CN111670335A - 波长追踪系统、校准波长追踪系统的方法、光刻设备、确定可运动对象的绝对位置的方法、以及干涉仪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括波长追踪单元和干涉仪系统的波长追踪系统。波长追踪单元具有位于固定位置处的反射表面且提供具有第一路径长度的第一反射路径和具有第二路径长度的第二反射路径。第一路径长度实质上大于第二路径长度。干涉仪系统包括：分束器，用以将光束拆分成第一测量束和第二测量束；至少一个光学元件，用以至少部分地沿第一反射路径第一测量束、和至少部分地沿第二反射路径引导第二测量束；第一光传感器，布置在第一反射路径的端部处，以接收第一测量束并基于第一测量束来提供第一传感器信号；第二光传感器，布置在第二反射路径的端部处，以接收第二测量束并基于第二测量束来提供第二传感器信号；及处理单元，用以基于第一传感器信号和第二传感器信号来确定波长或波长的改变。

Description

波长追踪系统、校准波长追踪系统的方法、光刻设备、确定可 运动对象的绝对位置的方法、以及干涉仪系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年1月31日递交的欧洲申请18154460.2和2018年9月27日递交的欧洲申请18197177.1的优先权，这些欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明的第一方面涉及一种波长追踪系统、一种校准波长追踪系统的方法、以及一种光刻设备。
本发明的第二方面涉及一种使用干涉仪系统来确定可运动对象相对于参考部位的绝对位置的方法。本发明的第二方面还涉及一种执行这样的方法的干涉仪系统，和一种包括这样的干涉仪系统的光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种将期望的图案施加至衬底(通常是在衬底的目标部分上)上的机器。例如，光刻设备可以被用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于产生待形成于IC的单层上的电路图案。可以将这种图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一部分管芯、一个或若干管芯)上。典型地，经由将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行所述图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续地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器，在步进器中，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；在扫描器中，通过在辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案的同时沿与所述方向平行或反向平行的方向同步地扫描衬底来照射每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。
在光刻设备的实施例中，干涉仪被用于以高准确度来确定可运动对象的位置。这些可运动对象的示例是衬底支撑件和可运动光学元件，例如投影光学器件箱的反射镜元件。
在某些类型的光刻设备中，此位置测量发生在受调节的空间中，特别是具有降低的压力的空间中。具有降低的压力的这种空间也被指示为真空空间。所述真空空间可以被细分成多个子空间，在所述多个子空间之间提供气锁以避免粒子将从一个子空间运动至另一子空间。例如，所述衬底支撑件可以被布置在第一真空子空间中，并且投影光学器件箱的可运动反射镜元件可以被布置在第二真空子空间中。
设置在所述第一真空子空间与所述第二真空子空间之间的所述气锁可以被配置成将H2气体作为粒子避免介质从所述第一真空子空间供应至所述第二子空间。所述第一真空子空间和所述第二真空子空间中的H2的浓度可以由于流量限制变化(例如，由于运动的衬底支撑件)而随时间推移而变化。H2浓度的这种变化(也被称为局部H2压力变化)将引发折射率改变，如由位置测量干涉仪所见的。折射率的这些改变(如果没有被补偿)将导致位置测量误差，所述位置测量误差将对位置测量干涉仪的测量准确度产生显著影响。位置测量干涉仪的灵敏度可以例如为大约1.4nm/m/Pa压力。
此外，由于所需的每轴线的噪音水平，则每个投影光学器件箱反射镜元件可能需要分开的激光源。激光源的基本波长稳定性可能不足以实现期望的准确度。
两种效应(由于H2浓度的变化和由于多个激光源的波长稳定性而导致的折射率改变)可以通过使用波长追踪系统来补偿。在这样的波长追踪系统中，稳定腔室被用作局部实际波长参考。在波长跟踪器中，干涉仪正在测量在通往所述腔室内的第一反射表面的第一反射路径与通往所述腔室的入口处的第二反射表面的第二反射路径之间的长度差。由于所述第一反射路径与所述第二反射路径之间的长度差，则波长或折射率改变将被测量。由于所述腔室是稳定的，即，所述第一反射表面和所述第二反射表面相对于彼此不运动，因此测量不包括所述第一反射表面和所述第二反射表面的共同位置改变的效应，并且因此被用以确定所述波长或波长的改变。
在所述波长追踪系统中，使用光学差动干涉仪。这样的光学差动干涉仪需要具有多个偏振分束器、角锥棱镜等的相对复杂的结构。这导致具有长玻璃长度的相对长的光学路径。
最公知的干涉仪的另一缺点是：干涉仪仅能够确定所述可运动对象相对于参考部位的相对位移。为了确定所述可运动对象相对于所述参考部位的绝对位置，设置了分离的调零传感器。这种调零传感器被用以确定所述可运动对象的绝对起始位置。一旦这种绝对起始位置是已知的，则所述干涉仪可确定所述可运动对象相对于这种绝对起始位置的相对位移，以便计算所述可运动对象的绝对位置。
所述调零传感器通常被安装在可供确定所述可运动对象的所述绝对起始位置的特定部位处。因此可以仅当所述可运动对象位于所述调零传感器的相对小的测量范围内时确定所述可运动对象的所述绝对位置。所述调零传感器的测量范围典型地接近于所述调零传感器，例如，在所述调零传感器的上下几厘米内。每次使用所述干涉仪开启所述可运动对象的测量时，所述可运动目标必须被带回到所述位置测量系统的所述调零传感器的所述相对小的测量范围内。这可能不仅是在当开启所述光刻设备时的情况，也是在例如当所述可运动对象稍微离开所述干涉仪的视野时(例如当行进到另一可运动对象后面时)的情况。
发明内容
本发明的第一方面的目的是提供一种波长追踪系统，所述波长追踪系统属于需要相对短的光学路径的相对简单的构造，或至少提供一种替代的波长追踪系统。本发明的第一方面的另一目的是在光刻设备中应用这样的波长追踪系统。
本发明的第二方面的目的是提供一种用于使用干涉仪系统来确定可运动对象相对于参考部位的绝对位置的有所改进的方法，所述方法可以考虑在用以确定所述可运动对象的所述绝对位置的测量期间所述可运动对象的运动。
根据本发明的一方面，提供了一种波长追踪系统，包括：
波长追踪单元，所述波长追踪单元具有处于固定位置的反射表面，所述波长追踪单元提供具备第一路径长度的第一反射路径和具备第二路径长度的第二反射路径，其中所述第一路径长度实质上比所述第二路径长度更长，和
干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括：
分束器，所述分束器用以将光束拆分成第一测量束和第二测量束，
至少一个光学元件，所述至少一个光学元件用以至少部分地沿所述第一反射路径引导所述第一测量束、以及至少部分地沿所述第二反射路径引导所述第二测量束，
第一光传感器，所述第一光传感器被布置在所述第一反射路径的端部处，以接收所述第一测量束并且基于所述第一测量束来提供第一传感器信号，
第二光传感器，所述第二光传感器被布置在所述第二反射路径的端部处，以接收所述第二测量束并且基于所述第二测量束来提供第二传感器信号，以及
处理单元，所述处理单元用以基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来确定波长或波长的改变。
根据本发明的一方面，提供了一种用于校准如在权利要求1至11的任一项中所主张的波长追踪系统的方法，所述方法包括以下步骤：
在测量方向上相对于所述干涉仪系统移动所述波长追踪单元，
获得来自所述第一传感器的所述第一传感器信号和所述第二传感器的所述第二传感器信号，
基于所述第一传感器信号来确定所述波长追踪系统的所述第一反射路径的非线性，和/或
基于所述第二传感器信号来确定所述波长追踪系统的所述第二反射路径的非线性。
根据本发明的一方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括：
受调节的空间，
可运动对象，所述可运动对象被布置在所述受调节的空间内，
干涉仪位置测量系统，所述干涉仪位置测量系统用以测量所述可运动对象在所述受调节的空间内的位置，以及
如在权利要求1至11的任一项中所主张的所述波长追踪系统，
其中所述干涉仪位置测量系统被布置成接收如由所述波长追踪系统确定的波长或波长的改变、并且针对所述波长或波长的改变来补偿所述干涉仪位置测量系统的测量结果。
根据本发明的一方面，提供一种使用干涉仪系统来确定可运动对象相对于参考部位的绝对位置的方法，其中所述干涉仪系统包括：
第一光源，所述第一光源被布置成提供具有第一光频率的第一束和第二束；
第二光源，所述第二光源被布置成提供具有第二光频率的另外的第一束和另外的第二束，其中所述第二光频率是可调谐光频率；
所述方法包括以下步骤：
同时地沿所述可运动对象的反射表面上的测量路径投影所述第一束和所述另外的第一束、以及沿参考反射镜上的参考路径投影所述第二束和所述另外的第二束，同时改变所述第二光源的所述可调谐光频率，所述参考路径具有固定长度，
基于所述第一束来确定第一测量相位值、基于所述另外的第一束来确定第二测量相位值、基于所述第二束来确定第一参考相位值、以及基于所述另外的第二束来确定第二参考相位值，
基于所述第一测量相位值、所述第二测量相位值、所述第一参考相位值、和所述第二参考相位值来确定所述绝对位置。
根据本发明的一方面，提供一种用以确定具有反射式测量表面的可运动对象的位置的干涉仪系统，包括：
第一光源，所述第一光源用以提供具有第一光频率的第一束和第二束，
第二光源，所述第二光源用以提供具有第二光频率的另外的第一束和另外的第二束，其中所述第二光频率是可调谐光频率，
反射式参考表面，
光传感器，
其中所述干涉仪系统被布置成执行权利要求16至37之一的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括权利要求38的所述干涉仪系统。
附图说明
现在将参考所附示意性附图、仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记表示指示相应的部件，并且在附图中：
-图1描绘根据本发明的第一方面的实施例的光刻设备；
-图2示出了在根据本发明的第一方面的波长追踪系统的第一实施例的第一测量平面处的截面，其中描绘了反射路径束；
-图3示出了指示图2的波长追踪系统的第一测量平面A-A和第二测量平面B-B的截面；
-图4示出了在根据图2的实施例的第二测量平面处的截面，其中描绘了反射路径束；
-图5部分地示出了图2的截面，其中描绘了参考束；
-图6部分地示出了图4的截面，其中描绘了参考束；
-图7示出了在根据本发明的第一方面的波长追踪系统的第二实施例的第一测量平面处的截面；
-图8示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统的实施例；
-图9示出了根据本发明的第二方面的实施例的方法的根据第一选择标准的一组数据点的选择；
-图10示出了图9的方法中的长度比的构造；
-图11示出了根据本发明的第二方面的实施例的方法的根据第二选择标准的一组数据点的选择；
-图12示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统的第二实施例；并且
-图13示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统的第三实施例。
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。所述设备包括照射系统IL、支撑结构MT、衬底台WT、和投影系统PS。
所述照射系统IL被配置成调节辐射束B。所述支撑结构(例如，掩模台)被构造成支撑图案形成装置MA(例如，掩模)，并且被连接至第一定位装置PM，所述第一定位装置PM被配置成根据某些参数准确地定位所述图案形成装置。所述衬底台WT(例如，晶片台)被构造成保持衬底W(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且被连接至第二定位装置PW，所述第二定位装置PW被配置成根据某些参数准确地定位所述衬底。投影系统PS被配置成由图案形成装置MA将被赋予至辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
照射系统IL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、或者它们的任意组合，用于对辐射进行引导、成形或控制。
本文中使用的术语“辐射束”包括所有类型的的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如，具有为或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5至20nm范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
支撑结构支撑图案形成装置MA，即承载图案形成装置MA的重量。所述支撑结构MT以取决于所述图案形成装置MA方向、所述光刻设备的设计、和其它条件(诸如例如图案形成装置MA是否被保持在真空环境中)的方式来保持所述图案形成装置MA。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所述图案形成装置MA。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运动的。所述支撑结构MT可以确保所述图案形成装置MA(例如相对于投影系统PS)位于期望的位置处。
本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为表示能够用于在辐射束B的截面中向所述辐射束B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。应注意，被赋予至辐射束B的图案可能不与衬底W的目标部分C中的期望的图案确切地对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予至辐射束的图案将与在目标部分C中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层对应。
图案形成装置MA可以是透射型或反射型的。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(液晶显示器)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模、交替相移掩模、衰减相移掩模、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，所述小反射镜中的每个小反射镜可以被单独地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束B。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B。
在本文中所使用的术语“投影系统”应被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、电磁型以及静电型光学系统或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空等其它因素所适合的。
如这里描绘的，所述设备属于透射类型(例如，采用透射型掩模)。替代地，所述设备可以是反射类型(例如，使用上文提及类型的可编程反射镜阵列，或者使用反射型掩模)。
所述光刻设备可以属于两个(双平台)或更多个衬底台WT(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这样的“多平台”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。除了一个或更多个衬底台WT以外，光刻设备可以具有一测量平台，当所述衬底台WT离开投影系统PS下方的位置时所述测量平台被布置成位于所述位置处。代替支撑衬底W，所述测量平台可以设置有用于测量光刻设备的性质的传感器。例如，所述投影系统可以将图像投影到测量平台上的传感器上，以确定图像品质。
所述光刻设备还可以属于如下类型：其中衬底W的至少一部分还可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如图案形成装置MA与投影系统PS之间的空间。本领域中众所周知的是，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底W之类的结构必须浸没在液体中，而是“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统PS与衬底W之间。
参考图1，照射系统IL接收来自辐射源SO的辐射束B。所述辐射源SO和光刻设备可以是分立的实体(例如当辐射源SO是准分子激光器时)。在这样的情况下，不认为所述辐射源SO形成光刻设备的一部分，并且所述辐射束B借助于包括例如适当的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而从所述辐射源SO传递至所述照射系统IL。在其它情况下，例如当辐射源SO是汞灯时，辐射源SO可以是所述光刻设备的组成部分。可以将所述辐射源SO和照射器IL以及需要时设置的束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射系统IL可以包括用于调整所述辐射束B的角强度分布的调节器AD。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ-外部和-σ内部)。此外，照射系统IL可以包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。将照射系统IL可以被用于调节辐射束B，以便在所述辐射束B的截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B被入射到被保持于支撑结构MT上的图案形成装置MA上，并且由图案形成装置MA图案化。在已穿越图案形成装置MA的情况下，辐射束B传递穿过投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)，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。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将第一定位装置PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘)被用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。通常，可以借助于形成所述第一定位装置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的运动。长行程模块可以在大运动范围上提供短行程模块的粗定位。短行程模块可以在小运动范围上提供支撑结构MT相对于长行程模块的精定位。类似地，可以采用形成第二定位装置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的运动。长行程模块可以在大运动范围上提供短行程模块的粗定位。短行程模块可以在小运动范围上提供衬底台WT相对于长行程模块的精定位。在步进器的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅连接至短行程致动器，或可以是固定的。可以通过使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。虽然如图示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分C之间的空间(这些被公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，掩模对准标记M1、M2可以位于这些管芯之间。
所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种：
在第一模式中(所述的步进模式)，支撑结构MT和衬底台WT被保持成基本静止的，同时将被赋予至所述辐射束B的全部图案一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向运动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大大小限制了在单次静态曝光中被成像的目标部分C的大小。
在第二模式中(所谓的扫描模式)，支撑结构MT和衬底台WT被同步地扫描，同时将被赋予至所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以由所述投影系统PS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单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度决定了目标部分C的高度(沿扫描方向)。
在第三模式中，支撑结构MT被保持成基本静止地保持可编程图案形成装置，并且衬底台WT被移动或扫描，同时将被赋予至所述辐射束B的图案被投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲式辐射源，并且在衬底台WT的每次运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。这种操作模式可以易于被应用于利用可编程图案形成装置(诸如，如上文提到的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上文描述的使用模式的组合和/或变型，或完全不同的使用模式。
在图1所示的光刻设备中，提供受调节的空间CS。典型地，在这个受调节的空间CS中提供降低的压力(也被称为真空)，以便为在这个受调节的空间CS中执行的光刻过程提供有利的条件。所述受调节的空间CS可以被细分成真空子空间。典型地，所述衬底支撑件可以被布置在真空子空间中以避免由衬底支撑件的运动不传播至其它可运动元件(诸如被布置在另一真空子空间中的投影光学器件箱的反射镜元件)所引起的效应。为了防止粒子从一个真空子空间被运输至另一真空子空间，提供气锁，特别是将H2气体作为粒子避免介质从一个真空子空间供应至另一真空子空间的气锁。
由于流量限制变化，例如由于衬底支撑件在一个真空子空间中的运动，在所述真空子空间中的H2的浓度可以变化。H2浓度的这种变化(也被称为局部H2压力变化)可以引发折射率改变，如由位置测量干涉仪IF所见的。折射率的这些改变(如果没有被补偿)将导致位置测量误差，所述位置测量误差将对位置测量干涉仪的测量精度产生显著影响。位置测量干涉仪的灵敏度可以例如为大约1.4nm/m/Pa压力。
此外，由于所需的每测量轴线的噪音水平，则被配置成确定投影光学器件箱反射镜元件的位置的每个干涉仪位置测量系统都可能需要分开的激光源。每个激光源的基本波长稳定性可能不足以可靠地比较不同的干涉仪位置测量系统的结果。
为了补偿这些效应中的一者或两者，光刻设备设置具备波长追踪系统1，所述波长追踪系统1被布置在所述受调节的空间CS中以追踪波长或波长的改变。
图2至图6更详细地示出了根据本发明的实施例的波长追踪系统1的实施例。所述波长追踪系统1包括具有第一路径长度的第一反射路径3和具有第二路径长度的第二反射路径4。所述第一路径长度大于所述第二路径长度。路径长度的这种差异由波长追踪单元2限定。
所述波长追踪单元2包括波长追踪腔室5，所述波长追踪腔室5包括腔室开口6。第一反射路径反射表面7被设置在所述波长追踪腔室5的与所述腔室开口6相对的端部表面处。所述第一反射路径反射表面7被布置在所述第一反射路径3中。第二反射路径反射表面8被设置成紧挨着所述腔室开口5。所述第二反射路径反射表面8被布置在所述第二反射路径4中。
所述波长追踪单元2被构造成使得所述第一反射路径反射表面7与所述第二反射路径反射表面8之间的距离是稳定的，即是恒定的。这意味着所述第一反射路径3的长度与所述第二反射路径4的长度之间存在恒定的长度差。这种恒定的距离差使所述波长追踪系统1能够确定光束的波长或波长的改变。
所述波长追踪系统1还包括干涉仪系统9和处理单元10。
所述干涉仪系统9包括光束源11，所述光束源11被布置成提供光束，特别是具有至少第一偏振方向和第二偏振方向的激光束。所述光束由分束器12接收，所述分束器12被布置成将所述光束拆分成第一测量束和第二测量束。所述分束器12是非偏振50％分束器。因而，所述第一测量束和所述第二测量束各自包含沿至少所述第一偏振方向和所述第二偏振方向具有偏振的光。所述干涉仪系统9包括多个光学元件，如将在下文中更详细地论述的，所述多个光学元件用以至少部分地沿所述第一反射路径3引导所述第一测量束、以及至少部分地沿所述第二反射路径4引导所述第二测量束。
第一光传感器13被布置在所述第一反射路径的端部处，以接收所述第一测量束并且基于所述第一测量束来提供第一传感器信号。第二光传感器14被布置在所述第二反射路径4的端部处，以接收所述第二测量束并且基于所述第二测量束来提供第二传感器信号。
所述第一测量束和所述第二测量束行进贯穿被布置成彼此平行的第一测量平面A-A和第二测量平面B-B。所述第一测量平面和所述第二测量平面在图3中被指示出。可以看出，所述光束源11被布置在所述第一测量平面A-A中，并且所述第一光传感器13和所述第二光传感器14被布置在所述第二测量平面B-B中。
在所述分束器12中产生的所述第一测量束和所述第二测量束被引导到偏振分束器15中。所述偏振分束器15将所述第一测量束拆分成具有所述第一偏振方向的第一反射路径束(在图2和图4中示出)和具有所述第二偏振方向的第一参考束(在图5和图6中示出)。对应地，所述偏振分束器15将所述第二测量束拆分成具有所述第一偏振方向第二反射路径束(在图2和图4中示出)和具有所述第二偏振方向的第二参考束(在图5和图6中示出)。
如图2所示，所述第一反射路径束从所述偏振分束器15沿所述第一反射路径3传播至所述波长追踪单元2，并且穿过所述腔室开口6传播至所述第一反射路径反射表面7。所述第一反射路径束在所述第一反射路径反射表面7上被反射并且沿所述第一反射路径3返回至所述偏振分束器15。所述第一反射路径束现在已经两次穿过四分之一波长(即，λ/4)板16，并且由于被所述偏振分束器15朝向隅角棱镜或角锥棱镜17反射。如图3所示，在所述角锥棱镜17中，所述第一反射路径束从所述第一测量平面A-A被传输至所述第二测量平面B-B。
如可以在图4中看出的，位于测量平面B-B中的所述第一反射路径束再次由偏振分束器15沿所述第一反射路径3反射以贯穿所述腔室开口6行进到所述波长追踪腔室5中，在所述波长追踪腔室5中所述第一反射路径束由所述第一反射路径反射表面7反射并且返回至所述偏振分束器15。应注意，在所述第二测量平面B-B中，所述腔室开口6被布置在不同的高度处以确保所述第一反射路径束将进入所述波长追踪腔室5。当行进至所述波长追踪单元2和从所述波长追踪单元2行进时，所述第一反射路径束将再次穿过所述四分之一波长板16两次，并且结果是，所述第一反射路径束将贯穿所述偏振分束器15行进至所述第一光传感器13。
再次参考图2，所述第二反射路径束从所述偏振分束器15沿所述第二反射路径4传播至所述波长追踪单元2，在所述波长追踪单元2处所述第二反射路径束在所述第二反射路径反射表面8上反射且返回至所述偏振分束器15。所述第二反射路径束穿过所述四分之一波长板16两次并且在所述偏振分束器15中朝向所述角锥棱镜17反射。如图3所示，在所述角锥棱镜17中，所述第二反射路径束从所述第一测量平面A-A被传输至所述第二测量平面B-B。
参见图4，在所述第二测量平面B-B中，所述第二反射路径束再次由所述偏振分束器15沿所述第二反射路径4反射，在所述第二反射路径4中所述第二反射路径束由紧挨着所述腔室开口6的所述第二反射路径反射表面8反射。所述第二反射路径束返回至所述偏振分束器15并且将穿过所述偏振分束器15。所述第二光传感器14被布置成接收来自所述偏振分束器15的所述第二反射路径束。
图5和图6示出了所述第一参考束和所述第二参考束分别在所述第一测量平面A-A和所述第二测量平面B-B中的传播路径。应注意，所述波长追踪单元2没有在图5和图6中描绘。如图5所示，所述第一参考束和第二参考束分别由在所述偏振分束器15上被反射的所述第一测量束和第二测量束的部分形成。当穿过四分之一波长板19两次时，所述第一参考束和所述第二参考束在参考反射镜18上被反射并且返回至所述偏振分束器15。所述偏振分束器15现在将所述第一参考束和第二参考束传输至所述角锥棱镜17，在所述角锥棱镜17处所述第一参考束和第二参考束从图5中所示出的所述第一测量平面A-A被传输至图6中示出的所述第二测量平面B-B。
在所述第二测量平面B-B中，所述第一参考束和第二参考束将再次由所述偏振分束器15透射至所述参考反射镜18并且在所述参考反射镜18上被反射，由此穿过所述四分之一波长板19两次。这将导致所述第一参考束和所述第二参考束在所述偏振分束器15上的反射，使得分别地，所述第一参考束将被朝向所述第一光传感器13引导并且所述第二参考束将被朝向所述第二光传感器14引导。
所述第一光传感器13将基于所述第一反射路径束和由所述第一光传感器13接收的所述第一参考束来提供第一传感器信号，并且所述第二光传感器14将基于所述第二反射路径束和由所述第二光传感器14接收的所述第二参考束来提供第二传感器信号。所述第一传感器信号和所述第二传感器信号被馈送到所述处理单元10中。所述处理单元10可以是本地处理单元、或可以是另一处理装置(例如干涉仪位置测量系统的处理装置、或光刻设备的中央处理装置)的一部分。
在所述处理单元10中，从所述第一传感器信号减去所述第二传感器信号以确定差分信号。通过监控这种差分信号，可以监控所述波长或波长的改变。
如图1所示，所述干涉仪位置测量系统IF被布置成接收如由所述波长追踪系统所确定的所述波长或波长的改变、并且针对所述波长或波长的改变来补偿所述干涉仪位置测量系统的测量结果。利用这种补偿，可以补偿由于在所述受调节的空间CS中的H2浓度的变化以及单独的干涉仪的波长稳定性而导致的折射率改变的效应。
例如，图2至图6所示的本发明的波长追踪系统1的实施例的重要优点是：所述干涉仪系统9属于相对简单的光学设计。所述干涉仪系统9的光学元件仅包括一个非偏振分束器12、一个偏振分束器15和一个角锥棱镜17。另外，由于受限的所需光学元件数目，所述干涉仪系统9也需要受限的光学玻璃长度，即，所述第一测量束和所述第二测量束仅穿过所述非偏振分束器12、所述偏振分束器15、所述角锥棱镜17和所述四分之一波长板16或19。
由于所述第一测量束和所述第二测量束不被以光学方式组合并且被引导至单个光传感器，而不是针对每个测量束提供一分离的光传感器，则相对简单光学器件设计是可能的。所述第一光传感器13被布置成接收所述第一测量束的所述第一反射路径束和所述第一参考束，并且所述第二光传感器14被布置成接收所述第二测量束的所述第二反射路径束和所述第二参考束。所述第一测量束和第二测量束在所述处理单元10中被以电子方式进行比较，特别是通过所述第一传感器信号和所述第二传感器信号相减来对比。
所述波长追踪系统1的另外的优点是：所述系统允许针对非线性来校准所述波长追踪系统1。这种校准可以通过所述波长追踪单元在至少一个信号周期的测量方向MD上(参见图2)相对于所述干涉仪系统9的相对运动来执行。这种相对运动可以通过将所述波长追踪单元2相对于所述干涉仪系统9移动和/或通过将所述干涉仪系统9相对于波长追踪单元2移动来产生。在所述相对运动期间，由所述第一光传感器13提供的所述第一传感器信号和由所述第二光传感器14提供的所述第二传感器信号被所述处理单元10接收。
由所述第一光传感器13提供的所述第一传感器信号然后可以例如在所述处理单元10中被使用，以确定所述波长追踪系统1的所述第一反射路径3的所述非线性。相应地，由所述第二光传感器14提供的所述第二传感器信号可以被使用，以确定所述波长追踪系统1的所述第二反射路径4的所述非线性。
图7示出了在所述第一测量平面(即其中布置有所述光束源10的所述测量平面)中的波长追踪系统1的替代实施例。具有相同功能的一个或多个相同部分由相同的附图标记来指示。
通常，图7的所述波长追踪系统1起到与图2至图6的所述波长追踪系统相同的作用。然而，所述波长追踪单元2被以不同的方式构造。这种实施例的所述波长追踪单元2具有多个第一反射路径反射表面7，使得在所述波长追踪腔室5内，所述第一反射路径束在贯穿所述腔室开口离开所述波长追踪腔室5之前被反射多次。这些多次反射导致在相对小的空间中的相对长的反射路径。结果，所述第一反射路径3与所述第二反射路径4之间的距离差被制成相对大的，这便利于使用如关于图2至图6所描述的所述波长追踪系统1来测量波长或波长的改变。
另外，在图7的所述波长追踪系统1中，所述非偏振分束器12、所述偏振分束器15、所述角锥棱镜17、所述四分之一波长板16和19、以及所述参考反射镜18被集成在单个光学单元中。这样的单个光学单元需要相对小的空间并且可以被最佳地调谐。
最终，应注意，图2至图7的实施例是根据本发明的波长追踪系统的示例。然而，这些实施例不应被认为是限制性示例。
图8示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统100的第一实施例。所述干涉仪系统100被布置成确定可运动对象200(例如，光刻设备的投影系统PS一部分)的绝对位置。所述可运动对象200包括反射式测量表面201。
所述干涉仪系统100是外差干涉仪系统，所述外差干涉仪系统包括用以提供具有固定光频率的激光束的第一光源101。所述第一光源101将典型地提供具有固定频率的激光束，并且例如是稳定型氦氖激光器源。如本领域中已知的，所述第一光源101可以被用于提供激光束，所述激光束例如由非偏振分束器拆分成第一部分和第二部分。所述第一部分被引导至干涉仪光学器件110。所述干涉仪光学器件110被布置成将所述第一部分拆分成第一束和第一参考束。所述第一束沿具有测量路径长度Lx的测量路径102被引导至所述可运动对象200上的所述反射式测量表面201。在所述第一束由所述反射式测量表面201反射之后，所述第一束在所述干涉仪光学器件110中与所述第一参考束重新组合。经重新组合的第一束和第一参考束被引导至检测器103b，所述检测器103b被连接至光传感器装置103。所述激光束的所述第二部分被引导至干涉仪光学器件111。所述干涉仪光学器件111被布置成将所述第二部分拆分成第二束和第二参考束。所述第二束沿具有参考路径长度Lref的参考路径104被引导至反射式参考表面105。在所述第二束由所述反射式参考表面105反射之后，所述第二束在干涉仪光学器件111中与所述第二参考束重新组合。经重新组合的第二束和第二参考束被引导至检测器103c，所述检测器103c被连接至所述光传感器103。所述激光束的一部分被引导至检测器103a，所述检测器103a被连接至所述光传感器装置103。所述激光束的这个部分尚未与所述反射式测量表面201或所述反射式参考表面105相互作用。
所述反射式参考表面105被布置在固定部位处，所述固定部位被用作用于测量的参考部位。因此，其中设置有所述反射式参考表面105的构造旨在是固有地稳定的，即所述反射式参考表面105相对于所述干涉仪系统100的部位是恒定的。因此，所述参考路径104的所述长度Lref也是恒定长度。
所述检测器103a将所述激光束的所述部分传播到所述光传感器装置103的发光二极管上。所述检测器103b将经重新组合的第一束和第一参考束传播到所述光传感器装置103的另一发光二极管上。所述检测器103c将经重新组合的第二束和第二参考束传播到光传感器装置103的又一发光二极管上。所述发光二极管的测量结果经由所述光传感器装置103被馈送到处理单元106中。所述处理单元106基于所述检测器103b的输入而产生第一测量相位值ph1x。替代地，所述处理单元106可以基于所述检测器103b的输入和所述检测器103a的输入而产生所述第一测量相位值ph1x，以补偿所述第一光源101与所述干涉仪光学器件110之间的所述激光束的扰动。所述处理单元106基于所述检测器103c的输入而产生第一参考相位值ph1ref。替代地，所述处理单元106可以基于所述检测器103c的输入和所述检测器103a的输入而产生所述第一参考相位值ph1ref，以补偿所述第一光源101与干涉仪光学器件111之间的所述激光束的扰动。所述第一测量相位值ph1x表示所述测量对象200的距离或位移，即，所述测量路径长度Lx。所述第一参考相位值ph1ref表示所述参考路径长度Lref，所述参考路径长度Lref是恒定长度。
所述干涉仪系统100包括第二光源107。所述第二光源107具有可调谐光频率。在示出的实施例中，所述第二光源107被配置成提供(例如，来自可调谐激光源的)具有可调谐光频率的第二激光束。所述第二激光束被拆分成另外的第一部分和另外的第二部分。类似于所述第一部分，所述另外的第一部分被引导至干涉仪光学器件110。所述干涉仪光学器件110被布置成将所述另外的第一部分拆分成另外的第一束和另外的第一参考束。所述另外的第一束沿具有测量路径长度Lx的测量路径102被引导至所述可运动对象200上的所述反射式测量表面201。在所述另外的第一束由所述反射式测量表面201反射之后，所述另外的第一束在所述干涉仪光学器件110中与所述另外的第一参考束重新组合。经重新组合的另外的第一束和另外的第一参考束被引导至所述检测器103b，所述检测器103b被连接至所述光传感器装置103。所述另外的第二部分被引导至干涉仪光学器件111。所述干涉仪光学器件111被布置成将所述另外的第二部分拆分成另外的第二束和另外的第二参考束。所述另外的第二束沿具有所述参考路径长度Lref的所述参考路径104被引导至所述反射式参考表面105。在所述另外的第二束由所述反射式参考表面105反射之后，所述另外的第二束在所述干涉仪光学器件111中与所述另外的第二参考束重新组合。经重新组合的另外的第二束和另外的第二参考束被引导至所述检测器103c，所述检测器103c被连接至所述光传感器装置103。
所述第二激光束的一部分被引导至检测器103a，所述检测器103a被连接至所述光传感器装置103。所述第二激光束的这个部分不与所述反射式测量表面201或所述反射式参考表面105相互作用。
所述检测器103a将所述第二激光束的所述部分传播到所述光传感器装置103的发光二极管上。所述检测器103b将经重新组合的另外的第一束和另外的第一参考束传播到所述光传感器装置103的另一发光二极管上。所述检测器103c将经重新组合的另外的第二束和另外的第二参考束传播到光传感器装置103的又一发光二极管上。所述发光二极管的测量结果经由所述光传感器装置103被馈送到处理单元106中。所述处理单元106基于所述检测器103b的输入而产生第二测量相位值ph2x。替代地，所述处理单元106可以基于所述检测器103b的输入和所述检测器103a的输入而产生所述第二测量相位值ph2x，以补偿所述第二光源107与所述干涉仪光学器件110之间的所述第二激光束的扰动。所述处理单元106基于所述检测器103c的输入而产生第二参考相位值ph2ref。替代地，所述处理单元106可以基于所述检测器103c的输入和所述检测器103a的输入而产生所述第二参考相位值ph2ref，以补偿所述第二光源107与所述干涉仪光学器件111之间的所述第二激光束的扰动。所述第二测量相位值ph2x表示所述测量对象200的距离或位移，即，所述测量路径长度Lx。所述第二参考相位值ph2ref表示所述参考路径长度Lref，所述参考路径长度Lref是恒定长度。
因而，在如图8所示的洛匈(Rochon)棱镜108中被组合之后，所述激光束和所述第二激光束沿循相同的路径。在实施例中，除了洛匈棱镜108以外的光学部件可以被用于将所述激光束和所述第二激光束进行组合。
所述处理单元106被布置成区分所述第一测量相位值ph1x、所述第一参考相位值ph1ref、所述第二测量相位值ph2x、和所述第二参考相位值ph2ref。所述第一测量相位值ph1x由于所述可运动对象200的运动而改变。所述第二测量相位值ph2x由于所述可运动对象200的运动并且由于所述第二激光束的所述可调谐光频率的改变而改变。由于所述第一光源101提供具有固定光频率的激光束，所述第一测量相位值ph1x代表所述可运动对象200的位移，而所述第二测量相位值ph2x可以代表所述可运动对象200的位移、并且代表所述第二激光束的光的频率改变(即，波长变化)。
在利用所述光传感器装置103进行测量期间，可以测量所述第一测量相位值ph1x、所述第二测量相位值ph2x、所述第一参考相位值ph1ref、和所述第二参考相位值ph2ref。在本申请中，将在单个时间点处的四个测量相位值的组合指示为数据点。因而，针对特定时间点，数据点包括所述第一测量相位值ph1x、所述第二测量相位值ph2x、所述第一参考相位值ph1ref、和所述第二参考相位值ph2ref。
假定所述可运动对象200将在测量期间保持在静止部位处、并且所述可调谐激光器源107的所述可调谐光频率随时间推移而改变，则可以基于所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref随时间推移的改变(如由所述第二激光束中的光的所述可调谐光频率中的改变所引起的)，则由所述处理单元106将所述测量路径长度Lx与所述参考路径长度Lref之间的长度比Lrat确定为：
Lrat＝Lx/Lref＝Δph2x/Δph2ref
由于所述参考路径Lref的长度是恒定的且已知的，因此所述可运动对象200的绝对位置可以被确定如下：Lx＝Lrat*Lref。
因而，如果所述可运动对象200保持在静止部位，则所述第二光源107的频率改变提供足够的数据用于计算所述可运动对象200的绝对位置。然而，在实践中，所述可运动对象200通常将不保持充分静止以用这种方式确定所述绝对位置。所述可运动对象200可以例如进行由外界影响而造成的振动运动。
根据本发明的第二方面的方法，提出根据选择标准来选择数据点以补偿所述可运动对象200的运动。通过补偿所述可运动对象200的运动，所述可运动对象200的绝对位置可以由所述干涉仪系统100本身来确定，即不需要额外的调零传感器。
由于所述第一束允许确定所述可运动对象200的任何相对位移，则可以确定在所述第一测量相位值ph1x和所述第二测量相位值ph2x的测量期间所述可运动对象200是否运动。在这样的方法的第一实施例中，从所有收集的数据点中选择使所述可运动对象200的相对位置(如利用所述第一束测量的)相同的数据点。根据这种方法，对利用所述干涉仪系统100通过测量而收集的所述数据点进行比较。选择使所述第一测量相位值ph1x相同的数据点以形成一组数据点。这组数据点类似于其中所述可运动对象200在每个数据点处位于相同位置的测量序列，因此看起来好像所述可运动对象200没有运动。
现在将参考图9更详细地解释数据点的这种选择。图9的上部部分示出随时间推移的所述第一参考相位值ph1ref和所述第二参考相位值ph2ref。可以看出，如由所述第一光源101提供的所述第二束的光的恒定波长会导致所述第一参考相位值ph1ref的恒定值。如由所述第二光源107提供的所述另外的第二束的光随时间推移的经调制的波长改变会导致所述第二参考相位值ph2ref的调制值。在图9的下部部分中，随时间推移的所述第一测量相位值ph1x和所述第二测量相位值ph2x被描绘为由利用所述第一光源101的所述第一束和所述第二光源107的所述另外的第一束进行的测量而引起。从所述第一相位值ph1x的过程可以看出，所述可运动对象200在一位置范围中进行来回运动，例如振动运动。所述第二测量相位值ph2x示出了所述另外的第一束的调制频率的额外的效应。
根据用以确定所述可运动对象200的绝对位置的方法的实施例，选择具有相同的第一测量相位值ph1x的多个数据点以形成一组数据点。需要至少2个数据点，但是可以多个2个数据点有助于更准确地确定所述绝对位置。在图9中，作为示例，三个数据点A、B和C被指示为各自具有等于零的第一测量相位值ph1x。这些数据点A、B和C可以被用作一组数据点。在实践中，所述组数据点可以包括许多更多个数据点。代替零，还可以选择所述第一测量相位值ph1x的任何其它值，只要对于所述组数据点内的每个数据点而言所述第一测量相位值ph1x是相等的。选择在许多数据点中可用的值是有利的。
对于这样的一组数据点，可以如上文描述的那样确定所述可运动对象200的绝对位置，即可以基于所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref来确定长度比Lrat。当计算所述长度比Lrat时，可以根据所述长度比Lrat和所述参考路径104的已知长度来计算所述可运动对象200的绝对位置。
作为示例，图10示出了其中绘制了所述组数据点中的每个数据点的所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref的图表。可以看出，可以通过这些相位值来拟合一直线以确定所述组数据点的长度比Lrat。然而，还可以应用根据所述组数据点来计算所述长度比Lrat的任何其它方法。
为了改善这种方法的结果，可以从所收集的数据点中选择另外的多组数据点，在所述另外的多组数据点中的每组数据点内所述第一测量相位值ph1x是相同的。对于每组数据点，可以选择所述第一测量相位值ph1x的不同值。如针对每组数据点而计算的所述可运动对象200的绝对位置可以被组合(典型地被平均化，可能使用权重因数)，来以增加的准确度而确定所述可运动对象200的单个绝对位置。所述权重因数的值可能例如取决于每组数据点内的数据点的数目。当在一组数据点中存在较大数目个数据点时所述权重因数的值可能较高。
为了使多组数据点具有相当大数目的数据点，则需要所述可运动对象200将被规则地定位在与形成所述组数据点的基础的所述第一测量相位值ph1x相匹配的位置中。因此，当所述可运动对象200在某一位置范围中进行来回运动时，例如当进行如图9所示的振动运动时，这种方法特别起作用。
然而可能的是，所述可运动对象200不进行来回运动，但在单个方向上进行运动，即在正方向上或负方向上沿轴线进行运动。在这种情况下，所述数据点将不具有具备相同第一测量相位值ph1x的两个数据点。.
根据本发明的第二方面的方法的另一实施例，还可能当所述可运动对象200在单个方向上运动时确定所述可运动对象200的绝对位置。这个第二实施例还基于从数据点的集合选择多组特定数据点，并且基于根据这种所选择的多组特定数据点来计算所述可运动对象200的绝对位置。第二实施例假定所述第一光源101的所述激光束的固定光频率是恒定的并且所述第二光源107的另外的激光束的所述可调谐光频率正在被调制。此外，假定所述参考路径长度Lref是恒定的而所述测量路径长度Lx是不恒定的，即，所述可运动对象200正在运动。
在第二实施例中，选择使所述第二参考相位值ph2ref相同的两个数据点。特别地，选择数据点的步骤包括选择一组三个数据点，所述一组三个数据点包括在第一时间点T1处的第一组数据点DP1、在第二时间点T2处的第二数据点DP2、和在第三时间点T3处的第三数据点DP3。所述第一时间点T1、所述第二时间点T2和所述第三时间点T3不必按时间顺序。针对所述第一数据点的第二参考相位值ph2ref(T1)和针对所述第三数据点的第二参考相位值ph2ref(T3)可以选择成相同的，而所述第二数据点的所述第二参考相位值ph2ref(T2)被选择成不同于针对所述第一数据点的第二参考相位值ph2ref(T1)和针对所述第三数据点的第二参考相位值ph2ref(T3)。
基于这组三个数据点，在时间点T2上的所述可运动对象200的绝对位置可以被计算如下。
Lrat(T2)＝Δph2x(T2,T1)/Δph2ref(T2,T1)-[Δph1x(T2,T1)*Δph2ref(T3,T1)]/[Δph2x(T3,T1)*Δph2ref(T2,T1)]，
其中Lrat(T2)是T2处的Lx与Lref之间的长度比，
Δph2x(T2,T1)是所述第二测量相位值ph2x在T2与T1之间的改变，
Δph2ref(T2,T1)是所述第二参考相位值ph2ref在T2与T1之间的改变，
Δph1x(T2,T1)是所述第一测量相位值ph1x在T2与T1之间的改变，
Δph2x(T3,T1)是所述第二测量相位值ph2x在T3与T1之间的改变，并且
Δph1x(T3,T1)是所述第一测量相位值ph1x在T3与T1之间的改变，
当计算Lrat(T2)时，在所述第二时间点T2处的所述可运动对象200的绝对位置可以被计算如下：
Lx(T2)＝Lrat(T2)*Lref(T2),
其中Lrat(T2)是在时间点T2处所述可运动对象200的绝对位置，并且
Lref(T2)是在T2处所述参考路径的长度Lref；应注意，所述参考路径的长度Lref是恒定的。
应注意，使用该方法的此实施例来计算所述可运动对象200的绝对位置Δph1x(T3,T1)应不等于零，即T1与T3之间可运动对象200存在一些运动。此外，Δph2ref(T2,T1)应不等于零，即在T2与T1之间所述第二光源107的另外的激光束的波长尚未改变。另外应注意，当T2与T1之间可运动对象200没有运动时，Δph1x(T2,T1)等于零，且等式[Δph1x(T2,T1)*Δph2ref(T3,T1)]/[Δph2x(T3,T1)*Δph2ref(T2,T1)]也将等于零。换句话说，等式的这个第二部分对在数据点的收集期间所述可运动对象200的运动提供补偿。
图11示出了根据本发明的第二实施例的三个数据点的选择的示例。图11的上部部分示出了随时间推移的所述第一测量相位值ph1x和所述第二测量相位值ph2x。从所述第一测量相位值ph1x的过程可以看出，所述可运动对象200在单个方向上运动。所述第二测量相位值ph2x示出了所述第二测量束的调制频率的额外的效应。代替在单个方向上运动，所述可运动对象200还可以来回运动，只要Δph1x(T2,T1)不等于0，或Δph1x(T2,T3)和Δph1x(T3,T1)两者都不等于0。
图11的下部部分示出了随时间推移的所述第一参考相位值ph1ref和所述第二参考相位值ph2ref。由于所述反射式参考表面105处于固定位置，因此所述第一参考相位值ph1ref随时间推移是恒定的。所述第二参考相位值ph2ref示出了所述第二测量束的调制频率的效应。
根据第二实施例的选择标准，在这种情况下根据所述第二参考相位值ph2ref的曲线图的两个下峰值，基于针对所述第二参考相位值ph2ref的相同值，选择所述第一数据点DP1和所述第三数据点DP3。所述第二数据点DP2可以是具有不同的第二参考相位值ph2ref的任何数据点。优选地，所选择的第二数据点具有第二参考相位值ph2ref，所述第二参考相位值ph2ref大致从所述第一数据点和第三数据点的所述第二参考相位值ph2ref偏离，诸如在例如图11所示的曲线图的上峰值处或附近。
在实践中，可以选择多组三个数据点以改善所述方法的准确度。对于每组三个数据点，可以确定所述可运动对象200的绝对位置。基于每组三个数据点而确定的所述可运动对象200的绝对位置可以被组合(例如被平均化)以计算所述可运动对象200的单个绝对位置。
根据本发明的第二方面的方法的优点是：所述干涉仪系统100能够实现所述可运动对象200的绝对位置相对于参考部位的确定，而不需要分离的调零传感器。这可以允许所述位置测量系统的较简单设计。
此外，所述干涉仪系统100允许在所述位置测量系统的大工作范围上确定所述可运动对象200的绝对位置。所述可运动对象200不必被带入特定调零传感器的测量范围内来执行所述可运动对象200的绝对位置的测量。
此外，与所述可运动对象200的运动无关地进行所述绝对位置的确定。
在本发明的第二方面的实施例中，还提供确定所述干涉仪系统100的所述参考路径104的绝对长度(以米或类似的单位为单位)的步骤。所述参考路径104的这种绝对长度可以被计算如下：
针对所述可运动对象200的第一位置pos1来测量所述测量路径长度Lx与所述参考路径长度Lref之间的第一长度比Lrat1，
在将所述可运动对象200从所述第一位置pos1运动至第二位置pos2的同时，使用所述第一测量相位值ph1x来测量所述可运动对象200的位移，
针对所述可运动对象200的所述第二位置pos2来测量所述测量路径长度Lx与所述参考路径长度Lref之间的第二长度比Lrat2，和
基于所述第一长度比Lrat1、所述可运动对象的位移Δph1x(pos2,pos1)、和所述第二长度比Lrat2来计算所述参考路径的长度Lref。
所述参考路径的这种长度可以被计算如下：
Lref＝Lrat1*(Δph1x(pos2，pos1)*Lrat2)/(Lrat1-Lrat2).
还可以通过以下等式来计算在第一位置中的所述测量路径长度Lx(pos1)：
Lx(pos1)＝(Δph1x(pos2，pos1)*Lrat2)/(Lrat1-Lrat2).
图12示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统100的第二实施例。所述干涉仪系统100被布置成确定可运动对象200(例如，光刻设备的投影系统PS一部分)的绝对位置。所述可运动对象200包括反射式测量表面201。图12的实施例的所述干涉仪系统100是使用波长调制的合成式外差干涉仪系统。
所述外差干涉仪系统包括用以提供具有第一光频率的第一激光束的第一光源101。在这个实施例中，所述第一光频率是具有利用第一高频调制信号调制的第一光频率基准值的稳定光频率。所述第一高频调制信号由高频调制器115提供。由于所述第一激光束的所述高频调制而导致的波长变化是相对小的。
由所述第一光源101提供的所述第一激光束例如被分束器109拆分成至少第一部分和第二部分。所述第一部分被引导至干涉仪光学器件110。所述干涉仪光学器件110被布置成将所述第一部分拆分成第一束和第一参考束。所述第一束沿具有测量路径长度Lx的测量路径102被引导至所述可运动对象200上的所述反射式测量表面201。在所述第一束由所述反射式测量表面201反射之后，所述第一束在所述干涉仪光学器件110中与所述第一参考束重新组合。经重新组合的第一束和第一参考束被引导至第二检测器103b，所述第二检测器103b被连接至光传感器装置103。
所述干涉仪光学器件110包括半透明反射镜110a和反射表面110b，所述半透明反射镜110a用以将所述激光束的所述第一部分拆分成所述第一束和所述第一参考束，所述反射表面110b用以将所述第一参考束反射回到所述半透明反射镜110a。在其它实施例中，可以设置其它干涉仪光学器件110以产生所述第一束和所述第一参考束以及将所述第一束和所述第一参考束重新组合，诸如垂直于所述第一部分的传播方向而布置且传输所述第一束并且反射所述第一参考束的半透明反射镜。
所述激光束的所述第二部分被引导至干涉仪光学器件111。所述干涉仪光学器件111被布置成将所述第二部分拆分成第二束和第二参考束。所述第二束沿具有参考路径长度Lref的参考路径104被引导至反射式参考表面105。在所述第二束由所述反射式参考表面105反射之后，所述第二束在干涉仪光学器件111中与所述第二参考束重新组合。经重新组合的第二束和第二参考束被引导至第三检测器103c，所述第三检测器103c被连接至所述光传感器装置103。
所述干涉仪光学器件111包括半透明反射镜111a和反射表面111b，所述半透明反射镜111a用以将所述激光束的所述第一部分拆分成所述第一束和所述第一参考束，所述反射表面111b用以将所述第一参考束反射回到所述半透明反射镜111a。在其它实施例中，可以设置其它干涉仪光学器件110以产生所述第一束和所述第一参考束以及将所述第一束和所述第一参考束重新组合，诸如垂直于所述第一部分的传播方向而布置且传输所述第一束并且反射所述第一参考束的半透明反射镜。
所述反射式参考表面105被布置在固定部位处，所述固定部位被用作用于测量的参考部位。因此，其中设置有所述反射式参考表面105的构造旨在是固有地稳定的，即所述反射式参考表面105相对于所述干涉仪系统100的部位是恒定的。因此，所述参考路径104的所述长度Lref也是恒定长度。
所述干涉仪系统100包括第二光源107。所述第二光源107具有第二光频率。在示出的实施例中，所述第二光源107被配置成提供(例如，来自可调谐激光源的)具有可调谐光频率的第二激光束。
低频调制器116被布置成向所述光源107提供低频调制信号。所述第二光频率是利用由所述低频调制器116提供的所述低频调制信号来调制的第二光频率基准值。此外，所述第二光源107被连接至所述高频调制器115以接收所述高频调制信号。为了允许合成式外差相位检测方案，也利用由所述高频调制器115提供的所述高频调制信号来调制所述第二光频率。
所述低频调制和所述高频调制的调制轨迹可以具有任何适当的形状，但典型地将是三角形轮廓或正弦廓形。
所述第一光频率和所述第二光频率被选择成使得这些光频率位于两个不同的非交叠频率范围中。例如，所述第一光频率基准值为大约1510nm，例如，与c/1510e-9～＝200THz相对应，并且利用高频调制信号来调制所述频率，使得在相应检测器处的相位调制取决于解调算法而具有单个相位周期量级(例如，1/8个相位周期到2个相位周期)的振幅。
由于所述激光源的频率调制Δf而在相应检测器处的相位调制ΔΦ将与所述干涉仪的测量路径与参考路径的光学路径长度差OPD线性地成比例：(ΔΦ/2π)＝OPD·Δf/c，(c＝光速)。因此，对于长OPD，需要较小的频率调制来实现在相应检测器处的同一相位调制。所述高频调制信号可以具有例如为至少0.1MHz的频率，例如在1MHz至30MHz的范围内。
所述可调谐频率信号的所述第二光频率基准值可以例如为1535nm。由于所述低频调制信号而导致的所述可调谐频率信号的所得到的振幅可以例如为+/-14nm(+/-2THz)，并且由于所述高频调制信号而导致的所述可调谐频率信号的所得到的振幅可以例如为+0.0001nm)：Δf＝(c/OPD)·(ΔΦ/2π)。对于OPD为1米的2π相位调制的1/8，将会需要c/8Hz频率调制(～＝37.5MHz调制，或大约18.75MHz的振幅)。这导致所述可调谐频率信号的1520nm至1550nm的第二频率范围。所述低频调制信号可以具有例如小于1000Hz的频率，例如在0.1Hz到100Hz的范围内。
如由所述第二光源107提供的所述第二激光束例如被分束器109拆分成另外的第一部分和另外的第二部分。类似于所述第一部分，所述另外的第一部分被引导至干涉仪光学器件110。所述干涉仪光学器件110被布置成将所述另外的第一部分拆分成另外的第一束和另外的第一参考束。所述另外的第一束沿具有测量路径长度Lx的测量路径102被引导至所述可运动对象200上的所述反射式测量表面201。在所述另外的第一束由所述反射式测量表面201反射之后，所述另外的第一束在所述干涉仪光学器件110中与所述另外的第一参考束重新组合。
经重新组合的另外的第一束和另外的第一参考束被引导(与所述第一束和所述第一参考束相对应)朝向所述检测器103b，所述检测器103b被连接至所述光传感器装置103。然而，设置在朝向所述检测器103b的路径中的第一滤光器单元117被布置成传输所述第一束和所述第一参考束，并且被布置成反射所述另外的第一束和所述另外的第一参考束。所述第一滤光器单元117例如是光纤布拉格(Bragg)光栅，所述光纤布拉格光栅反射光频率在1520nm至1550nm的所述第二频率范围内的光并且不反射光频率在1509nm至1511nm的所述第一频率范围内的光。
经反射的另外的第一束和另外的第一参考束经由光环行器118被引导至第四检测器103d。
所述第二激光束的所述另外的第二部分被引导至干涉仪光学器件111。所述干涉仪光学器件111被布置成将所述另外的第二部分拆分成另外的第二束和另外的第二参考束。所述另外的第二束沿具有所述参考路径长度Lref的所述参考路径104被引导至所述反射式参考表面105。在所述另外的第二束由所述反射式参考表面105反射之后，所述另外的第二束在所述干涉仪光学器件111中与所述另外的第二参考束重新组合。
经重新组合的另外的第二束和另外的第二参考束被引导(与所述第二束和所述第一参考束相对应)朝向所述检测器103c，所述检测器103c被连接至所述光传感器装置103。然而，设置在朝向所述检测器103c的所述路径中的第二滤光器单元119被布置成传输所述第二束和所述第二参考束，并且被布置成反射所述另外的第二束和所述另外的第二参考束。所述第二滤光器单元119例如是光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅反射光频率在1520nm至1550nm的所述第二频率范围内的光并且不反射光频率在1509nm至1511nm的所述第一频率范围内的光。所述第一滤光器单元117和所述第二滤光器单元119可以是被布置成将束、参考束、另外的束和另外的参考束的组合拆分成所述束、和所述参考束、和所述另外的束、和所述另外的参考束的任何滤光器单元。可以基于所述第一频率范围和所述第二频率范围来进行这种拆分。所述第一滤光器单元可以例如是带通滤波器、低通滤波器或高通滤波器。
经反射的另外的第二束和另外的第二参考束经由第二光环行器120被引导至第五检测器103e。
所述第二激光束的第三部分被引导至第一检测器103a，所述第一检测器103a被连接至所述光传感器装置103的第一发光二极管。所述第二激光束的这个第三部分不与所述反射式测量表面201或所述反射式参考表面105相互作用。在示出的实施例中，所述第二激光束的所述第三部分被引导通过气体吸收室121。所述气体吸收室121被用以吸收所述第二激光束的所述第三部分的一个或更多个特定光波长。典型地，当所述第二光频率将扫过所述第二频率范围时，所述第二光频率将通过由所述气体吸收室121吸收的一个或更多个特定波长。所述气体吸收室121被校准，使得由所述气体吸收室121吸收的特定波长是已知的。可以基于由所述第一检测器103a接收的测量信号来确定这些特定波长。这种信息可以被馈送到所述处理单元106中以校准在所述第三检测器103c和所述第五检测器103e处所接收的所述第二光频率的波长。此外，可以使用其它类型的校准参考来校准在所述第三检测器103c和所述第五检测器103e处所接收的所述第二光频率的波长，诸如包括使用与另一已知波长进行比较的特怀曼-格林干涉仪(Twyman-Green interferometer)的波长计、使用与另一波长经由频率梳或其它适当的方法进行比较的波长计。
在替代的实施例中，气体吸收室可以被直接地用作用于测量的参考。在这样的实施例中，所述气体吸收室将替换所述反射式参考表面105的测量。
在实施例中，同样，所述第一激光源101的所述第一激光束的第三部分可以经由气体吸收室被引导至所述光传感器装置103的检测器。由这个检测器所接收的信号可以被用于所述第一激光束的频率稳定化。
如上文解释的，所述第二检测器103b将经重新组合的第一束和第一参考束传播到所述光传感器装置103的第二发光二极管上。所述第三检测器103c将经重新组合的第二束和第二参考束传播到光传感器装置103的第三发光二极管上。所述第四检测器103c将经重新组合的另外的第一束和另外的第一参考束传播到所述光传感器装置103的第四发光二极管上。并且，所述第五检测器103c将经重新组合的另外的第二束和另外的第二参考束传播到所述光传感器装置103的第五发光二极管上。
所述发光二极管的测量结果被馈送到处理单元106中。所述处理单元106基于所述检测器103c的输入而产生第一测量相位值ph1x，并且基于所述检测器103c的输入而产生第一参考相位值ph1ref。所述第一测量相位值ph1x表示所述测量对象200的距离或位移，即，所述测量路径长度Lx。所述第一参考相位值ph1ref表示所述参考路径长度Lref，所述参考路径长度Lref是恒定长度。
所述处理单元106基于所述检测器103d的输入而产生第二测量相位值ph2x，并且基于所述检测器103e的输入而产生第二参考相位值ph2ref。所述第二测量相位值ph2x表示所述测量对象200的距离或位移，即，所述测量路径长度Lx。所述第二参考相位值ph2ref表示所述参考路径长度Lref，所述参考路径长度Lref是恒定长度。
所述第一激光束和所述第二激光束的调制被用以确定所述第一测量相位值ph1x、所述第一参考相位值ph1ref、所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref。如由所述第二检测器103b、第三检测器103c、第四检测器103d和第五检测器103e之一所接收的每个干涉仪信号，被解调成所述调制频率的奇次谐波信号和偶次谐波信号。所述调制频率的这些奇次谐波和偶次谐波信号可以被用以构造相位正交信号，基于所述相位正交信号可以分别确定所述第一测量相位值ph1x、所述第一参考相位值ph1ref、所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref。
可选地，如由所述高频调制器115和所述低频调制器116提供的所述频率可以被馈送到所述处理单元106中。这些频率可以被用作用于所述干涉仪信号的解调的输入。
基于所述第一测量相位值ph1x，可以确定所述第一参考相位值ph1ref、所述第二测量相位值ph2x、和所述第二参考相位值ph2ref、所述可运动对象200的绝对位置和位置的改变，如在上文中关于图8中示出的实施例中所解释的。
图12的实施例的优点是：所述第一激光束的第一频率和所述第二激光束的第二频率是不同的且不交叠的。频率范围的这种差异允许在所述第一滤光器单元117处将所述第一束和第一参考束从所述另外的第一束和所述另外的第一参考束拆分出去，并且在所述第二滤光器单元119处将所述第二束和第二参考束从所述另外的第二束和所述另外的第二参考束拆分出去。
这种拆分的优点是：所述第一束和第一参考束的组合、所述另外的第一束和所述另外的第一参考束的组合、所述第二束和所述第二参考束的组合、以及所述另外的第二束和所述另外的第二参考束的组合中的每种组合各自在四个检测器103b、103c、103d、103e中的一个检测器处被接收，从而允许与相应的波长调制相关联的信号的零次谐波和一次谐波可以被使用以产生相位正交信号。与使用例如相应信号的一次谐波和二次谐波相比，这种结果典型地处于低噪音水平。零次谐波的使用是可能的，因为相应的束借助于所述第一滤光器单元117和所述第二滤光器单元119而被以光学方式分开。
这种拆分的另外的优点是：所述光传感器装置103中的每个通道的整个模拟变数字范围可以专用于单个相位的检测，即，所述第一束和第一参考束的组合、所述另外的第一束和所述另外的第一参考束的组合、所述第二束和所述第二参考束的组合、以及所述另外的第二束和所述另外的第二参考束的组合中的一种组合。结果是，与其中由单个检测器来检测两个光源101、107激光器的混合干涉信号的实施例相比，可以获得低噪音水平。
将束和参考束从另外的束和另外的参考束拆分出去的另一优点是：高频调制器115的同一高频调制信号可以被用于所述第一光源101的所述第一激光束和所述第二激光源107的所述第二激光束两者。结果是，对于所述第一光源101和所述第二光源107来说仅需要一个高频调制器115。
然而，如上文描述的，源于使用所述第一滤光器单元117和/或所述第二滤光器单元119将束和参考束从另外的束和另外的参考束拆分出去的一些优点还可以被用于所述干涉仪系统100的实施例中，其中利用由第二高频调制器122(在图12中以虚线示出)提供的第二高频调制信号来调制所述第一激光束，同时利用由所述高频调制器115提供的所述高频调制信号来调制所述第二激光束。
在图12的实施例中，所述干涉仪系统100是单程干涉仪系统。在替代的实施例中，也可以应用多程系统。用于所述反射式测量表面201和所述反射式参考表面的测量的束可以属于任何适当的类型，诸如准直束或聚焦束。
在图12的实施例中，所述第一频率(即，所述第一激光源101的稳定第一频率的相对小的波长变化)和通过使用所述低频调制信号来调谐所述波长而产生的所述第二频率范围是不交叠的。替代地，所述第一频率和所述第二频率范围可以交叠。由于所述第二频率范围的频率范围实质上比所述第一频率的变化更大，则所述测量结果的相当一部分仍可以被用于确定所述第一测量相位值ph1x、所述第一参考相位值ph1ref、所述第二测量相位值ph2x、和所述第二参考相位值ph2ref。只有当所述第一光频率和所述第二光频率相同时，典型地当所述第二光频率的频率接近于所述第一光频率时，测量值才不能可靠地用于确定相应的相位值。
在实施例中，光纤可以被用于引导所述第一激光束和第二激光束、或所述第一激光束和第二激光束的多个部分。光纤型光学分束器和光环行器可以被用于将所述激光束分成多个部分、以及沿期望的光学路径引导所述激光束或多个激光束部分。
图13示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统100的第三实施例。类似的部分或具有大致相同功能的部分由相同的附图标记来指示。
在所述实施例中，所述高频调制器115被布置成提供高频调制信号以调制所述第一光源101的所述第一激光束。所述低频调制器116被提供用于调制由所述第二激光源107提供的所述第二激光束。由于所述第一激光束的所述高频调制而导致的波长变化相对于由于所述第二激光束的低频调制而导致的波长变化是相对地非常小的。所述第二光频率并没有利用高频调制信号来调制。
与图12的实施例相对应，所述第一激光束被例如分束器109拆分成第一部分和第二部分。所述第一部分被拆分成第一束，所述第一束被沿所述测量路径102和第一参考束引导。所述第二部分被拆分成第二束，所述第二束被沿所述参考路径104和第二参考束引导。所述第二激光束例如被分束器109拆分成另外的第一部分和另外的第二部分。所述另外的第一部分被拆分成另外的第一束，所述另外的第一束被沿所述测量路径102和另外的第一参考束引导。所述另外的第二部分被拆分成另外的第二束，所述另外的第二束被沿所述参考路径104和另外的第二参考束引导。
所述第二检测器103b接收所述第一束和所述第一参考束的组合、以及所述另外的第一束和所述另外的第一参考束的组合。所述第三检测器103c接收所述第二束和所述第二参考束的组合、以及所述另外的第二束和所述另外的第二参考束的组合。
与所述第二检测器103b和所述第三检测器103c相关联的所述发光二极管的测量结果被馈送到处理单元106中。所述处理单元106基于所述检测器103c的输入而产生第一测量相位值ph1x，并基于所述检测器103c的输入而产生第一参考相位值ph1ref。所述第一测量相位值ph1x表示所述测量对象200的距离或位移，即，所述测量路径长度Lx。所述第一参考相位值ph1ref表示所述参考路径长度Lref，所述参考路径长度Lref是恒定物理长度。因而，所述参考路径长度Lref中测量到的任何改变都是由激光频率和/或折射率的改变引起的，即，光程。所述处理单元106还基于所述检测器103b的输入而产生第二测量相位值ph2x，并且基于所述检测器103c的输入而产生第二参考相位值ph2ref。所述第二测量相位值ph2x表示所述测量对象200的距离或位移，即，所述测量路径长度Lx。所述第二参考相位值ph2ref表示所述参考路径长度Lref，所述参考路径长度Lref是恒定物理长度。
所述第一激光束的所述高频调制被用于确定所述第一测量相位值ph1x和所述第一参考相位值ph1ref。通过确定来自由所述第二检测器103b获得的相应的干涉仪信号中的频率成分的奇数谐波和偶次谐波的频率功率，来获得被用于构造所述第一测量相位值ph1x的所述相位正交信号，由所述第二检测器103b获得的所述相应的干涉仪信号包括所述第一束和所述第一参考束并且可以与所述高频调制信号的频率相关联。对应地，通过确定来自由所述第三检测器103c获得的相应的干涉仪信号中的频率成分的奇数谐波和偶次谐波的频率功率，来获得被用于构造所述第一参考相位值ph1ref的所述相位正交信号，由所述第三检测器103c获得的相应的干涉仪信号包括所述第二束和所述第二参考束并且可以与所述高频调制信号的频率相关联。
所述第二激光束的低频调制被用于确定所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref。所述第二测量相位值ph2x可以通过确定干涉信号的相位来获得，所述干涉信号具有频率Fdemod，所述频率Fdemod等于：
Fdemod＝LFmod*OPD/c
其中，
LFmod是由低频调制器116提供的所述低频调制信号的频率的扫描频率(以Hz/s为单位)，
OPD是所述测量路径104的测量路径长度Lx与所述参考路径104的所述参考路径长度Lref之间的光学路径长度差(以m为单位)，并且
c是光速(以m/s为单位)。
可以应用各种频率相位分析技术来实现这种结果，例如通过利用具有至少约等于频率Fdemod的频率的余弦正弦和正弦解调信号进行解调来实现。基于这种频率相位分析技术，可以获得所述第二测量相位值ph2x和所述第二参考相位值ph2ref。
可选地，如由所述高频调制器115和所述低频调制器116提供的所述频率可以被馈送到所述处理单元106中。这些频率可以被用作用于如由所述第二检测器103b和所述第三检测器103c接收的所述干涉仪信号的解调的输入。
另外，可以提供滤光器单元以基于相应的频率范围来对源自所述第一激光束和所述第二激光束的光进行拆分，使得对于束和参考束的每种组合，可以在所述光传感器装置103中设置专用检测器和光通道。
一旦确定了所述第一测量相位值ph1x、所述第一参考相位值ph1ref、所述第二测量相位值ph2x、和所述第二参考相位值ph2ref，就可以利用干涉仪使用如关于图8的实施例描述的技术来确定所述反射式测量表面201的绝对位置和/或相对位置改变。
在上文中，示出了干涉仪系统的实施例，其中一些光学路径被限定在自由空间中并且一些光学路径由光纤限定。在替代的实施例中，自由空间中的光学路径也可以由光纤提供，并且由光纤限定的光学路径可以被设置在自由空间中。在所述干涉仪系统的实施例中，所述光学路径主要由光纤限定，由此，例如，所述测量路径Lx和所述参考路径Lref被限定在自由空间中。
虽然在本文中可以对光刻设备在IC的制造中的使用进行具体参考，但是，应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、用于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。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的情境中，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的衬底可以在曝光之前或之后例如在涂覆显影系统或轨道(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对经曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在可适用的情况下，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。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如用于产生多层IC，使得本文中使用的术语衬底也可以指代已经包含多个已处理层的衬底。
尽管上文已经在光学光刻的情境下具体提及了本发明的实施例的使用，但是应理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻，并且在上情境允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了产生在衬底上的图案。所述图案形成装置的形貌可以被压制到供给至衬底的抗蚀剂层中，由此抗蚀剂通过施加电磁辐射、热、压力或者它们的组合而被固化。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被移出抗蚀剂，在抗蚀剂中留下图案。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是应该认识到，本发明可以用与上述不同的方式来实践。例如，本发明可以采取包含描述上述方法的机器可读指令的一个或更多个序列的计算机程序、或存储有所述计算机程序的数据储存介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
上文的描述旨在是示例性的而非限制性的。因而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (46)

1.一种波长追踪系统，包括：
波长追踪单元，所述波长追踪单元具有处于固定位置的反射表面，所述波长追踪单元提供具备第一路径长度的第一反射路径和具备第二路径长度的第二反射路径，其中所述第一路径长度实质上比所述第二路径长度更长，和
干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括：
分束器，所述分束器用以将光束拆分成第一测量束和第二测量束，
至少一个光学元件，所述至少一个光学元件用以至少部分地沿所述第一反射路径引导所述第一测量束、以及至少部分地沿所述第二反射路径引导所述第二测量束，
第一光传感器，所述第一光传感器被布置在所述第一反射路径的端部处，以接收所述第一测量束并且基于所述第一测量束来提供第一传感器信号，
第二光传感器，所述第二光传感器被布置在所述第二反射路径的端部处，以接收所述第二测量束并且基于所述第二测量束来提供第二传感器信号，以及
处理单元，所述处理单元用以基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来确定波长或波长的改变。
2.根据权利要求1所述的波长追踪系统，其中所述处理单元被布置成从所述第一传感器信号减去所述第二传感器信号以确定波长或波长的改变。
3.根据权利要求1或2所述的波长追踪系统，其中干涉仪系统包括用于提供所述光束的光束源，特别是激光束源。
4.根据前述权利要求中任一项所述的波长追踪系统，其中所述分束器是非偏振分束器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的波长追踪系统，其中所述至少一个光学元件被布置成将所述第一测量束拆分成第一反射路径束和第一参考束，其中所述第一反射路径束被沿所述第一反射路径引导至所述第一光传感器，并且其中所述第一参考束被沿第一参考路径引导至所述第一光传感器，而没有被所述波长追踪单元的反射表面反射，并且
其中所述至少一个光学元件被布置成将所述第二测量束拆分成第二反射路径束和第二参考束，其中所述第二反射路径束被沿所述第二反射路径引导至所述第二光传感器，并且其中所述第二参考束被沿第二参考路径引导至所述第二光传感器，而没有被所述波长追踪单元的反射表面反射。
6.根据权利要求5所述的波长追踪系统，其中，所述至少一个光学元件包括：
偏振分束器，所述偏振分束器用以将所述第一测量束拆分成所述第一反射路径束和所述第一参考束，并将所述第二测量束拆分成所述第二反射路径束和所述第二参考束。
7.根据权利要求5或6所述的波长追踪系统，其中所述至少一个光学元件包括被布置在所述第一参考路径和所述第二参考路径中的一个或更多个参考反射镜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的波长追踪系统，其中所述波长追踪系统包括第一测量平面和第二测量平面，其中所述第一测量平面平行于所述第二测量平面，其中所述光束源被布置在所述第一测量平面中，并且其中所述第一光传感器和所述第二光传感器被布置在所述第二测量平面中。
9.根据权利要求1至7和权利要求8中任一项所述的波长追踪系统，其中所述至少一个光学元件包括角锥棱镜，所述角锥棱镜用以将所述第一反射路径束、所述第一参考束、所述第二反射路径束和/或所述第二参考束从所述第一测量平面传输至所述第二测量平面。
10.根据前述权利要求中任一项所述的波长追踪系统，其中所述波长追踪单元包括至少一个波长追踪腔室，所述至少一个波长追踪腔室包括腔室开口，其中所述腔室包括被布置在所述第一反射路径中的一个或更多个第一反射路径反射表面，并且其中被布置在所述第二反射路径中的至少一个第二反射路径反射表面被设置成紧挨着所述腔室开口。
11.根据权利要求6、7、9所述的波长追踪系统，其中所述分束器、所述偏振分束器、所述一个或更多个参考反射镜、和所述角锥棱镜被设置在单个光学元件单元中。
12.一种校准根据前述权利要求中任一项所述的波长追踪系统的方法，包括以下步骤：
在测量方向上相对于所述干涉仪系统移动所述波长追踪单元，
获得来自所述第一传感器的所述第一传感器信号和所述第二传感器的所述第二传感器信号，
基于所述第一传感器信号来确定所述波长追踪系统的所述第一反射路径的非线性，和/或
基于所述第二传感器信号来确定所述波长追踪系统的所述第二反射路径的非线性。
13.一种光刻设备，包括：
受调节的空间，
可运动对象，所述可运动对象被布置在所述受调节的空间内，
干涉仪位置测量系统，所述干涉仪位置测量系统用以测量所述可运动对象在所述受调节的空间内的位置，以及
根据前述权利要求中任一项所述的波长追踪系统，
其中所述干涉仪位置测量系统被布置成接收如由所述波长追踪系统确定的波长或波长的改变、并且针对所述波长或波长的改变来补偿所述干涉仪位置测量系统的测量结果。
14.根据权利要求13所述的光刻设备，其中所述受调节的空间是压力降低的空间。
15.根据权利要求13所述的光刻设备，其中所述可运动对象是所述光刻设备的投影光学器件箱的光学元件、或所述光刻设备的衬底支撑件。
16.一种使用干涉仪系统来确定可运动对象相对于参考部位的绝对位置的方法，其中所述干涉仪系统包括：
第一光源，所述第一光源被布置成提供具有第一光频率的第一束和第二束；
第二光源，所述第二光源被布置成提供具有第二光频率的另外的第一束和另外的第二束，其中所述第二光频率是可调谐光频率；
所述方法包括以下步骤：
同时地沿所述可运动对象的反射表面上的测量路径投影所述第一束和所述另外的第一束、以及沿参考反射镜上的参考路径投影所述第二束和所述另外的第二束，同时改变所述第二光源的所述可调谐光频率，所述参考路径具有固定长度，
基于所述第一束来确定第一测量相位值、基于所述另外的第一束来确定第二测量相位值、基于所述第二束来确定第一参考相位值、以及基于所述另外的第二束来确定第二参考相位值，
基于所述第一测量相位值、所述第二测量相位值、所述第一参考相位值、和所述第二参考相位值来确定所述绝对位置。
17.根据权利要求16所述的方法，其中数据点是在单个时间点处的所述第一测量相位值、所述第二测量相位值、所述第一参考相位值和所述第二参考相位值的组合，
其中所述方法包括收集多个数据点的步骤，其中所述第一测量相位值在每个数据点中是相同的。
18.根据权利要求17所述的方法，包括当收集所述多个数据点时在一位置范围内来回移动所述对象。
19.根据权利要求18所述的方法，其中来回运动所述对象形成振动运动。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其中收集所述多个数据点的步骤被重复，以便产生多组多个数据点，其中对于所述多组中的每组，所述第一测量相位值是不同的。
21.根据权利要求16所述的方法，其中数据点是在单个时间点处的所述第一测量相位值、所述第二测量相位值、所述第一参考相位值和所述第二参考相位值的组合，
其中所述方法包括收集第一组数据点、第二数据点和第三数据点的步骤，其中所述第二数据点不同于所述第一数据点，其中所述第一数据点和所述第三数据点具有相同的第二参考相位值，其中所述第二数据点具有与所述第一数据点和所述第三数据点的所述第二参考相位值不同的第二参考相位值。
22.根据权利要求21所述的方法，包括当所述可运动对象在单个方向上进行运动时使用收集第一数据点、第二数据点和第三数据点的步骤。
23.根据权利要求22所述的方法，包括基于以下内容来确定所述绝对位置：
所述第二测量相位值在所述第二数据点与所述第一数据点之间的改变，
所述第二参考相位值在所述第二数据点与所述第一数据点之间的改变，
所述第一测量相位值在所述第二数据点与所述第一数据点之间的改变，
所述第二测量相位值在所述第三数据点与所述第一数据点之间的改变，以及
所述第一测量相位值在所述第三数据点与所述第一数据点之间的改变。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，包括重复进行收集所述第一数据点、所述第二数据点和所述第三数据点的步骤，以便收集多组三个数据点，并且其中，确定所述可运动对象的绝对位置的步骤基于对基于每组三个数据点而确定的所述绝对位置的组合，例如平均化。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其中所述方法还包括确定所述干涉仪系统的所述参考路径的绝对长度的步骤。
26.根据权利要求25所述的方法，其中确定所述参考路径的绝对长度的步骤包括：
在所述可运动对象的第一位置处测量所述测量路径长度与所述参考路径长度之间的第一长度比，
在使用所述第一束和所述第二束来测量所述可运动对象的位移的同时，将所述可运动对象从所述第一位置移动至第二位置，
在所述可运动对象的第二位置处测量所述测量路径长度与所述参考路径长度之间的第二长度比，以及
基于所述第一长度比、所述可运动对象的位移、和所述第二长度比来计算所述参考路径的长度。
27.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其中所述第一光频率是固定光频率值。
28.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其中所述第一光频率是可调谐光频率，其中所述可调谐光频率包括利用第一高频调制信号调制的第一光频率基准值。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的方法，其中所述第二光频率是利用低频调制信号调制的第二光频率基准值。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中经调制的第一光频率具有第一频率变化并且经调制的第二光频率具有第二频率变化，其中所述第一频率变化小于所述第二频率变化。
31.根据权利要求30所述的方法，其中还利用第二高频调制信号来调制所述第二光频率。
32.根据权利要求31所述的方法，其中在第一频率范围内调制所述第一光频率，并且其中在第二频率范围内调制所述第二光频率，其中所述第一频率范围和所述第二频率范围是不交叠的。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述方法包括：
将从所述测量路径接收的光以光学方式拆分成第一测量路径束和第二测量路径束，所述第一测量路径束包含源自所述第一束的光，所述第二测量路径束包含源自所述另外的第一束的光，和/或
将从所述参考路径接收的光以光学方式拆分成第一参考路径束和第二参考路径束，所述第一参考路径束包含源自所述第二束的光，所述第二参考路径束包含源自所述另外的第二束的光，
其中以光学方式拆分包括从所述第二频率范围内的光中过滤所述第一频率范围内的光。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的方法，其中基于相应的调制信号的奇次谐波和偶次谐波的解调来确定所述第一测量相位值、所述第二测量相位值、所述第一参考相位值和/或所述第二参考相位值。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述方法包括测量所述第一高频调制信号、所述第二高频调制信号和/或所述低频调制信号，和使用相应的测量调制信号作为用于所述相应的调制信号的奇次谐波和偶次谐波的解调的输入。
36.根据权利要求16至35中任一项所述的方法，其中所述方法包括使用经校准的参考来确定所述第二光频率的绝对频率的步骤。
37.根据权利要求16至36中任一项所述的方法，其中所述干涉仪系统是外差干涉仪系统或合成式外差干涉仪系统。
38.一种用以确定具有反射式测量表面的可运动对象的位置的干涉仪系统，包括：
第一光源，所述第一光源用以提供具有第一光频率的第一束和第二束，
第二光源，所述第二光源用以提供具有第二光频率的另外的第一束和另外的第二束，其中所述第二光频率是可调谐光频率，
反射式参考表面，
光传感器，
其中所述干涉仪系统被布置成执行根据权利要求16-37中任一项所述的方法。
39.根据权利要求38所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括用以提供第一高频调制信号的至少一个高频调制器，其中利用所述第一高频调制信号来调制所述第一光频率。
40.根据权利要求38或39所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括用以提供第二高频调制信号的至少一个高频调制器，其中利用所述第二高频调制信号来调制所述可调谐光频率。
41.根据权利要求39或40所述的干涉仪系统，其中所述第一高频调制信号和所述第二高频调制信号具有相同的频率，并且其中所述第一高频调制信号和所述第二高频调制信号优选地由同一高频调制器提供。
42.根据权利要求38至41中任一项所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括用以提供第一低频调制信号的至少一个低频调制器，其中利用所述第一低频调制信号来调制所述可调谐光频率。
43.根据权利要求38至42中任一项所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括：
基于第一频率的分光器，所述基于第一频率的分光器用以将从所述测量路径接收的光拆分成第一测量路径束和第二测量路径束，所述第一测量路径束包含源自所述第一束的光，所述第二测量路径束包含源自所述第二束的光，和/或
基于第二频率的分光器，所述基于第二频率的分光器用以将从所述参考路径接收的光拆分成第一参考路径束和第二参考路径束，所述第一参考路径束包含源自所述另外的第一束的光，所述第二参考路径束包含源自所述另外的第二束的光。
44.根据权利要求38至43中任一项所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括用以确定所述可调谐光频率的绝对频率的经校准的参考。
45.一种光刻设备，包括根据权利要求39至44中任一项所述的干涉仪系统。
46.根据权利要求45所述的光刻设备，其中所述可运动对象是所述光刻设备的投影系统的一部分。
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