CN110419005A - 平台系统和量测工具 - Google Patents

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Abstract

公开了一种平台系统和一种包括至少一个这样的平台系统的量测装置。平台系统包括用于保持物体的平台载体和用于使平台载体位移的平台载体定位致动器。平台系统还包括用于抵消平台载体的位移的平衡质量块、以及用于使平衡质量块移位的平衡质量块定位致动器。电缆装置连接到平台载体用于向上述平台载体提供至少电力。平台系统可操作以向平衡质量块施加补偿前馈力，该补偿前馈力补偿由电缆装置施加的电缆装置力。

Description

平台系统和量测工具
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月17日提交的EP申请17161515.6的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于测量衬底的参数的平台系统和量测工具，已经在光刻设备为该衬底提供图案，该参数例如是层的套刻(Ovl)和/或临界尺寸(CD)和/或膜厚度(FT)和/或折射率(RI)和/或宏观缺陷和/或微观缺陷。
背景技术
轨道是一种将一个或多个光敏膜施加到衬底上的机器(零个或多个膜可以是抗反射涂层以改善光刻设备的成像性能)。每个膜的厚度和折射率可能是关键的，并且因此必须例如使用FT和/或RI测量来控制。
可以使用量测工具测量该涂覆的衬底，对数据进行处理并且可以将数据用于上游和下游工艺步骤的反馈或前馈控制。
现在将涂覆的衬底输送到光刻设备以进行曝光。
光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常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)。在这种情况下，可以使用图案形成装置(也可以称为掩模或掩模版)来生成要在IC的单独层上形成的电路图案。该图案可以转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分、一个或几个裸片)上。图案的转移通常经由成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。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。传统的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描仪，在所谓的步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分，在所谓的扫描仪中，通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案来照射每个目标部分，同时平行或反平行于该方向扫描衬底。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底。
在光刻设备中，精确地设置衬底的位置是至关重要的，以便将不同的层正确地定位在彼此之上。该过程称为对准。精确对准通常通过以下方式来完成：精确地确定衬底相对于衬底台的位置并且确定衬底台相对于图案形成装置和投影束的位置。通过这种方式，就可以使用不同的对准策略。选择最佳对准策略对于获得最佳套刻非常重要。已经开发了用于选择对准策略的不同过程以符合不同的应用。通过这种方式，使用套刻指示器。有关可能的对准策略的进一步描述参见例如美国专利No.7,042,552，其通过引用并入本文。
除了套刻，曝光的结构(如线和/或接触孔)的形状“临界尺寸”是一个要控制的重要参数。
在曝光之后，对衬底进行显影，去除曝光或未曝光的抗蚀剂(取决于正或负抗蚀剂)。就OVL、CD、宏观缺陷、微观缺陷等而言，所形成的抗蚀剂结构的形状必须是正确的。这在显影过程之后使用量测工具来检查。
例如，可以通过在套刻量测工具上测量单批次的衬底来计算套刻指示符的值。为此，使用离线套刻量测工具以获取高置信度值。在离线套刻量测工具上对衬底的测量导致额外的努力和时间，特别是因为套刻量测工具由于低速平台和高设定时间而相对较慢。
竞争量测工具具有相对较高的采集时间，使得较低的移动时间不会极大地影响吞吐量。在具有低采集时间的量测工具的情况下，移动时间成为主要的吞吐量限制因素。具有低(系统)设定时间的快速平台变得很重要。
测量(移动获取测量)可以包括：
·移动到衬底上的测量部位——该部位具有对所研究的效果敏感(如Ovl、CD、FT、RI、宏观缺陷、微观缺陷等)的特殊结构(对于FT完全没有结构或者包括在多个工艺层中的结构)。
·采集——用具有特定波长(和特定带宽)、特定偏振模式和孔径设置的光来照射部位。反射光投影在传感器上。
·测量——使用某些算法处理传感器数据，以获得关于必须报告的影响的信息(OVL、CD、FT、RI、宏观缺陷、微观缺陷)。
诸如散射仪等量测工具通常包括基架和衬底台，衬底台被构造为使用第一位移系统承载相对于基架在“Y”方向上可移动地连接的衬底。沿Z方向在衬底台上方，设置有被布置为检测从衬底散射的辐射的传感器台，传感器台借助于第二位移系统在“X”方向上可移动地连接到基架。衬底台通常还设置有第三位移系统，第三位移系统被配置为相对于衬底台在X-Y平面中旋转衬底台。每个位移系统可以固定到周围框架。然而，这可能在框架中引入振动，这可能限制性能和/或吞吐量。为了使其最小化，已知在每个台(即，衬底台和传感器台)处提供平衡质量块，平衡质量块被设计为避免施加到框架的加速力。
发明内容
期望提供一种平台系统，与已知的平台系统相比，该平台系统的框架振动得到减小。
根据本发明的第一方面，提供了一种平台系统，其包括用于使平台载体位移的平台载体定位致动器；用于补偿上述平台载体的反作用力的平衡质量块；用于使平衡质量块位移的平衡质量块定位致动器；连接到平台载体用于向上述平台载体提供至少电力的电缆装置；其中平台系统可操作以向平衡质量块施加补偿前馈力，该补偿前馈力补偿由电缆装置施加的电缆装置力。
在本发明的第二方面，提供了一种量测工具，该量测工具可操作以测量衬底的参数，其包括框架和安装到上述框架的一个或多个平台系统，其中上述一个或多个平台系统中的至少一个平台系统包括：用于保持物体的平台载体；用于使平台载体位移的平台载体定位致动器；用于补偿上述平台载体的反作用力的平衡质量块；用于使平衡质量块位移的平衡质量块定位致动器；连接在平台载体与框架之间用于向上述平台载体提供至少电力的电缆装置；并且所述至少一个平台系统可操作以向平衡质量块施加补偿前馈力，该补偿前馈力补偿由电缆装置施加的电缆装置力。
下面参考附图详细描述本发明的其他特征和优点、以及本发明的各种实施例的结构和操作。应当注意，本发明不限于本文所述的具体实施例。这些实施例仅出于说明性目的而在此呈现。基于本文中包含的教导，其他实施例对于相关领域的技术人员将是很清楚的。
附图说明
并入本文并且形成说明书的一部分的附图说明了本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理并且使得相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。
图1描绘了光刻设备；
图2描绘了光刻单元或簇；
图3描绘了第一散射仪；
图4描绘了第二散射仪；
图5(a)描绘了根据本发明的一个实施例的量测工具。
图5(b)描绘了没有基架的图5a的量测工具；
图6描绘了图5的量测工具的一部分，其示出了具有与衬底台相一致的平衡质量块系统的衬底台系统的实施例；以及
图7以简化示意图描绘了包括电缆板连接和基架安装的图5的衬底台系统。
通过下面结合附图给出的详细描述，本发明的特征和优点将变得更加明显，其中相同的附图标记始终表示对应的要素。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的要素。要素首次出现的绘图由相应附图标记中最左边的数字表示。
具体实施方式
本说明书公开了包含本发明的特征的一个或多个实施例。所公开的实施例仅举例说明了本发明。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由所附权利要求限定。
所描述的实施例以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定特征、结构或特性。而且，这些短语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应当理解，结合其他实施例实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识的范围内，而无论这些其他实施例是否明确描述。
本发明的实施例可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本发明的实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，这些指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，在本文中可以将固件、软件、例程、指令描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上是由计算设备、处理器、控制器、或执行固件、软件、例程、指令的其他设备等产生的。
然而，在更详细地描述这些实施例之前，呈现可以实现本发明的实施例的示例环境是有益的。
图1示意性地描绘了光刻设备。该设备包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)的照射系统(照射器)IL；支撑结构(例如，掩模台)MT，被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到被配置为根据某些参数精确地定位图案形成装置的第一定位器PM；衬底台(例如，晶片台)WT，被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并且连接到被配置为根据某些参数精确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PL，被配置为通过图案形成装置MA将赋予辐射束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、静电或其他类型的光学部件、或其任何组合。
支撑结构支撑图案形成装置，(即，承载其重量)。它以取决于图案形成装置的取向、光刻设备的设计和其他条件(例如，图案形成装置是否保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是例如框架或台子，其可以根据需要是固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置处于期望的位置，例如相对于投影系统。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案形成装置”同义。
本文中使用的术语“图案形成装置”应当广义地解释为是指可以用于在辐射束的截面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应当注意，赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，在图案包括相移特征或所谓的辅助特征的情况下。通常，赋予辐射束的图案将对应于诸如集成电路等在目标部分中产生的器件中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射的或反射的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括各种掩模类型(诸如二元、交替相移和衰减相移)、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵排列，每个小反射镜可以单独倾斜，以便在不同方向上对入射辐射束进行反射。倾斜的反射镜在辐射束中赋予图案，该辐射束由反射镜矩阵反射。
本文中使用的术语“投影系统”应当广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁、电磁和静电光学系统、或其任何组合，视所使用的曝光辐射或诸如浸液的使用或真空的使用等其他因素而定。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”同义。
如这里描绘的，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。备选地，该装置可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行使用附加台子，或者可以在一个或多个台子上执行准备步骤，同时使用一个或多个其他台子进行曝光。
光刻设备也可以是如下这样的类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间，例如，在掩模与投影系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不表示诸如衬底的结构必须浸没在液体中，而是仅表示在曝光期间液体位于投影系统与衬底之间。
参考图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的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源不被认为是光刻设备的一部分，并且辐射束借助于光束传输系统BD从光源SO传递到照射器IL，光束传输系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，源可以是光刻设备的组成部分，例如当光源是汞灯时。源SO和照射器IL与光束传输系统BD(如果需要)一起可以称为辐射系统。
照射器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，可以调节照射器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(通常分别称为σ外和σ内)。另外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在图案形成装置(例如，掩模MA)上，图案形成装置被保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上，并且由图案形成装置图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PL，投影系统PL将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)，衬底台WT可以精确地移动，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确示出)可以用于相对于辐射束B的路径精确地定位掩模MA，例如，在从掩模库机械取回之后，或者在扫描期间。通常，掩模台MT的移动可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现。类似地，衬底台WT的移动可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器(与扫描仪相对)的情况下，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在掩模MA上提供多于一个裸片的情况下，掩模对准标记可以位于裸片之间。
所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种：
1.在步进模式下，掩模台MT和衬底台WT保持基本静止，而赋予辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上移位，从而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在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式下，同步扫描掩模台MT和衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过投影系统PL的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。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(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。
3.在另一种模式下，掩模台MT保持基本静止，以保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT，同时将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在扫描期间在每次移动衬底台WT之后或者在连续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利用可编程图案形成装置的无掩模光刻，诸如上述类型的可编程反射镜阵列。
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。
如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻单元或簇)的一部分，其还包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后处理的装置。通常，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光的抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和/或烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的处理设备之间移动它们，并且将它们传送到光刻设备的装载台LB。这些装置(通常统称为轨道)由轨道控制单元TCU控制，轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，监督控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。
为了使由光刻设备曝光的衬底正确且一致地曝光，期望检查经曝光的衬底以测量诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等性质。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调节，尤其是在可以很快并且足够快地进行检查以使得相同批次的其他衬底仍然待曝光的情况下。而且，已经曝光的衬底可以被剥离和再加工以提高产量或被丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底进行曝光。在仅衬底的一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对那些良好的目标部分进行进一步的曝光。
使用检查设备来确定衬底的性质，并且特别地，确定不同衬底的性质或同一衬底的不同层的性质如何在层与层之间变化。检查设备可以集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立设备。为了实现最快速的测量，期望检查设备在曝光之后立即测量曝光的抗蚀剂层的性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度——已经曝光于辐射的抗蚀剂部分与尚未曝光于辐射的抗蚀剂部分之间的折射率差异非常小——并且并非所有检查设备都具有足够的灵敏度来对潜像进行有用的测量。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，PEB通常是在被曝光的衬底上执行的第一步骤并且增加了抗蚀剂的曝光部分与未曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以称为半潜伏。还可以测量经显影的抗蚀剂图像——在该点处抗蚀剂的曝光或未曝光部分已经被除去——或者在诸如蚀刻等图案转移步骤之后。后一种可能性限制了有缺陷衬底返工的可能性，但仍然可以提供有用信息。
图3描绘了可以用在本发明的实施例中的散射仪。它包括将辐射投影到衬底W上的宽带(白光)辐射投影仪2。反射的辐射被传递到光谱仪检测器4，光谱仪检测器4测量镜面反射辐射的的光谱10(强度是波长的函数)。根据该数据，可以由处理单元PU重建产生检测到的光谱的结构或分布，例如，通常通过严格耦合波分析(RCWA)和非线性回归或者通过与模拟光谱库比较，如图3的底部所示。通常，对于重建，结构的一般形式是已知的，并且一些参数是根据结构制造过程的知识来假定的，只留下结构的一些参数要根据散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置为垂直入射散射仪或倾斜入射散射仪。
图4中示出了可以在本发明的实施例中使用的另一散射仪。在该装置中，由辐射源2发射的辐射使用透镜系统12进行聚焦并且穿过干涉滤波器13和偏振器17，由部分反射表面16反射，并且经由显微物镜15聚焦到衬底W上，显微物镜15具有高数值孔径(NA)，优选地为至少0.9并且更优选地为至少0.95。浸入式散射仪甚至可以具有数值孔径超过1的透镜。然后，反射的辐射传输穿过部分反射表面16进入检测器18中，以便检测散射光谱。检测器可以位于背投影光瞳平面11中(其在透镜系统15的焦距处)，然而光瞳平面110可以改为利用辅助光学器件(未示出)被重新成像到检测器上。光瞳平面是辐射的径向位置限定入射角并且角位置限定辐射的方位角的平面。检测器优选地是二维检测器，从而可以测量衬底目标30的二维角散射光谱。检测器180可以是例如CCD或CMOS传感器的阵列，并且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。
参考光束通常用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射在分束器上时，其部分被传输穿过分束器作为朝向参考反射镜14的参考光束。然后参考光束被投影到同一检测器18的不同部分上。
一组干涉滤波器13可用于在例如405至790nm或甚至更低(诸如200至300nm)的范围内选择感兴趣的波长。干涉滤波器可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤波器。可以使用光栅代替干涉滤波器。
检测器18可以测量单个波长(或窄波长范围)的散射光的强度，该强度单独地在多个波长处或在波长范围上积分。此外，检测器可以单独地测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度和/或横向磁偏振光和横向电偏振光之间的相位差。
使用宽带光源(即，具有宽范围的光频率或波长并且因此具有宽范围的颜色的光源)是可能的，这提供了大的集光率，从而允许多个波长的混合。宽带中的多个波长优选地各自具有Δλ的带宽和至少2Δλ(即，带宽的两倍)的间隔。几个辐射“源”可以是使用纤维束分开的扩展辐射源的不同部分。以这种方式，可以在多个波长上并行地测量角度分辨散射光谱。可以测量3-D光谱(波长和两个不同的角度)，其包含比2-D光谱更多的信息。这允许测量更多信息，这增加了量测过程的稳健性。这在EP1,628,164A中有更详细的描述。
衬底W上的目标30可以是光栅，其被印刷使得在显影之后，由实心抗蚀剂线形成条。备选地，可以将条蚀刻到衬底中。该图案对光刻投影设备(特别是投影系统PL)中的色差是敏感的，并且照射对称性和这种像差的存在将在印刷光栅的变化中表现出来。因此，印刷光栅的散射测量数据用于重建光栅。可以将光栅的参数(诸如线宽和形状)输入到由处理单元PU根据印刷步骤和/或其他散射测量工艺的知识而执行的重建过程。
图5(a)和5(b)更详细地示出了包括两个平台系统的量测工具2的主模块组件(MMA)2。主模块组件2包括基架5。利用基架5，衬底台载体6借助于第一定位致动器相对于基架5在Y方向上可移动地连接。在衬底台载体6上方，设置有传感器7。传感器7形成传感器台系统8的一部分，传感器台系统8借助于第二平台载体定位致动器相对于基架5在X方向上可移动地连接。衬底台载体6被构造为保持衬底9。为此，衬底台载体6包括衬底台10。衬底台载体6设置有第三位移系统，以相对于衬底台载体6围绕Z轴旋转衬底台10。
因此，衬底9和传感器7可以在几个方向上相对于彼此移动，这使得可以测量例如当被保持在衬底台载体6的衬底台10上时衬底9上的图案的整个套刻。
此外，量测工具2包括衬底交换器夹持器15形式的传送装置，其可以在图5(b)中看到。
在量测工具2中，基架5上的反应、用于将衬底台10和传感器7定位到亚微米精度的加速力是振动的主要原因。这些振动损害了量测工具2的精度。为了最小化振动的影响，根据现有技术，平台6、8和/或台子10的加速力保持尽可能低，和/或量测工具2的基架5保持与光刻设备1隔离。否则，来自量测工具2的振动将损害光刻设备1中的光刻工艺的精度。
已知提供一种平衡质量块系统，用于抵消衬底台载体6(具有衬底台10和衬底9)在Y方向上的位移和/或用于抵消具有传感器7的传感器台载体8的位移和/或具有衬底9的衬底台10围绕Z方向的位移。平衡质量块使得衬底台载体6和/或具有衬底9的衬底台10，以及具有传感器7的传感器台载体8相对于彼此以更高的速度移动。因此，第一平衡质量块可以被构造和布置为抵消具有传感器7的传感器台载体8相对于基架5在X方向上的位移。另外地和/或替代地，第二平衡质量块可以被构造和布置为抵消具有衬底台10和衬底9的衬底台载体6相对于基架5在Y方向上的位移。另外地和/或替代地，第三平衡质量块可以被构造和布置为抵消衬底台10和衬底9相对于衬底台载体6和基架5围绕Z方向的位移。在每种情况下，平衡质量块以及衬底台和传感器中的相关的一个的组合重心的位置相对于基架保持基本静止。
在图6中，提供平衡质量块20，平衡质量块20放置在轴承21(例如，滚子轴承或气体轴承)上。轴承21相对于基架5可移动地支撑平衡质量块20，以便基本上自由地在与具有衬底台载体10和衬底9的衬底台载体6在Y方向上的位移相反的方向上平移。平衡质量块20借助于衬底台载体定位致动器25(例如，步进电机或其他可操纵驱动器)耦合到衬底台载体6。衬底台载体6放置在轴承27上。轴承27相对于平衡质量块20可移动地支撑衬底台载体6，以便通过致动器25基本上自由地在Y方向上位移。
可以提供一个或多个前馈控制器，以测量衬底台6相对于平衡质量块或基架的位置。这种前馈控制器35被示出为在衬底台载体6与平衡质量块20之间。另外地或替代地，前馈控制器30可以设置在平衡质量块20与基架5之间，其测量平衡质量块20相对于基架5的位置。
在一个实施例中，如果衬底台6由致动器25驱动，并且因此在Y方向上位移，则反作用力立即被设置在平衡质量块20上，从而引起平衡质量块20在相反方向上移动。平衡质量块致动器31(例如，步进电机或其他可操纵驱动器)设置在平衡质量块20与基架5之间。平衡质量块致动器31可以校正可能具有从正确位置漂移的趋势的平衡质量块20的位置。例如，这种漂移可能是基架5与平衡质量块20之间的摩擦的结果。
平衡质量块定位致动器31可以另外操作以直接使平衡质量块20移位，以补偿衬底台的移动。衬底台6的位移可以通过前馈控制器35立即被检测，该前馈控制器35向平衡质量块定位致动器31发出信号，以便使平衡质量块20在相反方向上位移对应的量。
平衡质量块在相反方向上的位移量取决于平衡质量块20相对于衬底台载体6(包括衬底台10、衬底9等)的质量比。提供这种平衡质量块系统使得可以显著增大衬底台载体6的速度和加速力。平衡质量块20相对于预期位置的所有偏差可以通过平衡质量块致动器31来校正。较高的速度和较高的加速力可能不再导致量测工具2的基架5中的振动和/或其他干扰力。
图7示出了图6的简化版本，并且另外示出了电缆装置或电缆板50和振动隔离支撑(VIS)系统52。主模块组件(MMA)经由VIS系统52进行安装，以将其与地板和轨道振动隔离。电缆板50向衬底台载体6提供电源和冷却剂源，电缆板50的静态部分直接与基架5对接。类似的布置适用于传感器平台载体。VIS系统52可以是被动的(例如，包括弹簧)，或者可以是主动的(例如，包括空气弹簧)。VIS系统52上的MMA的第一谐振频率在水平方向上约为6Hz。这种模式(也称为VIS模式)很容易被移动平台激发，并且是性能下降的主要原因。
MMA的每个平衡质量块的位置设定点是从其对应平台的加速度设定点导出的，以考虑平台与平衡质量块之间的质量比(平衡质量比)。通常，位置控制器利用校正力对位置设定点和实际位置信号之间的差异做出反应。除了位置控制器力之外，还可以存在加速设定点前馈。加速设定点前馈信号由期望的加速度或设定点加速度生成。加速度前馈(以其最简单的形式)通过将期望的加速度乘以平台的质量来确定。设定点加速度基本上等于相对于设定点位置的时间的二阶导数。设定点加速度前馈的主要目标是加速平台，使其位置与期望位置相匹配，而不需要期望位置与实际位置之间的不匹配，以使位置控制器做出反应。因此，加速度前馈使得物体可以紧密地跟随其设定点位置而，无需输入到位置控制器。
在每个平台的相对较大的移动期间，对应的电缆板上下滚动，导致在电缆板质量块从板的静态部分行进到板的动态部分时，MMA与平台之间在轴向(驱动)方向和垂直方向上的扰动力，反之亦然。在第一顺序中，在平台和MMA框架上的驱动方向上的扰动力具有相等的幅度，但符号相反(事实上，内部板动力学导致与这种简单相等的微小偏差)。
在准静态检查中，使电缆板变形和加速所需要的力由平台在一侧生成，使平衡质量块和框架变形和加速所需要的力由框架的安装接口在另一侧生成。以这种方式，没有净框架加速力保留，并且框架也不会移动。然而，在动态检查中，特别是平衡质量块的非常低的带宽(其有意地低以防止首先框架激励)导致平衡质量块到框架力“过晚”被施加。这导致电缆板框架安装激励框架，进而激励6Hz VIS模式。由于以下原因，这种谐振可能导致传感器与衬底之间的动态相对位置误差：
·所产生的伺服误差；以及
·传感器与衬底之间的内部结构顺应性，由于整个MMA的加速而导致偏转。
因此建议向平衡质量块致动器输入前馈补偿力，使得对应的力被施加到平衡质量块上，该力补偿了电缆板对MMA的激励。这可以在任何方向上进行，并且可以对量测装置中存在的任何平衡质量块来进行。前馈补偿力可以施加到平衡质量块，这补偿衬底台载体力，或者同等地施加到平衡质量块以补偿传感器台载体力。
在第一主要实施例中，使用相关的平台位置作为输入，从电缆板的数学模型确定前馈补偿力，以获得电缆板力的估计作为输出。这种方法的优点在于，假定良好的数学模型，只有电缆板力作为前馈补偿力注入平衡质量块。
在第二主要实施例中，前馈补偿力是根据电缆板干扰的估计来确定的，电缆板干扰被计算为测量的平台控制器输出力与平台加速度前馈力之间的(例如，缩放的)差异。该力目前已经被计算并且通常被称为反馈控制器输出。因此，前馈控制器输出是前馈加速设定点的输出，并且反馈控制器输出是所有意外力(在这种情况下主要是电缆板力)的输出。该实施例基于以下假定：平台控制器力由电缆板滞后和平台质量加速度支配。这种方法的优点是，前馈补偿力基于实际测量，并且可以更快地实现并且软件工作量更少。
为了进一步优化估计的电缆板力并且使MMA激励最小化，可以应用低通/高通/陷波滤波。例如，该滤波可以防止测量的电缆板谐振力被注入到平衡质量块中。
以上示例涉及在相关平台的轴向方向上补偿电缆板力(参见图5，分别地，针对衬底台载体，轴向方向是Y方向，针对传感器台载体，轴向方向是Z方向)。然而，在每种情况下，电缆板也可以在垂直方向(即，针对传感器台载体为Y方向，针对衬底台载体为Z方向)上分别激励MMA。为了减小垂直方向上的MMA激励，可以在另一平台的平衡质量块中注入前馈补偿力，该前馈补偿力作用在电缆板的垂直方向上。特别地，由传感器台载体引起的电缆板垂直力在X方向上起作用并且因此可以通过到在相同方向上移动的衬底台载体的平衡质量块的补偿力注入来减轻。因此，在这样的实施例中，施加到衬底平衡质量块的补偿前馈力补偿了每个方向上的电缆板力的组合。这样，衬底台载体的平衡质量块可以向其施加补偿前馈力，该补偿前馈力补偿来自衬底台载体的轴向电缆板力和来自传感器台载体的垂直电缆板力。所需要的注入力的估计可以通过干扰的数学模型与测量信号(诸如平台位置、速度和/或加速度)的组合来确定。
以这种方式，平衡质量块致动器在宽频谱上被提供有除了反馈力之外的力。进一步的优点包括平衡质量块机械范围的减小和由于更快的设定而增加的产量。
本文中描述的平台系统是根据用于量测装置的平台载体来描述的。然而，所描述的平台系统和概念适用于其中平台载体通过电缆装置链接到框架的其他装置；例如，光刻图案形成装置的衬底台。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以不同于所描述的方式实现。例如，本发明可以采用包含描述上述方法的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者可以采用其中存储有这种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。
应当理解，“具体实施方式”部分而不是“发明内容”和“摘要”部分旨在用于解释权利要求。“发明内容”和“摘要”部分可以阐述发明人所预期的本发明的一个或多个但不是所有示例性实施例，因此，不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。
上面已经借助于示出特定功能及其关系的实现的功能构建块描述了本发明。为了便于描述，这里任意定义了这些功能构建块的边界。可以定义替代边界，只要适当地执行指定的功能及其关系。
具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，通过应用本领域技术范围内的知识，其他人可以容易地修改和/或改编这样的特定实施例的各种应用，而无需过多的实验。在不脱离本发明的一般概念的情况下。因此，基于本文中给出的教导和指导，这些改编和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应当理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。
本发明的广度和范围不应当受任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (16)

1.一种平台系统，包括
平台载体，用于保持物体；
平台载体定位致动器，用于使所述平台载体位移；
平衡质量块，用于补偿所述平台载体的位移；
平衡质量块定位致动器，用于使所述平衡质量块位移；
电缆装置，连接到所述平台载体，用于向所述平台载体提供至少电力；
其中所述平台系统可操作以向所述平衡质量块施加补偿前馈力，所述补偿前馈力补偿由所述电缆装置施加的电缆装置力。
2.根据权利要求1所述的平台系统，可操作以：
对所述电缆装置进行建模，以从所述平台载体的位置获得所述电缆装置力的估计，以及
使用所述电缆装置力的所述估计来确定所述补偿前馈力。
3.根据权利要求1所述的平台系统，可操作以根据平台载体定位致动器力和平台载体加速度前馈力的差异来确定所述补偿前馈力，所述平台载体加速度前馈力是从所述平台载体的加速度设定点导出的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的平台系统，可操作以使得所述补偿前馈力在被施加到所述平衡质量块之前被滤波，以滤除来自所述电缆装置的谐振力。
5.根据前述权利要求中任一项所述的平台系统，其中所述电缆装置包括电缆板。
6.一种量测工具，可操作以测量衬底的参数，包括框架和安装到所述框架的一个或多个平台系统，其中所述一个或多个平台系统中的至少一个平台系统包括：
平台载体，用于保持物体；
平台载体定位致动器，用于使所述平台载体位移；
平衡质量块，用于补偿所述平台载体的位移；
平衡质量块定位致动器，用于使所述平衡质量块位移；
电缆装置，连接在所述平台载体与所述框架之间，用于向所述平台载体提供至少电力；
并且所述至少一个平台系统可操作以向所述平衡质量块施加补偿前馈力，所述补偿前馈力补偿由所述电缆装置施加的电缆装置力。
7.根据权利要求6所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统中的至少一个平台系统可操作以：
对所述至少一个平台系统的电缆装置进行建模，以从所述至少一个平台系统的平台载体的位置获得所述电缆装置力的估计，以及
使用所述电缆装置力的所述估计来确定所述补偿前馈力。
8.根据权利要求6所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统中的至少一个平台系统可操作以：
根据平台载体定位致动器力和平台载体加速度前馈力的差异来确定所述补偿前馈力，所述平台载体加速度前馈力是从所述至少一个平台系统的平台载体的加速度设定点导出的。
9.根据权利要求6、7或8所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统中的至少一个平台系统可操作以使得所述补偿前馈力在被施加到对应的平衡质量块之前被滤波，以滤除来自所述至少一个平台系统的电缆装置的谐振力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的平台系统，其中所述电缆装置包括电缆板。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的量测工具，被安装在振动隔离系统上，所述振动隔离系统可操作以将所述量测工具与所述量测工具的环境内的振动隔离。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统中的至少一个平台系统可操作以使得所述补偿前馈力补偿由对应的电缆装置施加在所述框架上的所述电缆装置力。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统包括衬底台系统，使得所述衬底台系统的平台载体是用于承载衬底的衬底载体。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统包括传感器台系统，使得所述传感器台系统的平台载体是用于承载传感器的传感器载体。
15.根据权利要求6至12中任一项所述的量测工具，其中所述一个或多个平台系统至少包括衬底台系统和传感器台系统，其中所述衬底台系统的平台载体是用于承载衬底的衬底载体，其中所述传感器台系统的平台载体是用于承载传感器的传感器载体；可操作以使得所述衬底台系统的第一平衡质量块接收第一补偿前馈力和/或所述传感器台系统的第二平衡质量块接收第二补偿前馈力。
16.根据权利要求15所述的量测工具，其中所述衬底载体被布置为在第一方向上通过所述衬底载体的相应的平台载体定位致动器被位移，并且所述传感器载体被布置为在第二方向上通过所述传感器载体的相应的平台载体定位致动器被位移，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；以及所述第一补偿前馈力补偿由每个相应的电缆装置在所述第一方向上施加的所述电缆装置力的总和。
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