CN101055425A - 光刻装置以及器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种光刻装置，包括位移测量系统，其用于在居中于可动物体中心的x－y－z直角坐标系统的至少三个共面的自由度(x，y，Rz)上，测量可动物体相对于光刻装置参照系的位置。可动物体包括配置成用于支撑图案形成装置的支撑结构或配置成用于支撑衬底的衬底台。位移测量系统包括至少三个传感器头，各传感器头定位成使得测量方向与坐标系统的x－y平面基本上共面，并且各传感器头另外还定位成使得测量方向基本上垂直于将传感器头与可动物体的中心相连并且与x－y平面共面地延伸的连接线。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻装置，以及一种用于制造器件的方法。
背景技术
光刻装置是可在衬底、通常是衬底的目标部分上施加所需图案的机器。光刻装置例如可用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可采用图案形成装置来产生将形成于IC的单个层上的电路图案，该图案形成装置也称为掩模或分划板。该图案可被转移到衬底(如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯)上。图案的转移通常借助于成像到设于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上来实现。通常来说，单个衬底包含被连续地形成图案的相邻目标部分的网络。传统的光刻装置包括所谓的步进器，其中通过将整个图案一次性地曝光在目标部分上来照射各目标部分，还包括所谓的扫描器，其中通过沿给定方向(“扫描”方向)由辐射光束来扫描图案并以平行于或反向平行于此方向的方向同步地扫描衬底来照射各目标部分。还可以通过将图案压印在衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。
在用于生产集成电路以及液晶显示板的微光刻法中最具挑战性的要求之一是定位衬底台。例如，小于100纳米的光刻法工艺要求衬底和掩膜定位级在高达3m/s以及更高的速度下，在机器之间在全部6个自由度(DOF)上，具有大约1纳米的动态精度和匹配度。
这种定位要求的一种常用方法是将所述级定位构造细分成具有微米精度但在整个工作范围内行进的粗定位模块(例如X-Y台或起重机台)，在该粗定位模块上是级联的精确定位模块。精确定位模块负责校正粗定位模块的残余误差至最终的若干纳米，但只需要适应极有限的行程范围。用于这种纳米定位的常用促动器包括压电促动器或音圈类型的电磁促动器。尽管通常在全部6个DOF上在精确定位模块中执行定位，但是，很少要求2个以上DOF的大范围运动，从而使精确定位模块的设计容易了许多。
用于粗定位的微米精度可采用比较简单的位置传感器来容易地实现，例如光学的或磁的增量式编码器。这些器件可以是在一个DOF上进行测量的单轴式器件，或者最近的在多个(高达3个)DOF上进行测量的器件，例如Schffel等人在″集成的电动多坐标驱动器″，Proc.ASPE Annual Meeting，California，USA，1996，第456-461页中所述的器件。类似的编码器也可买到，例如Dr.J.Heidenhain GmbH所产生的位置测量系统Type PP281R。虽然这些传感器可毫无难度地提供亚微米级的分辨率，但是，绝对精度、尤其是长程范围内的热稳定性，仍然是难于实现的。
另一方面，在精确定位模块末端用于掩膜台和衬底台的位置测量必须在全部6个DOF上执行而达到亚纳米的分辨率，并且具有纳米级的精度和稳定性。这常常采用多轴干涉仪测量全部6个DOF上的位移来实现，其中，具有可选的富余轴，以用于另外的校准功能(例如在衬底台上干涉仪镜平面度的校准)。
然而，在利用以上方法时，每次所述级回到精确定位模块的范围内，都必须(重新)校准所述级在六个自由度上的位置。这可能会花费相当多的时间，结果，就可能会降低光刻装置的生产能力。
作为用于干涉仪的一个备选方案，已知可以使用光学编码器，它还可能与干涉仪组合在一起。这种光学编码器例如公开于US2004/0263846 A1中，该美国专利文献通过引用而结合于本文中。该专利申请中所公开的光学编码器采用包括格栅图案的格栅板，其用于确定传感器相对于格栅图案的位置。在一个实施例中，传感器安装在衬底台上，并且格栅板安装在所述光刻装置的框架上。
因此，已知可以在衬底台上安装四个传感器。需要将这些传感器定位在固定于衬底台上的衬底的外侧。因为这一范围，所以，传感器通常定位在衬底台的转角处。然而，在转角处，至衬底台中心的距离因此也是最大的弱化处。另外，在传感器位置处的衬底台甚至会由于除去衬底台转角之间的材料以减轻质量，而被进一步弱化。
然而，如果衬底台的转角相对于x-y平面弯曲而变形，那么，这会直接对位置测量造成负面影响。由于温度变化造成的衬底台膨胀同样会造成衬底台的转角变形。这也会对位置测量造成负面影响。
发明内容
需要提供一种用于光刻装置的高精度位移测量系统，其设置成可测量构造成用于支撑图案形成装置的支撑结构或构造成用于保持衬底的衬底台相对于参照系的位置。
根据本发明一个实施例，提供了光刻装置，其包括配置成用于调节辐射光束的照明系统；构造成用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置能够在辐射光束的横截面上为辐射光束赋予图案，以形成图案化的辐射光束；构造成用于保持衬底的衬底台；投影系统，其配置成用于将图案化的辐射光束投射在衬底的目标部分上；和位移测量系统，其用于在居中于可动物体中心的x-y-z直角坐标系统的至少三个共面的自由度(x，y，Rz)上，测量可动物体相对于光刻装置参照系的位置，可动物体包括支撑结构和衬底台的其中一个，其中，位移测量系统包括至少三个传感器头，各传感器头定位成使得测量方向与坐标系统的x-y平面基本上共面，并且各传感器头另外还定位成使得测量方向基本上垂直于将传感器头与可动物体的中心相连并且与x-y平面共面地延伸的连接线。
根据本发明一个实施例，提供了一种器件制造方法，包括，将图案化的辐射光束投射在衬底上，其中，至少在图案化的光束投射在衬底的目标部分上的过程中，衬底被支撑在衬底台上，其中，在居中于衬底台中心的x-y-z直角坐标系统的至少三个共面的自由度(x，y，Rz)上，通过位移测量系统来测量衬底台相对于光刻装置参照系的位置，其中，位移测量系统包括至少三个传感器头，各传感器头定位成使得测量方向与坐标系统的x-y平面基本上共面，并且各传感器头另外还定位成使得测量方向基本上垂直于将传感器头与可动物体的中心相连并且与x-y平面共面地延伸的连接线。
附图说明
下面将仅通过示例的方式并参考示意性附图来介绍本发明的实施例，在附图中，对应的标号表示对应的部分，其中：
图1描绘了根据本发明一个实施例的光刻装置；
图2a-e示意性地显示了根据本发明一个实施例的安装在光刻装置的衬底台和参照系上的位移测量系统；
图3显示了图2所示衬底台的放大图；
图4显示了图3的示意图；
图5显示了图3的另一示意图，包括在径向方向上的膨胀；
图6显示了图5的视图，包括在两个沿直径方向相对的传感器头之间的距离；
图7显示了根据本发明一个实施例的衬底台；和
图8显示了图2所示位移测量系统的一种变型实施例的示意图。
具体实施方式
图1示意性地显示了根据本发明一个实施例的光刻装置。该装置包括构造成可调节辐射光束PB(例如UV辐射或任何其它合适的辐射)的照明系统(照明器)IL，构造成可支撑图案形成装置(例如掩模)MA的掩模支撑结构(例如掩模台)MT，其与构造成可按照一定参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。该光刻装置还包括构造成可固定衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W的衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑件”，其与构造成可按照一定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连。该光刻装置还包括构造成可将由图案形成装置MA施加给投影光束PB的图案投射在衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上的投影系统(例如折射型投影透镜系统)PL。
照明系统可包括用于对辐射进行引导、成形或控制的多种类型的光学部件，例如折射式、反射式、磁式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件或其任意组合。
掩模支撑结构支撑即支承了图案形成装置的重量。它以一定的方式固定住图案形成装置，这种方式取决于图案形成装置的定向、光刻装置的设计以及其它条件，例如图案形成装置是否固定在真空环境下。掩模支撑结构可使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来固定住图案形成装置。掩模支撑结构例如可为框架或台，其可根据要求为固定的或可动的。掩模支撑结构可保证图案形成装置可例如相对于投影系统处于所需的位置。用语“分划板”或“掩模”在本文中的任何使用可被视为与更通用的用语“图案形成装置”具有相同的含义。
这里所用的用语“图案形成装置”应被广义地解释为可用于为辐射光束的横截面施加一定图案以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应当注意的是，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，那么施加于辐射光束中的图案可以不精确地对应于衬底目标部分中的所需图案。一般来说，施加于辐射光束中的图案将对应于待形成在目标部分内的器件如集成电路中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的例子包括掩模、可编程的镜阵列和可编程的LCD面板。掩模在光刻领域中是众所周知的，其包括例如二元型、交变相移型和衰减相移型等掩模类型，还包括各种混合式掩模类型。可编程镜阵列的一个例子采用微型镜的矩阵设置，各镜子可单独地倾斜以沿不同方向反射所入射的辐射光束。倾斜镜在被镜矩阵所反射的辐射光束中施加了图案。
这里所用的用语“投影系统”应被广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、电磁式和静电式光学系统或其任意组合，这例如应根据所用的曝光辐射或其它因素如使用浸液或使用真空的情况来适当地确定。用语“投影透镜”在本文中的任何使用均应被视为与更通用的用语“投影系统”具有相同的含义。
如这里所述，此装置为透射型(例如采用了透射掩模)。或者，此装置也可以是反射型(例如采用了上述可编程镜阵列，或采用了反射掩模)。
光刻装置可以是具有两个(双级)或多个衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或多个掩模台或“掩模支撑件”)的那种类型。在这种“多级”式机器中，附加的台或支撑件可以并联地使用，或者可在一个或多个台或支撑件上进行预备步骤而将一个或多个其它的台或支撑件用于曝光。
光刻装置也可以是这样的类型，其中至少一部分衬底被具有较高折射率的液体如水覆盖，从而填充了投影系统和衬底之间的空间。浸液也可施加到光刻装置的其它空间内，例如掩模和投影系统之间。浸没技术可用于增大投影系统的数值孔径。在本文中使用的用语“浸没”并不指例如衬底的结构必须完全浸入在液体中，而是仅指在曝光期间液体处于投影系统与衬底之间。
参见图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是单独的实体，例如在辐射源为准分子激光器时。在这种情况下，辐射源不应被视为形成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束传送系统BD从源SO传递到照明器IL中，光束传送系统BD例如包括适当的引导镜和/或光束扩展器。在其它情况下，该源可以是光刻装置的一个整体部分，例如在该源为水银灯时。源SO和照明器IL以及光束传送系统BD(如果有的话)一起可称为辐射系统。
照明器IL可包括调节装置AD，其设置成用于调节辐射光束的角强度分布。通常来说，至少可以调节照明器的光瞳面内的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。另外，照明器IL通常包括各种其它的器件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器可用来调节辐射光束，以使其在其横截面上具有所需的均匀性和强度分布。
投影光束B入射在固定于掩模支撑结构(例如掩模台MT)上的图案形成装置(例如掩模MA)上，并通过该图案形成装置而图案化。在穿过掩模MA后，投影光束B通过投影系统PS，其将光束聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉仪、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可精确地移动，以便例如将不同的目标部分C定位在辐射光束PB的路径中。类似地，可用第一定位装置PM和另一位置传感器(在图1中未明确示出)来相对于辐射光束PB的路径对掩模MA进行精确的定位，例如在将掩模MA从掩模库中机械式地重新取出之后或者在扫描过程中。通常来说，借助于形成为第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精确定位)，可实现掩模台MT的运动。类似地，采用形成为第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块，可实现衬底台WT或“衬底支撑件”的运动。在采用分档器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可只与短行程致动器相连，或被固定住。掩模MA和衬底W可采用掩模对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。虽然衬底对准标记显示为占据了专用目标部分，然而它们可位于目标部分之间的空间内(它们称为划线路线对准标记)。类似地，在掩模MA上设置了超过一个管芯的情况下，掩模对准标记可位于管芯之间。
所述装置可用于至少一种下述模式中：
1.在步进模式中，掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”基本上保持静止，而施加到投影光束上的整个图案被一次性投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT或“衬底支撑件”，使得不同的目标部分C被曝光。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单次静态曝光中所成像的目标部分C的大小。
2.在扫描模式中，掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”被同步地扫描，同时施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上(即单次动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑件”相对于掩模台MT或“掩模支撑件”的速度和方向由投影系统PS的放大(缩小)和图像倒转特性来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(扫描方向上)。
3.在另一模式中，掩模台MT或“掩模支撑件”基本上固定地夹持了可编程的图案形成装置，而衬底台WT或“衬底支撑件”在施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上时产生运动或扫描。在这种模式中通常采用了脉冲辐射源，可编程的图案形成装置根据需要在衬底台WT或“衬底支撑件”的各次运动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间进行更新。这种操作模式可容易地应用于采用了可编程的图案形成装置、例如上述类型的可编程镜阵列的无掩模式光刻技术。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的使用模式。
图2a显示了根据本发明一个实施例的位移测量系统1的第一实施例。位移测量系统1设计成用于测量衬底台2在至少三个共面的自由度上的位置，即，所述至少三个共面的自由度包括x-位置，y-位置，和围绕z轴的旋转Rz(z轴垂直于x和y轴的轴，如图所示)。还参见图3和图4，在图3中衬底台2是单独地显示的，在图4中衬底台2是一起示意性地显示了为具有多个自由度。
位移测量系统1包括四个相邻的格栅板3，它们安装在光刻装置上，例如安装在框架如所谓的计量框架上，或者安装在透镜上。格栅板3是大致平面的板，其设置在沿着x轴和y轴方向延伸的基本上同一平面上。四个格栅板3是相邻的，这意味着各格栅板3的至少一侧定位成靠在另一格栅板3上，或者与另一格栅板3并排地设置。四个格栅板3一起覆盖衬底台2的基本上全部的所需位置，以便测量系统1能够连续测量衬底台2的位置。
在本实施例中，衬底台2设置在格栅板3下方。在衬底台2上设置有四个传感器头4，5，6，7。各传感器头4，5，6，7分别具有测量方向s4，s5，s6，s7(参见图3)。这些测量方向s4，s5，s6，s7设置成与x-y平面基本上共面。另外，这些测量方向s4，s5，s6，s7基本上垂直于虚构的连接线10，11，其将相应的传感器头4，5，6，7与衬底台2的质量中心和/或测温中心(x，y＝0，0)相连起来(″径向地″延伸的连接线)。“基本上共面”和“基本上垂直”的意思是包括大约+/-10度的偏差，特别是大约+/-5度的偏差。在所示实施例中，这些连接线10，11与x-y方向一起封闭了大致+/-45度的角度。因此，四个传感器头围绕衬底台2的中心基本上等分。
传感器头4，5，6，7是编码器的类型，其可确定相应的传感器头相对于设置在格栅板3上的一组格栅线14的位置。由此，具体格栅板3上的格栅线14定位成基本上平行于将与该具体格栅板3一起工作的相应传感器4，5，6或7的相应连接线10，11。
传感器头4，5，6，7的这种“切向”定位使得位移测量系统1对衬底台2相对于其中心的均匀膨胀不敏感，这是因为传感器头4，5，6，7平行于格栅线14而移动，因此不会感测到任何变化。由于这种比较有利的定位，传感器头4，5，6，7对径向方向上的位移不敏感。如果在实践中存在较小角度的偏差(公差和/或设计)，那么这种影响也被降至最小。由于测量方向s4，s5，s6，s7，s8相对于主要移动轴x和y处在45度的角度下，因此，就可以得到许多信号周期而用于补偿非线性。由于处于其中心(0，0)的衬底台2与衬底台2以及格栅板3的(均匀)膨胀都无关，因此，只需要一次扫描就可校准并补偿定标(假定卡盘均匀膨胀)。另外，对于衬底台2在z-方向上以及弯曲离开平面的变形，在水平测量方向上的灵敏度也降低，尤其是在传感器安装在衬底台的径向延伸臂(参见图7)上以降低质量的情形下，在衬底台沿着z-方向加速的情形下，该臂更易于上下弯曲。
各个传感器例如可设计成美国专利申请US2004/0263846 A1中所述的传感器，该美国专利申请文献通过引用而结合于本文中。
可以只利用四个传感器头4，5，6，7中三个传感器头的测量，来推出衬底台2在x-和y-方向上的位置。还可以使用全部四个传感器头。一对传感器头的信号可用于确定围绕z轴的旋转Rz(在x-y平面中的旋转)。这样，对于确定Rz而言，与根据现有技术的传感器头的正交定位相比(其中该距离为2L)，可以得到传感器头之间的更大距离(该距离为2L×，可见图6)，因此就使得确定Rz更精确。图2b-e显示了衬底台2相对于格栅板3的四个极限位置，其中，每一次，其中一个传感器头4，5，6，7都未定位在格栅板3的下面，并且因此而不能参与到测量中。由于可以只采用其中三个传感器4，5，6，7来确定衬底台2的位置，因此，就可以在衬底台2的所有可能位置中确定这三个共面的自由度(x，y，Rz)，也就是说，在所示的极限位置中，也是可以进行测量的。因此，衬底台2的连续的高精度测量(纳米或亚纳米分辨率)是可以的。
在本实施例中，采用了四个格栅板3，这是因为格栅板3的物理尺寸是有限的。在实践中，可能难于或者至少比较昂贵的是生产具有格栅的工作区域尺寸的格栅板，其中可以获得用于本发明实施例所需的分辨率。由于衬底台所使用的工作范围要远远大于这种格栅板3的最大物理尺寸，因此，工作区域分成四个区域，各传感器具有其自己的格栅板3，并且各自定位成具有其自身的一组传感器。
如上所述，格栅板3设置成彼此相邻。在该实施例中，传感器头接管从一个格栅板3至另一格栅板3。在这种传感器头接管过程中，即，传感器头首先与第一格栅板3协调操作，然后与第二格栅板3协调操作，另一传感器头可提供信号，以便使得测量可连续进行。当第一传感器头可能在重新初始化之后处于另一格栅板3的范围内时，该传感器头可再次提供代表衬底台位置的信号。
虽然将工作区域分成四个各自具有其自身格栅板3的子区域可导致以比较高效的方式来覆盖衬底台2的全部所需位置，但是，格栅板3之间的相交使得利用单个传感器头进行衬底台2的连续位置测量比较困难。另外，存在孔或开口(例如开口8，其可在四个格栅板3的中心容纳容纳投影系统的一部分)或在格栅板3中存在损坏区域，这可导致该位置的单个传感器头可能无法测量衬底台2相对于其中一个格栅板3的位置。
如上所述，传感器头4，5，6，7的其中三个传感器头使得可以确定衬底台在三个共面的自由度上的位置。因此，就有一个富余的传感器头。该富余的传感器头可在其它传感器头的其中一个由于处于格栅板3的范围以外而无法使用的情形下使用。例如，其中一个传感器头可以直接定位在一个格栅板3与另一格栅板3的相交点下方。在这种情形下，相应的传感器头就可能无法传递代表衬底台2位置的信号。然而，其它三个传感器头可确定衬底台2在三个共面的自由度上的位置，因此就保持了连续的高精度位移/位置测量。通过选择性地采用各自可确定代表x-方向和y-方向上的位置信号的一组三个传感器，就可实现连续的控制。可通过一种选择器来进行相应传感器的选择。相应格栅板3的选择可取决于衬底台2的位置，但也取决于单个传感器的状态(有效或无效)。当全部四个传感器4，5，6，7可传递信号时，富余的信号例如可用于校准测量系统1。在使用四个传感器头4，5，6，7的其中三个传感器头时，各传感器头有助于确定x和y位置。与根据现有技术的传感器头的正交定位相比，这就提供了最大30％的噪音降低。
在一个实施例中，格栅板是彼此贴靠地定位的大致矩形的板。这些板的侧边定向在x-方向和y-方向上。因此优选的是，传感器头在x-方向和y-方向上(在x-y-平面中)彼此间隔开。换句话说，传感器头的设置使得四个传感器头中没有一个设置在x-方向上的同一条线上，并且四个传感器头中没有一个设置在y-方向上的同一条线上。在图8所示的实施例中，传感器的这种错开定位显示为用于y-方向。
在一个备选实施例中，彼此贴靠地定位的格栅板的侧边未设置在x-方向和y-方向上，而是设置在x-y平面中的一个或多个其它方向上。这些其它方向在这里定义为格栅板相交线方向。在这种情形下，传感器头优选在一个或多个这些相交线方向上彼此间隔开。
另外，可以注意到，在衬底台2的工作范围内的某些位置，一个以上的传感器头无法同时确定相应传感器头相对于其中一个格栅板3的位置。这种情形是不合要求的，因为这导致只有两个传感器能够确定衬底台2的位置。结果，就不再能够导出衬底台2在两个自由度上的位置。
可通过提供更多的设置在衬底台2不同位置上的富余传感器头，来避免以上不合要求的情形。用于这种情形的另一解决方案是限制衬底台的运动，使得在本实施例中，衬底台2只可以一次横过一个相交线方向，或者，至少它不可以被带到已经知道会出现以上情形的位置中。后一解决方案一般是优选的，因为提供更多的传感器头将增加衬底台2的成本和重量。
因此，在以上这两种解决方案中，就可以保证在使用光刻装置的过程中，在衬底台2的全部可能的位置中，测量系统都能够确定衬底台2的位置。这些位置包括例如用于曝光的范围，移动至曝光范围或者从中移出的范围，用于更换衬底的范围，以及用于其它功能、对准等等的范围。
另外，各衬底台优选包括至少三个，具体而言为四个z-传感器，以便确定衬底台在z-方向上的位置。利用这四个z-传感器中的三个z-传感器的信号，就可以确定三个另外的自由度，即z-位置，围绕x轴的旋转(Rz)，以及围绕y轴的旋转(Ry)。z-传感器优选是干涉仪，但也可以是如下所述的任何类型。
格栅板3可包括格栅，其不仅带有第一组格栅线，而且还带有第二组相互平行的格栅线，其基本上垂直于第一组格栅线而延伸。因此，至少一组格栅线与传感器头的主测量方向相匹配。格栅板3还可设有棋盘图案。在这种情形下，棋盘图案的深、浅区域之间的转变就接管了平行格栅线的角色。如图8所示，这就使得相应的传感器头4，5，6，7与一个以上的格栅板3相互协作，例如，如果衬底台2将移动一段大于格栅板3长度的距离的话。因此，至少两个传感器头就共享了适合于在两个方向上进行测量的格栅板。
已经介绍了用于确定衬底台位置的以上测量系统。然而，这种测量系统可用于任何其它的有待于高精度地确定其位置的可动物体。在这方面，测量系统可成功地用于确定光刻装置中的图案形成装置支撑结构的位置。具体而言，系统可用于高精度地确定图案形成装置支撑结构在六个自由度上的位置。上述测量系统的全部特征也可应用于用于其它可动物体、例如图案形成装置支撑结构的测量系统中。
除此以外，所示实施例可具有许多的变型。例如，也可以使用三个传感器头，其优选彼此之间分开大致120度的角度。还可以使用四个以上的传感器头。除了编码器与格栅板一起操作之外，也可以使用其它类型的传感器头，例如干涉测量式的或三角测量式的光学传感器头，或者电容传感器头。除了采用在x-y平面上只有一个感测方向的一维传感器头以外，还可以采用包括两个传感器的传感器头，其中感测方向向上倾斜地定位，使得根据本发明的x-y平面中的切向测量方向可以计算出，并且同时可以计算出z-方向上的测量方向。在另一变型中，传感器头可安装在参照系上。格栅线可定位成相对于连接线稍微偏移，以便提供针对非线性的校正。可动物体的中心除了可以是其质量中心和/或测温中心以外，可动物体的中心例如也可大致为这样的交点，其中，可动物体的例如最弱抗弯曲性的主方向延伸经过该交点。
虽然在本文中具体地参考了IC制造中的光刻装置的使用，然而应当理解，这里所介绍的光刻装置还可具有其它应用，例如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和感测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域的技术人员可以理解，在这种替代性应用的上下文中，用语“晶片”或“管芯”在这里的任何使用分别被视为与更通用的用语“衬底”或“目标部分”具有相同的含义。这里所指的衬底可在曝光前或曝光后例如在轨道(一种通常在衬底上施加抗蚀层并对暴露出来的抗蚀层进行显影的工具)或度量和/或检查工具中进行加工。在适当之处，本公开可应用于这些和其它衬底加工工具中。另外，衬底可被不止一次地加工，例如以形成多层IC，因此这里所用的用语“衬底”也可指已经包含有多层已加工的层的衬底。
尽管在上文中已具体引用了本发明的实施例在光刻法范围中的应用，然而可以理解，本发明可用于其它应用中，例如压印光刻法，其中该范围并不限于光刻法。在压印光刻法中，图案形成装置中的外形限定了衬底上所形成的图案。图案形成装置的外形可压在提供至衬底的一层光刻胶上，通过施加电磁辐射、热量、压力或它们的组合来受光刻胶固化。在光刻胶固化之后，将图案形成装置从光刻胶上移开，从而在光刻胶中形成图案。
这里所用的用语“辐射”和“光束”旨在包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如波长为大约365，248，193，157或126纳米)和远紫外线(EUV)辐射(例如波长为5-20纳米)，以及粒子束如离子束或电子束。
用语“透镜”在允许之处可指多种光学部件中的任意一种或其组合，包括折射式、反射式、磁式、电磁式和静电式光学部件。
虽然在上文中已经描述了本发明的特定实施例，然而可以理解，本发明可通过不同于上述的方式来实施。例如在适当之处，本发明可采用含有一个或多个描述了上述方法的机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者存储有这种计算机程序的数据存储介质(如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
这些以上的描述是示例性而非限制性的。因此，对本领域的技术人员来说很明显，在不脱离所附权利要求的范围的前提下，可以对本发明进行修改。
Claims (18)
1.一种光刻装置，包括：
配置成用于调节辐射光束的照明系统；
构造成用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置能够在辐射光束的横截面上为所述辐射光束赋予图案，以形成图案化的辐射光束；
构造成用于保持衬底的衬底台；
投影系统，其配置成用于将图案化的辐射光束投射在衬底的目标部分上；和
位移测量系统，其配置成用于在居中于可动物体上的x-y-z直角坐标系统的至少三个共面的自由度(x，y，Rz)上，测量所述可动物体相对于所述光刻装置参照系的位置，所述可动物体包括支撑结构和衬底台的其中一个，所述位移测量系统包括
至少三个传感器头，各传感器头沿着与所述坐标系统的x-y平面基本上共面的测量方向而定位，所述测量方向基本上垂直于将所述传感器头与所述可动物体的中心相连并且与所述x-y平面共面地延伸的线。
2.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述位移测量系统包括至少四个传感器头。
3.根据权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，所述位移测量系统配置成用于根据所述可动物体的位置，而选择性地使用所述四个传感器头中的三个来确定所述可动物体在所述至少三个共面的自由度(x，y，Rz)上的位置。
4.根据权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，所述线定向成相对于所述x-y-z坐标系统的x-y方向而成大约+/-45度的角度。
5.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述传感器头的至少其中一个是安装在所述可动物体和所述参照系之一上的编码器，所述位移测量系统还包括安装在所述可动物体和所述参照系中的另一个上的至少一个格栅板，在所述格栅板上，可以在至少一个方向上进行测量。
6.根据权利要求5所述的光刻装置，其特征在于，所述格栅板安装在所述参照系上，并且所述编码器安装在所述可动物体上。
7.根据权利要求5所述的光刻装置，其特征在于，所述格栅板包括格栅，在所述格栅上，可以在若干方向上进行测量。
8.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述可动物体是所述衬底台。
9.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述传感器头围绕所述中心定位，以便围绕所述可动物体的所述中心等距离地分开。
10.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述传感器头彼此之间是基本上等距离的。
11.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，其中至少一个所述传感器头相对于其相邻的传感器头至少在x-方向或y-方向上错开。
12.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述可动物体的所述中心基本上对应于所述物体的最弱方向的相交点。
13.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述可动物体的所述中心是所述物体的质量中心。
14.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述可动物体的所述中心是所述物体的测温中心。
15.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述传感器头包括两个传感器，其中感测方向向上倾斜地定位，使得与所述x-y平面基本上共面的所述测量方向可以计算出，并且z-方向上的测量方向可以计算出。
16.根据权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述位移测量系统设置成可测量所述可动物体在六个自由度(x，y，z，Rx，Ry，Rz)上的位置。
17.一种器件制造方法，包括：
将图案化的辐射光束投射在衬底上，其中，在所述图案化的光束的投射过程中，所述衬底被支撑在衬底台上；以及
在居中于所述衬底台上的x-y-z直角坐标系统的至少三个共面的自由度(x，y，Rz)上，利用位移测量系统来测量衬底台相对于光刻装置参照系的位置，其中，所述位移测量系统包括至少三个传感器头，各传感器头定位成使得测量方向与所述坐标系统的x-y平面基本上共面，所述测量方向基本上垂直于将所述传感器头与所述可动物体的中心相连并且与所述x-y平面共面地延伸的线。
18.一种利用根据权利要求1所述的光刻装置所制造出的器件。
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