CN102402141A - 自参考干涉仪、对准系统和光刻设备 - Google Patents

自参考干涉仪、对准系统和光刻设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自参考干涉仪、对准系统和光刻设备。自参考干涉仪包括光学系统以将对准束分开来产生参考束和变换束。光学系统包括分束器以组合参考束和变换束，使得在参考束中的衍射级在空间上与变换束中的它们的各自的相反的衍射级重叠。检测器系统接收来自光学系统的在空间上重叠的参考束和变换束，和确定位置信号。检测器系统包括用于操控所述束的偏振的偏振系统，使得它们干涉，且所述偏振系统用于引导干涉的参考束和变换束至用于由干涉的束的强度变化确定位置信号的检测器。

Description

自参考干涉仪、对准系统和光刻设备
技术领域
本发明涉及一种自参考干涉仪、一种设置有自参考干涉仪的对准系统和一种设置有这样的对准系统的光刻设备。
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。公知的光刻设备包括：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。
为了确保将图案形成装置的图案转移到衬底上的正确目标位置上，相对于光刻设备精确地对准衬底是重要的。尤其是在制造通常包含许多单独的层(例如30层)的IC时，所述多个单独的层非常精确地彼此相对地对齐是极其重要的。在IC的多个单独层的对齐不是非常精确时，该IC可能不是可操作的IC。重叠被定义成所成像到衬底上的图案相对于之前已经成像到衬底上的图案的精确度要求。随着在IC制造中使愈来愈小的特征被成像，重叠要求且因此对准过程所需要的精确度变得更加严格。
光刻设备使用多对准系统相对于光刻设备对准衬底是已知的。尤其是参考欧洲专利申请EP 1372040A1，该文件在此以引用的方式并入本文中。EP 1372040A1描述了使用自参考干涉仪的对准系统，其产生对准标识的两个重叠的图像。这两个图像被相对于彼此旋转180°。EP 1372040A1还描述了对光瞳面中的所述两个图像的干涉的傅立叶变换的强度变化的检测。这些强度变化对应于两个图像的不同衍射级之间的相位差，且相位差位置信息由此导出，这是对准过程所需要的。
已知的对准系统的缺陷是对准测量系统中的自参考干涉仪可能由于其光学设计需要使用特定制造的光学部件而是相对昂贵的。已知的对准系统的另一缺点是已知的自参考干涉仪通常是相当笨重的。这种笨重性可能导致对准过程中的不期望的负面作用(诸如低带宽的振动模式)，其可能降低对准过程的精确度。
发明内容
期望提供可替代的对准系统，其至少部分地减轻已知对准系统的上述的缺点中的一个或更多个。具体地，期望提供对准系统、可替代的自参考干涉仪，其可以是更低廉的和/或更加紧凑的。此外，本发明的实施例涉及自参考干涉仪、对准系统和光刻设备。
根据第一方面，提供一种自参考干涉仪，所述自参考干涉仪被设置成与标记(诸如对准标记)和光刻设备一起使用，所述自参考干涉仪包括：
-光学布置(OPT)，用于由对准束(AB)产生参考束和变换束，用于输出所述参考束和所述变换束至检测器(DET)，用于引导对准束(AB)到标记(WM)上，且用于由所述标记捕获由所述对准束的衍射产生的衍射束，其中所述衍射束包括至少一个正衍射级和至少一个相对应的负衍射级；所述光学布置包括：
·分束器(40)，用于将所述衍射束分成第一束和第二束，且用于将所述参考束和所述变换束组合和输出至所述检测器(DET)，使得所述参考束中的衍射级在空间上与所述变换束中的它们的相对应的相反的衍射级重叠；
·参考系统(10，11)，用于由所述第一束产生所述参考束且用于将所述参考束引导至所述分束器(40)；
·变换系统(30，31，32，60，41，10，11)，用于将所述第二束变换成所述变换束且用于将所述变换束引导至所述分束器(40)；和
-检测器系统(DET)，用于接收来自所述光学布置(OPT)的在空间上重叠的参考束和变换束，和用于确定位置信号，所述检测器系统包括：
·偏振系统(80，81，83，86)，用于操纵所述参考束和所述变换束的偏振以使得它们相互干涉，且用于将所述干涉的参考束和变换束引导至检测器，由此形成干涉图案；和
·检测器(82，92)，用于由所述干涉图案确定位置信号。
根据本发明的实施例的另一方面，提供了包括如上文所述的至少一个自参考干涉仪的对准系统。
根据本发明的实施例的另一方面，提供了包括如上文所述的对准系统的光刻设备。
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显示根据本发明的一实施例的光刻设备；
图2显示已知的对准系统的示意概略图；
图3a显示了根据本发明的自参考干涉仪的示意概略图；
图3b示意性地显示了参考束(左)、变换束(中间)和干涉的参考束和变换束(右)的方位，其中变换束被相对于参考束翻转；
图3c示意性地显示了参考束(左)、变换束(中间)和干涉的参考束和变换束(右)的方位，其中变换束被相对于参考束旋转180°；
图4a-4d显示了用在根据本发明的自参考干涉仪中的检测器系统的示例性实施例；
图5显示根据本发明的第一类型的自参考干涉仪的第一示例性实施例；
图6显示根据本发明的第一类型的自参考干涉仪的第二示例性实施例；
图7显示根据本发明的第二类型的自参考干涉仪的第一示例性实施例；
图8显示根据本发明的第二类型的自参考干涉仪的第二示例性实施例；
图9显示根据本发明的第二类型的自参考干涉仪的第三示例性实施例；
图10显示根据本发明的第二类型的自参考干涉仪的第四示例性实施例；
图11和12显示用在根据本发明的自参考干涉仪中的焦点检测布置；
图13a和13b显示适合于用在本发明的实施例中的对准斑的实施例；和
图14a和14b示出了具有根据本发明的多个自参考干涉仪的对准系统。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的一实施例的光刻设备。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，(深)紫外(DUV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；
-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；
-衬底台(例如晶片台)WT，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；和
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS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。
所述支撑结构MT支撑图案形成装置，即承载所述图案形成装置的重量。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是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构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。所述支撑结构MT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、静电型光学系统、或其它类型或其任意组合，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(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
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，例如在掩模和投影系统之间。在本领域中公知，浸没技术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，而是仅仅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来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS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的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模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掩模MA上的情况下，所述掩模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，在将掩模台MT和衬底台WT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，在对掩模台MT和衬底台WT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相对于掩模台MT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掩模台MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT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显示已知的对准系统10的示意性概略视图。光源11发出空间相干辐射束，其照射衬底(例如晶片)上的对准标识WM，该对准标识将所述辐射反射成正和负的衍射级+n和-n。这些衍射级由物镜12准直，且进入自参考干涉仪13中。自参考干涉仪将该输入的两个图像输出，所述两个图像具有180°的相对转角，并重叠且因此可以被进行干涉。在光瞳面14中，可以看到具有分离的不同衍射级的这些图像的重叠的傅里叶变换且其被进行干涉。在光瞳面中的检测器15检测到被干涉的衍射级以提供位置信息。可以基于这一位置信息相对于光刻设备精确地对准衬底。图2的右手侧部分显示光瞳面14中的两个重叠的图像的信息；对于一个图像，衍射级+n′和-n′被相对于输入衍射级+n和-n旋转+90°；对于另一图像，衍射级+n″和-n″被相对于输入衍射级+n和-n旋转-90°。在光瞳面中衍射级(+n′和-n″)与(+n″和-n′)分别进行干涉。
已知的对准系统的缺点特别是已知的自参考干涉仪可能是相对昂贵的，这是由于其光学设计需要使用专门制造的光学部件。已知的对准系统的另一缺点是已知的自参考干涉仪通常是十分笨重的。这种笨重性可能导致对准过程中的不被期望的负面作用(side-effect)(诸如低带宽振动模式)，其可能降低对准过程的精确度。
图3显示根据本发明的一实施例的自参考干涉仪的示意性概略视图。该自参考干涉仪包括光学布置OPT和检测器系统DET。对准束AB被光学布置OPT接收且被聚焦到标记(诸如衬底上的对准标记WM)上并形成对准斑。对准标记WM具有周期性结构。由于对准标记WM的周期性结构，对准束AB被衍射成衍射束DB。衍射束DB包括多个衍射级，例如7个正的和7个负的衍射级。注意到，可以布置成将根据本发明的一实施例的自参考干涉仪与对准标记或产品上的任何其它类型的结构或标记一起使用。如所示出的，可以基于目标部分区域内的被识别的图案(即将被曝光的管芯)进行所述对准。在图3中，衍射束DB显示出两个正的衍射级(标记成+1和+3)和两个负的衍射级(标记为-1和-3)。通常，标有任何正负号(sign)的每一衍射级具有标有相反的正负号的对应的衍射级。在下文中，在提及衍射束时，参考的意思是仅涉及实际上在自参考干涉仪中使用的衍射级，例如仅涉及+1，+3，-1，和-3衍射级。注意到，为了对准的目的，通常不使用-2和+2衍射级，这是因为这些衍射级通常强度为零。应当理解，在对对准束AB进行衍射时可能实际上产生更多的衍射级。应当理解，可以替代地使用另外的多个衍射级，例如每一正负号的单个衍射级或更大的多个衍射级。使用更大的多个衍射级对减小对标记特性的敏感度(诸如标记不对称性)可能是有利的。
光学布置OPT捕获衍射束DB，例如仅由第一和第三正衍射级+1和+3以及相对应的第一和第三负衍射级-1和-3构成。在进一步的描述中，忽略可能的第零衍射级：当出现第零衍射级时，光学布置OPT将被布置以在空间上将其从衍射束DB滤出，或检测器系统DET可以被布置成忽略它或去除它的贡献，例如通过在第零衍射级的光学路径中使用孔径光阑。
被捕获的衍射束DB的空间分布具有取向DBO。取向DBO可以例如被定义成在平行于衬底W的平面中的角度取向。在图3a中示意性地用矩形单元示出衍射束DBO的取向，该矩形单元在其中具有衍射级-3，-1，+1，+3的表示。
在一实施例中，光学布置OPT将衍射级-3，-1，+1，+3复制至检测器系统DET。被提供至检测器系统DET的多个衍射级的复制品被进一步称作为参考束，这一参考束的所述多个衍射级的分量(contribution)被表示为-3R，-1R，+1R和+3R，它们与各自的衍射级-3，-1，+1，+3相关。用-3R，-1R，+1R和+3R表示的多个衍射级的分量还可以称作为参考衍射级。参考束的取向与所捕获的衍射束的取向相同。在图3b和3c的左侧示意性地示出了参考束的取向。
光学布置OPT还将衍射级-3，-1，+1，+3的变换形式提供至检测器系统DET，分别表示成-3T，-1T，+1T和+3T。所述多个经过变换的衍射级还被称作为变换束。表示成-3T，-1T，+1T和+3T的多个衍射级的分量还可以被称作为经过变换的衍射级。变换束的取向不同于参考束的取向。变换束被相对于参考束翻转(即被相对于平行于衍射图案的线的轴线镜面反射)或被相对于参考束旋转180°。这被分别在图3b和3c的中间部分中示意性地示出。
在根据本发明的一实施例的自参考干涉仪中，光学布置OPT对检测器系统DET的输出包括参考束和变换束，其中参考衍射级与它们的对应的相反的变换衍射级进行干涉，即对于-3的衍射级来说，-3R参考衍射级与+3T变换衍射级干涉，对于+1衍射级来说，+1R参考衍射级与-1T变换衍射级干涉，等等。这被在图3a中的光学布置OPT和检测器系统DET之间和图3b和3c的右侧部分中示意性地示出。
在可替代的实施例中，光学布置OPT仅使用一个正负号的参考衍射级(即+1R和+3R)以形成参考束和使用相对应的相反的变换衍射级(即-1T和-3T)以形成变换束。
对准束AB可以是非偏振束，或可替代地是偏振束。光学布置OPT可以包括偏振部件，诸如偏振分束器和一个或更多的延迟板(retarding plate)，用于改善由检测器所读取的衍射图案中的对比度。另外，检测器布置DET可以包括偏振部件，诸如偏振分束器、一个或更多的延迟板和/或一个或更多的用作检偏器的偏振器，用于分离参考束和变换束的不同的偏振状态。
可以布置检测器系统DET以检测在像平面中的参考束和变换束，例如如在图4a中显示的。图4a显示在像平面中的检测的示例性实施例，通过用出射透镜81将参考束(在此处包括参考衍射级-1R和+1R)和变换束(在此处包括变换衍射级+1T和-1T)聚焦到检测器82上的检测斑85上，从而导致参考束和变换束在检测器82上干涉，由此检测器82检测检测斑85的强度。之后可以将多个参考和变换衍射级大致聚焦到检测器82的单个检测斑85上。在对准束AB沿着衬底上的对准标记WM移动时，检测板85的强度将变化。检测器82之后可以由强度的变化确定位置信号，例如表示在哪里强度示出优化值。如图4a所示，出射透镜81可以设置有偏振器80，以操控参考束和变换束的偏振，使得它们可以在检测器82上彼此干涉，例如通过具有相等的偏振。
替代地，可以将检测器系统DET布置成检测在光瞳面中的参考束和变换束，例如如在图4b中显示的。图4b显示在光瞳面中检测的示例性实施例，其中安置有检测器阵列92。检测器阵列92包括多个检测器元件93，它们在图4b中分别地由93-1，93-2，93-3等表示。参考束(在此处包括参考衍射级-1R和+1R)和变换束(在此处包括变换衍射级+1T和-1T)入射到检测器阵列92上，其中参考衍射级和相对应的相反的变换衍射级干涉。举例来说，参考衍射级-1R和变换衍射级+1T入射到检测器阵列92上的第一位置95上且进行干涉，而参考衍射级+1R和变换衍射级-1T入射到检测器阵列92上的第二位置96上且进行干涉。应当理解，在由光学布置OPT提供另外的衍射级(例如第三级衍射级)时，这些另外的衍射级将入射到检测器阵列92上的其它的特定位置上。因此，检测器阵列92能够对干涉的参考和变换衍射级的各自的强度进行在空间上分离的检测。在对准束AB沿着衬底上的对准标记WM移动时，所述衍射级的各自的强度将变化。检测器阵列92之后可以由所述强度的变化来确定位置信号，其中可以使用对相对和/或绝对强度的分析来提供精确的位置信号，例如对于标记不对称性和/或标记深度进行校正。
图4c显示在像平面中检测的可替代的实施例。所述实施例不同于图4a中的实施例之处在于，干涉的参考束和变换束被分成两个部分，第一部分对应于在图平面中的偏振状态且第二部分对应于垂直于图平面的偏振状态。使用推迟器板86来获得所述分离，而不是使用图4a中的偏振器和具有偏振束分束表面83的偏振束分束器。使用第一检测器82a上的第一检测器透镜81a聚焦所述第一部分，其中在图平面中的偏振中的参考束和变换束聚焦成斑并干涉。使用第二检测器82b上的第二检测器透镜81b聚焦所述第二部分，其中在垂直于图平面的偏振中的参考束和变换束聚焦成斑并干涉。与具有偏振器80的图4a的检测器布置相比，这一替代实施例的优点是所有的光都被使用了，而图4a中的实施例中由于偏振器80的作用仅使用一半的光。
图4d显示在光瞳面中的检测的替代实施例。所述实施例与图4b的实施例的不同之处在于，通过使用与图4c类似的推迟器板86和具有偏振束分束表面83的偏振束分束器将干涉的参考束和变换束分成两个部分，第一部分对应于图平面中的偏振状态且第二部分对应于垂直于图平面的偏振状态。所述第一部分入射到第一检测器阵列92a上，其中在图平面中的偏振中的参考束和变换束干涉，在第一检测器阵列92a上，不同的衍射级在空间上是分离的。所述第二部分入射到第二检测器阵列92b上，其中在垂直于图平面的偏振中的参考束和变换束干涉，在第二检测器阵列92b上不同衍射级在空间上是分离的。
图5显示包括光学布置OPT和检测器系统DET的第一类型的自参考干涉仪的第一示例性实施例。
光学布置OPT被布置以容纳对准束AB，所述对准束AB的光被平行于图平面偏振。对准束AB随后基本上完全透射通过偏振式分束器40的分束表面40和推迟器21，其使得光是椭圆偏振的。随后，物镜20将对准束AB引导至对准标记WM，其中它被衍射成衍射束DB，具有标记为+1的第一正衍射级和标记为-1的相对应的第一负衍射级。第一正衍射级+1和第一负衍射级-1被物镜20捕获，且穿过推迟器21，在此之后光被45°偏振。分束表面40将所述光分成透射射线和反射射线。
图5显示第一正衍射级+1的光学路径。透射射线是平面内的偏振，且前进至第一反射镜11上的另外的推迟器板10，所述推迟器板10导致在光每次通过它时对偏振旋转进行变换，在此情况下，它被第一反射镜11反射返回至分束器表面40，且其偏振方向被旋转90°，即垂直于图平面。之后分束器40将其朝向检测系统DET反射，在此情况下，出射透镜81将其聚焦到检测器82上，其中它促成参考波前的形成，如参考图4a所描述的。使用变换透镜30将所述反射射线聚焦到第二反射镜31上。第二反射镜31和变换透镜30协同操作以交换正和负的衍射级的位置。另外，偏振被旋转90°，使得光完全透射通过在其至检测器系统DET的路径上的分束器表面40。之后用出射透镜81将其聚焦到检测器82上，其中它促成变换波前的形成。
由物镜20捕获的其它的衍射级(例如衍射级-1)经历如对于+1级所描述的类似的行为。因此，它们也被分成两种射线，即促成参考波前的射线和促成变换波前的射线。
为了具有自参考干涉仪，将偏振器80用在检测器系统DET中，使得离开光学布置OPT的正衍射和对应的负衍射级在同一位置(即正的参考级和对应的负的变换级)干涉以对在检测器系统的检测器上的强度进行调制。
通常，如果参考束和变换束具有相同的强度且如果强度尽可能高，则获得了最佳结果。因此，优选地避免在自参考干涉仪中的光损失。如果参考束和变换束不具有相同的强度，则这可能导致对比度的损失。
推迟器可以是简单的1/4波片，对于推迟器21和推迟器10而言，它们的快轴分别相对于入射光(即来自分束器内部的光)的偏振方向取向成45°和22.5°。
可替代地，推迟器21可以被例如取向成45°的1/8波片替代，其将使得束在两次穿过其之后成为圆形偏振的。之后由偏振式分束器将所述束分成两个正交地偏振的束。
在这一实施例的变形例中，偏振式分束器由中性分束器替代且没有设置推迟器。这可以降低光学布置的成本，但是可能相关地降低在检测器布置上的对比度。
可以理解，可以替代地将检测器布置DET布置成在光瞳面中进行检测，如例如图4b所示。可以理解，可以替代地如例如图4c(例如在像平面中的检测)和图4d(例如光瞳面中的检测)所示提供检测器布置DET。
第一示例性实施例可以使用球面透镜作为变换透镜30。将衍射束聚焦到定位在球面透镜的焦平面中的第二反射镜31上的效果是所获得的变换束被相对于参考束旋转180°。
第一示例性实施例可以替代地使用圆柱透镜作为变换透镜30，该圆柱透镜的长轴取向成平行于分束表面40。将衍射束聚焦到定位在圆柱透镜的焦平面中的第二反射镜31上的效果是所获得的变换束被相对于参考束翻转，即被在垂直于第二反射镜31的平面中被镜像。
图6示出了包括可替代的光学布置OPT和检测器系统DET的第一类型的自参考干涉仪的第二示例性实施例。
检测器系统DET根据图4b中显示的实施例被示出，但是其也可以替代地根据其它的适合的实施例(例如如在图4a、图4c或图4d中显示的)进行设置。
光学布置OPT被布置以接收对准束AB，所述对准束AB的光被垂直于图平面偏振。对准束AB随后被基本上完全由偏振式分束器的分束表面40反射，且被引导经由物镜20到达对准标记WM，在此处它被衍射成具有多个正衍射级和相对应的多个负衍射级的衍射束DB，所述多个正衍射级的第一正衍射级+1和第七正衍射级+7被示出，且所述多个负衍射级的第一负衍射级-1和第七负衍射级-7被示出。正衍射级+1，……，+7和负衍射级-1，……，-7由物镜20捕获。
正衍射级+1，……，+7之后被分束表面40反射，且被引导至推迟器板10和第一反射镜11，该推迟器板10使得在光每次从其穿过时变换偏振旋转，其中由第一反射镜11反射返回的正衍射级，再次穿过推迟器板10以行进至分束器表面40，其具有在图平面中的偏振。分束器40之后将正衍射级朝向检测器系统DET传输，且将所述正衍射级作为参考束，其第一参考级+1R和第七参考级+7R被示出。
另外，由物镜20捕获负衍射级-1，……，-7。所述负衍射级-1，……，-7可以随后穿过光程补偿器60，且之后被使用变换透镜30聚焦到第二反射镜31上。将第二反射镜31安置在变换透镜30的焦平面中。第二反射镜31和变换透镜30协同操作以改变负衍射级-1，……，-7的取向。在负衍射级-1，……，-7被反射镜31反射且被变换透镜30再次捕获之后，它们行进至分束器表面40，其具有垂直于图平面的偏振，使得它们被由分束器表面40朝向检测器系统DET反射，由此变换后的负衍射级被提供作为变换束，与正负号相反的相对应的参考衍射级干涉。显示出与第一参考级+1R干涉的变换后的第一衍射级-1T和与第七参考级+7R干涉的变换后的第七衍射级-7T。可以以与之前描述的相类似的方式将这些干涉作为强度来检测。
如在图6的第二示例性实施例可能制造成比如图5显示的第一示例性实施例更小的尺寸。注意到，第二示例性实施例使用与单一正负号的衍射级(在此处称作为正衍射级)相关的参考束和与正负号与之相反的衍射级(在此处称作为负衍射级)相关的变换束，而第一示例性实施例使用与两个正负号的衍射级相关的参考束，且因此还使用与两个正负号的衍射级相关的变换束。
第二示例性实施例可以使用球面透镜作为变换透镜30。将衍射束聚焦到设置在球面透镜的焦平面中的第二反射镜31上以及由分束表面40的随后的反射的效果是所获得的变换束被相对于参考束旋转180°。
第二示例性实施例可以替代地使用圆柱透镜作为变换透镜30，所述圆柱透镜的长轴被取向成平行于分束表面40。将衍射束聚焦到定位在圆柱透镜的焦平面中的第二反射镜31上以及随后由分束表面40的反射的效果是所获得变换束被相对于参考束翻转，即被在垂直于图且垂直于第一反射镜11的平面中被镜像。
图7显示包括可替代的光学布置OPT和检测器系统DET的第二类型的自参考干涉仪的第一示例性实施例。所述第二类型与第一类型的不同之处至少在于，在不使用变换透镜30的情况下形成变换束。
虽然检测器系统DET根据图4b显示的实施例示出，但是其可以替代地根据其它的适合的实施例(例如如图4a、图4c或图4d所显示的)进行设置。
光学布置OPT被布置以接收对准束AB，所述对准束AB的光被在图平面中偏振。对准束AB随后基本上被用物镜20引导至对准标记WM，在该处它被衍射成具有多个正衍射级和相对应的多个负衍射级的衍射束DB，所述多个正衍射级的第一正衍射级+1和第七正衍射级+7被示出，且所述多个负衍射级的第一负衍射级-1和第七负衍射级-7被示出。正衍射级+1，……，+7和负衍射级-1，……，-7由物镜20捕获。
正衍射级+1，……，+7之后被分束表面40透射，且被引导至推迟器板10和第一反射镜11，该推迟器板10使得光在每次从其穿过时变换偏振旋转，由第一反射镜11反射返回正衍射级，再次穿过推迟器板10以行进至分束器表面40，其具有垂直于图平面的偏振。分束器40之后朝向检测器系统DET反射正衍射级，且将所述正衍射级作为参考束，其第一参考级+1R和第七参考级+7R被示出。
另外，由物镜20捕获负衍射级-1，……，-7。所述负衍射级-1，……，-7之后被变换反射镜32反射，所述变换反射镜32是以相对于负衍射级-1，……，-7的方向取向成45°角的平坦反射镜。在由变换反射镜32将负衍射级-1，……，-7反射作为变换后的负衍射级-1T，……，-7T之后，它们行进至分束器表面40，其具有在图平面中的偏振，使得它们被分束器表面40朝向检测器系统DET传递，由此变换后的负衍射级被提供作为变换束，与正负号与之相反的相对应的参考衍射级干涉。与第一参考级+1R干涉的变换的第一级-1T和与第七参考级+7R干涉的变换的第七级-7T被在图7中示出。这些干涉可以以如之前描述的相类似的方式作为强度来检测。
在相对于衍射束取向成45°角的变换反射镜32上将衍射束镜面反射的作用是：获得的变换束被相对于参考束翻转，即被在垂直于图且平行于第一反射镜11的平面中被镜像。
图8示出了第二类型的自参考干涉仪的第二示例性实施例。图8的第二示例性实施例与图7的第一示例性实施例的不同在于，设置有光程补偿器60。光程补偿器60定位在变换束的光学路径中，即在变换反射镜32和分束表面40之间中。光程补偿器60设置有光学厚度，以便为变换束(经由变换反射镜、光学路径补偿器和分束器)和参考束(经由推迟器板10和分束器)提供相等的光程。因此光学布置OPT可以与对准束AB一起使用且具有相对短的相干长度。
图9显示包括可替代的光学布置OPT和检测器系统DET的第二类型的自参考干涉仪的第三示例性实施例。
图9中显示的第三示例性实施例与图7的第一示例性实施例的不同之处在于，由具有第二分束器表面41的第二分束器替代变换反射镜32。结果，变换的负衍射级又被由在45°角表面(现在是第二分束器表面41(替代图8中的变换反射镜32))处的反射提供。本领域技术人员将从对第一示例性实施例的说明理解第三示例性实施例的细节，因此在此处不再给出进一步的说明。
图10显示包括可替代的光学布置OPT和检测器系统DET的第二类型的自参考干涉仪的第四示例性实施例。图10中显示的第四示例性实施例与图9中显示的第三示例性实施例的不同之处在于，第二分束器41还设置有推迟器10和第一反射镜11，且还在于检测器布置DET还设置有第二检测器布置DET2。在此，第二分束器表面41用作负衍射级的变换反射镜，且分束器表面40确保经过变换的负衍射级与参考正衍射级干涉，如参考图7-9在上文所描述的，因此例如-1T和+1R在检测器DET的检测器阵列92处干涉。另外，分束器表面40用作正衍射级的变换反射镜，第二分束器表面41确保经过变换的正衍射级与参考负衍射级干涉，其通过使用设置在第二分束器41上的推迟器10和第一反射镜11(即在图10的左侧部分中)来产生，因此例如+1T和-1R在检测器DET2的检测器阵列92处干涉。以这种方式，提供第二类型的自参考干涉仪，其中使用两个正负号的衍射级来产生参考束以及变换束。
根据另外的改进，还布置自参考干涉仪以提供表示对准标记WM或在承载对准标记WM的衬底或衬底台的另一部分(例如无结构的部分，尤其是平坦的部分)上的对准束AB的聚焦品质的聚焦信号。因此可以将自参考干涉仪用于对准以及聚焦。
图11显示根据本发明的实施例的另外的改进，可使用在第一类型的自参考干涉仪的实施例中。在图11中，第二反射镜31(用于与变换透镜30协同操作以产生变换束)是半透明反射镜。半透明反射镜优选地具有高的反射率和低的透明度，例如低于10％(诸如5％)的透明度。因此，第二反射镜31在很大程度上反射聚焦的衍射束以产生变换束，其可能因此与参考图5和图6所描述的相同而被有效地使用。然而，第二反射镜31还透射小部分的衍射束，例如衍射束的5％的光。
将焦点检测布置70设置在半透明反射镜31的后面。焦点检测布置70基于所谓的傅科(Foucault)刀口技术。焦点检测布置70包括刀口71，被定位成一端在半透明反射镜31上的焦点上。焦点检测布置70还包括两部分式检测器72，具有第一检测器部分72a和第二检测器部分72b，第一检测器部分72a布置成提供与第一检测器部分72a上的光强度成比例的第一聚焦信号，第二检测器部分72b布置成提供与第二检测器部分72b上的光强度成比例的第二聚焦信号。布置刀口71和两部分式检测器72，使得在对准束AB正确地聚焦到对准标记WM(或在承载对准标记WM的衬底的另一部分，例如无结构的部分-尤其是平坦部分)上时，两个检测器部分72a和72b接收到相同的光强度，与被正确地聚焦到半透明反射镜31上的衍射束相关联。然而，在将对准束AB聚焦到对准标记WM的上方或下方时，光强度将是不同的。因此可以布置两部分式检测器72以提供由第一聚焦信号和第二聚焦信号之间的差构成的差分信号，允许测量和/或控制在对准标记WM(或在承载对准标记WM的衬底的其它部分，例如无结构部分-尤其是平坦部分)上的对准束AB的聚焦。
图12显示对图11显示的另外的改进的替代方案。图12的布置可以具有比图11的布置更低的位置灵敏度(在横向上和/或纵向上)，且可以因此给聚焦系统提供改善的鲁棒性。在图12中，第二反射镜31(用于与变换透镜30协同操作来产生变换束)是半透明反射镜，与图11相类似。半透明反射镜优选地具有高的反射率和低的透明度，例如低于10％(诸如5％)的透明度。因此第二反射镜31在很大程度上反射聚焦的衍射束以产生变换束，其与参考图5和图6所描述的相同，可以因此被有效地使用。然而，第二反射镜31还透射小部分的衍射束，例如衍射束的5％的光。
焦点检测布置70设置在半透明反射镜31的后面。焦点检测布置70包括屋脊形棱镜(roof-top prism)75，所述屋脊形棱镜75被相对于半透明反射镜31上的聚焦衍射束的位置中心地定位。焦点检测布置70还包括四部分式的检测器76，其具有第一检测器部分76a、第二检测器部分76b、第三检测器部分76c和第四检测器部分76d，第一检测器部分76a被布置以提供与第一检测器部分76a上的光强度成比例的第一聚焦信号；第二检测器部分76b，被布置以提供与第二检测器部分76b上的光强度成比例的第二聚焦信号；第三检测器部分76c，被布置以提供与第三检测器部分76c上的光强度成比例的第三聚焦信号；和第四检测器部分76d，被布置以提供与第四检测器部分76d上的光强度成比例的第四聚焦信号。屋脊形棱镜75和四部分式检测器76被布置成使得两个检测器部分76a和76b以及另两个检测器部分76c和76d在对准束AB被正确地聚焦到对准标记WM(或在承载对准标记WM的衬底的另一部分上，例如无结构的部分上-尤其是平坦的部分)上时接收到相同的光强度。另外，与下面的两个检测器部分76c和76d相比，光分布在上面的两个检测器部分76a和76b之间是对称的。然而，在对准束AB被聚焦到对准标记WM的上方或下方时，光强度将是不同的且光分布将是非对称的。因此可以布置四部分式检测器76以提供表示焦点品质的差分信号，且该差分信号允许测量和/或控制对准标记WM(或在承载对准标记WM的衬底的其它部分，例如无结构的部分-尤其是平坦的部分)上的对准束AB的聚焦。
图13a和图13b显示适合用在本发明的实施例中的对准斑AS的两个实施例。图13a显示大致圆形的对准斑AS。这样大致圆形的对准斑AS可以例如通过使用球面物镜20聚焦具有大致圆形横截面的对准束来提供。这样的大致圆形的对准斑AS可以是有利的，例如因为它可以与影响具有条形结构15的对准标记WM的相对取向的相对大的公差相关联。然而，可能需要在衬底W上的相对大数量的扫描17以发现对准标记WM的部位。
图13b显示细长的、例如大致线形的对准斑AS。这样的细长对准斑AS可以例如通过使用圆柱物镜20聚焦具有大致圆形横截面的对准束来提供。这样的细长对准斑AS可以是有利的，例如因为它提供了具有大的捕获范围的对准测量系统，意思是由于其扩展属性，它允许用在承载对准标记WM的衬底的表面上的相对低密度的扫描17容易地检测对准标记WM的存在和位置，而小的圆形对准斑可能需要在衬底的表面上的相对大密度的扫描。然而，细长斑AS的使用可以与影响对准标记WM的相对取向的相对小的公差相关联。
如之前所述，在已经穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，其将束聚焦到衬底W的目标部分C上。在投影系统将图案化的束投影到衬底的目标部分上时，即将图案从图案形成装置转移至目标部分时，衬底W需要被正确地对准且辐射束B需要被正确地聚焦。已知系统典型地使用两个步骤式的程序。在第一步骤期间，衬底W被用一对准束AB扫描，用于使用一个自参考干涉仪来确定衬底W上的多个部位的相对位置，所述对准系统典型地是相对大的且昂贵的干涉仪。之后可以在随后的第二步骤期间完成精确的定位，其中通过使用在第一步骤期间确定的相对位置来将图案实际地转移至目标部分C。本发明的实施例的一个方面提供了具有对准系统的光刻设备，该对准系统包括根据本发明的实施例的多个自参考干涉仪，其中对准系统被布置以在投影系统PS将图案化的束投影到衬底W的目标部分C上时执行所述对准。
图14a和图14b示出了这一方面的实施例。图14a显示在图案化的束B在衬底上的扫描期间衬底W的俯视图。图案化的束由八个大致圆形的对准斑AS(标记为AS1，……，AS8)围绕，其由分别来自八个自参考干涉仪的八个相对应的对准束AB来提供。应当理解，不需要由恰好八个对准斑AS围绕图案化的束，也可以使用其它数量的对准斑AS。自参考干涉仪设置在投影系统PS面对衬底W的位置的附近。它们相对紧凑的尺寸可以允许将自参考干涉仪放置在这样的位置上。它们相对低的成本可以允许使用多个自参考干涉仪。对准系统可以在使用八个自参考干涉仪的投影系统的操作期间确定对准信号，并可选择地还在如之前所述地在八个自参考干涉仪装备有焦点检测布置70时确定聚焦信号。这可以允许实时对准和选择性聚焦，其可以有利于降低用于处理衬底的总的生产时间。此外，这可以避免光刻设备装配多个多余的衬底平台。其它的优点可以是改善的重叠结果和使用更紧凑和复杂度更低的对准传感器。根据本发明，不需要使用包括相对昂贵的光学部件的对准传感器，这些昂贵的光学部件需要被专门制造和定制(例如具有关于形状和纯度的特别严格的要求)。替代地，可以使用包括相对便宜的和公知的标准光学部件的对准传感器。
此外，在多个对准标记沿着衬底W上的线18设置时，例如沿着划线设置时，可以使用对准标记来沿着衬底W引导对准斑AS1，……，AS8，且由此沿着衬底W引导投影束。
图14b示出可替代的实施例，其中图案化的束B被四个线状的对准斑AS(标记为AS1，……，AS4)围绕，四个线状的对准斑AS由分别来自四个自参考干涉仪的四个相对应的对准束AB来提供。线状对准斑中的两个AS1和AS3被取向成垂直于另两个线状的对准斑AS2和AS4，允许使用用于扫描衬底的任何方向，尤其是沿“之”字型(zig-zag)方向扫描衬底，其扫描行程与后一扫描行程之间是彼此垂直的。
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(LCDs)、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。
在此处使用的术语“宽带光”和“宽带照射”包括具有多个波长范围的光，包括在可见光光谱以及在红外区域中的波长。另外，应当理解，多个范围的波长不一定是连在一起的。
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，在不背离下文所阐述的权利要求的保护范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。另外，应当理解，在本文的任何一个实施例中显示或描述的结构特征或方法步骤也可以用在其它的实施例中。在权利要求中，放置在括号之间的任何参考标记不应当诠释成限制权利要求。在整个文件中，术语“和/或”包括一个或更多的相关的被列出的项目的任一个和所有组合。
可以通过下述方面对本发明进行进一步地描述。
1.一种自参考干涉仪，所述自参考干涉仪被布置成与标记(诸如对准标记)和光刻设备一起使用，所述自参考干涉仪包括：
-光学布置(OPT)，用于由对准束(AB)产生参考束和变换束，用于输出所述参考束和所述变换束至检测器(DET)，用于引导对准束(AB)到标记(WM)上，且用于捕获从由所述标记对所述对准束的衍射产生的衍射束，其中所述衍射束包括至少一个正衍射级和至少一个相对应的负衍射级；所述光学布置包括：
·分束器(40)，用于将所述衍射束分成第一束和第二束，且用于组合和输出所述参考束和所述变换束至所述检测器(DET)，使得所述参考束中的衍射级在空间上与所述变换束中的它们的相对应的相反的衍射级重叠；
·参考系统(10，11)，用于由所述第一束产生所述参考束且用于引导所述参考束至所述分束器(40)；
·变换系统(30，31，32，60，41，10，11)，用于将所述第二束变换成所述变换束且用于引导所述变换束至所述分束器(40)；和
-检测器系统(DET)，用于接收来自所述光学布置(OPT)的在空间上重叠的参考束和变换束，和用于确定位置信号，所述检测器系统包括：
·偏振系统(80，81，83，86)，用于操控所述参考束和所述变换束的偏振，使得它们相互干涉，且用于引导干涉的所述参考束和变换束至检测器，由此形成干涉图案；和
·检测器(82，92)，用于由所述干涉图案确定位置信号。
2.根据方面1所述的自参考干涉仪，其中所述分束器(40)是偏振式分束器，所述参考系统包括推迟器(10)和第一反射镜(11)。
3.根据前述方面中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述变换系统包括透镜(30)和第二平坦反射镜(31)。
4.根据方面3所述的自参考干涉仪，其中所述变换透镜是球面透镜。
5.根据方面3所述的自参考干涉仪，其中所述变换透镜是圆柱透镜。
6.根据方面1或2所述的自参考干涉仪，其中所述变换系统包括变换反射镜(32)
7.根据方面1或2所述的自参考干涉仪，其中所述变换系统包括第二分束器(41)。
8.根据前述方面中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述检测器被布置成由在像平面中的干涉的参考束和变换束的强度变化确定位置信号。
9.根据方面1-7中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述检测器被布置成由在光瞳面中的干涉的参考束和变换束的强度变化确定位置信号。
10.根据方面3所述的自参考干涉仪，其中所述第二平坦反射镜(31)是至少部分透明的，且其中设置焦点检测布置(70)用于与穿过所述至少部分透明的第二平坦反射镜的所述变换束的部分一起使用。
11.根据方面10所述的自参考干涉仪，其中所述焦点检测布置(70)包括一端定位在所述至少部分透明的第二平坦反射镜(31)的焦点中心处的刀口(71)和两部分式的检测器(72)，其中所述刀口和所述两部分式的检测器被布置成使得在所述对准束(AB)在使用期间被正确地聚焦到所述标记(WM)上时两个检测器部分接收到相同的光强度。
12.根据方面10所述的自参考干涉仪，其中所述焦点检测布置(70)包括四部分式检测器(76)和中心地定位在所述至少部分地透明的第二平坦反射镜(31)的焦点处的屋脊形棱镜(75)，其中所述屋脊形棱镜和所述四部分式检测器被布置成使得在所述对准束(AB)在使用期间被正确地聚焦到标记(WM)上时所有四个检测器部分接收到相同的光强度。
13.根据前述方面中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述光学布置包括用于将所述对准束(AB)引导到所述标记(WM)上且用于捕获由所述标记对所述对准束的衍射所获得的衍射束的物镜(20)。
14.根据方面1至12中任一方面所述的自参考干涉仪，还包括反射镜，诸如45°的抛物面反射镜，用于引导所述对准束(AB)到所述标记(WM)上且用于捕获由所述标记对所述对准束的衍射产生的衍射束。
15.根据前述方面中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述第一束的方向垂直于所述第二束的方向，且其中所述参考系统被垂直于所述第一束的方向布置。
16.根据前述方面中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述检测器被布置以由所述干涉的参考束和变换束的强度变化确定所述位置信号。
17.根据前述方面中任一方面所述的自参考干涉仪，其中所述检测器系统(DET)被安装到所述光学布置(OPT)上。
18.一种对准系统，所述对准系统包括根据前述方面中任一方面所述的至少一个自参考干涉仪。
19.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据方面18所述的对准系统。

Claims (15)

1.一种自参考干涉仪，所述自参考干涉仪被布置成与标记，诸如对准标记，和光刻设备一起使用，所述自参考干涉仪包括：
-光学布置(OPT)，用于由对准束(AB)产生参考束和变换束，用于输出所述参考束和所述变换束至检测器(DET)，用于引导对准束(AB)到标记(WM)上，且用于捕获由所述标记对所述对准束的衍射产生的衍射束，其中所述衍射束包括至少一个正衍射级和至少一个相对应的负衍射级；所述光学布置包括：
·分束器(40)，用于将所述衍射束分成第一束和第二束，且用于组合和输出所述参考束和所述变换束至所述检测器(DET)，使得所述参考束中的衍射级在空间上与所述变换束中的它们的相对应的相反的衍射级重叠；
·参考系统(10，11)，用于由所述第一束产生所述参考束且用于引导所述参考束至所述分束器(40)；
·变换系统(30，31，32，60，41，10，11)，用于将所述第二束变换成所述变换束且用于引导所述变换束至所述分束器(40)；和
-检测器系统(DET)，用于接收来自所述光学布置(OPT)的在空间上重叠的参考束和变换束，和用于确定位置信号，所述检测器系统包括：
·偏振系统(80，81，83，86)，用于操控所述参考束和所述变换束的偏振，使得它们相互干涉，且用于引导所述干涉的参考束和变换束至检测器，由此形成干涉图案；和
·检测器(82，92)，用于由所述干涉图案确定位置信号。
2.根据权利要求1所述的自参考干涉仪，其中所述分束器(40)是偏振式分束器，所述参考系统包括推迟器(10)和第一反射镜(11)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的自参考干涉仪，其中所述变换系统包括透镜(30)和第二平坦反射镜(31)。
4.根据权利要求3所述的自参考干涉仪，其中所述变换透镜是球面透镜或圆柱透镜。
5.根据权利要求1或2所述的自参考干涉仪，其中所述变换系统包括变换反射镜(32)或第二分束器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的自参考干涉仪，其中所述检测器被布置成由在像平面或光瞳面中的干涉的参考束和变换束的强度变化确定位置信号。
7.根据权利要求3所述的自参考干涉仪，其中所述第二平坦反射镜(31)是至少部分透明的，且其中设置焦点检测布置(70)用于与穿过至少部分透明的第二平坦反射镜的所述变换束的部分一起使用。
8.根据权利要求7所述的自参考干涉仪，其中所述焦点检测布置(70)包括一端定位在所述至少部分透明的第二平坦反射镜(31)的焦点中心处的刀口(71)和两部分式的检测器(72)，其中所述刀口和所述两部分式的检测器被布置成使得在所述对准束(AB)在使用期间被正确地聚焦到标记(WM)上时两个检测器部分接收到相同的光强度。
9.根据权利要求7所述的自参考干涉仪，其中所述焦点检测布置(70)包括四部分式检测器(76)和中心地定位在所述至少部分地透明的第二平坦反射镜(31)的焦点处的屋脊形棱镜(75)，其中所述屋脊形棱镜和所述四部分式检测器被布置成使得在所述对准束(AB)在使用期间被正确地聚焦到所述标记(WM)上时所有四个检测器部分接收到相同的光强度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的自参考干涉仪，其中所述光学布置包括用于将所述对准束(AB)引导到所述标记(WM)上且用于捕获由所述标记对所述对准束的衍射所获得的衍射束的物镜(20)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的自参考干涉仪，其中所述第一束的方向垂直于所述第二束的方向，且其中所述参考系统被垂直于所述第一束的方向布置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的自参考干涉仪，其中所述检测器被布置以由所述干涉的参考束和变换束的强度变化确定所述位置信号。
13.根据前述权利要求中任一项所述的自参考干涉仪，其中所述检测器系统(DET)被安装到所述光学布置(OPT)上。
14.一种对准系统，所述对准系统包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个自参考干涉仪。
15.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据权利要求14所述的对准系统。
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