CN117751330A - 传感器定位方法、定位系统、光刻设备、量测设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的方法，包括以下步骤：a.移动所述物体以将所述目标移动到期望位置，b.在朝向所述目标的被测得的瞬时位置的方向上移动所述传感器，c.当所述传感器位于所述目标上方时，将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

Description

传感器定位方法、定位系统、光刻设备、量测设备和器件制造 方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年8月9日提交的欧洲申请21190404.0的优先权，该欧洲申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于将传感器定位在目标上方的传感器定位方法以及相应的定位系统。本发明还涉及包括这种定位系统的光刻设备和包括这种定位系统的量测设备。本发明还涉及一种使用光刻设备制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。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”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

通常，所制造的集成电路包括含有不同图案的多个层，每个层均使用曝光过程生成。为了确保所制造的集成电路的适当操作，连续曝光的层需要彼此适当地对准。为了实现这一点，衬底通常被设置有多个所谓的对准标记(也被称为对准目标)，由此对准标记的位置用于确定或估计先前曝光的图案的位置，该位置也被称为目标部分，因为它是要与先前曝光的图案成一直线或对准地曝光的后续图案的目标位置。这样，在后续层的曝光之前，对准标记的位置被确定并且用于确定先前曝光的图案的位置。

通常，为了确定这种对准标记的位置，应用对准传感器，该对准传感器可以例如被配置为将辐射束投影到对准标记或目标上并且基于反射的辐射束来确定对准标记的位置。在实际的标记位置和所测量的标记位置之间可能存在偏差，导致随后的层被投影或曝光在与先前曝光的图案不成一直线(即，不对准)的位置上，从而导致所谓的重叠误差。在光刻处理环境中，可以例如在被配置为测量衬底上的重叠或重叠分布的量测设备或系统中检查已经曝光的衬底。当这样的重叠或重叠分布是已知的时，这样的重叠或重叠分布可以例如被应用作为对曝光过程的反馈，以便提高曝光过程的精确度。为了确定重叠，使用可以分布在衬底上的重叠标记(或重叠目标)。

测量衬底上的对准标记的位置以及重叠标记的位置涉及将传感器(例如，对准传感器或重叠传感器)定位在目标(例如，对准标记或重叠标记)上方，该目标位于能够移动的物体(例如，衬底或衬底台)上。在每个待测量的能够移动的物体有多个目标的情况下，可以重复地进行传感器的定位。

在现有技术中，当通过移动目标而将传感器定位在目标上方时，在移动传感器之后且在传感器能够执行测量之前，可能存在一些稳定时间。另外或替代地，传感器可能需要时间来使目标处于可接受的聚焦范围内。稳定时间和聚焦时间二者都会对总测量时间以及因此对生产量产生不利影响。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供一种用于将传感器定位在目标上方的方法，该方法需要较少的时间，从而提高生产量。

根据本发明的实施例，提供了一种用于将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的方法，所述方法包括以下步骤：

a.移动所述物体以将所述目标移动到期望位置，

b.在朝向所述目标的被测得的瞬时位置的方向上移动所述传感器，

c.当所述传感器位于所述目标上方时，将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的定位系统，所述定位系统包括：

-物体致动系统，所述物体致动系统用于移动和定位所述能够移动的物体，

-传感器致动系统，所述传感器致动系统用于移动和定位所述传感器，

-物体测量系统，所述物体测量系统用于测量所述能够移动的物体的瞬时位置，

-传感器测量系统，所述传感器测量系统用于测量传感器的瞬时位置，以及

-控制单元，所述控制单元用于基于所述物体测量系统的输出和位于所述物体上的所述目标的期望瞬时位置来驱动物体致动系统，并且所述控制单元用于基于所述传感器测量系统的输出和所述传感器的期望瞬时位置来驱动所述传感器致动系统，

其中，所述控制单元被配置为：

a.驱动所述物体测量系统以将所述目标移动到期望位置，

b.驱动所述传感器致动系统以使所述传感器在朝向所述目标的测量瞬时位置的方向上移动，

c.当所述传感器位于所述目标上方时，驱动所述传感器致动系统以将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种包括根据本发明的定位系统的光刻设备。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种量测设备，所述量测设备包括：

-能够移动的传感器，

-用于保持带有目标的物体的能够移动的载物台，以及

-根据本发明的定位系统，

其中，所述物体致动系统被配置为通过移动和定位所述载物台来移动和定位所述物体。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种器件制造方法，其中，使用根据本发明的光刻设备。

附图说明

现在将仅通过示例并参考随附的示意图来描述本发明的实施例，其中：

-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；

-图2描绘了图1的光刻设备的一部分的详细视图；

-图3示意性地描绘了根据本发明的实施例的作为定位系统的一部分的位置控制系统；

-图4示意性地描绘了根据本发明的实施例的量测设备，其中，量测设备的传感器位于第一目标上方，

-图5示意性地描绘了在将传感器定位在第二目标上方的方法期间的图4的量测设备，

-图6示意性地描绘了图4的量测设备，其中，量测设备的传感器定位在第二目标上方，

-图7示意性地描绘了图4的量测设备，其中，量测设备的传感器和第二目标定位在期望位置处，

-图8示意性地描绘了适合于图4的量测设备的控制图的实施例，

-图9示意性地描绘了适合于图4的量测设备的控制图的另一个实施例，

-图10示意性地描绘了图4的量测设备，与图4相比，量测设备的传感器定位在位于可用移动范围内的另一个位置处的第一目标上方，

-图11示意性地描绘了在将传感器定位在第二目标上方的另一方法期间的图4的量测设备，以及

-图12示意性地描绘了图4的量测设备，其中，量测设备的传感器和第二目标定位在与图7不同的期望位置处。

具体实施方式

在本文件中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，波长为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm)和EUV(极紫外辐射，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)，而且还有可见光辐射，例如用于在400nm至900nm的范围内的光学传感器。

本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指的是通用图案形成装置，该图案形成装置可以用于赋予入射辐射束以图案化的横截面，该横截面对应于要在衬底的目标部分中创建的图案。术语“光阀”也可以在本文中使用。除了经典掩模(透射型或反射型、二元型、相移型、混合型等)之外，其他此类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。光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，所述照射系统被配置为调节辐射束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为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底支撑件；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为将由图案形成装置MA赋予辐射束的图案B投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

在操作中，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。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/或其他类型的光学部件、或其任意组合。照射器IL可以用于调节辐射束B以使在图案形成装置MA的平面处的辐射束B的横截面中具有期望的空间和角度强度分布。

本文中使用的术语“投影系统”PS应该广义地被解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、折射反射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统、或其任意组合，视适合于所使用的曝光辐射和/或其他因素(诸如使用浸没液体或使用真空)而定。本文中对术语“投影透镜”的任何使用都可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS是同义的。

光刻设备LA可以是如下类型：其中，衬底的至少一部分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PS和衬底W之间的空间——这也被称为浸没光刻。在US6952253中给出了关于浸没技术的更多信息，该美国专利通过引用并入本文中。

光刻设备LA还可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT的类型(也被称为“双平台”)。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以被并行地使用，和/或可以对在位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件WT上的衬底W执行衬底W的后续曝光的准备步骤的同时，将位于另一个衬底支撑件WT上的另一个衬底W用于在所述另一个衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA还可以包括测量台。测量台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的特性或辐射束B的特性。测量台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或者提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量台可以在投影系统PS下方移动。

在操作中，辐射束B入射到图案形成装置(例如，被保持在掩模支撑件MT上的掩模MA)上，并且通过存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)来图案化。在已经穿过图案形成装置MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，衬底支撑件WT可以被精确地移动，例如以便将辐射束B的路径中的不同的目标部分C定位在聚焦且对准的位置处。类似地，第一定位器PM和可能地另一个位置传感器(在图1中未明确地示出另一个位置传感器)可以用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记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。尽管如图所示的衬底对准标记P1、P2占据了专用目标部分，但是衬底对准标记P1、P2可以位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P1、P2被称为划线对准标记。

为了阐明本发明，使用笛卡尔坐标系。笛卡尔坐标系具有三个轴，即x轴、y轴和z轴。三个轴中的每一个轴都与其他两个轴正交。绕x轴的旋转被称为Rx旋转。绕y轴的旋转被称为Ry旋转。绕z轴的旋转被称为Rz旋转。x轴和y轴定义水平面，而z轴位于竖直方向上。笛卡尔坐标系不限制本发明并且仅用于说明。相反，可以使用诸如柱坐标系之类的另一种坐标系来阐明本发明。笛卡尔坐标系的定向可以是不同的，例如，使得z轴具有沿着水平面的分量。

图2示出了图1的光刻设备LA的一部分的更详细的视图。光刻设备LA可以设置有基础框架BF、平衡质量BM、量测框架MF、和振动隔离系统IS。量测框架MF支撑投影系统PS。另外，量测框架MF可以支撑位置测量系统PMS的一部分。量测框架MF通过振动隔离系统IS由基础框架BF支撑。振动隔离系统IS被布置为防止或减少振动从基础框架BF传播到量测框架MF。

第二定位器PW被布置为通过在衬底支撑件WT与平衡质量BM之间提供驱动力来使衬底支撑件WT加速。驱动力使衬底支撑件WT沿期望方向加速。由于动量守恒，具有相同量值的驱动力被施加到平衡质量BM，但处于与期望方向相反的方向。通常，平衡质量BM的质量显著大于第二定位器PW的移动部分和衬底支撑件WT的质量。

在实施例中，第二定位器PW由平衡质量BM支撑。例如，其中，第二定位器PW包括平面电机以使衬底支撑件WT悬浮在平衡质量BM上方。在另一个实施例中，第二定位器PW由基础框架BF支撑。例如，其中，第二定位器PW包括线性电机，并且其中，第二定位器PW包括轴承(例如，气体轴承)，以使衬底支撑件WT悬浮在基础框架BF上方。

位置测量系统PMS可以包括适合于确定衬底支撑件WT的位置的任何类型的传感器。位置测量系统PMS可以包括适合于确定掩模支撑件MT的位置的任何类型的传感器。传感器可以是光学传感器，诸如干涉仪或编码器。位置测量系统PMS可以包括干涉仪和编码器的组合系统。传感器可以是另一种类型的传感器，诸如磁传感器、电容型传感器或电感型传感器。位置测量系统PMS可以确定相对于参照物(例如，量测框架MF或投影系统PS)的位置。位置测量系统PMS可以通过测量位置或通过测量位置的时间导数(诸如速度或加速度)来确定衬底台WT和/或掩模支撑件MT的位置。

位置测量系统PMS可以包括编码器系统。例如从2006年9月7日提交的美国专利申请US2007/0058173A1获知编码器系统，该美国专利申请通过引用并入本文中。编码器系统包括编码器头、光栅和传感器。编码器系统可以接收初级辐射束和次级辐射束。初级辐射束和次级辐射束均源自同一辐射束，即原始辐射束。初级辐射束和次级辐射束中的至少一个是通过利用光栅使原始辐射束衍射而产生的。如果初级辐射束和次级辐射束二者都是通过利用光栅使原始辐射束衍射而产生的，则初级辐射束需要具有与次级辐射束不同的衍射级。不同的衍射级例如是+1级、-1级、+2级和-2级。编码器系统将初级辐射束和次级辐射束光学地组合成组合辐射束。编码器头中的传感器确定组合辐射束的相位或相位差。传感器基于相位或相位差生成信号。该信号代表编码器头相对于光栅的位置。编码器头和光栅中的一个可以被布置在衬底结构WT上。编码器头和光栅中的另一个可以被布置在量测框架MF或基础框架BF上。例如，多个编码器头被布置在量测框架MF上，而光栅被布置在衬底支撑件WT的顶表面上。在另一个示例中，光栅被布置在衬底支撑件WT的底表面上，并且编码器头被布置在衬底支撑件WT下方。

位置测量系统PMS可以包括干涉仪系统。例如从1998年7月13日提交的美国专利US6,020,964获知干涉仪系统，该美国专利通过引用并入本文中。干涉仪系统可以包括分束器、反射镜、参考反射镜、和传感器。辐射束被分束器分成参考束和测量束。测量束传播到反射镜并且被反射镜反射回分束器。参考束传播到参考反射镜并且被参考反射镜反射回分束器。在分束器处，测量束和参考束被组合成组合辐射束。组合辐射束入射到传感器上。传感器确定组合辐射束的相位或频率。传感器基于相位或频率生成信号。该信号代表反射镜的位移。在实施例中，反射镜连接到衬底支撑件WT。参考反射镜可以连接到量测框架MF。在实施例中，通过附加光学部件而不是分束器将测量束和参考束组合成组合辐射束。

第一定位器PM可以包括长行程模块和短行程模块。短行程模块被布置为在较小移动范围内以较高精度相对于长行程模块移动掩模支撑件MT。长行程模块被布置为在较大移动范围内以相对低的精度相对于投影系统PS移动短行程模块。利用长行程模块和短行程模块的组合，第一定位器PM能够在较大移动范围内以较高精度相对于投影系统PS移动掩模支撑件MT。类似地，第二定位器PW可以包括长行程模块和短行程模块。短行程模块被布置为在较小移动范围内以较高精度相对于长行程模块移动衬底支撑件WT。长行程模块被布置为在较大移动范围内以相对低的精度相对于投影系统PS移动短行程模块。利用长行程模块和短行程模块的组合，第二定位器PW能够在较大移动范围内以较高精度相对于投影系统PS移动衬底支撑件WT。

第一定位器PM和第二定位器PW分别设置有致动器，以分别移动掩模支撑件MT和衬底支撑件WT。致动器可以是提供沿着单个轴(例如，y轴)的驱动力的线性致动器。可以应用多个线性致动器来提供沿着多个轴的驱动力。致动器可以是提供沿着多个轴的驱动力的平面致动器。例如，平面致动器可以被布置为在六个自由度上移动衬底支撑件WT。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。致动器被布置为通过向至少一个线圈施加电流来相对于至少一个磁体移动至少一个线圈。致动器可以是移动磁体型致动器，所述移动磁体型致动器具有分别联接到衬底支撑件WT和掩模支撑件MT的至少一个磁体。致动器可以是移动线圈型致动器，所述移动线圈型致动器具有分别联接到衬底支撑件WT和掩模支撑件MT的至少一个线圈。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、或任何其他合适的致动器。

图2可以替代地描绘根据本发明的量测设备，该量测设备可以是图1的光刻设备的一部分或者可以与图1的光刻设备的所述一部分分离。量测设备可以用于检查由如上所述的光刻设备曝光的衬底W，例如以测量重叠或重叠分布。衬底台WT可以替代地被称为载物台并且衬底W可以替代地被称为物体。

然后，可以向衬底W提供分布在衬底W上的重叠标记。然后，投影系统PS不用于将图案转移到衬底W，而是将辐射引导到重叠标记并且例如检测所反射的和/或散射的辐射以确定重叠标记的相对位置。为此，投影系统PS包括传感器，该传感器包括物镜，该物镜可以定位在诸如重叠标记之类的目标上方。物镜、传感器和/或投影系统可以使用类似于前述第一定位器PM的定位器来移动，从而允许定位传感器。

光刻设备LA包括如图3中示意性地描绘的位置控制系统PCS。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。位置控制系统PCS向致动器ACT提供驱动信号。致动器ACT可以是第一定位器PM或第二定位器PW的致动器。致动器ACT驱动设备P，该设备P可以包括衬底支撑件WT或掩模支撑件MT。设备P的输出是位置量，诸如位置或速度或加速度。利用位置测量系统PMS测量位置量。位置测量系统PMS生成信号，该信号是代表设备P的位置量的位置信号。设定点生成器SP生成信号，该信号是代表设备P的期望位置量的参考信号。例如，参考信号代表衬底支撑件WT的期望轨迹。参考信号和位置信号之间的差形成反馈控制器FB的输入。基于该输入，反馈控制器FB为致动器ACT提供驱动信号的至少一部分。参考信号可以形成前馈控制器FF的输入。基于该输入，前馈控制器FF为致动器ACT提供驱动信号的至少一部分。前馈FF可以使用关于设备P的动态特性的信息，诸如质量、刚度、共振模式和特征频率。

图4至图7示意性地描绘根据本发明的实施例的量测设备MTO。量测设备MTO包括能够移动的传感器SE(在该实施例中是光学传感器)，从而允许测量来自目标的参数。该参数可以例如是位置、反射率等，而目标可以例如是光栅。

传感器SE包括诸如发射器、检测器和光学部件之类的部件，并且可以不一定是完全能够移动的。也有可能传感器的部件的仅一些元件(诸如透镜、检测器、发射器或反射镜)是能够移动的。甚至有可能的是，指向物体的辐射束是能够移动的，而其他光学部件保持静止。一般而言，可以得出结论：传感器SE限定物体OB处的测量位置。传感器SE被配置为使得物体处的测量位置是能够移动的。为了清楚起见，术语“传感器”用于指示确定测量位置的一个或多个部件。

量测设备MTO还包括能够移动的载物台OT，为了简单起见，载物台OT仅在图4中示出并且从其他附图中省略。载物台OT被配置为保持具有第一目标ST1和目标ST2的物体OB，但是实际上可以在物体OB上提供多于两个的目标。载物台OT可以例如是或类似于被构造成保持衬底W的衬底台WT，如图1和图2中所示。

在实施例中，量测设备MTO被集成到光刻系统中，该光刻系统包括图1的光刻设备LA，第一目标ST1和目标ST2是被曝光图案的对准标记部分，从而允许量测设备确定衬底W的被曝光图案的位置，并且将随后的图案相对于先前曝光的图案对准。

然而，第一目标ST1和第二目标ST2可以替代地是重叠标记，其中，量测设备MTO是分立的工具，该分立的工具是光刻系统的一部分或位于光刻系统的外部，并且用于通过测量第一目标ST1和第二目标ST2的位置来测量重叠或重叠分布。

第一目标ST1和第二目标ST2限定相应的相关联的中心线CL1、CL2，该中心线CLl、CL2代表相应的目标ST1、ST2的实际瞬时位置。

传感器SE限定代表传感器SE的实际瞬时位置的光轴OA。传感器SE可以包括用于朝向目标(例如，第一目标ST1或第二目标ST2)发射或引导光的光发射器(未示出)和/或用于检测由目标反射的、从目标散射的、或由目标发射的辐射的检测器(未示出)。

量测设备MTO还包括定位系统，该定位系统的主要部件仅在图4中被示出，并且为了简单起见而在其他附图中被省略。

定位系统包括传感器致动系统，该传感器致动系统包括致动器ACT，该致动器ACT用于在传感器SE和框架FR之间施加力F，以便移动和定位传感器SE并且因此沿X方向移动和定位光轴OA。图4至图7的示例性实施例仅示出了仅在X方向上移动的一维情况。然而，本发明也可以容易地扩展到其他方向上的移动。为了测量传感器SE相对于框架FR在X方向上的瞬时位置，提供了传感器测量系统SMS，该传感器测量系统SMS包括例如干涉仪、编码器或其他合适的位置传感器。还设想了传感器SE本身能够提供关于传感器SE相对于物体OB或载物台OT的相对位置的信息，从而允许确定传感器SE在X方向上的位置。在这种情况下，传感器SE包括集成式传感器测量系统SMS。进一步设想了传感器测量系统SMS被配置为测量传感器SE相对于参照物的瞬时位置，该参照物可能不是框架FR的一部分，而是分立的测量框架的一部分，该测量框架允许在框架FR和测量框架之间提供振动隔离并且因此减少由作用在框架FR上的反作用力引起的干扰。框架FR还可以包括平衡质量，该平衡质量的示例可以在图2中示出。

图4至图7所示的框架部分FR进一步指示传感器SE在X方向上的可能的移动范围。

定位系统还包括：物体致动系统，该物体致动系统包括致动器ACTO，该致动器ACTO用于在载物台OT和框架FR2之间施加力FO，以便在X方向上移动和定位载物台OT并且因此移动和定位物体OB；以及物体测量系统OMS，该物体测量系统OMS用于测量物体OB相对于框架FR2在X方向上的瞬时位置。另外或替代地，物体测量系统OMS可以包括测量系统OMS’，该测量系统OMS’用于测量载物台OT相对于框架FR2的瞬时位置以间接地测量物体OB的位置。进一步设想了物体测量系统OMS和/或测量系统OMS’被配置为分别测量物体OB或载物台OT相对于参照物的瞬时位置，该参照物可能不是框架FR2的一部分，而是测量框架的一部分，该测量框架允许在框架FR2和测量框架之间提供振动隔离。还设想了物体测量系统OMS或OMS’分别测量物体OB或载物台OT相对于框架FR的瞬时位置。

与传感器相关联的框架FR和与物体相关联的框架FR2可以是分立的框架、彼此连接的框架、或者可以是单个框架的框架部分。关于传感器所提到的测量框架和关于物体所提到的测量框架可以彼此连接，或者可以是单个框架的多个框架部分。

定位系统还包括控制单元CU，该控制单元CU连接到传感器致动系统的致动器ACT、传感器测量系统SMS、物体致动系统的致动器ACTO、以及物体测量系统OMS、和/或测量系统OMS’。控制单元CU被配置为基于物体测量系统OMS的输出和位于物体上的目标的期望瞬时位置来驱动物体致动系统，如将在下面更详细地解释的。控制单元CU还被配置为基于传感器测量系统SMS的输出和传感器SE的期望瞬时位置来驱动传感器致动系统，如将在下面更详细地解释的。

图4描绘了如下情况：其中，第一目标ST1处于用于利用位于第一目标ST1上方的传感器SE执行测量的期望位置处。在这种情况下，光轴OA基本上与中心线CL1对准，并且优选地位于可用移动范围的中心处。在测量来自第一目标ST1的参数后，传感器SE需要被定位在下一目标上方以执行后续测量。在该示例性测量中，下一个待测量的目标是第二目标ST2，该第二目标ST2最初与传感器SE相距距离D1。

因此，控制单元CU将驱动物体致动系统(在这种情况下是致动器ACTO)以将第二目标ST2移动到期望位置，该期望位置是图4中的第一目标ST1的位置。因此，设定目标ST2的期望瞬时位置，或者最终将第二目标ST2的期望瞬时位置的曲线设定为该期望位置，从而允许控制单元CU适当地驱动物体致动系统，从而使第二目标ST2向右移动，如图5所示。

在第二目标ST2的该移动期间，这可以是在移动开始时、或接近移动结束时、或在移动开始时和移动结束时之间的任何时间，控制单元CU驱动传感器致动系统(在这种情况下是致动器ACT)沿朝向第二目标ST2(即，第二目标ST2的被测得的瞬时位置)的方向移动传感器SE，被测得的瞬时位置是控制单元CU基于物体测量系统OMS和/或测量系统OMS’的输出期望第二目标ST2所在的位置。当传感器SE到达由框架部分FR限定的移动范围的边界时，传感器SE被保持在等待位置，直到第二目标ST2进入传感器SE的范围内，即直到第二目标ST2移动到传感器SE下方而使得传感器SE位于第二目标ST2上方。图5中示出了传感器SE处于该等待位置。等待位置可以位于移动范围的边缘处，或者距移动范围的边缘的预定距离处。将等待位置设置在移动范围的边缘处的优点是传感器SE和第二目标ST2将尽可能早地彼此相遇。将等待位置设置在移动范围的预定距离处的优点是传感器SE仍然能够在两个方向上移动以例如补偿干扰或移动误差。

尽管以上示例描述了传感器SE在等待位置处等待直到目标ST2进入传感器SE的范围内，但是还可以设想到：在目标ST2进入传感器SE的范围内之前，使传感器SE加速，使得当目标ST2进入传感器SE的范围内时，传感器SE的速度基本上与目标ST2的速度匹配。这可以防止传感器SE的不期望的较高加速度或防止目标ST2经过传感器SE从而需要传感器SE赶上目标ST2。

如图4所示的传感器SE和物体OB的位置也在图5至图7中以虚线示出，以指示在所描述的方法期间所做的相对运动。

图6描绘了传感器SE处于其等待位置并且第二目标ST2已经到达相同位置的情况，从而允许传感器SE“看到”第二目标ST2并且开始执行关于第二目标ST2的测量或其他动作。图6还标记传感器SE开始与第二目标ST2一起朝向期望位置移动，如图7所示。如上所述，传感器SE可以在与第二目标ST2一起移动之前开始移动以使该同步过程平滑。在这种情况下，当传感器处于其如图6所示的等待位置时，传感器SE不会开始与第二目标ST2一起移动。

相对于现有技术的优点在于，在图6和图7所示的情况之间，传感器SE可以例如通过在Z方向上移动或者通过在Z方向上移动其光学部分来执行诸如聚焦在第二目标ST2上的功能。此外，传感器SE和第二目标ST2之间的移动可以被同步，使得在达到图7中的情况之后在传感器SE和第二目标ST2之间的稳定时间被减少或者甚至根本不存在。与现有技术方法相比，可以减少不同目标的连续测量之间的时间，从而获得提高的生产量。

尽管图4至图7中描述的顺序仅示出了沿X方向的移动，但是同样的原理也可以同时应用于其他方向。

图8描绘了适合用于图4的量测设备MTO的控制图的实施例。存在用于传感器SE的第一反馈回路。传感器致动系统、传感器SE、和传感器测量系统SMS的动态行为由方框P_SE表示。因此，方框P_SE的输出OUT1是传感器SE的被测得的瞬时位置。将该位置与期望的瞬时位置(即，设定点SET1)进行比较，并且将结果提供给控制器C1，该控制器C1位于图4的控制单元CU中以驱动传感器致动系统。

图8的控制图还包括用于物体OB的第二反馈回路。物体致动系统、物体OB和可能地载物台OT、以及物体测量系统OMS的动态行为由方框P_OB表示。因此，方框P_OB的输出OUT2是在物体OB上的目标的被测得的瞬时位置。将该位置与期望的瞬时位置(即设定点SET2)进行比较，并且将结果提供给位于图4的控制单元CU中的控制器C2以驱动物体致动系统。

输出OUT2以及由此在物体OB上的目标的被测得的瞬时位置也与用于测量的目标的期望位置DP(即，期望的最终位置)进行比较，从而允许传感器SE执行测量。比较的结果在图8中由附图标记COMP指示，并且代表目标仍要行进以到达期望位置DP的距离。使用馈通控制器将COMP信号馈送到传感器SE的控制回路，该馈通控制器具有为传感器SE的期望瞬时位置提供偏移值的第一部分H1和为传感器致动系统提供前馈驱动信号的第二部分H2。图8中的控制方案将促使传感器SE朝向目标。当传感器SE的移动范围不足以到达目标时，当COMP信号的值大于传感器SE的允许移动范围时，饱和方框SAT将使COMP信号优选地平滑地饱和，从而有效地将传感器定位在等待位置处，而传感器致动系统不会尝试将传感器SE移出其移动范围。当目标达到传感器SE的移动范围时，COMP信号值将下降到SAT方框的饱和值以下，并且馈通控制器H1、H2将确保传感器SE与目标一起移动。当目标的被测得的瞬时位置被馈送到馈通控制器H1、H2时，OUT2和SET2之间的任何偏差都不会对传感器SE和目标之间的同步产生不利影响。

图9描绘了适合于图4的量测设备MTO的控制图的另一个实施例。用于传感器SE和物体OB的第一反馈回路和第二反馈回路与图8的实施例类似。与图8的实施例的不同之处在于，在图9的实施例中，物体OB的被测得的瞬时位置与物体OB的期望瞬时位置之间的比较(即，物体OB的位置误差)经由馈通控制器被馈送到传感器SE的控制环路，该馈通控制器具有：为传感器SE的期望瞬时位置提供偏移值的第一部分H1和为传感器致动系统提供前馈驱动信号的第二部分H2。这样，馈通控制器H1、H2确保将基于物体OB的位置误差来调整传感器SE的位置，从而导致传感器SE和物体OB的同步移动。然后，根据本发明，由添加到传感器SE的初始期望瞬时位置SET1的附加设定点SET3来规定传感器SE必须如何以及何时朝向目标移动。SET3值是目标的期望瞬时位置和目标的期望最终位置的函数，优选地包括一些保留范围以允许补偿物体OB的位置误差并且考虑传感器SE的可用移动范围。

图9的控制图的优点在于，它充分利用了可用的移动范围，当该目标待测量并且需要被移动到传感器SE时，传感器将自动地朝向目标移动。图9的控制图的优点是SET3信号更容易调节，例如仅当目标接近传感器SE的可用移动范围时才允许传感器朝向目标移动，从而使传感器SE处于等待位置的时间最少化。

图10示意性地描绘了图4的量测设备MTO。图4和图10之间的区别在于，出于简单的原因，从图10中省略了关于图4描述的一些部件。另一个区别在于，在图4中，传感器SE位于由框架部分FR限定的可用移动范围的中心处，而在图10中，传感器SE处于可用移动范围的边缘处或附近。在这两种情况下，传感器SE都位于第一目标ST1上方。假设关于第一目标ST1的测量已经被完成并且量测设备MTO准备好执行关于第二目标ST2的测量。

因此，如上所述，物体OB将向右移动，使得第二目标ST2朝向传感器SE移动。在该移动期间，传感器SE本身向左移向第二目标ST2。图11中描绘了传感器SE和第二目标ST2彼此相遇的情况。该相遇位置处于或接近可用移动范围的相对边缘，从而允许使用基本上整个移动范围而不是基本上一半的移动范围(如图4至图7所示)，从而使传感器SE在到达如图12所示的期望位置之前位于第二目标ST2上方的时间段延长。较大的时间段提供了更多的时间以用于稳定例如焦点和/或位置(如果需要的话)，并且因此进一步提高生产量。

本发明基于这样的认识：稳定例如焦点和/或位置可以在物体的移动期间至少部分地发生。然而，当在物体OB的移动已经完成之前，稳定位于预定限度内时，设想，使用传感器SE的测量已经开始并且可能在物体的移动已经完成之前(即，在已经到达期望位置之前)结束，从而进一步提高生产量。甚至有可能通过稳定过程结束或通过测量结束来确定期望的位置，从而浪费最少的时间。

虽然未在图10至图12中示出，但是可以依赖于具体需求而以不同方式使用可用移动范围。在一个实施例中，传感器SE和第二目标ST2在如图11和图12所示的情况之间以基本恒定的速度移动，当到达所述期望位置而测量尚未完成时，传感器SE和第二目标ST2可能被保持在图12所示的期望位置处。在另一个实施例中，传感器SE和目标ST2最初被移动到中间位置(例如，可用移动范围的中心位置)以执行测量，并且就在测量结束之前移动到如图12所示的期望位置。这可以具有如下优点：在中心位置处执行测量达相当长的时间，该中心位置可以是传感器致动系统耗散最少能量的位置，从热的角度来看这可能是有利的。在另一实施例中，传感器SE和目标ST2可以最初移动到图12的位置，然后移动到中间位置，例如用于执行测量的可用移动范围的中心位置，并且随后就在测量结束前移动回到图12中所示的期望位置。除了上述针对先前实施例所述的最小耗散的优点之外，该实施例还可以具有如下优点：当物体必须立刻停止在中心位置时，与先前实施例的情况相比，使物体OB减速的加速度可以更小。还可以设想其他移动策略。

在随后编号的方面中公开了进一步的实施例：

1.一种用于将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的方法，包括以下步骤：

a.移动所述物体以将所述目标移动到期望位置，

b.在朝向所述目标的被测得的瞬时位置的方向上移动所述传感器，

c.当所述传感器位于所述目标上方时，将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

2.根据方面1所述的方法，其中，所述传感器限定位于所述物体处的测量位置。

3.根据方面1或2所述的方法，其中，通过将所述传感器移动到由所述目标的被测得的瞬时位置和所述传感器的可用移动范围确定的期望的等待位置来执行步骤b。

4.根据方面1至3中任一项所述的方法，其中，所述传感器是光学传感器，并且其中，所述方法还包括：在所述目标到达所述期望位置之前，在步骤c期间启动的将所述传感器聚焦在所述目标上的步骤。

5.根据方面1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤c期间，基于所述目标的被测得的瞬时位置来控制所述传感器的移动，以使所述传感器的移动与所述目标的移动同步。

6.根据方面3所述的方法，其中，所述等待位置处于所述可用移动范围的边缘处。

7.根据方面3所述的方法，其中，所述等待位置处于距所述可用移动范围的边缘的预定距离处。

8.根据方面1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤c之前使所述传感器加速以匹配所述目标的速度。

9.根据方面1至8中任一项所述的方法，其中，在步骤c期间至少部分地执行利用所述传感器对所述目标的参数的测量。

10.根据方面6或7所述的方法，其中，所述目标的所述期望位置处于所述可用移动范围的中间位置，例如中心位置。

11.根据方面6或7所述的方法，其中，所述目标的所述期望位置处于或接近所述可用移动范围的相对边缘。

12.一种用于将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的定位系统，包括：

-物体致动系统，所述物体致动系统用于移动和定位所述能够移动的物体，

-传感器致动系统，所述传感器致动系统用于移动和定位所述传感器，

-物体测量系统，所述物体测量系统用于测量所述能够移动的物体的瞬时位置，

-传感器测量系统，所述传感器测量系统用于测量所述传感器的瞬时位置，

-控制单元，所述控制单元用于基于所述物体测量系统的输出和位于所述物体上的所述目标的期望瞬时位置来驱动物体致动系统，并且所述控制单元用于基于所述传感器测量系统的输出和所述传感器的期望瞬时位置来驱动所述传感器致动系统，

其中，所述控制单元被配置为：

a.驱动所述物体测量系统以将所述目标移动到期望位置，

b.驱动所述传感器致动系统以使所述传感器在朝向所述目标的测量瞬时位置的方向上移动，

c.当所述传感器位于所述目标上方时，驱动所述传感器致动系统以将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

13.根据方面12所述的定位系统，其中，所述控制单元被配置为基于所述传感器测量系统的输出、所述传感器的期望瞬时位置、和所述能够移动的物体的被测得的瞬时位置来驱动所述传感器致动系统。

14.根据方面12或13所述的定位系统，其中，所述传感器是光学传感器，并且其中，所述控制单元被配置为在驱动所述传感器致动系统以将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置期间，开始将所述传感器聚焦在所述目标上。

15.一种光刻设备，包括根据方面10至12中任一项所述的定位系统。

16.根据方面15所述的光刻设备，还包括：

-照射系统，所述照射系统被配置为调节辐射束；

-支撑件，所述支撑件被构造成支撑所述图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射的横截面中将图案赋予所述辐射，以形成图案化的辐射束；

-衬底台，所述衬底台被构造成保持衬底；以及

-投影系统，所述投影系统被配置为将图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，

其中，能够移动的物体是衬底。

17.一种量测设备，包括：

-能够移动的传感器，

-用于保持带有目标的物体的能够移动的载物台，以及

-根据方面12至14中任一项所述的定位系统，

其中，所述物体致动系统被配置为通过移动和定位所述载物台来移动和定位所述物体。

18.一种器件制造方法，其中，使用根据方面15或16所述的光刻设备。

尽管整个说明书将传感器SE描述为能够移动的，这表明包括发射器、检测器、光学部件等的整个传感器是能够移动的，但是情况不一定如此。也有可能只有一些部件，例如透镜、检测器、发射器或反射镜是能够移动的。甚至有可能的是，指向物体的辐射束是能够移动的，而其他光学部件保持静止。一般而言，可以得出结论：传感器SE限定位于物体处的测量位置。传感器SE被配置为使得位于物体处的测量位置是能够移动的。这可以通过许多不同的方式来完成并且这不是本发明的主题。

尽管整个说明书将传感器SE描述为光学传感器，但是所述传感器可以是用于接收来自目标的电子束辐射的电子束传感器。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC的制造中的使用，但是应该理解的是，本文描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统的制造、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。

尽管在本文中可以在光刻设备的背景下具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用在其他设备中。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(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)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。这样的光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的背景下的使用，但是将明白的是，在背景允许的情况下，本发明不限于光学光刻并且可以用在其他应用(例如，压印光刻)中。

在上下文允许的情况下，本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其任意组合来实现。本发明的实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，该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，计算装置)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，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应该明白的是，这样的描述仅是为了方便，并且这样的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、指令等的其他装置产生的，并且在这样做时可能会导致致动器或其他与物理世界交互的装置。

尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是将明白的是，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。上述描述旨在是说明性的而非限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离随附的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种用于将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的方法，包括以下步骤：

a.移动所述物体以将所述目标移动到期望位置，

b.在朝向所述目标的被测得的瞬时位置的方向上移动所述传感器，

c.当所述传感器位于所述目标上方时，将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器限定位于所述物体处的测量位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过将所述传感器移动到由所述目标的被测得的瞬时位置和所述传感器的可用移动范围确定的期望的等待位置来执行步骤b。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述传感器是光学传感器，并且其中，所述方法还包括：在所述目标到达所述期望位置之前，在步骤c期间启动的将所述传感器聚焦在所述目标上的步骤。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤c期间，基于所述目标的被测得的瞬时位置来控制所述传感器的移动，以使所述传感器的移动与所述目标的移动同步。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述等待位置处于所述可用移动范围的边缘处。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述等待位置位于距所述可用移动范围的边缘的预定距离处。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤c之前使所述传感器加速以匹配所述目标的速度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，在步骤c期间至少部分地执行利用所述传感器对所述目标的参数的测量。

10.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述目标的所述期望位置处于所述可用移动范围的中间位置，例如中心位置。

11.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述目标的所述期望位置处于或接近所述可用移动范围的相对边缘。

12.一种用于将传感器定位在位于能够移动的物体上的目标上方的定位系统，包括：

-物体致动系统，所述物体致动系统用于移动和定位所述能够移动的物体，

传感器致动系统，所述传感器致动系统用于移动和定位所述传感器，

物体测量系统，所述物体测量系统用于测量所述能够移动的物体的瞬时位置，

-传感器测量系统，所述传感器测量系统用于测量所述传感器的瞬时位置，

-控制单元，所述控制单元用于基于所述物体测量系统的输出和位于所述物体上的所述目标的期望瞬时位置来驱动物体致动系统，并且所述控制单元用于基于所述传感器测量系统的输出和所述传感器的期望瞬时位置来驱动所述传感器致动系统，

其中，所述控制单元被配置为：

d.驱动所述物体测量系统以将所述目标移动到期望位置，

e.驱动所述传感器致动系统以使所述传感器在朝向所述目标的测量瞬时位置的方向上移动，

f.当所述传感器位于所述目标上方时，驱动所述传感器致动系统以将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置。

13.根据权利要求12所述的定位系统，其中，所述控制单元被配置为基于所述传感器测量系统的输出、所述传感器的期望瞬时位置、和所述能够移动的物体的被测得的瞬时位置来驱动所述传感器致动系统。

14.根据权利要求12或13所述的定位系统，其中，所述传感器是光学传感器，并且其中，所述控制单元被配置为在驱动所述传感器致动系统以将所述传感器与所述目标一起移动到所述目标的所述期望位置期间，开始将所述传感器聚焦在所述目标上。

15.一种量测设备，包括：

-能够移动的传感器，

-用于保持带有目标的物体的能够移动的载物台，以及

-根据权利要求12至14中任一项所述的定位系统，

其中，所述物体致动系统被配置为通过移动和定位所述载物台来移动和定位所述物体。