位置測量設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及位置測量設(shè)備，利用其通過在至少一個(gè)測量方向(X)上的大測量區(qū)域?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的位置測量，其方式為具有反射的相柵的多個(gè)碼尺(1，2)彼此相接。在最后的時(shí)間如此優(yōu)化相柵的外形參數(shù)，使得其具有非常高相對衍射效率。當(dāng)前為了可以使用這種碼尺作為碼尺(1)的現(xiàn)有布置的替代根據(jù)本發(fā)明新碼尺(2)的絕對衍射效率匹配到現(xiàn)有碼尺（1），其方式為減小該碼尺（2）的相柵的反射率。反射率的減小可以通過設(shè)置衰減層(24)實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】
位置測量設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于在至少一個(gè)方向上的位置測量的位置測量設(shè)備。
[0002]這種位置測量設(shè)備用于測量兩個(gè)相對彼此運(yùn)動(dòng)的對象的位置變化。在此碼尺由光束探測并且在碼尺上位置相關(guān)調(diào)制的光束饋送到探測設(shè)備，探測設(shè)備從中形成探測設(shè)備相對于碼尺的瞬間位置的測量。
[0003]為了測量相對較大的長度多個(gè)碼尺彼此相接并且多個(gè)碼尺相繼由探測設(shè)備探測。這種要求特別在在光刻-系統(tǒng)中使用位置測量設(shè)備時(shí)給出，這是因?yàn)橐环矫婵蓪?shí)現(xiàn)的測量步長應(yīng)總是更小并且-由于總是變得更大的晶片-要求的測量路徑總是變得更大。由于新光亥IJ-系統(tǒng)的較高的精度要求和到較大晶片的發(fā)展測量路徑必須總是位置更準(zhǔn)確并且總是更大。
【背景技術(shù)】
[0004]種類構(gòu)成的(gattungsbildende)EP1762897Al示出具有光刻-系統(tǒng)中的多個(gè)碼尺的位置測量設(shè)備，其彼此相接用于放大測量區(qū)域。多個(gè)碼尺分別具有反射的相柵。碼尺在載體(度量框架)如此布置，使得通過推動(dòng)兩個(gè)碼尺離開實(shí)現(xiàn)持續(xù)位置測量。探測設(shè)備構(gòu)造成通過推動(dòng)離開實(shí)現(xiàn)持續(xù)位置測量。碼尺在EP1762897A1中稱為柵板(英語:grid plates(柵板))并且構(gòu)造成用于兩個(gè)彼此垂直布置的方向上的位置測量。
[0005]已知，反射的相柵的衍射效率可通過多個(gè)參數(shù)影響。
[0006]相對衍射效率由相位級(Phasenstufen)的外形影響。外形的參數(shù)為相位級的輪廓-尤其是側(cè)緣角度-和相位級的反射的面的外輪廓。
[0007]從EP0849567B1已知，反射的相柵的衍射效率可通過合適選擇相位級的輪廓優(yōu)化。通過適當(dāng)選擇側(cè)緣角度可以優(yōu)化相對衍射效率。
[0008]在EP1106972A1中公開，碼尺的相柵的標(biāo)志的外輪廓可以是矩形，其中反射的矩形以具有彼此相鄰的棱角的棋盤-圖案的外形二維地布置。此外通常給出，標(biāo)志備選地還可以構(gòu)造成圓環(huán)形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明任務(wù)在于創(chuàng)造位置測量設(shè)備，用位置測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)通過大測量區(qū)域的準(zhǔn)確的位置測量。
[0010]反射的相柵的絕對衍射效率(常常僅稱為衍射效率)和相對衍射效率之間有所區(qū)別。
[0011]碼尺的反射的相柵的衍射效率的基本參數(shù)是相位級的外形。外形在此表示相位級的高度輪廓的外形和相柵的相位級的反射表面的外輪廓。
[0012]其他基本參數(shù)是相柵的反射率，其取決于使用的反射器的反射率。
[0013]兩個(gè)參數(shù)外形和反射率確定相柵的衍射效率，其也稱為衍射效率。相柵的衍射效率是以確定的空間角度(衍射級次)衍射的光束之間的強(qiáng)度與確定波長的光束的射入相柵的強(qiáng)度的比例。
[0014]如果僅考慮相位級的幾何外形(幾何外輪廓和相位級的輪廓，尤其是側(cè)緣角度)，在作為參考使用材料的反射率相同的情況下，則討論相對衍射效率。
[0015]如開始所述的【背景技術(shù)】所示，總是更多優(yōu)化相柵的外形以便提高相對衍射效率。對于相多應(yīng)用現(xiàn)在提供新優(yōu)化的碼尺，其具有比至今使用的碼尺較高衍射效率。經(jīng)常碼尺的制造商在其制造時(shí)調(diào)整到具有相柵的優(yōu)化外形的優(yōu)化碼尺。
[0016]現(xiàn)在在現(xiàn)有位置測量設(shè)備的情況下存在替換多個(gè)碼尺之一的要求產(chǎn)生問題。由于新碼尺的較高相對衍射效率由于相柵的優(yōu)化外形在新碼尺的探測的情況下導(dǎo)致相對于舊碼尺的探測的較大探測信號，這在進(jìn)一步分析時(shí)可導(dǎo)致問題。
[0017]用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)，可以使用具有相柵的優(yōu)化外形(也就是具有較高相對衍射效率)的碼尺作為對于位置測量設(shè)備的碼尺的替換，其中該替換碼尺匹配到保留碼尺的衍射效率，其方式為降低其反射率。
[0018]反射率在此表示與相柵的外形無關(guān)的光束的反射和射入強(qiáng)度的比例。
[0019]根據(jù)本發(fā)明位置測量設(shè)備具有至少一個(gè)第一碼尺或至少一個(gè)第二碼尺，其彼此相接用于放大測量區(qū)域。此外位置測量設(shè)備包括具有用于發(fā)出光束的光源的探測設(shè)備，其中第一碼尺具有具有第一周期性的標(biāo)志的反射的相柵，其將擊中的光束以在給定的衍射級次中的第一衍射效率衍射。第二碼尺具有帶第二周期性的標(biāo)志的反射的相柵，其外形與第一周期性的標(biāo)志不同。第二碼尺的給定的衍射級次的衍射效率匹配到第一碼尺的衍射效率，其方式為第二碼尺的相柵的反射率相對于第一碼尺的相柵的反射率減少。
[0020]由于第二碼尺的標(biāo)志的優(yōu)化并且因此不同的外形第二碼尺的相對衍射效率比第一碼尺的相對衍射效率更高。
【附圖說明】
[0021]其中
圖1以截面示出根據(jù)本發(fā)明的位置測量設(shè)備；
圖2示出根據(jù)圖1的位置測量設(shè)備的第一碼尺的平面圖；
圖3示出根據(jù)圖1的位置測量設(shè)備的第二碼尺的平面圖；
圖4示出第二碼尺的另一實(shí)施例的平面圖，以及圖5示出根據(jù)圖4的第二碼尺的截面V-V。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在圖1中示意性示出位置測量設(shè)備的基本元件。該位置測量設(shè)備包括至少一個(gè)第一碼尺I和至少一個(gè)第二碼尺2，其在至少一個(gè)測量方向X上彼此相接用于放大測量區(qū)域。因此實(shí)現(xiàn)碼尺1，2的彼此相接，至少因?yàn)槲锢碛邢拗频鼐哂休^高分辨率和教導(dǎo)精度的碼尺1，2可以僅以受限的大小完成。尤其是在光刻-系統(tǒng)中要求在納米-或亞納米-范圍中的位置測量，其中對此碼尺I，2具有小于ΙΟμπι的周期性的標(biāo)志10，20。標(biāo)志10，20是相位級，該相位級具有確定的外形，也就是具有上反射面的確定的輪廓形狀和確定的外輪廓。上反射面與下反射器13，23以及間隔層11，21—起分別形成相柵。通過多個(gè)碼尺I，2在測量方向X上的彼此相接通過兩個(gè)碼尺I，2的推動(dòng)離去實(shí)現(xiàn)連續(xù)位置測量。特別有利的是，碼尺I，2在相同的平面上彼此相碰。此外碼尺I，2布置在共同的載體3上，其中載體3還稱為度量框架。
[0023]為了光電探測碼尺I，2設(shè)置探測設(shè)備4，探測設(shè)備具有光源41用于發(fā)出光束，光束在位置測量時(shí)撞擊在碼尺1，2之一上并且在那里衍射。探測設(shè)備4此外包括接收單元42用于接收衍射的光束。在圖1中僅示意性示出用于測量方向X的接收單元42。
[0024]第一碼尺I的第一周期性的標(biāo)志10與反射器12，13和間隔層11形成相柵，相柵將擊中的光束以在給定的衍射級次中的第一衍射效率衍射。
[0025]第二碼尺2形成具有第二周期性的標(biāo)志20的反射的相柵，其外形與第一周期性的標(biāo)志10如此不同，使得第二碼尺2的相對衍射效率比第一碼尺I的相對衍射效率更高。
[0026]作為用于第一相柵的襯底15和作為用于第二相柵的襯底25優(yōu)選地使用具有較小熱膨脹系數(shù)的材料，尤其是玻璃，玻璃陶瓷或氧化鋁陶瓷(堇青石)。這種材料也稱為ZER0DUR，ULE或NEXCERA。
[0027]第二碼尺2的反射率相對于第一碼尺I的反射率如此減少，使得第二碼尺2將具有與第一碼尺I相同衍射效率的擊中的光束在給定的衍射級次中衍射。第二碼尺2的衍射效率因此匹配到第一碼尺I的衍射效率的高度。
[0028]在相對于第一碼尺I的第二碼尺2的標(biāo)志20的優(yōu)化外形的情況下要求，第二碼尺2的反射率相對于第一碼尺I減少5%到20%。
[0029]以有利的方式第一碼尺I的相柵和第二碼尺2的相柵分別構(gòu)造成抑制第零衍射級次，其中分析的并因此給定的衍射級次是第一衍射級次。
[0030]第一碼尺I的相柵和第二碼尺2的相柵分別具有層堆，層堆由透明的間隔層11，21和兩個(gè)反射器12，13，22，23組成，兩個(gè)反射器分別對間隔層11，21的兩側(cè)布置，其中第一碼尺I的面向探測設(shè)備4的反射器12形成第一周期性的標(biāo)志10并且第二碼尺2的面向探測設(shè)備4的反射器22形成第二周期性的標(biāo)志20。
[0031]透明的間隔層11，21優(yōu)選地分別由絕緣的材料如Si02，Ti02，Ta2O5組成并且形成用于給定的衍射級次的移相器。
[0032]在要求選擇位置測量設(shè)備的碼尺1(其中存在多個(gè)第一碼尺I)的情況下，根據(jù)本發(fā)明使用第二碼尺2，其中相對衍射效率相對于保留的第一碼尺I較大，但是(絕對)衍射效率匹配到第一碼尺I的衍射效率。
[0033]證明為特別有利的是，第二碼尺2的反射率通過下列方式減少，產(chǎn)生相偏的層系(其由間隔層21和反射器22組成)從第一碼尺I被不變地接管。不變地接管在此表示材料和厚度。示出了，作為要匹配的參數(shù)在第二碼尺2的間隔層21下的反射器23的反射率是特別適入口 ο
[0034]第二碼尺2的反射率以有利的方式選擇為比第一碼尺I的反射率更小，其方式為第二碼尺2的間隔層21下的反射器23的反射率選擇為比在第一碼尺I的間隔層11下的反射器13的反射率更小。反射率可以通過適當(dāng)選擇材料或通過改變反射器23的表面匹配。
[0035]表明為特別有利的是，第二碼尺2的反射率相對于第一碼尺I減小，其方式為在間隔層21和反射器23(其布置在第二碼尺2的間隔層21下)之間布置衰減層24。這具有該優(yōu)點(diǎn)，可以接管具有相偏的保持的特性的第一碼尺I的保持的層結(jié)構(gòu)。工業(yè)流程上僅需要，在反射器23和第二碼尺2的間隔層21之間引入衰減層24用于減小反射率。
[0036]衰減層24是部分透明的層，尤其是薄金屬層，例如包括具有幾個(gè)nm尤其是在3nm到15nm范圍中的厚度的鉻，鎳，鈦或硅，。
[0037]本發(fā)明可在位置測量設(shè)備中特別有利地使用，其構(gòu)造成在兩個(gè)彼此垂直布置的方向X，Y中進(jìn)行位置測量。在此第一碼尺I和第二碼尺2分別構(gòu)造成在兩個(gè)彼此垂直布置的方向Χ，Υ中位置測量，其方式為第一標(biāo)志10和第二標(biāo)志20分別垂直彼此周期性布置。
[0038]圖2示出以平面圖第一碼尺I的實(shí)施例。第一周期性的標(biāo)志10在此具有矩形外輪廓。
[0039]圖3示出第二碼尺2的實(shí)施例。第二標(biāo)志20在此具有圓形外輪廓。以未示出的方式外輪廓還可以形成橢圓或第二碼尺2的標(biāo)志20的外輪廓由弧形組成或由弧形和直線組成。
[0040]圖4和5示出用于在第一方向X中并且在與之垂直延伸的第二方向Y上位置測量的第二碼尺2.1的另一可能擴(kuò)展方案。碼尺2.1包括相柵，其具有在第一方向X上和在第二方向Y上反射的標(biāo)志20.1的周期性的布置。
[0041 ]標(biāo)志20.1分別具有外輪廓，其由多線條形成，其包括兩個(gè)彼此位置相對的第一直線邊緣Kl和兩個(gè)垂直于其延伸的彼此位置相對的第二直線邊緣Κ2以及分別包括鈍的角度α的各第一邊緣Kl和第二邊緣Κ2之間的連接線Κ3。
[0042]連接線Κ3以有利的方式包括直線。第一邊緣Kl和直線連接線Κ3以及第二邊緣Κ2和直線連接線Κ3之間的鈍的角度α分別尤其是135°。
[0043]此外第一邊緣Kl的雙方的間隔Al等于第二邊緣Κ2的雙方的間隔Α2。
[0044]特別有利的擴(kuò)展方案四軸對稱的外輪廓。在此外輪廓與第一對稱軸SI鏡像對稱，其垂直于第一邊緣Kl延伸，以及與第二對稱軸S2鏡像對稱，其垂直于第二邊緣Κ2延伸，以及與第三對稱軸S3鏡像對稱，其45°于第一對稱軸SI延伸，以及與第四對稱軸S4鏡像對稱，其垂直于第三對稱軸S3延伸。
[0045]該擴(kuò)展方案具有該優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)志20.1在兩個(gè)方向X和Y上的衍射特征相同并且因此兩個(gè)方向X和Y的探測設(shè)備可相同構(gòu)造。一方面對于兩個(gè)方向X和Y給出相同空間事實(shí)，也就是，要分析的衍射級次相對于X-Y平面的角度相同并且要分析的衍射級次還具有相同強(qiáng)度，使得對于兩個(gè)方向X和Y可以使用相同分析單元。
[0046]尤其是給出該有利條件，即第一邊緣Kl平行于兩個(gè)方向X，Y的方向Y并且第二邊緣Κ2平行于兩個(gè)方向Χ，Υ的另一方向X對準(zhǔn)，或第一邊緣Kl 45°傾斜于第一方向X并且第二邊緣Κ2 45°傾斜于第二方向Y對準(zhǔn)。
[0047]如此構(gòu)造相柵使得盡可能完全抑制第零衍射級次。標(biāo)志20.1以周期性Pl在第一方向X上布置并且以周期性Ρ2在第二方向Y上布置。對于準(zhǔn)確的并且高分辨率的位置測量周期性Pl和Ρ2以有利的方式小于ΙΟμπι。此外Pl尤其是等于Ρ2。
[0048]有利的是，第二邊緣Κ2的長度B分別第一邊緣Kl的雙方的間隔Al的10%到90%，比例8/八1也選擇在0.1和0.9之間。該比例也適合于第一邊緣Kl，使得第一邊緣Kl的長度C分別是第二邊緣Κ2的雙方的間隔Α2的10%到90%，比例C/A2同樣在0.1和0.9之間。
[0049]可實(shí)現(xiàn)還更好的優(yōu)化，S卩，第二邊緣Κ2的長度B分別是第一邊緣Kl的雙方的間隔Al的30%到70%，比例Β/Α1因此選擇在0.3和0.7之間，以及第一邊緣Kl的長度C分別第二邊緣Κ2的雙方的間隔Α2的30%到70%，比例C/A2因此選擇在0.3和0.7之間。
[0050]圖5示出在圖4中示出的碼尺2.1的截面V-V。
[0051]如此設(shè)計(jì)的碼尺2.1具有極其高相對衍射效率。為了現(xiàn)在可以使用如此構(gòu)造的碼尺2.1在碼尺的已經(jīng)存在的布置中作為替換根據(jù)本發(fā)明減小碼尺2.1的反射率。該減小以特別的方式如此實(shí)現(xiàn)，使得產(chǎn)生相偏的層堆保持不變。這通過下列方式實(shí)現(xiàn)，使得在下反射器23.1和透明的間隔層21.1之間布置衰減層24.1。該衰減層24.1是部分透明的層，其減弱擊中的光束的反射，尤其是減弱在5%到20%之間的值。
[0052]對于所有實(shí)施例適用，反射器12，13，22，23，22.1，23.1可以時(shí)薄層，其材料可以包含鉻，金，銅，鈦，鎳，鋁，銀或硅。作為襯底15，25，25.1優(yōu)選地使用玻璃，玻璃陶瓷或具有接近零的膨脹系數(shù)的氧化鋁陶瓷，尤其是ZER0DUR，NEXCERA或ULE。
[0053]絕緣的材料，如尤其是S12 ,T12, Ta2O5適合作為透明的間隔層11，21，21.1。
[0054]本發(fā)明對示例解釋，示例中相對于第一碼尺I的第二碼尺2，2.1的相柵的相柵提高的相對衍射效率通過標(biāo)志20，20.1的外輪廓的外形實(shí)現(xiàn)。相對第二相柵的衍射效率還可以通過優(yōu)化相位級的輪廓形狀，尤其是側(cè)緣角度來實(shí)現(xiàn)。對此引用EP0849567B1和EP1557701B1。還可以成功使用本發(fā)明。
[0055]在圖1中僅示意性示出探測光路。根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的位置測量設(shè)備還可以優(yōu)選地如此設(shè)計(jì)，使得光束通過在碼尺1,2,2.1上多次衍射位置相關(guān)地調(diào)制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.位置測量設(shè)備，具有 至少一個(gè)第一碼尺(I)和至少一個(gè)第二碼尺(2，2.1)，其彼此相接用于放大測量區(qū)域并且具有 具有用于發(fā)出光束的光源(41)的探測設(shè)備(4)，其中所述第一碼尺(I)具有帶第一周期性的標(biāo)志(10)的反射的相柵，所述第一碼尺將擊中的光束以在給定的衍射級次中的第一衍射效率衍射，其特征在于， 所述第二碼尺(2，2.1)具有帶第二周期性的標(biāo)志(20，20.1)的反射的相柵，其外形與第一周期性的標(biāo)志(10)不同，并且所述第二碼尺(2，2.1)的相柵的反射率相對于所述第一碼尺(I)的相柵如此減少，使得所述第二碼尺將擊中的光束以在給定的衍射級次中的第一衍射效率衍射。2.如權(quán)利要求1所述的位置測量設(shè)備，其中所述第二碼尺(2，2.1)的相柵的反射率相對于所述第一碼尺(I)的相柵減少5%到20%。3.如上述權(quán)利要求之一所述的位置測量設(shè)備，其中所述第一碼尺(I)的相柵和第二碼尺(2，2.1)的相柵分別設(shè)計(jì)成抑制第零衍射級次。4.如上述權(quán)利要求之一所述的位置測量設(shè)備，其中所述給定的衍射級次是第一衍射級次。5.如上述權(quán)利要求之一所述的位置測量設(shè)備，其中第一碼尺(I)和第二碼尺(2，2.1)分別具有層堆，所述層堆由透明的間隔層(11，21，21.1)和在間隔層(11，21，21.1)的兩側(cè)布置的兩個(gè)反射器(12，13，22，23，22.1，23.1)組成，其中第一碼尺(1)的面對探測設(shè)備(4)的反射器(12)形成第一周期性的標(biāo)志(10)并且第二碼尺(2，2.1)的面對探測設(shè)備(4)的反射器(22,22.1)形成第二周期性的標(biāo)志(20，20.I)。6.如權(quán)利要求5所述的位置測量設(shè)備，其中所述透明的間隔層(11，21，21.1)由絕緣的材料組成。7.如權(quán)利要求5或6所述的位置測量設(shè)備，其中所述第二碼尺的相柵的反射率相對于所述第一碼尺的相柵的反射率減少，其方式為第二碼尺的間隔層下的反射器的反射率比第一碼尺的間隔層下的反射器反射率更小。8.如上述權(quán)利要求5或6所述的位置測量設(shè)備，其中所述第二碼尺(2，2.1)的相柵的反射率相對于第一碼尺(I)的相柵的反射率減少，其方式為在間隔層(21，21.1)和布置在間隔層(21，21.1)下的反射器(23，23.1)之間布置衰減層(24，24.1)。9.如權(quán)利要求8所述的位置測量設(shè)備，其中所述衰減層(24，24.1)具有3nm到15nm的厚度。10.如上述權(quán)利要求之一所述的位置測量設(shè)備，其中所述第一碼尺(I)和所述第二碼尺(2，2.1)分別構(gòu)造成在兩個(gè)彼此垂直布置的方向(X，Y)上進(jìn)行位置測量，其方式為第一標(biāo)志(10)和第二標(biāo)志(20，20.1)在彼此垂直布置的方向上周期性布置。11.如上述權(quán)利要求之一所述的位置測量設(shè)備，其中所述第一周期性的標(biāo)志(10)具有外輪廓，所述外輪廓與第二周期性的標(biāo)志(20，20.1)的外輪廓不同。12.如權(quán)利要求11所述的位置測量設(shè)備，其中所述第一周期性的標(biāo)志(10)具有矩形外輪廓。13.如權(quán)利要求11或12所述的位置測量設(shè)備，其中所述第二周期性的標(biāo)志(20，20.1)分別具有八角形的外輪廓或 圓形外輪廓或 由弧形構(gòu)成的外輪廓或 由弧形和由直線構(gòu)成的外輪廓 或 具有由多線條形成的外輪廓，其包括兩個(gè)彼此位置相對的第一直線邊緣(Kl)和兩個(gè)垂直于其延伸的彼此位置相對的第二直線邊緣(K2)以及分別包括鈍的角度(a)的在各第一邊緣(Kl)和第二邊緣(K2)之間的連接線(K3)。
【文檔編號】G01B11/00GK105823415SQ201610050287
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】P.施佩克巴歇爾, T.格林德爾, J.魏德曼, A.格雷厄姆, D.拜爾
【申請人】約翰內(nèi)斯·海德漢博士有限公司