DE102024203803A1

DE102024203803A1 - Measurement setup for frequency-based position determination with diffraction grating

Info

Publication number: DE102024203803A1
Application number: DE102024203803.2A
Authority: DE
Inventors: Rafael Marangoni; Holger Muenz; Sascha Bleidistel
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2024-04-23
Filing date: 2024-04-23
Publication date: 2025-10-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung (100) zur frequenzbasierten Positions- und/oder Distanzbestimmung einer Komponente, mit wenigstens einem optischen Resonator (101), der mindestens ein erstes optisches Element (102) und ein zweites optisches Element (103) aufweist, wobei das erste optische Element (102) mit der Komponente verbunden oder verbindbar ist und ein Messtarget bildet. Das erste optische Element (102) ist im Strahlengang des optischen Resonators (101) bewegbar angeordnet, wobei die optischen Elemente (102, 103) des optischen Resonators (101) eingerichtet sind, eine stehende Welle zu erzeugen. Mindestens eines der optischen Elemente (102, 103) des optischen Resonators (101) ist als ein Beugungsgitter (104) gebildet.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Projektionsbelichtungsanlage, eine Beleuchtungsanlage, eine Lithographieanlage, eine Inspektionsanlage, und eine Koordinatenmessmaschine. The invention relates to a measuring arrangement (100) for frequency-based position and/or distance determination of a component, comprising at least one optical resonator (101) having at least a first optical element (102) and a second optical element (103), wherein the first optical element (102) is connected or connectable to the component and forms a measurement target. The first optical element (102) is movably arranged in the beam path of the optical resonator (101), wherein the optical elements (102, 103) of the optical resonator (101) are configured to generate a standing wave. At least one of the optical elements (102, 103) of the optical resonator (101) is formed as a diffraction grating (104).
The invention further relates to a projection exposure system, a lighting system, a lithography system, an inspection system, and a coordinate measuring machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur frequenzbasierten Positions- und/oder Distanzbestimmung einer bewegbaren Komponente, insbesondere in einer Lithographieanlage beispielsweise in einer Mikrolithographieanlage, mit wenigstens einem optischen Resonator, der mindestens ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element aufweist, wobei das erste optische Element mit der Komponente verbunden oder verbindbar ist und ein Messtarget bildet. Das erste optische Element ist im Strahlengang des optischen Resonators bewegbar angeordnet, wobei die optischen Elemente des optischen Resonators eingerichtet sind, eine stehende Welle zu erzeugen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Projektionsbelichtungsanlage, eine Beleuchtungsanlage für eine Lithographieanlage, eine Lithographieanlage, eine Inspektionsanlage, insbesondere für Masken oder wafer stages und eine Koordinatenmessmaschine.The invention relates to a measuring arrangement for frequency-based position and/or distance determination of a movable component, in particular in a lithography system, for example in a microlithography system, comprising at least one optical resonator having at least a first optical element and a second optical element, wherein the first optical element is connected or connectable to the component and forms a measurement target. The first optical element is movably arranged in the beam path of the optical resonator, wherein the optical elements of the optical resonator are configured to generate a standing wave. The invention further relates to a projection exposure system, an illumination system for a lithography system, a lithography system, an inspection system, in particular for masks or wafer stages, and a coordinate measuring machine.

Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Retikel, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element, einem sogenannten Wafer, feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. Dieses wird zur optimalen Ausleuchtung des Retikels in einer Beleuchtungsoptik geformt. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.Projection exposure systems are used to create extremely fine structures, particularly on semiconductor devices or other microstructured components. The operating principle of these systems is based on creating extremely fine structures down to the nanometer range by means of a generally reduced-size image of structures on a mask, a so-called reticle, on an element to be structured, a so-called wafer, which is provided with photosensitive material. The minimum dimensions of the created structures depend directly on the wavelength of the light used. This light is shaped in an illumination optics for optimal illumination of the reticle. Recently, light sources with an emission wavelength in the range of a few nanometers, for example between 1 nm and 120 nm, particularly in the range of 13.5 nm, have been increasingly used. This wavelength range is also referred to as the EUV range.

Die mikrostrukturierten Bauteile werden außer mit im EUV-Bereich arbeitenden Systemen auch mit den im Markt etablierten DUV-Systemen mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 400 nm, insbesondere von 193 nm hergestellt. Mit der Anforderung, immer kleinere Strukturen herstellen zu können, sind auch die Anforderungen an die optische Korrektur in den Systemen weiter gestiegen. Mit jeder neuen Generation von Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Bereich oder DUV-Bereich wird zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Durchsatz erhöht.In addition to systems operating in the EUV range, the microstructured components are also manufactured using the market-established DUV systems with a wavelength between 100 nm and 400 nm, particularly 193 nm. With the demand for ever smaller structures, the requirements for optical correction in the systems have also increased. With each new generation of projection exposure systems operating in the EUV or DUV range, throughput is increased to increase cost-effectiveness.

Im Betrieb mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen, bei dem üblicherweise Maske und Wafer in einem Scan-Prozess relativ zueinander bewegt werden, müssen die Positionen der teilweise in allen sechs Freiheitsgraden beweglichen optischen Elemente, insbesondere Spiegel, sowohl zueinander wie auch zu der Maske bzw. dem Wafer mit hoher Genauigkeit eingestellt werden sowie diese Position/Ausrichtung beibehalten werden, um Aberrationen und damit einhergehende Beeinträchtigungen des Abbildungsergebnisses oder auch Verschiebungen des Bildes zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren.In the operation of microlithographic projection exposure systems, in which the mask and wafer are usually moved relative to each other in a scanning process, the positions of the optical elements, in particular mirrors, which are sometimes movable in all six degrees of freedom, must be adjusted with high precision both to each other and to the mask or wafer, and this position/alignment must be maintained in order to avoid or at least reduce aberrations and the associated impairments of the imaging result or shifts of the image.

Im Stand der Technik sind diverse Ansätze bekannt, um die Position der einzelnen Spiegel sowie auch des Wafers bzw. der Waferstage und der Retikelebene zu vermessen. Dabei ist neben interferometrischen oder auf Encodern basierten Messanordnungen auch die frequenzbasierte Positions- und/oder Distanzmessung unter Verwendung eines optischen Resonators bekannt.Various approaches are known in the state of the art for measuring the position of individual mirrors, as well as the wafer or wafer stage and the reticle plane. In addition to interferometric or encoder-based measurement setups, frequency-based position and/or distance measurement using an optical resonator is also known.

Dies wird beispielsweise in der DE 10 2012 212 663 A1 oder der US 11,274,914 B2 beschrieben. Diese offenbaren jeweils Resonatoren mit zwei Resonatorspiegeln, von denen der erste Resonatorspiegel an einem Referenzelement in Form eines mit dem Gehäuse des Projektionsobjektivs der Projektionsbelichtungsanlage fest verbundenen Messrahmens und der zweite Resonatorspiegel (als „Messtarget“) an einem hinsichtlich seiner Position zu vermessenden Spiegel befestigt ist. Die eigentliche Abstandsmessvorrichtung umfasst eine bezüglich ihrer optischen Frequenz durchstimmbare Strahlungsquelle, welche eine Einkoppelstrahlung erzeugt, die einen Strahlteiler durchläuft und in den optischen Resonator eingekoppelt wird. Dabei wird die Strahlungsquelle von einer Kopplungseinrichtung so gesteuert, dass die optische Frequenz der Strahlungsquelle auf die Resonanzfrequenz des optischen Resonators abgestimmt und damit an diese Resonanzfrequenz gekoppelt wird. Über einen Strahlteiler ausgekoppelte Einkoppelstrahlung wird mit einer optischen Frequenzmesseinrichtung analysiert, welche z.B. einen Frequenzkammgenerator zur hochgenauen Bestimmung der absoluten Frequenz umfassen kann. Ändert sich die Position des EUV-Spiegels in x- Richtung, so verändert sich mit dem Abstand zwischen den Resonatorspiegeln auch die Resonanzfrequenz des optischen Resonators und damit - infolge der Kopplung der Frequenz der durchstimmbaren Strahlungsquelle an die Resonanzfrequenz des Resonators - auch die optische Frequenz der Einkoppelstrahlung, was wiederum mit der Frequenzmesseinrichtung unmittelbar registriert wird.This is done, for example, in the DE 10 2012 212 663 A1 or the US 11,274,914 B2 These each disclose resonators with two resonator mirrors, of which the first resonator mirror is attached to a reference element in the form of a measuring frame firmly connected to the housing of the projection lens of the projection exposure system, and the second resonator mirror (as a "measurement target") is attached to a mirror whose position is to be measured. The actual distance measuring device comprises a radiation source whose optical frequency is tunable, which generates coupled radiation that passes through a beam splitter and is coupled into the optical resonator. The radiation source is controlled by a coupling device such that the optical frequency of the radiation source is tuned to the resonant frequency of the optical resonator and thus coupled to this resonant frequency. Coupling radiation coupled out via a beam splitter is analyzed using an optical frequency measuring device, which may, for example, comprise a frequency comb generator for the highly precise determination of the absolute frequency. If the position of the EUV mirror changes in the x-direction, the resonance frequency of the optical resonator changes with the distance between the resonator mirrors and thus - due to the coupling of the frequency of the tunable radiation source to the resonance frequency of the resonator - also the optical frequency of the coupling radiation, which in turn is directly registered with the frequency measuring device.

Alternativ kann eine frequenzbasierte Positions- und/oder Abstandsmessung anstatt mit einer durchstimmbaren Strahlungsquelle auch eine hochstabile Strahlungsquelle umfassen, deren Frequenz mittels eines Frequenzschiebers (beispielsweise mittels eines IQ-Modulators) und mit Pound Drever Hall Technik der Resonanzfrequenz des optischen Resonators nachgeführt und auf diese stabilisiert wird.Alternatively, a frequency-based position and/or distance measurement can also comprise a highly stable radiation source instead of a tunable radiation source, the frequency of which can be adjusted by means of a frequency shifter (for example, by means of an IQ modulator) and with Pound Drever Hall technology tracks the resonance frequency of the optical resonator and stabilizes it.

Wesentlich für die Funktionalität eines optischen Resonators bei der Distanzmessung ist zum einen, dass der Messstrahl innerhalb des optischen Resonators eine möglichst hohe Anzahl an Umläufen innerhalb des Resonators vollziehen kann (ohne dass er die durch den Resonator gebildete Kavität verlässt), damit sich Eigenmoden im Resonator ausbilden können. Wesentlich ist weiter auch die Ankoppelbarkeit des am Eingang der Resonator-Strecke anliegenden äußeren Strahlungsfeldes (=„Einkoppelfeld“) an das Modenfeld des optischen Resonators (=„Resonatorfeld“). Die für die besagte Ankopplung charakteristische Kopplungseffizienz ist hierbei durch das Überlappintegral zwischen Einkoppelfeld und Resonatorfeld definiert, so dass zur Erzielung einer hohen Kopplungseffizienz Einkoppelfeld und Resonatorfeld in allen relevanten Parametern möglichst gut übereinstimmen müssen.A key factor for the functionality of an optical resonator for distance measurement is, on the one hand, that the measuring beam can complete as many revolutions as possible within the optical resonator (without leaving the cavity formed by the resonator) so that eigenmodes can develop in the resonator. Another key factor is the ability to couple the external radiation field (= "coupling field") present at the entrance to the resonator path to the mode field of the optical resonator (= "resonator field"). The coupling efficiency characteristic of this coupling is defined by the overlap integral between the coupling field and the resonator field, so that to achieve high coupling efficiency, the coupling field and the resonator field must match as closely as possible in all relevant parameters.

Die WO 2019/223968 A1 offenbart verschiedene Resonatoren zur frequenzbasierten Positionserfassung einer beweglichen Komponente. Weiterhin wird in der unter der Anmeldenummer 102022210369.6 angemeldeten deutschen Patentanmeldung ein Resonator mit parallelem Strahlengang und einem mehrteilig gebildeten Retroreflektor offenbart.The WO 2019/223968 A1 discloses various resonators for frequency-based position detection of a moving component. Furthermore, the German patent application filed under application number 102022210369.6 discloses a resonator with a parallel beam path and a multi-part retroreflector.

Um die Anwendungsmöglichkeiten einer frequenzbasierten Positions- und/oder Distanzmessung zu erweitern, werden höhere Anforderungen an die Erfassung immer größer werdender Abstände gestellt. Je größer der zu erfassende Abstand allerdings ist, desto größer muss die Kavitätslänge werden und, desto mehr wird die Stabilität der Kavität ein limitierender Faktor.To expand the application possibilities of frequency-based position and/or distance measurement, greater demands are placed on the detection of ever-increasing distances. However, the greater the distance to be measured, the longer the cavity length must be, and the more the stability of the cavity becomes a limiting factor.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Messanordnung, eine Projektionsbelichtungsanlage, eine Beleuchtungsanlage, einer Lithographieanlage, eine Inspektionsanlage und eine Koordinatenmessmaschine der bereit zu stellen, die eine Vergrößerung des Messbereichs erlauben.It is therefore the object of the present invention to provide a measuring arrangement, a projection exposure system, an illumination system, a lithography system, an inspection system and a coordinate measuring machine which allow an enlargement of the measuring range.

Die die Messanordnung betreffende Aufgabe wird durch eine Messanordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die die Projektionsbelichtungsanlage betreffende Aufgabe wird durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Die die Beleuchtungsanlage betreffende Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Die die Lithographieanlage betreffende Aufgabe wird mit einer Lithographieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Die die Inspektionsanlage betreffende Aufgabe wird mit einer Inspektionsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Die die Koordinatenmessmaschine betreffende Aufgabe wird mit einer Koordinatenmessmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem concerning the measuring arrangement is solved by a measuring arrangement according to the features of claim 1. The problem concerning the projection exposure system is solved by a projection exposure system with the features of claim 16. The problem concerning the illumination system is solved by an illumination system with the features of claim 17. The problem concerning the lithography system is solved by a lithography system with the features of claim 18. The problem concerning the inspection system is solved by an inspection system with the features of claim 19. The problem concerning the coordinate measuring machine is solved by a coordinate measuring machine with the features of claim 20. Advantageous embodiments with expedient further developments are specified in the subclaims.

Die Messanordnung zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass mindestens eines der optischen Elemente des optischen Resonators als ein Beugungsgitter gebildet ist. Indem mindestens eines der optischen Elemente des Resonators als ein Beugungsgitter gebildet ist, ist es möglich größere Messbereiche, also größere Distanzen zu erfassen, als dies mit einer reinen Spiegelkavität möglich wäre. Durch die Konfiguration des Resonators mit einem Beugungsgitter bleibt die Länge des Resonators konstant oder annäherungsweise konstant, so dass die Stabilität auch für größere Distanzen verbessert wird. Die Detektionsrichtung eines ein Beugungsgitter umfassenden optischen Resonators ist senkrecht gegenüber der Detektionsrichtung einer reinen Spiegelkavität. Dementsprechend eröffnen sich größere Anordnungsfreiheiten bei der Integration der Messanordnung in eine Lithographieanlage oder in eine andere Maschine.The measuring arrangement is particularly characterized by the fact that at least one of the optical elements of the optical resonator is designed as a diffraction grating. By designing at least one of the optical elements of the resonator as a diffraction grating, it is possible to capture larger measuring ranges, i.e., greater distances, than would be possible with a pure mirror cavity. By configuring the resonator with a diffraction grating, the length of the resonator remains constant or approximately constant, thus improving stability even for larger distances. The detection direction of an optical resonator comprising a diffraction grating is perpendicular to the detection direction of a pure mirror cavity. Accordingly, greater arrangement freedom is opened up when integrating the measuring arrangement into a lithography system or other machine.

Um eine möglichst genaue Erfassung der Position oder der Distanz zu ermöglichen ist es bevorzugt, dass das mindestens eine Beugungsgitter eine Reflektivität aufweist von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% und besonders bevorzugt von mindestens 95%. Um ein noch höheres Auflösungsvermögen zu erreichen, ist es ganz besonders bevorzugt, wenn die Reflektivität größer als 99% ist. Dies ermöglicht, dass der optische Resonator eine hohe und ausreichende Finesse aufweist.To enable the most accurate detection of position or distance, it is preferred that the at least one diffraction grating has a reflectivity of at least 80%, preferably at least 90%, and particularly preferably at least 95%. To achieve an even higher resolution, it is particularly preferred if the reflectivity is greater than 99%. This enables the optical resonator to have a high and sufficient finesse.

Damit der optische Resonator eine ausreichende Finesse aufweist, ist es zudem vorteilhaft, wenn das mindestens eine Beugungsgitter derart ausgebildet ist, dass der auf das Beugungsgitter auftreffende Messstrahl ausschließlich oder zu über 90% in einer einzigen Beugungsordnung gebeugt wird. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der auf das Beugungsgitter auftreffende Messstrahl ausschließlich oder zu über 90%, besonders bevorzugt zu über 95% in der ersten Beugungsordnung gebeugt wird.To ensure that the optical resonator has sufficient finesse, it is also advantageous if the at least one diffraction grating is designed such that the measurement beam incident on the diffraction grating is diffracted exclusively or to a greater extent than 90% in a single diffraction order. In particular, it is advantageous if the measurement beam incident on the diffraction grating is diffracted exclusively or to a greater extent than 90%, particularly preferably to a greater extent than 95%, in the first diffraction order.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das mindestens eine Beugungsgitter als ein Blazegitter gebildet ist.In this context, it is advantageous if the at least one diffraction grating is formed as a blaze grating.

Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Winkel α unter dem ein Messstrahl auf das mindestens eine Beugungsgitter auftrifft bezüglich einer auf dem mindestens einen Beugungsgitter stehenden Flächennormalen einem Littrow Winkel entspricht oder höchstens 5% von dem Littrow Winkel abweicht. Der Littrow Winkel ist dabei gegeben als: $α = a r c sin \frac{m λ}{2 d}$ Alternatively or additionally, it is advantageous if the angle α at which a measuring beam impinges on the at least one diffraction grating with respect to a plane formed on the at least one diffraction grating The surface normal corresponds to a Littrow angle or deviates from the Littrow angle by at most 5%. The Littrow angle is given as: $α = a r c sin \frac{m λ}{2 d}$

Wobei m die Beugungsordnung, λ die Wellenlänge des Messstrahls, sowie d die Gitterkonstante des Beugungsgitters ist. Dies erhöht die Reflektivität des Beugungsgitters.Where m is the diffraction order, λ is the wavelength of the measuring beam, and d is the grating constant of the diffraction grating. This increases the reflectivity of the diffraction grating.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das zweite optische Element als ein Reflektor gebildet ist.Furthermore, it is advantageous if the second optical element is formed as a reflector.

In Rahmen der Erfindung ist es einerseits bevorzugt, wenn das erste optische Element als das Beugungsgitter gebildet ist und wenn das zweite optische Element als eine Einkoppelfacette, insbesondere als ein Einkoppelspiegel, konfiguriert ist zur Einkopplung einer Messstrahlung in eine Resonatorkavität des optischen Resonators. Alternativ ist es aber auch möglich, dass beide optischen Elemente als Beugungsgitter gebildet sind.Within the scope of the invention, it is preferred, on the one hand, for the first optical element to be formed as a diffraction grating and for the second optical element to be configured as a coupling facet, in particular as a coupling mirror, for coupling a measurement radiation into a resonator cavity of the optical resonator. Alternatively, however, it is also possible for both optical elements to be formed as diffraction gratings.

Anderseits ist es aber auch möglich, dass das erste optische Element als das Beugungsgitter gebildet ist, welches eingerichtet ist, einen Messstrahl in den optischen Resonator einzukoppeln, und dass das zweite optische Element als ein zum Beugungsgitter korrespondierender Resonatorspiegel gebildet ist. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass auf eine transmissive oder teiltransmissive Spiegeloptik zur Einkopplung verzichtet, also insbesondere auf einen teiltransmissiven Spiegel verzichtet werden kann, wodurch eine höhere Flexibilität bei der Materialwahl, oder bei der Wahl der Wellenlänge des Messstrahls erreicht wird.On the other hand, it is also possible for the first optical element to be formed as the diffraction grating, which is configured to couple a measurement beam into the optical resonator, and for the second optical element to be formed as a resonator mirror corresponding to the diffraction grating. This configuration has the advantage that a transmissive or partially transmissive mirror optic for coupling is omitted, thus, in particular, a partially transmissive mirror can be omitted, thus achieving greater flexibility in the choice of material or in the selection of the wavelength of the measurement beam.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn zwei optische Resonatoren vorhanden sind, und wenn die optischen Resonatoren ein gemeinsames erstes optisches Element aufweisen, welches als das Beugungsgitter gebildet ist. Durch die Ausführung von zwei Resonatoren mit einem gemeinsamen Beugungsgitter, können parasitäre Längenänderungen der Kavität kompensiert oder zumindest reduziert werden.Furthermore, it is preferred if two optical resonators are present, and if the optical resonators have a common first optical element formed as the diffraction grating. By implementing two resonators with a common diffraction grating, parasitic changes in the length of the cavity can be compensated or at least reduced.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere von Vorteil, wenn die optischen Resonatoren derart zueinander ausgerichtet sind, dass ein erster Winkel α₁ unter dem der erste Messstrahl des ersten optischen Resonators auf das gemeinsame Beugungsgitter auftrifft und der zweite Winkel α₂ unter dem der zweite Messstrahl des zweiten optischen Resonators auf das gemeinsame Beugungsgitter auftrifft miteinander übereinstimmen oder aber um maximal 5% voneinander abweichen. Durch die symmetrische Ausführung der Kavitäten können Messungenauigkeiten durch parasitäre Längenänderungen der Kavität kompensiert oder zumindest reduziert werden. Durch die Messung der relativen Phasenänderung der Messstrahlung in beiden optischen Resonatoren kann eine parasitäre Längenänderung der Kavität, also eine Dopplerverschiebung der Resonanzfrequenz aufgrund einer parasitären Längenänderung der Kavität von einer Dopplerverschiebung der Resonanzfrequenz aufgrund der Positions- oder Distanzänderung der Komponente unterschieden werden.In this context, it is particularly advantageous if the optical resonators are aligned to one another in such a way that a first angle α ₁ at which the first measuring beam of the first optical resonator strikes the common diffraction grating and the second angle α ₂ at which the second measuring beam of the second optical resonator strikes the common diffraction grating agree with one another or differ from one another by a maximum of 5%. The symmetrical design of the cavities allows measurement inaccuracies caused by parasitic changes in the length of the cavity to be compensated for or at least reduced. By measuring the relative phase change of the measuring radiation in both optical resonators, a parasitic change in the length of the cavity, i.e. a Doppler shift of the resonance frequency due to a parasitic change in the length of the cavity, can be distinguished from a Doppler shift of the resonance frequency due to a change in the position or distance of the component.

Um eine optische Kopplung beider optischen Resonatoren zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn der Messstrahl des ersten optischen Resonators eine von dem Messtrahl des zweiten optischen Resonators abweichende Polarisation aufweist. Alternativ kann eine optische Kopplung der Messtrahlen der beiden optischen Resonatoren auch durch eine Anpassung des Auftreffwinkels verhindert werden.To prevent optical coupling between the two optical resonators, it is advantageous if the measurement beam of the first optical resonator has a different polarization than the measurement beam of the second optical resonator. Alternatively, optical coupling of the measurement beams of the two optical resonators can also be prevented by adjusting the angle of incidence.

Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass das andere der optischen Elemente, also dasjenige optische Element, welches nicht als Beugungsgitter gebildet ist, gekrümmt gebildet ist. Dies ermöglicht, einen stabilen optischen Resonator bereitzustellen. Die Krümmung des anderen optischen Elements ist also derart gewählt, dass der optische Resonator stabil ist, also eine stabile stehende Welle ausgebildet wird.Within the scope of the invention, it is provided that the other of the optical elements, i.e., the optical element not formed as a diffraction grating, is curved. This makes it possible to provide a stable optical resonator. The curvature of the other optical element is thus selected such that the optical resonator is stable, i.e., a stable standing wave is formed.

Das andere optische Element ist dabei entweder als ein Einkoppelelement oder als ein zu dem Beugungsgitter korrespondierendes den optischen Resonator bildendes Element ausgebildet. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das andere Element als ein Reflektor, insbesondere als ein Spiegel oder als eine Facette oder als eine zumindest teilreflektierende Fläche aufweisende Linse gebildet ist.The other optical element is designed either as a coupling element or as an element corresponding to the diffraction grating and forming the optical resonator. It is particularly advantageous if the other element is designed as a reflector, in particular as a mirror or as a facet, or as a lens having at least a partially reflecting surface.

Um Kopplungsverluste des Messtrahls zu reduzieren ist es von Vorteil, wenn der wenigstens eine optische Resonator einen Faltungsspiegel aufweist, der eingerichtet ist, den vom Beugungsgitter gebeugten Lichtstrahl wieder auf das Beugungsgitter zurückzureflektieren.In order to reduce coupling losses of the measuring beam, it is advantageous if the at least one optical resonator has a folding mirror which is designed to reflect the light beam diffracted by the diffraction grating back onto the diffraction grating.

Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn der Faltungsspiegel gekrümmt gebildet ist. Damit die ermittelte Resonanzfrequenz insensitiver gegenüber einer Verkippung des Messtargets ist, ist es bevorzugt, wenn der Faltungsspiegel derart gekrümmt ausgebildet ist, dass der Mittelpunkt der Krümmung auf dem Beugungsgitter liegt oder dass der Mittelpunkt der Krümmung höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, höchstens 5% oder höchstens 1% des Abstands zwischen dem Faltungsspiegel und dem Beugungsgitter entfernt angeordnet ist. Der Abstand ist bevorzugt der Arbeitsabstand zwischen dem Faltungsspiegel und dem Beugungsgitter.It is particularly advantageous if the folding mirror is curved. To ensure that the determined resonance frequency is less sensitive to tilting of the measurement target, it is preferred if the folding mirror is curved such that the center of the curvature lies on the diffraction grating or that the center of the curvature is located at a distance of at most 20%, in particular at most 10%, at most 5%, or at most 1% of the distance between the folding mirror and the diffraction grating. Distance is preferably the working distance between the folding mirror and the diffraction grating.

Um mehr als eine Distanz oder Position einer Komponente entlang mehr als einem Freiheitsgrad bestimmen zu können ist es von Vorteil, wenn die Messanordnung mindestens einen weiteren optischen Resonator mit mindestens zwei optischen Elementen aufweist, wobei eines der optischen Elemente als ein Beugungsgitter gebildet ist, und dass die Messanordnung eingerichtet ist eine Position oder eine Distanz entlang einer gegenüber dem ersten optischen Resonator abweichenden Achse zu erfassen.In order to be able to determine more than one distance or position of a component along more than one degree of freedom, it is advantageous if the measuring arrangement has at least one further optical resonator with at least two optical elements, wherein one of the optical elements is formed as a diffraction grating, and that the measuring arrangement is set up to detect a position or a distance along an axis that differs from the first optical resonator.

Weiterhin ist es auch möglich, dass ein zusätzlicher optischer Resonator mit mindestens zwei optischen Elementen zur Erzeugung einer stehenden Welle vorhanden ist, und dass die optischen Elemente des zusätzlichen Resonators gitterfrei und ausschließlich aus Reflektoren gebildet sind. In anderen Worten kann die Messanordnung unterschiedlich gebildete Resonatoren aufweisen, wobei mindestens einer der Resonatoren gitterfrei, also als reine Spiegelkavitäten gebildet ist, während mindestens ein anderer der optischen Resonatoren als ein zumindest ein Beugungsgitter aufweisender Resonator gebildet ist. Die Detektionsrichtung des gitterfrei gebildeten optischen Resonators ist senkrecht bezüglich der Detektionsrichtung eines auf einer Spiegelkavität basierenden optischen Resonators.Furthermore, it is also possible to have an additional optical resonator with at least two optical elements for generating a standing wave, and for the optical elements of the additional resonator to be grating-free and formed exclusively from reflectors. In other words, the measuring arrangement can have differently formed resonators, wherein at least one of the resonators is grating-free, i.e., formed as a pure mirror cavity, while at least one other of the optical resonators is formed as a resonator having at least one diffraction grating. The detection direction of the grating-free optical resonator is perpendicular to the detection direction of an optical resonator based on a mirror cavity.

Die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage, weist mindestens eine erfindungsgemäße Messanordnung auf. Die mindestens eine Messanordnung ist eingerichtet, die Position oder den Abstand einer Komponente der Projektionsbelichtungsanlage zu erfassen. Die Komponente kann dabei insbesondere ein bewegliches oder unbewegliches optisches Element sein, aber auch jedes andere Bauteil einer Projektionsbelichtungsanlage, beispielsweise auch Tragstrukturen oder Aktuatoren. Die mindestens eine Messanordnung ist dazu mittelbar oder unmittelbar mit der zu vermessenden Komponente verbunden oder verbindbar. Die zu der Messanordnung genannten Vorteile und Ausführungsformen gelten dabei auch für die mindestens eine Messanordnung umfassende Projektionsbelichtungsanlage.The projection exposure system according to the invention has at least one measuring arrangement according to the invention. The at least one measuring arrangement is configured to detect the position or distance of a component of the projection exposure system. The component can be, in particular, a movable or immovable optical element, but also any other component of a projection exposure system, for example, support structures or actuators. For this purpose, the at least one measuring arrangement is or can be connected directly or indirectly to the component to be measured. The advantages and embodiments mentioned for the measuring arrangement also apply to the projection exposure system comprising at least one measuring arrangement.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsanlage für eine Lithographieanlage weist mindestens eine erfindungsgemäße Messanordnung auf. Diese ist eingerichtet die Position oder den Abstand einer Komponente der zu erfassen. Die Komponente kann dabei insbesondere ein optisches Element oder eine Tragstruktur sein. Die mindestens eine Messanordnung ist dazu mittelbar oder unmittelbar mit der zu vermessenden Komponente verbunden oder verbindbar. Die Beleuchtungsanlage einer Lithographieanlage umfasst dabei insbesondere eine Lichtquelle, die eingerichtet ist Licht in einem EUV- oder DUV-Wellenlängenbereich zu erzeugen und eine Mehrzahl von optischen Elementen, die eingerichtet sind, das von der Lichtquelle erzeugte Licht umzulenken und in die Projektionsbelichtungsanlage einzukoppeln. Die zu der Messanordnung genannten Vorteile und Ausführungsformen gelten dabei auch für die mindestens eine Messanordnung umfassende Beleuchtungsanlage.The illumination system according to the invention for a lithography system has at least one measuring arrangement according to the invention. This is designed to detect the position or distance of a component. The component can in particular be an optical element or a support structure. For this purpose, the at least one measuring arrangement is or can be connected directly or indirectly to the component to be measured. The illumination system of a lithography system comprises in particular a light source designed to generate light in an EUV or DUV wavelength range and a plurality of optical elements designed to redirect the light generated by the light source and couple it into the projection exposure system. The advantages and embodiments mentioned for the measuring arrangement also apply to the illumination system comprising at least one measuring arrangement.

Die erfindungsgemäße Lithographieanlage weist mindestens eine erfindungsgemäße Messanordnung auf. Die mindestens eine Messanordnung ist dabei eingerichtet eine Position oder einen Abstand einer beweglichen oder unbeweglichen Komponente zu erfassen. Die Komponente kann dabei ein optisches Element oder eine Tragstruktur oder ein Aktuator oder eine wafer stage oder eine Maske sein. Die Komponente kann allerdings auch jedes andere Bauteil einer Lithographieanlage sein, deren Position oder Abstand zu einer Referenz gemessen werden muss. Die mindestens eine Messanordnung ist dazu mittelbar oder unmittelbar mit der zu vermessenden Komponente verbunden oder verbindbar. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn jeder Komponente mehrere Messanordnungen zugeordnet sind, um die Position oder einen Abstand entlang mehrerer Freiheitsgrade zu erfassen. Die zu der Messanordnung genannten Vorteile und Ausführungsformen gelten dabei auch für die mindestens eine Messanordnung umfassende Lithographieanlage.The lithography system according to the invention has at least one measuring arrangement according to the invention. The at least one measuring arrangement is configured to detect a position or a distance of a movable or immovable component. The component can be an optical element, a support structure, an actuator, a wafer stage, or a mask. However, the component can also be any other component of a lithography system whose position or distance from a reference must be measured. For this purpose, the at least one measuring arrangement is or can be connected directly or indirectly to the component to be measured. In particular, it is preferred if several measuring arrangements are assigned to each component in order to detect the position or a distance along several degrees of freedom. The advantages and embodiments mentioned for the measuring arrangement also apply to the lithography system comprising at least one measuring arrangement.

Die erfindungsgemäße Inspektionsanlage zur Überprüfung eines optischen Elements oder einer wafer stage oder einer Maske weist mindestens eine erfindungsgemäße Messanordnung auf. Die Messanordnung ist dabei eingerichtet, die Position oder den Abstand einer Komponente also beispielsweise eines optischen Elements eines einer wafer stage oder eine Maske zu erfassen. Dabei ist vorzugsweise eine Auswerteeinheit vorhanden, die die erfassten Positionen oder Abstände, insbesondere von Strukturen der Komponente mit vorgegebenen Abständen oder Positionen der Strukturen oder der Komponenten vergleicht und bei einer Abweichung um einen vorgegebenen Grenzwert das Ergreifen von Maßnahmen veranlasst. Die mindestens eine Messanordnung ist dazu mittelbar oder unmittelbar mit der zu vermessenden Komponente verbunden oder verbindbar. Die zu der Messanordnung genannten Vorteile und Ausführungsformen gelten dabei auch für die mindestens eine Messanordnung umfassende Inspektionsanlage. Ein Beispiel einer derartigen Inspektionsanlage zur Masken- oder Waferinspektion (ohne der erfindungsgemäßen Messanordnung) ist aus der Druckschrift DE 102012205181A1 bekannt, deren gesamter Inhalt per Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. The inspection system according to the invention for checking an optical element or a wafer stage or a mask has at least one measuring arrangement according to the invention. The measuring arrangement is designed to detect the position or distance of a component, for example, an optical element of a wafer stage or a mask. Preferably, an evaluation unit is provided that compares the detected positions or distances, in particular of structures of the component, with predetermined distances or positions of the structures or components and initiates measures in the event of a deviation by a predetermined limit value. The at least one measuring arrangement is connected or connectable directly or indirectly to the component to be measured. The advantages and embodiments mentioned for the measuring arrangement also apply to the inspection system comprising at least one measuring arrangement. An example of such an inspection system for mask or wafer inspection (without the measuring arrangement according to the invention) is known from the publication DE 102012205181A1 known, whose entire Content is incorporated into the present application by reference.

Die erfindungsgemäße Messmaschine zur Erfassung einer Lage, Geometrie oder Form eines Bauteils weist mindestens eine erfindungsgemäße Messanordnung auf. Die mindestens eine Messanordnung ist dabei vorzugsweise mit dem Bauteil mittelbar oder unmittelbar verbunden sein. Die Messmaschine kann dabei insbesondere im Rahmen der Fertigungstechnik oder der industriellen Messtechnik im Maschinenbau eingesetzt werden, beispielsweise in der Automobilindustrie oder der Luftfahrttechnik. Die mindestens eine Messanordnung ist dazu mittelbar oder unmittelbar mit der zu vermessenden Komponente verbunden oder verbindbar. Die zu der Messanordnung genannten Vorteile und Ausführungsformen gelten dabei auch für die mindestens eine Messanordnung umfassende Messmaschine.The measuring machine according to the invention for detecting the position, geometry, or shape of a component has at least one measuring arrangement according to the invention. The at least one measuring arrangement is preferably connected directly or indirectly to the component. The measuring machine can be used in particular in the context of manufacturing technology or industrial metrology in mechanical engineering, for example in the automotive industry or aerospace engineering. The at least one measuring arrangement is or can be connected directly or indirectly to the component to be measured. The advantages and embodiments mentioned for the measuring arrangement also apply to the measuring machine comprising at least one measuring arrangement.

Die erfindungsgemäße Koordinatenmessmaschine weist mindestens eine erfindungsgemäße Messanordnung auf. Koordinatenmessmaschinen werden zur Inspektion oder Vermessung von Bauteilen eingesetzt, wobei das Bauteil üblicherweise abgetastet wird und anhand der Abtastung Abstände oder Positionen bestimmt werden. Dazu ist ein optisches System sowie eine verfahrbare Rahmenstruktur und/oder ein hochgenaues Positioniersystem vorhanden, die das zu inspizierende Bauteil oder Objekt trägt. Die Messanordnung ist vorzugsweise mittelbar oder unmittelbar mit dieser verfahrbaren Komponente, d.h. Rahmenstruktur oder Positioniersystem, verbunden. Mittels der mindestens einen Messanordnung lässt sich die Position oder der Abstand der verfahrbaren Komponente bestimmen, wodurch das Abtasten des Objekts gesteuert werden kann. Darüber hinaus kann eine Messanordnung auch eingesetzt werden, um den Abstand oder die Position des Bauteils selbst zu erfassen und damit zu inspizieren. Die zu der Messanordnung genannten Vorteile und Ausführungsformen gelten dabei auch für die mindestens eine Messanordnung umfassende Koordinatenmessmaschine. Ein Beispiel einer derartigen Koordinatenmessmaschine (ohne der erfindungsgemäßen Messanordnung) ist aus der Druckschrift DE10 2019 213 794A1 bekannt, deren gesamter Inhalt per Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.The coordinate measuring machine according to the invention has at least one measuring arrangement according to the invention. Coordinate measuring machines are used for the inspection or measurement of components, wherein the component is usually scanned and distances or positions are determined based on the scanning. For this purpose, an optical system as well as a movable frame structure and/or a high-precision positioning system are provided, which supports the component or object to be inspected. The measuring arrangement is preferably directly or indirectly connected to this movable component, i.e., frame structure or positioning system. By means of the at least one measuring arrangement, the position or distance of the movable component can be determined, whereby the scanning of the object can be controlled. Furthermore, a measuring arrangement can also be used to detect the distance or position of the component itself and thus to inspect it. The advantages and embodiments mentioned for the measuring arrangement also apply to the coordinate measuring machine comprising at least one measuring arrangement. An example of such a coordinate measuring machine (without the measuring arrangement according to the invention) is known from the publication DE10 2019 213 794A1 known, the entire contents of which are incorporated into the present application by reference.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken. Dabei zeigen:

1a eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
1b eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im DUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Resonators,
3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Resonators,
4 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Resonators, und
5 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Resonators.

Further features, properties, and advantages of the present invention are described in more detail below using embodiments with reference to the accompanying figures. All features described so far and below are advantageous both individually and in any combination. The embodiments described below are merely examples and do not limit the subject matter of the invention. They show:

1a a schematic representation of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV,
1b a schematic representation of a microlithographic projection exposure system designed for operation in DUV,
2 a schematic representation of a first embodiment of a resonator,
3 a schematic representation of a second embodiment of a resonator,
4 a schematic representation of a third embodiment of a resonator, and
5 a schematic representation of a fourth embodiment of a resonator.

1a zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist. Die Erfindung kann aber auch in anderen Nanopositioniersystemen eingesetzt werden. 1a shows a schematic representation of an exemplary projection exposure system 600 designed for operation in the EUV, in which the present invention can be implemented. However, the invention can also be used in other nanopositioning systems.

Gemäß 1a weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollektorspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspiegel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 651-656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 621 auf einem Maskentisch 620 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 661 auf einem Wafertisch 660 befindet.According to 1a An illumination device in a projection exposure system 600 designed for EUV comprises a field facet mirror 603 and a pupil facet mirror 604. The light from a light source unit, which comprises a plasma light source 601 and a collector mirror 602, is directed onto the field facet mirror 603. A first telescopic mirror 605 and a second telescopic mirror 606 are arranged in the light path downstream of the pupil facet mirror 604. A deflection mirror 607 is arranged downstream in the light path, which deflects the radiation incident upon it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 651-656. At the location of the object field, a reflective structure-bearing mask 621 is arranged on a mask table 620, which is imaged by means of the projection lens into an image plane in which a substrate 661 coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located on a wafer table 660.

Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, wie in 1b dargestellt. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage aus der 1a aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 400 nm emittiert.The invention can be used in a DUV system as well as in 1b A DUV system is basically like the EUV system described above from the 1a constructed, whereby mirrors and lenses can be used as optical elements in a DUV system and the light source of a DUV system emits useful radiation in a wavelength range from 100 nm to 400 nm.

Die in 1b dargestellte DUV-Lithographieanlage 700 weist eine DUV-Lichtquelle 701 auf. Als DUV-Lichtquelle 701 kann beispielsweise ein ArF-Excimerlaser vorgesehen sein, welcher Strahlung 702 im DUV-Bereich bei beispielsweise 193 nm emittiert. Ein Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 703 leitet die DUV-Strahlung 702 auf eine Photomaske 704. Die Photomaske 704 ist als transmissives optisches Element ausgebildet und kann außerhalb der Systeme 703, angeordnet sein. Die Photomaske 704 weist eine Struktur auf, welche mittels des Projektionssystems 705 verkleinert auf einen Wafer 706 oder dergleichen abgebildet wird. Das Projektionssystem 705 weist mehrere Linsen 707 und/oder Spiegel 708 zur Abbildung der Photomaske 704 auf den Wafer 706 auf. Dabei können einzelne Linsen 707 und/oder Spiegel 708 des Projektionssystems 705 symmetrisch zur optischen Achse 709 des Projektionssystems 705 angeordnet sein. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Linsen 707 und Spiegel 708 der DUV-Lithographieanlage 700 nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt ist. Es können auch mehr oder weniger Linsen 707 und/oder Spiegel 708 vorgesehen sein. Insbesondere weist das Strahlformungs- und Beleuchtungssystem 703 der DUV-Lithographieanlage 700 mehrere Linsen 707 und/oder Spiegel 708 auf. Des Weiteren sind die Spiegel i.d.R. an ihrer Vorderseite zur Strahlformung gekrümmt. Ein Luftspalt 710 zwischen der letzten Linse 707 und dem Wafer 706 kann durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.The 1b The DUV lithography system 700 shown has a DUV light source 701. An ArF excimer laser, for example, can be provided as the DUV light source 701, which emits radiation 702 in the DUV range at, for example, 193 nm. A beam-shaping and illumination system 703 directs the DUV radiation 702 onto a photomask 704. The photomask 704 is designed as a transmissive optical element and can be arranged outside the systems 703. The photomask 704 has a structure that is imaged in a reduced size onto a wafer 706 or the like by means of the projection system 705. The projection system 705 has a plurality of lenses 707 and/or mirrors 708 for imaging the photomask 704 onto the wafer 706. Individual lenses 707 and/or mirrors 708 of the projection system 705 can be arranged symmetrically to the optical axis 709 of the projection system 705. It should be noted that the number of lenses 707 and mirrors 708 of the DUV lithography system 700 is not limited to the number shown. More or fewer lenses 707 and/or mirrors 708 can also be provided. In particular, the beam shaping and illumination system 703 of the DUV lithography system 700 has a plurality of lenses 707 and/or mirrors 708. Furthermore, the mirrors are usually curved at their front side for beam shaping. An air gap 710 between the last lens 707 and the wafer 706 can be replaced by a liquid medium having a refractive index > 1. The liquid medium can be, for example, ultrapure water. Such a setup is also called immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.

2 zeigt eine Messanordnung 100 zur frequenzbasierten Positions- und/oder Distanzbestimmung einer nicht näher dargestellten bewegbaren Komponente, insbesondere für eine Lithographieanlage 600, 700. Die Messanordnung 100 umfasst wenigstens einen optischen Resonator 101, der mindestens ein erstes optisches Element 102 und ein zweites optisches Element 103 aufweist, wobei das erste optische Element 102 mit der Komponente verbunden oder verbindbar ist und ein Messtarget bildet. Die bewegbare und zu vermessende Komponente kann beispielsweise ein optisches Element, wie ein Spiegel oder eine Linse sein, oder eine Tragstruktur, ein wafer, eine Maske, oder eine stage etc. sein. Das erste optische Element 102 ist im Strahlengang des optischen Resonators 101 bewegbar angeordnet. Die optischen Elemente 102, 103 des optischen Resonators 101 sind eingerichtet, eine stehende Welle im optischen Resonator 101 zu erzeugen. Eines der optischen Elemente 102, 103 des optischen Resonators 101 der Messanordnung 100 ist als ein Beugungsgitter 104 gebildet, während das andere der optischen Elemente 103, 102 als ein Reflektor 112, vorliegend als ein zumindest teilreflektierender Einkoppelspiegel 106 gebildet ist. Es können aber auch beide optische Elemente 102, 103 jeweils als Beugungsgitter 104 gebildet sein. Indem mindestens eines der optischen Elemente 102, 103 des Resonators 101 als ein Beugungsgitter 104 gebildet ist, ist es möglich größere Messbereiche, also größere Distanzen oder Distanzänderungen der Komponente zu erfassen, als dies mit einer reinen Spiegelkavität möglich wäre. Durch die Konfiguration des Resonators 101 mit einem Beugungsgitter 104 bleibt die Länge des Resonators 101, also der Resonatorkavität 107 konstant oder annäherungsweise konstant, auch wenn sich die Position der Komponente ändert, wodurch eine stabile Kavität 107 trotz eines vergleichsweisen großen Messbereichs ermöglicht wird. Die Detektionsrichtung einer rein spiegelbasierten Resonatorkavität 107 ist senkrecht zu der Detektionsrichtung einer ein Beugungsgitter umfassenden Resonatorkavität 107. Folglich wird durch eine ein Beugungsgitter 104 umfassender optischer Resonator 101 zusätzlich Freiheiten bei der Anordnung der Messanordnung 100 innerhalb einer Anlage, insbesondere in eine Lithographieanlage ermöglicht. 2 shows a measuring arrangement 100 for frequency-based position and/or distance determination of a movable component (not shown in detail), in particular for a lithography system 600, 700. The measuring arrangement 100 comprises at least one optical resonator 101, which has at least a first optical element 102 and a second optical element 103, wherein the first optical element 102 is connected or connectable to the component and forms a measurement target. The movable component to be measured can, for example, be an optical element, such as a mirror or a lens, or a support structure, a wafer, a mask, or a stage, etc. The first optical element 102 is movably arranged in the beam path of the optical resonator 101. The optical elements 102, 103 of the optical resonator 101 are configured to generate a standing wave in the optical resonator 101. One of the optical elements 102, 103 of the optical resonator 101 of the measuring arrangement 100 is formed as a diffraction grating 104, while the other of the optical elements 103, 102 is formed as a reflector 112, in this case as an at least partially reflecting coupling mirror 106. However, both optical elements 102, 103 can also be formed as diffraction gratings 104. By forming at least one of the optical elements 102, 103 of the resonator 101 as a diffraction grating 104, it is possible to capture larger measurement ranges, i.e., larger distances or distance changes of the component, than would be possible with a pure mirror cavity. By configuring the resonator 101 with a diffraction grating 104, the length of the resonator 101, i.e., the resonator cavity 107, remains constant or approximately constant, even if the position of the component changes, thereby enabling a stable cavity 107 despite a comparatively large measurement range. The detection direction of a purely mirror-based resonator cavity 107 is perpendicular to the detection direction of a resonator cavity 107 comprising a diffraction grating. Consequently, an optical resonator 101 comprising a diffraction grating 104 allows for additional freedom in arranging the measurement arrangement 100 within a system, in particular within a lithography system.

Das Beugungsgitter 104 weist vorzugsweise eine Reflektivität von mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% und besonders bevorzugt von mindestens 95% oder mindestens 98% auf. Dies ermöglicht, dass der optische Resonator eine hohe und ausreichende Finesse aufweist. Die Reflektivität der Einkoppelspiegels 106 oder generell der optischen Elemente 102, 103 des Resonators 101 beträgt ebenfalls vorzugsweise über 90%, besonders bevorzugt über 95% und ganz besonders bevorzugt über 98%.The diffraction grating 104 preferably has a reflectivity of at least 80%, preferably at least 90%, and particularly preferably at least 95% or at least 98%. This enables the optical resonator to have a high and sufficient finesse. The reflectivity of the coupling mirror 106 or, in general, of the optical elements 102, 103 of the resonator 101 is also preferably above 90%, particularly preferably above 95%, and most particularly preferably above 98%.

Das Beugungsgitter 104 ist darüber hinaus derart ausgebildet, dass der auf das Beugungsgitter 104 auftreffende Messstrahl 105 ausschließlich oder zu über 90% in einer einzigen Beugungsordnung, insbesondere in der ersten Beugungsordnung gebeugt wird.The diffraction grating 104 is further designed such that the measuring beam 105 incident on the diffraction grating 104 is diffracted exclusively or to more than 90% in a single diffraction order, in particular in the first diffraction order.

Der optische Resonator 101, der Messanordnung 100 sind dabei derart konfiguriert, dass der Messtrahl 105 unter einem Littrow Winkel α auf das Beugungsgitter 104 auftrifft (gegenüber einer auf dem Beugungsgitter 104 stehenden Flächennormalen 109) oder der Auftreffwinkel höchstens 10 % von einem Littrow Winkel α abweicht. Der von der Lichtquelle 111 emittierte und mittels eines Pound Drever Hall Verfahrens stabilisierte Messstrahl 105 wird folglich derart mittels einer Einkoppeleinheit 112 in den optischen Resonator 101 eingekoppelt, dass der Messtrahl 105 unter einem Littrow Winkel α auf das Beugungsgitter 104 auftrifft (gegenüber einer auf dem Beugungsgitter 104 stehenden Flächennormalen 109) oder der Auftreffwinkel α höchstens 10 % von einem Littrow Winkel abweicht. Dies erhöht die Reflektivität des Beugungsgitters 104 und damit die Finesse des optischen Resonators 101. Alternativ kann das Beugungsgitter 104 auch als eine Blazegitter gebildet sein. Die Lichtquelle 101 kann eine durchstimmbare Lichtquelle 101 sein. Alternativ ist die Lichtquelle 101 hochstabil gebildet, wobei zusätzlich ein Frequenzschieber vorhanden ist, der die Frequenz der stabilen (also nicht durchstimmbaren) Lichtquelle 101 mittels Pound Drever Hall Technik auf die Resonanzfrequenz des optischen Resonators 101 nachführt. Der Frequenzschieber kann dabei als akustooptischer oder als elektrooptischer Modulator gebildet sein. Besonders bevorzugt ist der Frequenzschieber als ein IQ-Modulator gebildet. Die Einkoppeleinheit 112 ist vorzugsweise als eine optische Faser mit einer Kollimationsoptik gebildet.The optical resonator 101 of the measuring arrangement 100 are configured such that the measuring beam 105 impinges on the diffraction grating 104 at a Littrow angle α (relative to a surface normal 109 on the diffraction grating 104) or the angle of incidence deviates by a maximum of 10% from a Littrow angle α. The measuring beam 105 emitted by the light source 111 and stabilized by a Pound Drever Hall method is consequently coupled into the optical resonator 101 by means of a coupling unit 112 such that the measuring beam 105 impinges on the diffraction grating 104 at a Littrow angle α (relative to a surface normal 109 on the diffraction grating 104) or the angle of incidence deviates by a maximum of 10% deviates from a Littrow angle. This increases the reflectivity of the diffraction grating 104 and thus the finesse of the optical resonator 101. Alternatively, the diffraction grating 104 can also be formed as a blaze grating. The light source 101 can be a tunable light source 101. Alternatively, the light source 101 is formed to be highly stable, wherein a frequency shifter is additionally present which tracks the frequency of the stable (i.e., non-tunable) light source 101 to the resonant frequency of the optical resonator 101 using the Pound Drever Hall technique. The frequency shifter can be formed as an acousto-optical or electro-optical modulator. The frequency shifter is particularly preferably formed as an IQ modulator. The coupling unit 112 is preferably formed as an optical fiber with collimation optics.

Das andere optische Element 103, also vorliegend der Einkoppelspiegel 106, ist gekrümmt gebildet. Dies ermöglicht, insbesondere bei Verwendung einer optischen Faser, eine vereinfachte Einkopplung des Messstrahls 105 in den optischen Resonator 101.The other optical element 103, in this case the coupling mirror 106, is curved. This enables simplified coupling of the measuring beam 105 into the optical resonator 101, particularly when using an optical fiber.

Vorliegend weist die Messanordnung 100 nur einen einzigen optischen Resonator 101 auf. Um die Position und/oder eine Distanz der Komponente in mehr als einem Starrkörperfreiheitsgrad messen zu können, weist die Messanordnung 100 mindestens einen zusätzlichen optischen Resonator 101 auf. Dieser kann gleich oder unterschiedlich zu dem ersten optischen Resonator 101a gebildet sein. Beispielsweise kann der zusätzliche optische Resonator 101 ebenfalls ein als ein Beugungsgitter 104 gebildetes erstes optisches Element 102 aufweisen. Alternativ kann der mindestens eine zusätzliche optische Resonator 101, der eingerichtet ist, eine Position und/oder Distanz einer Komponente in einem vom anderen optischen Resonator 101 abweichenden Freiheitsgrad zu erfassen, auch als eine reine Spiegelkavität, also gitterfrei, gebildet sein. Die Messanordnung 100 weist darüber hinaus eine Steuer- und Detektionseinheit 113 zur Steuerung und Detektion der frequenzbasierten Positions- und/oder Distanzmessung auf.In the present case, the measuring arrangement 100 has only a single optical resonator 101. In order to be able to measure the position and/or distance of the component in more than one rigid-body degree of freedom, the measuring arrangement 100 has at least one additional optical resonator 101. This can be formed identically to or differently from the first optical resonator 101a. For example, the additional optical resonator 101 can also have a first optical element 102 formed as a diffraction grating 104. Alternatively, the at least one additional optical resonator 101, which is configured to detect a position and/or distance of a component in a degree of freedom different from the other optical resonator 101, can also be formed as a pure mirror cavity, i.e., grating-free. The measuring arrangement 100 furthermore has a control and detection unit 113 for controlling and detecting the frequency-based position and/or distance measurement.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Messanordnung 100, bei welchem das andere optische Element 103 nicht wie in 2 als der Einkoppelspiegel 106 gebildet ist, sondern als ein zum Beugungsgitter 104 korrespondierender Resonatorspiegel 108. Das heißt die Messanordnung 100 nach 3 ist einkoppelspiegelfrei gebildet. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass auf einen transmissiven oder teiltransmissiven Spiegel oder Facette zur Einkopplung in den optischen Resonator 101 verzichtet werden kann, wodurch eine höhere Flexibilität bei der Materialwahl, oder bei der Wahl der Wellenlänge des Messstrahls 105 erreicht wird. 3 shows a further embodiment of the measuring arrangement 100, in which the other optical element 103 is not as in 2 as the coupling mirror 106, but as a resonator mirror 108 corresponding to the diffraction grating 104. This means that the measuring arrangement 100 according to 3 is formed without a coupling mirror. This configuration has the advantage that a transmissive or partially transmissive mirror or facet for coupling into the optical resonator 101 is omitted, thus achieving greater flexibility in the choice of material or in the choice of the wavelength of the measuring beam 105.

Parasitäre Bewegungen der Messanordnung 100 und/oder der Komponente können dennoch dazu führen, dass sich die Kavitätslänge (parasitär) ändert. Um eine parasitäre Längenänderung der Resonatorkavität 107 und damit eine Messungenauigkeit bei der Messung der Resonanzfrequenz des optischen Resonators 100 reduzieren oder verhindern zu können, kann eine symmetrische Anordnung von zwei optischen Resonatoren 101a,b von Vorteil sein. Dies ist in der 4 dargestellt. Die Resonatoren 101a,b weisen vorliegend jeweils eine separate Lichtquelle 111 auf. Allerdings ist jeweils das erste optische Element 102 des ersten optischen Resonators 101a und des zweiten optischen Resonators 101b, als ein gemeinsames optisches Element, nämlich als ein gemeinsames Beugungsgitter 104 gebildet. Die optischen Resonatoren 101 weisen somit keine separaten Beugungsgitter 104 auf. Die Lichtquellen 111 und die optischen Resonatoren 101a,b sind dabei derart ausgebildet, dass der Winkel α₁ (bezüglich der Flächennormalen 109 des Beugungsgitters 104) unter dem der erste Messstrahl 105a des ersten optischen Resonators 101a und der Winkel α₂ (bezüglich der Flächennormalen 109 des Beugungsgitters 104), unter dem der zweite Messstrahl 105b des zweiten optischen Resonators 101b auf das gemeinsame Beugungsgitter 104 gelenkt wird, miteinander übereinstimmten oder maximal um 5% voneinander abweichen. Die Winkel α₁, α₂ entsprechen dabei bevorzugt dem Littrow Winkel oder weichen von diesem um maximal 5% ab. Vorzugsweise sind die optische Resonatoren 101a,101b derart eingerichtet, dass eine Kopplung zwischen den optischen Resonatoren 101a,101b verhindert oder zum indest reduziert wird. Dazu kann jeweils der Einfallswinkel entlang der Bewegungsrichtung des Beugungsgitters (also vorliegend in y-z-Ebene) derart angepasst werden, dass eine Reflektion des Messstrahls 105a des einen optischen Resonators 101a,101b in den anderen optischen Resonator 101b, 101a unterbunden oder zumindest reduziert wird. Alternativ können die Messtrahl 105a,b der optischen Resonatoren voneinander abweichende Polarisationen aufweisen.Parasitic movements of the measuring arrangement 100 and/or the component can still lead to a (parasitic) change in the cavity length. In order to reduce or prevent a parasitic change in the length of the resonator cavity 107 and thus a measurement inaccuracy when measuring the resonance frequency of the optical resonator 100, a symmetrical arrangement of two optical resonators 101a,b can be advantageous. This is shown in the 4 The resonators 101a,b each have a separate light source 111. However, the first optical element 102 of the first optical resonator 101a and the second optical resonator 101b is formed as a common optical element, namely as a common diffraction grating 104. The optical resonators 101 thus do not have separate diffraction gratings 104. The light sources 111 and the optical resonators 101a,b are configured such that the angle α ₁ (relative to the surface normal 109 of the diffraction grating 104) at which the first measuring beam 105a of the first optical resonator 101a and the angle α ₂ (relative to the surface normal 109 of the diffraction grating 104) at which the second measuring beam 105b of the second optical resonator 101b is directed onto the common diffraction grating 104 coincide with one another or deviate from one another by a maximum of 5%. The angles α ₁ , α ₂ preferably correspond to the Littrow angle or deviate from it by a maximum of 5%. The optical resonators 101a,101b are preferably configured such that coupling between the optical resonators 101a,101b is prevented or at least reduced. For this purpose, the angle of incidence along the direction of movement of the diffraction grating (in this case, in the yz plane) can be adjusted in such a way that reflection of the measurement beam 105a from one optical resonator 101a, 101b into the other optical resonator 101b, 101a is prevented or at least reduced. Alternatively, the measurement beams 105a, 105b of the optical resonators can have different polarizations.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die beiden optischen Resonatoren eine gemeinsame Lichtquelle 111 aufweisen. Das von der Lichtquelle 101 emittierte Licht kann dann jeweils mit einem separaten Frequenzschieber an die Resonanzfrequenz des ersten optischen Resonators 101a und des zweiten optischen Resonators 101b nachgeführt werden. In anderen Worten weisen die optischen Resonatoren 101a,b eine gemeinsame Lichtquelle 111 aber separate Frequenzschieber auf.Furthermore, it is also possible for the two optical resonators to have a common light source 111. The light emitted by the light source 101 can then be adjusted to the resonant frequency of the first optical resonator 101a and the second optical resonator 101b using a separate frequency shifter. In other words, the optical resonators 101a, 101b have a common light source 111 but separate frequency shifters.

Durch Messung der relativen Phasenänderung der Messstrahlung 105a,b in beiden optischen Resonatoren 101a,b kann eine parasitäre Längenänderung der Resonatorkavitäten 107 von einer Positions- oder Distanzänderung der Komponente unterschieden werden. Optional können der erste Messstrahl 105a des ersten optischen Resonators 101a und der zweite Messstrahl 105b des zweiten optischen Resonators 101b voneinander abweichende Polarisationen aufweisen.By measuring the relative phase change of the measuring radiation 105a,b in both optical resonators 101a,b, a parasitic change in the length of the resonator cavities 107 from a position tion or distance change of the component. Optionally, the first measuring beam 105a of the first optical resonator 101a and the second measuring beam 105b of the second optical resonator 101b can have different polarizations.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses unterscheidet sich darin, dass die optischen Resonatoren 105a,b zusätzlich jeweils einen Faltungsspiegel 110 aufweisen, der eingerichtet sind, den vom Beugungsgitter 104 gebeugten Messstrahl wieder auf das Beugungsgitter 104 zurückzureflektieren. Die Faltungsspiegel 110 sind gekrümmt gebildet ist. Damit die ermittelte Resonanzfrequenz insensitiver gegenüber einer Verkippung des Messtargets ist, sollten die Faltungsspiegel 110 derart gekrümmt ausgebildet sein, dass der Mittelpunkt der Krümmung auf dem Beugungsgitter 104 liegt oder in höchstens 20% des Abstands zwischen dem Faltungsspiegel 110 und dem Beugungsgitter 104 entfernt angeordnet ist. Die Messanordnung 100 der 5 zeigt eine symmetrische Anordnung zweier optischen Resonatoren analog zu dem Beispiel der 4, aber selbstverständlich kann die Messanordnung 100 auch nur einen optischen Resonator 101 (analog zu den Beispielen nach der 2 und der 3) aufweisen, dessen Kavität 107 zusätzlich einen zuvor beschriebenen Faltungsspiegel 110 aufweist. Insbesondere ist der Winkel unter dem der oder die Messstrahlen 105 auf das Beugungsgitter 104 gelenkt werden vorzugsweise ein Littrow Winkel. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach der 5 ist es möglich, dass die optischen Resonatoren 105 eine gemeinsame Lichtquelle 111 aufweisen.In 5 A further embodiment is shown. This differs in that the optical resonators 105a,b each additionally have a folding mirror 110, which is configured to reflect the measurement beam diffracted by the diffraction grating 104 back onto the diffraction grating 104. The folding mirrors 110 are curved. In order to make the determined resonance frequency less sensitive to a tilt of the measurement target, the folding mirrors 110 should be curved such that the center of the curvature lies on the diffraction grating 104 or is arranged at a distance of at most 20% of the distance between the folding mirror 110 and the diffraction grating 104. The measuring arrangement 100 of the 5 shows a symmetrical arrangement of two optical resonators analogous to the example of 4 , but of course the measuring arrangement 100 can also only have one optical resonator 101 (analogous to the examples according to the 2 and the 3 ), whose cavity 107 additionally has a previously described folding mirror 110. In particular, the angle at which the measuring beam(s) 105 are directed onto the diffraction grating 104 is preferably a Littrow angle. Also in the embodiment according to the 5 it is possible that the optical resonators 105 have a common light source 111.

Die Messanordnung 100 kann weiterhin auch einen oder mehrere zusätzliche optische Resonatoren 101 aufweisen, die eingerichtet sind eine Position und/oder Distanz einer Komponente in voneinander abweichenden Freiheitsgraden zu bestimmen. Die Resonatoren 101 können gleich gebildet sein, also beispielsweise können alle optischen Resonatoren 101 jeweils ein Beugungsgitter 104 als das erste optische Element 102 aufweisen. Andererseits können aber auch einzelne optische Resonatoren 101 der Messanordnung 100 als reine Spiegelkavitäten, also gitterfrei, ausgebildet sein. Die optischen Resonatoren 101 können separate Lichtquellen 111 oder eine gemeinsame Lichtquelle 111 aufweisen. Gitterfrei gebildete optische Resonatoren 101 detektieren eine Distanz- und/oder Positionsänderung senkrecht im Vergleich zu reinen Spiegelkavitäten.The measuring arrangement 100 can further comprise one or more additional optical resonators 101, which are configured to determine a position and/or distance of a component in differing degrees of freedom. The resonators 101 can be formed identically; for example, all optical resonators 101 can each have a diffraction grating 104 as the first optical element 102. On the other hand, individual optical resonators 101 of the measuring arrangement 100 can also be formed as pure mirror cavities, i.e., grating-free. The optical resonators 101 can have separate light sources 111 or a common light source 111. Optical resonators 101 formed without a grating detect a change in distance and/or position perpendicularly, compared to pure mirror cavities.

Die Messanordnung 100 zur frequenzbasierten Positions- und/oder Distanzmessung der Komponente weist vorzugsweise eine (einzige) stabile Lichtquelle 111 auf und je einen Frequenzschieber pro optischen Resonator 101, der als ein IQ-Modulator ausgebildet sein kann. Das Ermitteln, Nachführen und Stabilisieren der Frequenz der Lichtquelle auf die Resonanzfrequenz des wenigstens einen optischen Resonators 101 erfolgt vorzugsweise mittels des IQ-Modulators und einer Pound Drever Hall Technik. Mittels eines oder mehrere Strahlteiler können die Messstrahlen 105 auf die verschiedenen optischen Resonatoren 101 aufgeteilt werden. Alternativ kann auch eine weitere stabile Lichtquelle 111 vorhanden sein, die als Lichtquelle 111 für mindestens einen zusätzlichen oder mindestens einen zweiten optischen Resonator 101 dient.The measuring arrangement 100 for frequency-based position and/or distance measurement of the component preferably has a (single) stable light source 111 and a frequency shifter for each optical resonator 101, which can be designed as an IQ modulator. The frequency of the light source is determined, tracked, and stabilized to the resonant frequency of the at least one optical resonator 101 preferably using the IQ modulator and a Pound Drever Hall technique. The measuring beams 105 can be split among the various optical resonators 101 using one or more beam splitters. Alternatively, a further stable light source 111 can also be present, which serves as the light source 111 for at least one additional or at least one second optical resonator 101.

Die erfindungsgemäße Messanordnung 100, kann in einer Projektionsbelichtungsanlage 600, 700, in einer Beleuchtungsanlage, in einer Lithographieanlage, in einer Inspektionsanlage, in einer Messmaschine, oder in einer Koordinatenmessmaschine eingesetzt werden.The measuring arrangement 100 according to the invention can be used in a projection exposure system 600, 700, in a lighting system, in a lithography system, in an inspection system, in a measuring machine, or in a coordinate measuring machine.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

100100: MessanordnungMeasuring arrangement
101101: optischer Resonatoroptical resonator
101a101a: erster optischer Resonatorfirst optical resonator
101b101b: zweiter optischer Resonatorsecond optical resonator
102102: erstes optisches Elementfirst optical element
103103: zweites optisches Elementsecond optical element
104104: BeugungsgitterDiffraction grating
105105: Messtrahlmeasuring beam
105a105a: erster Messstrahlfirst measuring beam
105b105b: zweiter Messstrahlsecond measuring beam
αα: AuftreffwinkelAngle of impact
ββ: ReflexionswinkelReflection angle
106106: EinkoppelspiegelCoupling mirror
107107: ResonatorkavitätResonator cavity
108108: korrespondierender Resonatorspiegelcorresponding resonator mirror
109109: FlächennormaleSurface normal
110110: FaltungsspiegelFolding mirror
111111: Lichtquellelight source
112112: Steuer- und DetektionseinheitControl and detection unit
600600: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
601601: PlasmalichtquellePlasma light source
602602: KollektorspiegelCollector mirror
603603: FeldfacettenspiegelField facet mirror
604604: PupillenfacettenspiegelPupillary facet mirror
605605: erster Teleskopspiegelfirst telescope mirror
606606: zweiter Teleskopspiegelsecond telescope mirror
607607: UmlenkspiegelDeflecting mirror
620620: MaskentischMask table
621621: Maskemask
651651: Spiegel (Projektionsobjektiv)Mirror (projection lens)
652652: Spiegel (Projektionsobjektiv)Mirror (projection lens)
653653: Spiegel (Projektionsobjektiv)Mirror (projection lens)
654654: Spiegel (Projektionsobjektiv)Mirror (projection lens)
655655: Spiegel (Projektionsobjektiv)Mirror (projection lens)
656656: Spiegel (Projektionsobjektiv)Mirror (projection lens)
660660: WafertischWafer table
661661: beschichtetes Substratcoated substrate
700700: DUV-LithographieanlageDUV lithography system
701701: DUV-LichtquelleDUV light source
702702: DUV-Strahlung /StrahlengangDUV radiation / beam path
703703: Strahlformungs- und Beleuchtungssystem (DUV)Beam shaping and illumination system (DUV)
704704: PhotomaskePhotomask
705705: ProjektionssystemProjection system
706706: Waferwafers
707707: Linselens
708708: SpiegelMirror
709709: optische Achseoptical axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2012 212 663 A1 [0006]
US 11,274,914 B2 [0006]
WO 2019/223968 A1 [0009]
DE 102012205181A1 [0034]
DE 10 2019 213 794A1 [0036]

Claims

Measuring arrangement (100) for frequency-based position and/or distance determination of a component, with at least one optical resonator (101) which has at least a first optical element (102) and a second optical element (103), wherein the first optical element (102) is connected or connectable to the component and forms a measuring target, wherein the first optical element (102) is arranged to be movable in the beam path of the optical resonator (101), and wherein the optical elements (102, 103) of the optical resonator (101) are configured to generate a standing wave, characterized in that at least one of the optical elements (102, 103) of the optical resonator (101) is formed as a diffraction grating (104).

Measuring arrangement (100) according to Claim 1 , characterized in that the at least one diffraction grating (104) has a reflectivity of at least 80%.

Measuring arrangement (100) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one diffraction grating (104) is designed such that the measuring beam (105) incident on the diffraction grating is diffracted exclusively in a single diffraction order or that the measuring beam incident on the diffraction grating is diffracted to more than 90% in the first diffraction order.

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one diffraction grating (104) is formed as a blaze grating.

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the angle α at which a measuring beam (105) impinges on the at least one diffraction grating (104) with respect to a surface normal (109) on the diffraction grating (104) corresponds to a Littrow angle or deviates from the Littrow angle by at most 5%.

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the first optical element (102) and the second optical element (103) are each formed as a diffraction grating (104).

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the first optical element (102) is formed as the diffraction grating (104) and that the second optical element (103) is configured as a coupling facet (106) for coupling a measuring beam (105) into a resonator cavity (107) of the optical resonator (101).

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the first optical element (102) is formed as the diffraction grating (104) which is arranged to couple a measuring beam (105) into the optical resonator (101), and in that the second optical element (103) is formed as a resonator mirror (108) corresponding to the diffraction grating (104).

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that two optical resonators (101) are present, and that the optical resonators (101) have a common first optical element (102) which is formed as the diffraction grating (104).

Measuring arrangement (100) according to Claim 9 , characterized in that the optical resonators (101) are aligned with one another in such a way that a first angle α ₁ at which the first measuring beam (105a) of the first optical resonator (101a) strikes the common diffraction grating (104) and the second angle α ₂ at which the second measuring beam (105b) of the second optical resonator (101b) strikes the common diffraction grating (104) coincide with one another or differ from one another by a maximum of 5%.

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the other of the optical elements (103, 102) is curved.

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the at least one optical resonator (101) has a folding mirror (110) which is designed to reflect the measuring beam (105) diffracted by the diffraction grating (105) back onto the diffraction grating (105).

Measuring arrangement (100) according to Claim 12 , characterized in that the folding mirror (110) is curved.

Measuring arrangement (100) according to Claim 12 or 13 , characterized in that the folding mirror (110) is curved in such a way that the center of the curvature lies on the diffraction grating (105) or that the center of the curvature is arranged at a distance of at most 20% of the distance between the folding mirror (110) and the diffraction grating (105).

Measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 14 , characterized in that an additional optical resonator (101) with at least two optical elements (102, 103) for generating a standing wave is present, and that the optical elements (102, 103) of the optical resonator (101) are grating-free and formed exclusively as reflectors.

Projection exposure system (600, 700) for a lithography system with at least one measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 15 .

Illumination system for a lithography system with at least one measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 15 .

Lithography system with at least one measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 15 .

Lithography system according to Claim 18 , characterized in that a wafer stage is present, and that the measuring arrangement (100) is designed to measure the position or distance of the wafer stage.

Inspection system with at least one measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 15 .

Coordinate measuring machine with at least one measuring arrangement (100) according to one of the Claims 1 until 15 .