TW201243278A - Interferometer module - Google Patents

Description

201243278 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種干涉儀模組，其係適用於測量在參 考鏡子（其係例如提供在曝光工具的光柱）以及一測量鏡 子（其係例如提供在可相對於光柱來移動之曝光工具的目 標載體上）之間的位移。本發明進一步係關於一種包含此 一干涉儀模組的微影系統以及一種用來測量此一位移的方 法0 【先前技術】 美國專利申請案案號7,224,466提供一小型差分干涉 儀，其係用來測量沿著兩軸之在測量鏡子與參考鏡子之間 的位移。該干涉儀使料享測量與參考光束，該些光束可 在共享光束被分成各別光束以對應干涉儀之測量轴以前， 各別自測量與參考鏡子反射。藉由在各別測量鏡子與參考 鏡子將該測量光束與參考光束實 、參考 不丹少可尤果貫質反射兩次，該光束路徑 會被延伸且該干涉儀的解析度會被改善。已 : 的缺點係A，不可能使用兮楛知水 ^ ^ & Η%使用^亥模組來不明顯地決定在該測量 :子與該參考鏡子之間的位移方向，料，是否它們會被 項地更靠在一起或更分開遠離。 本發明之目的係為提供—種干涉儀模組，其係、允許決 疋測量鏡子與參考鏡子之間位寿多的方向。 、 【發明内容】 根據第一態樣，本發明接也 ^ 種干涉儀模組，其係適 、朝者各別測量鏡子與參考鏡子來發射一測量光束與— 201243278 相關參考光束，該干涉儀模組包含：一光束組合器，其係 用於將該測量光束與該參考光束的一反射組合成一組合光 束；一非共振分束器’其係用於將該組合光束分成一第一 分束與一第二分束，每一分束則包含該參考光束與該測量 光束的成分，一第—偏振分束器，其係用於將該第一分束 分成具有一第一偏振的第一偏振光束與具有一第二偏振的 第偏振光束，一第一偏振分束器，其係用於將該第二 分束分成具有帛三偏I的第三偏#束與具有帛四偏振的第 四偏振束；-第-、第^、第三與第四檢測器，其係用於 各別檢測該第一、第二、第三與第四偏振光束的光束能量， 其中-玄第、第一、第三與第四偏振光束的該偏振係為不 同偏振。该四檢測器提供四相干訊號，其中每一相干訊號 基本上係為相對於其他訊號來挪移相位的正弦訊號。因此 可能可決定該測量鏡子與該參考鏡子之間的位移方向。更 者，藉由使用該四訊號之間的内插方法，該測量的解析度 可被改善。該相干光束係為内部相干，但卻不一定彼此： 干。組合先束可藉由反射參考與相關反射測量光束來形 成’其係至少部份重疊於它們相應的光朿檢測器上。 在-實施例中，該干涉儀模組進一步適用於朝該測量 鏡子與各別參考鏡子來發射兩個額外測量光束與兩個相應 的額外參考光束…該光束組合器進.一步適用於將該額 外測量光束與該相應額外參考光束的反射組合 該組合光束的額外組合光束，其中該非偏振 ： 列用於將該額外光束分成額外第一分束與二：排 201243278 且其中該第-與第二偏振分束器係被排列用於將該額外第 一分束與該額外第二分束各別分成額外的第一、第二、第 二與第四偏振光束’以引導到額外的第―、一 弟一、弟與 第四檢測器。較佳地，該額外測量光束包含與該測量光束 平行的兩個光束，其中該測量光束與額外的測量光束會非 共面地朝測量鏡子發射。同樣地，額外參考光束較佳地包 含與該參考光束平行的兩個光束，其中該參考光束與額外 的測量光束係會非共面地朝參考鏡子發射。因此，該测量 光束已定義兩個實質垂直面，且該參考光束亦同樣如此。 由於使用此一模組，可能可延著至少三個測量轴來決 定在該參考鏡子與該測量鏡子之間的相對位移。從被檢測 的光束能量，可決定沿著一沿著該測量光束之方向χ的位 移，其係連同繞著彼此垂直且垂直該方向χ之軸與k 的轉動。由於相同光束非偏振分束器係被使用來將所有組 合光束分成該第-分束與第二分束，所以不需要為了每一 組合光束來校準數個不同的此些分束器。 在一實施例中，該干涉儀模組進一步包含包含三個光 圈的一阻擋元件，該阻擋元件係被排列於該光束組合器與 該非偏振分束器之間，以用於各別地部份阻擋該組合光束 與該兩個額外組合光束。該些光圈的功能係為過濾出所謂 的Jung頻率，及/或確定只有每一組合光束的中心部份延伸 到非偏振分束器。 在一實施例中，該阻擋元件包含矽’相較於例如鋁， 其係對熱變形相當不敏感。較佳地，該阻擋元件則可使用 201243278 微影技術來製造。 在一實施例中，該第_值4 „v^ 第偏振分束器會相對於該第二偏 振分束器轉動45度。 在一實施例中，該第—值4 第偏振刀束器適於將該第一分束 刀裂，以致於該第一值振出杰丄 W ★束具有—平行偏振且該第二偏 振光束具有一垂直偏供， -八& '、中该第二偏振分束器適用於 將該第一为束分裂，以致於兮- 0 ^ ^ . 、°Λ第二偏振光束具有45度偏振 且該第四偏振光束具有ns度偏振。 „ f &例巾°亥非偏振分束器直接毗鄰該第一偏振 刀束态及/或該第二偏振分束器。 在一實施例中，該光炭紐人。D 偏据八# „ 束，·且5裔會被固定地附著到該非 偏振刀束态，以形成一巨集元 .., r 比起當該光束組合器斑 非偏振分束器為分開元件時， 、 内的择叙盥生，隹* 巨集疋件對在傳送期間 円的振動與失準較不敏感。 在一實施例中，該非值八 4 A 非偏振分束器會使用一光學中性黏 者劑而被固定地附著到該第 予甲r生黏 、土 偏振分束器及/或該第二偏栌 分束器。該非偏振分束器以及第 $偏振 -5Γ ^ rrf ^ 與第一偏振分束器因此 可被形成當作一巨集元件。 成户以外，, * 了對振動與/或失準的較低敏 :度以外使用此—光學中性黏著劑， 橫穿過具冑不折射率之材 胃先束 的光耗損。 狀間的複數個界面時所發生 在一實施例中，該參考 成城t 于會破固定地附著到該千咮 儀模組内。該參考光束因μ 干涉 f丄古U 會維持在該模組内，同時，該 測1先束會破發射到在該模組 ^ 的’則量鏡子。該干涉儀 201243278 模組因此適於測量一訊號，其 、係彳日不在該測量鏡子與該干 涉儀模組之間的位移。 在一替代實施例中，該千咔塞 卞'步儀模組係為一差分干涉儀 模組’其係進一步包含：—光， 疋果，原’其係適用於提供三個 相干光束；一分束器單元，i在 〃係適用於將該三個光束分成 各別對的測量光束與相關參考来 、 ^九束’其中該三個測量光束 會被入射在第一鏡子上，且其中_ 丹玄二個參考光束會被入射 在相關於該第一鏡子而移動的筮_ 砂勒的第—鏡子上，其中該光束組 合器係被排列以用於將每一及鉍 ^反射測量光束與它的相關反射 參考光束組合成該組合光東的一 疋米的組合束。該模組會將該參 考光束與該測量光束各自發射 曰赞射到該參考鏡子與測量鏡子， Μ Ρ該參考光束與測量光束兩者會被發射到該模組外面 的位置。該差分干涉儀模組係適用於沿著三個非共面測量 轴來測量在該測量鏡子班兮兔# 覜卞興β參考鏡子之間的位移。因此則 可能可使用單一干涉儀描^日，& , i 7 m模、，且來例如決定沿著三個不同測 量軸之在該鏡子之間的相對位移。 在-實施例中，該分束器單元包含用於將該三個光束 分成三個測量光束/參考光束對的單一分束器。 在貫施例中，該光束檢測器每一個均包含一光束強 度檢測器或一光束能量檢測器，其係用於檢測一相應組合 光束的強度或能量。或者’該光束檢測器每一個均包含一 光檢測器，其係用來檢測被發射在那上面之光束的光能或 能量。 在一實施例中，該分束器單元適於將該三個測量光束

S 8 201243278 三個參考光束非共面地發射。 模組因此可能可決定沿著一方 ’以及繞著彼此垂直且垂直方 非共面地發射及/或適於將該 根據本發明所設計的干涉儀^ 向X之在該鏡子之間的位移 向X之方向Rz與Rz的轉動 在一實施例中，第一入Μ θ 入射測董光束與第二入射測量光 束間隔第一平面’且第-Α έ θ 卑一入射測量光束與第三入射測量光 束間隔一與第一平面成条许"从姑 田战角度α的第二平面，且第一入射參 考光束與第二入射參考井击Η眩哲_ 亏尤采間隔第三平面，且第二入射參 考光束與第三入射參& 苓九束間隔一與s亥第三平面實質成相 同角度CK的第四平面。 在一實施例中，該角度α係為90。。 在貫施例中，第二平面與第四平面實質重疊。 在-實施例中，該三個入射測量光束實f彼此平行， 及/或該三個入射參考光束實質彼此平行。 在一實施例中，該三個入射測量光束的每一個實質平 行其相關的入射參考光束。 在一實施例中，該第一與第二鏡子會與該模組分隔開。 在一實施例中，該模組裡面實質填滿一固體材料，較 佳地為固化環氧樹脂，更較佳地為Stycast<s)。當該模組的光 學元件因此被安全地固持在適當之處時，該模組較不易受 到起因於振動或固持的較準失誤。 在一實施例中，該分束器與該光束組合器會被包含在 一單一積體單元中。 根據第二態樣，本發明提供一干涉儀模組，其係包含： 201243278 一光束源，其係適用於提供三個相干光束；一分束器，其 係適用於將該三個光束分成各別對的測量光束與相關參； 光束，其中該三個測量光束會被入射在第一鏡子上，且其 中該三個參考光束會被入射在相關於該第一鏡子而移動： 第鏡子上，其中該光束組合器係被排列以用於將每一反 射測量光束與它的相關反射參考光束組合成一組合束；以 及-外殼’其中該分束器與該光束組合器係被排列在該外 殼内’且該外殼包含第—組的三個孔洞，以詩允許該三 個測量光束與該三個反射測量光束從裡面通過外殼而到該 外殼外面，且反之亦然’以及第二組的三個孔洞，以用: 允許該三個參考光束從該外殼裡面通到該外殼外面 之亦然。 根據第三態樣，本發明提供一微影系統，其係包含: :前申請專利範圍任一項的干涉儀模組，該系統進一步丨 3 .—光柱，用於將一圖案投影到一目標上；一目標載體 用於將該目標相對於該光柱來移動；—控制器，用於控, 該目標載體相對於該光柱的移動，其中該目標載體係提名 具有一第一鏡子，且其中該光柱提供具有一第二鏡子，^ 中該干涉儀係被排列以用於將該測量光束發射在該第一寿 子上並且將該參考光束發射在該第二鏡子上，其中該控帝 器適於依據該第-、第二、第三與第四檢測器所檢測的夫 束此量來控制該目標載體相對於該光柱的移動^該微影系 先較佳地係為κ影系統，其係、適於在該目標載體相對於 該投影光學的移動期間内將該圖案投影到該目標上。更較

10 201243278 其係適於將 佳地’該微影系統係為一帶電顆粒微影系統 複數個帶電顆粒細光束投影到該目標上。 根據第四態樣，本發明提供一種使用如先前申請專利 範圍任一者的干涉儀模組來決定測量鏡子相對於參考浐子 之位移的-種方法，該方法包含以下步驟：各別測量：該 第一、第二、第三與第四檢測器之該第一、第二、第二與 第四偏振光束的能量；提供一第一位移訊號以：作在：第 -與第二測量能量之間的差；以及提供一第二位移訊號， 以做為在該第三與第四測量能量之間的差。或者，代替測 量能量，光束強度可被測量。 在本說明書中所說明與顯示的種種態樣與特徵儘可能 可被各別地應用。這些各別態樣，特別是在附加附屬項申 請專利範圍中所說明的態樣與特徵，其係可使之服從於分 開的專利申請案。 【實施方式】 圖1A顯示根據本發明所設計之干涉儀模組ι〇〇之較佳 實施例的細節。單一相干光束b會被發射在偏振分束器101 上，其係會將光束b分成偏振測量光束邊與相關偏振參考 光束Rb。在已經通過偏振分束器1()1以後，測量光束· 會通過四分之一波面板1〇3。入射測量光束隨後可藉由第一 鏡子而反射回’並且再度通過四分之一波面板1〇3。隨 後，該反射測量光束會藉由偏振分纟@ 1〇1❼反射經過光 圈 1 40。 同樣地’形成參考光束Rb的相干光束部份則會由稜鏡 201243278 1〇2。=經過四分之一波面板ι〇3，並且入射在第二鏡子 相η沾光束Μ隨後會由鏡子81反射回，並且再度經過 ^ ^ 波面板1〇3，之後，它會由稜鏡102反射， 其會經過偏振分束器101而朝向光圈1〇4。 因此《干涉儀為主動日夺，組合光束Cb t通過光圈 104非偏振分束器1〇5會將所組成的光束分成二其中組 合光束所分成的兩個組合光束部份會包含一部份反射參考 光束與-部份反射測量光束兩者。該兩個光束部份依次可 藉由偏振分束器1G6與1G7而各別分開。該偏振分束器_ 則會相關於偏振分束器107而轉動45度。因此四個明顯組 口光束。P伤結果’其係各別具有平行偏振、垂直偏振、45 度偏振與135度偏振。檢測器1〇8 ' 109 ' 110與U1則會 將這四組合光束部份的強度分別轉換成第一㈣_、第 二訊號sig2、第三訊號sig3'與第四訊號“以。該分束器與 該光束組合器會被排列在該模組的外殼丨3〇内。 圖1B顯示當例如包含測量鏡子之目標載體以相關於投 影光學的固定速率來移動時，在該訊號sigl與邮之間差 以及在該訊號sig3與sig4之間差的圖式，其係例如包含參 考鏡子。該圖顯示兩正弦曲線121、122，其係會被、使用來 決定晶圆桌位移以及因此的晶圓桌位置。 一 當只有一單一正弦波有效時，當從峰值位準至較低位 準之強度變化改料’會難以決定相關移動的方向，其係 因為朝向以及遠離該光柱之晶圓桌的移動兩者將會造成較 低強度的訊號。根據本發明，藉由使用相關於彼此而離相 12 201243278 的兩正弦波，例如離相45度，移動方向可於任何時間決定。 使用兩個曲線來替代一個的進一步優點係為可更準確地實 施測量。例如，當測量曲線121之峰值時，到任一側的小 移動將會造成在該曲線之測量強度訊號中的小變化。不 過，相同的小移動則會造成曲線122之測量強度訊號中的 大變化’其係隨後可被替代地使用來決定該位移。 圖2A與2B概略地顯示根據本發明所設計之干涉儀模

2A中，非偏振分束器1〇5係直接緊鄰偏振分束器1〇6與 地排列，以致於當相較於圖1A時’在具有不同折射率的材 料之間會有更少的界面，其係會造成光損耗減少。 在圖2B中，各別藉由一層光學透明黏著劑121與122, 非偏振分束器105會被附著到偏振分束器1〇6與1〇7，在此 顯示具有一誇大寬度。本實施例會提供額外優點，其係為 分束器105、106、107彼此較不易例如由於振動或固持而 變得失準。 圖3Α概略地顯示根據本發明所設計的干涉儀模組 3 00，其中該光學元件全部毗連。非偏振分束器1 緊鄰在 該分束器105與偏振分束器1〇1之間的四分之一波面板 103。非偏振分束器105進一步緊鄰偏振分束器1〇6與Μ?。 本實施例特別容易被組裝，其係因為光學元件彼此的校準 可藉由排列該些光學元件來得到，以致於它們會緊鄰，亦 即沿著平面表面而毗連。 在圖3Β中，在非偏振分束器1〇5與其相鄰光學元件之 13 201243278 間的固定連接可藉由决μ 猎由先干透明黏著劑層121、122、123來 提供。 圖4概略地顯示j 根據本發明所設計之干涉儀模組或頭 4〇〇,其係類似在圖1A所示的實施例，不過，其中不是只 有一個’而是有三個相干光束bl、b2、b3會被入射在偏振 刀束器101上。逆會造成三個參考光束rb 1、rb2、rb3朝著 第一鏡子8 1 &射以及三個測量光束朝著第一鏡子η發 射。該三個參考光束與相關三個測量光束係非共面地從該 模組發射。為了此目的’每一外《13〇都提供具有兩組三 個孔洞’第一組允許三個測量光束通過且第二組允許三個 參考光束從此通過。 該二個反射參考光束與相關三個反射測量光束會被組 合成二個組合光束，其係會通過光圈104並且以與以上所 說明的相同方式來分裂。光束接收強度檢測器1〇8ι、1〇82、 ίο%會各別檢測出每—組合光束cM、cb2、cb3之一部分的 干涉。檢測器 109,、1〇92、1〇93、n〇|、11〇2、11〇3、ηΐι、 1112、1113的功能同樣地用於具有不同偏振的組合光束部 份，其係會造成全部12個檢測訊號。從這些檢測訊號，可 建構ό個正弦波’其係可提供資訊在兩個鏡子8丨、2丨的相 關位移與轉動上。 圖5概略地顯示根據本發明所設計之干涉儀模組或 頭，其係類似在圖4所示的實施例。不過，替代光圈1 〇 4， 阻擋元件140提供具有三個各別光圈141、142、143，以使 其僅僅通過各別組合光束cb卜cb2、cb3的中心部份》更者， 201243278 圖5的實施例係提供具有光束路徑調整器1 8 1、1 82，其係 各別調整在參考光束rb 1、rb2與rb3之間的相互距離，以 及在測量光束mb 1、mb2與mb3之間的相互距離。該光束 路徑調整器181、121各包含許多内部反射稜鏡，其係用於 各別調整參考光束rbl、rb2、rb3與測量光束mbl、mb2、 mb3的路徑，其中該光束路徑調整器提供具有用於每一光束 的各別棱鏡。或者’該光束路徑調整器包含兩個鏡子，以 光束路徑調整器121及/或181包含被排列以充當做四分之 波面板的菲涅耳菱形。在本最後實施例中，面對鏡子8 1 與21的兩個四分之一波面板103可被省略》要注意的是， 雖二圖4與5概略地共面地描述光束bi、b2與b3，事實上， 4 —個光束仍非共面地平行，且結果所產生的參考與測量 光束會非共面地發射到它們各別的鏡子上。同樣地，在該 光圈141、142、142中，其係基本上呈^架構而被排列在 阻擋元件140上。 A圖6A顯示根據本發明所設計的微影系統卜該系統包 ”有光軸3 7的光柱3 6係被安裝到的―框架4。該光柱適 於將複數個曝光細光束1〇投影到目標7上。藉由選擇性地 切換在其上或其選擇性曝光細光束，纟光柱以下之目標的 曝光表面會被圖案化。該目標會被放置在晶圓冑6上，其 係依次被放置在夾具66上，該夾具則可藉由其上放置央具 “的階台9而可相關於光柱36來移動。在所示的實施例 中，夾具、晶圓桌與階台會形成用於將目帛7相關於光柱 15 201243278 載體 36來移動的—目標 夹具66包含第—鏡子2〗， 標7或其曝光表面在實質3在該系統内之與目 面。光柱包含第二鏡子81立人:南度的實質平面表 實質平面表面^ /、’、包3接近光柱之投影端的 該系統進一步句今—JL^ Δ •4- ^ 4H 4, 、、且化干涉儀頭60，或者差分干 涉儀模組’其係藉由動態裝配刀干 該模組化干涉儀頭6G會而*㈣框架4° 上，相關測量光束心第參_考鏡先子束27到第二鏡子81 式r沒有顯不，但是參考光 測詈#去由a 光束部包含三個參考光束，且該 測量先束包含三個測量光束，且在第-鏡子81與第二鏡子 21之間的相對移動可藉由 束之間的干涉來測量。 在參考光束與其相關測量光 三個測量光束Mb與三個參考光束以會自一雷射單元 二起 ：，該雷射單元可供應-相干光束，其係並且可經由 先子纖維92而耗合入干涉儀模組6〇,該光學纖維則會形成 该模組60用的部份光束源。 圖6B概略地顯示圖6A的微影系統1，其中該微影系 統包含真空外殼2 °在該真空外殼2内’只有干涉儀頭6〇 與其連接以及第一 81與第二鏡子21會被顯示，雖然將令 人理解到的是’ _ 6A的目標載體將同樣地被包含在真^ 2内。 二至 來自雷射的光學纖維92會經過一真空饋入9ι而通 過該真空室2之牆。代表在測量光束與它們相關參考光束 16 201243278 之間干涉的訊號，其係會從干涉儀模組60、經由訊號線54 而傳送出真空室2’其係會通過真空饋入 圖6C概略地顯示類似圖1A所示系統的微影系統，其 中該系統係為一帶電顆粒光束微影系統，其係包含用來提 供複數個帶電顆粒細光束的電子光學3,且其中該投影光學 5包含複數個靜電透鏡’以用來將該帶電顆粒細光束各別地 聚焦在該目標7的曝光表面上。該投影光學5包含致動器 67,其係用來調整該投影光學相關於框架4的定向與/或位 置。該系統進-步包含一訊號處理模組％，其係適於提供 -位置與/或位移訊號到階台控制單元95，以用來控制階二 Π的移動。訊號會從干涉儀模組6〇與校準感應器”經由 广5“其係通過真空饋入61與59)傳送到訊號 =組94,其係會處理這些訊號，以提供-訊號來致動 該階台u與/或投影光學5。晶圓桌6以及因此因而所支樓 目標7相關於投影光學5的位移， 與校正。 *係因此可被連續監視 :所示的實施例中，晶圓“可藉由可 由動態裝配8而支樓，且該階台 儀槿紐ΛΑ 」在朝者或遠離該干涉 ，儀槿 相關於該投影光學5來移動。該差分干 束儀=會朝著在投影光學上的鏡子來發射三個參考： 束並且朝著在晶圓桌上的鏡子來發射三個測量光束 圖7A與7B各別顯示圖6A之 等角視圖。該 卞’儀模組的則視圖與 係用於在將，模/ 含動態裝配62 ' 63、64，其 ，且女裝在框架期間内輕易且高度準確地校 17 201243278 準該模組。干涉儀模組包含用來發射三個相應參考光束 rb 1、rb2、rb3以及用來接收往回入該模組之反射的三個孔 洞71 72、73。干涉儀模組進一步包含三個孔洞74、75、 76，其係用來發射三個相應的測量光束、爪…、mb3， 以及用來接收往回入該模組的反射。用來發出參考光束之 孔洞73的位置與用來發出測量光束之孔洞相距距離μ 4mm孔洞71與72相隔一距離dl，孔洞72與73相隔一 距離d2孔洞74與75相隔一距離d3，其係等於距離dl， 且孔洞75與76相隔一距離d4，其係等於距離d2。在所示 的實施例中，距離dl、d2、d3、dq心係為中心間距， 其係各別等於12、5、12、5與4毫米。在圖2B中，可以 , 疋第參考光束rbl與第二參考光束rb2間隔第一 第一參考光束rb2與第三參考光束吐3間隔一第二 平面，其中笛- ]Τ弟—千面係相關於第一平面成角度α (沒顯示） s :同樣地’第-測量光束mbl與第二測量光束mb2間 3第平面且第二測量光束mb2與第三測量光束mb3 間隔一第四平面，甘山Λ _ 其中第三平面相關於第四平面呈實質相 同角度〇:(沒顯示）。 、8Β各別顯示根據本發明所設計 2 60實施例的概略側視圖與頂視圖。 分束器單元32、33 、34，其係用來將雷射單元3 1所發 霉射光束LB分成-加1 束考m 相干光束bl'b2、b3。所示的主 I益單7G係為包合 33 hug 兩個/刀束器32、34以及兩個反射 ^3、35的卓元。；}：3工， 干光束bl、b2、b3之每一個隨後會 18 201243278 次要分束器單元42、43發射’其係適於將該三個相干光束 bl、b2、b3分成各別的測量與相關參考光束對。這些對的 第一對包含測量光束rbl以及相關參考光束rbi，這些對的 第二對則包含測量光束rb2以及相關參考光束rb2，且第三 對包含測量光束rb3以及相關參考光束rb3。 因此，6光束則會從次要的分束器單元發出，其係為三 個參考光束rb卜rb2、rb3以及三個相關測量光束mbl、mb2、 mb3。 參考光束rbl、rb2、rb3會入射發射在光柱的第二鏡子 81上，同時測量光束mM ' mb2、mb3會入射發射在該目標 載體的第-鏡+ 21 ±。參考與測量《束會#回反射入模組 6〇，特別是’往回入次要的分束器單元42、43，其係充當 做反射測量光束與它們相關參考光束的光束組合器42、 43。光束組合器因此會發出三個組合光束cbl、cb2、cb3 , 其中該組合光束的每一個係由至少部份重疊於相應光接收 器5 1、52、53或光束檢測器上的反射測量光束與其相關參 考光束所形成，在此情形中，光強度檢測器5丨、52、53會 包含光二極體。在任一光束接收器上之測量光束與相關參 考光束的改變干涉，其係會造成在那光束接收器上之光強 度的改變。光二極體會將光強度訊號轉換成電訊號，其係 會不被放大地饋離該模組6〇。 圖9A與9B顯不根據本發明所設計之微影系統的頂部 圖與側視圖，其中在此所說明之第一與第二差分干涉儀模 組60a、.60b係被排列以用於測量晶圓7相對於投影光學5 201243278 的位移°投影光學係提供具有兩個平面鏡子81a、81b，其 係以彼此相關的90度角來排列。晶圓7係由晶圓桌6所支 撐，其係包含同樣彼此相關之以9〇度角來排列的兩個平面 鏡子21a與21b。第一差分干涉儀模組6〇a發出三個參考光 束忱1、rb2、rb3於投影光學的鏡子81a上，並且發射三個 測量光束於晶圓桌的鏡子21a上。同樣地，第二差分干涉儀 模組60b發射參考光束於投影光學的鏡子8比上並且發 射測量光束於晶圓桌的鏡子21b上。 i«之，本發明係關於適用於測量在參考鏡子與測量鏡 子之間位移方向的差分干涉儀模組。在一實施例中，該差 分干涉儀模組適用於朝著第一鏡子來發射三個參考光束並 且朝著第二鏡子來發射三個測量光束，以決定在該第一與 第二鏡子之間的位移。在較佳實施例中，㈣模組同樣適 :於測量㈣兩垂直軸的相對轉^本發明進—步係關於 —種用來測量此一位移與轉動的方法。 令人理解的是，以上說明被包括以顯示較佳實施例的 操作，其係並且不意味著限制本發明範圍。從以上討論， ^那些熟諸該技藝者而言將明顯可見的是，許多變化仍將 由本發明的精神與範圍所包含。 【圖式簡單說明】 本發明將依據在附圖所示的示範性實施例來說明，其 所設計之差分干涉儀模組 圖1A概略地顯示根據本發明 的截面側視圖，

20 201243278 圖1B顯示使用圖1A之差分干涉儀模組所得到的訊號 圖， 圖2A概略地顯示差分干涉儀模組的載面側視圖，其係 類似圖1 A者，下部份的光學元件則彼此相鄰， 圖2B概略地顯示差分干涉儀模組的截面側視圖，其係 類似圖1 A者’其中下部的光學元件則使用光學中性黏濁劑 而彼此附著， 圖3 A與3B概略地顯示實施例，其中所有光學元件均 會相鄰，以形成單一單元， 圖4概略地顯示本發明的實施例，其係用於發射三個 非共面的測量光束與相應參考光束， 圖5概略地顯示本發明的實施例，其係進一步包含兩 個光束路徑調整，丨v Α Α λ , 益以用來各別改變在該參考光束與該測 量光束之間的相互距離， 圖〃印顯不根據本發明所設計之微影系統的概略 錄尽發明所設計之微影系 例的概略側視圖 圖7 A與7 B顯示根攄太益^ 的各別槪收竹讳si 月所設計之差分干涉儀模翻 的各別概略則視圖與等角視圖， 圖8 A與8 B顯示根摅太欲 的截面側視圖與截面頂視圖，月所叹6十之差分干涉儀模细 圖9A與9B顯示_ 模絚之微影系統的各別頂、 月所设計之包含兩個干涉儀 硯圖與側視圖。 21 201243278 【主要元件符號說 LB B cb cbl、cb2、cb3 bl 、 b2 、 b3 rbl、rb2、rb3 rb Rb mbl、mb2、mb3 mb sigl、sig2、sig3、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21 、 21a 、 21b 、 21c 雷射光束 相干光束 組合光束 組合光束 相干光束 參考光束 參考光束 參考光束 測量光束 測量光束 強度訊號 微影系統 真空外殼 電子光學 框架 投影光學 晶圓桌 晶圓 動態裝配 階台 複數個曝光細光束 階台 第一鏡子 22 201243278 31 雷射單元 32 、 34 、 42 分束器 33 、 35 、 43 棱鏡 36 光柱 37 光轴 51 、 52 、 53 光檢測器 54、58 訊號線 55 干涉儀的電子設備 56 相關於第一鏡子來放置第二鏡子的測量 57 校準感應器 59、61 真空饋入 60 、 60a 、 60b 干涉儀頭/干涉儀模組 62、63、64 動態裝配 65 校準標記 66 夾具 67 投影光學的致動器 71 、 72 、 73 測量光束的孔洞 74、75、76 參考光束的孔洞 81 、 81a 、 81b 第二鏡子 91 真空饋入 92 光學纖維 94 信號處理模組 95 階台控制 100 、 200 、 300 、 400 干涉儀模組/干涉儀頭 23 5 201243278 101 偏振分束器 102 稜鏡 103 四分之一波板 104 光圈 105 非°偏振分束器 106、 107 偏振分束 108、 108, ' 1082 ' l〇83 檢測器 109、 109, ' 1092 ' l〇93 檢測器 110、 110, ' 1102 ' 1103 檢測器 111 ' 111) > 1112 ' Ills 檢測器 121、 122 正弦曲線 130 外殼 140 阻擋元件 141、 142 、 143 光圈 121、 181 光束路徑調整器 s

Claims (1)

1. 201243278 七、申請專利範圍： 1.一種干涉儀模組，其係適用於朝著各別測量鏡子與參 考鏡子來發射-測量光束與一相關參考光纟，該干涉儀模 組包含： 一光束組合器，其係用於將該測量光束與該參考光束 的一反射組合成一組合光束； 一非共振分束器，其係用於將該組合光束分成一第一 分束與-第二分束，每一分束則包含該參考光束與該測量 光束的成分； 一第一偏振分束器，其係用於將該第一分束分成具有 一第一偏振的第一偏振光束與具有一第二偏振的一第二偏 振光束； 一第二偏振分束器’其係用於將該第二分束分成具有 第二偏振的第三偏振束與具有第四偏振的第四偏振束； 一第一、第二、第三與第四檢測器，其係用於將該第 、第一、第二與第四偏振光束的光束能量各別檢測， 其中該第-、第二、第三與第四偏振光束的該偏振係 為不同偏振。 2.如申請專利範圍第丨項的干涉儀模組，進一步適用於 朝該測量鏡子與各別參考鏡子來發射兩個額外測量光束與 兩個相應的額外參考光束，其中該光束組合器進一步適用 於將該額外測量光束與該相應額外參考光束的反射組合成 實質平行該組合光束的額外組合光束，其中該非偏振分束 器係被排列用於將該額外光束分成額外第一分束與額外第 25 201243278 二分束’且其中該第—與第 該額外第一分束與該額外第 第二、第三與第四偏振光束 第三與第四檢測器。 二偏振分束器係被排列用於將 二分束各別分成額外的第一、 以引導到額外的第一、第二、 3. 如申請專利範圍第1項或第2項的干涉儀模組，進一 步包含包含二個光圈的—阻心件，其中該阻擋元件係被 排列於該光束組合器盘兮 、3亥非偏振分束器之間，以用於各 地部份阻擋該組合光束與該兩額外組合光束。 4. 如申請專利範圍第3項的干涉儀模組，其中該阻擋元 件包含矽。 5♦如申請專利範圍第1項或第2項的干涉儀模組，其中 該第一偏振分束器係、相關於該第二偏振分束器轉動45度。 6·如申請專利範圍第1項或第2項的干涉儀模組，其中 該第一偏振分束器適於將該第—分束分裂，以致於該第— 偏振光束具有—平行偏振且該第二偏振光束具有-垂直偏 振’且其中該第二偏振分束器適用於將該第二分束分裂， 以致於該第三偏振光束具有45度偏振且該第四偏振光束具 有135度偏振。 ' 7. 如申凊專利範圍第〗項或第2項的干涉儀模組，其十 該非偏振分束器直接__第—偏振分束器及/或二 振分束器》 — % 8. 如申請專利範圍第！項或第2項的干涉儀模組，其中 該光束組合器會被固定地附著到該非偏振分束器，以 一巨集元件。 26 201243278 兮非專利範圍第1項或第2項的干涉儀模組，其中 忒非偏振为束器會使用一光學中 到該第-偏振分束器及觸二:::::被固定地附著 中申:舍專利範圍第1項或第2項的干涉儀模組，其 中該參考鏡子錢固定㈣著_干㈣模組内。 ^如申請專利範圍第！項或第2項的干涉儀模組，其 :涉儀模組係為-差分干涉儀模組，其係進一步包含： 一光束源’其係適用於提供三個相干光束， 的器單元’其係適用於將該三個光束分成各別對 束與相關參考光束，其中該三個測量光束會被入 M 鏡子上，且其中該三個參考光束會被入射在相 關於該第一鏡子而移動的第二鏡子上， 其中該光束組合器係被排列以用於將每一反射測量光 束與它的相關反射參考光束組合成該組合光束的―組合 束0 — 12.如申請專利_ 的干涉儀模組，其中該分束 益單7G包含用於將該三個光束分成三個測量光束，參考光束 對的單一分束器。 13·如申請專利範圍第11項的干涉儀模組，其令該光束 ㈣器每—個均包含—光束強度檢測Hit束能量檢測 器，其係用於檢測—相應級合光束的強度或能量。 14.如申清專利範圍第11項的干涉儀模組，其中該分束 器單元適於將該三個測量光束非共面地發射及/或適於將該 二個參考光·.束非共面地發射。 27 201243278 二5·如申請專利範圍第11項的干涉儀模組，進一步包含 光束路徑分隔器，其係被排列 之問，光ΒU 、忒刀釆益皁兀與該鏡子 之間並且被排列用於引導該三個測量光束。 16.如申請專利範圍第。項的干涉儀模組，其中第一入 射測量光束與第二入射測量光束間隔第一平面，、且該第二 =测量光束與第三入射測量光束間隔一與該第一平面成 角度α的第二平面，且第一 ,.^ 入射參考光束與第二入射參考 光束間隔第三平面，且兮笛__ λ 心 考m 參考光束與第三入射參 :先束間隔一與該第三平面實質成相同角度 面。 16項的干涉儀模組，其中該角度 17.如申請專利範圍第 α係為9 0。。 ” 18.如申請專利範圍帛17項的干涉儀模組，其中該第二 平面與該第四平面實質重疊。 19·如申請專利範圍第丨丨項的干涉儀模組，其中該三個 =測量光束實質彼此平行及/或其中該三個入射參考光束 實質彼此平行。 20. 如申請專利範圍帛η項的干涉儀模組，其中該三個 入射測量光束的每一個實質平行其相關的入射參考光束。 21. 如申請專利範圍第i丨項的干涉儀模組，其中該第一 與該第二鏡子會與該模組分隔開。 22. 如申請專利範圍第n項的干涉儀模組，其中該模组 裡面實質填滿—固體材料，較佳地為固化環氧樹脂，更較 佳地為Stycast®。

   28 201243278 b 23.如申請專利範圍第11項的干涉儀模組’其中該分束 器與光束組合器會被包含在單一積體電路中。 24. —種干涉儀模組，包含： 一光束源’其係適用於提供三個相干光束， 曰-分束器，其係適用於將該三個光束分成各別對的測 量光束與相關參考光束，其中該三個測量光束會被入射在 -第-鏡子上’且其中該三個參考光束會被入射在相關於 該第一鏡子而移動的第二鏡子上， 其中該光束組合器係被排列以用於將每一反射測量光 束與它的相關反射參考光束組合成一組合束；以及 一外殼，其中該分束器與該光束組合器係被排列在該 外殼内’且該外殼包含第—組的三個孔洞，以用於允許該 一個测量光束與該三個反射測量光束從裡面通過外殼而到 •亥外/Λ外面，且反之亦然，以及第二組的三個孔洞，以用 於允§午該二個參考光束從該外殼裡面通到該外殼外面，且 反之亦然。 25. —種包含如先前申請專利範圍任一項之干涉儀模組 的微影系統，該系統進一步包含： 一光柱，用於將一圖案投影到一目標上， 一目標載體，用於將該目標相對於該光柱來移動， 一控制器’用於控制該目標載體相對於該光柱的移動， 其中該目標載體係提供具有一第一鏡子，且其中該光 柱提供具有一第二鏡子， 其中該干涉儀係被排列用於將該測量光束發射在該第 29 201243278 鏡子上並且將該參考光束發射在該第二鏡子上， 測 移 來 含 之 量 八 其中該控制器適於依據該第一、第二、第三與第四檢 器所檢測的光束能量來控制該目標載體相對於該光柱的 動。 26.種使用如先前申請專利範圍任一者的干涉儀模組 決定測量鏡子相對於參考鏡子之位移的方法，該方法包 以下步驟： 測量各別在该第一、第二、第三與第四檢測器之該第 、第二、第三與第四偏振光束的能量， 提供一第一位移訊號以當作在該第一與第二測量能量 間的差， 以及提供一第二位移訊號，以做為在該第三與第四測 能量之間的差。 、圖式： (如次頁） 30