測介於該投影曝 光設備10的至少一光學元件M及該參考構件240之間的距離，以一量測架構為形式實施。
相似於根據圖7中的實施例，藉助根據圖8的距離量測系統230所進行的距離量測，提供一復歸反射器(retroreflector)266予該光學元件M，亦即為於此例所圖解的EUV反射鏡。如同根據圖7中的諧振反射鏡155，該復歸反射器266固定於該光學元件M的該反射鏡座28上。該光學距離量測系統230包含一輻射裝置231，其具有一頻率梳產生器。如同前揭說明中已描述之頻率梳產生器，例如後者可包含一飛秒雷射。
該頻率梳產生器232產生一具有梳型頻率光譜的輻射。此頻率光譜的複數個頻率係由該輻射裝置231所選擇並且以一量測輻射236的形式輻照在該復歸反射器266上面。該輻射裝置231因此構成一多重波長光源。該量測輻射236透過該復歸反射器266反射回到其本身處，且藉由一干涉儀268分析。於一方面，該分析包括多重波長干涉測量術。介於該復歸反射器266與該參考構件240之間距離的高精度量測值係由此分析結果所決定，其中該距離量測系統230使所述距離固定。
該光學距離量測系統230的基礎原理範例及其於技術上的實施已揭露於S.Hyun等人所公開的文獻：“Absolute distance measurement using the frequency comb of a femtosecond laser”,CIRP Annals-Manufacturing Technology 59(2010)，第555-558頁。從此文獻該發明領域具通常知識者應可瞭解特別是關於多重波長干涉測量術(MWI)及波長掃描測量術的方法(WSI)。此文件的內容，特別是圖5及其對應的內容，透過明確地參考引用而整併於本申請揭露內容中。
M1-M6‧‧‧光學元件
10‧‧‧投影曝光設備
12‧‧‧光罩
14‧‧‧基板
16‧‧‧曝光輻射源
18‧‧‧曝光輻射
20‧‧‧照射光學單元
22‧‧‧投影透鏡
30‧‧‧光學距離量測系統
32‧‧‧第一頻率梳產生器
34‧‧‧第二頻率梳產生器
35‧‧‧脈衝比較輻射
36‧‧‧脈衝量測輻射
36a‧‧‧入射量測輻射
36b‧‧‧反射返回至其本身的量測輻射
38‧‧‧分光器
40‧‧‧參考構件
41‧‧‧參考輻射
42‧‧‧疊印構件
43‧‧‧偵測裝置

Claims (17)

  1. 一種用於微影製程的投影曝光設備(10)包含：一投影透鏡及/或一照明系統包含多個光學元件(M1-M6)形成一曝光束路徑，以及一距離量測系統(30,130,230)，設定用以量測該等至少一光學元件(M1-M6)與一參考構件(40,140,240)之間的距離，其中所述距離量測系統包含一頻率梳型產生器(32,132,232)，其設定以產生具梳型頻率光譜的電磁輻射(36,236)。
  2. 一種用於微影製程的投影曝光設備，包含：多個光學元件形成一曝光束路徑，以及一距離量測系統，設置用以量測該等至少一光學元件與一參考構件之間的距離，其中所述距離量測系統包含一頻率梳型產生器，其設定以產生具梳型頻率光譜的電磁輻射其中該距離量測系統(30,130,230)設定為量測位於該等至少一光學元件(M1-M6)上的多個量測點與該參考構件(40,140,240)之間的相對距離，以及其中該距離量測系統更包含一估值裝置，其設定用以決定於複數個自由度中該至少一光學元件的一位置相關於該參考構件的相對距離。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(30,130,230)係設定以監測該等至少一光學元件(M1-M6)的振動行為。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其中該頻率梳型產生器(32,132,232)包含一脈衝式飛秒雷射。
  5. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其中該頻率梳型產生器(32)係設定以產生具有一梳型頻率光譜的一脈衝量測輻射(36)，以及該距離量測系統(30)包含另一頻率梳型產生器(34)，其設定以產生同樣具有一梳型頻率光譜的一脈衝比較輻射(35)，其中該比較輻射(35)的脈衝率與該量測輻射的脈衝率不同(36)。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之投影曝光設備，其中該參考構件(40)係設定成將一參考輻射(41)從該量測輻射(36)分開，以及該距離量測系統更包含：- 一輻射裝置(31)，輻照至少一個被該量測輻射(36)所量測的光學元件(M1-M6)；- 一疊印構件(42)，在該量測輻射與至少一輻照元件(M1-M6)交互作用之後，用以將該比較輻射(35)與該參考輻射(41)及該量測輻射(36)疊印；以及- 一偵測裝置(43)，其設定以記錄關於疊印強度的一暫態數據圖表，且用以決定該輻照元件(M1-M6)與從該偵測的強度數據圖表得出的參考構件(40)之間的距離。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之投影曝光設備，其中該偵測裝置(43)進一步地設定以決定該參考輻射(41)與該量測輻射(36)之間的一傳遞時間差，以及從其間決定該輻照元件(M1-M6)與該參考構件(40)之間一距離的估略值。
  8. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，於該投影曝光裝置中形成一量測光束路徑，延伸於複數個光學元件(M1-M6)上，使得各個受到影響的光學元件上相對量測輻射(36)的部分(36b) 被反射回到該距離量測系統(30)。
  9. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其中所欲量測的該等至少一光學元件(M1-M6)具有一探測構件(44)，其設定以反射返回其本身的一入射量測輻射(36a)的一部分(36b)，及以反射在另一的光學元件(M1-M6)上該入射量測輻射的另一部分(36c)。
  10. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(30)進一步包含一輻射裝置，其具有複數個量測輻射源(50)，其中個別的量測輻射源(50)係排列成在各個情況下以該量測輻射(36)在不同點處用以幅照所欲量測的該等至少一光學元件(M1-M6)。
  11. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(130)包含一光學諧振鏡(152)，其設置於該參考構件與所欲量測的光學元件(M)之間。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(130)包含一波長可調變輻射源(156)及一耦合裝置(160)，其設定將該可調變輻射源(156)的光學頻率與該光學諧振鏡(152)的共振頻率耦合。
  13. 根據申請專利範圍第11項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(130)進一步包含一頻率量測裝置(164)，其包含一頻率梳產生器(132)，且設定以量測該可調變輻射源(156)的光學頻率。
  14. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(230)包含：一輻射裝置(231)，以具有該梳型頻率光譜中的至少兩個頻率的量 測輻射(236)輻照所欲量測的該等至少一個光學元件；及一干涉儀(268)，其設定成在藉由多重波長干涉儀在與所欲量測的光學元件交互作用之後估算該量測輻射(236)。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述之投影曝光設備，其中該距離量測系統(230)係設定以實施波長掃描干涉儀。
  16. 根據申請專利範圍第3項所述之投影曝光設備，其係設定以EUV輻射操作。
  17. 一種在用於微影製程的一投影曝光設備(10)中距離量測的方法，該投影曝光設備包含複數個光學元件(M1-M6)形成一曝光束路徑，包含：- 在該投影曝光設備中配置一距離量測系統；- 透過該距離量測系統產生具有梳型頻率光譜的一電磁輻射(36,136)；以及- 使用具有梳型頻率光譜的該電磁輻射(36,136)量測介於該投影曝光設備(10)的該等至少一光學元件(M1-M6)及一參考構件(40,140,240)之間的一距離。
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