CN109690407B - 定位系统和光刻设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对物体进行定位的定位系统。定位系统包括工作台、平衡质量块和致动器系统。工作台用于保持物体。致动器系统被布置为在第一方向上驱动工作台，同时在与第一方向相反的第二方向上驱动平衡质量块。工作台在移动范围内在所述第一方向上可移动。当工作台正在第一方向上移动并且处于移动范围的末端处时，定位系统被布置为使工作台正面撞向所述平衡质量块。

Description

定位系统和光刻设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月13日提交的美国申请62/394,124的优先权，并且该申请以其整体内容通过引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及一种定位系统和包括定位系统的光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底上(通常是施加到衬底的目标部分上)的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(IC)。在该实例中，图案化装置(备选地被称为掩模或刻线板)可以用于生成要在IC的单独层上形成的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分裸片、一个裸片或多个裸片)。图案的转移通常是经由到在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像来进行的。通常，单个衬底将包含相继被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器和所谓的扫描仪，在步进器中，通过将整个图案一次性曝光到目标部分上来照射每个目标部分；在扫描仪中，通过由辐射束在给定方向(“扫描”方向)上扫描图案并且同时在与该方向平行或反平行的方向同步地扫描衬底来照射每个目标部分。

为了改进光刻设备的吞吐量，存在增加分别保持图案化装置和衬底的工作台的速度和加速度的趋势。通过增加工作台的速度和加速度，可以通过辐射束更快地移动衬底上的图案化装置和目标部分，所以每单位时间可以曝光更多的目标部分。

发明内容

在已知的光刻设备中，将图案成像到目标部分上的光学系统通常将图像减小因子4。这意味着图案化装置需要比衬底移动得快4倍。新的发展正在将因子4改变成更高的因子，例如，因子10。这意味着图案化装置需要比衬底移动得快10倍。

由于增加了工作台的速度和加速度，所以增加了在工作台中储存的动能的量。在紧急情况下(例如软件出错)，工作台可能会不受控制地移动并且与光刻设备的一部分相撞。光刻设备的该部分可能需要吸收工作台的部分或所有动能。

光刻设备可以吸收动能，如在美国专利申请公开号US2015/0098074中所公开的，该申请在此通过引用整体并入本文。该光刻设备具有工作台组件、反作用质量块和工作台基座。在正常使用期间，工作台组件沿着X轴、Y轴并且绕着Z轴移动。当工作台组件受力移动时，向反作用质量块施加了相等的且相反的反作用力。在紧急情况下，工作台组件被推到反作用质量块上，并且反作用质量块被推到工作台基座上，以便生成制动力以停止工作台组件和反作用质量块。

该光刻设备的缺点是，在紧急情况期间，较大的力贯穿光刻设备进行传送。较大的力的传送可能会导致光刻设备的一个或多个灵敏部件位移或振动。

例如，期望提供一种减少在紧急情况期间从定位系统传送的力的量的定位系统。

根据一个方面，提供了一种用于对物体进行定位的定位系统，该定位系统包括：工作台、平衡质量块和致动器系统。工作台用于保持物体。致动器系统被布置为在第一方向上驱动工作台，同时在与第一方向相反的第二方向上驱动平衡质量块。工作台在移动范围内在第一方向上是可移动的。当工作台正在第一方向上移动并且处于移动范围的末端处时，定位系统被布置为使工作台正面撞向平衡质量块。

根据另一方面，提供了一种光刻设备，该光刻设备包括本文描述的定位系统、支撑结构、衬底台和投影系统。支撑结构被构造为支撑图案化装置。图案化装置能够在辐射束的横截面中向辐射束赋予图案以形成图案化辐射束。衬底台被构造为保持衬底。投影系统被配置为将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上。定位系统的工作台包括支撑结构和衬底台中的一种。定位系统的物体包括图案化装置和衬底中的一种。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式来描述实施例，在附图中，对应的参考符号指示对应的部分，并且在附图中：

图1描绘了根据一个实施例的光刻设备；

图2描绘了根据一个实施例的定位系统；

图3描绘了图2的定位系统的详细视图。

图4描绘了根据另一实施例的定位系统。

图5描绘了根据另一实施例的定位系统。

图6描绘了根据另一实施例的定位系统。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据一个实施例的光刻设备。光刻设备包括照明系统IL、支撑结构MT、衬底台WT和投影系统PS。照明系统IL被配置为调节辐射束B。支撑结构MT被构造为支撑图案化装置MA并且被连接至第一定位定位系统PM，该第一定位系统PM被配置为根据某些参数准确地定位图案化装置MA。衬底台WT被构造为保持衬底W(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)并且被连接至第二定位系统PW，该第二定位系统PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底W。投影系统PS被配置为将由图案化装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。

照明系统IL可以包括多种类型的光学部件，诸如折射型、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何组合，以用于引导、成形或控制辐射。

照明系统IL从辐射源SO接收辐射束B。辐射源SO和光刻设备可以是分开的实体，例如，当辐射源SO是准分子激光器时。在这种情况下，辐射源SO不被认为是形成光刻设备的一部分，并且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的光束递送系统BD，辐射束B从辐射源SO被传递到照明系统IL。在其它情况下，辐射源SO可以是光刻设备的组成部分，例如，当辐射源SO是汞灯时。辐射源SO和照明系统IL(如果需要，连同光束递送系统BD一起)可以被称为辐射系统。

照明系统IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调节在照明系统IL的光瞳平面中的强度分布的至少外径向范围和/或内径向范围(通常分别被称为σ-外和σ-内)。另外，照明系统IL可以包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照明系统IL可以用于调节辐射束B，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

本文使用的术语“辐射束”涵盖所有类型的电磁辐射(包括紫外(UV)辐射(例如，具有为或约为365、355、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)。

支撑结构MT按照取决于图案化装置MA的定向、光刻设备的设计、以及其它条件(诸如，例如，图案化装置MA是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案化装置MA。支撑结构MT可以使用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案化装置MA。支撑结构MT可以是框架或台，例如，根据需要，其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MA处于期望位置中，例如，相对于投影系统PS。

本文使用的术语(图案化装置)应该被广义地理解为是指可以用于在辐射束的横截面中向辐射束赋予图案以便在衬底W的目标部分C中产生图案的任何装置。应该注意，赋予辐射束B的图案可以不完全对应于在衬底W的目标部分C中的期望图案，例如，如果该图案包括相移特征或所谓的抗蚀剂特征。通常，赋予辐射束B的图案将会对应在目标部分C中产生的器件(诸如集成电路)的特定功能层。

图案化装置MA可以是透射型或反射型的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻术中是众所周知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、和衰减相移掩模类型等掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，各个小反射镜可以单独地被倾斜，以便在不同方向上对入射的辐射束进行反射。倾斜的反射镜子在被反射镜矩阵反射的辐射束B中赋予图案。

本文使用的术语“投影系统”应该被广义地理解为涵盖任何类型的投影系统，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者其任何组合，以适合所使用的曝光辐射或其它因素，诸如浸液的使用或真空的使用。

如此处所描绘的，光刻设备是透射型的(例如，采用透射型掩模)。备选地，光刻设备可以是反射型的(例如，采用上面提到的类型的可编程反射镜阵列、或采用反射型掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双工作台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个图案化装置支撑台)的类型。在这种“多工作台”机器中，可以并行地使用附加的台，或者可以在一个或多个其它台正被用于曝光的同时，在一个或多个台上执行预备步骤。可以布置附加的台来保持至少一个传感器，而不是保持衬底W。至少一个传感器可以是用于测量投影系统PS的特性的传感器、用于检测在图案化装置MA上的标记物相对于传感器的位置的传感器、或者可以是任何其它类型的传感器。附加的台可以包括清洁装置，例如，用于清洁投影系统PS的一部分或光刻设备的任何其它部分。

光刻设备还可以是如下类型：其中，可以用具有相对较高折射率的液体(例如，水)来覆盖衬底W的至少一部分，以便填充在投影系统PS与衬底W之间的空间。还可以向光刻设备中的其它空间(例如，在图案化装置MA与投影系统PS之间)施加浸液。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径，在本领域中是众所周知的。本文使用的术语“浸没”并不意味着结构(诸如衬底W)必须被淹没在液体中，相反，仅意味着在曝光期间液体位于投影系统PS与衬底W之间。

辐射束B入射在被保持在支撑结构MT上的图案化装置MA上，并且被图案化装置MA图案化。在已经横穿支撑结构MT的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位系统PW和位置传感器IF(例如，干涉装置、线性编码器或电容式传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。相似地，第一定位系统PM和另一位置传感器(未在图1中明确描绘)可以用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案化装置MA，例如，在从掩模库进行机械检索之后或在扫描期间。通常，可以借助于形成第一定位系统PM的一部分的长行程模块和短行程模块来实现支撑结构MT的移动。长行程模块以有限的准确度(粗略定位)提供支撑结构MT在较大范围内的移动，而短行程模块以高准确度(精细定位)提供支撑结构MT在较小范围内相对于长行程模块的移动。相似地，可以使用形成第二定位系统PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT的移动。在步进器的情况下(与扫描仪相反)，支撑结构MT可以仅连接至短行程致动器，或者可以是固定的。

可以使用图案化装置对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐图案化装置MA和衬底W。虽然如图所示的衬底对齐标记P1、P2占据了专用的目标部分，但它们可以位于目标部分C之间的空间中。当衬底对齐标记P1、P2位于目标部分C之间的空间中时，它们被称为划线槽对齐标记。相似地，在图案化装置MA上设置有多于一个的裸片的情形下，图案化装置对齐标记M1、M2可以位于裸片之间。

所描绘的设备可以在以下模式中的至少一种模式下使用：

在第一模式(步进模式)下，在将赋予辐射束B的整个图案一次性投影到目标部分C上时，支撑结构MT和衬底台WT被保持为基本上静止(即，单次静态曝光)。然后使衬底台WT在X和/或Y方向上偏移，使得可以曝光不同的目标部分C。在步进模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

在第二模式(扫描模式)下，在将赋予辐射束B的图案投影到目标部分C上时，支撑结构MT和衬底台WT被同步地扫描(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)特性和图像反转特性来确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分C的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度确定了目标部分C的高度(在扫描方向上)。

在第三模式下，在将赋予辐射束B的图案投影到目标部分C上时，支撑结构MT被保持为基本上静止，从而保持可编程图案化装置MA，并且衬底台WT被移动或扫描。在该模式下，通常采用脉冲辐射源，并且，在每次移动衬底台WT之后或者在扫描期间的相继辐射脉冲之间，根据需要来更新可编程图案化装置MA。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程图案化装置(诸如，上面提到的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。

光刻设备还包括控制所描述的致动器和传感器的控制单元。控制单元还包括信号处理和数据处理能力，以实现与光刻设备的操作相关的期望计算。在实践中，控制单元将被实现为许多子单元的系统。各个子单元可以操作实时数据获取、处理、和/或光刻设备内的部件的控制。例如，一个子单元可以专用于第二定位系统PW的伺服控制。分立的子单元可以操作短行程模块和长行程模块、或不同的轴。另一子单元可以专用于位置传感器IF的读出。光刻设备的总体控制可以由中央处理单元控制，该中央处理单元与子单元通信，与操作者通信，并且与光刻制造工艺中涉及的其它设备通信。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变型、或完全不同的使用模式。

图2描绘了定位系统200，该定位系统200可以包括第一定位系统PM或第二定位系统PW。定位系统200被配置为对物体(例如，图案化装置MA或衬底W)进行定位。定位系统200包括工作台210、平衡质量块220和致动器系统230。工作台210被配置为保持物体。致动器系统230被布置为在第一方向上驱动工作台，同时在与第一方向相反的第二方向上驱动平衡质量块220。第一方向可以是+x方向。第二方向可以是-x方向。工作台210在移动范围240内在第一方向上可移动。定位系统200被布置为：当工作台正在第一方向上移动并且处于移动范围240的末端250处时，使工作台210正面撞向平衡质量块220。

定位系统200可以包括用于支撑平衡质量块220的基架260。平衡质量块220在第二方向上相对于基架260可移动。当致动器系统230提供驱动力以在第一方向上移动工作台210时，驱动力产生反作用力。与驱动力相比，反作用力具有相等的大小和相反的方向。所以，当致动器系统230在第一方向上移动工作台时，平衡质量块220在第二方向上被移动。由于动量守恒，所以工作台210的速度与平衡质量块220的速度之比等于工作台210的质量与平衡质量块220的质量之比的倒数。通常，平衡质量块220具有比工作台210明显更大的质量，例如，5倍或10倍或20倍更大的质量。因此，平衡质量块220的速度明显低于工作台210的速度。

工作台210具有第一表面。当工作台210在第一方向上移动时，第一表面形成前表面280。前表面280可以是前沿表面。前表面280可以是沿着第一方向最靠近平衡质量块220的表面。平衡质量块220具有第二表面290。工作台210被布置为利用前表面280撞向第二表面290。可以认为工作台210正面撞向平衡质量块220与工作台210利用前表面280撞向平衡质量块220的第二表面290相同。

当工作台210在第一方向上移动时，由于动量守恒，所以平衡质量块220在第二方向上移动。可能会发生紧急情况，例如软件出错、位置控制器故障、位置测量出错等。在这种紧急情况期间，工作台210可能会在第一方向上继续移动，直到工作台210到达移动范围240的末端250。在末端250处，工作台210利用前表面280撞向第二表面290。图3更详细地描绘了当工作台210利用前表面280撞向第二表面290时的情形。

图3描绘了工作台210撞向平衡质量块220。前表面280具有用于与第二表面290相接触的接触区域310。当接触区域310与第二表面290相接触时，第二表面290在接触区域310上施加碰撞力320。碰撞力320使工作台210在第一方向上的移动减速。在仅存在一个接触区域310并且仅存在一个碰撞力320的情况下，碰撞力320等于合成碰撞力。在一个实施例中，存在多于一个的接触区域310，并且因此存在多于一个的碰撞力320。在该实施例中，合成碰撞力是单个力，该单个力是通过将所有碰撞力320组合成单个力使得合成碰撞力对工作台210的效果与碰撞力320对工作台210的效果相同而得到的。当工作台210被视为刚性本体时，效果可以是相同的。

当工作台210撞向平衡质量块220时，合成碰撞力使工作台210在第一方向上减速，并且还使平衡质量块在第二方向上减速。因为工作台210和平衡质量块220彼此相撞，所以工作台210和平衡质量块220的组合的动量守恒。因此，传送到基架260的合成碰撞力的量较小，或者甚至为零。由于与工作台210以及与平衡质量块220的连接，诸如线和软管，一定量的合成碰撞力仍然可能会被传送到基架260。因为传送到基架260的合成碰撞力的量较小，因此，被连接至基架260的一个或多个灵敏部件不受合成碰撞力的影响。这样，例如，可以防止投影系统PS的光学部件在工作台210撞向平衡质量块220期间发生位移。光学部件可以被安装在投影系统PS中光学支架上。在光学支架中或在投影系统PS中，光学部件可以具有仔细设置的定向和/或位置。如果大的合成碰撞力将被传送到基架260，则可能会失去仔细设置的定向和/或位置。可以存在光刻设备的一个或多个其它部件受益于传送到基架260的合成碰撞力的有限量。这种一个或多个其它部件可以包括在投影系统PS与衬底W之间提供浸液的供应系统和/或位置测量系统。位置测量系统可以包括标尺以及与标尺配合的编码头。标尺或编码头可以被联接至基架260。

位置测量系统可以包括多个编码头。多个编码头被布置在编码头框架上。编码头框架可以被联接至基架，例如经由度量框架。当工作台210处于移动范围240内的第一位置时，使用多个编码头的第一子集来确定工作台210的位置。当工作台210移动到移动范围240内的第二位置时，位置测量系统切换到多个编码头的第二子集。第二子集具有与第一子集不同的至少一个编码头。通过从第一子集切换到第二子集，工作台210可以移出编码头的测量范围并且进入另一编码头的测量范围。在从第一子集切换到第二子集期间，位置测量系统可以使用第一子集和第二子集两者来确定工作台210的位置。

可以设置中间框架，并且该中间框架可以被联接至基架260。中间框架可以支撑光刻设备的一个或多个部件，诸如标尺、编码头、供应系统和/或投影系统PS。中间框架可以与基架260动态地隔离。中间框架可以将编码头支撑在工作台210的第一侧上，而投影系统PS位于工作台210的与第一侧相对的第二侧上。

工作台210具有如图3指示的第一重心330。碰撞力320可以平行于第一方向，例如x方向。在一个实施例中，第一重心330和碰撞力320平行于第一方向对齐。例如，第一重心330和碰撞力320沿着x轴对齐，如图3中的虚线所指示的。备选地或附加地，第一重心330和碰撞力320沿着y轴对齐。当将第一重心330和碰撞力320平行于第一方向对齐时，减小了在工作台210与平衡质量块220之间的碰撞期间生成的扭矩的量。通过减小扭矩的量，更少的振动被传送到基架260。当工作台210仅具有一个接触区域310时，碰撞力320与合成碰撞力相同。当工作台210包括多个接触区域310时，多个碰撞力320共同形成合成碰撞力。合成碰撞力可以平行于第一方向。第一重心330和合成碰撞力平行于第一方向对齐，例如沿着x轴和/或沿着y轴。

图4示出了在一个实施例的xy平面上的视图。图4示出了工作台210利用接触区域310撞向平衡质量块220。在接触区域310处，通过平衡质量块220在工作台210上施加碰撞力320，以使工作台210减速。平衡质量块220具有第二重心400。在一个实施例中，第一重心330、合成碰撞力和第二重心400对齐，例如平行于第一方向对齐。在工作台210仅具有一个接触区域310的情况下，合成碰撞力与碰撞力320相同。在工作台210具有多个接触区域310的情况下，合成碰撞力由在接触区域310上的碰撞力320组合形成。将第一重心330、合成碰撞力和第二重心沿着第一方向对齐可以具有的益处是：在工作台210撞向平衡质量块220的情况下，基本上不会向平衡质量块220施加动量。通过避免向平衡质量块220施加动量，平衡质量块220不被倾斜，例如沿着y轴或沿着z轴倾斜。平衡质量块220的倾斜可能会使得平衡质量块220将振动引入基架260中。

图5示出了在另一实施例的xy平面上的视图。工作台210包括致动器系统230，以在第一方向上驱动工作台210。致动器系统230包括第一致动器231和第二致动器232。在该实施例中，第一致动器231和第二致动器232被布置在工作台210的相对侧上。平衡质量块220包括多个平衡质量块部分，在本实施例中是第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222。各个平衡质量块部分可以在第二方向上相对于彼此是可移动的。第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222可以在第二方向上相对于彼此是可移动的。第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222在第二方向上相对于工作台210是可移动的。第一平衡质量块部分221具有第三重心501。第二平衡质量块部分222具有第四重心502。当将工作台210和平衡质量块220视为动态系统时，第三重心501和第四重心502可以被组合，并且可以由组合重心500来表示。组合重心500形成第二重心400。在本实施例中，第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222具有相同的尺寸和质量，所以组合重心500在第一平衡质量块部分221与第二平衡质量块部分222之间的中间处。

工作台210设置有两个接触区域310。在碰撞期间，合成碰撞力520由第一碰撞力321和第二碰撞力322形成。第一重心330沿着第一方向与合成碰撞力520对齐。第一重心330、合成碰撞力520和组合重心500(其形成第二重心400)沿着第一方向对齐。在图5的实施例中，第一重心330、合成碰撞力520和第二重心400沿着x方向对齐。备选地或附加地，第一重心330、合成碰撞力520和第二重心400沿着y方向对齐。工作台210可以同时撞向第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222；或者可以首先撞向第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222中的一个平衡质量块部分，并且然后撞向第一平衡质量块部分221和第二平衡质量块部分222中的另一平衡质量块部分。

第一致动器231和第二致动器232中的每个致动器被布置为生成第一方向上的驱动力。由第一致动器231生成的驱动力可以使第一平衡质量块部分221在第二方向上移动。由第二致动器232生成的驱动力可以使第二平衡质量块部分222在第二方向上移动。由第一致动器231生成的在第一方向上的驱动力和由第二致动器232生成的在第一方向上的驱动力共同形成合成驱动力530，以在第一方向上驱动工作台210。合成驱动力530被提供在力心540处。力心540和第一重心330沿着第一方向对齐。在一个实施例中，力心540、第一重心330和第二重心400沿着第一方向对齐。在一个实施例中，力心540、第一重心330、第二重心400和合成碰撞力520沿着第一方向对齐。力心540、第一重心330、第二重心400和合成碰撞力520可以在xy平面、xz平面、或xy平面和xz平面两者中沿着第一方向对齐。

致动器系统230可以包括多个线圈和多个磁铁。多个线圈可以与多个磁铁配合产生电磁力以驱动工作台210。在一个实施例中，多个线圈沿着第一方向被布置在工作台210或平衡质量块220上。多个磁铁被布置在工作台210和平衡质量块220中的另一个上。例如，第一致动器231具有多个线圈(即电线圈)，这些线圈被布置为沿着x轴。多个线圈可以被换向，所以工作台210可以在大移动范围240内相对于平衡质量块220移动。由于大的移动范围240，工作台210具有大的空间来加速以及实现高速度。在紧急情况下，高速可能会导致工作台210猛烈撞击。在一个实施例中，定位系统200能够吸收猛烈的撞击，并且能够限制传送到基架260的力的量。

定位系统200可以包括碰撞缓冲件，其中，碰撞缓冲件形成接触区域310和/或第二表面290。碰撞缓冲件可以是工作台210的一部分、平衡质量块220的一部分、或者工作台210和平衡质量块220两者的一部分。例如，碰撞缓冲件包括弹性元件和碰撞构件。弹性元件将碰撞构件连接至平衡质量块220。在一个实施例中，碰撞构件形成第二表面290，以在撞击期间与接触区域310相接触。备选地或附加地，弹性元件将碰撞构件连接至工作台210。在该情况下，碰撞构件可以形成接触区域310。碰撞缓冲件可以包括弹簧和阻尼器的组合，以提供弹性元件并且消耗工作台210的动能。

弹性元件可以包括弹簧和/或阻尼器。碰撞缓冲件被布置为通过将碰撞力320提供在碰撞距离内来限制碰撞力320。碰撞距离越长，碰撞力320可以越低。当碰撞距离足够大时，碰撞缓冲件能够完全阻止工作台210在第一方向上移动。碰撞缓冲件可以被布置为在基本上整个碰撞距离内提供恒定的碰撞力320。

碰撞缓冲件可以被布置为：当工作台210撞向平衡质量块220时，以最大碰撞减速度使工作台210减速。例如，弹性元件的尺寸可以被设计为具有合适的刚度，以实现最大碰撞减速度的期望值。高的刚度将引起最大碰撞减速度的高值，即，快速减小工作台210的速度。低的刚度将引起最大碰撞减速度的低值，即，缓慢减小工作台210的速度。

致动器系统230被布置为使工作台210以最大驱动加速度加速。最大驱动加速度可以由合成驱动力530的最大值和工作台210的质量来确定。最大碰撞减速度和最大碰撞加速度可以彼此基本相等。工作台210被设计为在最大驱动加速度期间具有可接受的应力和应变。通过将最大碰撞减速度设置为基本等于最大驱动加速度，工作台210在碰撞减速度期间可以具有可接受的应力和应变，而碰撞距离被最小化。

工作台210可以包括短行程模块和长行程模块。致动器系统230被布置为相对于平衡质量块220移动长行程模块。长行程模块被布置为相对于长行程模块移动短行程模块。短行程模块被配置为保持物体。长行程模块包括前表面280。长行程模块包括具有接触区域310的前表面280。长行程模块被布置为当长行程模块正在第一方向上移动并且处于移动范围240的末端250时撞向平衡质量块220。在一个实施例中，短行程模块包括前表面280。短行程模块可以被布置为当短行程模块正在第一方向上移动并且处于移动范围240的末端250时撞向平衡质量块220。在一个实施例中，短行程模块和长行程模块两者都被布置为撞向平衡质量块220。备选地，短行程模块可以被布置为撞向长行程模块。

平衡质量块220可以被布置为支撑工作台210。在一个实施例中，工作台210由基架260或任何其它合适的框架支撑。平衡质量块220可以被布置为支撑长行程模块和/或短行程模块。

图6(作为俯视图)中示出了另一实施例。平衡质量块220在xy平面中围绕工作台210。xy平面可以平行于衬底W的表面。衬底W的表面具有目标部分C。工作台210被设置有8个碰撞缓冲件。平衡质量块220具有表面690a、690b、690c和690d，各个表面面朝工作台210。当工作台210在+x方向上移动时，表面680形成前表面280，并且平衡质量块220在-x方向上移动。当工作台210在+x方向上移动并且撞向平衡质量块220时，表面680a撞向表面690a，表面690a形成第二表面290。当工作台210在-x方向上移动时，表面680b形成前表面280，并且平衡质量块220在+x方向上移动。当工作台210在-x方向上移动并且撞向平衡质量块220时，表面680b撞向表面690b，表面690b形成第二表面290。当工作台210在+y方向上移动时，表面680c形成前表面280，并且平衡质量块220在–y方向上移动。当工作台210在+y方向上移动并且撞向平衡质量块220时，表面680c撞向表面690c，表面690c形成第二表面290。当工作台210在-y方向上移动时，表面680d形成前表面280，并且平衡质量块220在+y方向上移动。当工作台210在-y方向上移动并且撞向平衡质量块220时，表面680d撞向表面690d，表面690d形成第二表面290。

图6示出了沿着y方向彼此相隔一定距离的两个表面680a。具有沿着y方向彼此相隔一定距离的两个表面680a的益处是：当工作台210与表面690a相撞时，碰撞缓冲件可以阻止工作台210的Rz旋转(绕着z方向的旋转)。相似地，当工作台210与表面690b相撞时，碰撞缓冲件可以阻止工作台210的Rz旋转，这是因为两个表面680b沿着y方向彼此相隔一定距离。相似地，当工作台210与表面690c相撞时，碰撞缓冲件可以阻止工作台210的Rz旋转，这是因为两个表面680c沿着x方向彼此相隔一定距离。相似地，当工作台210与表面690d相撞时，碰撞缓冲件可以阻止工作台210的Rz旋转，这是因为两个表面680d沿着x方向彼此相隔一定距离。

在上述实施例中，仅描绘了单个工作台210。替代单个工作台210，多个工作台210可以被布置在定位系统200中，例如两个或三个工作台210。多个工作台210可以共用平衡质量块220。多个工作台210中的每个工作台的合成驱动力530可以被施加到平衡质量块220。由于动量守恒，平衡质量块220的移动取决于多个工作台210的移动。例如，在一个工作台210在+x方向上移动并且另一个工作台在-x方向上移动的情形下，平衡质量块220可以保持静止。所以，即使致动器系统230被布置为在第一方向上驱动工作台210中的一个工作台210而在与第一方向相反的第二方向上驱动平衡质量块，这也不意味着平衡质量块在所有情形下都会在第二方向上移动。

平衡质量块220可以经由一个弹性元件或经由多个弹性元件被基架260支撑。弹性元件可以在第二方向上(例如沿着x方向)是有弹性的。弹性元件在另一方向(例如z方向)上可以是刚性的或基本上刚性的。备选地，弹性元件在x、y和z方向上是有弹性的。平衡质量块可以由轴承支撑，诸如一个或多个气体轴承，例如一个或多个空气轴承、一个或多个滚珠轴承或一个或多个滑动轴承。

实施例中描述的工作台210可以被布置为支撑物体。物体可以是图案化装置MA或衬底W。物体可以是投影系统PS的光学部件，诸如反射镜或透镜。工作台210可以在目标部分C的曝光期间移动光学部件。

虽然在本文中可以具体地参考光刻设备在制造IC方面的使用，但应该理解，本文描述的光刻设备可以具有其它应用，诸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(LCD)、薄膜磁头等。技术人员会将认识到，在这种替代应用的背景下，本文中的术语“晶片”或“裸片”的任何使用都可以被视为分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、度量工具和/或检验工具中。在适用情况下，可以将本文的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。进一步地，衬底W可以被处理多于一次，例如以便产生多层IC，使得本文使用的术语衬底W也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

虽然上面已经描述了本公开的具体实施例，但是要认识到，可以按照与所描述的方式不同的方式来实践本公开。例如，本公开可以采用包含描述了上面公开的方法的机器可读指令的一个或多个序列的计算机程序、或者其中存储有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。

虽然上面在光学光刻的上下文中已经具体地参考了本发明的实施例的使用，但是要认识到，本发明可以用在其它应用(例如压印光刻术)中，并且在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案化装置MA中的形貌限定了在衬底上产生的图案。图案化装置的形貌可以被压入到被提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂被固化之后，将图案化装置MA移出抗蚀剂，从而在抗蚀剂中留下图案。

上述描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对本领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对本发明进行修改。

Claims (14)

1.一种用于对物体进行定位的定位系统，所述定位系统包括：

工作台，被配置为保持所述物体，所述工作台在移动范围内在第一方向上是可移动的；

平衡质量块；

位置测量系统，包括多个编码头；以及

致动器系统，被配置为在所述第一方向上驱动所述工作台，同时在与所述第一方向相反的第二方向上驱动所述平衡质量块，其中当所述致动器系统提供用于驱动所述工作台的驱动力时，与所述驱动力相对应的反作用力被产生，以用于驱动所述平衡质量块；

其中，当所述工作台正在所述第一方向上移动、并且处于所述移动范围的末端处时，所述定位系统被布置为使所述工作台正面撞向所述平衡质量块，

其中所述位置测量系统包括所述多个编码头的第一子集，以当所述工作台处在第一位置时确定所述工作台的位置，并且其中所述位置测量系统包括所述多个编码头的第二子集，以当所述工作台处在第二位置时确定所述工作台的所述位置；

其中所述工作台具有第一表面，当所述工作台在所述第一方向上移动时所述第一表面形成前表面，所述平衡质量块具有第二表面，并且所述工作台被布置为利用所述前表面撞向所述第二表面，并且

其中：

所述前表面具有用于与所述第二表面接触的接触区域，

所述工作台具有第一重心，

当所述接触区域与所述第二表面接触时，所述第二表面在所述接触区域上施加碰撞力，以及

所述第一重心和合成碰撞力平行于所述第一方向对齐。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述第二子集具有与所述第一子集不同的至少一个编码头。

3.根据权利要求1或2所述的定位系统，其中在从所述第一子集切换到所述第二子集期间，所述位置测量系统使用所述第一子集和所述第二子集两者来确定所述工作台的所述位置。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的定位系统，其中所述致动器系统包括沿着所述第一方向被布置在所述工作台或者所述平衡质量块上的多个线圈。

5.根据前述权利要求中的一项所述的定位系统，其中所述工作台进一步包括短行程模块和长行程模块，所述致动器系统被布置为相对于所述平衡质量块移动所述长行程模块，所述长行程模块被布置为相对于所述长行程模块移动所述短行程模块，所述短行程模块被配置为保持所述物体，并且所述短行程模块和/或所述长行程模块包括所述前表面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中所述平衡质量块具有第二重心，并且其中所述第一重心、所述合成碰撞力和所述第二重心平行于所述第一方向对齐。

7.根据权利要求6所述的定位系统，其中所述质量块包括多个平衡质量块部分，并且所述平衡质量块部分的组合重心形成所述第二重心。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的定位系统，其中所述致动器系统被配置为在力心处提供合成驱动力，以用于在所述第一方向上驱动所述工作台，并且其中所述力心、所述第一重心、所述第二重心和所述合成碰撞力平行于所述第一方向对齐。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的定位系统，还包括碰撞缓冲件，其中所述碰撞缓冲件形成所述接触区域和/或所述第二表面。

10.根据权利要求9所述的定位系统，其中：

所述碰撞缓冲件被布置为当所述工作台撞向所述平衡质量块时以最大碰撞减速度使所述工作台减速，

所述致动器系统被布置为使所述工作台以最大驱动加速度加速，以及

所述最大碰撞减速度和所述最大驱动加速度彼此基本相等。

11.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中所述平衡质量块围绕所述工作台。

12.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，还包括基架，所述基架被配置为支撑所述平衡质量块，所述平衡质量块在所述第二方向上相对于所述基架是可移动的。

13.根据权利要求12所述的定位系统，其中所述基架被布置为经由弹性元件支撑所述平衡质量块，并且所述弹性元件在所述第二方向上是有弹性的。

14.一种光刻设备，包括：

根据权利要求1至13中任一项所述的定位系统，

支撑结构，被构造为支撑图案化装置，所述图案化装置能够在辐射束的横截面中向所述辐射束赋予图案，以形成图案化辐射束；

衬底台，被构造为保持衬底；以及

投影系统，被配置为将所述图案化辐射束投影到所述衬底的目标部分上，

其中所述工作台包括所述支撑结构、并且所述物体包括所述图案化装置，或者所述工作台包括所述衬底台、并且所述物体包括所述衬底。

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