CN102385255B - 平台设备、光刻设备和定位物体台的方法 - Google Patents

平台设备、光刻设备和定位物体台的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平台设备、光刻设备和定位物体台的方法。所述平台设备包括：测量系统，配置成测量物体台的依赖位置的信号，所述测量系统包括可安装到物体台上的至少一个传感器和可安装到基本上静止的框架上的传感器目标物体，和安装装置，配置成将传感器目标物体安装到基本上静止的框架上，其中所述测量系统还包括补偿器，所述补偿器配置成补偿传感器目标物体相对于基本上静止的框架的移动和/或变形。补偿器可以包括被动式或主动式减震器和/或反馈位置控制器。在可替代的实施例中，补偿器包括夹持装置，其在可移动物体的高精度的移动期间固定传感器目标物体的位置。

Description

平台设备、光刻设备和定位物体台的方法
技术领域
本发明涉及一种平台设备、一种光刻设备和一种定位物体台的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)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待形成在所述IC的单层上的电路图案。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。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。传统的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。
在已知的光刻设备中，平台设备被用于相对于例如投影系统安装所在的量测框架来定位物体台(例如，保持衬底或图案形成装置)。这样的平台设备通常包括用于相对于框架来定位物体台的定位系统(例如包括长行程粗定位装置和短行程精定位装置)和用于高精度(例如纳米级精度)地确定物体台相对于框架的位置的测量系统。由于对于更高的生产量和增加的精度的不断的需求，需要改善在光刻设备中使用的测量系统的精度，尤其是用其测量衬底平台和掩模版平台的位置的测量系统，且通常是在6个自由度上进行测量。
在测量系统的已知实施例中，使用了编码器类型的测量系统。这样的编码器类型的测量系统可以包括被安装在可移动物体上的一个或更多的传感器和至少一个传感器目标物体，例如传感器目标板，包括光栅或栅格，所述传感器目标物体被安装在基本上静止的框架上，尤其是所谓的量测框架(量测架)。传感器目标物体可以包括一维或多维的光栅。传感器目标物体将通常是成板的形式，两维的正交栅格布置在所述板上。这样的传感器目标物体通常称为栅格板。
在可替代的实施例中，可以将所述一个或更多的传感器安装到基本上静止的框架上，一个栅格板或多个栅格板可以被安装到可移动物体上。栅格板包括多个栅格线或其它的栅格标识，其用以确定栅格板相对于一个或更多的传感器的位置变化。
传统的测量系统包括用于在多个安装点处将栅格板安装到基本上静止的框架上的安装装置。量测框架上的温度变化和/或温度差可能导致量测框架的形状变化。另外，其它的影响可以导致量测框架的形状变化。结果，在栅格板的安装装置的安装点之间的距离可以变化，因此，量测框架的形状变化还可能导致栅格板的形状变化。这样的变形可能对测量系统的测量精度产生负面作用。
为了补偿量测框架的这样的形状变化，安装装置包括多个挠性元件，其将栅格板连接至量测框架。这些挠性元件在至少一个自由度上是可弯曲的，用以补偿在安装点的相关位置的可能的变化。
在用于衬底平台的典型的编码器类型的测量系统中，栅格板安装有三个挠性元件，所述三个挠性元件被布置到围绕光刻设备的透镜柱的中心轴线画出的虚拟圆圈的圆周上。挠性元件允许量测框架相对于透镜柱的中心轴线的沿径向方向移动，而没有将这些运动转移至栅格板。由于量测框架通常被设计成围绕透镜柱的中心轴线进行圆对称地变形，所以栅格板将由于挠性元件而基本上保持在其位置上。
已知的测量系统的缺点是：因为栅格板的安装装置，尤其是挠性元件，在栅格板的安装中引入了一些挠性，所以栅格板可以通过外部影响移动或变形。例如，衬底平台的移动可能导致压力波，其可能导致栅格板的移动或变形。这样的移动和/或变形对测量系统的性能产生负面作用。在其它的测量系统中可能发生类似的效应，且可能对测量系统的精度产生负面作用。
发明内容
期望提供一种平台设备，包括高精度的测量系统，优选地是编码器类型的测量系统，用于测量可移动物体的依赖位置的信号，其中测量精度基本上较不受扰动影响，尤其是不受由物体台的移动引起的扰动的影响。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于相对于基本上静止的框架定位物体台的平台设备，所述平台设备系统包括：物体台；定位装置，配置成相对于所述基本上静止的框架定位所述物体台；测量系统，配置成提供所述物体台的第一依赖位置的信号，所述测量系统包括：安装到所述物体台上的第一测量系统部件，安装到所述基本上静止的框架上的第二测量系统部件，其中在使用中，所述第一和第二部件彼此协作以提供所述第一依赖位置的信号；控制器，配置成产生用于控制所述定位装置的控制信号；安装装置，配置成将所述第二测量系统部件安装到所述基本上静止的框架上；位置传感器，配置成提供第二依赖位置的信号，所述第二依赖位置的信号表示所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的位置，其中所述控制器被布置成在控制器的输入终端处接收所述第一和第二依赖位置的信号，其中所述控制信号基于所述第一和第二依赖位置的信号。
根据本发明的一个实施例，提供了一种光刻设备，包括：照射系统，配置成调节辐射束；图案形成装置支撑件，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；衬底台，构造成保持衬底；投影系统，配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；定位装置，配置成相对于基本上静止的框架定位所述衬底台或图案形成装置支撑件，所述投影系统被安装于所述基本上静止的框架；测量系统，配置成提供所述衬底台或图案形成装置支撑件的第一依赖位置的信号，所述测量系统包括：安装到所述衬底台或图案形成装置支撑件上的第一测量系统部件，安装到所述基本上静止的框架上的第二测量系统部件，其中在使用中，所述第一和第二部件彼此协作以提供所述第一依赖位置的信号；控制器，配置成产生用于控制所述定位装置的控制信号；安装装置，配置成将所述第二部件安装到所述基本上静止的框架上；位置传感器，配置成提供第二依赖位置的信号，所述第二依赖位置的信号表示所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的位置，其中所述控制器被布置成在控制器的输入终端处接收所述第一和第二依赖位置的信号，其中所述控制信号基于所述第一和第二依赖位置的信号。
根据本发明的一个实施例，提供了一种使用定位装置和测量系统相对于基本上静止的框架定位物体台的方法，所述定位装置用于定位所述物体台，所述测量系统包括第一测量系统部件和第二测量系统部件，它们配置成相互协作以提供所述物体台的第一依赖位置的信号，所述方法包括以下步骤：提供第一依赖位置的信号，所述第一依赖位置的信号表示被安装到所述物体台上的第一测量系统部件相对于被安装到所述基本上静止的框架上的第二测量系统部件的位置；提供第二依赖位置的信号，所述第二依赖位置的信号表示所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的位置；在控制器的输入终端处提供所述第一和第二依赖位置的信号，用于控制所述定位装置；通过所述控制器提供用于控制所述定位装置的控制信号，其中所述控制信号基于所述第一和第二依赖位置的信号。
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示出根据本发明的一个实施例的光刻设备；
图2示意性地示出根据本发明的一个实施例的平台设备；
图3示意性地示出可以用在平台设备的实施例中的测量系统；
图4示意性地示出根据本发明的一个实施例的平台设备；
图5示意性地示出根据本发明的一个实施例的用以测量衬底平台在光刻设备中的位置的平台设备的侧视图；
图6示意性地示出图5的实施例的俯视图；
图7示意性地示出根据本发明的一实施例的平台设备的侧视图；
图8示意性地示出根据本发明的一实施例的平台设备的侧视图；和
图9示意性地示出根据本发明的一实施例的平台设备的侧视图。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其它的适合的辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，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“衬底支撑件”，所述衬底台WT或“衬底支撑件”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的第二定位装置PW相连。所述设备还包括投影系统或透镜柱(例如折射式投影透镜系统，例如包括透镜柱)4，所述投影系统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。
所述照射系统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。
所述图案形成装置支撑件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是否保持在真空环境中等其它条件的方式来保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑件可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑件可以是框架或台，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件可以确保图案形成装置位于所需的位置上(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。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、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，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，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑件，或可以在一个或更多个台或支撑件上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台或支撑件用于曝光。
光刻设备还可以是至少一部分衬底可以被相对高折射率的液体(例如水)覆盖、以便填充投影系统和衬底之间的空间的类型。浸没液体还可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如在图案形成装置(例如掩模)和投影系统之间。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。如在此处所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸没在液体中，而是意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑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，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。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可以包括配置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件(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4，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和测量系统MS(例如，编码器类型的测量系统)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。根据本发明的一实施例，测量系统MS用于确定衬底台WT的位置(或以类似的方式，确定掩模支撑结构MT的位置)。为此，测量系统包括被安装至衬底台WT(通常，物体台)的第一测量系统部件MS1和被安装至诸如量测框架3的基本上静止的框架的第二测量系统部件MS2。根据一个实施例，系统部件MS2相对于基本上静止的框架的“安装”被认为是包括直接的安装(即连接两个部件)或间接地安装，由此中间装置(即安装装置，其可以例如包括具有板簧的框架)用于将两个部件连接在一起。测量系统MS被进一步布置以提供第一依赖位置的信号至配置成控制定位装置PW的控制器CU，所述第一依赖位置的信号表示第一测量系统部件MS1相对于第二测量系统部件MS2的位置。光刻设备还包括位置传感器(未显示)，配置成提供第二依赖位置的信号至控制器CU，所述第二依赖位置的信号表示第二测量系统部件MS2相对于基本上静止的框架3的位置。根据本发明的一个实施例，控制器CU配置成提供用于控制定位装置PW的控制信号，其中控制信号基于第一和第二依赖位置的信号。同理，第二测量系统部件MS2相对于量测框架3的任何位移或变形可能至少部分地被补偿或校正。结果，可以获得物体台WT相对于投影系统4的更加精确的定位，从而导致了图案化的辐射束在衬底W的目标部分C上的更加精确的投影。
应当理解，第二测量系统部件MS2的位移或变形可以通过各种类型的传感器且以不同的自由度进行观察。例如，假定第二测量系统部件MS2包括矩形光栅板，可以应用四个电容式传感器或加速计，以监控第二测量系统部件MS2相对于量测框架的角落的Z位置。
类似地，例如在从图案形成装置库的机械获取之后，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件(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“衬底支撑件”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置支撑件(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(例如掩模)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。
可以将所述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件(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束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“衬底支撑件”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件(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑件”相对于图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”的速度和方向可以通过所述投影系统4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的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑件”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“衬底支撑件”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。
在图2中，示意性地示出了平台设备的一个实施例的侧视图。平台设备包括物体台OT和配置成定位物体台OT的定位装置PW。平台设备还包括测量系统，该测量系统具有安装至物体台的第一部件MS1(例如编码器传感器)和使用安装装置7安装至平台设备的基本上静止的框架3的第二部件MS2。测量系统被布置以提供第一依赖位置的信号(S1)至配置成控制定位装置PW的控制器CU，该第一依赖位置的信号(S1)表示第一测量系统部件MS1相对于第二测量系统部件MS2的位置。平台设备还包括位置传感器PoS，所述位置传感器PoS配置成确定第二部件MS2相对于基本上静止的框架3的位置。注意到，根据本发明的一个实施例，第二部件MS2可以认为是刚性体，其中可以通过相对位移(在x、y、z)和旋转来表征所述位置。可替代地，对第二部件MS2的位置的参考还可以表示第二部件MS2的形状或形式，其中所述位置表征第二部件MS2的变形。这样的变形可以通过第二部件MS2相对于框架3的多个位置测量值来表征。根据本发明的一个实施例，位置传感器配置成提供第二依赖位置的信号(S2)至用于控制定位装置PW的控制器CU，所述第二依赖位置的信号(S2)表示第二测量系统部件(MS2)相对于基本上静止的框架3的位置。位置传感器PoS可以布置成测量第二部件MS2相对于基本上静止的框架3的Z位置。例如，位置传感器PoS可以包括一个或更多的电容式传感器。电容式传感器对于观察比较低频的偏离是尤其有用的(例如由物体台的移动引起的压力波所导致的偏离，例如在低于2Hz的频率范围内)。另外可以通过这样的传感器获取比较高频的偏离，例如在频率范围～200-400Hz中的第二部件MS2的典型的共振模式。可替代地，加速计可以用作位置传感器，藉此观察第二部件MS2的加速度，且在两次积分之后，可获得表示加速计的位置(且因此表示它所连接的物体的位置)的信号。通常，优选地将加速计用于观察在相对高频(＞1kHz)下的偏离。作为又一替代方案，同样可以应用基于编码器的位置传感器。在这样的布置中，位置传感器PoS可以包括被安装至第二测量系统部件MS2的光栅和与光栅协作的检测器，所述检测器被安装至静止的框架3。可替代地，光栅可以被安装至静止的框架3，而与光栅协作的检测器被安装至第二测量系统部件MS2。在一实施例中，位置传感器是压力传感器。可以用绝对压力传感器或压差传感器检测由物体台的移动导致的压力波。可以将压力传感器用于测量在物体台与连接至静止框架3的第一部件MS1或第二部件MS2之间的压力。另一压力传感器可以用于测量在第一部件MS1或第二部件MS2与静止的框架3之间的压力。通过比较由压力传感器和另一压力传感器测量的压力，可以确定作用到第一部件MS1或第二部件MS2上的力。如果已知光刻设备的相关部件的刚度，例如光栅对静止的框架3的刚度，则可以确定第一部件MS1或第二部件MS2的变形。在一实施例中，压差传感器用于直接测量压力差。压力传感器可以位于光刻设备中的多个位置处。在一实施例中，不同类型的传感器的组合可以证明在评估第二测量系统部件MS2在特定的频率范围上的偏离(即位移或变形)时是有用的。
在一实施例中，如在平台设备中应用的测量系统是基于编码器的测量系统，其能够确定物体台OT在6个自由度中的位置。在这样的布置中，物体台可以设置有形成第一测量系统部件MS1的多个传感器，所述传感器与形成第二测量系统部件MS2的一个或更多的栅格板或光栅协作，通过安装装置将第二部件MS2安装至基本上静止的框架3。可替代地，一个或更多的光栅可以形成第一测量系统部件MS1，所述第一测量系统部件MS1被安装至物体台，而第二测量系统部件MS2包括与一个或更多的光栅协作的传感器阵列。可以以类似于栅格板或光栅的方式将这样的传感器安装至框架3。
根据本发明的一个实施例，所使用的测量系统还可以是基于干涉仪的测量系统。在这样的实施例中，第一测量系统部件MS1可以包括一个或更多的(激光)干涉仪，其与形成第二测量系统部件MS2的一个或更多的反射镜协作。可替代地，第二测量系统部件MS2可以包括一个或更多的(激光)干涉仪，其与形成第一测量系统部件MS1的一个或更多的反射镜协作。
根据本发明的一个实施例，用于定位物体台的定位装置由依赖位置的信号S1和S2控制。在一实施例中，应用依赖位置的信号S2以调整或校正如从测量系统获得的信号S1。如本领域技术人员所理解的，假设第二测量系统部件MS2相对于框架3处于名义位置上，信号S1可以精确地表示物体台相对于框架3的位置。在观察偏离时，即第二测量系统部件MS2相对于框架3没有处于名义位置上，可以对信号S1进行校正，随后可以通过控制器应用经过校正的信号S1以控制定位装置。为了确定信号S1的期望的校正或调整，信号S2的变换可能是被期望的。例如，信号S2可以表示变形，例如第二测量系统部件MS2的旋转。在由测量系统测量的位置上的这样的变形的作用可以依赖于测量系统的几何构型，或可以依赖于物体台的位置。同理，可以基于第二部件MS2相对于框架3的位置的被观察到的偏离(通过信号S2)，将模型或传递函数应用至经过校正的信号S1。
例如，位置传感器PoS可以包括沿着第二测量系统部件MS2布置的传感器(例如电容式传感器)阵列，该第二测量系统部件MS2被安装至基本上静止的框架。在图3中示意性地示出了这样的实施例的细节。在图3中，第二测量系统部件MS2通过形成安装装置7的板簧安装至基本上静止的框架3。在实施例中，第二测量系统部件MS2包括布置成与被安装至物体台(未显示)的光栅或栅格板协作的传感器阵列SA，用于产生第一依赖位置的信号S1。实施例还包括沿着系统部件MS2(在y方向上)布置的位置传感器(例如电容式传感器)阵列PoS，用于测量系统部件MS2相对于框架3的位置(例如z位置)。位置传感器PoS的输出信号S2被提供至控制器CU且被与由测量系统提供的信号S1(未显示)一起使用，用以提供控制信号以控制物体台(未显示)的位置。使用位置传感器PoS的阵列能够更加精确的计算第二测量系统部件MS2的位移或变形，且因此能够更加精确的计算由测量系统执行的位置测量的位移或变形的作用。如在图3中示意性地显示的，系统部件MS2的变形可能导致传感器阵列SA中的一个或更多的传感器不再沿着Z方向指向，如果系统部件MS2没有变形，那么该方向将是垂直的测量方向。使用如从位置传感器PoS获得的信号S2，在考虑了系统部件MS2的形状时，可以导出或估计测量系统部件MS2的形状，且可以校正依赖位置的信号S1。
如在用于将第二测量系统部件MS2安装至基本上静止的框架3的本发明的一实施例中的安装装置还可以是相对大且刚性的结构，如在图4中显示的。在图4中，安装装置7包括一对臂或刚性臂，所述臂被安装至框架3且测量系统部件MS2(例如基于编码器的传感器)被安装到其上。所述臂能够使得将测量系统(由部件MS1(例如被安装至物体台OT)的光栅和MS2(例如编码器传感器)构成)定位在物体台OT下面，以便测量测量系统部件MS2相对于基本上静止的框架3的变形或位移。可以认识到，还可以从安装装置相对于基本上静止的框架3的位置测量获得这样的变形或位移，在本发明的含义内，这构成了对测量系统部件MS2相对于基本上静止的框架3的变形或位移的间接测量。同理，通过观察安装装置7相对于框架3的位置(例如使用电容式传感器或加速计或基于编码器的传感器)，可以从位置传感器PoS获得依赖位置的信号S2，其可以被应用以校正如从测量系统(MS1，MS2)获得的依赖位置的信号S1。校正后的依赖位置的信号可以随后被用于用安装至基架BF的定位装置(未显示)使物体台OT产生位移。
在一实施例中，平台设备或光刻设备还设置有补偿装置或补偿器，所述补偿装置或补偿器配置成至少部分地减轻第二测量部件MS2(例如1D或2D栅格板或光栅或基于编码器的传感器阵列)的位移或变形。这样的补偿装置或补偿器可以是集成的或是安装装置的一部分。
如在下文中更加详细地说明地，配置成将第二测量系统部件MS2安装至基本上静止的框架的安装装置可以包括诸如板簧等各种部件和诸如主动式或被动式减震器的补偿装置或补偿器或位置控制系统的各种部件，该位置控制系统可以例如包括配置成施加力或扭矩到第二测量系统部件MS2上的一个或更多的致动器，用以至少部分地抵消第二部件MS2的位移或变形。
图5和6显示了如可以应用在平台设备或光刻设备中的测量系统和安装装置的一个实施例的侧视图和仰视图，测量系统整体用附图标记1来表示。测量系统1配置成测量用于支撑衬底2a的衬底平台2(通常是物体台)相对于所谓的量测框架或量测架3的位置。量测架3是基本上静止的框架，透镜柱4(通常是投影系统)被安装至基本上静止的框架。在这一点上，注意到，基本上静止的框架可以是被动地或主动地保持在基本上静止的位置上的任何框架。传统的光刻设备的量测架3被用被动式或主动式的空气底座安装到基架上，以滤除任何外部扰动，诸如工厂地板中的振动等。这样，将透镜柱保持在基本上静止的位置上。在衬底平台的扫描移动期间，期望了解衬底平台相对于透镜柱的位置。因此，设置了位置测量系统1，可以用该位置测量系统1确定衬底平台相对于量测架3的位置。
测量系统1包括一个或更多的传感器5，其被用于确定衬底平台相对于传感器目标物体的位置变化，该传感器目标物体包括光栅或栅格，诸如传感器目标板。在图5和6显示的实施例中，传感器目标物体是包括二维栅格的栅格板6。栅格板6包括大量的栅格线或斑，所述栅格线或斑被用于确定一个或更多的传感器5相对于栅格板6的位置。在这一申请中使用的术语“栅格板”可以表示设置有作为测量系统的一部分的栅格或光栅的任何类型的传感器目标物体。这样的测量系统通常称为编码器类型的测量系统且在本领域中是已知的。
栅格板6包括用于透镜柱4的中心孔且被用包括三个挠性元件8(例如板簧)的安装装置7安装到量测架3上。挠性元件8被布置在基本上水平的平面中且在虚圆9的圆周上成相等的角度。虚圆9的中心基本上对应于光刻设备的透镜柱4的中心轴线A-A。量测架3可能由于温度或其它外部影响而使形状发生变化。在已知的光刻设备中，量测架的形状的这一变化基本上相对于透镜柱4的中心轴线对称。挠性元件8被布置成在没有引入在栅格板6的实质的形状变化的情况下，允许量测架3在径向方向上相对于透镜柱4的中心轴线变化。可能仍然发生栅格板6的形状或位置的相对小的变化。用图6中的双头箭头表示挠性元件8的量测架侧的移动方向。因为量测架2的形状变化相对于透镜柱的中心轴线A-A是基本上对称的，所以栅格板6将不会被移出其位置。
然而，在衬底平台2的移动期间，在衬底平台2的工作空间中空气被置换。结果，压力波可能传播通过工作空间。这些压力波可能导致栅格板6的移动和/或变形，尤其是因为栅格板的安装装置在栅格板的支撑件中引入了一些挠性。但是即使在将使用栅格板6的更加刚性的安装时，压力波也可能导致栅格板6移动或变形。
在图5和6的实施例中，包括减震装置或减震器10的补偿装置或补偿器设置在三个位置上以补偿这些移动或变形。在这一点上，注意到，术语“补偿”表示栅格板的移动和/或变形在很大的程度上通过设置减震器或更加一般性地是通过所应用的补偿器而被抑制。减震器10是包括永久磁体11的被动式减震器，其导致了被在与例如具有铝的元件12的位移相反的方向上的力，所述元件12设置在栅格板6上。
在可替代的实施例中，被动式减震器可以是为栅格板6的移动或变形提供减震作用的任何装置。
在另一实施例中，减震器可以是包括一个或更多的传感器和一个或更多的致动装置或致动器的主动式减震器，所述传感器配置成测量栅格板6的位置，所述致动装置或致动器配置成对栅格板6相对于量测架3的任何位移进行抑制。
已经发现，被动式或主动式减震器在栅格板6的共振频率中提供了对栅格板3的位移(即移动或变形)的尤其有效的补偿，尽管减震器还可以在其它的频率范围中提供足够的减震。
在图5和6的实施例中，减震器10配置成对栅格板6在垂直方向(即基本上垂直于栅格板的主平面的方向)上的位移进行抑制。可以提供类似的设置以针对于栅格板6在其它方向上的位移，例如用于一个或更多的水平方向，即基本上平行于栅格板6的主平面的方向或任何其它的期望的方向。
此外，设置了三个减震器10，其被布置在圆上。根据本发明的一个实施例的减震器或更加一般性的补偿装置的数量和其位置可以是任何适合的布置，以补偿栅格板6的移动和/或变形。
图7显示如可以应用在本发明的一个实施例中的平台设备或光刻设备中的测量系统。在这一实施例中，将反馈位置控制系统或控制器15设置为补偿器，用于控制栅格板6相对于量测架3的位置。反馈位置控制系统15包括一个或更多的传感器16、控制器17以及一个或更多的致动器18。设置反馈控制系统以将栅格板6保持在相对于量测架3基本上相同的位置上。根据在所述领域中已知的任何控制系统，可以进一步设计位置控制系统15。
在图7的实施例中，应用反馈位置控制系统15，以抑制栅格板6在垂直方向上的位移，该垂直方向在附图中是基本上垂直于栅格板6的主平面的方向。还可以应用位置控制系统15，以抑制在一个或更多的其它方向上的位移。
已经发现，位置控制系统的设置对于抑制在低频范围(即低于共振频率范围的频率范围)中的移动或变形是尤其有用的。然而，反馈位置控制系统的设置对于抑制栅格板6在其它频率范围中的位移也可以是有利的。在一实施例中，可以设计位置控制系统，以提供在共振频率范围中的减震以及在低频率范围中的位置控制。
图8显示如在根据本发明的一个实施例的平台设备或光刻设备中的测量系统。在这一实施例中，组合了第二实施例中的反馈位置控制系统15和被动式减震器。设置减震器和位置控制系统15以在基本上垂直于栅格板6的主平面的方向上提供对栅格板6的位移的抑制。尤其是设置被动式减震器用于抑制在共振频率范围中的位移，同时尤其是设计反馈位置控制系统15用于抑制在较低频率范围中的位移。
被动式减震器包括设置在栅格板上的第一减震元件21和安装到量测架3上的第二减震元件22。在两个减震元件21、22之间形成了小的空气间隙，其用作无摩擦的减震装置。空气间隙可以例如是50-150μm，且在一个实施例中在相对大的面积(例如200cm2)上延伸。
还可以设置另一类型的减震器(诸如图5的减震器10)或另一减震器。如关于第二实施例所描述的，还可以通过位置控制系统15执行所述减震。
可以设置减震器和/或位置控制系统的类似的组合用于在一个或更多的其它方向上进行减震/位置控制。
图9显示如可在根据一个实施例的平台设备或光刻设备中所应用的测量系统。在这一实施例中，测量系统包括夹持装置或夹持器25，其被安装到量测架上且可在两个位置，即保持位置和自由位置之间移动。在保持位置中，如在图9的左侧显示的，栅格板6被沿着至少基本上垂直于栅格板6的主平面的方向固定。在自由位置中，如在图9的右侧显示的，夹持装置没有保持栅格板6，优选地在夹持装置25和栅格板6之间没有物理接触。
如上文所述，提供挠性元件8以补偿量测架相对于栅格板6的移动。为此原因，通常不期望提供在6个自由度上固定栅格板6的安装装置，这是因为量测架3的相对移动将转移至栅格板6。然而，量测架的移动，尤其是在由温度变化或差别引起时，是相对缓慢的。
另外，在衬底平台的扫描移动期间(即在衬底的扫描或曝光期间)尤其期望高精度的测量系统。根据本发明的夹持装置25可以用于在衬底平台的扫描移动期间固定栅格板6，以基本上抑制栅格板在这些扫描移动期间由于外部扰动引起的移动或变形。在扫描移动之前和之后，可以将夹持装置25放置在自由位置上使得可以在两个扫描移动之间补偿量测架3的任何形状变化。这样，例如量测架3中的扰动和由压力波引起的栅格板3上的外部扰动可以被补偿，且因此增加了测量系统的精度。
如在本申请中使用的术语“夹持装置”表示在特定的时间段期间能够在至少一个方向上基本上固定栅格板6且在另一时间段期间释放栅格板6的任何装置。
在这一实施例中，夹持装置25用作固定装置，以固定栅格板6在至少基本上垂直于栅格板的主平面的方向上的位置。在其它实施例中，还可以设计夹持装置25以在更多的方向或其它方向上固定栅格板。在一实施例中，设置了一个或更多的夹持装置，其配置成在6个自由度上将栅格板固定在保持位置上。
在本发明的可替代的实施例中，测量系统可以包括两个或更多的栅格板，其被布置在基本上相同的平面中，接管一个大的栅格板的功能。这些栅格板中每个可以设置有如在本申请中所描述的补偿装置。
在其它的实施例中，一个或更多的传感器可以布置在基本上静止的框架上，而一个栅格板或多个栅格板布置在物体台上。在这样的实施例中，可以为每个栅格板设置了补偿器，以补偿栅格板相对于可移动物体的移动和/或变形。这样的移动/变形可能由扰动引起，诸如由于可移动物体的移动引起的压力波。这样的其它实施例认为是落入到本发明的范围内。
在上文的描述中，已经描述了对栅格板相对于光刻设备的量测架的移动和/或变形的补偿。补偿器还可以被用于补偿测量系统中的其它系统部件相对于框架的移动或位移，各个系统部件被安装到框架上。这样的实施例落入到本发明的范围中。
尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，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(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，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)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层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，在光学光刻术的情形中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以用于其他应用中，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(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。
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、电磁式和静电式光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述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，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (18)

1.一种用于相对于基本上静止的框架定位物体台的平台设备，所述平台设备包括：
物体台；
定位装置，配置成相对于基本上静止的框架定位所述物体台；
测量系统，配置成提供所述物体台的第一依赖位置的信号，所述测量系统包括：
安装到所述物体台上的第一测量系统部件，和
安装到所述基本上静止的框架上的第二测量系统部件，其中在使用中，所述第一和第二测量系统部件彼此协作以提供所述第一依赖位置的信号，所述第一依赖位置的信号表示第一测量系统部件相对于第二测量系统部件的位置；
控制器，配置成产生用于控制所述定位装置的控制信号；
安装装置，配置成将所述第二测量系统部件安装到所述基本上静止的框架上；和
位置传感器，配置成提供第二依赖位置的信号，所述第二依赖位置的信号表示所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的位置，
其中所述控制器被构造且布置成在其输入终端处接收所述第一和第二依赖位置的信号，其中所述控制信号基于所述第一和第二依赖位置的信号。
2.根据权利要求1所述的平台设备，其中所述控制器被构造且布置成应用所述第二依赖位置的信号以调整所述第一依赖位置的信号。
3.根据权利要求1或2所述的平台设备，还包括补偿器，所述补偿器配置成至少部分地补偿所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的移动和/或变形。
4.根据权利要求3所述的平台设备，其中所述补偿器包括反馈位置控制系统。
5.根据权利要求1所述的平台设备，其中所述测量系统是编码器类型的测量系统，所述第二测量系统部件包括传感器，所述第一测量系统部件包括传感器目标物体，所述传感器目标物体包括光栅或栅格。
6.根据权利要求1所述的平台设备，其中所述测量系统是编码器类型的测量系统，所述第二测量系统部件包括传感器阵列，所述第一测量系统部件包括传感器目标物体，所述传感器目标物体包括光栅或栅格。
7.根据权利要求1所述的平台设备，其中所述测量系统是编码器类型的测量系统，所述第一测量系统部件包括至少一个传感器，所述第二测量系统部件包括传感器目标物体，所述传感器目标物体包括光栅或栅格。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的平台设备，还包括补偿器，所述补偿器配置成至少部分地补偿所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的移动和/或变形。
9.根据权利要求8所述的平台设备，其中所述补偿器包括减震器，所述减震器配置成对所述传感器目标物体的移动和/或变形进行抑制。
10.根据权利要求9所述的平台设备，其中所述减震器是被动式减震器或主动式减震器。
11.根据权利要求8所述的平台设备，其中所述补偿器包括反馈位置控制系统。
12.根据权利要求8所述的平台设备，其中所述补偿器包括减震器和位置控制器，所述减震器配置成基本上在所述传感器目标物体的共振频率范围中进行补偿，所述位置控制器配置成基本上在比所述共振频率范围低的频率范围中进行补偿。
13.根据权利要求1或2所述的平台设备，其中所述位置传感器包括一个或更多的电容式传感器，所述电容式传感器配置成提供所述第二依赖位置的信号。
14.一种光刻设备，包括：
照射系统，配置成调节辐射束；
图案形成装置支撑件，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；
衬底台，构造成保持衬底；
投影系统，配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；
定位装置，配置成相对于基本上静止的框架定位所述衬底台或图案形成装置支撑件，所述投影系统被安装于所述基本上静止的框架；
测量系统，配置成提供所述衬底台或图案形成装置支撑件的第一依赖位置的信号，所述测量系统包括：
安装到所述衬底台或图案形成装置支撑件上的第一测量系统部件，
安装到所述基本上静止的框架上的第二测量系统部件，其中在使用中，所述第一和第二部件彼此协作以提供所述第一依赖位置的信号，所述第一依赖位置的信号表示第一测量系统部件相对于第二测量系统部件的位置；
控制器，配置成产生用于控制所述定位装置的控制信号；
安装装置，配置成将所述第二部件安装到所述基本上静止的框架上；
位置传感器，配置成提供第二依赖位置的信号，所述第二依赖位置的信号表示所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的位置，
其中所述控制器被构造且布置成在其输入终端处接收所述第一和第二依赖位置的信号，其中所述控制信号基于所述第一和第二依赖位置的信号。
15.根据权利要求14所述的光刻设备，其中所述测量系统是编码器类型的测量系统。
16.一种使用定位装置和测量系统相对于基本上静止的框架定位物体台的方法，所述定位装置配置成定位所述物体台，所述测量系统包括第一测量系统部件和第二测量系统部件，所述第一测量系统部件和第二测量系统部件配置成相互协作以提供所述物体台的第一依赖位置的信号，所述方法包括以下步骤：
提供第一依赖位置的信号，所述第一依赖位置的信号表示被安装到所述物体台上的第一测量系统部件相对于被安装到所述基本上静止的框架上的第二测量系统部件的位置；
提供第二依赖位置的信号，所述第二依赖位置的信号表示所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的位置；
在控制器的输入终端处提供所述第一和第二依赖位置的信号，用于控制所述定位装置；和
通过所述控制器提供用于控制所述定位装置的控制信号，其中所述控制信号基于所述第一和第二依赖位置的信号。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：至少部分地补偿所述第二测量系统部件相对于所述基本上静止的框架的移动和/或变形。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述补偿步骤包括：对所述第二测量系统部件的移动和/或变形进行抑制。
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