(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビーム路を形成する複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と、
少なくとも１つの前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と、基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定する距離測定システム（３０，１３０，２３０）と、を備え、
前記距離測定システムは、周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）を備え、前記周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）は、コム状の周波数スペクトルで測定放射（３６，２３６）を発生するよう構成され、
複数の前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）にわたって延在する測定ビーム路が形成されることを特徴とするマイクロリソグラフィー用の投影露光装置。
【請求項２】
露光ビーム路を形成する複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と、
前記複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）の少なくとも１つと、基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定する距離測定システム（３０，１３０，２３０）と、を備え、
前記距離測定システムは、周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）を備え、前記周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）は、コム状の周波数スペクトルで測定放射（３６，２３６）を発生するよう構成され、
測定されるべき前記少なくとも１つの光学素子（Ｍ１−Ｍ６）はプローブ素子（４４）を備え、前記プローブ素子は、入射する測定放射（３６ａ）の一部（３６ｂ）を入射方向に反射し、前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）のさらなる１つに前記入射する測定放射のさらなる一部（３６ｃ）を反射するよう構成されることを特徴とするマイクロリソグラフィー用の投影露光装置。
【請求項３】
露光ビーム路を形成する複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と、
前記複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）の少なくとも１つと、基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定する距離測定システム（３０，１３０，２３０）と、を備え、
前記距離測定システムは、周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）を備え、前記周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）は、コム状の周波数スペクトルで測定放射（３６，２３６）を発生するよう構成され、
前記露光ビーム路は、露光放射を導くよう構成され、前記測定された少なくとも１つの光学素子は、前記露光放射用のミラー面、および前記測定された少なくとも１つの光学素子の周縁部に前記ミラー面側で配置されたプローブ素子（４４）を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィー用の投影露光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（３０，１３０，２３０）は、前記光学素子の複数の測定位置について、前記少なくとも１つの光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と前記基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定するよう構成され、
評価デバイスをさらに備え、前記評価デバイスは、前記測定から、複数の自由度で基準素子に関する光学素子の位置を決定するよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（３０，１３０，２３０）は、前記少なくとも１つの光学素子（Ｍ１−Ｍ６）の振動挙動をモニタするよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、
前記周波数コム発生器（３２，１３２，２３２）は、パルスフェムト秒レーザーを含むことを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、
前記周波数コム発生器（３２）は、コム状の周波数コムを用いてパルス測定放射（３６）を発生するよう構成され、前記距離測定システム（３０）は、さらなる周波数コム発生器（３４）を備え、前記周波数コム発生器（３４）は、コム状の周波数スペクトルを同様に用いてパルス比較放射（３５）を発生させるよう構成され、前記比較放射（３５）のパルス繰り返し数は測定放射（３６）のパルス繰り返し数とは異なることを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の投影露光装置において、
前記基準素子（４０）は、前記測定放射（３６）から基準放射を分岐するよう構成され、前記距離測定システム（３０）は、さらに、
前記測定放射（３６）で測定されるべき前記少なくとも１つの光学素子を照射する照射デバイス（３１）と、
比較放射（３５）を、前記基準放射（４１）及び前記少なくとも１つの照射された光学素子（Ｍ１−Ｍ６）との相互作用後の前記測定放射（３６）と重ね合わせる重ね合わせ素子（４２）と、
前記重ね合わせの時間的な強度プロファイルを記録し、前記照射された素子（Ｍ１−Ｍ６）と前記基準素子（４０）との間の距離を決定するよう構成される検知デバイス（４３）と、を備える投影露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の投影露光装置において、
前記検知デバイス（４３）は、さらに、前記基準放射（４１）と、前記測定放射（３６）との間の伝播時間の差を決定し、そこから前記照射された素子（Ｍ１−Ｍ６）と前記基準素子（４０）との間の前記距離の概略値を決定するよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の投影露光装置において、
前記測定ビーム路は、作用を受けた各光学素子で、測定放射（３６）の各部分（３６ｂ）が前記距離測定システム（３０）の方に反射し返されるよう、複数の前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）にわたって延在することを特徴とする投影露光装置。
【請求項１１】
請求項２又は３に記載の投影露光装置において、
作用を受けた各光学素子で、測定放射（３６）の各部分（３６ｂ）が前記距離測定システム（３０）の方に反射し返されるよう、複数の前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）にわたって延在する測定ビーム路が形成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１２】
請求項１または３に記載の投影露光装置において、
測定される前記少なくとも１つの光学素子（Ｍ１−Ｍ６）はプローブ素子（４４）を備え、前記プローブ素子は、入射する測定放射（３６ａ）の一部（３６ｂ）を入射方向に反射し、前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）のさらなる１つに入射する測定放射のさらなる一部（３６ｃ）を反射するよう構成された投影露光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（３０）は、複数の測定照射源（５０）を有する照射デバイスをさらに備え、個々の前記測定照射源（５０）は、異なる位置でそれぞれ前記測定放射（３６）を用いて、測定される前記少なくとも１つの光学素子（Ｍ１−Ｍ６）を照射するよう配置されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（１３０）は、前記基準素子（１４０）と測定される前記光学素子（Ｍ）との間に配置された光共振器（１５２）を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（１３０）は、波長調整可能な放射源（１５６）、及び結合デバイス（１６０）を備え、前記結合デバイスは、前記調整可能な放射源（１５６）の光周波数を、前記光共振器（１５２）の共振周波数に結合するよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（１３０）は、周波数測定デバイス（１６４）をさらに備え、前記周波数測定デバイス（１６４）は、前記周波数コム発生器（１３２）を備え、前記調整可能な放射源（１５６）の光周波数を測定するよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（２３０）は、
少なくとも２つの、コム状の周波数スペクトルの光学周波数を有する測定放射（２３６）で測定されるべき前記少なくとも１つの光学素子に照射する照射デバイス（２３１）と、
多波長干渉計によって測定されるべき前記光学素子との相互作用後に前記測定放射（２３６）を評価するよう構成されている干渉計（２６８）と、を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の投影露光装置において、
前記距離測定システム（２３０）は、波長走査干渉法を行うよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１９】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投影露光装置において、
ＥＵＶ照射を用いて動作するよう構成されることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２０】
露光ビーム路を形成する複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）を備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置（１０）における距離測定方法において、
コム状の周波数スペクトルを用いて測定放射（３６，１３６）を発生させるステップと、
前記コム状の周波数スペクトルでの放射（３６，１３６）を用いて前記投影露光装置（１０）における、少なくとも１つの前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を、複数の前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）にわたって延在する測定ビーム路を形成することによって測定するステップと、を含む距離測定方法。
【請求項２１】
露光ビーム路を形成する複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と、基準素子（４０，１４０，２４０）と、少なくとも１つの前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定する距離測定システム（３０，１３０，２３０）とを備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置（１０）における距離測定方法において、
コム状の周波数スペクトルを用いて測定放射（３６，１３６）を発生するステップと、
入射する測定放射（３６ａ）の一部（３６ｂ）を入射方向に反射するステップと、
前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）のさらなる１つに前記入射する測定放射のさらなる一部（３６ｃ）を反射するステップと、
前記コム状の周波数スペクトルでの放射（３６，１３６）を用いて前記投影露光装置（１０）における、少なくとも１つの前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定するステップと、を含む距離測定方法。
【請求項２２】
露光ビーム路を形成する複数の光学素子（Ｍ１−Ｍ６）を備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置（１０）における距離測定方法において、
コム状の周波数スペクトルを用いて測定放射（３６，１３６）を発生するステップと、
前記コム状の周波数スペクトルでの放射（３６，１３６）を用いて前記投影露光装置（１０）における、少なくとも１つの前記光学素子（Ｍ１−Ｍ６）と基準素子（４０，１４０，２４０）との間の距離を測定するステップと、を含み、
前記測定された少なくとも１つの光学素子は、露光放射線用のミラー面、および前記測定された少なくとも１つの光学素子の周縁部に前記ミラー面側で配置されたプローブ素子（４４）を有する距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１２年７月１９日に出願された出願番号10 2012 212663.5の独国特許出願を基礎として優先権を主張する。この出願における開示全体は、参照によって本出願に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本出願の発明は、露光ビーム路を形成する複数の光学素子を備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置に関する。さらに、本投影露光装置は、距離測定システムを備える。本発明はさらに、マイクロリソグラフィー用の投影露光装置における距離測定の方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
生産効率の高いマイクロリソグラフィー用の投影露光装置は、例えば、レチクル及びウエハーのスキャニング動作の間に発生するような振動励起に高い感度で反応する。このような振動励起によって投影露光装置の光学素子が、ビーム路内の所望の位置から偏り、画像収差に至る。この影響を最小化するための１つの方法によれば、継続的に光学素子の位置が測定される。測定された偏位に関して、対応して補正の測定が行われる。容量性又は可動コイル状の動的センサが、位置測定のために想定される。このようなセンサは、設計に基づく方法において、測定されるべき領域の非常に近くに位置しなければならず、このため熱ドリフトのようなドリフトに至って、センサの測定精度を下げてしまう。さらに、このセンサは光学素子の動的振舞いに対しても悪影響を及ぼし得る。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題を解決することができ、特に、同時に光学素子の動的振舞いをできるだけ損なうことなく、改善された光学素子上で距離測定を行うことができる、距離測定システムを備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置、及び投影露光装置における距離測定方法を提供することである。好ましくは、距離測定は、比較的、長い距離、離れてなされる。
【０００５】
上述の目的は、例えば、露光ビーム路を形成する複数の光学素子を備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置を用いた本発明によって達成することができる。さらに、投影露光装置は、少なくとも１つの光学素子と基準素子との間の距離を測定する距離測定システムを備える。本距離測定システムは、コム状の周波数スペクトルで電磁放射線を発生するよう構成された周波数コム発生器を備える。
【０００６】
コム状周波数スペクトルは、均一の間隔に配置された複数の別個の線を有する周波数スペクトルを意味すると理解される。この状況における別個の線とは、線幅が、それぞれ隣接する線への距離の最大でも１／１０、特には最大でも１／１００又は１／１０００である線である。
【０００７】
すなわち、本発明による距離測定システムは、関連する光学素子上の少なくとも１つの測定位置について、光学素子の少なくとも１つと基準素子との間の距離を測定する。例えば、光学素子は、投影露光装置の露光ビーム路のレンズ素子又はミラーとすることができる。距離測定システムは、周波数コム発生器を備える。後者は、以降でより詳細に説明されるように、距離測定システムにおいて様々な方法で用いられる。このような周波数コム発生器を用いることによって、非常に高い精度で距離測定を行うことができる。同時に、測定は、比較的、長距離から光学的に又は非接触になされ、その結果、光学素子の動的振舞いが損なわれることはない。
【０００８】
本発明による一実施形態によれば、距離測定システムは、光学素子の複数の測定位置について、少なくとも１つの光学素子と基準素子との間の距離を測定するよう構成される。さらに、本距離測定システムは、測定から、複数の自由度で基準素子に関連する光学素子の位置を決定する評価装置を備える。自由度は、ｘ，ｙ，及び／又はｚ方向での移動、及び／又はｘ，ｙ，及び／又はｚ軸についての偏向又は回転を含むことができる。一の変形によれば、評価デバイスは、６自由度、すなわち３つの移動自由度、及び３つの回転自由度における位置を決定するよう構成される。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、少なくとも１つの光学素子の振動挙動をモニタするよう構成される。このため、距離測定は短い時間間隔で繰り返される。例えば、振動挙動は経時的な距離変動から生じる。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態によれば、周波数コム発生器は、フェムト秒パルスレーザーを含む。このことは、フェムト秒域でのパルス持続時間を有するパルスレーザーを意味することと理解される。これは、例えば、モード同期チタンサファイアレーザーとすることができる。代替として、周波数コム発生器は、電気光学モジュレータを含む線形光学キャビティによって形成することもできる。このような線形光学キャビティは、例えば、図３、及びOptics Express, Vol.14, No.2, 2006 pages644-654に掲載されたYouichi Bitoらによる「"Accurate wide-range displacement measurement using tunable diode laser and optical frequency comb generator」という題の文献の関連する記載によって知られている。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態によれば、周波数コム発生器は、コム状の周波数コムを用いてパルス測定放射を生成するよう構成され、距離測定システムは、さらなる周波数コム発生器を備え、この周波数コム発生器は、同様にコム状の周波数スペクトルを用いてパルス比較放射を発生し、比較放射のパルス比は測定放射のパルス比とは異なる。本実施形態の一の変形において、基準素子は測定放射から基準放射を分岐させるよう構成される。距離測定システムは、さらに、測定放射を用いて測定した少なくとも１つの光学素子を照射する照射デバイスを備える。さらに、距離測定システムは、比較放射を、少なくとも１つの照射される素子との相互作用後の基準放射及び測定放射と重ね合わせる重ね合わせ素子を備える。さらに、距離測定システムは、検知デバイスを備え、検知デバイスは重ね合わせ強度の時間特性を記録し、検知された強度特性から照射された素子と基準素子との間の距離を決定するよう構成される。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態によれば、検知デバイスは、基準放射と測定放射との間の伝播時間の差を決定し、そこから照射された素子と基準素子との間の距離の概略値を決定するよう構成される。この概略値は、距離の初期値とすることができ、引き続き、重ね合わせ周波数コムの重ね合わせによって生成される微細構造の評価によって、より正確な距離の値を決定することができる。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態によれば、投影露光装置には、作用する光学素子のそれぞれで、測定放射の部分それぞれが距離測定システムに反射し返されるように、複数の光学素子に渡り延在している測定ビーム路が形成されている。一の変形例によれば、検知デバイスは、基準放射と反射した各測定放射との間の各伝播時間の差を決定し、決定された伝播時間から、露光ビーム路内で互いに作用を受けた光学素子の相対配置を決定するよう構成される。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、測定される少なくとも１つの光学素子はプローブ素子を有し、プローブ素子は、入射する測定放射の一部を入射方向に反射し、入射する測定放射のさらなる一部をさらなる光学素子のうちの１つの方に反射するよう構成される。一の変形によれば、測定されるべき光学素子の少なくとも１つは、照射された光学素子の周縁部に沿ってリング状に配置される、このようなプローブ素子を複数、有する。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、複数の測定放射源を有する照射デバイスをさらに備え、個々の測定放射源は、その都度、異なる位置で測定放射を用いて測定される、少なくとも１つの光学素子を照射するよう配置されている。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、基準素子と測定されるべき光学素子との間に配置された光共振器を備える。このような光共振器は２つのミラーによって形成することができ、そのうち１つのミラーは基準素子に配置され、他のミラーは測定されるべき光学素子に配置される。一の変形によれば、光共振器はファブリー・ペロー共振器として実現される。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、波長の調整が可能な放射源及び結合デバイスを備え、結合デバイスは、調整可能な放射源の光周波数を光共振器の共振周波数に結合するよう構成される。そのため、時間的プロファイルに関して、調整可能な放射源の光周波数は光共振器の光周波数に続いて発生する。
【００１８】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、周波数測定デバイスをさらに備え、周波数測定デバイスは、周波数コム発生器を備え、調整可能な放射源の光周波数を測定するよう構成される。光共振器のミラーの距離は、測定された光周波数から決定することができる。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、コム状の周波数スペクトルの光周波数を少なくとも２つ有する測定放射を用いて測定されるべく、少なくとも１つの光学素子に照射する照射デバイスを備える。さらに、距離測定システムは、干渉計を備え、干渉計は、複数の波長干渉計によって測定されるべき光学素子との干渉後の測定放射を評価するよう構成される。
【００２０】
本発明のさらなる実施形態によれば、距離測定システムは、波長走査干渉法を実行するよう構成される。前述の多波長走査干渉法及び波長走査干渉法のいずれも、CIRP Annals -Manufacturing Technology 59 (2010), pages 555〜558に掲載されているS. Hyunらの 「Absolute distance measurement using the frequency comb of a femtosecond laser」という題の文献から当業者に知られている。本文献において、多波長干渉法は、ＭＷＩとして示されており、波長走査干渉計は、ＷＳＩとして示されており、それらは、pages 555〜557に渡っての「Multi- wavelength generation」という題の第２章に記載されている。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、投影露光装置は、ＥＵＶ照射を用いた動作のために構成される。これは、基板上のマスク構造を撮像するためのＥＵＶ照射を露光放射として用いる投影露光装置を意味すると理解されるだろう。ＥＵＶ照射は、１００ｎｍより短い波長を有する、特にほぼ１３．５ｎｍ又はほぼ６．８ｎｍの波長を有する照射を意味すると理解されるべきである。代替の実施形態によれば、投影露光装置は、ＶＵＶ照射を用いた運転のために構成することもでき、すなわち、照射は、例えば１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、又は３６５ｎｍの波長を有する。
【００２２】
本発明によって、マイクロリソグラフィーのための投影露光装置における距離測定方法が、さらに提供される。投影露光装置は、露光ビーム路を形成する複数の光学素子を備える。本方法は、コム状の周波数スペクトルで電磁放射を生成するステップと、少なくとも１つの光学素子と、コム状の周波数スペクトルでの照射を用いるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置の基準素子との間の距離を測定するステップとを含む。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、測定は、上述の実施形態のうちの１つにおける距離測定システムによってなされる。
【００２４】
本発明の投影露光装置の上述の実施形態で示される特徴は、本発明による方法に対応して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明における、上述の、及びさらなる有利な特徴が、以降の例示的な実施形態の詳細な説明において、添付の概略図を参照して説明される
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に統合された光学距離測定システムを備えるマイクロリソグラフィー用の投影露光装置において、投影露光装置における１つ以上の光学素子と基準素子との間の距離を測定し、２つの周波数コム発生器を備える投影露光装置を示す。
【図２】図１のIIで示される領域を詳細に示す。
【図３】本発明の一実施形態における図１による距離測定のための測定ビーム路の例示を示す。
【図４】光学距離測定システムによって発生された測定放射を用いた照射のために配置されるプローブ素子を備える、図１による投影露光装置の光学素子の平面図である。
【図５】図１の距離測定システムにおける複数の測定放射源の例示的な配置を示す。
【図６】図１の周波数コム発生器のうちの１つによって発生される放射の電界強度と、光周波数の関数としての測定放射の強度との例示的な説明を示す。
【図７】図１の投影露光装置用の光学距離測定システムの発明によるさらなる実施形態である。
【図８】図１の投影露光装置用の光学距離測定システムの発明によるさらなる実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
例示の実施形態又は以降で説明される実施形態において、機能的又は構造的に互いに同様の素子は、同一の又は同様の参照符号が付される。そのため、特定の例示的な実施形態の個々の素子の特徴を理解するために、他の例示的な実施形態又は本発明の一般的な説明を参照するべきである。
【００２８】
投影露光装置の説明を容易にするために、図面は、図に記載されている素子の位置関係を表すデカルトｘｙｚ座標系を示す。図１において、ｙ軸は図面の平面に垂直な方向に伸び、ｘ軸は右方向に伸び、そしてｚ軸は上方に伸びている。
【００２９】
図１は、マイクロリソグラフィー用の投影露光装置１０の実施形態を説明する。投影露光装置１０は、ウエハーの形態の基板１４上にレチクル１２に配置されたマスク構造体を結像する。この目的のために、レチクル１２は露光放射線１８で照射される。露光放射線１８は、露光放射線源１６によって発生され、照射光学ユニット２０によってレチクル１２に照射される。図示された例では、露光放射線１８の波長は、ＥＵＶ波長の範囲、例えば１００ｎｍより短い波長、例えば１３．５ｎｍ又は６．８ｎｍの波長である。代わりに、露光放射線の波長は、例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、又は１９３ｎｍといったＵＶ波長の範囲とすることもできる。
【００３０】
レチクル１２から基板１４上へのマスク構造の結像は、投影レンズ２２によってなされる。投影レンズ２２を通過した後、露光放射線１８は、光学素子Ｍ１〜Ｍ６による照射ビーム路に導かれる。本例において、ＥＵＶ照射は露光放射線１８として供給され、光学素子Ｍ１〜Ｍ６はミラーによって実現される。
【００３１】
さらに、光学距離測定システム３０は、投影露光装置１０に統合される。距離測定システム３０は、少なくとも１つの光学素子Ｍ１〜Ｍ６と、基準素子４０との間の距離を測定するよう構成される。図示された例において、距離測定システム３０は、それぞれ個々の光学素子と基準素子４０との間の距離を測定する。この例では、各光学素子Ｍ１〜Ｍ６上の１つの測定位置について、又は各光学素子Ｍ１〜Ｍ６上の複数の測定位置について距離測定をなし得る。測定位置の数に応じて、基準素子４０に対する各光学素子Ｍ１〜Ｍ６の位置が、距離測定によって１つ以上の自由度で決まる。一実施形態によれば、剛体の動作の全６つの自由度、すなわち、ｘ、ｙ、ｚ軸についての移動、ｘ、ｙ、ｚ軸周りの回転で決定される。距離測定システム３０は、特に、時間的プロファイルにおける個々の光学素子の位置を測定し、それによって光学素子Ｍ１〜Ｍ６の振動挙動をモニタするよう構成される。光学距離測定システム３０は、パルス測定放射３６を生成する第１の周波数コム発生器３２形式の測定放射線源を備える。周波数コム発生器３２は、当業者に知られているパルスフェムト秒レーザーを、例えば、モード同期チタンサファイアレーザーの形態で備えることができる。
【００３２】
図６は、一の図が他の図の上に配置されている２つの図を示している。上図は、例として、周波数コム発生器３２によって発生した測定照射３６の電界の強さの時間的プロファイルＥ（ｔ）を示している。この図から参照されるように、測定放射３６は、周期Ｔで互いに続くパルスを含む。周期Ｔの逆数は、パルスの繰り返し周波数ｆｒとして示される。図６の下図は、光周波数ｆの関数としての測定放射３６の強度分布Ｉ（ｆ）を説明している。図から参照されるように、周波数スペクトルはコム状、すなわち、周波数スペクトルは、ｆｒの間隔でそれぞれ配置された離散している多重線を有する。個々の線の強度は、周波数ｆｃで最大値まで上昇し、その後、ふたたび下降する。電界強度の図と放射線強度の図の間の変換はフーリエ変換によって行われる。
【００３３】
図１の周波数コム発生器３２によって発生した測定放射３６は、まず、基準素子４０に入射し、基準素子４０は、測定放射３６の一部を基準照射４１として入射方向に反射し返すよう構成される。測定放射３６の残りの部分は、変化しない基準素子４０を通過する。測定放射３６のこの部分は、第６の光学素子Ｍ６まで提供される測定ビーム路内の投影レンズ２２を通過する。この場合、測定放射３６は、光学素子Ｍ１〜Ｍ６のそれぞれに入射する。各光学素子Ｍ１〜Ｍ５で、それぞれ入射する測定放射３６ａの一部３６ｂは、入射方向へ反射し返され、一方、測定放射３６ａのそれぞれ残りの部分３６ｂはそれぞれ次の光学素子の方へ送られる。光学素子Ｍ６において入射する測定放射３６ａは完全に反射される。
【００３４】
測定放射３６を反射し返したり、転送したりするために、光学素子Ｍ１〜Ｍ６は、それぞれ少なくとも１つのプローブ素子４４を有する。このようなプローブ素子４４は、図１における投影レンズ２２の光学素子Ｍ４の例に基づいて図２に記載されている。図２は、図１でIIと示されている部分を詳細に示している。プローブ素子４４は、露光放射線１８用のミラー面を支持する素子Ｍ４の周縁部に配置されている。ミラー面のうちの使用面４６は、プローブ素子４４に直接、隣接している。
【００３５】
プローブ素子４４は、第１の反射部４４ａと第２の反射部４４ｂとを備える。第１の反射部４４ａは、入射する測定放射３６ａを入射方向に反射し返す。入射方向に反射し返された測定放射３６ｂは、入射する測定放射３６ａのビーム方向と反対のビーム方向を有する。第２の反射部４４ｂは、そこに入射する、入射測定放射３６ａの一部をビーム路の下流に配置された光学素子、この場合、素子Ｍ５の方に反射する。この場合、反射した放射は、転送される測定放射３６ｃとされ、測定放射３６ｃは、続いて対応する素子Ｍ５上のプローブ素子４４に入射する。各光学素子Ｍ１〜Ｍ６で入射方向に反射し返された測定放射３６ｂは、測定ビーム路を反対方向に通過し、最終的に、再び距離測定システム３０に入り、そこで、基準素子４０を通過し、基準放射４１とともにビームスプリッター３８を介してさらなるビームスプリッター形式の重ね合わせ素子４２の方に向かう。重ね合わせ素子４２によって、測定放射３６ｂと基準放射４１との組み合わせは、検知デバイス４３で比較放射３５と重ね合わされる。
【００３６】
比較放射３５は、いわゆる「局所的な」発振器を形成する第２の周波数コム発生器３４によって発生する。周波数コム発生器３４は、周波数コム発生器３２と同様に構成される。周波数コム発生器３４によって発生する比較放射３５は、周波数コム発生器３２によって発生する測定放射３６とはパルス繰り返し数の点のみが異なる。検知デバイス４３において、測定ビーム路内の個々の光学素子Ｍ１〜Ｍ６と基準素子４０との間の相対的な距離は、測定放射３６ｂと基準放射４１との比較放射３５の重ね合わせから計算される。
【００３７】
このようにすることによって、まず、基準放射４１のパルスと、個々の光学素子Ｍ１〜Ｍ６によって反射し返された測定放射３６ｂのパルスとの伝播時間の差が決定される。決定された伝播時間の差から、測定放射３６ｂの測定パルスは個々の光学素子Ｍ１〜Ｍ６に割り当てることができる。同時に、基準素子４０と個々の光学素子Ｍ１〜Ｍ５との間の距離のそれぞれ初期値は、伝播時間の測定から決定される。さらに、それぞれの初期値から始まって、基準素子４１と各光学素子Ｍ１〜Ｍ６との間の距離の非常に正確な値が、比較放射３５と測定放射３６ｂとから周波数コムの重ね合わせによって生成される微細構造の評価によって決定される。
【００３８】
距離測定システム３０の基本構造及び基礎的な機能が、Nature Photonics, Vol. 3, June 2009, pages 351-356に掲載されているI. Coddingtonらによる「Rapid and precise absolute distance measurements at long range」の文献における１つの可能な実施形態に記載されている。これに関し、文献の図１は、（ａ）測定ビーム路、（ｃ）伝播時間の測定のために用いられる測定データ、及び（ｂ）簡易な距離決定のために評価される微細構造を示している。そのため、測定システム３０の構成についての詳細は、Coddingtonらによる文献から当業者に知られている。この文献は、その全範囲、特に図１に関する記載について、本出願の明確な開示に組み込まれる。
【００３９】
さらなる実施形態によれば、図１の距離測定システム３０は、第２の周波数コム発生器３４を用いずに実現される。すなわち、局所的な発振器は不要となるが、代わりに、測定放射３６を発生させる周波数コム発生器３２の繰り返し数を操作することができる。本測定システム３０の実施形態は、例えば、Optics Letters, Vol. 29, No. 10, May 15, 2004, pages 1153- 1155に掲載されているJun Yeによる「Absolute measurement of a long, arbitrary distance to less than an optical fringe」の文献に記載されているように構成することができる。この文献の内容は、本出願の明確な開示に同様に組み込まれる。
【００４０】
既に上述したように、一実施形態によれば、図１の投影露光装置１０の１つ又は複数の光学素子Ｍ１〜Ｍ６は、測定放射３６を反射するため、このようなプローブ素子４４を１つだけでなく、複数、有する。図４は、このように複数のプローブ素子４４を有する光学素子Ｍの例示的な実施形態を示す。プローブ素子４４は、ミラーとして具体化される光学素子Ｍの反射面のリング状の周縁部領域に配置される。光学素子Ｍのリング状周縁部領域は、測定放射の誘導領域４８として表され、露光放射線１８を反射する使用面４６を取り囲む。図４に示されるように、プローブ素子４４は、それぞれの例で互いに実質的に均一な距離で配置される。
【００４１】
図３は、各光学素子Ｍに複数のプローブ素子４４をプローブする測定システム３０の実施形態を概略的に示す。図示を簡易にするため、図３は、３つの光学素子Ｍ１〜Ｍ３のみを示している。第１の周波数コム発生器３２は、複数の個々の測定ビーム３６ｅに係る測定放射３６を発生する。各測定ビーム３６ｅは、図２の一のプローブ素子４４の例によって説明されたように、各光学素子Ｍ１〜Ｍ３上のプローブ素子４４をそれぞれプローブする。個々の測定ビーム３６ｅのそれぞれについて、基準放射４１と比較放射３５の個々のビームそれぞれは、既に上述したように、重ね合わされ、検知デバイス３６によって評価される。そのため、図３による測定システム３０は、測定放射３６で光学素子Ｍ１〜Ｍ６を照射するための照射デバイス３１を備える。照射デバイス３１は、それぞれ測定ビーム３６ｅを発生させる多数の測定放射源５０を備える。図５は、測定放射３６の伝播方向を横切る平面内における、このような測定放射源５０の配置の実施形態を示す。測定放射源は、図４に示される実施形態における光学素子Ｍを照射する。
【００４２】
既に上述したように、図１による投影露光装置１０において、光学素子Ｍ１〜Ｍ６の一部のみ、すなわち、１，２，３，４，又は５個の光学素子のみに、それぞれ１つ以上の複数のプローブ素子を提供することができる。
【００４３】
図７は、光学距離測定システムの発明による、さらなる構成１３０を示す。距離測定システム３０のように、距離測定システム１３０は、例えば図１で説明されたタイプの例のように、マイクロリソグラフィー用の投影露光装置の少なくとも１つの素子Ｍと、基準素子との距離を測定する。図７による実施形態において、基準素子は、測定フレーム１４０であり、測定フレーム１４０は、例えば、投影露光装置１０の投影レンズ２２のハウジングに固定して連結することができる。
【００４４】
図７による測定システム１３０は、ファブリー・ペロー共振器の形式の光共振器１５２を備える。光共振器１５２は、２つの共振ミラー１５４及び１５５を備え、第１の共振ミラー１５４は基準素子１４０に固定され、第２の共振ミラー１５５は、光学素子Ｍに固定される。図示された例において、光学素子Ｍは、ＥＵＶリソグラフィー用のミラーであり、ミラー台２８と、ミラー台２８に保持され、露光放射線１８を反射するためのミラー面２７を有するミラー素子２６も備える。一実施形態によれば、共振ミラー１５５は、特に周縁部領域でミラー台２８に固定される。共振ミラー１５４と１５５との間の距離は、好ましくは１０ｃｍより大きく、その結果、光学素子Ｍと基準素子１４０との間の熱的及び動的な結合は最少化される。
【００４５】
距離測定システム１３０は、例えば外部キャビティを用いたダイオードレーザー形式の、光周波数について調整可能な放射源を備える。調整可能な放射源１５６は、入力結合放射１５８を生成し、入力結合放射１５８は、ビームスプリッター１６２を通過し、光共振器１５２に結合される。この場合、放射源１５６は、放射源１５６の光周波数が、光共振器１５２の共振周波数に調整され、そのため共振周波数に結合されるように、結合デバイス１６０によって制御される。調整可能な照射源１５６の光共振器１５２への結合を技術的に実現する一例が、Optics Express, Vol.14, No.2, 2006, pages 644-654に掲載されたYouichi Bitouらによる「Accurate wide-range displacement measurement using tunable diode laser and optical frequency comb generator」という題の文献に記載されている。この点について、引用されている文献の、特に図１及びそれに関連する記載が参照される。
【００４６】
図７による実施形態において、入力結合放射１５８は、ビームスプリッター１６２によって、共振ビーム路の外で結合され、光周波数測定デバイス１６４によって分析される。光周波数測定デバイス１６４は、周波数コム発生器１３２を備え、高い精度で、入力結合放射１５８の絶対光周波数を測定する。Youichi Bitouらによる上述の文献は、図３に光周波数測定デバイス１６４の実施形態の例を示している。この場合、電界光変調器を備える直線状の光学キャビティは、周波数コム発生器として用いられる。代わりに、周波数コム発生器１３２として既に上述されたフェムト秒レーザーを用いることが想定される。
【００４７】
Youichi Bitouらによる文献の開示全体、特に図１及び３と、これらを参照した記載とは、参照によって本出願の開示に、組み入れられる。さらに、距離測定システム１３０は、Optics Express, Vol.14, No.13, pages 5984-5993に掲載されたT.R.Schibliらによる「Displacement metrology with sub-pm resolution in air based on a fs-comb wavelength synthesizer」という題の文献に基づいて設計することもできる。同様にして、この文献の開示全体は、明確な参照によって本出願の開示に組み入れられる。
【００４８】
光学素子Ｍの位置がｘ方向に変化すると、共振ミラー１５４と１５５との間の距離は変化し、その結果、光共振器１５２の共振周波数は同様に変化する。この場合、調整可能な放射源１５６の光周波数の、光共振器１５２の共振周波数への結合の結果、入力結合放射１５８も変化する。光周波数における、このような変化は、光周波数測定デバイス１６４によって直接、記録される。そのため、周波数測定デバイス１６４の測定信号から、光学素子Ｍの振動を非常に正確にモニタすることができる。
【００４９】
図８は、マイクロリソグラフィー用の投影露光装置のための光学距離測定システムの発明によるさらなる実施形態２４０を示している。図８による距離測定システム２４０は、図７の距離測定システム１４０と同様に、投影露光装置１０の光学素子の少なくとも１つと、測定フレームの形状をした基準素子２４０との間の距離を測定する。
【００５０】
図８による距離測定システム２３０によって距離を測定するために、図７による実施形態と同様に本説明においてＥＵＶミラーである光学素子Ｍには、レトロリフレクター２６６が備わっている。図７の共振ミラーのように、レトロリフレクター２６６は、光学素子のミラー台２８に固定されている。光学距離測定システム２３０は、周波数コム発生器２３２を有する照射デバイス２３１を備える。既に上述した周波数コム発生器のように、後者は、例えばフェムト秒レーザーを備えることができる。
【００５１】
周波数コム発生器２３２は、コム状の周波数スペクトルで放射を発生する。この周波数スペクトルの多くの周波数は、照射デバイス２３１によって選択され、レトロリフレクター２６６上で測定放射２３６状に照射される。そのため、照射デバイス２３１は多重波長光源を構成する。測定放射２３６は、レトロリフレクター２６６によって入射方向に反射し返され、干渉計２６８によって分析される。一方で、この分析は、多重波長干渉法を有し、他方で、波長走査干渉法を有する。レトロリフレクター２６６と、距離測定システム２３０が固定されている基準素子２４０との間の距離の測定値は本分析の結果によって非常に正確に決定される。
【００５２】
光学距離測定システムの基礎となる原理の一例、及びその技術的な実現がCIRP Annals - Manufacturing Technology 59 (2010), pages 555-558に掲載されているS. Hyunらによる「Absolute distance measurement using the frequency comb of a femtosecond laser」の文献に記載されている。この文献から、当業者は、特に多波長干渉計（ＭＷＩ）及び多波長走査干渉計（ＷＳＩ）の方法を知る。この文献、特に図５及び関連の記載の内容は、本出願の開示に明白な参照によって組み入れられる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｍ１−Ｍ６  光学素子
１０          投影露光装置
１２          レチクル
１４          基板
１６          露光放射線源
１８          露光放射線
２０          照射光学ユニット
２２          投影レンズ
２６          ミラー素子
２７          ミラー面
２８          ミラーユニット
３０          距離測定システム
３１          放射デバイス
３２          第１の周波数コム発生器
３４          第２の周波数コム発生器
３５          比較放射
３６          測定放射
３６ａ        入射測定放射
３６ｂ        入射方向に平行に反射し返される測定放射
３６ｃ        進行する測定放射
３６ｅ        個々の測定放射
３８          ビームスプリッター
４０          基準素子
４２          重ね合わせ素子
４３          検知デバイス
４４          プローブ素子
４４ａ        第１の反射部
４４ｂ        第２の反射部
４６          使用面
４８          測定放射導入領域
５０          測定放射源
１３０        距離測定システム
１３２        周波数コム発生器
１４０        基準素子
１５２        光共振器
１５４        共振ミラー
１５５        共振ミラー
１５６        調整可能放射源
１５８        入力結合放射
１６０        結合デバイス
１６２        ビームスプリッター
１６４        周波数測定デバイス
２３０        距離測定システム
２３１        照射デバイス
２３２        周波数コム発生器
２３６        測定放射
２４０        基準素子
２６６        レトロリフレクター
２６８        干渉計
【図１】
0006360051.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006360051.tif 000007
【図７】
0006360051.tif 000008
【図８】
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