CN106170727A - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻设备，包括用于重定向辐射束例如EUV束的反射器(15)。使用控制器和定位系统控制反射器的位置。定位系统包括非补偿致动器装置(300)和用于补偿非补偿致动器装置的寄生力的补偿致动器装置(200)。定位系统和控制器可以提供反射器的更精确位置，减小反射器的变形以及减小穿过反射器传播的力的幅度。

Description

光刻设备和器件制造方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及2014年4月17日提交的EP专利申请No.14165170.3，该申请在此通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种光刻设备和一种器件制造方法。特别地，本发明涉及一种用于控制光刻设备内反射器的系统。

背景技术

光刻设备是将所期望的图案施加至衬底上、通常至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图案化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成像至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含依次图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进机，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，以及包括所谓的扫描机，其中通过当平行于或反平行于给定方向(“扫描”方向)同步扫描时沿该方向扫描图案穿过辐射束而照射每个目标部分。

为了减小电路图案特征的尺寸，必须减小成像辐射的波长。为此，正在研发使用例如具有在从约5nm至20nm范围内波长的EUV辐射的光刻设备。EUV辐射几乎被所有材料强烈吸收，因此光学系统和掩模必须是反射性的并且设备保持在低压或真空下。当所使用的成像辐射具有减小的波长也即EUV时，光刻设备内引导成像辐射的任何误差将对任何误差具有更大的影响，例如叠置误差。

发明内容

反射器用在图案化装置中以将图案图像定位在辐射束上。辐射束中的图像被投射至衬底上，其对于图像的位置高度敏感。因此，需要光刻设备内物体(例如反射器)的位置的更大的精确度以将辐射束中图案的叠置误差或任何误差维持或者甚至优选地减小至可接受水平。通常，存在需要在设备(例如光刻设备)内精确定位的许多物体，因此，在用于定位物体的控制系统的精确度上的任何改进将提供益处。

因此，期望提供一种用于控制光刻设备(尤其是使用EUV辐射的设备)中反射器和/或其他部件的位置的改进系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种光刻设备，包括：反射器；配置用于以N个自由度定位反射器的定位系统，其中N是正整数，定位系统包括M个致动器装置，每个致动器装置配置用于向反射器施加力，以及M是大于N的正整数，其中致动器装置中的至少一个是补偿致动器装置，以及致动器装置中的至少另一个是非补偿致动器装置；以及配置用于控制补偿致动器装置和非补偿致动器装置的控制器，其中配置控制器以控制补偿致动器装置以补偿非补偿致动器装置的寄生力，其中补偿致动器装置和非补偿致动器装置配置用于向在其上相同点处的物体施加力，以及配置控制器以控制补偿致动器装置以补偿非补偿致动器装置的寄生力。

根据本发明的一个方面，提供了一种设备，包括本发明的定位系统，其中设备进一步包括物体。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用本发明的定位系统补偿物体的振动的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种器件制造方法，包括经由反射器将辐射投射束投射至定位在衬底工作台上的衬底上，其中定位系统被配置为以N个自由度定位反射器，其中N是正整数，定位系统包括M个致动器装置，每个致动器装置配置用于向反射器施加力，以及M是大于N的正整数，其中致动器装置中的至少一个是补偿致动器装置并且致动器装置中的至少另一个是非补偿致动器装置；以及控制器被配置成控制补偿致动器装置和非补偿致动器装置，其中控制器被配置为控制补偿致动器装置以补偿非补偿致动器装置的寄生力，其中补偿致动器装置和非补偿致动器装置被配置用于在其上相同点处向物体施加力，以及配置控制器以控制补偿致动器装置以补偿非补偿致动器装置的寄生力。

附图说明

现在将参照附图仅借由示例的方式描述本发明的实施例，其中对应的附图标记指示对应的部件，以及其中：

-图1示出了用于本发明实施例中的光刻设备；

-图2是图1的设备的主光学路径的更详细视图；

-图3A示出了用于光刻设备的致动器装置；

-图3B示出了根据本发明实施例的补偿致动器装置和非补偿致动器装置；

-图3C示出了由图3B的致动器装置施加在反射器上的力的受力图；

-图4示出了致动器装置的代表；

-图5是用于本发明实施例中的致动器装置的详细视图；

-图6A示出了作用在光刻设备中反射器上各个点处的力；

-图6B示出了图6A的净期望力的受力图；以及

-图7示出了根据本发明实施例的反射器上点处的力。

具体实施方式

图1示意性示出了包括源聚光器设备SO的EUV光刻设备4100。设备包括：

-照明系统(照明器)EIL，配置用于调节辐射束EB(例如DUV辐射或EUV辐射)；

-支撑结构(例如掩模工作台)MT，被构造成支撑图案化装置(例如掩模或掩模版)MA并且连接至配置用于精确地定位图案化装置的第一定位器PM；

-衬底工作台(例如晶片工作台)WT，被构造成固定衬底(例如涂覆了抗蚀剂的晶片)W并且连接至配置用于精确地定位衬底的第二定位器PW；以及

-投射系统(例如反射式投射系统)PS，被配置用于将由图案化装置MA赋予辐射束的图案投射至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个裸片)上。

支撑结构MT固定图案化装置。支撑结构MT以取决于图案化装置的朝向、光刻设备的设计、以及其他条件诸如例如图案化装置是否固定在真空环境中的方式而固定图案化装置。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术以固定图案化装置。支撑结构MT可以是框架或工作台，例如，根据需要可以是固定的或可移动的。支撑结构MT可以确保图案化装置处于所需位置，例如相对于定位系统。术语“掩模版”或“掩模”的任何使用在此可以视作与更通用术语“图案化装置”同义。

在此使用的术语“图案化装置”应该广义地解释为涉及可以用于在其截面中赋予辐射束图案以便于在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意赋予辐射束的图案可以不精确对应于衬底目标部分中所需图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中正形成的器件中的特定功能层，诸如集成电路。

图案化装置的示例包括掩模和可编程镜面阵列。掩模在光刻中是广泛已知的，并且包括掩模类型诸如二元、交替相移和衰减相移，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例利用了小镜面的矩阵设置，每个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赋予图案。

光刻设备可以是具有两个或多个衬底支撑结构的类型，诸如衬底站台或衬底工作台，和/或用于图案化装置的两个或多个支撑结构。在具有多个衬底站台的设备中，所有衬底站台可以是等价并且可互换的。在实施例中，多个衬底站台的至少一个特别适用于曝光步骤并且多个衬底站台的至少一个特别适用于测量或预备步骤。在本发明的实施例中，多个衬底站台的一个或多个由测量站台替代。测量站台包括一个或多个传感器系统诸如传感器检测器和/或传感器系统的目标的至少一部分，但是并未支撑衬底。测量站台可替代用于图案化装置的衬底站台或支撑结构而在投射束中是可定位的。在该设备中，额外的站台可以并行使用，或者可以在一个或多个站台上执行预备步骤，而此时一个或多个其他站台正用于曝光。

在EUV光刻设备中，期望使用真空或低压环境，因为气体可以吸收太多辐射。可以因此借助于真空壁以及一个或多个真空泵而向整个束路径提供真空环境。

参照图1，EUV照明器EIL从源聚光器设备SO接收极紫外辐射束。以下更详细描述源聚光器设备SO。概括而言，将在EUV范围中具有一个或多个发射线的、具有至少一个元素例如氙(Xe)、锂(Li)或锡(Sn)的材料(可以称作燃料)转换为等离子体状态。这是通过采用激光束照射燃料的微滴、束流或集群而实现。得到的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，使用布置在源聚光器设备中的辐射聚光器而收集该辐射。

辐射系统的部件的不同排列是可能的。例如，激光器和源聚光器设备可以是分离的实体，例如当CO₂激光器用于为燃料激励提供激光束时。在这些情形中，激光器不应视作形成了光刻设备的一部分并且借助于包括例如合适导向镜面和/或扩束器的束输送系统而将辐射束从激光器传递至源聚光器设备。

EUV照明器EIL可以包括调节器以调节辐射束EB的角强度分布。通常，可以调节照明器光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围(通常分别称作σ-外侧和σ-内侧)。此外，EUV照明器EIL可以包括各种其他部件，诸如琢面场和光瞳镜面装置。EU照明器EIL可以用于调节辐射束EB，使其在截面中具有所需的均匀性和强度分布。

辐射束EB入射在图案化装置(例如掩模)MA上，图案化装置(例如掩模)MA固定在支撑结构(例如掩模工作台)MT上，并且由图案化装置而图案化。在从图案化装置(例如掩模)MA反射之后，辐射束EB穿过投射系统PS，其将束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器PS2(例如干涉仪装置、线性编码器或电容性传感器)，衬底工作台WT可以精确地移动，例如以便于在辐射束EB的路径中定位不同的目标部分C。类似的，第一定位器PM和另一位置传感器PS1可以用于相对于辐射束EB的路径而精确地定位图案化装置(例如掩模)MA。图案化装置(例如掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1和M2以及衬底对准标记P1、P2而对准。

所示设备可以用于以下模式中的至少一个：

1.在步进模式中，支撑结构MT和衬底工作台WT保持基本上固定，而将赋予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)。随后沿X和/或Y方向偏移衬底工作台WT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，同步地扫描支撑结构MT和衬底工作台WT，而将赋予辐射束的图案投射至目标部分C上(也即单次动态曝光)。衬底工作台WT相对于支撑结构MT的速率和方向可以由投射系统PS的缩放和图像反转特性而确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描运动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MT保持基本上固定，固定了可编程图案化装置，并且移动或扫描衬底工作台WT，此时将赋予辐射束的图案投射至目标部分C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源并且在衬底工作台WT的每次移动之后或者在扫描期间连续辐射脉冲之间如果需要的话更新可编程图案化装置。该操作模式可以易于适用于无掩模光刻，其采用可编程图案化装置，诸如如上所述类型的可编程镜面阵列。

也可以采用对上述使用模式的组合和/或改变，或者采用完全不同的使用模式。

控制系统(未示出)控制了光刻设备的整个操作并且特别地执行以下进一步所述的优化工艺。控制系统可以具体化为包括中央处理单元以及易失性和非易失性存储装置的合适编程的通用计算机。任选地，控制系统可以进一步包括一个或多个输入和输出装置，诸如键盘和屏幕，一个或多个网络连接和/或一个或多个至光刻设备各个部件的接口。应该知晓，控制计算机和光刻设备之间一对一关系并非是必须的。在本发明的实施例中，一个计算机可以控制多个光刻设备。在本发明的实施例中，多个联网计算机可以用于控制一个光刻设备。控制系统也可以配置用于控制在光刻设备形成了其一部分的光刻单元或集群中的一个或多个相关联的工艺处理装置和衬底处理装置。控制系统也可以配置用于服从光刻单元或集群的监管控制系统和/或制造厂的整个控制系统。

图2更详细地示出了EUV设备4100，包括源聚光器设备SO，EUV照明系统EIL，以及投射系统PS。源聚光器设备SO被构造并设置为使得可以在源聚光器设备SO的封闭结构4220中维持真空环境。发射等离子体4210的EUV辐射可以由放电产生的等离子体源而形成。EUV辐射可以由气体或蒸气例如Xe气体、Li蒸气或Sn蒸气而产生，其中产生等离子体4210以发射在电磁频谱的EUV范围中的辐射。等离子体4210由例如引起至少部分电离化的等离子体的放电而形成。为了高效产生辐射可以需要Xe、Li、Sn蒸气或任何其他合适气体或蒸气的例如10Pa的局部压力。在实施例中，提供受激锡(Sn)的等离子体以产生EUV辐射。

由等离子体4210发射的辐射经由任选的位于源腔室4211中开口中或背后的气体阻挡构件和/或污染物陷阱(contaminant trap)4230(在一些情形中也称作污染物阻挡构件或箔片陷阱)而从源腔室4211传入聚光器腔室4212中。污染物陷阱4230可以包括通道结构。污染物陷阱4230也可以包括气体阻挡构件，或者气体阻挡构件与通道结构的组合。进一步在此所示的污染物陷阱或污染物阻挡构件4230至少包括通道结构，如本领域所已知的那样。

聚光器腔室4212可以包括辐射聚光器CO，其可以是所谓的掠入射聚光器。辐射聚光器CO具有上游辐射聚光器侧4251和下游的辐射聚光器侧4252。穿过聚光器CO的辐射可以由光栅滤谱器4240反射以聚焦在虚源点IF中。虚源点IF通常称作中间焦点，并且源聚光器设备如此设置以使得中间焦点IF位于封闭结构4220中开口4221处或附近。虚源点IF是发出辐射的等离子体4210的成像。

随后辐射横越照明系统EIL，其可以包括琢面场镜面装置422和琢面光瞳镜面装置424，设置用于在图案化装置MA处提供辐射束421的所需角度分布，以及在图案化装置MA处提供辐射强度的所需均匀度。一旦在由支撑结构MT所固定的图案化装置MA处反射了辐射束421，形成了图案化束426并且由投射系统PS经由反射元件428、430将图案化束426成像至由衬底站台或衬底工作台WT所固定的衬底W上。

比所示更多的元件通常可以存在于照明光学器件单元IL和投射系统PS中。光栅滤谱器4240可以任选地存在，取决于光刻设备的类型。可以存在比图中所示更多镜面，例如投射系统PS中比图2中所示可以存在1至6个额外的反射元件。

如图2中所示的聚光器光学器件CO示出为具有掠入射反射器4253、4254和4255的嵌套聚光器，如同聚光器(或聚光器镜面)的示例。掠入射反射器4253、4254和4255轴向对称布置在光轴O周围，并且该类型聚光器光学器件优选地与通常称作DPP源的放电产生的等离子体源组合使用。

在现有技术中，致动器装置用于控制光刻设备内反射器的位置。每个致动器装置用于向反射器施加控制力以使得反射器将沿所需方向移动。配置每个致动器以一个自由度而控制反射器。致动器装置可以用于控制场镜面装置422、琢面光瞳镜面装置424、反射元件428和430、图案化装置MA、聚光器内反射器例如掠入射反射器4253、4254和4255的任意和/或光刻设备内任何其他镜面和/或反射器(即使未示出)。术语“镜面”在此的任何使用可以视作与更常用术语“反射器”同义。

位置控制器用于计算由每个致动器装置向物体、例如向反射器施加的所需的力。在现有技术中，一个致动器装置用于对于将要受控的反射器的每个自由度而控制反射器的位置，也即在正受控的反射器的自由度与致动器装置数目之间存在一对一关系。该关系允许完全控制反射器的位置。与自由度相同数目的致动器用在现有技术中以避免在反射器中形成任何应力。

反射器已经用作遍布本申请的示例，这是因为反射器位置的精确度有效地示出了由本发明的致动器装置所要求的精确度水平，以及精确控制设备诸如光刻设备内部件的优点。反射器可以与本申请中稍后所述的另一物体或部件交换。

与由每个致动器装置施加的所需力相比，由每个致动器装置施加的促动力之间的差异可以导致反射束方向的误差。具有不同于所需力方向的任何力分量可以称作寄生力。控制现有技术的致动器以尝试通过调节由致动器施加的力而避免寄生力。

通常由致动器装置施加的力并未完全精确地沿导致寄生力的有意设计的方向而施加。术语“寄生力”用于指代不期望的力和不期望的力矩。所施加力中的差异可以是因安装容差、磁体变化以及反射器位置所致。这些差异导致作用在反射器上的寄生力。寄生力是不在有意或期望方向上的力(和/或力矩)，同样的，寄生力正交于有意或期望的方向。

额外的，由于影响了控制反射器位置的控制回路的致动器(如以下更详细所述)的振荡模式，存在动力学效应。致动器的动态特性限制了控制回路的带宽。因此，检测到不同频率的振荡并且由控制器以不同方式将其包括至控制回路中。

现有技术中已经通过将机械容差保持较小、限制每个致动器的自由度数目(例如使用一个致动器以仅沿一个方向在反射器上施加转变力)、以及限制例如沿非促动方向的致动器与反射器之间连接的刚度来减小由于所施加力的差异所致的误差。

位置控制器可以将致动器适配为改变向反射器所施加的力，从而考虑一些上述因素。位置控制器可以确定其他致动器装置中所需的力以减小或者消除由致动器装置施加的寄生力。因此，由致动器装置在反射器上其他点处施加的力可以用于补偿另一致动器装置中寄生力。以该方式，可以分解施加至反射器的力以减小作用在反射器上的净寄生力。理想的，作用在反射器上的净寄生力是零，以使得反射器将不会沿除了所需方向之外的其他方向移动。

然而，现有技术中存在问题，这是因为现有技术改变了由致动器跨反射器施加的力，这些力穿过反射器传播。穿过反射器传播的这些力导致出现在反射器中的形变。反射器中任何形变(例如变形的反射器的形状)可以导致误差。反射器位置的误差、反射器的形变和/或反射的辐射束中的误差可以导致叠置误差、聚焦问题和/或衰退问题。特别地，叠置误差可以对所制造的衬底的质量具有显著影响。

图3A中示出了现有技术中示例性定位系统的简单模型，其示出了向反射器15施加力Fn的致动器装置100。附图示出了一个致动器装置100(M＝1)，控制其以沿一个自由度(N＝1)定位反射器15。该示例中所需的力仅沿z方向。位置控制器将用于控制由致动器装置施加的力以减小所施加的力与所需力相比的差异，也即误差。在其中使用多个致动器装置的情形中，控制器可以把由其他致动器装置施加的力包括进去。

由此可见，由致动器装置100施加的促动力Fn具有沿x方向的力分量Fpn以及沿z方向的力分量F。沿x方向的力分量Fpn是寄生力也即不期望的力，其可能引起反射器15位置的误差。

本发明致力于如上所述现有技术的问题。以下参照附图详细描述致力于这些问题的本发明的实施例。

在本发明中，提供了一种光刻设备，包括反射器以及配置用于以N个自由度(N是正整数)定位反射器的定位系统。定位系统包括M个致动器装置(M是正整数)，每个致动器装置配置用于向反射器施加力。

控制器被配置成控制致动器装置。特别地，控制器控制补偿致动器装置和非补偿致动器装置，其中控制器控制补偿致动器装置以补偿非补偿致动器装置的寄生力。

本发明的第一实施例示出在图3B中。如图3B中所示，定位系统被配置为以一个自由度(N＝1)(也即z方向)定位反射器15。在该实施例中，提供了两个致动器装置(M＝2)。在该实施例中，致动器装置之一是补偿致动器装置200，而另一致动器装置是非补偿致动器装置300。非补偿致动器装置300可以与图3A中所示致动器装置100相同，和/或可以施加与其相同的力。非补偿致动器装置300向反射器15施加力Fn，力Fn具有沿x方向的分量Fpn，以及沿作为所需力方向的z方向的分量。

在该实施例中，N是自由度数目。在本实施例中提供N个非补偿致动器装置以控制所有自由度，并且在本实施例中提供了M-N个补偿致动器装置。

在本实施例中，如图3B中所示，除了非补偿致动器装置300(等同于图3A中所示的致动器装置100)之外，还包括补偿致动器装置200。补偿致动器装置200在反射器15上施加补偿力Fc，力Fc具有在x方向上的分量Frc，以及沿z方向的分量。在本发明中，使用比受控自由度更多数目的致动器装置，也即M大于N。使用比受控的自由度更多致动器装置可以称作“过驱动(overactuation)”。

图3C示出了受力图，示出由非补偿致动器装置300施加的力Fn以及由补偿致动器装置200施加的力Fc。配置控制器50以控制补偿致动器装置200和非补偿致动器装置300以使得补偿致动器装置200补偿非补偿致动器装置300的寄生力(图3A和图3B中Fpn)。图3C的受力图示出了可以如何控制由致动器装置施加的力以减小寄生力(也即沿不期望方向、在该情形中沿x方向的力)。

如图3C中所示，在x方向上的两个力的分量相互抵消以使得沿x方向的力方向相反并且幅度相等。同样，这些力的合力是零。由补偿和非补偿致动器装置施加的力可以具有沿z方向的合力。可以控制补偿致动器装置200和非补偿致动器装置300以减小或避免寄生力(在本实施例的该示例中，在x方向上)。

在本实施例中，补偿致动器装置200和非补偿致动器装置300被配置为在其上的相同点处向反射器15施加力。在相同点处从不同装置施加力意味着可以在致动器装置和反射器15之间的接触点处分解力。因此，在接触处分解力而不是穿过反射器传播。在图3B中，正好在反射器上接触点之上示出了力以更清晰地显示力。

在相同点处施加力可以意味着多个致动器在反射器上具有非常小的接触区域，由此每个致动器装置(在该点处)在反射器上靠近并且理想地尽可能靠近由任何相邻致动器施加至反射器的力的点处施加力。以该方式，可以在“相同点”处应用来自相邻致动器装置的多个接触点。这具有与如上所示相同的优点，在相同点处分解力并且因此并未穿过镜面至其他不同点，并且取决于与反射器的接触点而局部化或控制。备选地，在相同点处施加多个力可以意味着可以配置多个致动器以在反射器上单个接触点处接触反射器。为了在单个接触点处施加力，而不是在附近多个接触点处，在相同点处的补偿致动器装置和非补偿致动器装置可以在接触反射器之前相互连接。同样的，来自补偿致动器装置和非补偿致动器装置的力可以相对于彼此分解，并且在单个接触点处沿单个方向的分解力施加至反射器。这具有的优点在于，减小反射器中应力，这是因为在反射器中分解了较少的力。

由被配置用于控制补偿致动器装置200和非补偿致动器装置300的控制器50控制致动器装置。控制器50被配置为控制补偿致动器装置200以补偿非补偿致动器装置300的寄生力。控制器50可以控制补偿致动器装置200和/或非补偿致动器装置300以在反射器15上的接触点处向反射器15施加线性力。控制器50可以控制补偿致动器装置200和/或非补偿致动器装置300以在反射器15的接触点处施加旋转力(也即力矩)。

控制器50可以使用从至少一个传感器提供的信息。传感器可以用于测量反射器15的移动和/或位置。指示了反射器15的移动和/或位置的信息可以从传感器发送至控制器50。控制器50可以在转移函数(例如反馈控制回路)中使用该信息以确定反射器15的所需位置与反射器15的真实位置的信息(例如最新)相比之间的差异。控制器50可以使用从传感器接收的信息以及任何预先存在或者基于模型存储的信息。

控制器50可以使用上述信息以确定必须施加的力，并且根据计算得到的所需力而控制补偿致动器装置200和非补偿致动器装置300。控制器50可以因此调节由致动器装置施加的力以减小反射器15位置的误差。

一个或多个传感器可以用于向控制器50提供所需的信息。相同类型传感器可以用于测量关于一个反射器15的信息。备选地，可以使用不同类型传感器。例如，传感器可以是干涉仪、编码器、电容性传感器、涡电流传感器，或者位置传感器与速率传感器的加速度计的组合。优选地，传感器是无接触的。

本发明的控制器50可以与控制光刻设备的整个操作的控制系统相同。备选地，本发明的控制器50可以不同于控制光刻设备的整体操作的控制系统。

控制器50将校准致动器装置，从而由致动器装置施加的力可以适用于减小寄生力。校准可以以数个方式进行，例如使用时域或频域校准。时域校准可以通过一次关断一个致动器装置而执行。该校准允许确定由每个致动器装置施加的力。备选地，可以通过检测在力施加至反射器15的点之间的串扰而确定力与反射器15之间的相互关系。减小通过反射器15发出至其他点的力的串扰将减小在反射器15上的寄生力。

在图4中示出了致动器装置A的简化示意。在该实施例中，每个致动器装置具有连接至反射器15和支撑框架20的致动器25。在致动器25和反射器15之间的连接可以包括弹簧。致动器25和支撑框架20之间的连接可以包括弹簧。任何连接可以包括多于一个弹簧，其彼此串联和/或并联。所有连接可以使用至少一个弹簧形成(如图5中所示)。

致动器装置A可以用于任意上述致动器装置，不论它们是补偿或者非补偿致动器装置，包括图3A和图3B的致动器装置100、200和300。在图4中所示的示意图中，致动器装置A的致动器25向反射器15施加力F。反射器15和支撑框架20之间的整体连接表示为具有刚度k的简单弹簧。参照图5更详细描述本发明的致动器装置，其示出了致动器装置A的详细示例，包括在致动器25和反射器15(反射器未示出)之间、以及在致动器25和支撑框架20之间的连接。图5中所示致动器装置A可以是上述致动器装置例如100、200或300中的任意一个。

如图5中所示，致动器装置A被建模作为连接至支撑框架20的致动器25，其中致动器具有至反射器15的弱弹簧连接，以及连接至支撑框架20的弱弹簧连接。两个支撑臂30a和30b附接至支撑框架20。致动器经由两个并联弹簧32a和32b连接至支撑臂30a。致动器经由两个并联弹簧34a和34b连接至支撑臂30b。使用串联的两个弹簧36a和36b连接至致动器。

弹簧32a、32b、34a、34b、36a和36b中的每个具有预定的刚度。弹簧的刚度相对较低，从而支撑框架20和致动器25、以及致动器25和反射器15之间的连接是弱的。具有弱连接是有益的，从而支撑框架20上的振动不会影响反射器15，并且反射器15相对于支撑框架20的位移将不导致大的力。弹簧可以具有相同或不同的刚度。

由弹簧36a和36b主导反射器15与致动器之间连接的动态关系。由于弹簧36a和36b，因此在该连接处存在不同的振荡模式。最低振荡模式是在低频弯曲模式。因为连接的低刚度，因此频率是低的，当改变反射器15的位置时频率必须保持低以减小寄生力。备选地，连接用作冲击吸收器。该模式的频率可以微调，从而可以满足反馈控制回路的带宽需求。在更高的频率的情形中，各种模式发生，因此限制了控制器50的带宽。

弹簧32a、32b、34a和34b可以是非常刚硬的，在该情形中任何反作用力将从致动器25馈送至支撑框架20。当弹簧32a、32b、34a和34b非常刚硬时，致动器25必须补偿高刚度的相对较大寄生效应。备选地，如果弹簧32a、32b、34a和34b非常弱，则它们用作反作用力的机械过滤器。通常有益的是选择弹簧32a、32b、34a和34b的刚度，从而它们在并不具有与控制器带宽干扰的谐振模式的区域中。

不同的概念可适用于确定36a和36b的最佳刚度。在现有技术中所使用的致动器的示例中，36a和36b沿促动方向是“相当”刚硬的并且沿另一方向相反地是弱的。以该方式在一个方向上从致动器向反射器15高效地传输力。在该情形中，相当刚硬意味着刚度足够高以使其并不主导控制回路的总动态行为，但是其并未太刚硬而使得寄生刚度大大提高。沿不同的方向存在弹簧硬度的最佳比率。在本发明中，可以使用相同的致动器，但是相对于现有技术在弹簧刚度的选择上存在更多自由，因为尽管刚度的提高增加了寄生力，但是本发明提供了用于减小这些寄生力的补偿致动器装置。

可以通过过驱动来减小致动器装置的动力学效应。因此，甚至可以减小在致动器与支撑框架20之间以及在致动器与反射器15之间的连接的动力学效应。可以减小由于弹簧连接所致的致动器的振荡的效应，从而可以增大反射器15的控制器50的带宽。这提高了对于反射器15的位置的控制，这如前所述减小了叠置误差。

图5中所示的致动器是洛伦兹致动器，具有线圈组件5和磁性组件10。洛伦兹致动器可以替换为根据本发明所使用的另一类型致动器。特别地，可以使用其他类型的无接触致动器，例如磁阻致动器。备选地，平面电动机可以用于提供两个致动器。

本发明的优点在于：因为控制致动器被控制为根据控制回路减小寄生力，因此机械容差较不关键。因此，减小了光刻设备内机械误差的效应，因为由致动器施加的力将在确定所需的反射器15的位置时应对这些误差，以及施加多少力。额外的，系统内任何误差减小将改进光刻设备的效率，并且将意味着设备可以以更快速率制造衬底(已经被正确地图案化)。本发明改进了成像质量。额外的，因为本发明的定位系统包括了设备内部件原始位置的任何误差，因此使用定位系统可以导致较少复杂性的组装工序，其中减小了初始定位误差的影响。

本发明实施例的变形例包括定位系统，其以较大数目(也即N大于1)的自由度控制反射器15。因此，当由定位系统所控制的自由度的数目增大时，致动器的数目M必须也增大，以使得总是存在比自由度至少多一个的致动器。使用更大数目致动器和自由度允许根据本发明而“过驱动”反射器15。

不论自由度的数目是否改变，可以改变致动器的数目。然而，如上所述，致动器的数目M必须大于自由度的数目N。

在第一实施例中，两个致动器装置在相同点处向反射器15施加力。可以改变向反射器15施加力所在的点的数目P。

在如所述的以上实施例或变形例中，可以包括额外的致动器以向反射器15施加力。额外的致动器可以在反射器15上与在第一实施例中相同点施加力。备选地，额外的致动器可以用于在反射器15上不同点施加力。即使额外的非补偿致动器装置和/或额外的补偿致动器装置在不同点处施加力，过驱动反射器15(也即当M大于N时)仍然提供益处。与当并未过驱动反射器15时相比，可以减小穿过反射器15传播的力的距离。通过过驱动反射器15，可以控制力穿过反射器15的路径。以该方式，能够在所需区域中分解穿过反射器15的力，并且避免在其他区域传播穿过反射器15的力。

描述了第二实施例，具有特定的自由度数目N、致动器装置数M、以及致动器装置向反射器15施加力的点P。

采用相似标记标识与第一实施例的部件相同或与其对应的第二实施例的部件。以下仅描述第二实施例的不同于第一实施例的方面。

第二实施例具有定位系统以六个自由度(N＝6)控制反射器15。使用九个致动器装置(M＝9)，其在三个分立点(P＝3)处向反射器15施加力。

为了比较，在图6A中示出了现有技术的反射器15的俯视图，具有向反射器15施加力的三个点。点被标记为P1、P2和P3。图6A示出了在每个点处由两个致动器(未示出)施加的力。对于图6A中所示的反射器15而言，存在三个点(P＝3)，六个自由度(N＝6)以及六个致动器装置(M＝6)，也即对于每个自由度一个致动器装置以完全控制反射器15。如果使用与自由度数目相同数目的致动器，则控制器50可以确定由致动器所需的力以分解反射器15中寄生力。在图6A中显示了在反射器15上致动器的力的现有技术的示例，其中F1、F2和F3是所需的力。采用Fpl指示寄生力，也即作用在反射器15上的不期望的力。

控制器50可以用于分别在第二和第三点处使用由致动器施加的Fr2和Fr3而改变力，以分解在反射器15上的净力，从而净寄生力是零。然而，在图6A所示的该示例中，通过反射器15分解寄生力。当辐射束从反射器15反射离开时，反射器15的变形可以导致在辐射束中图像的误差，以及辐射束的辐射角的误差。

在图6B中示出了图6A中所期望的力，图6B示出了彼此正交的力F1、F2和F3。这些指示了定位系统所控制的三个自由度。应该注意，正交力并非必须耦合至正交放置的致动器。去耦合矩阵可以用于由致动器所施加力的坐标变换。

图7示出了反射器的俯视图，其中在第一点处的力是根据本发明的第二实施例的。在该实施例中，在每个点处存在额外的补偿致动器装置。因此，例如在点P1处，两个非补偿致动器装置(未示出)可以向反射器15施加力。致动器将由控制器50控制以理想地施加F1。由非补偿致动器装置施加的力的任何误差或差异将导致图7中建模作为Fpl的寄生力。可以在相同点pl处应用补偿致动器装置(未示出)以抵消在该点处的寄生力Fpl。

通过在与非补偿致动器装置相同点处从补偿致动器装置施加力，可以在点p1处分解力，从而仅所需的力F1在该点处作用在反射器15上。点p2和p3也可以在每个点处具有两个非补偿致动器和补偿致动器以分别在那些点处分解力。

在单个点处分解力意味着并未分解穿过反射器15的寄生力。在特定点处(或在数个特定点处)分解力意味着寄生力并未传播穿过反射器15并且可以减小反射器15中的形变。这减小了反射器15的位置的任何误差以及反射器15的任何形变。

M和N可以分别是致动器装置和自由度的任何实际数目，只要M大于N。如以上实施例中所示，存在的优点是在相同点处M大于N，不论致动器装置是否被设置为通过在紧邻的数个接触点处从相邻致动器装置施加力而在相同点处施加力，或者在相同点处致动器装置是否连接并且在单个接触点处向反射器施加单个力。如在以上实施例中，具有其中N＝2并且具有M＝3的一个点，补偿致动器装置200在与两个非补偿致动器装置相同点处施加力提供了本申请中所述优点。

实施例和附图为了明晰示出了力。已经简化了这些以帮助解释由不同致动器施加在反射器15上不同点处的力。例如图3B中所示的力仅在特定方向上例如在一个平面中，然而，力可以在所有自由度中。由于反射器15上重力引起的力尚未包括在受力图和附图中。本发明的原理可以适用于更复杂的系统。此外，在附图中，已经示出了理想的合力，其中完全分解了寄生力，从而净寄生力减小至零。本发明的优点之一在于可以减小寄生力，即使并未完全分解力。

重力对于反射器15位置的影响可以取决于光刻设备内反射器15、定位系统和控制器50的布置(也即朝向)而改变。控制器50将能够通过感测反射器15的位置而分解重力效应。可以由控制器50选择性地控制特定补偿器致动器装置以向反射器15施加力以抵消作用在反射器15上的重力。

已经为了明晰目的使用了用于描述致动器装置的术语。然而，术语“补偿”和“非补偿”已经用于帮助识别控制致动器装置的方式，也即补偿致动器装置用于施加力以减小由至少一个非补偿致动器装置所施加的寄生力。控制了补偿致动器装置和非补偿致动器装置的控制器50可以控制装置以向反射器15施加特定的力。装置可以是严格相同类型的装置，装置可以是相同大小的，和/或装置可以是可互换的。在该上下文中，“可互换”意味着尽管可以控制补偿致动器装置以施加补偿力，控制器可以控制补偿致动器装置以施加非补偿力，并且装置将从此称作是非补偿致动器。同理适用于非补偿致动器装置，控制器可以改变并且控制装置以施加补偿力。

可以有益的是使用不同类型的致动器以控制一个反射器15。例如，可以有益的是使用较大的主致动器以在反射器15上实施主力，以及使用仅配置用于施加小力的较小的致动器以减小在反射器15上的寄生力。这可以是有益的，其中比如果致动器均是相同大小需要更少的体积。额外地，这可以有益于系统的动态特性。使用较小、较轻的致动器意味着较少重量连接至反射器，这导致更高的谐振频率，这可以是优点。备选地，可以有益的是控制致动器以向反射器15也即用于补偿致动器装置200施加较小幅度的力以向作为非补偿致动器装置300的反射器15施加类似大小的力。同样地，可以由相同类型和大小的致动器施加力，这可以意味着致动器装置更易于发源、替换和/或修理。

本发明可以与任何光学元件、和更具体地任何反射器组合使用，以用在光刻设备、激光器和/或源聚光器内。

使用xyz坐标系示出本发明的示图和实施例。为了明晰已经使用了该坐标系。可以改变支撑框架20、反射器15和/或定位系统的致动器装置的角度。如果需要的话可以使用不同的坐标系。

在本发明中，术语致动器已经用于涉及用于在一个自由度中控制反射器位置的装置。多个致动器可以组合在一个致动器装置内，例如其中控制了两个自由度的平面电动机致动器。因此，对于平面电动机致动器，这可以视作是相对于本发明的两个致动器。同样地，对于本发明的目的致动器的等同数目与由致动器装置控制的自由度数目相同。

根据本发明，如任意以上实施例中所述的定位系统和控制器50可以用于除了反射器之外控制光刻设备的部件的位置。可以根据任意以上实施例控制的其他部件的示例包括但不限于EUV或DUV设备的部件，例如在测量系统中，掩模工作台，衬底工作台，在激光器中或者在源聚光器中。可以应用致动器以有源地衰减部件或者控制、局部化或消散设备中的振动等等。

任意以上实施例的定位系统可以用于控制物体以衰减物体的振荡。可以通过使用定位系统以补偿物体的移动而减小物体的振动和/或振荡。这为之前所述实施例提供了如上所述的优点。

根据本发明的制造衬底W的方法包括将投射束经由反射器投射以图案化衬底W。使用定位系统和控制器50控制反射器的位置以减小当其到达衬底W时图案化束中的任何误差。制造衬底的方法可以使用如上所述任意实施例或变形例中的光刻设备。

如将知晓的，任意如上所述的特征可以与任何其他特征一起使用并且不仅是那些在本申请中所包括的明确描述的组合。

尽管已经在该文档中对于在IC制造中使用光刻设备作了具体参考，应该理解的是在此所述的光刻设备可以在制造具有微米尺度或者甚至纳米尺度特征的部件的其他应用，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。在这些备选应用的上下文中，在此术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以视作分别与更通用术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后、在例如轨道(通常施加抗蚀剂层至衬底并且显影已曝光抗蚀剂的工具)、度量工具和/或检查工具中处理在此涉及的衬底。可应用的，在此本公开可以适用于这些和其他衬底处理工具。进一步，可以多于一次处理衬底，例如以便于形成多层IC，以使得在此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。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，应该知晓的是，至少以如在此所述设备的操作方法的形式，可以除了如所述之外而实施本发明。例如，至少以设备的操作方法的形式，本发明的实施例可以采取包含了描述如上所述设备的操作方法的机器可读指令的一个或多个序列的一个或多个计算机程序的形式，或者具有存储其中的该计算机程序的数据存储媒介。进一步，机器可读指令可以具体化在两个或多个计算机程序中。两个或多个计算机程序可以存储在一个或多个不同的存储器和/或数据存储媒介上。

当由位于光刻设备的至少一个部件内的一个或多个计算机处理器读取一个或多个计算机程序时，在此所述的任何控制器可以每个或者组合地可操作。控制器可以每个或者组合地具有用于接收、处理并发送信号的任何合适的配置。配置一个或多个处理器以与至少一个控制器通信。例如，每个控制器可以包括用于执行计算机程序的一个或多个处理器，计算机程序包括用于操作如上所述设备的方法的机器可读指令。控制器可以包括用于存储这些计算机程序的数据存储媒介，和/或用于接收该媒介的硬件。因此控制器可以根据一个或多个计算机程序的机器可读指令而工作。

以上说明书意在是示意性而非限制性的。因此，对于本领域技术人员明显的是可以所述本发明做出修改而并未脱离以下阐述的权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于定位物体的定位系统，其中所述定位系统被配置为在N个自由度中定位所述物体，其中N是正整数，所述定位系统包括：

M个致动器装置，每个致动器装置被配置为向部件施加力，以及M是大于N的正整数，其中所述致动器装置中的至少一个是补偿致动器装置而所述致动器装置中的至少另一个是非补偿致动器装置；以及

控制器，被配置为控制补偿致动器装置和非补偿致动器装置，其中所述控制器被配置为控制所述补偿致动器装置以补偿所述非补偿致动器装置的寄生力，其中

补偿致动器装置和所述非补偿致动器装置被配置用于在其上的相同点处向所述物体施加力，以及所述控制器被配置为控制所述补偿致动器装置以补偿所述非补偿致动器装置的所述寄生力。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其中，另一补偿致动器装置和/或另一非补偿致动器装置被配置为向所述相同点施加力，并且所述控制器被配置为控制所述另一补偿致动器装置和/或另一非补偿致动器装置。

3.根据权利要求1或2所述的定位系统，其中，存在向所述物体施加力的P个点，其中P是小于或等于N的正整数。

4.根据权利要求3所述的定位系统，其中在相同点处N是二并且M是三，其中存在两个非补偿致动器装置和一个补偿致动器装置。

5.根据权利要求3或4所述的定位系统，其中，P是三。

6.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述控制器被配置为控制所述至少一个补偿致动器装置和至少一个非补偿致动器装置，从而在每个点处施加的净力正交于在任意其他点处施加的净力。

7.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述M个致动器装置中的任意一个包括作为洛仑兹致动器或磁阻致动器的致动器。

8.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述补偿致动器装置和所述非补偿致动器装置形成了作为平面电动机的致动器。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的定位系统，其中，使用至少一个弹簧将所述致动器连接至所述物体。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的定位系统，其中，使用至少一个弹簧将所述致动器装置连接至支撑框架。

11.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，由至少一个致动器装置施加的力是线性力或旋转力。

12.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述物体是光学元件，更优选地是反射器。

13.一种光刻设备，包括前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中所述光刻设备进一步包括物体并且所述物体是反射器。

14.一种使用前述权利要求中任一项所述的定位系统以补偿物体的振动的方法。

15.一种器件制造方法，包括将辐射的投射束经由光学元件投射至位于衬底工作台上的衬底上，其中定位系统被配置为在N个自由度中定位所述光学元件，其中N是正整数，所述定位系统包括M个致动器装置，每个致动器装置被配置用于向所述光学元件施加力，以及M是大于N的正整数，其中所述致动器装置中的至少一个是补偿致动器装置而所述致动器装置中的至少另一个是非补偿致动器装置；以及控制器被配置为控制补偿致动器装置和非补偿致动器装置，其中所述控制器被配置为控制所述补偿致动器装置以补偿所述非补偿致动器装置的寄生力，其中所述补偿致动器装置和非补偿致动器装置被配置为在所述物体上相同点处向所述物体施加力，以及所述控制器被配置为控制所述补偿致动器装置以补偿所述非补偿致动器装置的所述寄生力。