CN101989050A - 定位系统、光刻设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种定位系统、光刻设备和方法。具体地，公开了一种用以定位具有主体的可移动物体的定位系统。所述定位系统包括：物体位置传感器、物体致动器以及物体控制器，其中定位系统还包括加强构件，用以增大所述物体的主体的刚性和/或衰减所述物体的主体内的相对移动，所述加强构件包括：一个或更多个传感器，其中每个传感器布置成确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号；一个或更多个致动器，其中每个致动器布置成施加致动力在所述主体的一部分上；以及至少一个控制器，配置成基于所述至少一个传感器的测量信号提供致动信号给所述至少一个致动器，以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动。

Description

定位系统、光刻设备和方法
技术领域
本发明涉及定位系统、光刻设备和用以通过增大物体的主体的刚性和/或阻尼而减小柔性和最终的内部变形的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分，和所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
已知的光刻设备包括定位装置以控制支撑衬底的衬底支撑结构的位置。该定位装置包括配置用于测量衬底支撑结构的多个传感器或传感器目标位置的位置测量系统。
在使用光刻设备过程中，将施加力到衬底支撑结构上。例如，在曝光阶段，即将图案化束投影到衬底水平位置处的目标部分上期间，可以执行水平致动以将衬底的上表面相对于透镜柱定位在正确方向上。因为衬底支撑结构的刚性是有限的，水平致动可以引起衬底支撑结构的临时的内部变形。这种内部变形会导致焦点误差和/或重叠偏移。
为了减小衬底台的内部变形以及作为其结果的焦点误差或重叠偏移的风险，已经提出通过提供刚性结构增大衬底支撑结构的刚性。然而，由于对衬底支撑结构的定位精确度和定位速度的不断增加的需求，在不导致其他问题的情况下，例如相对于重量，增大衬底支撑结构的结构刚性的可能性受到限制。
在例如图案形成装置支撑结构等其他物体的位置控制过程中，还面临增大加速度带来的衬底支撑结构的柔性的限制。
发明内容
本发明旨在提供一种定位系统，其用以定位可移动物体，尤其是衬底台或图案形成装置支撑结构，其中可移动物体的主体是刚性的，使得可以避免或至少减小所述主体的内部变形以及内部变形所带来的焦点误差和/或重叠偏移。
根据本发明的一实施例，提供一种定位系统，用于定位具有主体的可移动物体，所述定位系统包括：物体位置测量系统，用以测量所述物体的位置量；用以施加致动力在所述物体上的物体致动器；和用以基于所需位置量和所测得的位置量之间的差值提供用于所述致动器的物体致动信号的物体控制器，其中所述定位系统还包括用以增大所述物体的主体的刚性和/或衰减所述物体的主体内的相对移动的加强系统，所述加强系统包括一个或更多个传感器，其中每个传感器布置成确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号；一个或更多个致动器，其中每个致动器布置成施加致动力在所述主体的一部分上；以及至少一个控制器，配置成基于所述传感器中的至少一个的测量信号提供致动信号给所述致动器中的至少一个、以增大所述主体内的刚性/或衰减所述主体内的移动。
根据本发明的一实施例，提供一种光刻设备，包括：照射系统，配置成调节辐射束；支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，构造用以保持衬底；和投影系统，配置用以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，其中所述光刻设备包括定位系统，所述定位系统用以控制所述支撑结构或衬底台的位置，支撑结构或衬底台具有主体，所述定位系统包括：用以测量所述支撑结构或衬底台的主体的位置量的主体位置测量系统、用以施加致动力到所述支撑结构或衬底台的所述主体上的主体致动器、以及主体控制器，所述主体控制器用以基于所需位置量和所测的位置量之间的差值提供用于致动器的致动信号，其中所述定位系统还包括加强系统，用以增大所述物体的刚性和/或衰减所述物体的所述主体内的相对移动，所述加强系统包括：一个或更多个传感器，其中每个传感器布置成确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号；一个或更多个致动器，其中每个致动器布置成施加致动力在所述主体的一部分上，以及至少一个控制器，配置成基于所述传感器中的至少一个的测量信号提供致动信号给所述致动器中的至少一个，以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动。
根据本发明的一实施例，提供一种用于通过增大物体的主体的刚性和/或衰减物体的主体内的移动而减小柔性和所造成的内部变形的方法，包括：提供加强系统，所述加强系统包括：一个或更多个传感器，其中每个传感器布置成确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号；一个或更多个致动器，其中每个致动器布置成施加致动力在所述主体的一部分上，以及至少一个控制器，配置成基于所述传感器中的至少一个的测量信号提供致动信号给所述致动器中的至少一个、以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动；用至少一个传感器测量所述主体的两个部分之间的距离以获得所述测量信号；提供致动信号给所述致动器中的一个或更多个、以在零水平位置处保持所述距离；将所述致动信号馈送给所述致动器中的所述一个或更多个，以施加力到所述主体的至少一个部分上。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示出了根据本发明实施例的光刻设备；
图2示出传统的用于衬底台的刚性主体定位系统；
图3示出根据本发明实施例的用于衬底台的定位系统；
图4示出图3中的衬底台的俯视图；
图5示出根据本发明实施例的用于衬底台的定位系统；
图6示出根据本发明实施例的用于衬底台的定位系统；以及
图7示出根据本发明实施例的用于衬底台的定位系统。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其他合适的辐射)；图案形成装置支撑结构或掩模支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
图案形成装置支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置MA可以是透射式的或反射式的。图案形成装置MA的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，投影系统的类型可以包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用上面提到的可编程反射镜阵列类型，或采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台和/或支撑结构，或可以在一个或更多个台和/或支撑结构上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台和/或支撑结构用于曝光。
所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备中的其他空间处，例如图案形成装置(例如掩模)和投影系统之间的空间。浸没技术可以用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的主体(例如当该源SO为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO看成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分C之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“衬底支撑结构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分C的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分C的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑结构”进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体或完全不同的使用模式。
图2详细地示出传统的光刻设备的一部分。投影系统1安装在量测框架2上。投影系统1配置成将图案化辐射束投影到支撑在衬底支撑结构5上的衬底4上。衬底支撑结构5包括：衬底台6，也称为短行程台；和布置用以支撑衬底台6的衬底台支撑结构7，也称为长行程台。
衬底台支持结构7可移动地安装在基础框架8上。衬底台支撑结构7相对于基础框架8沿至少两个方向(X、Y)在相对长的范围内是可移动的。衬底台6依次相对于衬底台支撑结构7在相对小的范围内是可移动的。
定位系统11设置成相对于投影系统1对准衬底4的目标部分。定位系统包括：衬底台位置测量系统或传感器，衬底台位置测量系统或传感器包括安装在衬底台6上的编码器头12；和布置在量测框架2上的格栅或光栅13。优选地，提供至少三个编码器头12，每一个能够沿两个方向测量位置，由此提供衬底台6的至少六个自由度(DOF)的位置信息。
格栅或光栅13例如设置在安装在量测框架2上的格栅板上。定位系统还包括控制器14，以提供致动器信号给衬底台致动器15，衬底台致动器15布置用以优选地在六个自由度(DOF)上非常精确地将衬底台6定位在所需位置上。
因为衬底台6仅能够相对于衬底台支撑结构7在相对小的范围上移动，因此，定位系统驱动衬底台支撑结构7以跟随衬底台的移动，使得将衬底台7的所需移动保持在衬底台6相对于衬底台支撑结构7的相对小的移动范围内。在该小的范围内，衬底台6可以以高精确度进行控制。
每个编码器头12提供表示编码器头12相对于格栅或光栅13的位置或位置的改变的测量信号。控制器包括减法器，在减法器中从由设定点产生器产生的所需的位置信号中减去测量的位置。最终的误差信号被馈送给控制器14的控制装置，控制器14基于误差信号产生致动信号。该致动信号被馈送给衬底台致动器，以将致动器移动到所需位置。可以增加前馈回路用于控制衬底台6的位置，以进一步改进控制系统的精确度和响应时间。
上述定位系统是常规的定位系统。在位置控制中，假定衬底台相当于刚性主体，在主体加速过程中没有内部变形。然而，随着对光刻精确度和产量的不断增长的需求，在定位期间衬底台6的加速和减速被增大。结果，在移动期间(尤其是加速和减速过程中)衬底台6的内部变形在衬底台6的定位精确度中扮演越来越重要的角色。因此，在相关的频率范围内，衬底台6不再被看作刚性主体。
图3示出根据本发明实施例的定位系统。如果没有说明，图3中的定位系统类似于图2的定位系统，并且该系统的部件用相同的附图标记表示。
定位系统包括刚性主体控制系统或控制器，刚性主体控制系统或控制器包括编码器头12、格栅或光栅13、控制器14以及致动器15。紧挨着刚性主体控制系统，如图3所示的定位系统包括加强系统或加强构件，其配置用以增加衬底台6的刚性和/或衰减衬底台6内的相对于移动。
加强系统或加强构件包括传感器20、21和致动器22。加强构件还包括集成在控制器14中的控制单元。在一替换的实施例中，加强构件的控制单元可以是单独的控制单元。致动器22可以是任何合适的类型，例如洛伦兹类型的致动器。致动器22被分开在衬底台6的表面上，并布置成沿z方向施加力到衬底台6上，如图中表示致动器22的双箭头所示的。为了提供足够的位置用于施加致动力到衬底台6上，多个致动器22(例如十到二十)可以分开在衬底台6的表面上。然而，在一实施例中，也可以仅提供一个传感器和一个致动器，例如以抵消衬底台6的一个具体的内部变形模式。
传感器20、21包括激光源和探测器单元20a、21a以及反射镜单元20b、21b。在激光源和探测器单元中的激光源朝向反射镜单元20b、21b发射辐射束或激光束，反射镜单元20b、21b朝向激光源和探测器单元20a中的探测器反射所述束。探测器提供信号，该信号与由仅在源和参考探测器之间的激光源和探测器内传播的参考束提供的信号对比。在这种使用激光干涉测量法的测量系统中，可以确定衬底台6的不同部分之间的距离的改变。
还可以使用任何其他传感器结构，尤其是采用例如激光干涉测量法的光学测量系统、以确定衬底台6中的距离改变的传感器结构。作为替换，还可以应用高性能的应变仪，即能够在短时间内测量非常小的距离改变的应变仪。
在一实施例中，传感器20的激光源和探测器可以布置在衬底台支撑结构7中，使得需要电缆的所有部分不安装在衬底台6中。衬底台6中的测量束可以用反射镜沿所需测量路径引导到各个探测器。激光源和探测器在衬底台支撑结构7中的位置可以对衬底台6的可移动性和重量具有正面的影响。
在图3中示出的实施例中，衬底台6由透光材料形成，例如玻璃，测量束可以通过透光材料传播。在另一实施例中，测量传感器可以安装在衬底台的外侧，使得测量束可以沿衬底台的侧边传播，或可以在衬底台6中设置空间，例如通道(诸如钻孔)，用于测量束的通路。测量束传播通过的透光主体的优点在于：()。
传感器20、21布置成测量衬底台6的两个端部23、24之间的距离的改变。在示出的实施例中，第一传感器20布置成测量在衬底台6的上侧处衬底台6的一个端部23和相对的端部24之间的长度，同时第二传感器21布置成测量在衬底台6的下侧处衬底台6的一个端部23和相对的端部24之间的长度。当在衬底台6内没有内部变形时，两个传感器20、21测量保持恒定的距离。对衬底台6的两个端部23、24之间的距离的改变的测量提供表示衬底台6内的内部变形的测量信号。
测量信号馈送给控制器14。控制器14提供致动信号给致动器22中的一个或多个，以施加力到衬底台6上，以便抵消衬底台6的两个端部23、24之间的距离的改变，由此抵消衬底台的内部变形。
加强构件的控制动作的目的在于将两个端部23和24之间测量的距离的改变保持成基本上为零。结果，衬底台6的刚性显著地增加和/或衬底台6内的相对移动被衰减。通过本发明实施例的加强构件，可以将衬底台6的刚性增大例如4到8倍。
通常，控制动作的目的在于通过增加衬底台6的刚性和/或衰减衬底台内部的相对移动来减少衬底台6的柔性和由其带来的内部变形。特别地，应该最小化力到位移的转换函数，而不是最小化力到刚性主体移动的转换函数。
为了增大所实施的测量的敏感性，可以对比第一传感器20和第二传感器21的测量信号。例如，当衬底台6的端部23、24向上弯曲，板形衬底台6的上侧的长度变小，同时下侧的长度变长。结果，传感器20、21的两个测量信号之间的改变大于每个测量信号本身的改变。因此，尤其是为了测量衬底台6的弯曲模式或扭转模式，使用布置成靠近板形衬底台6的上表面和下表面的传感器20、21，并且优选结合靠近上表面和下表面的传感器测量信号以进一步地提高测量的敏感性是有利的。
在图3中示出的实施例中，仅示出两个传感器20、21。在使用时，可以使用多个传感器测量衬底台6的内部变形，即衬底台6内部的相对移动，如下面解释的。
图4示出衬底台6的俯视图，其中布置多个传感器20，每个传感器具有源和探测器单元20a和反射镜单元20b。这些传感器20在衬底台6的表面上提供测量线的网。通过在任一个传感器20中的距离改变的测量值，可以确定内部变形并用以抵消由致动器22引起的内部变形。通过在衬底台6之上的表面上提供传感器20，可以获得有关衬底台上任意位置处的内部变形的信息。类似的传感器21的网可以设置在衬底台6的底部附近。
传感器部分20a、20b布置在衬底台6的边缘附近，使得测量束在相对长的路径上传播。由此，传感器20对衬底台6的相对小的形状改变敏感。传感器20能够以优于大约10纳米的分辨率进行测量，或在200mm的距离上以优于大约1纳米的分辨率进行测量。
传感器20的信息可以例如用在控制器14中，以确定衬底台6遭受哪种变形模式，例如扭转和/或弯曲模式。这些变形模式对在控制器14中计算由致动器22施加的致动力以抵消内部变形是有用的。
在替换的实施例中，传感器20可以以任何合适的方式分设在衬底台6上面，用于测量衬底台6的不同部分之间的距离的改变。例如，传感器20可以仅沿衬底台的边缘设置以确定衬底台6的具体的弯曲模式。通常，了解衬底台6的具体的主要弯曲模式并且布置传感器20以使得传感器对这些弯曲模式敏感是有益的。传感器还可以以不同的高度布置在衬底台6中，并且以图4中示出的X和Y方向以外的不同角度提供测量束。例如，对角测量路径对于确定扭转模式是非常合适的。
图5中示出定位系统的替换的实施例，定位系统包括配置用以增加板形衬底台6的刚性的加强构件。在图5中的实施例中，使用类似编码器头12的传感器结构以便确定衬底台6内的内部变形。如果没有其他说明，加强构件的其他部分，例如控制器和致动器与图3中的实施例是基本上相同的。
传感器结构包括布置在衬底台6的相对的端部23、24处的传感器头30(仅示出两个)。传感器头30布置在衬底台6的上表面处，并且可以分开在衬底台6的圆周上，即分开在衬底台6的没有被衬底4覆盖的顶表面上。每个传感器头30包括激光源，所述激光源提供激光束，激光束由格栅或光栅3反射回传感器头30。然而，与编码器头12不同，测量束不仅在传感器头12和格栅或光栅13之间经由光学元件31来回传播，还传播通过衬底台6。现在可以确定该测量路径的长度的任何改变。因此，衬底台6和格栅或光栅13之间的距离的改变以及端部23和24之间距离的改变可以通过图5中示出的实施例的传感器结构进行确定。
在该测量信号中，由于刚性主体移动带来的传感器头12和格栅或光栅13之间距离的改变不应该被考虑用来确定内部变形。基于这个原因，可以独立于这些移动构造传感器结构，或者能够从测量信号中减去刚性主体移动。独立于刚性主体移动的测量信号表示衬底台6的内部变形并且可以用作控制器14的输入以便提供致动器22的致动信号。
注意到，在实际中，多维度的控制策略可以用于控制刚性主体模式和内部变形模式。因此，仅示出一个控制器14用于控制这两种模式。此外，传感器和致动器可以用于刚性主体模式和内部变形模式两者。
基于致动信号，致动器22施加力到衬底台6以抵消衬底台6的内部变形。结果，衬底台6的刚性被显著提高和/或衬底台6内的各个部分的相对移动被减小。
使用具有还沿Z方向在传感器头30和格栅或光栅3之间的距离上测量的测量束的传感器结构的优点在于，沿Z方向的测量对于衬底台6的具体模式形状敏感，尤其是衬底台6的弯曲和扭转。这些弯曲和扭转模式在已知的衬底台布局中是占主要地位的，因此具有对这些模式尤其敏感的传感器结构是有利的。
可以应用采用沿基本上平行于主平面的方向沿衬底台传播或传播通过衬底台的光学测量束的其他传感器结构，如采用沿基本上垂直于主平面的方向传播的光学测量束的传感器结构一样。
图6示出定位系统的另一可选的实施例，定位系统包括用以增大板形衬底台6的刚性的加强构件。在图6的实施例中，设置传感器40以确定衬底台6内的内部变形。如果没有其他说明，加强构件的其他部分，诸如控制器和致动器与图3中实施例相同。
传感器40围绕衬底台6的圆周布置，即布置在顶表面的没有被衬底4覆盖的区域。传感器40配置成测量衬底支撑结构6和格栅或光栅13之间的距离或距离的改变。传感器40可以对应于传感器头12，或可以是能够测量传感器40和格栅或光栅13之间的距离或距离的改变的任何其他类型传感器。期望地，传感器被使得对衬底支撑结构6的刚性主体移动不敏感，或可以从测量的距离中减去刚性主体移动。
由传感器40测量的距离的最终改变表示衬底台6的内部变形，并且可以用作控制器14的输入，以便提供用于致动器22的致动信号。基于这些致动信号，致动器22施加力到衬底台6上以抵消衬底台6的内部变形。结果，衬底台6的刚性被显著提高和/或衬底台6内的多个部分的相对移动被减小。
图6中实施例的传感器结构的优点在于，衬底台6的不同部分和格栅或光栅13之间距离的不同的改变提供有关衬底台6内的内部变形的可靠信息。此外，不必提供单独的参考物体，因为已经设置了格栅或光栅13，用于由传感器头12测量的刚性主体移动的测量。
图7示出用于定位系统中的传感器结构的另一可选的实施例，定位系统包括用以增加板形衬底台6的刚性的加强构件。如果没有其他说明，可以以与图3-6中的实施例相同的方式执行图7的定位系统。
图7中的传感器结构包括布置在衬底台6的底部处的传感器50。传感器50配置用以相对于格栅板51测量距离或距离的改变。格栅板51经由运动学耦合点52布置在衬底台支撑结构7的顶部处，由此避免或至少减小加速和/或振动对格栅板51的位置的影响。在一替换的实施例中，通过类似于衬底台致动装置的力致动器提供完全的退耦合，或可以在衬底台支撑结构7和格栅板51之间提供被动或主动阻尼系统。
传感器50可以适当地分开在衬底台支撑结构7的底部的表面上，以辨认衬底台6的内部变形。传感器50可以紧邻衬底台6的外圆周放置，也可以放置在其他位置。
在示出的实施例中，格栅板51覆盖衬底台6的整个区域。然而，因为该衬底台支撑结构7的移动范围相对于衬底台6小，相对于格栅板51仅仅格栅板51上的小格子可以覆盖传感器50的整个移动范围。要注意的是，作为如图7所示的用于所有传感器50的一个格栅板51的替换，对于有限数量的传感器50或甚至一个传感器50，可以提供相对小的格栅板50。在实际应用中，这样较小的格栅板是有利的，因为有可能其他部件也需要布置在衬底台6和衬底台支撑结构7之间，例如致动器15。
传感器50可以对应于传感器头12，或可以是任何其他类型的能够测量传感器50和格栅或光栅51之间的距离或距离的变化的传感器。还是在本实施例中，可以例如通过建立传感器50或通过减去所测量的信号中的刚性主体移动来使得传感器信号对衬底台支撑结构6的刚性主体移动不敏感。
由传感器50测量的距离的最终改变表示衬底台6的内部变形，并且可用作控制器14的输入，以便提供用于致动器22的致动信号。基于这些致动信号，致动器22施加力到衬底台6上以抵消衬底台6的内部变形。结果，衬底台6的刚性被显著地提高和/或衬底台6内的多个部分的相对移动被减小。
图7中的实施例的优点在于，格栅板51形式的参考物体可以连接到衬底台支撑结构7。因为这种衬底台支撑结构7的移动范围相对于衬底台6是较小的，仅小的格栅板能够覆盖传感器50相对于格栅板51的整个移动范围。此外，衬底台6的底部处的可用空间不受投影系统或衬底4的存在的限制。因此，传感器50还可以布置在衬底4的下面。这种布置的优点在于，可以以更高的精确度确定在衬底4的目标部分位置处的内部变形，即晶片的图案化束所投影的部分的内部变形。
代替使用格栅板51的光学测量系统，还可以使用任何其他适当的系统(优选光学测量系统)，以测量衬底台6和衬底台支撑结构7之间的距离或距离的改变。优选地，通过运动学耦合、力致动器或主动阻尼系统或阻尼装置或任何其它合适的系统，可以使得诸如格栅板51等参考物体对衬底台支撑结构7的加速和/振动不敏感。
在上文中，已经描述了加强构件，其被应用于板形物体的定位系统中。因为加强构件被应用于板形物体，加强构件配置成在基本上平行于物体主平面的层中提供主动的加强。还预期的是，加强构件可以应用于具有其他形状(例如箱型结构)的物体。此外，加强构件可以应用于多个方向上的内部变形必须被抵消的物体。在这些应用中，加强构件可以配置成抵消内部变形，其中传感器和致动器可以沿多个方向布置。
此外，要注意的是，根据本发明一实施例的加强构件可以用于在加速或减速过程中抵消内部变形，而且用于抵消由于其他原因(例如衬底台的不同部分之间的温度差异或者诸如由光刻设备的浸没系统施加的力等施加在衬底台上的外部力)引起的内部变形。
要注意的是，致动器15可以以与致动器22的频率不同的频率致动。例如，致动器15以低于致动器22频率的较低频率致动。较低的频率可以对应于衬底台6的运动学致动装置的频率范围。这种方式，可以减小衬底台6由于致动器22的漂移引起的不想要的变形。也可能在连接到致动器22的放大器或电流传感器中引起这种漂移。
虽然本说明书详述了光刻设备在制造ICs中的应用，应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其它的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、测量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将这里公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其它应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(UV)(例如具有或约为365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如波长范围在5-20nm)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。
在一实施例中，提供一种定位系统，配置成定位具有主体的可移动物体。定位系统包括物体位置传感器、物体致动器和物体控制器。物体位置传感器配置成测量物体的位置量。物体致动器配置成施加致动力到物体上。物体控制器配置成基于所需位置量和所测量的位置量之间的差值提供用于致动器的物体致动信号。定位系统还包括加强构件，其配置成提高物体的主体的刚性和/或衰减物体的主体内的相对移动。加强构件包括传感器、致动器以及控制器。传感器配置用以确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号。致动器配置用以施加致动力在所述主体的一部分上。控制器配置用以基于所述传感器的测量信号提供致动信号给所述致动器，以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动。
传感器可以配置用以测量所述主体内的所述测量信号。传感器配置成测量所述主体的一部分和参考物体之间的距离或距离的改变。所述参考物体可以是所述物体位置传感器的一部分。参考物体可以安装在可移动的物体上，并且参考物体可以不刚性地耦合到所述主体。
所述传感器配置成测量所述主体内的两个部分之间的距离的改变，并且所述控制器配置成提供致动信号给所述致动器，以将距离的改变保持为基本上零水平。
所述传感器是光学传感器，所述光学传感器配置用以测量所述主体的两个部分之间的距离的改变。所述光学传感器可以使用激光干涉测量法。
所述主体包括透光元件，所述光学传感器的测量束可以大部分通过所述透光元件传播。
所述主体具有具有主平面的板形，其中所述加强构件配置成增大所述主体在所述主平面内的刚性。
定位系统可以包括配置用以确定表示在所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号的多个传感器。每个所述传感器布置成测量所述主体的两个不同部分之间的长度，使得所述传感器提供在所述主体上展开的测量线的网。
定位系统可以包括配置用以确定表示在所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号的多个传感器。所述主体具有板形，所述板形具有主平面。第一主表面可以在所述主体的第一侧处，第二主表面在所述主体的相对侧处。所述多个传感器的第一传感器配置成测量所述主体的靠近所述第一主表面的部分之间的第一距离，并且所述多个传感器中的第二传感器可以配置成测量靠近所述第二主表面的部分之间的第二距离。所述控制器基于所述第一和所述第二测量距离之间的差值的改变提供致动信号。
传感器可以配置成结合物体相对于另一物体的距离的改变测量所述主体的两个部分之间的距离的改变。
在一个实施例中，提供一种光刻设备，包括图案形成装置、衬底支撑结构、投影系统和定位系统。图案形成装置支撑结构构造成支撑图案形成装置。所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束。衬底支撑结构构造用以保持衬底。投影系统配置用以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上。定位系统配置成控制所述支撑结构中的一个的位置，所述一个支撑结构具有主体。定位系统包括支撑结构位置传感器、支撑结构致动器以及支撑结构控制器。支撑结构位置传感器配置成测量所述一个支撑结构的所述主体的位置量。支撑结构致动器配置成施加致动力到所述一个支撑结构的所述主体上。支撑结构控制器配置成基于所需位置量和所测的位置量之间的差值提供用于致动器的致动信号。位置系统还包括加强构件，所述加强构件配置成增大所述物体的主体的刚性和/或衰减所述物体的所述主体内的相对移动。所述加强构件包括传感器、致动器以及控制器。传感器配置用以确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号。致动器配置用以施加致动力在所述主体的一部分上。控制器配置用以基于所述传感器的测量信号提供致动信号给所述致动器以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动。所述传感器可以配置成测量所述主体内的所述测量信号。
所述传感器可以是光学传感器，所述光学传感器配置成测量所述主体的两个部分之间的距离的改变。所述传感器可以配置成测量所述主体的一部分和参考物体之间的距离或距离的改变。参考物体可以安装在量测框架上或所述支撑结构的长程部分上或衬底台上。
在一实施例中，提供一种用于通过采用加强构件增大物体的主体的刚性和/或衰减物体的主体内的移动、以减小柔性和内部变形的方法。加强构件包括传感器、致动器以及控制器。传感器配置成测量表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号。致动器配置用以施加致动力到所述主体的一部分上。控制器配置成基于所述传感器的测量信号提供致动信号给所述致动器，以增大所述主体的刚性和/或衰减所述主体内的移动。所述方法还包括：用所述传感器测量所述主体的两个部分之间的距离以获得所测量的信号；和提供所述致动信号给所述致动器以施加所述力到所述主体的所述部分上，以便在所述主体的所述两个部分之间保持基本上相同的距离。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离以下所述权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行更改。

Claims (15)

1.一种定位系统，其配置用以定位具有主体的可移动物体，所述定位系统包括：
物体位置传感器，配置用以测量所述物体的位置量；
物体致动器，配置成施加致动力在所述物体上；
物体控制器，配置成基于所需位置量和所测得的位置量之间的差值提供用于所述致动器的物体致动信号；和
加强构件，配置成增大所述物体的主体的刚性和/或衰减所述物体的主体内的相对移动，所述加强构件包括：
传感器，配置用以确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号，
致动器，配置用以施加致动力在所述主体的一部分上，和
控制器，配置用以基于所述传感器的测量信号提供致动信号给所述致动器，以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述传感器配置用以测量所述主体内的所述测量信号。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述传感器配置成测量所述主体的一部分和参考物体之间的距离或距离的改变。
4.根据权利要求3所述的定位系统，其中所述参考物体是所述物体位置传感器的一部分。
5.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述传感器配置成测量所述主体内的两个部分之间的距离的改变，并且其中所述控制器配置成提供致动信号给所述致动器、以将距离的改变保持为基本上零水平。
6.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述传感器是光学传感器，所述光学传感器配置用以测量所述主体的两个部分之间的距离的改变。
7.根据权利要求6所述的定位系统，其中所述主体包括透光元件，和其中所述光学传感器的测量束大部分通过所述透光元件传播。
8.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述主体具有具有主平面的板形，其中所述加强构件配置成增大所述主体在所述主平面内的刚性。
9.根据权利要求1所述的定位系统，包括配置用以确定表示在所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号的多个传感器，其中每个所述传感器布置成测量所述主体的两个不同部分之间的长度，使得所述传感器提供在所述主体上展开的测量线的网。
10.根据权利要求1所述的定位系统，包括配置用以确定表示在所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号的多个传感器，其中所述主体具有板形，所述板形具有主平面、在所述主体的第一侧处的第一主表面以及在所述主体的相对侧处的第二主表面，其中所述多个传感器中的第一传感器配置成测量所述主体的靠近所述第一主表面的部分之间的第一距离，并且所述多个传感器中的第二传感器配置成测量靠近所述第二主表面的部分之间的第二距离，其中所述控制器基于所测量到的所述第一和所述第二距离之间的差值的改变提供致动信号。
11.一种光刻设备，包括：
图案形成装置支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底支撑结构，构造用以保持衬底；
投影系统，配置用以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和
定位系统，配置成控制所述支撑结构中的一个的位置，所述一个支撑结构具有主体，所述定位系统包括：
支撑结构位置传感器，配置成测量所述一个支撑结构的所述主体的位置量，
支撑结构致动器，配置成施加致动力到所述一个支撑结构的所述主体上，
支撑结构控制器，配置成基于所需位置量和所测的位置量之间的差值提供用于致动器的致动信号，和
加强构件，配置成增大所述物体的所述主体的刚性和/或衰减所述物体的所述主体内的相对移动，所述加强构件包括：
传感器，配置用以确定表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号，
致动器，配置用以施加致动力在所述主体的一部分上，和
控制器，配置用以基于所述传感器的测量信号提供致动信号给所述致动器，以增大所述主体的刚性/或衰减所述主体内的移动。
12.根据权利要求10所述的光刻设备，其中所述传感器配置成测量所述主体内的所述测量信号。
13.根据权利要求10所述的光刻设备，其中所述传感器是光学传感器，所述光学传感器配置成测量所述主体的两个部分之间的距离的改变。
14.根据权利要求10所述的光刻设备，其中所述传感器配置成测量所述主体的一部分和参考物体之间的距离或距离的改变。
15.一种用于通过采用加强构件增大物体的主体的刚性和/或衰减物体的主体内的移动来减小柔性和内部变形的方法，所述加强构件包括配置成测量表示所述主体内的内部应变或相对位移的测量信号的传感器、配置成施加致动力到所述主体的一部分上的致动器以及配置成基于所述传感器的测量信号提供致动信号给所述致动器以增大所述主体的刚性和/或衰减所述主体内的移动的控制器，所述方法包括步骤：
用所述传感器测量所述主体的两个部分之间的距离，以获得所述测量信号；和
提供所述致动信号给所述致动器，以施加所述力到所述主体的所述部分上，以便在所述主体的所述两个部分之间保持基本上相同的距离。
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