CN104756013A - 衬底定位系统、光刻设备以及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在光刻设备中定位衬底(150、160)的定位系统，该定位系统包括：第一目标台(210)，在操作区域中可移动；第二目标台(310)，在操作区域中可移动；第一位置测量系统(100.1-100.3，200.1，200.1，300.1，300.2)，被配置用于提供第一目标台和第二目标台在位于操作区域中时相对于参考的增量位置测量值，其中第一位置测量被配置用于提供第一目标台相对于参考的绝对位置测量值；第二位置测量系统(330.1，330.2)，被配置用于提供第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值，并且其中第一位置测量系统进一步被配置用于基于第一目标台相对于参考的绝对位置测量值以及第一目标相对于第二目标的绝对位置测量值来提供第二目标台相对于参考的绝对位置测量值。

Description

衬底定位系统、光刻设备以及器件制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年10月24日提交的美国临时申请61/718,094的优先权，并且将其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及衬底定位系统、光刻设备以及用于制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是将所需图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备例如可以用在集成电路(IC)的制造中。在该情形下，备选地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以被转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)上。图案的转移通常是经由向设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上成像来进行。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括其中通过一次将整个图案曝光至目标部分上而照射每个目标部分的、所谓的步进机，以及其中通过沿给定方向(“扫描”方向)通过辐射束扫描图案、同时与该方向平行或反平行同步扫描衬底而照射每个目标部分的、所谓的扫描机。也可以通过将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转移至衬底。

为了确保IC的适当操作，期望在曝光过程期间对衬底的精确定位。这样，光刻设备通常配备有一个或多个位置测量系统，以确定目标台(衬底被安装至该目标台)相对于图案形成装置的位置。作为示例，光刻设备可以设置有增量位置测量系统，例如基于编码器的测量系统或干涉仪测量系统，以用于测量目标台相对于设备的投射系统的位置。可以提供另一类似的测量系统以确定图案形成装置相对于投射系统的位置。通常，增量位置测量系统提供周期性测量信号(例如，具有与测量系统的光栅的周期对应的周期)，该周期性测量信号需要被参考或被调零以便获得绝对位置测量值。这样的参考或调零可能要求衬底台移动至特定的指定参考位置和/或可能要求对测量系统的调节。在该参考要求对衬底台的特别定位时，这可以导致设备的吞吐量损失。

发明内容

期望的是提供一种定位系统，该定位系统具有参考或调零的备选方式。因此，在本发明的一个实施例中，提供了用于在光刻设备中定位衬底的定位系统。该定位系统包括：第一目标台，在操作区域中可移动；第二目标台，在操作区域中可移动；第一位置测量系统，被配置用于提供第一目标台和第二目标台在位于操作区域中时相对于参考的增量位置测量值，其中第一位置测量被配置用于提供第一目标台相对于参考的绝对位置测量值；第二位置测量系统，被配置用于提供第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值。第一位置测量系统进一步被配置用于基于第一目标台相对于参考的绝对位置测量值以及第一目标相对于第二目标的绝对位置测量值来提供第二目标台相对于参考的绝对位置测量值。

在另一实施例中，提供了确定第二目标台相对于包括第一和第二目标台的双平台光刻设备中的参考的绝对位置的方法，该方法包括：提供第一目标台和第二目标台相对于参考的增量位置测量值；获得第一目标台相对于参考的绝对位置测量值；获得第二目标台相对于参考的增量位置测量值；获得第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值；基于第一目标台相对于参考的绝对位置测量值以及第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值来确定第二目标台相对于参考的绝对位置。

在又一实施例中，提供了用于在光刻设备中定位目标的定位系统，该系统包括：第一和第二目标台，在操作区域中可移动；第一位置测量系统，被配置用于提供(a)在第一目标和第二目标台位于操作区域中时第一目标台和第二目标台相对于参考的增量位置测量值，和(b)第一目标台相对于参考的绝对位置测量值；以及第二位置测量系统，被配置用于提供第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值，并且其中第一位置测量系统进一步被配置用于基于第一目标台相对于参考的绝对位置测量值以及第一目标相对于第二目标的绝对位置测量值来提供第二目标台相对于参考的绝对位置测量值。

附图说明

现在将参照其中对应的附标记表示对应的部件的示意性附图、仅借由示例的方式描述本发明的实施例，并且其中：

图1描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备；

图2描绘了根据本发明的一个实施例的可以应用于定位系统中的增量位置测量系统；

图3示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的定位系统；

图4a至图4f示意性地示出了根据本发明的一个实施例的定位系统的平面图，该定位系统被实施在根据本发明的一个实施例的光刻设备中；

图5示意性地示出了根据本发明的一个实施例的包括参考或调零系统的定位系统的平面图；

图6描绘了根据本发明的一个实施例的具有另一参考系统的定位系统；

图7描绘了由根据本发明的增量位置测量系统的一个实施例中的位置传感器所接收的测量束的强度。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。该设备包括：照射系统(照射器)IL，被配置用于调节辐射束B(例如，UV辐射或者EUV辐射)；支撑结构或者图案形成装置支撑件(如，掩模台)MT，被构造为支撑图案形成装置(如，掩模)MA并且连接至第一定位器PM，该定位器被配置用于根据特定参数精确地定位图案形成装置；衬底台(如，晶片台)WT，被构造为保持衬底(例如涂有抗蚀剂的晶片)W并且连接至第二定位器PW，该定位器被配置用于根据特定参数精确定位衬底；以及投射系统(如，折射投射透镜系统)PS，被配置用于将由图案形成装置MA施加至辐射束B的图案投射至衬底W的目标部分C上(例如，包括一个或多个裸片)。

照射系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其它类型的光学部件，或者其任意组合。

支撑结构支撑图案形成装置，也即承载了其重量。其以取决于图案形成装置的朝向、光刻设备的设计、以及其它条件的方式来保持图案形成装置，其它条件诸如例如图案形成装置是否被保持在真空环境中。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是框架或台，例如其根据需要可以是固定或者可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投射系统处于所需位置处。在本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以视作与更通用术语“图案形成装置”含义相同。

在本文中使用的术语“图案形成装置”应该广义地解释为涉及可以用于在辐射束的截面中对辐射束施加图案以便于在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应该注意的是施加至辐射束的图案可以不精确地对应于衬底的目标部分中的所需图案，例如如果图案包括相移特征或者所谓的辅助特征。通常，施加至辐射束的图案将对应于在目标部分中正在形成的器件中的特定功能层，诸如集成电路。

图案形成装置可以是透射或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移、和衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例采用了小镜面的矩阵布置，每个小镜面可以单独地倾斜以便于沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面在由镜面矩阵反射的辐射束中施加了图案。

在本文中使用的术语“投射系统”应该广义地解释为涵盖任何类型投射系统，包括折射、反射、反折射、磁性、电磁和静电光学系统，或其任意组合，如适合于正在使用的曝光辐射，或者适合于诸如使用沉浸液体或使用真空的其它因素。在本文中对术语“投射透镜”的任何使用可以视作与更通用术语“投射系统”含义相同。

如在此所述，设备是透射型(例如采用透射掩模)。备选地，设备可以是反射型(例如采用如上所述类型的可编程镜面阵列，或者采用反射掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双平台)或多个衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在该“多平台”机器中，附加的台或支撑件可以并行使用，或者可以对一个或多个台执行预备步骤，而使用一个或多个其它台以用于曝光。

光刻设备也可以是其中由具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖衬底的至少一部分的类型，以便于填充投射系统与衬底之间的空间。沉浸液体也可以施加至光刻设备中的其它空间，例如掩模与投射系统之间。沉浸技术在本领域中用于增大投射系统的数值孔径是众所周知的。在本文中使用的术语“沉浸”并非意味着诸如衬底的结构必须沉浸到液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投射系统与衬底之间。

参照图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是单独实体，例如当源是受激准分子激光器时。在这些情形中，源并未视作形成了光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如合适的引导镜面和/或扩束器的束输送系统BD而从源SO传递至照射器IL。在其它情形中，源可以是光刻设备的整体部分，例如当源是水银灯时。源SO和照射器IL与束输送系统BD(如果需要的话)一起可以称作辐射系统。

照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调整在照射器的光瞳面中的强度分布的至少外径向范围和/或内径向范围(通常分别称作σ-外和σ-内)。此外，照射器IL可以包括各种其它部件，诸如积分器IN和冷凝器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在辐射束的截面中具有所需的均匀性和强度分布。

辐射束B入射在被保持于支撑结构(例如掩模台)MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由图案形成装置进行图案化。在已经穿越图案形成装置(例如掩模)MA之后，辐射束B通过将束聚焦至衬底W的目标部分C上的投射系统PS。借助于第二定位器PW和定位系统IF(例如干涉仪装置，线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可以精确地移动，例如以便于在辐射束B的路径中定位不同目标部分C。定位系统IF例如可以被安装至量测框架MF，投射系统PS也可以安装至量测框架MF。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中并未明确示出)可以用于例如在从掩模库机械检索之后或者在扫描期间相对于辐射束B的路径而精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。

根据本发明的一个实施例，光刻设备可以配备有增量位置测量系统(诸如所示的系统IF)，以用于相对于投射系统PS(一般而言，相对于参考)精确地定位衬底台WT。通常，当使用增量位置测量系统时，存在调零或参考系统以便将从增量位置测量系统获得的测量信号转换成绝对位置信号。在本发明的一个实施例中，调零或参考用于指示对于增量位置测量系统正在哪个时段中测量的确定。这样的调零或参考系统因此提供了对于增量测量系统的某一时段的标注作为绝对参考。在本发明的一个实施例中，提出了一种特别适用于多平台设备(即具有两个或更多目标台的设备)的参考或调零的方式。作为这样的设备的一个示例，可以考虑双平台设备。在这样的设备中，可以提供两个目标台，每个可以被配置用于支撑衬底。这样的双平台布置使得能够并行处理两个衬底，其中在测量(例如获得衬底的高度图)第二衬底(在第二目标台上)的同时对第一衬底(在第一目标台上)进行曝光(即设置有所需的图案)。备选地，目标台之一可以是测量台。测量台可以设置有用于执行测量(诸如经过投射系统的光束的光学属性或设备的其它参数)的装备。在双平台布置的一个实施例中，一个目标台保持衬底，并且另一目标台执行测量。

在这样的布置中，在完成对第一衬底的曝光和对第二衬底的测量之后，第二目标台需要被引至投射系统下面，以便对第二衬底进行曝光。

当第二目标台(设置有待曝光的衬底)逼近其中曝光需要发生的操作区域时，目标台进入到增量位置测量系统的操作范围内。一般而言，第二目标台的位置在绝对意义上可能未知；即可能需要参考或调零以便建立第二目标台相对于投射系统PS或另一参考(例如量测系统MF)的绝对位置。根据本发明的一个实施例，第二目标台的参考或调零可以从第一目标台的位置(假设其在绝对意义上相对于参考为已知的)以及第一目标台和第二目标台之间的距离的绝对位置测量值导出。使用该方法，参考或调零无需将目标台定位至专用的参考位置。如以下将更详细阐释的那样，参考或调零可以例如在目标台的交换期间发生，即当第一目标台从位于投射系统下面移动远离而第二目标台移动至投射系统下面的位置时。备选地，参考或调零可以在交换之前或之后发生。

通常，可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精细定位)而实现支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位器PW的一部分的长冲程模块和短冲程模块实现衬底台WT的移动。在步进机的情形中(如与扫描机相反)，支撑结构(例如掩模台)MT可以仅连接至短冲程致动器，或者可以固定。图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W可以使用图案形成装置对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2而对准。尽管如所示的衬底对准标记占据了专用的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些作为划片线对准标记是已知的)。类似地，在其中多于一个裸片设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情形中，图案形成装置对准标记可以位于裸片之间。

可以在以下模式的至少一个中使用所描绘的设备：

1、在步进模式中，支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT保持基本上静止，此时施加至辐射束的整个图案一次性投射至目标部分C上(也即单次静态曝光)。衬底台WT随后沿X和/或Y方向偏移以使得可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2、在扫描模式中，支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT同步被扫描，此时施加至辐射束的图案投射至目标部分C上(也即单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速率和方向可以由投射系统PS的(缩小)放大率和成像翻转特性而确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了目标部分的高度(沿扫描方向)。

3、在另一模式中，支撑结构(例如掩模台)MT保持基本上静止，从而保持可编程图案形成装置，并且衬底台WT被移动或被扫描，此时施加至辐射束的图案投射至目标衬底C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每一次移动之后或者在扫描期间的相继辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。该操作模式可以容易地应用于无掩模光刻，其利用了诸如如上所述类型的可编程镜面阵列之类的可编程图案形成装置。

也可以采用对如上所述的使用模式的组合和/或改变或者完全不同的使用模式。

在图2中，示意性地示出了增量位置测量系统的一个实施例，该测量系统包括与光栅100.1、100.2、100.3(用作位置传感器目标)协同操作的多个位置传感器200.1、200.2，光栅100.1、100.2、100.3可以是一维或二维光栅。在所示的布置中，光栅100.1和100.2可以被安装至测量系统的公共框架120(该框架例如由零膨胀系数微晶玻璃或任何其它类型的低热膨胀材料制成)，公共框架120例如可以被安装至诸如量测框架MF的参考框架，投射系统PS(也参见图1)也被安装至投射系统PS。注意，作为具有多个光栅的备选，也可以应用单个相当大的光栅或传感器目标。在所示的实施例中，位置传感器200.1和200.2被安装至目标台210，目标台210例如可以是衬底台，衬底台被安装至定位装置220以用于通过线性电动机或致动器使目标台210相对于投射系统PS位移。所描绘的增量位置测量系统可以提供典型地作为计数器值和相位值的组合的测量信号。测量信号的相位值表示光栅或传感器目标在某一时段内的位置，而计数器表示由传感器观测的时段。为了使测量信号表示例如目标台210与投射系统PS之间的距离的绝对值，计数器值需要被设定或启动。这可以例如通过在光栅或传感器目标上提供参考标记来实现。备选地，计数器的初始值可以通过使用参考或调零系统来获得。这样的参考或调零系统可以例如包括被定位在固定的已知位置处的绝对位置测量系统。这样，当目标台210被定位在参考或调零系统的操作范围内时，增量位置测量系统可以被启动，以使得由该系统提供的位置信号表示传感器相对于传感器目标的(或者目标台相对于位置参考(例如投射系统)的)绝对位置；即传感器与传感器目标之间的距离(在给定方向上)。

这样的参考或调零系统例如可以被设置为靠近目标台的操作区域的边界，其中操作区域由可以在位于增量位置测量系统的范围内时由目标台覆盖的区域限定。

在双平台或多平台光刻设备中，可以存在转移待处理的衬底的两个或更多目标台。在这样的设备中，不同的操作区域可以被限定，其中不同的处理可以在不同的操作区域中发生。作为示例，双平台光刻设备可以包括其中测量衬底(例如记录衬底的高度图)的第一操作区域和其中对衬底进行曝光的第二操作区域。在两个操作区域中，如上所述的诸如增量位置测量系统的精确的位置测量系统可以是可用的。然而，在第一操作区域和第二操作区域的过渡期间，可能无法维持精确的位置控制。这例如可能在两个操作区域未被彼此连接时发生。诸如光栅或传感器目标的建立尺寸或目标台在操作范围之外的所需定位之类的其它限制也可以引起操作区域之间的转移，其中在第一操作区域中应用的参考或调零在第二操作区域中不再有效。

因此，支撑待曝光的衬底(例如之前已经进行了测量的衬底)的目标台在曝光过程之前可能需要参考或调零。换句话说，目标台的传感器的计数器值在操作于其中曝光发生的操作区域中时可能需要被设定或启动。在图3中示意性地示出了根据本发明的一个实施例可以如何提供这样的参考。

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的衬底定位系统的实施例。在图3中，第一位置测量系统(包括传感器目标或光栅100.1-100.3、位置传感器200.1和200.2(被安装至第一目标台210)以及位置传感器300.1、300.2(被安装至第二目标台310)的增量位置测量系统)。在所示的布置中，假设第一目标台210上的衬底150已经被处理；即已经使用投射系统PS被暴露于经图案化的辐射束。因此假设与第一目标台210相关联的传感器200.1和200.2将被参考或调零。这些传感器的位置信号因此提供了第一目标台相对于参考(诸如投射系统PS或框架MF)的绝对位置测量值。第二目标台310(其可以由类似于定位装置220的定位装置320来定位)在所示的布置中处于传感器目标或光栅100.1、100.2的如由虚线335、330指示的操作范围内。如上所述，在第二目标台进入操作区域的情况下，可能需要调零或参考。根据本发明的一个实施例，对第二目标台的这种参考或调零可以在第二目标台不靠近参考或调零系统被定位或者不使用光栅之一上的参考标记的情况下实现。相反，在根据本发明的一个实施例的衬底定位系统中，应用了第二位置测量系统，第二位置测量系统被配置用于提供第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值。作为示例，如图3中所示，第二位置测量系统330.1、330.2可以包括电容测量系统，电容测量系统具有被安装至第一目标台的电容传感器330.1和被安装至第二目标台的电容传感器330.2。第二位置测量系统的使用使得能够获得第一目标台和第二目标台之间的距离的精确的绝对值。通过向第一位置测量系统提供这一距离，可以实现对第二目标台的传感器300.1和300.2的参考和调零；这样，根据本发明的一个实施例，第一位置测量系统可以被配置用于基于第一目标台相对于参考的绝对位置测量值(例如从传感器200.1和200.2的位置测量值获得)以及第一目标相对于第二目标的绝对位置测量值(即由第二位置测量系统300.1、300.2所测量的在第一目标台和第二目标台之间的距离)来提供第二目标台相对于参考的绝对位置测量值。

注意，使用电容测量系统作为第二位置测量系统仅为一个示例。其它示例是光学测量系统，诸如基于编码器的测量系统。

使用如上所述的系统，一旦第二目标台处于第二位置测量系统300.1、300.2的操作范围内，可以在基本上没有任何延迟的情况下进行对第二目标台310的处理(更特别地对被安装至第二目标台的衬底160的处理)。

在一个实施例中，第二位置测量系统包括6DOF(自由度)测量系统。类似地，被安装至第一目标台210的传感器(示出了其中的传感器200.1和200.2)或者被安装至第二目标台310的传感器(示出了其中的传感器300.1和300.2)可以提供相应的目标台相对于参考(例如投射系统PS)的位置的6DOF测量值。为了实现这一点，每个目标台210、310可以设置有例如靠近目标台的角部被定位的4个2D传感器。

在本发明的一个实施例中，衬底定位系统进一步设置有用于对第一位置测量系统进行参考或调零的参考系统。这样的参考系统可以被提供作为备用，以防由于故障而导致第一目标台的绝对位置测量值不再有效或者可以用于对系统的初始化。

在图4a至图4f中，示出了在衬底的处理周期的各个阶段中根据本发明的一个实施例的衬底定位系统的平面图。

在图4a中，第一和第二操作区域(410、420)与第一目标台210(操作于第一操作区域中)和第二目标台310(操作于第二操作区域中)一起被示出。在第一操作区域中，可以使用水平传感器440执行测量过程，以便获得被安装至目标台310的衬底(未示出)的高度图。在第二操作区域中，使用投射系统执行对被安装在目标台210上的衬底(未示出)的曝光，基本上由附图标记430指示。目标台210和310均设置有第一位置测量系统的4个传感器450，其可以是用于与光栅或传感器目标(未示出)协同操作以确定目标台相对于参考(例如投射系统430或水平传感器440)的位置的基于2D编码器的传感器。如进一步所示，第一和第二目标台210和310设置有用于提供第一目标台相对于第二目标台的绝对位置测量值的第二位置测量系统330.1、330.2。图4b至图4f示出了其中当设置在第二目标台310上的衬底被从测量操作区域420转移至曝光操作区域410时的典型的操作顺序。注意，如上所述，在两个操作区域之间的转移期间，对目标台310的精确位置控制可能是不可用的；因此需要另一位置控制系统以实现如图4b和图4c中所示的目标台310的过渡。当目标台310和210被引至足够靠近时，如图4d所示(即协同操作构件330.1和330.2被引至操作范围内)，第一目标台的传感器450可以如上所述的那样被参考或调零。注意，这样的参考或调零也可以在图4e中所示的下一操作步骤中执行，借此执行目标台的交换，由此由目标台310从投射系统430下面替换目标台210。注意，一般而言，这样的交换无需是在两个目标台之间的同步移动。然而，在沉浸式光刻设备中，这样的同步移动提供了以下优点，被包含在目标台与投射系统之间的空间中的沉浸液体在目标台的交换期间保持被包含在该空间中。目标台之间的间隙可以被最小化，由此使得来自该空间的液体的泄露最小化。一旦已经执行了交换，目标台210可以被转移至测量区域以卸下经曝光的衬底，并且接收下一衬底。一旦例如使用水平传感器440测量了这样的下一衬底，则可以重复图4b至图4e中的循环，但是以相反顺序，即目标台将逆时针移动。

为了初始化或者以防导致第一目标台失去其参考的错误或故障，在根据本发明的一个实施例中可以提供参考或调零系统。在图5中，这样的调零系统被示意性地示出为靠近操作区域410的边界或角部。在操作区域410是其中第一定位系统需要以高精度确定第一目标台或第二目标台的位置的区域的情况下，调零系统可以在操作区域410之外。在操作区域410之外，第一目标台和第二目标台的位置可以由第一定位系统以低精确度来确定。所示的参考系统(构件500.1)被安装至目标台210，并且构件500.2被布置为靠近操作区域410的边缘。在一个实施例中，参考和调零系统可以提供构件500.1被连接至其的目标台的绝对位置测量值，优选地以6DOF。作为这样的系统的一种可能的实施方式，构件500.1可以包括3个2DOF目标，诸如隅角棱镜(corner cube)，(构件500.2的)测量束的集合被引导至隅角棱镜。类似的调零系统(构件500.1)也可以被应用于第二目标台310(未示出)。注意参考系统(500.1、500.2)的位置无需如在图5中所示。相反，可以合适地应用使得能够对第一位置测量系统进行参考的任何位置。此外，在一个实施例中，可以在第二操作区域420中应用另一参考系统(例如类似于系统500.1、500.2)，以用于对第二操作区域的第一位置测量系统进行参考或调零。

在一个实施例中，调零系统是第一位置测量系统的一部分。在该实施例中，第一位置测量系统能够在第一目标台和第二目标台位于操作区域410中时提供第一目标台和第二目标台相对于参考的增量位置测量值。第一定位测量系统也能够使用调零系统提供第一目标台相对于参考的绝对位置。

此外或者备选地，可以提供另一参考系统。图6中以示意性方式示出了另一参考系统。图6示出了位置传感器200.1中的一个。位置传感器200.1将测量束600投射到光栅中的一个上，例如光栅100.2。在测量束600的控制下，位置传感器100.2能够确定位置传感器相对于光栅100.2的位置。光栅100.2设置有光栅图案610以与测量束600交互。例如光栅610能够对测量束600进行衍射。光栅图案610是重复性光栅，例如线条图案，其中每个线条具有与相邻线条相同的厚度以及相对于相邻线条的相同距离。为了对第一定位测量系统进行参考，光栅100.2设置有参考特征620。参考特征620是与测量束600交互的特征或者特征的图案。例如，参考特征620具有如下线条，该线条具有与光栅图案610的线条不同的宽度。该宽度可以大于或小于光栅图案610的线条的宽度。参考特征620可以具有比光栅图案610的线条短或长的线条。例如，参考特征620可以具有比光栅图案620的两条线条之间的距离更靠近光栅图案610的线条的线条。参考特征620可以具有反射性或投射性的线条。参考特征620可以设置在光栅图案610上或者可以与光栅图案610单独设置。参考特征620可以具有多个线条。

当位置传感器200.1相对于光栅100.2移动时，测量束600被投射到光栅图案610上。由于光栅图案610是重复性光栅，可以预测由位置传感器200.1接收的测量束600的强度。图7中给出了一个示例。图7示出了由位置传感器200.1接收的测量束600的强度700.1。强度700.1在x位置的范围之上是常数，除了在位置x1周围。在位置x1处，强度700.1希望为710.1的值。然而，因为在位置x1处的参考特征620，强度700.1改变为较低的值720.1。在一个实施例中，强度700.1在位置x1处改变至更高的值。由于在位置x1处的强度700.1的改变，第一定位系统可以确定位置传感器200.1相对于光栅100.2的绝对位置。强度700.1可以不同于在x位置的范围之上的常数。强度700.1的线可以是正弦形状或者可以具有任何其它形状，只要可以确定强度720.1的改变。

参考特征620可以在光栅100.1、100.2和100.3中的一个或多个光栅上。例如，参考特征620在其中由第一位置测量系统以高精度确定第一目标台和第二目标台的位置的区域之外。参考特征620可以靠近或者处于其中衬底被加载到衬底台WT上的区域。可以应用多个参考特征620，例如针对每个位置传感器200.1、200.2、300.1和300.2各一个参考特征620。

关于测量第一和第二目标台之间的距离或相对位置所应用的第二位置测量系统，各种选项存在是不足为奇的。作为第一示例，可以应用电容传感器，优选地以6DOF配置。这样的电容传感器例如可以具有在10至50nm的范围内的位置精度，其足以用于对增量位置测量系统(诸如编码器测量系统)进行参考和调零。

作为第二示例，可以涉及例如包括干涉仪(诸如菲索干涉仪或者耦合腔干涉仪)的光学传感器。

作为第三示例，可以涉及基于绝对编码器的位置测量系统的使用。

在以上实施例中，传感器450被安装在目标台上，并且光栅100.1、100.2和100.3被安装至参考框架，例如量测框架MF。在备选实施例中，传感器450被安装至量测框架MF。量测框架MF可以基本上静止，例如相对于投射系统PS静止。在备选实施例中，光栅100.1、100.2和100.3中的至少一个被安装在目标台上。光栅可以被安装在目标台的底侧上。在目标台的底侧上的光栅可以基本上具有衬底的尺寸或者可以基本上覆盖整个底侧。

尽管可以在本文中对于IC制造中的光刻设备的使用做出具体参考，但是应该理解的是，在本文中所述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的导引和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员将知晓的是，在这些备选应用的上下文中，在本文中术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以视作分别与更通用术语“衬底”和“目标部分”含义相同。可以在曝光之前或之后例如在轨道(通常施加抗蚀剂层至衬底并且显影已曝光的抗蚀剂的工具)、测量工具和/或检查工具中处理在本文中涉及的衬底。可适用的，在本文中的本公开可以应用于这些和其他衬底处理工具。此外，可以多于一次处理衬底，例如以便于形成多层IC，以使得在本文中使用的术语衬底也可以涉及已经包含了多个已处理层的衬底。

尽管在光学光刻的上下文中如上所述已经对本发明实施例的使用做出了特殊参考，但是将要知晓的是本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且上下文允许其不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑结构限定了形成在衬底上的图案。图案形成装置的拓扑结构可以挤压进入被供应至衬底的抗蚀剂层，通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合固化了在衬底上的抗蚀剂。从在抗蚀剂固化之后在其中留下图案的抗蚀剂移除了图案形成装置。

在本文中使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有或约365、248、193、157或126nm的波长)以及极紫外(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。

上下文允许的术语“透镜”可以涉及各种类型光学部件的任何一个或其组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。

尽管已经如上描述了本发明的具体实施例，但是应该知晓的是除了如所述之外可以另外实施本发明。例如，本发明可以采取包含描述了如上所述方法的机器可读指令的一个或多个序列的计算机程序、或者具有其中存储了该计算机程序的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

以上描述意在为示意性并非限定性的。因此，对于本领域技术人员明显的是可以不脱离以下列出的权利要求的范围对本发明做出修改。

Claims (19)

1.一种用于在光刻设备中定位衬底的定位系统，所述定位系统包括：

第一目标台，在操作区域中可移动；

第二目标台，在所述操作区域中可移动；

第一位置测量系统，被配置用于提供所述第一目标台和所述第二目标台在位于所述操作区域中时相对于参考的增量位置测量值，其中所述第一位置测量被配置用于提供所述第一目标台相对于所述参考的绝对位置测量值；

第二位置测量系统，被配置用于提供所述第一目标台相对于所述第二目标台的绝对位置测量值，并且其中所述第一位置测量系统进一步被配置用于基于所述第一目标台相对于所述参考的所述绝对位置测量值以及所述第一目标相对于所述第二目标的所述绝对位置测量值来提供所述第二目标台相对于所述参考的绝对位置测量值。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述第一位置测量系统包括被安装至所述参考的传感器阵列、被安装至所述第一目标台的第一传感器目标以及被安装至所述第二目标台的第二传感器目标，以用于确定所述第一目标和所述第二目标台在位于所述操作区域中时相对于所述参考的位置。

3.根据权利要求1或2所述的定位系统，其中所述第一位置测量系统包括基于编码器的测量系统。

4.根据任一前述权利要求所述的定位系统，其中所述第二位置测量系统包括电容测量系统。

5.根据任一前述权利要求所述的定位系统，其中所述第二位置测量系统是6DOF测量系统。

6.根据任一前述权利要求所述的定位系统，其中所述第一位置测量系统包括被安装至所述第一目标台的第一传感器、被安装至所述第二目标台的第二传感器以及被安装至所述参考的传感器目标，以用于确定所述第一目标和所述第二目标台在位于所述操作区域中时相对于所述参考的位置。

7.根据任一前述权利要求所述的定位系统，进一步包括用于提供所述第一目标台相对于所述参考的所述绝对位置测量值的参考系统。

8.根据权利要求7所述的定位系统，其中所述第一定位系统设置有用于确定所述第一目标台和所述第二目标台中的一个目标台相对于所述参考的绝对位置的参考特征。

9.一种光刻设备，包括：

支撑件，被构造为支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的截面中向所述辐射束施加图案，以形成经图案化的辐射束；

投射系统，用于将所述经图案化的辐射束投射至衬底上；

衬底台，用于保持所述衬底；以及

根据任一前述权利要求所述的定位系统。

10.根据权利要求9所述的光刻设备，其中所述第一目标台和所述第二目标台中的至少一个目标台包括所述衬底台，其中所述参考被连接至所述投射系统。

11.根据权利要求10或11所述的光刻设备，其中所述第二位置测量系统被配置用于在交换期间测量所述第一目标台相对于所述第二目标台的位置，在所述交换期间，所述第一目标台和所述第二目标台中的在所述投射系统下面的一个目标台用所述第一目标台和所述第二目标台中的另一个目标台交换。

12.根据权利要求9、10或11所述的光刻设备，其中所述第一目标台和所述第二目标台中的至少一个目标台包括测量台。

13.一种确定第二目标台相对于包括第一目标台和所述第二目标台的光刻设备中的参考的绝对位置的方法，所述方法包括步骤：

提供所述第一目标台和所述第二目标台相对于所述参考的增量位置测量值；

获得所述第一目标台相对于所述参考的绝对位置测量值；

获得所述第二目标台相对于所述参考的增量位置测量值；

获得所述第一目标台相对于所述第二目标台的绝对位置测量值；

基于所述第一目标台相对于所述参考的所述绝对位置测量值以及所述第一目标台相对于所述第二目标台的所述绝对位置测量值，来确定所述第二目标台相对于所述参考的绝对位置。

14.一种器件制造方法，包括将经图案化的辐射束投射到衬底上，其中投射所述经图案化的束的步骤之前是使用根据权利要求1至8中任一项所述的定位系统对衬底进行定位的步骤。

15.一种用于在光刻设备中定位目标的定位系统，所述系统包括：

第一目标台和第二目标台，在操作区域中可移动；

第一位置测量系统，被配置用于提供(a)在所述第一目标和所述第二目标台位于所述操作区域中时所述第一目标台和所述第二目标台相对于参考的增量位置测量值，和(b)所述第一目标台相对于所述参考的绝对位置测量值；以及

第二位置测量系统，被配置用于提供所述第一目标台相对于所述第二目标台的绝对位置测量值，并且其中所述第一位置测量系统进一步被配置用于基于所述第一目标台相对于所述参考的所述绝对位置测量值以及所述第一目标相对于所述第二目标的所述绝对位置测量值来提供所述第二目标台相对于所述参考的绝对位置测量值。

16.根据权利要求15所述的定位系统，其中所述第一目标台和所述第二目标台被配置用于支撑衬底。

17.根据权利要求15所述的定位系统，其中所述第一位置测量系统包括基于编码器的测量系统。

18.根据权利要求15所述的定位系统，其中所述第二位置测量系统包括电容测量系统。

19.一种光刻设备，包括根据权利要求15所述的定位系统。