CN113994266A - 干涉仪系统、确定干涉仪系统的激光源的跳模的方法、确定可移动物体的位置的方法、和光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种干涉仪系统，所述干涉仪系统用于确定可移动物体的位置，所述干涉仪系统包括：激光源，所述激光源用于提供辐射束；光学系统，所述光学系统被布置成将所述辐射束拆分成沿第一光学路径的第一束和沿第二光学路径的第二束，其中所述光学系统被布置成将所述第一束与所述第二束重新组合成重新组合束；检测器，所述检测器用于接收所述重新组合束并且基于所接收的重新组合束来提供检测器信号；以及处理单元，其中所述第一光学路径的第一光程长度与所述第二光学路径的第二光程长度具有光程长度差，其中所述处理单元被布置成基于所述检测器信号中的相移来确定所述激光源的跳模。

Description

干涉仪系统、确定干涉仪系统的激光源的跳模的方法、确定可 移动物体的位置的方法、和光刻设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年06月11日提交的欧洲申请19179357.9和于2019年7月30日提交的欧洲申请19189097.9的优先权，这些专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用以确定可移动物体的位置的干涉仪系统。本发明还涉及确定干涉仪系统的激光源的跳模的方法、和确定可移动物体的位置的方法。本发明也涉及光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以被用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造过程持续进步，数十年来，在电路元件的尺寸已经不断地减小的同时每器件的功能元件(诸如晶体管)的量已经在稳定地增加，这遵循着通常称为“摩尔定律”的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体行业正在寻求能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定在所述衬底上被图案化的特征的最小大小。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(具有在4至20mm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。
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移动物体的位置。这些可移动物体的示例是衬底支撑件和可移动光学元件，例如投影光学器件箱的反射镜元件。
最公知的干涉仪的另一缺点是：这些干涉仪仅能够确定所述可移动物体相对于参考部位的相对位移。为了确定所述可移动物体相对于所述参考部位的绝对位置，提供单独的调零传感器或零位调整传感器。这种调零传感器被用以确定所述可移动物体的绝对起始位置。一旦这种绝对起始位置是已知的，则所述干涉仪可以确定所述可移动物体相对于这种绝对起始位置的相对位移，以便计算所述可移动物体的绝对位置。
所述调零传感器通常被安装在可以确定所述可移动物体的所述绝对起始位置的特定部位处。因此可以仅当所述可移动物体位于所述调零传感器的相对小的测量范围内时才确定所述可移动物体的所述绝对位置。所述调零传感器的测量范围通常接近于所述调零传感器，例如，在所述调零传感器的数个厘米内。每次使用所述干涉仪来起始所述可移动物体的测量时，所述可移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。这可能不仅是在开启所述光刻设备时的情况，也是例如当所述可移动物体即刻离开所述干涉仪的视野时(例如当行进到另一可移动物体后面时)的情况。
作为单独的调零传感器的替代方案，可调谐激光源可以被用以确定可移动物体的绝对位置。这样的可调谐激光器被构造成提供具有可调谐光频率的辐射束。这样的激光源可以被用以在分别提供沿测量路径和参考路径受引导的测量束和参考束的同时改变所述激光源的可调谐的光频率。同时，来自第二激光源的另外的测量束和另外的参考束可以沿所述测量路径和所述参考路径被引导。所述测量束、所述参考束、所述另外的测量束和所述另外的参考束可以由许多检测器来测量以便基于所述测量束来确定第一测量相位值、基于所述另外的测量束来确定第二测量相位值、基于所述参考束来确定第一参考相位值并且基于所述另外的参考束来确定第二参考相位值。所述可移动物体的上述绝对位置可以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。
激光源(例如，所述可调谐激光源)可能易受跳模、激光频率的突然偏移(例如，大约数个GHz)的影响。跳模可能由温度或电流变化所导致，或由外界影响(诸如所述激光源的振动)所导致。例如，在基于光栅的可调谐激光源中，所述跳模可能由在波长调谐元件中的以机械方式所引发的振动所引起。
跳模的发生可能对所述可移动物体的位置的测量的准确度产生负面效果，例如，使用固定频率激光源与可调谐激光源的组合进行的所述可移动物体的绝对位置的测量。
发明内容
本发明的第一方面的目的是提供一种干涉仪系统，所述干涉仪系统被构造成确定所述干涉仪系统的激光源的跳模，使得这样的跳模可以在所述干涉仪系统的位置测量中被考虑。本发明的第一方面的另一目的是提供一种使用干涉仪系统来确定可移动物体的位置的方法，其中考虑到了所述干涉仪系统的激光源的跳模的效应。
根据本发明的第一方面的实施例，提供一种干涉仪系统，所述干涉仪系统用于确定可移动物体的位置，所述干涉仪系统包括：
激光源，所述激光源用于提供辐射束，
光学系统，所述光学系统被布置成将所述辐射束拆分成沿第一光学路径的第一束和沿第二光学路径的第二束，其中所述光学系统被布置成将所述第一束与所述第二束重新组合成重新组合束，
检测器，所述检测器用于接收所述重新组合束并且基于所接收的重新组合束来提供检测器信号，以及
处理单元，所述处理单元用于处理所述检测器信号，
其中所述第一光学路径的第一光程长度与所述第二光学路径的第二光程长度具有光程长度差，
其中所述处理单元被布置成基于所述检测器信号中的相移来确定所述激光源的跳模，所述相移由这样的跳模而产生。
根据本发明的第一方面的实施例，提供一种确定干涉仪系统的激光源的跳模的方法，包括：
从所述激光源发射辐射束，
将所述辐射束拆分成沿第一光学路径受引导的第一束和沿第二光学路径受引导的第二束，其中所述第一光学路径的第一光程长度与所述第二光学路径的第二光程长度具有光程长度差，
将所述第一束与所述第二束重新组合成重新组合束，
基于所述重新组合束来提供检测器信号，以及
处理所述检测器信号，以基于所述检测器信号中的相移来确定所述激光源的跳模，所述相移由这样的跳模而产生。
根据本发明的第一方面的实施例，提供一种使用根据权利要求1-13中任一项所述的干涉仪系统来确定可移动物体的位置的方法，包括以下步骤：
测量所述可移动物体的位置，
确定在测量所述可移动物体的位置期间是否发生所述干涉仪系统的所述激光源的跳模，
如果没有发生跳模，则使用所测量的位置，并且
如果发生跳模，则忽略与所述跳模相关联的测量结果和/或重复测量所述可移动物体的位置和确定在测量期间是否发生跳模的步骤。
根据本发明的第一方面的实施例，提供一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；以及
其中所述掩模支撑件、所述衬底支撑件和所述投影系统中的一个包括可移动物体，其中所述光刻设备还包括根据权利要求1至13中任一项所述的、用于确定所述可移动物体的位置的干涉仪系统。
根据本发明的第一方面的实施例，提供一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑具有标识的衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；
对准系统，所述对准系统被布置成测量所述标识的位置；以及
根据权利要求1-13中任一项所述的干涉仪系统，
其中所述重新组合束被用作测量束并且所述检测器是测量检测器，其中所述测量束在被所述测量检测器接收之前在反射性测量表面上被反射，所述反射性测量表面被布置或连接至所述投影系统或所述对准系统。
在光刻设备中所使用的干涉仪系统的已知实施例中，使用单程原理，即由探头所发射的光被安装在所述关注的物体(其位移待被测量、且由所述探头接收以供进一步处理的物体)上的回射器反射一次。在这样的干涉仪系统中，可以应用相对小的回射器和相对小的探头。但是这种单程原理通常易受安装在所述关注的物体上的所述回射器的相对于所述测量束的光学路径在垂直于所述光学路径的方向上的侧向偏移的影响。所述测量束的束直径的一半以上的侧向偏移可能导致没有光返回至所述探头。
在干涉仪系统的替代实施例中，使用双程原理。在所述双程原理中，由所述探头所发射的所述测量束被所述回射器反射两次。在这两次反射之间，光被未安装在所述关注的物体上的另一物体(例如，被所述探头的反射表面)反射。为了补偿所述回射器在与由所述回射器所反射的测量束的所述光学路径垂直的方向上的侧向偏移，则较大的回射器可以被安装在所述关注的物体上。也可能必需设置相对较大的探头来与回射器协同工作。
在一些应用中，期望所述回射器可以是小型且轻质的，而同时允许所述回射器的相对于所述光学路径在与所述光学路径垂直的方向上的相对较大偏移。例如，在光刻设备中，可以设置冷却罩，可以使用干涉仪系统来测量所述冷却罩的位置。然而，几乎没有可用于安装回射器和探头的空间。此外，可能发生一些侧向偏移。这种侧向偏移不应负面地影响所述干涉仪系统沿所述测量方向的测量准确度。
本发明的第二方面的目的是提供一种具有改善的或至少替代构造的干涉仪系统，所述干涉仪系统允许将探头构造成能够与安装在所述关注的物体上的相对小的回射器协同工作。此外，期望所述探头可以具有小的尺寸，和/或所述干涉仪系统不易受到所述回射器的相对于所述干涉仪系统的所述测量束的光学路径而言的侧向偏移的影响。此外，期望提供一种具有足够的测量分辨率的干涉仪系统。
根据本发明的第二方面的实施例，提供一种干涉仪系统，所述干涉仪系统用于确定关注的物体的位移，所述干涉仪系统包括：
光源，所述光源用于提供辐射束，
光学系统，所述光学系统被布置成将所述辐射束拆分成沿第一光学路径的测量束和沿第二光学路径的参考束，其中所述光学系统被布置成将所述测量束与所述参考束重新组合成重新组合束，
检测器，所述检测器用于接收所述重新组合束并且基于所接收的重新组合束来提供检测器信号，
处理单元，所述处理单元用于处理所述检测器信号，
光学输入光纤，所述光学输入光纤用于将来自所述光源的所述辐射束引导至所述光学系统，以及
光学输出光纤，所述光学输出光纤用于将来自所述光学系统的所述重新组合束引导至所述检测器，其中所述光学输入光纤与所述光学输出光纤是不同的光纤。
根据本发明的第二方面的实施例，提供一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；并且
其中所述掩模支撑件、所述衬底支撑件和所述投影系统中的一个包括关注的物体，其中所述光刻设备还包括根据权利要求16至28中任一项所述的、用于确定所述关注的物体的位置的干涉仪系统。
根据本发明的第二方面的实施例，提供一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑具有标识的衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；冷却罩，所述冷却罩用于提供冷却；以及
根据权利要求16至28中任一项所述的、用于确定所述冷却罩的位置的干涉仪系统。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式来描述本发明的第一方面和第二方面的实施例，在附图中：
-图1描绘了光刻设备的示意性概述；
-图2描绘图1的上述光刻设备的一部分的详细视图；
-图3示意性地描绘了位置控制系统；
-图4示意性地描绘了根据本发明的第一方面的实施例的干涉仪系统的实施例；
-图5示出了根据选择标准的一组数据点的选择；
-图6示出了激光源的跳模的示例；
-图7a、图7b和图7c示出了根据由所述参考检测器所接收的检测器信号而受处理的相位信号的示图；
-图8示意性地示出了根据本发明的第一方面的干涉仪系统的实施例的单个光轴；
-图9示意性地示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统的第一实施例；
-图10示意性地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11示意性地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
在本文件中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如具有在约5至100nm的范围内的波长)。
如本发明中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指可以用以向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面对应于待产生于衬底的目标部分中的图案。在这种情境下，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射型或反射型、二元型、相移型、混合型等等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也被称作照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且被连接至被配置成根据某些参数来准确地定位所述图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且被连接至被配置成根据某些参数而准确地定位所述衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至所述衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
在操作中，所述照射系统IL例如经由束传递系统BD接收来自辐射源SO的辐射束。所述照射系统IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。所述照射器IL可以被用于调节辐射束B以在其横截面中在所述图案形成装置MA的平面处具有所需的空间强度分布和角强度分布。
本发明中使用的术语“投影系统”PS应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统或其任何组合。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。
光刻设备LA可属于如下类型：衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于所述投影系统PS与所述衬底W之间的空间——这也被称作浸没光刻术。以引用方式而被合并入本发明中的US6952253中给出关于浸没技术的更多信息。
所述光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用所述衬底支撑件WT，和/或可以对位于所述衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W执行准备所述衬底W的后续曝光的步骤，而同时将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于曝光所述另一衬底W上的图案。
除了衬底支撑件WT以外，所述光刻设备LA也可以包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可以被布置成测量所述投影系统PS的性质或所述辐射束B的性质。所述测量平台可以保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如所述投影系统PS的一部分或系统的提供所述浸没液体的一部分。所述测量平台可以当所述衬底支撑件WT远离所述投影系统PS时在所述投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射到被保持在所述掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)来图案化。在已穿越所述图案形成装置MA的情况下，所述辐射束B传递穿过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统PMS，可以准确地移动所述衬底支撑件WT，例如，以便在经聚焦且经对准的位置处在所述辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，所述第一定位器PM和可能的另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以用以相对于所述辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。可以通过使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。虽然如所图示的所述衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但它们可以位于介于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。
为了阐述本发明，使用笛卡尔坐标系。所述笛卡尔坐标系具有三个轴，即x轴、y轴和z轴。所述三个轴中的每个轴与其它两个轴正交。围绕x轴的旋转被称为Rx旋转。围绕y轴的旋转被称为Ry旋转。围绕z轴的旋转被称为Rz旋转。x轴和y轴限定水平面，而z轴沿竖直方向。所述笛卡尔坐标系不限于本发明且仅用于阐述。作为替代，可以使用另一坐标系(诸如，柱面坐标系)来阐述本发明。所述笛卡尔坐标系的方向可以是不同的，例如，使得z轴具有沿水平面的分量。
图2示出图1的光刻设备LA的一部分的较详细的视图。所述光刻设备LA可以具备基部框架BF、平衡质量BM、量测框架MF和振动隔离系统IS。所述量测框架MF支撑所述投影系统PS。另外，所述量测框架MF可以支撑所述位置测量系统PMS的一部分。所述量测框架MF由所述基部框架BF经由所述振动隔离系统IS来支撑。所述振动隔离系统IS被布置用以防止或减少振动从所述基部框架BF传播至所述量测框架MF。
第二定位器PW被布置用以通过提供在所述衬底支撑件WT与所述平衡质量BM之间的驱动力来加速所述衬底支撑件WT。所述驱动力沿所需方向来加速所述衬底支撑件WT。由于动量守恒，所述驱动力也以相等量值但以与所需方向相反的方向施加至所述平衡质量BM。典型地，所述平衡质量BM的质量显著地大于所述第二定位器PW和所述衬底支撑件WT的运动部件的质量。
在实施例中，所述第二定位器PW由所述平衡质量BM支撑。例如，其中，所述第二定位器PW包括平面马达，以用于使所述衬底支撑件WT悬浮于所述平衡质量BM上方。在另一实施例中，所述第二定位器PW由所述基部框架BF支撑。例如，其中，所述第二定位器PW包括直线电机并且其中所述第二定位器PW包括轴承(如气体轴承)，用以使所述衬底支撑件WT悬浮于所述基部框架上方。
所述位置测量系统PMS可以包括适合于确定所述衬底支撑件WT的位置的任何类型的传感器。所述位置测量系统PMS可以包括适合于确定所述掩模支撑件MT的位置的任何类型的传感器。所述传感器可以是光学传感器，诸如干涉仪或编码器。所述位置测量系统PMS可以包括干涉仪和编码器的组合系统。所述传感器可以是另一类型的传感器，诸如磁性传感器、电容传感器、或感应传感器。所述位置测量系统PMS可以确定相对于参考物(例如，所述量测框架MF或投影系统PS)的位置。所述位置测量系统PMS可以通过测量所述位置或通过测量所述位置的时间导数(诸如，速度或加速度)来确定所述衬底台WT和/或所述掩模支撑件MT的位置。
所述位置测量系统PMS可以包括编码器系统。编码器系统根据例如2006年9月7日递交的美国专利申请US2007/0058173A1是已知的，所述美国专利申请由此通过引用而被合并入。所述编码器系统包括编码器头、光栅和传感器。所述编码器系统可以接收初级辐射束和次级辐射束。所述初级辐射束以及所述次级辐射束两者都源于同一辐射束，即原始辐射束。所述初级辐射束和所述次级辐射束中的至少一个辐射束通过利用所述光栅来衍射所述原始辐射束而产生。如果所述初级辐射束和所述次级辐射束两者都通过利用所述光栅衍射所述原始辐射束而产生，则所述初级辐射束需要具有与所述次级辐射束不同的衍射阶。不同的衍射阶例如+1阶、-1阶、+2阶和-2阶。所述编码器系统将所述初级辐射束和所述次级辐射束以光学方式组合成组合辐射束。所述编码器头中的传感器确定所述组合辐射束的相位或相位差。所述传感器基于所述相位或相位差来生成信号。所述信号表示所述编码器头相对于所述光栅的位置。所述编码器头和所述光栅中的一个可以被布置在所述衬底结构WT上。所述编码器头和所述光栅中的另一个可以被布置在所述量测框架MF或所述基部框架BF上。例如，多个编码器头被布置在所述量测框架MF上，而光栅被布置在所述衬底支撑件WT的顶表面上。在另一示例中，光栅被布置在所述衬底支撑件WT的底表面上，并且编码器头被布置在所述衬底支撑件WT下方。
所述位置测量系统PMS可以包括干涉仪系统。干涉仪系统根据例如1998年7月13日递交的美国专利申请US6,020,964是已知的，所述美国专利申请由此通过引用而被合并入。所述干涉仪系统可以包括分束器、反射镜、参考反射镜和传感器。辐射束由所述分束器拆分成参考束和测量束。所述测量束传播至所述反射镜并且由所述反射镜反射回到所述分束器。所述参考束传播至所述参考反射镜并且由所述参考反射镜反射回到所述分束器。在所述分束器处，所述测量束和所述参考束被组合成组合辐射束。所述组合辐射束入射到所述传感器上。所述传感器确定所述组合辐射束的相位或频率。所述传感器基于所述相位或所述频率来生成信号。所述信号表示所述反射镜的位移。在实施例中，所述反射镜被连接至所述衬底支撑件WT。所述参考反射镜可以被连接至所述量测框架MF。在实施例中，所述测量束和所述参考束由额外的光学部件代替所述分束器而被组合成组合辐射束。
所述第一定位器PM可以包括长行程模块和短行程模块。所述短行程模块被布置用来以高准确度在小移动范围上相对于所述长行程模块移动所述掩模支撑件MT。所述长行程模块被布置用来以相对低准确度在大移动范围上相对于所述投影系统PS移动所述短行程模块。利用所述长行程模块和所述短行程模块的组合，所述第一定位器PM能够以高准确度在大移动范围上相对于所述投影系统PS移动所述掩模支撑件MT。类似地，所述第二定位器PW可以包括长行程模块和短行程模块。所述短行程模块被布置用来以高准确度在小移动范围上相对于所述长行程模块移动所述衬底支撑件WT。所述长行程模块被布置用来以相对低准确度在大移动范围上相对于所述投影系统PS移动所述短行程模块。利用所述长行程模块和所述短行程模块的组合，所述第二定位器PW能够以高准确度在大移动范围上相对于所述投影系统PS移动所述衬底支撑件WT。
所述第一定位器PM和所述第二定位器PW各自具备用于分别移动所述掩模支撑件MT和所述衬底支撑件WT的致动器。所述致动器可以是用于提供沿单个轴线(例如，y轴)的驱动力的线性致动器。多个线性致动器可以被应用来提供沿多个轴线的驱动力。所述致动器可以是用于提供沿多个轴线的驱动力的平面致动器。例如，所述平面致动器可以被布置成以6个自由度移动所述衬底支撑件WT。所述致动器可以是包括至少一个线圈和至少一个磁体的电磁致动器。所述致动器被布置用以通过向所述至少一个线圈施加电流来相对于所述至少一个磁体移动所述至少一个线圈。所述致动器可以是动磁型致动器，所述动磁型致动器具有分别联接至所述衬底支撑件WT和所述掩模支撑件MT的所述至少一个磁体。所述致动器可以是动圈型致动器，所述动圈型致动器具有分别联接至所述衬底支撑件WT和所述掩模支撑件MT的所述至少一个线圈。所述致动器可以是音圈致动器、磁阻致动器、洛伦兹致动器或压电致动器，或任何其它适合的致动器。
所述光刻设备LA包括位置控制系统PCS，如图3中示意性地描绘的。所述位置控制系统PCS包括设定点发生器SP、前馈控制器FF和反馈控制器FB。所述位置控制系统PCS向所述致动器ACT提供驱动信号。所述致动器ACT可以是所述第一定位器PM或所述第二定位器PW的致动器。所述致动器ACT驱动了设施P，所述设施P可以包括所述衬底支撑件WT或所述掩模支撑件MT。所述设施P的输出是位置量，诸如位置或速度或加速度。所述位置量利用所述位置测量系统PMS来测量。所述位置测量系统PMS生成一种作为表示所述设施P的所述位置量的位置信号的信号。所述设定点发生器SP生成一种作为表示所述设施P的期望位置量的参考信号的信号。例如，所述参考信号表示所述衬底支撑件WT的期望轨迹。所述参考信号与所述位置信号之间的差形成用于所述反馈控制器FB的输入。基于所述输入，所述反馈控制器FB为所述致动器ACT提供所述驱动信号的至少一部分。所述参考信号可以形成用于所述前馈控制器FF的输入。基于所述输入，所述前馈控制器FF为所述致动器ACT提供所述驱动信号的至少一部分。所述前馈FF可以利用关于所述设施P的动力学特性的信息，诸如质量、刚度、共振模式和本征频率。
图4示出根据本发明的实施例的干涉仪系统100的实施例。所述干涉仪系统100被布置成确定可移动物体200(例如，光刻设备的投影系统PS的可移动部分)的绝对位置。所述可移动物体200也可以是光刻设备的掩模支撑件或衬底支撑件。所述可移动物体200包括反射性测量表面201。
所述干涉仪系统100是包括固定频率激光源101的外差干涉仪系统。所述固定频率激光源101被构造成提供具有固定频率的辐射束，并且例如是稳定型氦氖激光源。
所述干涉仪系统100还包括可调谐激光源107。所述可调谐激光源107被配置成提供具有可调谐光频率的辐射束。
所述干涉仪系统100包括光学系统108，所述光学系统108与所述固定频率激光源101和所述可调谐激光源107中的每个相关联。所述光学系统108中每个光学系统被构造成将相应的辐射束拆分成沿第一光学路径受引导的第一束和沿第二光学路径受引导的第二束。
在每个光学系统108中，第一光学频移装置108a被设置在所述第一光学路径中并且第二光学频移装置108b被设置在所述第二光学路径中，以在所述第一束的第一频率与所述第二束的第二频率之间产生频率差。所述第一光学频移装置108a和所述第二光学频移装置108b例如是声光调制器单元，所述声光调制器单元有效地产生所述第一束的所述第一频率与所述第二束的所述第二频率之间的例如4MHz的频率差。也可以应用产生所述第一束与所述第二束之间的频率差的其它装置。也可以仅在所述第一光学路径或所述第二光学路径中布置频移装置以产生所述第一束的所述第一频率与所述第二束的所述第二频率之间的期望的频率差。源自所述固定频率激光源101的所述第一束和所述第二束在所述光学系统108中被重新组合成具有固定光频率的重新组合辐射。相应地，源自所述可调谐激光源107的所述第一束和所述第二束在所述光学系统108中被重新组合成具有可调谐光频率的重新组合辐射。
具有固定光频率的重新组合辐射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测量束和第一参考束。所述第一测量束沿具有测量路径长度Lx的测量路径102被引导至所述可移动物体200上的所述反射性测量表面201。在所述第一测量束由所述反射性测量表面201反射之后，所述第一测量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。经重新组合的第一测量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测量束和第二参考束。所述第二测量束沿具有参考路径长度Lref的参考路径104被引导至反射性参考表面105。在所述第二测量束由所述反射性参考表面105反射之后，所述第二测量束在干涉仪光学器件111中与所述第二参考束重新组合。经重新组合的第二测量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。
重新组合辐射束的具有固定光频率的部分被引导至参考检测器103a，所述参考检测器103a被连接至所述光传感器装置103。重新组合辐射束的具有固定光频率的这个部分不与所述反射性测量表面201或所述反射性参考表面105相互作用。
所述反射性参考表面105被布置在固定部位处，所述固定部位被用作测量的参考部位。因此，其中设置有所述反射性参考表面105的构造预期是固有地稳定的，即所述反射性参考表面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。
所述参考检测器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测量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测量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的输入和所述参考检测器103a的输入来产生所述第一测量相位值ph1x，以补偿所述激光束的在所述固定频率激光源101与所述干涉仪光学器件110之间的扰动。所述处理单元106基于所述检测器103c的输入来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的输入和所述参考检测器103a的输入来产生所述第一参考相位值ph1ref，以补偿所述激光束的在所述固定频率激光源101与所述干涉仪光学器件111之间的扰动。所述第一测量相位值ph1x表示所述测量物体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。
具有可调谐光频率的重新组合辐射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测量束和另外的第一参考束。所述另外的第一测量束沿具有测量路径长度Lx的测量路径102被引导至所述可移动物体200上的反射性测量表面201。在所述另外的第一测量束由所述反射性测量表面201反射之后，所述另外的第一测量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测量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所述干涉仪光学器件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测量束和另外的第二参考束。所述另外的第二测量束沿具有所述参考路径长度Lref的所述参考路径104被引导至所述反射性参考表面105。在所述另外的第二测量束由所述反射性参考表面105反射之后，所述另外的第二测量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测量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。
重新组合辐射束的具有可调谐光频率的部分被引导至所述参考检测器103a，所述参考检测器103a被连接至所述光传感器装置103。重新组合辐射束的具有可调谐光频率的这个部分不与所述反射性测量表面201或所述反射性参考表面105相互作用。
所述参考检测器103a将所述重新组合辐射束的具有可调谐光频率的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测量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测量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的输入和所述参考检测器103a的输入而产生所述第二测量相位值ph2x，以补偿所述第二激光束的在所述可调谐激光源107与所述干涉仪光学器件110之间的扰动。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的输入和所述参考检测器103a的输入而产生所述第二参考相位值ph2ref，以补偿所述第二激光束的在所述可调谐激光源107与所述干涉仪光学器件111之间的扰动。所述第二测量相位值ph2x表示所述测量物体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由于所述可移动物体200的移动而改变。所述第二测量相位值ph2x由于所述可移动物体200的移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。由于所述固定频率激光源101提供具有固定光频率的激光束，则所述第一测量相位值ph1x代表所述可移动物体200的位移，而所述第二测量相位值ph2x可以代表所述可移动物体200的位移并且也代表所述所述可调谐激光源107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，将单个时间点处的四个所测量的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。
假定所述可移动物体200将在测量期间保留在固定部位处并且所述可调谐激光源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(如由所述可调谐激光源107的辐射束的可调谐光频率中的改变所引起的)，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，因此所述可移动物体200的绝对位置可以被确定如下：Lx＝Lrat*Lref。
因而，如果所述可移动物体200保留在固定部位，则所述可调谐激光源107的频率改变提供足够的数据以计算所述可移动物体200的绝对位置。然而，在实践中，所述可移动物体200通常将不保持充分地固定以便以这种方式确定所述绝对位置。所述可移动物体200可以例如进行由外界影响而造成的振动移动。
当确定所述可移动物体200的绝对位置时，可以补偿通过根据所述可移动物体200的选择标准移动进行的数据点的选择。通过补偿所述可移动物体200的移动，所述可移动物体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或零位调整传感器。
由于具有固定光频率的辐射束允许确定所述可移动物体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的测量期间所述可移动物体200是否移动。在这样的方法的实施例中，从所有所收集的数据点中选择使所述可移动物体200的相对位置(如利用所述固定频率激光源101的所述辐射束所测量的)相同的数据点。根据这种方法，对通过利用所述干涉仪系统100进行的测量而收集的所有数据点进行比较。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。这组数据点与其中所述可移动物体200在每个数据点处位于相同位置上的测量序列类似，因此看起来如同所述可移动物体200尚未移动。
现在将参考图5更详细地解释数据点的这种选择。图5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，所述固定频率激光源101的光的恒定波长会导致所述第一参考相位值ph1ref的恒定值。如由所述可调谐激光源107所提供的光随时间推移而发生的调制波长的改变会产生所述第二参考相位值ph2ref的调制值。在图5的下部部分中，描绘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。从所述第一相位值ph1x的过程可以看出，所述可移动物体200在一位置范围中进行来回移动，例如振动移动。所述第二测量相位值ph2x示出了所述可调谐激光源107的所述辐射束的调制频率的额外的效应。
为了确定所述可移动物体200的绝对位置，选择具有相同的第一测量相位值ph1x的多个数据点来形成一组数据点。需要至少2个数据点，但是具有多于2个数据点有助于更准确地确定所述绝对位置。在图5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另外许多个数据点。代替零，也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，所述第一测量相位值ph1x等于零。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移动物体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来确定所述长度比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移动物体200的所述绝对位置。
也可以应用用以基于所述数据点来确定所述可移动物体200的所述绝对位置的其它方法。
在所述可调谐激光源107中，激光二极管可以被用于提供具有可调谐光频率的所述辐射束。这样的激光二极管可能易受跳模即模跳变(mode hop)的影响。跳模具有所述辐射束的突然频率改变(例如数个GHz的量级)的效应。跳模可能由温度或电流变化所引起，或由外界影响(诸如所述激光源107的振动)所引起。在基于光栅的可调谐激光源中，所述跳模也可能由波长调谐元件中的以机械方式所引发的振动所引起。
图6示出了在示出波长与针对特定激光温度的注入电流之间的关系的示图中发生跳模的示例。在示出这种关系的每条线中，在所述激光源的注入电流增加的情况下，可以发现所发射的辐射束的波长的突然改变。因而，波长的这些突然改变被称为跳模。
当(例如，使用如上文所解释的方法)确定可移动物体200的绝对位置时，发生跳模可能具有不正确地确定所述可移动物体200的所述绝对位置的结果。因此，期望可以检测跳模的发生。
图4中所示出的所述干涉仪系统100被配置成确定跳模。在所述光学系统108中，所述第一束受引导所沿循的所述第一光学路径与所述第二束受引导所沿循的所述第二光学路径具有不同的光程长度。因而，在所述第一光学路径与所述第二光学路径之间存在光程长度差。作为这种光程长度差的结果，由所述可调谐激光源所发射的波长的跳模将导致具有可调谐波长的重新组合辐射束中的相移。这种相移可以由所述干涉仪系统检测，只要所述相移不等于k*2π，其中k是整数。因为可以针对特定激光源估计/确定由于跳模所导致的期望频率改变，则可以选择所述光程差使得由所述跳模所引起的所述相移不等于k*2π。由于跳模所导致的所述相移的量值是2π*OPD*Δf/c rad，其中OPD是光程长度差，Δf是由于跳模所导致的频率改变并且c是光速。结果，当OPD不等于k*c/Δf时，由所述相移所引起的相移也将不等于k*2π。
因此，所述光程差有利地被选择为使得由跳模所引起的相移是(r+k)*c/Δf，其中r在0.1至0.9(例如，0.3至0.7，诸如约0.5)的范围内，k是整数，c是光速，并且Δf是由于跳模所导致的频率改变。在这样的实施例中，有利的是，k是相对较小的，例如k＝0或1或2。这意味着所述光程长度差是相对较小的。
在所述干涉仪系统100中，所述干涉仪系统100的所述参考检测器103a可以有利地被用于检测跳模。因为除了在所述光学系统108中所引入的光程长度差之外，所述干涉仪系统100的从相应的光学系统108至所述参考检测器103a的光学路径即光程没有增加介于所述第一束与所述第二束之间的任何额外的光程长度差，所以通往所述参考检测器103a的光程长度差是相对较小的。这种光程长度差可以例如在15mm至135mm的范围内。
在其中所述光学系统108的光程长度差为0.046m且所述跳模的频移Δf是2Ghz的实施例中，可以由所述参考检测器103a检测的所述相移约为0.3*2π，即0.3个条纹。
在朝向所述检测器103b和所述检测器103c的光学路径即光程中，由所述测量束和参考束以及所述另外的测量束和所述另外的参考束之间的光学路径的差异，而增加了另外的光程长度差。在实施例中，朝向所述检测器103b的总光程长度差可以例如是6m至7.5m并且朝向所述检测器103c的总光程长度差可以例如是约2.5m。对于这些较大的光程长度差，可能更难以检测跳模，因为相位信号及其导数更受到其它频率变化(诸如频率噪声和预期的频率调谐)的影响。
此外，朝向检测器103b的光程长度差也可以由于所述可移动物体200的移动而改变。结果，所述光程长度差也可以符合k*c/Δf，从而导致由于跳模所导致的所述检测器信号中的相移接近k*2π，这可能是无法检测的。
因此，有利的是，使用通往所述参考检测器103a的光学路径即光程来检测跳模的发生。这具有额外的优点：通往所述参考检测器103a的光学路径即光程是稳定的。
图7a、图7b和图7c示出曲线图，其中(经处理的)信号基于由所述参考检测器103a所接收的光学信号。
图7a示出将具有所述固定频率激光源101的固定光频率的重新组合辐射束与具有所述可调谐激光源107的可调谐光频率的重新组合辐射束进行组合的混合信号。
图7b仅示出具有所述可调谐激光源107的可调谐光频率的重新组合辐射束的信号。在这个曲线图中，可以检测跳模的发生，如由箭头所指示的。
图7c示出具有所述可调谐激光源107的可调谐光频率的重新组合辐射束的展开相位(unwrapped phase)，即，从图7b中所示出的信号移除如由所述频移装置108a和108B所引入的理想载波频率的相位，从而产生所示出的展开信号。在这个曲线图中，所述跳模的效应(如由箭头所指示的)甚至可以更容易地被区分。在实践中，为了确定所述可调谐激光源107的跳模，观察所述检测器信号中的所述相移的导数的改变甚至可能更方便。
一旦检测到发生跳模，则可以断定，可基于相关联数据点而确定的所述绝对位置可能是不准确的。因此，在收集数据点以确定所述可移动物体200的绝对位置期间，可以观察到跳模的发生。如果没有发生跳模，则所述数据点是可靠的并且可以被用以确定所述可移动物体200的绝对位置。如果在收集所述数据点期间已确定跳模，则与所述跳模相关联的所述数据点是不可靠的。应避免使用这些数据点来确定所述可移动物体200的绝对位置。
在第一方法中，与所述跳模相关联的所述数据点可以被忽略，例如当可获得足够的其它可靠的数据点时。在另一方法中，测量所述可移动物体200的所述绝对位置的步骤可以被重复，而同时在这些重复的测量步骤期间再次观察到跳模的发生。当在重复收集数据点期间继续发生所述跳模时，可以使用所述可调谐激光源107的不同设置。作为替代，替代激光源(如果可用)可以被用于执行数据点的收集。
在上文中，描述了跳模检测以便确定可调谐激光源107的跳模，所述跳模被用以确定所述可移动物体200在外差干涉仪系统中的绝对位置。如在本申请中所描述的跳模检测也可以被应用到任何其它干涉仪系统中，其中第一束与第二束之间的光程长度的差异可以被用于确定由所述跳模的所述频移所引起的相移。可调谐激光源和固定频率激光源两者发生的跳模可以由如本申请中所描述的跳模检测来确定。
图8示意性地示出了描绘激光源300与检测器302之间的所述光学路径即光程的干涉仪轴线。在所述光学路径中，设置光学系统301。所述光学系统301被布置成将所述激光源300的所述辐射束RB拆分成沿第一光学路径受引导的第一束B1和沿第二光学路径受引导的第二束B2，其中所述光学系统108被布置成将所述第一束B1与所述第二束B2重新组合成重新组合束RCB。所述检测器302被布置成接收所述重新组合束RCB并且基于所接收的重新组合束RCB来提供检测器信号。设置了处理单元303以处理所述检测器信号。所述辐射束RB可以具有约633nm的波长。
所述第一光学路径的所述第一光程长度与所述第二光学路径的所述第二光程长度具有2*D的光程长度差。作为这种2*D的光程长度差的结果，所述处理单元303可以基于由这样的跳模所产生的所述检测器信号中的相移来确定所述激光源300的跳模，只要由所述跳模所引起的相移不等于k*2π，其中k是整数。这可以通过合理选择所述第一光学路径与所述第二光学路径之间的光程长度差来避免，其中所述光程长度差被选择为(r+k)*c/Δf，其中r在0.1至0.9(例如，0.3至0.7，诸如约0.5)的范围内，k是整数，c是光速并且Δf是由于跳模所导致的频率改变。
通常地，对跳模的发生进行的检测可以通过产生相对较小的光程长度差来改善，例如小于4*c/Δf的光程长度差。
另外，所述光程长度差可以产生于所述激光源300与所述检测器302之间的光学路径中的任何部位处或多个部位的组合处，并且因此不限于所述光学系统301的特定部位。产生源自所述激光源300的辐射束的第一束与第二束之间的光程长度差的任何光学元件都可以被视为所述光学系统301的一部分。
代替使用具有将具有光程长度差的第一束与第二束进行组合的重新组合束的单个干涉仪轴线，也可以使用两个干涉仪轴线。在这样的配置中，每个干涉仪轴线应具有至少一个辐射束，其中这两个干涉仪轴线的所述光学路径长度应是不同的以便确定跳模的效应。任何两个干涉仪轴线之间的光程长度差应不等于k·c/Δf，使得跳模引发的频率改变引入了两个干涉仪之间的不等于k*2π的相位差改变，其中k是整数，并且所述光程差长度可以有利地较短，例如小于5*c/Δf。
图9示意性地示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统1的第一实施例。
所述干涉仪系统1被配置成确定关注的物体50(例如光刻设备的冷却系统的冷却罩或其参考物体)的位移，或其相对于所述干涉仪系统的位移应被确定的关注的任何其它物体的位移。冷却罩从2018年3月8日公布的且由此并入本文中的WO2018/041599A1已知。冷却罩包括被布置在所述衬底W上的冷却元件，并且被布置成当所述衬底W由所述衬底支撑件WT保持时移除来自所述衬底W的热。在经由所述投影系统PS曝光目标部分的同时或不久之后，所述冷却罩可以移除所述目标部分C的热。所述冷却罩可以通过向所述目标部分C上提供气流来移除热。为了控制正在从所述目标部分C移除的热量，可以控制气流的量。另外地或替代地，可以控制所述目标部分C与所述冷却罩之间的距离以控制正在从所述目标部分C移除的热量。所述干涉仪系统1可以被用于确定所述冷却罩与所述目标部分C之间的距离、所述冷却罩与所述衬底W之间的距离、和/或所述冷却罩与所述衬底支撑件WT之间的距离。
所述干涉仪系统1包括用以提供辐射束RAB的光源2、光学系统3、检测器4和处理单元5。
所述光源2是提供激光束的激光源。例如，所述激光源2例如是允许通过改变所述注入电流来对所述激光束的所述光频率进行调谐的分布式反馈激光器(DFB激光器)。所述注入电流可以在10Mhz频率的情况下在DC偏移附近被调制。这导致以10MHz比率进行的所述激光束的频率的调制。激光器电流并且因此激光频率的调制被用以应用合成外差检测技术，所述合成外差检测技术允许确定关注的物体相对于其上安装有所述干涉仪系统1的参考物的位移。
在进入光学输入光纤8之前用以产生具有所需特性(诸如偏振或调制)的所述辐射束RAB的任何光学元件可以被认为是所述光源2的部件。
所述光学系统3包括半透明反射镜6，所述半透明反射镜6被布置成将所述辐射束RAB拆分成沿第一光学路径受引导的测量束MEB和沿第二光学路径受引导的参考束REB。在图9示出的实施例中，所述参考束REB由所述辐射束RAB的被所述半透明反射镜6的反射表面6a所反射的一部分形成，并且所述测量束MEB由所述辐射束RAB的透射通过所述半透明反射镜6的一部分形成。
所述测量束MEB被引导至安装在关注的物体50上的反光镜即回射器(retroreflector)51或另一反射表面、且由所述回射器51或所述另一反射表面反射，并且返回至所述半透明反射镜6。所述测量束MEB至少部分地在所述半透明反射镜6的反射后表面6b上被反射回到所述回射器51。所述回射器51再将所述测量束MEB反射回到所述光学系统3，在所述光学系统中所述测量束MEB至少部分地被透射通过所述半透明反射镜6。所述测量束MEB和所述参考束REB在所述光学系统3的聚焦透镜7处被重新组合以形成重新组合束REC。
设置了光学输入光纤8以将来自所述光源2的所述辐射束RAB引导至所述光学系统3，并且设置了光学输出光纤9以将来自所述光学系统3的重新组合束REC引导至所述检测器4。所述检测器4接收所述重新组合束REC并且基于所述重新组合束REC来提供检测器信号。所述检测器信号被馈送到所述处理单元5中以供处理所述检测器信号。基于所述检测器信号，可以确定关注的物体50相对于所述光学系统3的位置的改变，如在本领域中已知的。
所述光学输入光纤8被布置有输出端10以将所述辐射束RAB发射到所述光学系统3中，例如在聚焦透镜7处。所述光学输出光纤9被布置有输入端11以接收来自所述光学系统3(例如，来自所述聚焦透镜7)的重新组合束REC。所述输出端10和所述输入端11相对于彼此被布置呈一距离d。所述光学输入光纤8仅被用于将来自所述光源2的光引导至所述光学系统3，并且所述光学输出光纤9仅被用于将来自所述光学系统3的光引导至所述检测器3。换句话说，所述光学输入光纤8和所述光学输出光纤9两者都被用于仅沿一个方向引导光。
所述光学系统3被构造成在拆分所述辐射束RAB并且重新组合成重新组合束REC之后将从所述光学输入光纤8的输出端10所接收的光引导至所述光学输出光纤9的输入端11。至此，所述半透明反射镜6的所述反射表面6a和所述反射后表面6b被布置成相对于与所述测量方向MD相垂直的平面呈一角度α，其中所述测量方向分别是所述辐射束被入射到所述反射表面6a上(以在反射后形成所述参考束REB)所沿循的方向、以及所述测量束MEB被入射到所述反射后表面6b上(以被反射回到所述回射器51)所沿循的方向。所述反射表面6a的角度α与所述反射后表面6b的角度α相同。
所述聚焦透镜7具有焦距f。所述距离d、所述焦距f与所述角度α之间的关系如下：
d＝f*tan(2α)
其中d是所述输出端10与所述输入端11之间的距离，其中f是所述聚焦透镜7的焦距，并且其中α是垂直于所述测量方向MD的平面分别与所述反射表面6a和所述反射后表面6b的非直角之间的角度差。
当满足这种关系时，从所述输出端10所发射的所述辐射束RAB在拆分成所述测量束MEB和所述参考束REB且重新组合成重新组合束REC之后在所述输入端11处被正确地引导。所述光学输入光纤8的所述输出端10与所述光学输出光纤9的所述输入端11之间的距离d被选择为等于或大于最小值以防止所述辐射束RAB、所述测量束MEB和/或参考束REB的杂散光被所述光学输出光纤9的输入端11接收。d的最小值取决于不同因素，诸如光在所述光学系统3中的杂散程度。
在图9的实施例中，所述光学系统3被布置在探头12中。所述光学输入光纤8的输出端10和所述光学输出光纤9的输入端11是带尾纤的(pigtailed)且被直接地连接至所述探头12。在替代实施例中，所述探头12可以包括用以连接所述光学输入光纤8的输出端10的输入连接器和用以连接所述光学输出光纤9的输入端11的输出连接器。所述探头12本身(特别是其光学系统3)是无光纤的。
所述探头12的这种构造的优点是所述探头12可以具有紧凑设计。此外，可以在关注的物体50上设置小型回射器51而不易受到所述测量束的光学路径在与所述测量方向垂直的方向上的侧向偏移的影响。此外，所述干涉仪系统1的双程配置与单程配置相比提供了增加的测量分辨率。另一优点可以是，所述角度α有助于防止传播至所述光学输出光纤9的虚反射。
图10示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统1的第二实施例。
图10的所述干涉仪系统1包括与图9的实施例相对应的光源2(例如，激光源)、光学系统3、检测器4和处理单元5。在所述光学系统3中，由所述光源3所提供的辐射束RAB被拆分成测量束MEB和参考束REB。在所述测量束MEB在被安装于关注的物体50上的反射表面(例如，回射器51)上被反射至少一次之后，由所述光学系统3将所述测量束MEB与所述参考束REB重新组合以形成重新组合束。所述重新组合束被引导至所述检测器4以提供表示关注的物体50的位置改变的检测器信号。通过处理所述处理单元5中的所述检测器信号，关注的物体50的这种位置改变可以被确定并且被用以确定关注的物体50的位移。
设置光学输入光纤8以将由所述光源2所提供的辐射束RAB引导至所述光学系统3，并且设置光学输出光纤9以将所述重新组合束引导至所述检测器4。此外，在这个实施例中，所述光学系统3本身不包括任何光纤并且所述光学输入光纤8和所述光学输出光纤9被用以仅沿单个方向引导光。
在图10的实施例中，所述光学系统3包括具有透镜主体20的梯度折射率透镜，所述透镜主体具有平行于所述测量方向MD的主光轴。所示出的梯度折射率透镜是圆柱形的透明光学部件，其具有在朝向圆柱形形状的纵向轴线的径向方向上逐渐增加的折射率。这种纵向轴线是平行于所述测量方向MD的主光轴。所述折射率可以例如随着距所述纵向轴线的径向距离增加而以二次方即平方的方式减小。这样的梯度折射率透镜可以被用作聚光透镜或会聚透镜。
所述透镜主体20包括光纤侧21和与所述光纤侧21相反的光侧22。所述光学输入光纤8的输出端10和所述光学输出光纤9的输入端11被布置于所述透镜主体20的光纤侧21处，典型地作为直接地连接(例如，胶合或熔合)至所述透镜主体20的带尾纤的光纤。所述透镜主体20的在所述光侧22处的外表面23被布置成与所述透镜主体20的主光轴呈非直角。这种外表面23用作半反射表面，其将所述辐射束RAB拆分成测量束MEB和参考束REB。
所述参考束REB是所述辐射束RAB的由所述外表面23反射回到所述透镜主体20中且将由所述透镜主体21聚焦至所述光学输出光纤9的输入端11的部分。所述辐射束RAB的由所述外表面23所透射的部分形成所述测量束MEB，并且将由所述回射器51反射、至少部分地由所述外表面23反射、再次由所述回射器51反射、并且然后至少部分地由所述外表面23透射。所述测量束MEB的这个部分将由所述透镜主体21聚焦至所述光学输出光纤9的输入端11。在所述透镜主体20中或在所述输出光纤9的所述输入端11处，所述测量束MEB和所述参考束REB将被重新组合成重新组合束，所述重新组合束将由所述光学输出光纤9引导至所述检测器3。这些束的路径被示意性地指示。在实践中，这些束可以特别地位于所述透镜主体20中，遵循非笔直路径。
所述输出端10与所述输入端11之间的距离d、所述梯度折射率透镜的焦距f、以及所述非垂直外表面23的角度被选择成使得从所述输出端10发射到所述光学系统3中的光将由所述光学系统3引导至所述光学输出光纤9的输入端11。这个距离、焦距f与角度之间的关系如下：
d＝f*tan(2α),
其中d是所述输出端10与所述输入端11之间的距离，其中f是所述梯度折射率透镜的焦距，并且其中α是非直角与垂直于所述透镜主体20主光轴的平面之间的角度差。
在图10的实施例中，所述光学系统3(特别是所述梯度折射率透镜)可以被布置在探头12中。这可能导致小型探头12。
图11地示出了根据本发明的第二方面的干涉仪系统1的第三实施例。
图11的所述干涉仪系统1包括与图9的实施例相对应的光源2(例如，激光源)、光学系统3、检测器4和处理单元5。在所述光学系统3中，由所述光源3所提供的辐射束RAB在半透明反射镜25处被拆分成测量束MEB和参考束。在所述测量束MEB在被安装在关注的物体50上的反射表面(例如，回射器51)上被反射至少一次之后，由所述光学系统3将所述测量束MEB与所述参考束REB重新组合以形成重新组合束REC。所述重新组合束REC被引导至所述检测器4以提供表示关注的物体50的位置改变的检测器信号。通过处理所述处理单元5中的所述检测器信号，关注的物体50的这种位置改变可以被确定并且被用以确定关注的物体50的位置。
设置光学输入光纤8以将由所述光源2所提供的辐射束RAB引导至所述光学系统3，并且设置光学输出光纤9以将所述重新组合束引导至所述检测器4。此外，在这个实施例中，所述光学系统3本身不包括任何光纤并且所述光学输入光纤8和所述光学输出光纤9被用以仅沿单个方向引导光。
图11的实施例的所述光学系统3包括环行器30。所述环行器30在一侧处包括与所述光学输入光纤8的输出端10相连接的第一光纤端口31和与所述光学输出光纤9的输入端11相连接的第二光纤端口32。在另一侧处，光端口33被布置成发射和接收光。所述环行器30被布置成将从所述光学输入光纤8的输出端10所接收的所述辐射束RAB引导至所述光端口33，使得所述辐射束RAB从所述光端口33发射。所述环行器30还被布置成将在所述光端口33处所接收的重新组合束REC引导至所述光学输出光纤9的输入端11。
所述环行器30和所述半透明反射镜25可以被布置在探头12中。这样的探头12可以是小且轻量的。同时，这个实施例可以对所述回射器51的与所述测量方向MD垂直的侧向偏移具有低敏感性。
在上文中，根据本发明的第二方面的干涉仪系统1的三个实施例被描述为可以被设置为小且轻质的探头12，所述探头12仅由光纤8、9连接至所述干涉仪系统1的其它部件。这样的探头可以有利地被用以确定关注的物体50相对于光刻设备的参考物体的位移。另外，这些实施例可以与安装在关注的物体上的小型回射器51相结合使用。关注的物体50可以例如是：冷却系统的冷却罩、或光刻设备的浸没罩、或参考物体(相对于其而测量这样的物体的位置)。例如，所述探头12可以被安装在冷却罩上以确定参考物体的位移。这也产生所述冷却头相对于所述参考物体的位移的测量结果。所述干涉仪系统也可以被用以确定任何其它关注的物体的位移或参考物体的位移。
所述干涉仪系统也可以被应用在其它系统或装置中，诸如量测设备、电子束设备和其它设备。
在一些实施例中，关注的物体在小移动范围内移动可能是有利的。
根据本发明的第二方面的三个实施例的共有特性是，可以被设置在所述探头12中的所述光学系统3被连接至光学输入光纤8和光学输出光纤9并且所述光学系统3本身没有光纤。在这样的光学系统3中，来自一个光纤8的输出端10的光被进一步引导至第二光纤9的输入端11。没有光沿两个相反的方向行进通过这两个光纤8、9中的一个光纤。对于这两个光纤8、9的路径规划/选择来说这可能是有利的。
所述光学系统3内的光学路径与朝向和来自关注的物体50上的上述反射表面的光学路径在不同应用中可以是不同的。例如，可以应用单程或双程设置。同时，所述输入端和所述输出端可以被布置在不同部位处，并且不必被布置成靠近彼此。
虽然在本文中可以对光刻设备在IC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。可能的其它应用包括制造集成光学系统、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，等等。
虽然在本文中在光刻设备的情境下对本发明的实施例进行具体的参考，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然上文已经在光学光刻术的情境下使用实施例进行了具体的参考，但是将理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术并且可以在其它应用中使用，例如压印光刻术。
在情境允许的情况下，可以用硬件、固件、软件或其任何组合实施本发明的实施例。本发明的实施例也可以被实施为储存在机器可读介质上的能够由一个或更多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈能够由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机制。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)；磁存储介质；光存储介质；闪速存储装置；电学、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等等。另外，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装置，处理器，控制器，或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置产生的，并且这样做可以使致动器或其它装置与实体世界相互作用。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是将理解，可以与所描述的不同的方式来实践本发明。上文的描述旨在是示例性的而非限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下文阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (30)

1.一种干涉仪系统，所述干涉仪系统用于确定可移动物体的位置，所述干涉仪系统包括：
激光源，所述激光源用于提供辐射束，
光学系统，所述光学系统被布置成将所述辐射束拆分成沿第一光学路径的第一束和沿第二光学路径的第二束，其中所述光学系统被布置成将所述第一束与所述第二束重新组合成重新组合束，
检测器，所述检测器用于接收所述重新组合束并且基于所接收的重新组合束来提供检测器信号，以及
处理单元，所述处理单元用于处理所述检测器信号，
其中所述第一光学路径的第一光程长度与所述第二光学路径的第二光程长度具有光程长度差，
其中所述处理单元被布置成基于所述检测器信号中的相移来确定所述激光源的跳模，所述相移由这样的跳模而产生。
2.根据权利要求1所述的干涉仪系统，其中所述光程长度差被选择成使得由跳模所引起的相移不等于2π。
3.根据权利要求1或2所述的干涉仪系统，其中所述光程长度差不等于k*c/Δf，其中k是整数，c是光速并且Δf是由跳模所引起的频率差。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的干涉仪系统，其中所述光程长度差等于(r+k)*c/Δf，其中r在0.1至0.9的范围内，k是整数，c是光速并且Δf是由跳模所引起的频率差。
5.根据权利要求4所述的干涉仪系统，其中k是0、1或2。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的干涉仪系统，其中所述处理单元被布置成观察所述检测器信号中的所述相移的导数的改变以便确定所述激光源的所述跳模。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统是外差干涉仪系统，并且其中所述第一束和所述第二束中的至少一个被引导通过频移装置以在所述第一束的第一频率与所述第二束的第二频率之间产生频率差。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的干涉仪系统，其中所述重新组合束被用作参考束并且所述检测器是参考检测器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的干涉仪系统，
其中所述激光源包括可调谐激光源，所述可调谐激光源被布置成提供具有可调谐光频率的所述辐射束，
其中所述干涉仪系统还包括固定频率激光源，所述固定频率激光源用于提供具有固定光频率的第二辐射束，
其中所述干涉仪系统被布置成确定所述可移动物体的绝对位置。
10.一种确定干涉仪系统的激光源的跳模的方法，包括：
从所述激光源发射辐射束，
将所述辐射束拆分成沿第一光学路径受引导的第一束和沿第二光学路径受引导的第二束，其中所述第一光学路径的第一光程长度与所述第二光学路径的第二光程长度具有光程长度差，
将所述第一束与所述第二束重新组合成重新组合束，
基于所述重新组合束来提供检测器信号，以及
处理所述检测器信号，以基于所述检测器信号中的相移来确定所述激光源的跳模，所述相移由这样的跳模而产生。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括观察所述检测器信号中的所述相移的导数改变以便确定所述激光源的所述跳模。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述方法包括引导所述第一束和所述第二束中的至少一个通过频移装置以在所述第一束的第一频率与所述第二束的第二频率之间产生频率差。
13.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的干涉仪系统来确定可移动物体的位置的方法，包括以下步骤：
测量所述可移动物体的位置，
确定在测量所述可移动物体的位置期间是否发生所述干涉仪系统的所述激光源的跳模，
如果没有发生跳模，则使用所测量的位置，并且
如果发生跳模，则忽略与所述跳模相关联的测量结果和/或重复测量所述可移动物体的位置和确定在测量期间是否发生跳模的步骤。
14.一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；以及
其中所述掩模支撑件、所述衬底支撑件和所述投影系统中的一个包括可移动物体，其中所述光刻设备还包括根据权利要求1至9中任一项所述的、用于确定所述可移动物体的位置的干涉仪系统。
15.一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑具有标识的衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；
对准系统，所述对准系统被布置成测量所述标识的位置；以及
根据权利要求1至9中任一项所述的干涉仪系统，
其中所述重新组合束被用作测量束并且所述检测器是测量检测器，其中所述测量束在被所述测量检测器接收之前在反射性测量表面上被反射，所述反射性测量表面被布置或连接至所述投影系统或所述对准系统。
16.一种干涉仪系统，所述干涉仪系统用于确定关注的物体的位移，所述干涉仪系统包括：
光源，所述光源用于提供辐射束，
光学系统，所述光学系统被布置成将所述辐射束拆分成沿第一光学路径的测量束和沿第二光学路径的参考束，其中所述光学系统被布置成将所述测量束与所述参考束重新组合成重新组合束，
检测器，所述检测器用于接收所述重新组合束并且基于所接收的重新组合束来提供检测器信号，
处理单元，所述处理单元用于处理所述检测器信号，
光学输入光纤，所述光学输入光纤用于将来自所述光源的所述辐射束引导至所述光学系统，以及
光学输出光纤，所述光学输出光纤用于将来自所述光学系统的所述重新组合束引导至所述检测器，其中所述光学输入光纤与所述光学输出光纤是不同的光纤。
17.根据权利要求16所述的干涉仪系统，其中所述干涉仪系统包括探头，其中所述光学系统被布置在所述探头中，其中所述光学输入光纤和所述光学输出光纤被连接至所述探头。
18.根据权利要求16或17所述的干涉仪系统，其中所述光学系统是无光纤的。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的干涉仪系统，其中所述光学系统包括至少一个反射表面，所述至少一个反射表面与在所述反射表面上反射的所述辐射束、所述测量束、所述参考束和/或所述重新组合束的光学路径呈非直角。
20.根据权利要求19所述的干涉仪系统，其中所述至少一个反射表面包括半透明反射镜，所述半透明反射镜被布置成将所述辐射束拆分成所述测量束和所述参考束。
21.根据权利要求19或20所述的干涉仪系统，其中所述光学系统包括第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面被布置成与所述测量束的所述第一光学路径呈第一非直角，所述第二反射表面被布置成与所述参考束的所述第二光学路径呈第二非直角。
22.根据权利要求21所述的干涉仪系统，其中所述第一非直角与所述第二非直角是相同的。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的干涉仪系统，其中所述至少一个反射表面被布置成反射所述辐射束、参考束和/或所述测量束。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的干涉仪系统，其中所述光学系统包括梯度折射率透镜，所述梯度折射率透镜具有带主光轴的透镜主体，其中所述透镜主体包括光纤侧和与所述光纤侧相反的光侧，其中所述光学输入光纤和所述光学输出光纤被布置在所述透镜主体的所述光纤侧处，其中至少所述测量束在所述光侧处被发射和接收，并且其中所述透镜主体的在所述光侧处的外表面被布置成与所述主光轴呈非直角以限定呈所述非直角的所述至少一个反射表面。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的干涉仪系统，其中所述光学系统包括聚焦透镜，所述聚焦透镜用于接收来自所述光学输入光纤的输出端的所述辐射束并且将所述重新组合束聚焦到所述光学输出光纤的输入端中，其中所述输出端和所述输入端被间隔开距离d，d＝f*tan(2α)，
其中d是所述输出端与所述输入端之间的距离，其中f是所述聚焦透镜的焦距，并且其中α是所述非直角与垂直于所述光学路径的平面之间的角度差。
26.根据权利要求25所述的干涉仪系统，其中所述光学输入光纤的所述输出端与所述光学输出光纤的所述输入端之间的所述距离被选择为等于或大于最小值以防止所述辐射束、测量束和/或参考束的杂散光被所述光学输出光纤的所述输入端接收。
27.根据权利要求16至18中任一项所述的干涉仪系统，其中所述光学系统包括环行器，所述环行器具有与所述光学输入光纤相连接的第一光纤端口、与所述光学输出光纤相连接的第二光纤端口、以及被布置成发射和接收光的光端口，其中所述环行器被布置成将从所述光学输入光纤所接收的所述辐射束引导至所述光端口并且将在所述光端口处所接收的所述重新组合束引导至所述光学输出光纤。
28.根据权利要求17和27所述的干涉仪系统，其中所述环行器被布置在所述探头中。
29.一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；并且
其中所述掩模支撑件、所述衬底支撑件和所述投影系统中的一个包括关注的物体，其中所述光刻设备还包括根据权利要求16至28中任一项所述的、用于确定所述关注的物体的位置的干涉仪系统。
30.一种光刻设备，包括：
掩模支撑件，所述掩模支撑件被构造成支撑具有图案的图案形成装置，
衬底支撑件，所述衬底支撑件被构造成支撑具有标识的衬底；
投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案投影到所述衬底上；
冷却罩，所述冷却罩用于提供冷却；以及
根据权利要求16至28中任一项所述的、用于确定所述冷却罩的位置的干涉仪系统。
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