專利名稱：坐標(biāo)測(cè)量器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于判定可穿越臺(tái)(traversable stage)的位置的坐標(biāo)測(cè)量器件，其中位置判定由干涉儀執(zhí)行，且其中干涉儀中的測(cè)量和參考光束路徑的不同路徑長(zhǎng)度由光透射、關(guān)閉的、不可壓縮主體來補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
參考光束干涉儀用于高精度距離和位置測(cè)量，且為(例如)半導(dǎo)體工業(yè)的掩模和晶片測(cè)量裝置的重要組件。為了測(cè)量目前高度集成的電路的結(jié)構(gòu)，這些器件具有在幾納米范圍內(nèi)的精度。
在高精度干涉儀測(cè)量中，在測(cè)量光束路徑中的可穿越測(cè)量物體上的測(cè)量鏡與參考光束路徑中的固定參考鏡之間測(cè)量相對(duì)路徑差。出于此目的，返回到鏡上的光束重疊，且通過干涉來判定光的相位如何隨著測(cè)量物體移動(dòng)而改變。在本文中，光束的波長(zhǎng)為測(cè)量的基礎(chǔ)，且通過將“波長(zhǎng)”用作單位來指示相對(duì)波長(zhǎng)差。光束的波長(zhǎng)的長(zhǎng)度值為光束所穿過的介質(zhì)的折射率的函數(shù)。其歸因于溫度、氣壓和空氣濕度的緩慢或快速變化或歸因于空氣成分的變化而變化。
對(duì)一般測(cè)量器件的測(cè)量的重復(fù)性的要求目前在5nm范圍內(nèi)。這就是為什么即使上文所提及的因素中的最小的變化也對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度造成嚴(yán)重影響。為了增加測(cè)量準(zhǔn)確度，因此有必要減少上文所提及的因素可造成的影響的程度。對(duì)于高精度距離測(cè)量來說，測(cè)量器件因此在人工氣候室中操作，在人工氣候室中，溫度和空氣濕度保持恒定。溫度和空氣濕度的控制準(zhǔn)確度具有某些技術(shù)限制。同樣實(shí)際上不可能以合理的努力制造密閉氣密的、尤其是壓力密封的室，明確地說因?yàn)橛斜匾菀浊铱焖俚亟粨Q測(cè)量物體。
US 5,469,260描述干涉儀位置測(cè)量的原理。為了增加測(cè)量準(zhǔn)確度，測(cè)量和參考光束路徑被圍限在兩端開口的管內(nèi)，以規(guī)定的方式將溫度穩(wěn)定的空氣吹入管中。從DE 196 28 969 C1中已知用于判定可穿越臺(tái)的位置的一般參考光束干涉儀。在此兩光束干涉儀中，通過將光透射、關(guān)閉的、不可壓縮主體引入到兩個(gè)干涉儀光束路徑中較長(zhǎng)的一者中，使得參考光束路徑和測(cè)量光束路徑的延伸到主體外的部分在可穿越測(cè)量鏡的某一定位處具有相同的長(zhǎng)度，來減少波長(zhǎng)歸因于環(huán)境參數(shù)而變化的影響。這就是環(huán)境因素的變化如何對(duì)參考和測(cè)量光束路徑造成本質(zhì)上相同的影響且實(shí)質(zhì)上彼此抵消。
當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平的缺點(diǎn)在于以下事實(shí)其不再能夠達(dá)到關(guān)于測(cè)量的準(zhǔn)確度的更嚴(yán)格的要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種坐標(biāo)測(cè)量器件，其中環(huán)境參數(shù)對(duì)光束的波長(zhǎng)的變化的影響進(jìn)一步最小化。
通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置且通過根據(jù)權(quán)利要求12、13和14所述的裝置來實(shí)現(xiàn)此目的。在附屬權(quán)利要求中界定本發(fā)明的有利實(shí)施例。
本發(fā)明基于以下觀點(diǎn)距離判定中的剩余校正誤差實(shí)質(zhì)上歸因于參考光束路徑與測(cè)量光束路徑之間的長(zhǎng)度差用由環(huán)境參數(shù)的變化導(dǎo)致的波長(zhǎng)變化來衡量。
為了最小化歸因于波長(zhǎng)的變化的距離判定中的誤差，參考光束路徑與測(cè)量光束路徑之間的路徑長(zhǎng)度的差異因此必須保持盡可能小。
根據(jù)本發(fā)明，歸因于參考鏡和測(cè)量鏡在光束路徑中的定位的靜態(tài)路徑長(zhǎng)度差由具備窗口的抽空管占用。以此方式，實(shí)現(xiàn)了在管內(nèi)延伸的光束完全屏蔽于環(huán)境影響。抽空管內(nèi)的光束路徑的部分為恒定路徑長(zhǎng)度的距離(即使具有微小的溫度變化)，且不受來自波長(zhǎng)校正的誤差影響。
優(yōu)選地，前述抽空管的內(nèi)部壓力由傳感器監(jiān)視，且前述抽空管連接到由前述傳感器驅(qū)動(dòng)的真空泵。以此方式，可連續(xù)地監(jiān)控真空的品質(zhì)，且如果有必要可重新調(diào)節(jié)真空壓力。
合適地，前述抽空管的膨脹系數(shù)等于或小于鋼的膨脹系數(shù)，尤其等于或小于玻璃的膨脹系數(shù)。這是為了確保管內(nèi)的恒定路徑長(zhǎng)度的路徑的長(zhǎng)度保持實(shí)質(zhì)上不受溫度變化影響。
有利地，前述抽空管的壁厚大于內(nèi)徑的10％，尤其大于內(nèi)徑的20％，尤其大于內(nèi)徑的50％，尤其大于內(nèi)徑的100％，尤其大于內(nèi)徑的200％，尤其大于內(nèi)徑的500％，尤其大于內(nèi)徑的1000％。利用這種構(gòu)造，一方面確保了周圍壓力的變化和周圍溫度的變化對(duì)管的內(nèi)部的影響實(shí)質(zhì)上被屏蔽。另一方面，歸因于其增加的熱容量，前述抽空管很少受快速溫度波動(dòng)影響。這還適用于前述抽空管在長(zhǎng)度方面的可能的膨脹。
有利地，抽空管在外側(cè)上具有熱絕緣。這是有利的，因?yàn)槭箽w因于溫度的變化的影響更有效地遠(yuǎn)離抽空管的內(nèi)部。
有利地，抽空管為具有特定導(dǎo)熱率的材料，前述特定導(dǎo)熱率等于或小于鋁的導(dǎo)熱率(160W/mK)，尤其等于或小于鋼的導(dǎo)熱率(50W/mK)，尤其等于或小于玻璃的導(dǎo)熱率(1W/mK)。這是為了確保使周圍溫度的變化更有效地遠(yuǎn)離抽空管的內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明，在一般參考光束干涉儀中解決原先提及的目的，在前述一般參考光束干涉儀中，窗口具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)。相應(yīng)的窗口可包括(例如)N-LAK 21絕緣材料。具有對(duì)光束路徑有影響的負(fù)的熱膨脹系數(shù)的窗口抵消抽空管的膨脹。
此外，根據(jù)本發(fā)明在一般參考光束干涉儀中解決原先提及的目的，在前述一般參考光束干涉儀中，窗口具有用于反射熱輻射的涂層。因此，避免了熱輻射進(jìn)入抽空管的內(nèi)部中且使抽空管受到可引起波長(zhǎng)變化的溫度波動(dòng)的影響。
根據(jù)本發(fā)明，在一般參考光束干涉儀中進(jìn)一步解決原先提及的目的，在前述一般參考光束干涉儀中，將一個(gè)或一個(gè)以上熱補(bǔ)償板(heatcompensation plate)插入在較短光束路徑中，前述一個(gè)或一個(gè)以上熱補(bǔ)償板對(duì)溫度和總光學(xué)路徑的依賴性可與抽空管的窗口對(duì)溫度和總光學(xué)路徑的依賴性相當(dāng)。利用此配置，兩個(gè)干涉儀光束之間的路徑長(zhǎng)度變化的溫度依賴性由抽空管窗口來補(bǔ)償。
有利地，前述一個(gè)或一個(gè)以上補(bǔ)償板具有與窗口相同的材料，且具有與兩個(gè)窗口并在一起時(shí)相同的總厚度。通過使補(bǔ)償板在其形式和數(shù)目上與抽空管窗口相同，幾乎完全消除了抽空管窗口對(duì)溫度導(dǎo)致的路徑長(zhǎng)度變化的影響。
尤其有利的是，一個(gè)或一個(gè)以上補(bǔ)償板具有稍微小于兩個(gè)窗口并在一起時(shí)的總厚度。它們尤其達(dá)到抽空管的長(zhǎng)度的1/1000，尤其達(dá)到管的長(zhǎng)度的1/500，尤其達(dá)到管的長(zhǎng)度的1/250，比兩個(gè)窗口并在一起時(shí)薄。利用此構(gòu)造，抽空管的長(zhǎng)度的溫度依賴性本質(zhì)上得以補(bǔ)償。


下文將參考對(duì)示范性實(shí)施例的示意陳述來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中，相同參考標(biāo)號(hào)始終指示相同元件，其中圖1繪示具有參考光束干涉儀連同其參考光束路徑及其測(cè)量光束路徑的坐標(biāo)測(cè)量器件。
圖2繪示用于光束路徑補(bǔ)償?shù)母鶕?jù)本發(fā)明的抽空管。
具體實(shí)施例方式
圖1繪示具有參考光束干涉儀10連同其參考光束路徑33及其測(cè)量光束路徑23的坐標(biāo)測(cè)量器件。測(cè)量光束沖射在測(cè)量鏡22上，測(cè)量鏡22附接在可穿越臺(tái)20上?？纱┰脚_(tái)20相對(duì)于固定基座21為可穿越的，且承載測(cè)量物體(未圖示)。參考光束沖射在參考鏡32上，參考鏡32附接在固定透鏡組合件30上。透鏡組合件30聚焦在放置在可穿越臺(tái)20上的測(cè)量物體上的測(cè)量點(diǎn)上。在測(cè)量過程中，可穿越臺(tái)20上的測(cè)量物體由可穿越臺(tái)充分移動(dòng)，使得透鏡組合件30聚焦在另一測(cè)量點(diǎn)上。兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的距離由參考光束干涉儀10來測(cè)量，作為可穿越臺(tái)20相對(duì)于透鏡組合件30的距離變化。參考光束干涉儀10耦合到用于計(jì)算干涉儀的信號(hào)的位置判定構(gòu)件11。在所說明的情況下，參考光束路徑33比測(cè)量光束路徑23長(zhǎng)。因此，與測(cè)量光束路徑23相比，參考光束路徑33會(huì)更強(qiáng)烈地受波長(zhǎng)的變化影響。為了補(bǔ)償此較強(qiáng)烈的影響，將光束路徑補(bǔ)償以管40的形式插入在參考光束路徑33中。因此，對(duì)于可穿越臺(tái)20的假定中心位置而言，參考光束路徑33的延伸到管40外的部分的長(zhǎng)度大約與測(cè)量光束路徑23的長(zhǎng)度相同，管40通過光透射窗口來關(guān)閉，且被抽空。管40內(nèi)的真空通過管40內(nèi)的壓力傳感器50、控制單元51和真空泵52而保持恒定。補(bǔ)償板60插入在測(cè)量光束路徑23中，補(bǔ)償板60本質(zhì)上與關(guān)閉管40的窗口相同。管窗口對(duì)參考光束的路徑長(zhǎng)度變化的溫度影響因此被補(bǔ)償。
圖2繪示管40的橫截面圖。管40由管壁42和用于圍限真空41的窗口43組成。窗口43的外側(cè)上具備隔絕熱輻射的涂層44。它們可在內(nèi)側(cè)和外側(cè)上為測(cè)量光束附加地提供抗反射涂層(未圖示)。管42由熱絕緣45環(huán)繞。
權(quán)利要求
1.一種坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其包括用于判定可穿越臺(tái)的位置的參考光束干涉儀；安裝在前述可穿越臺(tái)上的測(cè)量鏡，其中前述測(cè)量鏡具有垂直于前述可穿越臺(tái)的穿越方向的鏡表面；在平行方向上的固定參考鏡，測(cè)量光束路徑朝著前述測(cè)量鏡對(duì)準(zhǔn)，且參考光束路徑朝著前述固定參考鏡對(duì)準(zhǔn)；用于從由前述參考光束干涉儀產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)來判定前述可穿越臺(tái)的位置的構(gòu)件；以及末端處具有光透射窗口的光透射、關(guān)閉的、不可壓縮的管，插入在前述測(cè)量光束路徑與前述參考光束路徑中的每一較長(zhǎng)一者中，使得在前述可穿越臺(tái)的預(yù)定位置處，延伸到前述管外的光束路徑的部分在長(zhǎng)度方面相等，其中前述管被抽空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述管的內(nèi)部壓力由傳感器來監(jiān)視，且前述管連接到由前述傳感器驅(qū)動(dòng)的真空泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述管的膨脹系數(shù)小于鋼的膨脹系數(shù)，尤其小于玻璃的膨脹系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述管的壁厚大于內(nèi)徑的10％，尤其大于內(nèi)徑的20％，尤其大于內(nèi)徑的50％，尤其大于內(nèi)徑的100％，尤其大于內(nèi)徑的200％，尤其大于內(nèi)徑的500％，尤其大于內(nèi)徑的1000％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述管具有朝著外部的熱絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述管為具有特定導(dǎo)熱率的材料，前述特定導(dǎo)熱率等于或小于160W/mK，尤其等于或小于50W/mK，尤其等于或小于1W/mK。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述光透射窗口具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述光透射窗口具有用于反射熱輻射的涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中一個(gè)或一個(gè)以上熱補(bǔ)償板插入在較短光束路徑中，前述一個(gè)或一個(gè)以上熱補(bǔ)償板所具有的對(duì)溫度和總光學(xué)路徑的依賴性實(shí)質(zhì)上可與前述光透射窗口對(duì)溫度和總光學(xué)路徑的依賴性相當(dāng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述一個(gè)或一個(gè)以上補(bǔ)償板為與前述光透射窗口相同的材料，且所具有的總厚度可與兩個(gè)前述光透射窗口并在一起時(shí)的總厚度相當(dāng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述一個(gè)或一個(gè)以上補(bǔ)償板的總厚度比兩個(gè)前述光透射窗口并在一起時(shí)稍薄，尤其達(dá)到前述管的長(zhǎng)度的1/1000，尤其達(dá)到前述管的長(zhǎng)度的1/500，尤其達(dá)到前述管的長(zhǎng)度的1/250。
12.一種坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其包括用于判定可穿越臺(tái)的位置的參考光束干涉儀；安裝在前述可穿越臺(tái)上的測(cè)量鏡，前述測(cè)量鏡的鏡表面垂直于前述可穿越臺(tái)的穿越方向；在平行方向上的固定參考鏡，測(cè)量光束路徑朝著前述測(cè)量鏡對(duì)準(zhǔn)，且參考光束路徑朝著前述參考鏡對(duì)準(zhǔn)；用于從由前述參考光束干涉儀產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)來判定前述臺(tái)的位置的構(gòu)件；以及末端處具有光透射窗口的光透射、關(guān)閉的、不可壓縮的管，插入在前述測(cè)量光束路徑與前述參考光束路徑中的每一較長(zhǎng)一者中，使得在前述可穿越臺(tái)的預(yù)定位置處，延伸到前述管外的光束路徑的部分在長(zhǎng)度方面相等，其中前述光透射窗口具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)。
13.一種坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其包括用于判定可穿越臺(tái)的位置的參考光束干涉儀；安裝在前述可穿越臺(tái)上的測(cè)量鏡，前述測(cè)量鏡的鏡表面垂直于前述可穿越臺(tái)的穿越方向；在平行方向上的固定參考鏡，測(cè)量光束路徑朝著前述測(cè)量鏡對(duì)準(zhǔn)，且參考光束路徑朝著前述參考鏡對(duì)準(zhǔn)；用于從由前述參考光束干涉儀產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)來判定前述臺(tái)的位置的構(gòu)件；以及末端處具有光透射窗口的光透射、關(guān)閉的、不可壓縮的管，插入在前述測(cè)量光束路徑與前述參考光束路徑中的每一較長(zhǎng)一者中，使得在前述可穿越臺(tái)的預(yù)定位置處，延伸到前述管外的光束路徑的部分在長(zhǎng)度方面相等，其中前述窗口具有用于反射熱輻射的涂層。
14.一種坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其包括用于判定可穿越臺(tái)的位置的參考光束干涉儀；安裝在前述可穿越臺(tái)上的測(cè)量鏡，前述測(cè)量鏡的鏡表面垂直于前述可穿越臺(tái)的穿越方向；在平行方向上的固定參考鏡，測(cè)量光束路徑朝著前述測(cè)量鏡對(duì)準(zhǔn)，且參考光束路徑朝著前述參考鏡對(duì)準(zhǔn)；用于從由前述參考光束干涉儀產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)來判定前述臺(tái)的位置的構(gòu)件；以及末兩端處具有光透射窗口的光透射、關(guān)閉的、不可壓縮的管，插入在前述測(cè)量光束路徑與前述參考光束路徑中的每一較長(zhǎng)一者中，使得在前述可穿越臺(tái)的預(yù)定位置處，延伸到前述管外的光束路徑的部分在長(zhǎng)度方面相等；以及一個(gè)或一個(gè)以上熱補(bǔ)償板，插入在前述測(cè)量光束路徑與前述參考光束路徑中的較短者中，前述一個(gè)或一個(gè)以上熱補(bǔ)償板與前述光透射窗口具有對(duì)溫度和光學(xué)路徑的相同的總依賴性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述一個(gè)或一個(gè)以上補(bǔ)償板為與前述光透射窗口相同的材料，且所具有的總厚度可與兩個(gè)前述光透射窗口并在一起時(shí)的總厚度相當(dāng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的坐標(biāo)測(cè)量器件，其特征在于其中前述一個(gè)或一個(gè)以上補(bǔ)償板的總厚度比兩個(gè)前述光透射窗口并在一起時(shí)稍薄，尤其達(dá)到前述管的長(zhǎng)度的1/1000，尤其達(dá)到前述管的長(zhǎng)度的1/500，尤其達(dá)到前述管的長(zhǎng)度的1/250。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于判定可穿越臺(tái)的位置的坐標(biāo)測(cè)量器件，其中將抽空的管插入到兩個(gè)干涉儀支腳中的較長(zhǎng)者中。管由窗口來關(guān)閉，窗口具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)且可具有用于反射熱輻射的涂層。此外，將熱補(bǔ)償板插入到兩個(gè)光束路徑中的較短者中。
文檔編號(hào)G01B11/03GK1920475SQ20061011214
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者海登·麥克, 伯塞爾·漢斯·阿圖爾 申請(qǐng)人:比斯泰克半導(dǎo)體系統(tǒng)股份有限公司