用于確定光學系統(tǒng)中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法和布置的制作方法

專利名稱：用于確定光學系統(tǒng)中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法和布置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法和布置。
背景技術(shù)：
微光刻技術(shù)用于制造微結(jié)構(gòu)化的組件，例如集成電路或IXD。在具有照明系統(tǒng)和投射物鏡的所謂投射曝光設備中實現(xiàn)微光刻工藝。在該情況下，利用投射物鏡，將利用照明系統(tǒng)照明的掩模(=掩模母版(reticle))的像投射至涂布有光敏層(光刻膠(photoresist))且布置在投射物鏡的像平面中的基底(例如硅晶片)上，以將掩模結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印至基底上的光敏涂層上。由于缺少合適的透明折射材料(translucent refractive material)可供使用，在設計用于EUV范圍(也就是說，在例如約13nm或約7nm的波長)的投射物鏡中，使用反射鏡(miiTor)作為光學組件用于成像過程。實際中出現(xiàn)的問題是:由于對EUV光源發(fā)射的輻射的吸收，以及由于在氫氣中的清洗，EUV反射鏡經(jīng)歷溫度的上升以及與此關(guān)聯(lián)的熱膨脹或變形，并且這種膨脹或變形繼而可導致光學系統(tǒng)的成像性質(zhì)的惡化。為了能夠評定這些效應，以及可能地補償它們，需要盡可能精確地確定反射鏡發(fā)熱的程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法和布置，其基本不損害光學系統(tǒng)的操作，并允許發(fā)熱狀況的可靠特征化。通過根據(jù)獨立權(quán)利要求1的特征的方法和根據(jù)獨立權(quán)利要求19的特征的布置來實現(xiàn)該目的。—種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中該反射鏡為EUV反射鏡，該方法包含以下步驟:-將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡上；-測定(ascertain)由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及-基于所述光學參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況。
·
在EUV投射物鏡中并在其操作期間直接進行以非接觸方式通過分析輸出測量光束而實現(xiàn)的確定溫度變化的操作，該輸出測量光束由輸入測量光束在與反射鏡相互作用之后產(chǎn)生，其中，依賴于涉及的相應實際結(jié)構(gòu)，如下文中所更詳細描述的，可利用光纖來提供以及傳遞走測量光。因而，在投射物鏡的典型抽真空的殼體中不需要附加的電子裝置，以及沒有雜散光被引入光學系統(tǒng)中。本方法尤其可利用測量布置來實現(xiàn)，該測量布置以分離模塊的形式與投射物鏡相連。在實施例中，測定至少一個光學參數(shù)的操作包含測定依賴于反射鏡材料的折射率的至少一個值。在該情況下，根據(jù)本發(fā)明，可以利用以下事實:典型地存在于EUV反射鏡的反射鏡材料中的低膨脹系數(shù)涉及折射率的相對顯著的溫度依賴性，其繼而使得可以以相對大的精度從對折射率的變化的測量來推斷反射鏡溫度的變化(如下文所更全面描述的)。在實施例中，測定至少一個光學參數(shù)的操作包含測定光程長度變化。在實施例中，測定至少一個光學參數(shù)的操作包含測定預定波長處的反射率。在另一實施例中，測定至少一個光學參數(shù)的操作包含測定輸出測量光束相對于輸入測量光束的光束偏轉(zhuǎn)。在另一實施例中，測定至少一個光學參數(shù)的操作包含測定輸出測量光束的波長。在實施例中，多個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡上。這些輸入測量光束尤其可以相對于光學系統(tǒng)的光軸的不同方位角偏轉(zhuǎn)至反射鏡上，以獲得關(guān)于反射鏡的溫度分布以及還可能關(guān)于與特定照明設定關(guān)聯(lián)的發(fā)熱效應的任何對稱性的信息。在實施例中，輸出測量光束由輸入測量光束穿過反射鏡至少一次來產(chǎn)生。本發(fā)明也涉及一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中，該方法包含以下步驟:
-將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡上；-測定由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及-基于所述光學參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況，-其中，輸入測量光束通過反射鏡的反射表面和反射鏡后側(cè)之間的區(qū)域至少一次。反射鏡包含基底和反射表面。因而，輸入測量光束穿過基底(對應于反射鏡的反射表面和反射鏡后側(cè)之間的區(qū)域)至少一次。尤其是，輸入測量光束可穿過基底至少一次，而未在反射鏡的(EUV)反射表面處反射。尤其是，輸出測量光束可由輸入測量光束多次穿過反射鏡(或相應地為反射鏡基底)來產(chǎn)生，由此，可以實現(xiàn)測量部分的長度的增加，以及因此獲得測量精度的提高。在實施例中，輸出測量光束可由輸入測量光束在布置于反射鏡處的光學兀件處的反射來產(chǎn)生。該光學元件可具有至少一個DBR (DBR= “分布式布喇格反射體”)。此外，該光學元件還可為表面發(fā)射激光器(VCSEL)。本發(fā)明還涉及一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中，該方法包含以下步驟:-將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡上；-測定由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及-基于所述光學參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況，
-其中，輸出測量光束由輸入測量光束在布置于反射鏡處的光學兀件處的反射來產(chǎn)生，其中該光學元件具有至少一個DBR。尤其是，反射鏡包含基底和反射表面，其中可將至少一個DBR提供在反射鏡的基底上。本發(fā)明還涉及一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中，該方法包含以下步驟:-將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡上；-測定由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及-基于所述光學參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況，-其中，輸出測量光束由輸入測量光束在布置于反射鏡處的光學兀件處的反射來產(chǎn)生，其中該光學元件為表面發(fā)射激光器(VCSEL)。尤其是，反射鏡包含基底和反射表面，其中可將VCSEL提供在反射鏡的基底上。本發(fā)明還包含如下實施例，其中輸入測量光束(來自光源)穿過反射鏡基底，以到達DBR或VCSEL，和/或以(從DBR或VCSEL)到達檢測器。在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，其中，反射鏡為EUV反射鏡，所述布置包含:-測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束；-檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生；以及-評估單元，用于基于所述參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況。在實施例中，測量光源單元具有多個測量光源。此外，檢測器單元可具有多個檢測器。尤其是，多個測量光源和/或多個檢測器可以相對于光學系統(tǒng)的光軸的不同方位角布置在反射鏡的周圍。在實施例中，多個測量光源和/或多個檢測器以矩陣方式布置。在另一方面，本發(fā)明還涉及一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，所述布置包含:-測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束；-檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生；以及-評估單元，用于基于所述參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況；-其中輸入測量光束穿過反射鏡的反射表面 和反射鏡后側(cè)之間的區(qū)域至少一次。在另一方面，本發(fā)明還涉及一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，所述布置包含:-測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束；-檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生；以及-評估單元，用于基于所述參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況；-其中，反射鏡包含基底和反射表面，以及其中至少一個DBR被提供在基底上。
在另一方面，本發(fā)明還涉及一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，所述布置包含:-測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束；-檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由輸入測量光束在與反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生；以及-評估單元，用于基于所述參數(shù)確定反射鏡的發(fā)熱狀況；-其中反射鏡包含基底和反射表面，以及其中至少一個表面發(fā)射激光器(VCSEL)被提供在基底上。在說明書和所附權(quán)利要求中闡明了本發(fā)明的進一步構(gòu)造。

下文利用在附圖中作為示例示出的實施例，更詳細地描述了本發(fā)明。


圖中:圖1示出了說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的測量布置的示圖；圖2示出了說明根據(jù)本發(fā)明的測量布置的另一實施例的示圖；圖3a_g示出了關(guān)于反射鏡的、根據(jù)本發(fā)明而實現(xiàn)的溫度調(diào)整或調(diào)節(jié)(regulation)的可能實施例的示圖；圖4-7示出了說明根據(jù)本發(fā)明的測量布置的其它實施例的示圖。
具體實施例方式下面，參考圖1至3來描述本發(fā)明的實施例，其中干涉測量地(如相關(guān)積分測量)進行對溫度引起的折射率變化的非接觸測量。圖1中通過示例示出了用于反射鏡101處的溫度測量的測量布置100。參考圖1，由激光光源(未示出)產(chǎn)生的線性偏振的激光光束105耦合進測量布置100,并首先入射到偏振中性(polarisation-neutral)或偏振無關(guān)的分束器110。本發(fā)明不限于此，例如涉及幾個微米(μ m)的波長的紅外激光器可用作測量光源。激光光束105耦合進測量布置100,使得入射至分束器110上的光的偏振方向相對于由入射光束、透射光束和反射光束限定的平面成45°的角度，因此作為結(jié)果，反射和透射光束就其對耦合進的光的總強度的比例而言是相同的。由分束器110透射的光穿過待測量的反射鏡101，在偏轉(zhuǎn)棱鏡120處被反射，且在再次穿過反射鏡101之后，穿過λ /4波片125，該λ /4波片將基本上為線性偏振的光(由于偏轉(zhuǎn)棱鏡120的可忽略的偏振影響)轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光。在此以及在以下的實施例中(以及如從圖中可獲悉的)，反射鏡101包含基底和反射表面?；桌缈捎刹牧现瞥桑纯砂牧匣蛴刹牧蠘?gòu)成，所述材料具有零交叉溫度(過零溫度(zero-crossingtemperature)),即溫度依賴性的熱膨脹系數(shù)(=熱膨脹的系數(shù))，該材料例如為ze_rodu1-Kor ULE 。如從圖1可獲悉的，輸入測量光束至少一次穿過反射鏡的基底，而未在反射鏡101的反射表面(圖1中的反射鏡的上表面，其為凹的)處反射。換句話說，輸入測量光束至少一次(在特定實施例中為兩次)穿過反射鏡101的反射表面和反射鏡101的后側(cè)(圖1中的反射鏡的下表面)之間的區(qū)域。偏振分束器130和140用于測量此后分別由分束器110透射及反射的成分。在第二偏振分束器140的下游，由分束器110透射的成分的偏振方向分別具有0°和90°的角度，利用光電二極管150和170分別測量關(guān)聯(lián)的光成分。在第一偏振分束器130的下游,在分束器110中反射的成分的偏振方向分別具有180°和270°的角度,利用光電二極管180和160分別測量關(guān)聯(lián)的光成分。因而，利用圖1的測量布置實現(xiàn)了四個推拉(push-pull)信號的相對干擾不敏感的評估。此外，圖1采用的測量布置提供在測量布置100的相同側(cè)耦合進和耦合出的測量(激光)光束，因此提供了光穿過反射鏡材料兩次，導致測量精度增加。實際上，在光學系統(tǒng)的光源已經(jīng)開始運轉(zhuǎn)或開啟之后，利用絕對溫度傳感器確定開始溫度或開啟溫度(例如1^=221^ ),并通過在開始時設零的計數(shù)器(counter)將開啟溫度用作參考溫度，然后對干涉測量中被測量的反射鏡101發(fā)熱時出現(xiàn)的干涉條紋進行計數(shù)。這樣，可通過等式⑴來測定反射鏡溫度的變化，例如精度程度在毫開爾文(mK)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明可實現(xiàn)的分辨程度例如為0.4mK。利用測量布置干涉測量地確定的光程長度差OPD和導致光程長度差OPD的溫度變化之間關(guān)系由下式給出:OPD ( δ ) =dn/d δ * Δ δ *L (I)其中δ表示溫度(單位為開爾文，K)，dn/dS表示折射率的溫度依賴性變化(單位為1/K)，以及L表示測量距離。對于所使用的各個反射鏡材料，dn/dS的值是已知的，例如在具有低熱膨脹程度的玻璃的情況下，dn/d δ >10*10-6ro根據(jù)本發(fā)明確定溫度的變化，可直接在EUV投射物鏡中以及在其運轉(zhuǎn)期間實現(xiàn)，為了該目的，例如測量光可通 過光纖來提供以及移走，由此測量布置可以分離模塊的形式與投射物鏡連接。該構(gòu)造具有的優(yōu)點是在投射物鏡的典型抽真空殼體中不需要附加的電子裝置，以及也沒有雜散光被引入光學系統(tǒng)中。應意識到，參考圖1描述的測量布置僅作為示例，并且也可能使用其他合適的測量布置。原則上，根據(jù)本發(fā)明的測量布置可根據(jù)所謂的零差方法(homodyne method)(即利用相同頻率的信號的疊加，如下所述)來操作，也可根據(jù)所謂的外差方法(heterodynemethod)(即利用不同頻率的信號的疊加)來操作。作為最后提及的原理的示例，也可使用在不同頻率的兩個激光器模式，只要通過應用外部磁場在共振腔中實現(xiàn)塞曼分裂(Zeemansplitting)使得產(chǎn)生兩個不同的偏振成分(分別具有右旋和左旋圓偏振)即可，該偏振成分繼而可通過偏振分離器(polarisation divider)來得到評估。參考圖2，可將根據(jù)本發(fā)明的測量布置實現(xiàn)為使得多個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡201上，其中測量光束分別以相互不同的方位角耦合進和耦合出。在圖2的實施例中，圍繞俯視圖中示出的反射鏡201布置了四個如參考圖1描述的測量布置，在圓周方向上各自互相偏移90°，其中，基于圖1的結(jié)構(gòu)，對于這些測量布置的每一個，這里示出了光電二極管250-253和偏轉(zhuǎn)棱鏡220-223的相應對。在各個情況中，可以根據(jù)特定要求可變地選擇測量布置的數(shù)目和方位角取向。例如，在另一實施例中，也可以圍繞待測量的反射鏡201以圓周方向上的方位角偏移關(guān)系設置具有參考圖1描述的結(jié)構(gòu)的八個測量布置。在該情況下，在上述對不同方位角的路徑長度變化的評估期間，可推導出溫度的相應變化以及與溫度變化有關(guān)的軸向方向上(關(guān)于系統(tǒng)的光軸)的變形。因而，可以以此方式來測定反射鏡的變形產(chǎn)生何種像差，該反射鏡的變形涉及例如由給定的照明設定引起的溫度變化。一旦已經(jīng)確定了反射鏡101或201的發(fā)熱狀況，就可開始合適的校正措施。參考圖3，下文示出了使用外部加熱或冷卻裝置可如何實現(xiàn)這些，以補償或均勻化出現(xiàn)的像差。傳統(tǒng)上，這例如通過向光束路徑中附加引入特定變形的光學元件來實現(xiàn)。參考圖3，下文描述了一替代方法(其中可以省略這種附加的變形的光學元件)。該方法基于以下事實:在通常使用的氣體環(huán)境(例如氪、氬等)中進行熱量傳輸時占主導地位的效應是熱傳導。為了該目的，圖3中示出的結(jié)構(gòu)包括在(例如水_)冷卻底板320上的珀耳帖(Peltier)元件310a…的矩陣式布置310。冷卻底板320用于考慮珀耳帖元件310a…的有限溫度范圍，其中可將珀耳帖元件310a…設定或保持在給定的溫度。典型地，不同的溫度范圍大約為60-80°C。通過冷卻底板320，可對該溫度范圍預定合適的偏置，以允許溫度降低至例如10°C或20°C。與珀耳帖元件310a…關(guān)聯(lián)的是測量傳感器330，其在示出的實施例中位于陶瓷基底325上，并直接測量溫度，相應的珀耳帖元件310a…將該溫度傳入反射鏡301中。合適的冷卻孔或加熱孔可布置在反射鏡的后側(cè)，其防止珀耳帖元件310a…彼此接觸以及防止在它們之間出現(xiàn)不想要的“串擾”。通過圖3中示出的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，并且例如由給定照明設定導致的反射鏡301的溫度變化可得到補償(因此例如不需要將特定變形的透射元件引入至光束路徑中)。盡管圖3中的結(jié)構(gòu)可有利地與反射鏡的溫度變化的特性化組合(參考圖1和2在上文中描述)，以便例如以 此方式基于測定的溫度變化來執(zhí)行溫度的調(diào)節(jié)，但是本發(fā)明不限于此。因此，在另一實施例中，也可獨立于溫度變化的測量而使用圖3的結(jié)構(gòu)或?qū)⑵渥鳛楠毩⒌膯卧褂?，以便例如依賴于相應照明設定來實現(xiàn)對反射鏡301的溫度的特定目的的影響，并因此實現(xiàn)反射鏡301的溫度變化的均勻化或反射鏡301的成像特性的優(yōu)化。如圖3d (以橫截面)和圖3e (以俯視圖)所示，冷卻或加熱孔或珀耳帖元件31(^..的布置和數(shù)量可依據(jù)為了實現(xiàn)盡可能均勻的溫度分布所涉及的相應特定要求而變化，同時圖3f (以截面)和圖3g(以俯視圖)示出了例如冷卻和加熱孔或珀耳帖元件在反射鏡后側(cè)上的同心布置。參考圖4等，下文描述了本發(fā)明的實施例，其中待測量的在反射鏡上連續(xù)設定的折射率或折射率梯度的變化被用于確定反射鏡的發(fā)熱狀況。為了示出測量原理，圖4首先示出了凹反射鏡形式的待測量的反射鏡401，光405從EUV光源(未示出)入射于其上，使得反射鏡401發(fā)熱。反射鏡401可在其后側(cè)上冷卻。因此，從光入射表面401a (其發(fā)熱最強)至反射鏡后側(cè)401b，存在折射率梯度。現(xiàn)在，如圖4所示，來自激光二極管410的光束411在橫向于EUV光405的傳播方向(即坐標系統(tǒng)中的Z方向)的方向(即X方向)上穿過反射鏡401而偏轉(zhuǎn)至位置檢測器420 (例如以CCD相機或CD陣列的形式)。亦可使用任何其他合適的光源來代替激光二極管410，其中優(yōu)選的是單色的，以避免折射率的波長依賴性的影響，并且選擇波長使得反射鏡401的材料是充分透明的。如從圖4可獲知的，輸入測量光束穿過反射鏡基底至少一次，而未在反射鏡401的反射表面(其為凹的，圖4中的上表面)上反射。換句話說，輸入測量光束穿過反射鏡401的反射表面和反射鏡后側(cè)401b之間的區(qū)域至少一次。垂直于由反射鏡401的發(fā)熱狀況產(chǎn)生的折射率梯度穿過反射鏡401的光束411由于光束橫截面上的折射率梯度而“看到(see)”不同的折射率。尤其是以圖形表示時，光束411的左手邊(其直徑可在例如l_5mm的范圍內(nèi)，且本發(fā)明不限于此)比光束411的右手邊經(jīng)歷更高或更低的折射率，這在光束411的橫截面上導致不同的傳播速度并因此導致光束411的偏轉(zhuǎn)。因此，在待測量的反射鏡401上連續(xù)設置的折射率梯度轉(zhuǎn)變?yōu)楣馐?11的位置變化，其可通過位置檢測器420來測量。應意識到，關(guān)于光束411穿過反射鏡410的構(gòu)造，本發(fā)明不限于圖4示出的幾何形狀。參考圖4所描述的測量原理的運作所必需的僅是，折射率梯度在垂直于光束411的傳播方向的方向上具有分量，使得因此提供波前的彎曲并因此提供光束411的束偏轉(zhuǎn)。在另一實施例中，也可由反射鏡401偏轉(zhuǎn)多個光束，只要激光二極管的相應布置(線性、矩陣形式或任何其他的)被沿著反射鏡布置(例如彼此的間隔為幾毫米)，以及利用合適的位置檢測器布置(例如四象限光電二極管或其他的形式，尤其是矩陣形式檢測器布置)來測定位置變化即可。因此，在另一些實施例中，也可由反射鏡401在不同的光束角度偏轉(zhuǎn)多個光束，由此還尤其可考慮反射鏡401的彎曲的光學有效表面的構(gòu)造(在示例中為凹的)以及反射鏡的溫度變化分別在X方向和I方向上的與此有關(guān)的變化。也可以圍繞反射鏡401在圓周方向上以方位角偏移的關(guān)系布置多個光源或激光二極管410，以提供關(guān)于反射鏡401的溫度分布以及與給定照明設定結(jié)合的發(fā)熱的任意對稱性的信息。這樣，可以考慮或測量反射鏡401的非均勻發(fā)熱效應，其與給定照明設定的使用相關(guān)。可通過在不同角度布置多個光源或激光二極管410或者還通過在反射鏡401上的反射性反射鏡側(cè)表面的合適構(gòu)造來實現(xiàn)多個光束以不同光束角度穿過反射鏡401的通路。在另一實施例中，也可通過利用合適的涂層(例如鋁)而具有反射特性的相應反射鏡側(cè)表面來增加測量部·分的長度，使得這提供結(jié)果(resulting)光束偏振的增加并因此提供測量精度的增加。當僅使用一個測量部分或激光二極管時，如圖4所示，若其布置在光入射表面410a的直接鄰近處(例如具有小于2mm的間距)或與其相切(tangentially)時，則可以是有利的，因為依賴于反射鏡401的相應構(gòu)造(尤其是當其由高導熱性的材料制成時)，要利用的折射率梯度可以在該區(qū)域中特別顯著。如圖4所示實現(xiàn)的確定折射率變化的操作亦可直接在EUV投射物鏡中實現(xiàn)，以及也可直接在EUV物鏡的操作期間實現(xiàn)，為此目的，例如可通過光纖來提供和轉(zhuǎn)移走測量光。該設計構(gòu)造具有的優(yōu)點是，在投射物鏡的典型抽真空的客體中不需要附加的電子裝置，并且也沒有雜散光被弓I入光學系統(tǒng)中。在上述測量程序之前，可執(zhí)行校準(calibration)操作，在該校準期間，測定光束411的位置變化和反射鏡401的溫度變化之間的關(guān)系，用于溫度變化的預定和特定設定的值。盡管使用凹反射鏡401的示例來描述了參考圖4所述的測量原理，但本發(fā)明不限于此。因此，例如，反射鏡也可為凸彎曲的或平面的。尤其是，例如當在反射鏡的后側(cè)上進行主動冷卻時，在所有的反射鏡材料內(nèi)提供測量程序所需的折射率梯度，使得光束410也可以在離光學有效表面401a的更大間距處穿過，且該光學有效表面401a的曲率不再起重要作用。然而，即使在大致于反射鏡材料內(nèi)的幾個毫米的距離上并因此僅在光學有效表面401a的直接鄰近處產(chǎn)生折射率梯度的情況中，如前所述，穿過反射鏡401的光束411的構(gòu)造也可以不同的光束角度來實現(xiàn)，并因此可適配于光學有效表面401a的彎曲。根據(jù)另一些實施例，為了通過圖4的測量裝置來抑制干涉測量噪聲，以及增加測量精度，可以采用鎖定(lock-1n)過程。這樣，可以考慮以下事實:在投射曝光設備的操作期間，典型地以脈沖方式進行照明，其中設計用于EUV的投射曝光設備中的典型頻率可在IOkHz附近，使得在一些情況下，在反射鏡材料中，溫度梯度也可以對應頻率再次建立和減低。參考圖5至7，下文描述本發(fā)明的進一步實施例，其基于半導體層的折射率隨著溫度的變化。這些半導體層可為所謂的DBR(= “分布布喇格反射體”)形式。DBR具有高折射率和低折射材料(例如AlGaAs和GaAs半導體)的交替布置，其使得在例如利用I μ m波長的光的照射時，光的一部分在每個第二分界面處被反射回去。如圖5所示，將這樣的DBR 610施加至待測量的反射鏡610 (包含基底和反射表面)，實踐中，這在反射鏡601的光學未使用區(qū)域中實現(xiàn)。尤其是，DBR 610可施加至反射鏡601的反射鏡基底。例如可通過銀傳導粘合劑或銦實現(xiàn)接觸，以在反射鏡601和DBR 610之間的過渡處實現(xiàn)盡可能低的阻抗。作為與反射鏡601接觸的結(jié)果，DBR 610保持在反射鏡601的溫度。波長優(yōu)選為在紅外范圍內(nèi)(例如在λ ^lym)的光源620 (例如激光二極管)將測量光偏轉(zhuǎn)到DBR 610上，并且合適的檢測器630 (例如CXD相機)測量在DBR 610處偏轉(zhuǎn)的光。本發(fā)明也包含如下實施例:其中來自光源620的輸入測量光束穿過反射鏡基底以到達DBR 610和/或以(從DBR 610)到達檢測器630。使用紅外光尤其合適，因為在紅外范圍內(nèi)溫度對反射率曲線的影響明顯比例如EUV光大。與上述實施例的測量布置相似，圖5的測量布置600具有以完全非接觸的方式實現(xiàn)測量的優(yōu)點。

如圖5所示，作為將DBR 610安裝至待測量的反射鏡601的結(jié)果，反射鏡601的溫度變化導致反射譜的移動，因為折射率、帶隙以及DBR 610的層厚度(作為熱膨脹的結(jié)果)由于溫度的變化而變化。反射鏡601的溫度變化因此可從涉及反射鏡601的溫度變化的DBR 610的反射率的變化來推導。根據(jù)參考圖6和7描述的另一測量原理，光學元件710也可安裝在待測量的反射鏡701 (包含基底和反射表面)上，其中兩個DBR組合在具有激光有源區(qū)的元件710中，以產(chǎn)生表面發(fā)射激光器(VCSEL)。尤其是，光學元件710可施加在反射鏡701的反射鏡基底上。光必須被反射至兩個DBR之間以及從兩個DBR之間反射，以激活激光有源區(qū)。在溫度變化時，DBR的反射能力變化，此外還發(fā)生DBR之間的激光活有源區(qū)的熱膨脹，使得溫度的變化涉及表面發(fā)射激光器(VCSEL)的基本發(fā)射模式的變化，繼而如圖6所示利用光譜儀730確定該變化。換句話說，反射鏡701的溫度變化最終導致表面發(fā)射激光器(VCSEL)所發(fā)射的光的波長的位移，其中依賴于反射鏡701的溫度的該位移典型地可在0.2-0.3nm/K的范圍內(nèi)。在該情況下，例如根據(jù)本發(fā)明合適的表面發(fā)射激光器(VCSEL)基于AlGaAs和GaAs半導體，其可具有在SOOnm和IlOOnm之間的范圍內(nèi)的發(fā)射波長。本發(fā)明還包含如下實施例:其中來自光源720的輸入測量光束穿過反射鏡基底以到達光學元件710和/或以到達(從光學元件710)光譜儀730。
在另一些實施例中，也可使用量子級聯(lián)激光器來代替VCSEL，該量子級聯(lián)激光器可通過微波(通過使用微波源，而不是光源710)來激發(fā)。因為利用上文中參考圖6描述的測量原理而使用的、表面發(fā)射激光器的發(fā)射波長的變化，還出現(xiàn)在反射鏡溫度輕微變化(例如僅0.01K)的情況中，所以對溫度分辨率的限制因素最終是光譜儀730的波長分辨率。在該方面，可用的標準光譜儀已經(jīng)可以實現(xiàn)
0.3-0.5K范圍內(nèi)的溫度分辨率。例如，高達0.05-0.1K的更高級別的溫度分辨率是可能的，例如當使用傅里葉變換光譜儀時，該傅里葉變換光譜儀允許低于0.1nm的范圍的波長分辨率級別(典型地在0.035mm和1.5 μ m之間))。關(guān)于在圖5和圖6的測量布置中使用的測量光源620或720的工作波長，在參考圖6所描述的方法的情況下，它們優(yōu)選在反射率曲線的中心附近，使得關(guān)于激光有源區(qū)實現(xiàn)盡可能顯著的效應(其中，溫度的變化尤其導致帶隙的變化和激光有源區(qū)的熱膨脹)。相反，在上文參考圖5所描述的方法的情況下，優(yōu)選選用在反射譜R(X)的邊緣的區(qū)域中的工作波長，使得溫度變化對DBR 610的反射率的影響盡可能大或達到其最大值。圖7以示例方式示出了特定測量布置，其中以表面發(fā)射激光器形式的、安裝在待測量的反射鏡801上的光學元件810被光學地泵浦，由此避免了至表面發(fā)射激光器的電饋線，且使非接觸測量變得可能。為了該目的，如圖7所示，具有玻璃纖維連接的、商業(yè)上可得的激光二極管820用作泵浦源，其中將與表面發(fā)射激光器的波長不同的波長選擇作為激光二極管820的波長。在該情況下，泵浦光在能量方面應高于激光發(fā)射且在DBR的阻帶之外。通過玻璃纖維805和分束器830，以及UHV兼容的玻璃纖維傳輸裝置840將激光二極管820的光傳遞到投射曝光設備的投射物鏡的真空室中。在那里，可經(jīng)過UHV兼容的玻璃纖維將光進一步傳遞至投射物鏡的一個或多個反射鏡801的相應測量點。在玻璃纖維末端的合適準直光學系統(tǒng)(未不出)將光聚焦在反射鏡801的表面發(fā)射激光器810上,并再次將由表面發(fā)射激光器810發(fā)出的光耦合進玻璃纖維805。準直光學系統(tǒng)可具有這樣的設計構(gòu)造，使得表面發(fā)射激光器810或VCSEL芯片具有0.5*0.5mm2的尺寸。發(fā)射的光通過玻璃纖維805傳回至分束器830，并從那里通過邊緣濾波器(edge fiIter)(其衰減泵浦波長)而耦合進檢測器860。在圖7的結(jié)構(gòu)中采用的，將泵浦光耦合進和耦合出表面發(fā)射激光器810，并還將由表面發(fā)射激光器810發(fā)射的光耦合進同一玻璃纖維805，具有不需要附加的玻璃纖維的優(yōu)點。另一方面，與例如在反射鏡表面的旁邊或平行于反射鏡表面的方向上的光學泵浦(其原則上也是可以的)相比，還可以防止將不期望的雜散光引入到光學系統(tǒng)中。分別使用的組件(DBR或VCSEL)關(guān)于待測量反射鏡的熱接觸在參考圖5_7所描述的實施例中都分別是必需的，但是在其他方面，所討論的組件(DBR或VCSEL)的“交流(interrogation)”是非接觸方式。與上述實施例類似,也可使用多個相應使用的組件(DBR或VCSEL)，其繼而例如可以矩陣式布置來實現(xiàn)。即使參考特定實施例而已描述了本發(fā)明，但是例如通過單獨實施例的特征的組合和/或交換，大量變型和替代實施例對本領域技術(shù)人員而言仍將是顯而易見的。因而，本領域技術(shù)人員應意識到，本發(fā)明也包含這種變型和替代實施例，且本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求及其等同方式來限 制。
權(quán)利要求
1.一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中所述反射鏡為EUV反射鏡，以及其中所述方法包含以下步驟: a)將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)上； b)測定由所述輸入測量光束在與所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及 c)基于所述光學參數(shù)確定所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的所述發(fā)熱狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟b)中，測定所述至少一個光學參數(shù)的操作包含測定依賴于所述反射鏡材料的折射率的至少一個值。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在步驟b)中，所述測定所述至少一個光學參數(shù)的操作包含測定光程長度變化。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其特征在于:在步驟b)中，所述測定所述至少一個光學參數(shù)的操作包含測定預定波長處的反射率。
5.如前述權(quán)利要求任 一項所述的方法，其特征在于:在步驟b)中，所述測定所述至少一個光學參數(shù)的操作包含測定所述輸出測量光束相對于所述輸入測量光束的光束偏轉(zhuǎn)。
6.如前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于:在步驟b)中，所述測定所述至少一個光學參數(shù)的操作包含測定所述輸出測量光束的波長。
7.如前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于:步驟a)包含將多個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)上。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于:以相對于所述光學系統(tǒng)的光軸的不同方位角，將所述輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)上。
9.如前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于:所述輸出測量光束由所述輸入測量光束穿過所述反射鏡(101、201、401)至少一次而產(chǎn)生。
10.一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中，所述方法包含以下步驟: a)將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)上； b)測定由所述輸入測量光束在與所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及 c)基于所述光學參數(shù)確定所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的所述發(fā)熱狀況； 其中，所述輸入測量光束穿過所述反射鏡(101、201、401)的反射表面和反射鏡后側(cè)之間的區(qū)域至少一次。
11.如權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于:所述輸出測量光束由所述輸入測量光束多次穿過所述反射鏡(101、201、401)而產(chǎn)生。
12.如前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于:所述輸出測量光束由所述輸入測量光束在布置于所述反射鏡(601、701、801)處的光學元件(601、701、801)處的反射而產(chǎn)生。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于:所述反射鏡(601、701、801)具有至少一個 DBR。
14.一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中，所述方法包含以下步驟:a)將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)上； b)測定由所述輸入測量光束在與所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及 c)基于所述光學參數(shù)確定所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的所述發(fā)熱狀況； 其中，所述輸出測量光束由所述輸入測量光束在布置于所述反射鏡(601、701、801)處的光學元件(601、701、801)處的反射而產(chǎn)生，其中所述光學元件(601、701、801)具有至少一個 DBR。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法，其特征在于:所述光學元件(701、801)為表面發(fā)射激光器(VCSEL)。
16.一種確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的方法，其中，所述方法包含以下步驟: a)將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)上； b)測定由所述輸入測量光束在與所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及 c)基于所述光學參數(shù)確定所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的所述發(fā)熱狀況； 其中，所述輸出測量光束由所述輸入測量光束在布置于所述反射鏡(601、701、801)處的光學元件(601、701、801)處的反射而產(chǎn)生，其中所述光學元件(701、801)為表面發(fā)射激光器(VCSEL)。
17.如前述權(quán)利要求任 一項所述的方法，其特征在于:在步驟b)中，測定所述光學參數(shù)的步驟以干涉測量的方式實現(xiàn)。
18.如前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于:在所述微光刻投射曝光設備的操作期間，進行步驟a)、b)和/或C)。
19.一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，其中，所述反射鏡為EUV反射鏡，所述布置包含: 測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束； 檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由所述輸入測量光束在與所述反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生；以及 評估單元，用于基于所述參數(shù)確定所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的所述發(fā)熱狀況。
20.如權(quán)利要求19所述的布置，其特征在于:所述測量光源單元具有多個測量光源。
21.如權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的布置，其特征在于:所述檢測器單元具有多個檢測器。
22.如權(quán)利要求20或權(quán)利要求21所述的布置，其特征在于:多個測量光源和/或多個檢測器以相對于所述光學系統(tǒng)的光軸的不同方位角布置在所述反射鏡周圍。
23.如權(quán)利要求20至22中任一項所述的布置，其特征在于:多個測量光源和/或多個檢測器以矩陣方式布置。
24.如權(quán)利要求19至23中任一項所述的布置，其特征在于:所述布置構(gòu)造為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的方法。
25.一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，其中，所述布置包含: 測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束； 檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由所述輸入測量光束在與所述反射鏡的相互作用之后產(chǎn)生；以及 評估單元，用于基于所述參數(shù)確定所述反射鏡(101、201、401、601、701、801)的所述發(fā)熱狀況； 其中，所述輸入測量光束穿過所述反射鏡(101、201、401)的反射表面和反射鏡后側(cè)之間的區(qū)域至少一次。
26.一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，其中，所述布置包含: 測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束； 檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由所述輸入測量光束在與所述反射鏡的相互作用之后而產(chǎn)生；以及 評估單元，用于基于所述參數(shù)確定所述反射鏡(601、701、801)的所述發(fā)熱狀況； 其中，所述反射鏡(601、701、801)包含基底和反射表面，以及其中，在所述基底上提供至少一個DBR。
27.一種用于確定光學系統(tǒng)中，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡的發(fā)熱狀況的布置，其中，所述布置包含: 測量光源單元，用于產(chǎn)生至少一個輸入測量光束； 檢測器單元，用于測定至少一個輸出測量光束的光學參數(shù)，該輸出測量光束由所述輸入測量光束在與所述反射鏡的相互作用之后而產(chǎn)生；以及 評估單元，用于基于所述參數(shù)確定所述反射鏡(701、801)的所述發(fā)熱狀況； 其中，所述反射鏡(701、801)包含基底和反射表面，以及其中，所述基底上提供至少一個表面發(fā)射激光器(VCSEL)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定在光學系統(tǒng)，尤其是微光刻投射曝光設備中的反射鏡(101、201、401、601、701、801)的發(fā)熱狀況的方法和布置。在實施例中，反射鏡為EUV反射鏡，以及根據(jù)本發(fā)明的方法包含以下步驟將至少一個輸入測量光束偏轉(zhuǎn)至反射鏡(101、201、401、601、701、801)上；測定由輸入測量光束在與反射鏡(101、201、401、601、701、801)的相互作用之后產(chǎn)生的至少一個輸出測量光束的至少一個光學參數(shù)；以及基于所述參數(shù)確定反射鏡(101、201、401、601、701、801)的發(fā)熱狀況。
文檔編號G01M11/00GK103250101SQ201180056581
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者P.沃格特, M.赫爾曼, O.迪爾, A.G.馬喬 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司