光刻設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種光刻設(shè)備，包含結(jié)構(gòu)件(140)；傳感器(220；250)，具有用于檢測關(guān)于所述結(jié)構(gòu)件(140)的至少一個檢測方向(y)上的物理量的檢測區(qū)域(225；255)；以及傳感器座(210)，用于將所述傳感器(220；250)安裝至所述結(jié)構(gòu)件(140)，其中，所述傳感器(220；250)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度變化時，所述檢測區(qū)域(225；255)在所述檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)的最大位移不大于在所述傳感器(220；250)相對于其正交布置的情況下，所述檢測區(qū)域(225；255)在所述檢測方向上的最大位移。
【專利說明】光刻設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于并主張于2011年3月22日提交的在先德國專利申請N0.102011055885.0的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該申請的全部內(nèi)容并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備,其包含借助于傳感器座(receptac I e )而被安裝在光刻設(shè)備的結(jié)構(gòu)件(structural element)上的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0004]這種光刻設(shè)備例如用于集成電路或IC的制造期間，以便將掩模中的掩模圖案成像在諸如硅晶片的基板上。在該情況下，作為示例，將由照明設(shè)備產(chǎn)生的光束引導(dǎo)通過掩模到達基板上。提供一種曝光鏡頭，用于將光束聚焦在基板上，該曝光鏡頭由多個諸如反射鏡及/或透鏡元件的光學(xué)件構(gòu)成。要盡可能精確地定位各單獨(individual)光學(xué)件的方位，因為甚至是光學(xué)件位置的細微偏差都可導(dǎo)致對成像圖案的損壞，這可導(dǎo)致制造的集成電路中的缺陷。為此，光刻設(shè)備通常包含用于檢測光學(xué)件位置的傳感器、以及允許重新調(diào)整光學(xué)件位置的致動器。
[0005]已公布的專利申請DE10134387A1在文中公開了一種用于半導(dǎo)體光刻的曝光鏡頭，包含:布置在承載結(jié)構(gòu)(load-bearing structure)上的多個光學(xué)件；以及測量結(jié)構(gòu)，在測量結(jié)構(gòu)上布置有檢測光學(xué)件位置的位置傳感器。測量結(jié)構(gòu)被實施為獨立于承載結(jié)構(gòu)，因此，意在可以實現(xiàn)聞精度的測量。
[0006]已公布的專利申請DE10259186A1公開了一種用于容納測量儀器的設(shè)備，該測量儀器尤其是干涉儀，該設(shè)備由具有非常低熱膨脹系數(shù)的多個互連結(jié)構(gòu)件形成。
[0007]此外，W02005/081060A2公開了一種光學(xué)布置，包含至少一個可在至少兩個自由度上移動的光學(xué)件、以及至少一個用于調(diào)整光學(xué)件的致動器，并且還包含傳感器，其相對于光學(xué)件布置在致動器的對角相對側(cè)。
[0008]在光刻設(shè)備中出現(xiàn)的一個問題是結(jié)構(gòu)件和光學(xué)件的受控于溫度的膨脹(即，由溫度變化引起的膨脹)。由于在曝光設(shè)備的操作期間出現(xiàn)的熱量，在光刻設(shè)備上可發(fā)生溫度變化，該溫度變化引起結(jié)構(gòu)件和光學(xué)件的熱膨脹。這在一定程度上可通過溫度調(diào)節(jié)(例如利用冷卻器)來抵消，溫度調(diào)節(jié)盡可能使光刻設(shè)備中的溫度保持恒定。此外，上面已經(jīng)引用的DE10134387A1建議從具有盡可能低的熱膨脹系數(shù)的材料(例如殷鋼(Invar)或微晶玻璃(ZeiOdur))來制造測量結(jié)構(gòu)，其用作基準(zhǔn)框架。
[0009]然而，隨著待成像的結(jié)構(gòu)的不斷小型化，對傳感器精度的要求也增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供一種包含傳感器的光刻設(shè)備，光刻設(shè)備中的溫度變化盡可能小地影響或破壞該傳感器的測量結(jié)果。[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該目的利用一種光刻設(shè)備來實現(xiàn)，其包含:結(jié)構(gòu)件；傳感器，具有用于檢測關(guān)于結(jié)構(gòu)件的至少一個檢測方向上的物理量的檢測區(qū)域；以及傳感器座，用于將傳感器安裝在結(jié)構(gòu)件上，其中傳感器布置為使得在傳感器座的溫度改變時，檢測區(qū)域在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件的最大位移不大于在傳感器相對于其正交布置的情況下(或者換句話說，在其中傳感器被旋轉(zhuǎn)90°的布置的情況下)，檢測區(qū)域在檢測方向上的最大位移。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該目的利用一種光刻設(shè)備來實現(xiàn)，其包含:結(jié)構(gòu)件；傳感器，具有用于檢測關(guān)于結(jié)構(gòu)件的至少一個檢測方向上的物理量的檢測區(qū)域；以及傳感器座，用于將傳感器安裝在結(jié)構(gòu)件上，其中傳感器布置為使得在傳感器座的溫度改變時，檢測區(qū)域在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件的位移不大于檢測區(qū)域在與所述檢測方向正交的方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件的位移。
[0012]這確保傳感器座的溫度變化在較小程度上影響傳感器的測量結(jié)果，使得可實現(xiàn)較高的測量精度。
[0013]在傳感器座的溫度變化時，在該情況下，檢測區(qū)域基本上不在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件位移，這可意味著尤其是在傳感器座的溫度改變預(yù)定的溫度變化值時，檢測區(qū)域在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件位移不超過預(yù)定的位移絕對值。在該情況下，預(yù)定的溫度變化值可為10mK，優(yōu)選為lOOmK，尤其優(yōu)選為1K。預(yù)定的位移絕對值例如可為lOOnm，優(yōu)選為10nm，尤其優(yōu)選為Inm,以及更優(yōu)選為0.lnm。
[0014]傳感器可布置為使得在溫度變化時，傳感器的檢測方向在傳感器的檢測區(qū)域處相對于傳感器座的熱膨脹方向基本正交，即在正交性范圍內(nèi)正交。舉例來說，傳感器的檢測方向可以在檢測區(qū)域處與傳感器座的熱膨脹方向形成90° ±10°，優(yōu)選90° ±1°，尤其優(yōu)選90° ±0.1°，以及更優(yōu)選90° ±0.01°的角度。該角度越接近90°，傳感器座的熱膨脹導(dǎo)致的測量誤差越小。
[0015]傳感器的檢測區(qū)域可布置在傳感器座的一位置處，該位置在溫度有預(yù)定變化時，不在任何方向上相對于結(jié)構(gòu)件位移超過預(yù)定的膨脹絕對值。換句話說，傳感器的檢測區(qū)域因此可布置在溫度恒定點。溫度恒定點是位于傳感器座表面的一點，其在傳感器座的溫度均勻變化時，不相對于結(jié)構(gòu)件位移。如與上述情況一樣，這里，預(yù)定的溫度變化值例如可為10mK，優(yōu)選為lOOmK，尤其優(yōu)選為1K，而預(yù)定的位移絕對值例如可為100nm，優(yōu)選為10nm，尤其優(yōu)選為lnm，以及更優(yōu)選為0.lnm。由于傳感器的檢測區(qū)域也布置在溫度恒定點，所以溫度變化對測量結(jié)果的影響可被最小化。
[0016]光刻設(shè)備可包含:第一傳感器，具有用于檢測第一檢測方向上的物理量的第一檢測區(qū)域；以及第二傳感器，具有用于檢測第二檢測方向上的物理量的第二檢測區(qū)域，其中第一傳感器布置為使得在傳感器座的溫度改變時，第一檢測區(qū)域在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件基本上不位移，而第二傳感器布置為使得在傳感器座的溫度改變時，第二檢測區(qū)域在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件基本上不位移。從而，提供了 一種光刻設(shè)備，其中兩個傳感器布置在傳感器座上，使得更節(jié)省空間的布置成為可能。此外，在該布置的情況下，有利的是，傳感器座的數(shù)量可減少。此外，溫度變化對兩個傳感器的測量結(jié)果的影響被最小化。
[0017]兩個傳感器的第一檢測方向和第二檢測方向可關(guān)于彼此基本正交，S卩，在正交性范圍內(nèi)正交，例如形成90° ±10°，優(yōu)選90° ±1°，尤其優(yōu)選90° ±0.1°，以及更優(yōu)選90° ±0.01°的角度。因此，可提供一種傳感器布置，其關(guān)于兩個自由度檢測光刻設(shè)備中的光學(xué)件的位置。
[0018]第一和/或第二傳感器可布置在傳感器座的一區(qū)域中，該區(qū)域在溫度改變預(yù)定的溫度變化值時，不在任何方向上相對于結(jié)構(gòu)件位移超過預(yù)定的膨脹絕對值。在該情況下，預(yù)定的溫度變化值和預(yù)定的膨脹絕對值可如上所述。
[0019]此外，可提供一種傳感器，其適配于檢測兩個檢測方向上的物理量，其中該傳感器布置在傳感器座的一位置處，該位置在溫度變化時相對于結(jié)構(gòu)件方向無關(guān)地(direction-1ndependently)位移不超過預(yù)定的膨脹絕對值。在該情況下,預(yù)定的溫度變化值和預(yù)定的膨脹絕對值可如上所述。這種傳感器使得傳感器布置能夠關(guān)于兩個自由度檢測光刻設(shè)備中的光學(xué)件的位置。由于檢測區(qū)域位于溫度恒定點的布置，溫度變化對測量結(jié)果的影響可最小化。
[0020]傳感器座可從結(jié)構(gòu)件熱分離(decouple)。這可以形成如下布置:傳感器座的熱膨脹系數(shù)與結(jié)構(gòu)件不同，尤其是更大。
[0021]結(jié)構(gòu)件可為測量框架。這種測量框架可用作檢測光刻設(shè)備中的光學(xué)件的位置的基準(zhǔn)，以及其尤其是為關(guān)于溫度變化、振動等的不變物。
[0022]傳感器可實現(xiàn)為位置傳感器，其檢測光刻設(shè)備的光學(xué)件的位置。舉例來說，傳感器可包含光電檢測器，其檢測光學(xué)件上的編碼器圖案。
[0023]參考附圖，將說明進一步的示例實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1示出了根據(jù)第一示例實施例的光刻設(shè)備的示意圖；
[0025]圖2示意地說明了光學(xué)件的位置的檢測和調(diào)節(jié)(regulation)；
[0026]圖3示出了根據(jù)第一示例實施例的傳感器布置的俯視圖；
[0027]圖4示出了在第一示例實施例的變型中的檢測區(qū)域的布置；
[0028]圖5示出了在比較示例中的檢測區(qū)域的布置；
[0029]圖6示出了根據(jù)第二示例實施例的光刻設(shè)備的傳感器布置的俯視圖；以及
[0030]圖7示出了根據(jù)第三示例實施例的光刻設(shè)備的傳感器布置的俯視圖。
[0031]除非另有指明，圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同或功能上相同的元件。
【具體實施方式】
[0032]第一示例實施例
[0033]圖1示出了根據(jù)第一示例實施例的光刻設(shè)備100的示意圖。該光刻設(shè)備100包含基座110，其上設(shè)置有用于安裝至少一個光學(xué)件130的保持框架120和用于安裝傳感器布置200的測量框架140。光刻設(shè)備100通常包含多個光學(xué)件。然而，圖1中以示例方式示出僅一個光學(xué)件130,以不意地說明光刻設(shè)備100的功能。
[0034]在不出的不例中，晶片座(晶片保持器)160設(shè)直在光學(xué)件130下方，晶片座中可容納諸如硅晶片的晶片170。晶片座160可實施為步進掃描(step-and-scan)系統(tǒng)，例如，其在曝光期間移動晶片170，還在曝光暫停中相對于基座110逐步移動晶片170。
[0035]圖1中示出的光學(xué)件130包含透鏡元件系統(tǒng)，即透鏡元件的組合，或透鏡元件和反射鏡的組合。照明設(shè)備180設(shè)置在光學(xué)件130上方，并產(chǎn)生用于曝光晶片170的輻射光束。從照明設(shè)備180發(fā)出的光束通過在此僅示意地示出的掩模190，并由光學(xué)件130的透鏡元件系統(tǒng)聚焦，使得設(shè)置在掩模190中的圖案以縮小的方式成像在晶片170上。作為該實施例的替代，光學(xué)件130還可實施為反射鏡布置，即為反射鏡的組合，或者為反射鏡和透鏡元件的組合，其聚焦從照明設(shè)備180發(fā)出的光。
[0036]為了確保高光學(xué)分辨率，光學(xué)件130在各個曝光步驟中必須精確布置在最優(yōu)位置處以及最優(yōu)方位(orientation)上。為了該目的，提供多個傳感器，其關(guān)于所有的六個自由度檢測光學(xué)件130的方位。六個自由度包含沿著三個空間軸的平移運動和圍繞三個空間軸的旋轉(zhuǎn)運動。在該情況下，為了簡明之故，示圖僅示出了其中設(shè)置一個傳感器的傳感器布置200，其關(guān)于一個自由度檢測光學(xué)件130的位置。
[0037]測量框架140為光刻設(shè)備100的結(jié)構(gòu)件，并用作獨立的基準(zhǔn)框架，其被獨立于保持框架120而設(shè)置。測量框架140可例如經(jīng)由彈簧裝置及/或減震器而安裝在基座110上。因此，在操作期間出現(xiàn)的振動被衰減，并且在測量框架140和保持框架120之間的幾乎完全的機械分離成為可能。該衰減可以是主動衰減。
[0038]圖2示意地示出了對光學(xué)件130的位置的檢測和調(diào)節(jié)。
[0039]編碼器圖案132設(shè)置在光學(xué)件130的朝向傳感器布置200的一側(cè)上。所述編碼器圖案132例如由一系列暗和亮條組成，類似于條形碼或線柵。布置在傳感器布置200上的傳感器220檢測在圖案區(qū)域134中的編碼器圖案132。傳感器220可實施為例如光電檢測器，并且尤其是具有沿著傳感器220的檢測方向布置的光電二極管陣列。光電二極管將從圖案區(qū)域134反射的光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過傳感器220中的組件(未更具體地示出)來處理該電信號，光電二極管還將產(chǎn)生的傳感器信號傳至評估裝置230。
[0040]基于傳感器信號，評估裝置230確定光學(xué)件130在檢測方向上相對于傳感器220的位置。在圖2中示出的示例中，檢測方向是y方向。此外，評估裝置230將控制信號輸出至致動器240，其調(diào)節(jié)光學(xué)件130在檢測方向上的位置。因此，傳感器220、評估裝置230和致動器240形成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其關(guān)于一個自由度調(diào)節(jié)光學(xué)件130的位置，即，在此為y方向上的平移調(diào)節(jié)?？舍槍λ械牧鶄€自由度提供相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使得光學(xué)件130可關(guān)于所有的六個自由度精確地定位。此外，可針對布置在光刻設(shè)備100中的多個光學(xué)件130提供相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如果光刻設(shè)備包含例如五個反射鏡，用于聚焦自照明設(shè)備發(fā)出的光，那么因此可以提供具有對應(yīng)數(shù)量的反射鏡位置傳感器的總共30個所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0041]應(yīng)注意的是，編碼器圖案不一定設(shè)置在光學(xué)件130本身上，而是還可設(shè)置在固定連接至光學(xué)件130的組件上，例如用于容納光學(xué)件的框架上。然而，將編碼器圖案設(shè)置為盡可能接近光學(xué)件130是有利的，以便在最大可能的程度上避免由于熱膨脹導(dǎo)致的測量誤差。
[0042]傳感器220響應(yīng)光學(xué)件130在運動方向(即圖2中的y方向)上的位置變化。傳感器220敏感的該方向在下文中還被稱為“檢測方向”。相反，關(guān)于光學(xué)件130在與檢測方向正交的方向上(即在例如圖2中的X方向上)的運動，傳感器220是相對不敏感的。如果光學(xué)件130例如在X方向上運動，則盡管編碼器圖案132上的圖案區(qū)域134關(guān)于編碼器圖案132在相反方向上(即在示出的示例中的負X方向上)位移，這也不導(dǎo)致檢測到的圖案的變化，從而由傳感器220輸出的傳感器信號仍保持不變。
[0043]圖3示出了傳感器布置200的俯視圖。[0044]傳感器布置200包含傳感器座(傳感器保持器)210、以及容納在傳感器座210中或安裝在傳感器座210上的傳感器220。傳感器座210例如可具有矩形板狀基座211，矩形板狀基座211例如可大約長140mm，寬100mm。傳感器220可固定(例如用螺絲擰)在基座211上，或者，例如固定在基座211中提供的切口(cutout)中。此外，在基座211中，還可設(shè)置通孔(未示出)，通過該通孔將用于傳感器220的連接裝置(connection)引至傳感器座210的后側(cè)。
[0045]傳感器座210例如可由鋼鐵制造，并且與傳感器220 —樣，具有比測量框架140高的熱膨脹系數(shù)，該測量框架140例如由具有低熱膨脹系數(shù)的殷鋼或適合的陶瓷制成。如果傳感器220面接觸地(areally)固定在測量框架140上，那么不同的熱膨脹系數(shù)將導(dǎo)致高機械應(yīng)力以及傳感器220的變形，這可損害測量結(jié)果。為此，傳感器220通過熱分離安裝來固定到測量框架140。為了該目的，在傳感器座210的三個位置處提供四邊形切口。所述切口中設(shè)置各自的葉片彈簧213。在所示示例中，葉片彈簧213從四邊形切口的一側(cè)的中心延伸至相對側(cè)。所述葉片彈簧213為帶狀，并且由與傳感器座210相同的材料制成。因此，整個傳感器座210在本示例中為單體的?？稍谌~片彈簧213的中心區(qū)域中設(shè)置圓柱形加厚件215。傳感器座210、葉片彈簧213和加厚件215可由同一材料整體地制造，因此可避免偏移。應(yīng)該考慮的是，示出的傳感器座210的形狀和傳感器座210中葉片彈簧213的布置僅作為示例。
[0046]在加厚件215處設(shè)置固定裝置(在圖中未示出)，利用該固定裝置可將傳感器座210固定(例如用螺絲擰)至測量框架140。因此，傳感器座210在三個位置處被穩(wěn)定地固定在測量框架140上。
[0047]在光刻設(shè)備100的操作期間，例如由于照明設(shè)備180釋放的熱量，可出現(xiàn)溫度波動。此外，傳感器220在操作期間也構(gòu)成附加熱量源，其主要加熱傳感器座210。測量框架140的材料具有低熱膨脹系數(shù)，使得可認(rèn)為其位置在操作期間出現(xiàn)的溫度范圍上是固定的。因此，測量框架140用作光學(xué)件位置測量的基準(zhǔn)框架。相反，傳感器座210相對于傳感器框架140處的基準(zhǔn)點膨脹。這利用圖3中示出的位于與傳感器座210的溫度恒定點217相距Λχ，2Λχ，3Λχ的距離處的膨脹線216a、216b、216c等來闡明。這些圓形膨脹線216中的每一個都標(biāo)記了一線性區(qū)域，該線性區(qū)域在傳感器座210的溫度均勻升高時，從溫度恒定點217徑向地減小相同的絕對值。在溫度均勻變化時，這些相同位移的區(qū)域作為圓柱側(cè)面延伸通過三維傳感器座210。膨脹線216a、216b、216c等表示所述圓柱側(cè)面與傳感器座210的表面的交叉線。
[0048]因此，沿著膨脹線216a的點在溫度增加Λ T時，從溫度恒定點217位移膨脹的絕對值Λ χ,沿著膨脹線216b的點在溫度均勻增加Λ T時，從溫度恒定點217位移膨脹的絕對值2 Λχ，等等，其中假定溫度恒定點217和線216a之間的距離與線216a和線216b之間的距離相同。
[0049]可將圍繞溫度恒定點217的大致圓形區(qū)域認(rèn)為是基本上溫度恒定的區(qū)域，在該基本圓形區(qū)域中，傳感器220在溫度的特定變化時相對于溫度恒定點的位移小于預(yù)定的膨脹絕對值Λχ。在圖3示出的示例中，在溫度增加3Κ的AT時，所述膨脹絕對值Λχ例如可大約為0.3 μ m。從而，在溫度增加之后，膨脹線216a上的點進一步遠離溫度恒定點217大約
0.3 μ m,膨脹線216b上的點進一步遠離0.6 μ m,等等。[0050]因為固定裝置被穩(wěn)定地固定至測量框架140，所以它們和膨脹的傳感器座210之間出現(xiàn)相對位移，所述相對位移通過葉片彈簧213來補償。葉片彈簧213在傳感器座210膨脹時稍微向內(nèi)彎曲。在該情況下，彈簧力產(chǎn)生，其垂直于葉片彈簧213作用至傳感器座210內(nèi)部。溫度恒定點217為傳感器座210的表面上的一點，其在傳感器座210的溫度均勻變化時，不相對于結(jié)構(gòu)件140位移。
[0051]在傳感器220的測量點處檢測編碼器圖案。因為檢測由具有特定尺寸且因此不是點狀(點形)的光電檢測器來進行，所以所述測量點對應(yīng)于檢測區(qū)域225，檢測區(qū)域225中布置有用于檢測編碼器圖案的光電檢測器。所述檢測區(qū)域225僅被示意性地示于圖3中，其并不一定對應(yīng)于貢獻編碼器圖案的檢測的光電檢測器的實際展開。示于圖3中的檢測區(qū)域225大約對應(yīng)于f禹合輸出(couple out)光學(xué)信號所需的f禹合輸出窗口的大小。在該情況下，圖中示出的長斜方形狀(rhomboid shape)既不在形狀上也不在尺寸上對應(yīng)于實際的檢測區(qū)域225，而是僅用作示意圖。檢測區(qū)域225例如可在檢測方向上比在與檢測方向垂直的方向上具有更大的長度。為了保護光電檢測器，所述檢測區(qū)域225可覆蓋有玻璃板等。
[0052]圖3中示出的傳感器220的檢測方向是y方向。該檢測方向因此與檢測區(qū)域225位置處的膨脹方向正交，該膨脹方向垂直于膨脹線216。這確保傳感器座210的受控于溫度的膨脹對測量的影響盡可能的小。具體而言，如果傳感器220和其檢測區(qū)域225的位置在傳感器座210加熱時在負χ方向上位移，那么盡管光學(xué)件130上的圖案區(qū)域134也在χ方向上位移，編碼器圖案的方向也不受此影響，這是因為編碼器圖案在χ方向上的擴展大于傳感器座210在傳感器220的位置處的受控于溫度的最大膨脹。
[0053]傳感器220的檢測區(qū)域225布置在傳感器座210的一位置處，該位置在溫度預(yù)定變化ΛΤ時，在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件位移不超過預(yù)定的位移絕對值。溫度的變化AT例如對應(yīng)于可在光刻設(shè)備的操作期間出現(xiàn)的最大溫度變化，即例如為10mK，優(yōu)選為IOOmK,尤其優(yōu)選為1K。在檢測方向上的最大位移絕對值由以下方式確定:當(dāng)溫度變化AT時，檢測方向上的位移非常小，使得測量值的誤差不超過特定測量誤差，例如10%，優(yōu)選1%，特別優(yōu)選0.1%，尤其優(yōu)選0.01%。作為示例，在檢測方向上的所述最大位移絕對值可被限定為IOOnm,優(yōu)選為IOnm,尤其優(yōu)選為lnm,以及更優(yōu)選為0.lnm。所述最大位移絕對值還可以角度來表示，該角度是檢測方向被允許最大偏離膨脹方向的角度。特別地，檢測方向關(guān)于膨脹方向基本正交。換句話說，檢測方向在關(guān)于膨脹方向正交時被限定在90° ±10° ,優(yōu)選90° ±1°，尤其優(yōu)選90° ±0.1°，以及更優(yōu)選90° ±0.01°的特定正交狀態(tài)范圍內(nèi)。
[0054]因此，在圖3示出的示例實施例中，傳感器220被布置為使得，在傳感器座210或傳感器220的溫度變化時，檢測區(qū)域225在檢測方向(y方向)上相對于測量框架140位移的程度小于當(dāng)傳感器(檢測方向)平行于膨脹方向布置(即關(guān)于圖3中示出的布置正交)時將有的檢測方向上的位移。如果傳感器(檢測方向)平行于膨脹方向布置，那么檢測方向在該示例中為χ方向。并且，因為在該比較例下，檢測方向在傳感器位置處與該膨脹方向重合，所以檢測區(qū)域225在檢測方向上會有相當(dāng)大的位移，從而是測量產(chǎn)生錯誤。換句話說，在本實施例的布置下，通過將檢測方向布置為與膨脹方向成直角，與將檢測方向布置為例如關(guān)于膨脹方向平行的傳感器布置相比，可實現(xiàn)傳感器精度的提高。
[0055]在上述溫度恒定點217處實現(xiàn)了相對于測量框架140的最小位移。因此，將傳感器220布置為使得檢測區(qū)域225位于恒定點217處是有利的。圖4中示出了一個示例，其示出了在溫度恒定點217周圍溫度變化時，傳感器座210或傳感器220的局部膨脹。與圖3形成對比，圖4中的膨脹程度是依賴于方向的。更準(zhǔn)確地說，在溫度變化時，傳感器座210在y方向上的膨脹程度比χ方向上的大。因此，圖4中的虛線膨脹線在y方向上也比在χ方向上更接近彼此。
[0056]在圖4示出的示例中，傳感器220布置為使得帶狀檢測區(qū)域225布置為基本平行于較小膨脹的方向，即平行于X方向。在該情況下，在帶狀檢測區(qū)域225的兩個端部實現(xiàn)檢測區(qū)域225相對于測量框架140的最大位移，其中在檢測區(qū)域225右手端處的位移大約為χ方向上的1.5Aa，在檢測區(qū)域225左手端的位移大約為_x方向上的1.5Aa。在圖5示出的比較示例中，傳感器220布置為使得帶狀檢測區(qū)域225布置為基本平行于較大膨脹的方向，即平行于y方向。在該情況下，在帶狀檢測區(qū)域225的兩個端部實現(xiàn)檢測區(qū)域225相對于測量框架140的最大位移，其中在檢測區(qū)域225上端部的位移大約為y方向上的2 △ a，在檢測區(qū)域225下端部的位移大約為_y方向上的2 Δ a,即大于圖4所示的其中檢測區(qū)域225布置為基本平行于較小膨脹的方向的情況。換句話說，因此，在圖4所示布置的情況下，在傳感器座210的溫度變化時，檢測區(qū)域225在檢測方向(χ方向)上相對于結(jié)構(gòu)件的最大位移小于在圖5所示布置的情況下(即在傳感器的布置(或檢測方向)關(guān)于圖4所示的布置正交的情況下)檢測區(qū)域225在檢測方向(y方向)上相對于結(jié)構(gòu)件的最大位移。
[0057]此外，還非常明顯的是，在圖4中的布置情況下的測量誤差小于在傳感器220 (或檢測區(qū)域225)相對于圖4的布置旋轉(zhuǎn)60°或30°或10°的角度的布置的情況下的測量誤差。特別地，如在圖4中，傳感器220可被布置為使得:在傳感器座的溫度變化時，檢測區(qū)域225在檢測方向上相對于結(jié)構(gòu)件的最大位移小于傳感器220的任何旋轉(zhuǎn)情況中的最大位移。應(yīng)注意，作為示例，可將檢測區(qū)域225的重心或中心選擇作為傳感器旋轉(zhuǎn)的參考點。
[0058]如從圖4和5所知，檢測區(qū)域225或傳感器座210的相應(yīng)區(qū)域的膨脹或壓縮越大，膨脹線與檢測區(qū)域225的交叉越多。因此，通過將檢測區(qū)域225布置為使得其盡可能與少的膨脹線交叉，可最小化測量誤差。
[0059]還應(yīng)補充注意 ，在如圖3中所示的各向同性膨脹的情況下，不存在檢測區(qū)域225在溫度恒定點處的優(yōu)選布置，從而對于所有方位，滿足以下條件:檢測區(qū)域225在檢測方向上相對于測量框架140的最大位移不大于傳感器旋轉(zhuǎn)任意角度的布置的情況中(即例如在與其正交的布置的情況中)的最大位移。
[0060]應(yīng)考慮的是，在光刻設(shè)備100的操作期間，傳感器座210的溫度不一定在整個傳感器座210上都是均勻的。傳感器座210的溫度可局部變化，尤其是由于傳感器220中熱的發(fā)散，該溫度可在布置有傳感器220的區(qū)域中稍微高于傳感器座210的邊緣區(qū)域。然而，可將這種溫度變化認(rèn)為是彼此疊加的依賴于位置的局部溫度變化和全局溫度變化。在該情況下，局部溫度變化例如是由傳感器220中熱的發(fā)散引起的，而全局溫度變化是傳感器座210的不依賴于位置的、具有特定絕對值的局部無關(guān)溫度變化，其例如由環(huán)境溫度的變化引起。在該情況下，如果最大的溫度變化在檢測區(qū)域自身中或其附近，則由傳感器220中熱的發(fā)散引起的溫度變化一般以較小的程度影響測量結(jié)果，因為那時不發(fā)生檢測區(qū)域的位移或僅發(fā)生不嚴(yán)重的檢測區(qū)域位移。因此，“在溫度變化時”的表達可被理解為尤其是全局溫度變化，其中傳感器座的溫度以獨立于位置的方式均勻變化特定絕對值。
[0061]第二示例實施例[0062]圖6示出了根據(jù)第二示例實施例的光刻設(shè)備的傳感器布置200的俯視圖。結(jié)構(gòu)上或功能上與第一示例實施例的元件相同的元件由相同的參考符號表示，并在下文中不再被更詳細地說明。特別地，圖6中示出的傳感器布置200可用作圖1中的光刻設(shè)備100中的位置傳感器。
[0063]在該示例實施例中，傳感器250布置在傳感器座210中，該傳感器關(guān)于兩個自由度確定光學(xué)件130的位置。傳感器250確定光學(xué)件130關(guān)于χ方向和y方向相對于測量框架140的位置。因此，傳感器250具有兩個檢測方向，其中傳感器檢測光學(xué)件130的位置變化。在該示例實施例中，為了該目的，傳感器250還可包含光電檢測器，其將從編碼器圖案反射的光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，傳感?50由此產(chǎn)生傳感器信號。在該情況下，可將光電檢測器實施為二維陣列，其在檢測區(qū)域255上延伸，并且在兩個檢測方向上具有基本相同的寬度。在該情況下，編碼器圖案可具有二維編碼的信息，類似于二維條形碼。與第一示例實施例中的一樣，傳感器信號被送入評估裝置，并由評估裝置評估。與第一示例實施例不同，在該情況中，光學(xué)件130在兩個方向上移動。因此，提供調(diào)節(jié)，利用該調(diào)節(jié)，可關(guān)于兩個平移自由度同時調(diào)節(jié)光學(xué)件130的位置。
[0064]傳感器250的檢測區(qū)域255布置在傳感器座210的溫度恒定點217或溫度恒定區(qū)域中。這確保在傳感器座210受控于溫度膨脹時，檢測區(qū)域255的位置關(guān)于用作基準(zhǔn)的測量框架140不經(jīng)歷任何變化。因此，檢測區(qū)域255在兩個方向上都不相對于測量框架140位移。
[0065]此外，檢測區(qū)域255在溫度恒定點217中的布置使得可以提供相對于溫度波動特別穩(wěn)定的傳感器布置，因為甚至在溫度變化大時，溫度恒定點的位移仍是最小的。
[0066]應(yīng)考慮的是，溫度恒定點不一定位于傳感器座210的重心處，或在傳感器座210的對稱線上。而且，溫度恒定點的位置依賴于三個葉片彈簧213的方位和彈簧常數(shù)。
[0067]第三示例實施例
[0068]圖7示出了根據(jù)第三示例實施例的光刻設(shè)備的傳感器布置200的俯視圖。結(jié)構(gòu)上或功能上與第一示例實施例的元件相同的元件由相同的參考符號表示，并在下文中不再被更詳細地說明。特別地，圖7中示出的傳感器布置200可用作檢測圖1中的光刻設(shè)備100中的光學(xué)件130的位置的位置傳感器。
[0069]在該示例實施例中，兩個傳感器220a和220b布置在傳感器座210上。傳感器220a和220b分別具有用于檢測物理量的檢測區(qū)域225a和225b。在該示例實施例中，傳感器220a和220b可分別在結(jié)構(gòu)上與來自第一示例實施例的傳感器220相同，并因此可分別同樣具有光電二極管的陣列，所述光電二極管分別沿著傳感器220a和220b的檢測方向布置。
[0070]傳感器220a和220b可被實施為用于檢測光學(xué)件130的位置的位置傳感器。在該情況下，傳感器220a的檢測方向布置為關(guān)于傳感器220b的檢測方向正交,其中傳感器220a的檢測方向為y方向，而傳感器220b的檢測方向為χ方向。此外,兩個傳感器220a和220b中的每一個都被分配光學(xué)件130上的編碼器圖案。這些編碼器圖案分別布置為與傳感器220a和220b相對。因此，傳感器220a借助于布置為與其相對的編碼器圖案，檢測光學(xué)件130在y方向上的位移，而傳感器220b借助于布置為與其相對的編碼器圖案，檢測光學(xué)件130在χ方向上的位移。[0071]以與第一示例實施例的傳感器類似的方式，將傳感器220a的檢測方向布置為關(guān)于檢測區(qū)域225a的位置處的膨脹方向正交。這確保測量盡可能少地被傳感器座210的受控于溫度的膨脹影響。此外，將傳感器220b的檢測區(qū)域225b布置在傳感器座210的溫度恒定點217或溫度恒定區(qū)域中。這確保在傳感器座210受控于溫度膨脹時，檢測區(qū)域225b的位置關(guān)于用作基準(zhǔn)的測量框架140不經(jīng)歷任何變化。換句話說，在傳感器座210的均勻加熱的情況下，傳感器220a和220b 二者的位置都不在檢測方向上變化。
[0072]關(guān)于該實施例有利的是，傳感器220a和220b固定在傳感器座210上。這簡化了設(shè)置在光刻設(shè)備100中的傳感器的安裝，因為僅必須使僅一個傳感器座210關(guān)于測量框架140對齊。此外，節(jié)省空間的布置因此是可能的。
[0073]在該示例實施例的變型(未更具體地示出)中，傳感器220a和220b布置在傳感器座上，使得傳感器220a的檢測區(qū)域225a和傳感器220b的檢測區(qū)域225b都沒有位于溫度恒定點217。例如，如果將圖7中的傳感器220b在傳感器座210上于y方向上位移，則產(chǎn)生這種構(gòu)造。因為傳感器220b的檢測方向是χ方向，所以在該情況下傳感器220b的檢測方向也關(guān)于檢測區(qū)域225b的位置處的膨脹方向正交，從而由于傳感器座210的受控于溫度的膨脹導(dǎo)致的測量誤差得到最小化。在該情況下，傳感器220a和220b的檢測方向不一定必須關(guān)于彼此正交。而是，傳感器220a和220b的檢測方向被布置為關(guān)于彼此成不等于90°的角度的布置也是可以構(gòu)思的 ，其中傳感器220a和220b的檢測方向分別對應(yīng)于各自檢測區(qū)域225的位置處的膨脹線216的切線方向。
[0074]應(yīng)考慮的是，上述實施例僅僅作為示例，并且在本專利權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)可有多種多樣的變化。
[0075]因此，例如可以將多于兩個的傳感器布置在傳感器座上。作為示例，為了冗余(redundancy)的原因，可提供具有相同檢測方向的多個傳感器。此外，可以想到將具有平行或反平行檢測方向的兩個傳感器布置在傳感器座上，以及利用傳感器信號的相應(yīng)評估來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)傳感器。
[0076]此外，上文指出的傳感器原理僅僅作為示例，并且用于在至少一個檢測方向上檢測物理量的其他傳感器原理也是可能的。因此，還可提供一布置，其包括光發(fā)射器和接收器，而不是檢測光學(xué)件上的編碼器圖案的傳感器。在這種布置的情況下，作為示例，固定連接至測量框架的激光器可發(fā)射光線，其從設(shè)置在光學(xué)件上的反射鏡反射，并由傳感器的檢測區(qū)域檢測。在此情況下，反射光在檢測區(qū)域上的入射位置依賴于光學(xué)件相對于測量框架的位置而變化。因此，在該情況下，傳感器也由檢測方向表征，其中沿著檢測方向的入射位置包含有關(guān)光學(xué)件在一個自由度上的位置的信息。
[0077]傳感器的其它構(gòu)造可能性是同樣由檢測方向表征的激光干涉儀和電容傳感器。
[0078]附圖標(biāo)記
[0079]100光刻設(shè)備
[0080]110 基座
[0081]120保持框架
[0082]130光學(xué)件
[0083]132編碼器圖案
[0084]134圖案區(qū)域[0085]140測量框架
[0086]160晶片座
[0087]170晶片
[0088]180照明設(shè)備
[0089]190掩模
[0090]200傳感器布置
[0091]210傳感器座
[0092]211基座
[0093]213葉片彈簧
[0094]215加厚件
[0095]216a...216d膨脹線
[0096]217溫度恒定點
[0097]220,220a,220b 傳感器
[0098]225,225a,225b 檢測區(qū)域
[0099]230評估裝置
[0100]240致動器
[0101]250傳感器
【權(quán)利要求】
1.一種光刻設(shè)備(100)，包含: 結(jié)構(gòu)件(140)； 傳感器(220 ;250)，具有用于檢測關(guān)于所述結(jié)構(gòu)件(140)的至少一個檢測方向(y)上的物理量的檢測區(qū)域(225 ；255);以及 傳感器座(210)，用于將所述傳感器(220 ；250)安裝至所述結(jié)構(gòu)件(140)， 其中，所述傳感器(220 ；250)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度變化時，所述檢測區(qū)域(225 ；255)在所述檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)的最大位移不大于在所述傳感器(220 ；250)相對于其正交布置的情況下，所述檢測區(qū)域(225 ；255)在所述檢測方向上的最大位移。
2.一種光刻設(shè)備(100)，包含: 結(jié)構(gòu)件(140)； 傳感器(220 ;250)，具有用于檢測關(guān)于所述結(jié)構(gòu)件(140)的至少一個檢測方向(y)上的物理量的檢測區(qū)域(225 ；255);以及 傳感器座(210)，用于將所述傳感器(220 ；250)安裝至所述結(jié)構(gòu)件(140)， 其中，所述傳感器(220 ；250)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度變化時，所述檢測區(qū)域(225 ；255)在所述檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)的位移不大于所述檢測區(qū)域(225 ；255)在與所述 檢測方向正交的方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)的位移。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器(220；250)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度變化時，所述檢測區(qū)域(225 ；255)在所述檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)的最大位移小于所述傳感器相對于其旋轉(zhuǎn)后的布置的情況下的最大位移。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器(220；250)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度變化時，所述傳感器(220;250)的檢測方向在所述傳感器(220 ；250)的檢測區(qū)域(225 ；255)處與所述傳感器座(210)的熱膨脹方向基本正交。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述光刻設(shè)備(100)包含第一傳感器(220a)和第二傳感器(220b)，所述第一傳感器(220a)具有用于檢測第一檢測方向上的物理量的第一檢測區(qū)域(225a)，所述第二傳感器(220b)具有用于檢測第二檢測方向上的物理量的第二檢測區(qū)域(225b)， 其中，所述第一傳感器(220a)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度改變預(yù)定的溫度變化值時，所述第一檢測區(qū)域(225a)在所述第一檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)基本不位移，以及 所述第二傳感器(220b)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度改變預(yù)定的溫度變化值時，所述第二檢測區(qū)域(225b)在所述第二檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)基本不位移。
6.如權(quán)利要求5所述的光刻設(shè)備(100),其中,所述第一檢測方向和所述第二檢測方向相對于彼此基本正交。
7.如權(quán)利要求5或6所述的光刻設(shè)備(100),其中,所述第一和/或第二傳感器(220a、220b)布置在所述傳感器座(210)的一區(qū)域中，該區(qū)域在溫度改變預(yù)定的溫度變化值時不在任何方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)位移超過預(yù)定的膨脹絕對值。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器(220；250)適配于檢測兩個檢測方向上的物理量，其中，所述傳感器(220 ；250)布置在所述傳感器座(210)的一位置處，該位置在溫度改變預(yù)定的溫度變化值時不在任何方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)位移超過預(yù)定的膨脹絕對值。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器(220；250)布置為使得在所述傳感器座(210)的溫度改變10mK，優(yōu)選IOOmK,尤其優(yōu)選IK時，所述檢測區(qū)域(225 ；255)在所述檢測方向上相對于所述結(jié)構(gòu)件(140)位移不超過lOOnm，優(yōu)選10nm，尤其優(yōu)選Inm,更優(yōu)選0.lnm。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器座(210)的熱膨脹系數(shù)與所述結(jié)構(gòu)件(140)的熱膨脹系數(shù)不同。
11.如權(quán)利要求10所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器座(210)的熱膨脹系數(shù)比所述結(jié)構(gòu)件(140)的熱膨脹系數(shù)大。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器座(210)利用彈簧元件固定至所述結(jié)構(gòu)件(140)。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器座(210)與所述結(jié)構(gòu)件(140)熱分離。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述結(jié)構(gòu)件(140)為測量框架。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器(220；250)適配于檢測所述光刻設(shè)備(10 0)的光學(xué)件(130)的位置。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項所述的光刻設(shè)備(100)，其中，所述傳感器(220；250)包含至少一個光電檢測器。
【文檔編號】G02B7/00GK103459986SQ201280014780
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】T.勞弗 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司