CN100533277C

CN100533277C - 光刻装置和定位装置

Info

Publication number: CN100533277C
Application number: CNB2006100752051A
Authority: CN
Inventors: M·H·M·比姆斯; J·萨凯
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: US20060238731A1; US7349069B2; CN1854901A

Abstract

一种光刻装置，其包括保持基底的基底台，参考结构以及测量基底台相对参考结构的位置的测量***。该测量***包括用于测量基底台相对中间结构的位置的第一测量***，和用于测量中间结构相对参考结构的位置的第二测量***。该中间结构与驱动机构连接或可与驱动机构连接，以驱动基底台。基底台和中间结构之间的间距以及中间结构和参考结构之间的间距可以很小，从而获得高度精确的位置测量。

Description

光刻装置和定位装置

相关申请的交叉参考

本申请是2005年4月20日提交的美国专利申请No.11/109,860的部分继续申请。在此将其内容引入作为参考。

技术领域

本发明涉及光刻装置和定位装置。

背景技术

光刻装置是将期望的图案施加到基底上通常是基底靶部上的一种装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图装置或者可称为掩模或中间掩模版，它可用于产生形成在IC的一个单独层上的电路图案。该图案可以被传递到基底(例如硅晶片)的靶部上(例如包括部分，一个或者多个管芯)。通常这种图案的传递是通过成像在涂敷于基底的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般地，单一的基底将包含被相继构图的相邻靶部的网格。传统的光刻装置包括所谓的步进器，它通过将整个图案一次曝光到靶部上而辐射每一靶部，传统的光刻装置还包括所谓的扫描器，它通过在辐射光束下沿给定的方向(“扫描”方向)扫描所述图案，并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一靶部。还可以通过将图案压印到基底上把图案从构图装置传递到基底上。

根据现有技术的光刻装置包括构造成保持基底的基底台。无论是使用所谓的步进器还是所谓的扫描器，在每种情况下都要求基底台在相对大的距离上移动，例如为了辐射基底的不同部分、为了在基底的不同部分上执行测量、为了交换基底等等。由于以任何方式在基底上形成的图案所要求的高精度，因此基底的高定位精度是所需的。为了获得精确的定位，光刻装置包括测量***，用于测量基底台例如相对参考结构如计量装置的位置，所述计量台也可以用作光刻装置中投影***的参照系。由于其本身的高精度，干涉仪可以用于测量***中，以测量基底台的位置。为此，几种类型的干涉仪是已知的，在Agilent’sLaser and Optics User’s Manual(p/n05517-90045)中描述了一个实例。该测量***例如可以在二维的平面中检测基底台的位置，但是通常也测量其他几个自由度，例如包括基底台的转动、相对二维平面的高度等等。由于上面已经描述了需要基底台大范围地移动，因此包括在测量***中的干涉仪的测量光束的长度就较大地依赖于基底台的位置。如果基底台在其相对接近特定干涉仪的当前位置，那么该特定干涉仪的光束长度将相对较短，而如果基底台在另一时刻位于距特定干涉仪相对较远的位置，那么该特定干涉仪的测量光束的长度将相对较长。在实际的实施中，干涉仪的光束长度可以达到0.5米的数量级的距离。可能较大并且变化的干涉仪光束长度会使干涉仪的测量精度恶化。众所周知，干涉仪的读出依赖于干涉仪光束的波长。该波长反过来又依赖于多个物理量，其中包括温度、干涉仪光束经过的气体的气压等等。由于各种干扰因素，例如基底台的移动、光刻装置中任何其他可动部件的移动、热的产生、气流等等，就可能导致这些物理参数发生变化，所述参数对干涉仪光束的波长具有影响，从而影响或局部影响干涉仪光束的波长。因此，测量***的精度受这些因素的限制，从而限制定位基底台的精度，进而会限制将图案施加到基底上的精度。

发明内容

期望的是提供一种精确的测量***，以测量基底台或光刻装置中任何其他可动部件或任何其他定位装置的位置。

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻装置，其包括：构造成保持基底的基底台，参考结构以及测量基底台相对参考结构的位置的测量***，其中该测量***包括用于测量基底台相对中间结构的位置的第一测量***，和用于测量中间结构相对参考结构的位置的第二测量***。

在本发明的另一个实施例中，提供一种定位装置，其包括构造成保持基底的基底台，参考结构，以及测量基底台相对参考结构的位置的测量***，其中该测量***包括用于测量基底台相对中间结构的位置的第一测量***，和用于测量中间结构相对参考结构的位置的第二测量***。

附图说明

现在仅仅通过实例的方式，参考随附的示意图描述本发明的各个实施例，其中相应的参考标记表示相应的部件，其中：

图1A示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置；

图1B示出了图1A中光刻装置的一个工作台；

图2高度示意性地示出了根据本发明的一个实施例的部分光刻装置；

图3示出了根据图2的实施例的立体图；

图4示出了根据图2的实施例的另一个立体图；

图5示出了根据本发明的另一个实施例的部分光刻装置的透视图；以及

图6高度示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的部分光刻装置。

具体实施方式

图1A示意性地表示了根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括：照射***(照射器)IL，其配置成调节辐射光束B(例如UV辐射或任何其他合适的辐射)，支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑构图装置(例如掩模)MA，并与配置成依照某些参数将该构图装置精确定位的第一定位装置PM连接。该装置还包括基底台(例如晶片台)WT或“基底支撑”，其构造成保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W，并与配置成依照某些参数将基底精确定位的第二定位装置PW连接。该装置还包括投影***(例如折射投影透镜***)PS，其构造成将由构图装置MA赋予给辐射光束B的图案投影到基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。

照射***可以包括各种类型的光学装置，例如包括用于引导、整形或者控制辐射的折射光学装置、反射光学装置、磁性光学装置、电磁光学装置、静电光学装置或其它类型的光学装置，或者其任意组合。

掩模支撑结构支撑即承受了构图装置的重量。它以一种方式保持构图装置，该方式取决于构图装置的定向、光刻装置的设计以及其它条件，例如构图装置是否保持在真空环境中。掩模支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来保持构图装置。掩模支撑结构可以是框架或者台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。掩模支撑结构可以确保构图装置例如相对于投影***位于期望的位置。这里任何术语“中间掩模版”或者“掩模”的使用可以认为与更普通的术语“构图装置”同义。

这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够给辐射光束在其截面赋予图案从而在基底的靶部中形成图案的任何装置。应该注意，赋予给辐射光束的图案可以不与基底靶部中的期望图案精确重合，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。一般地，赋予给辐射光束的图案与在靶部中形成的器件如集成电路的特殊功能层相对应。

构图装置可以是透射型的或者反射型的。构图装置的实例包括掩模，可编程反射镜阵列，以及可编程LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个实例采用微小反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立地倾斜，从而沿不同的方向反射入射的辐射光束。倾斜的反射镜可以在由反射镜矩阵反射的辐射光束中赋予图案。

这里使用的术语“投影***”应广义地解释为包含各种类型的投影***，包括折射光学***，反射光学***、反折射光学***、磁性光学***、电磁光学***和静电光学***，或其任何组合，只要适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如浸液的使用或真空的使用。这里任何术语“投影透镜”的使用可以认为与更普通的术语“投影***”同义。

如这里所指出的，该装置是透射型(例如采用透射掩模)。或者，该装置可以是反射型(例如采用上面提到的可编程反射镜阵列，或采用反射掩模)。

光刻装置可以具有两个(双工作台式)或者多个基底台或“基底支座”(和/或两个或者多个掩模台或“掩模支座”)。在这种“多工作台式”装置中，可以并行使用这些附加台或支座，或者可以在一个或者多个台或支撑上进行准备步骤，而一个或者多个其它台或支座用于曝光。

光刻装置也可以是这样一种类型，其中至少部分基底被具有相对高的折射率的液体如水覆盖，从而填充投影***和基底之间的空间。还可以将浸液应用于光刻装置中的其它空间，例如在掩模和投影***之间。浸没技术可以用于增加投影***的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着一种结构如基底必须浸没在液体中，而是仅仅意味着在曝光期间可以将液体布置在投影***和基底之间。

参考图1A，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是受激准分子激光器时。在这种情况下，不认为辐射源构成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束输送***BD从源SO传输到照射器IL，所述输送***包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可以是光刻装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL，如果需要连同光束输送***BD一起可以称作辐射***。

照射器IL可以包括调节装置AD，用于调节辐射光束的角强度分布。一般地，至少可以调节在照射器光瞳平面上强度分布的外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照射器IL可以包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射光束，从而使该光束在其横截面上具有期望的均匀度和强度分布。

辐射光束B入射到保持在支撑结构(如掩模台MT)上的构图装置(如掩模MA)上，并由构图装置进行构图。横向穿过掩模MA后，辐射光束B通过投影***PS，该投影***将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PM和位置传感器IF(例如干涉测量器件、线性编码器或电容传感器)的辅助下，可以精确地移动基底台WT，从而在辐射光束B的光路中定位不同的靶部C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1A中未明确示出)来使掩模MA相对于辐射光束B的光路精确定位。一般地，借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现掩模台MT的移动，其中长行程模块和短行程模块构成第一定位装置PM的一部分。类似地，利用长行程模块和短行程模块可以实现基底台WT或“支撑结构”的移动，其中长行程模块和短行程模块构成第二定位装置PM的一部分。在步进器的情况下(与扫描装置相对)，掩模台MT可以只与短行程致动装置连接，或者固定。可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2对准掩模MA与基底W。尽管如所示出的基底对准标记占据了指定的靶部，它们也可以设置在各个靶部(这些标记是公知的划线对准标记)之间的空间中。类似地，在其中在掩模MA上提供了超过一个管芯的情况下，可以在各个管芯之间设置掩模对准标记。

图1B示出了用于根据图1A的光刻装置的基底工作台St(也称为基底吸盘)。该工作台St包括第二定位装置PM的非静止部件、反射镜单元MB和安装在反射镜单元MB上的基底台WT。在该实例中，反射镜单元MB具有干涉仪反射镜，其布置成与干涉仪配合，以便测量反射镜单元MB的位置。

第二定位装置PM布置成用于定位反射镜单元MB和基底台WT。第二定位装置PM包括短行程模块(其具有短行程电动机ShM)和长行程模块(其具有长行程电动机LoM)。

长行程电动机LoM包括安装在静止框架或平衡质量(未示出)上的静止部件LMS，和可相对静止部件移动的非静止部件LMM。短行程电动机ShM包括第一非静止部件SMS(其可以安装在长行程电动机的非静止部件LMM上)和第二非静止部件SMM(其可以安装在反射镜单元MB上)。

应该注意，掩模台MT和第一定位装置PM(见图1A)可以具有如图1B所示的同样结构。

一种所谓的双工作台式装置可以具有如所描述的两个(或多个)工作台。每个工作台都具有一物件台(例如基底台WT)。在这种布置中，可以在对布置于另一个物件台上的基底进行曝光的同时，执行一准备步骤，例如测量布置在所述多个物件台之一上的基底的高度图。为了对之前已经测量过的基底进行曝光，所述工作台的位置可以从测量位置改变到曝光位置(反之亦然)。作为替换方案，物件台可以从一个工作台移动另一个工作台。

在图1A中所示的装置可以按照下面模式中的至少一种使用：

1.在步进模式中，掩模台MT或“掩模支座”和基底台WT或“基底支座”基本保持不动，而赋予辐射光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动基底台WT或“基底支座”，使得可以曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。

2.在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C时，同步扫描掩模台MT或“掩模支座”和基底台WT或“基底支座”(即单次动态曝光)。基底台WT或“基底支座”相对于掩模台MT或“掩模支座”的速度和方向通过投影***PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了靶部的高度(沿扫描方向)。

3.在其他模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C上时，掩模台MT或“掩模支座”基本保持不动地支撑可编程构图装置，同时移动或扫描基底台WT或“基底支座”。在该模式中，一般采用脉冲辐射源，并且在每次移动基底台WT或“基底支座”之后，或者在扫描期间两个相继的辐射脉冲之间根据需要更新可编程构图装置。这种操作模式可以容易地应用于采用可编程构图装置的无掩模光刻中，所述可编程构图装置例如是上面提到的可编程反射镜阵列型。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或者采用完全不同的使用模式。

图2高度示意性地示出了基底台WT、投影***PS和在该实例中例如包括计量装置的参考框架或参考结构REF的侧视图。投影***PS可以安装在参考框架REF上。工作台St例如包括反射镜单元，该反射镜单元例如包括由玻璃制成的本体，在反射镜单元至少部分表面上具有反射涂层。在一些情况下，基底台具有这种反射镜。这有利于借助干涉仪测量距离，因为在这种实施例中基底台用作一反射镜，因而使附加部件成为多余，从而防止由此可能导致的附加容差。因为图2的视图是高度示意性的侧视图，所以它没有示出参考结构包括三维结构，下面将更加详细地进行说明。图2还示出了中间结构IS(在该文献中也称为中间框架或框架)，在该实施例中该中间结构在基底台WT和参考结构REF之间延伸，而在基底台WT和中间结构IS之间保留一小的空隙，以及在中间结构IS和参考框架REF之间保留一小的空隙。示出的第一测量***(其在图2中没有详细示出，但是将参考图3和4更加详细地进行说明)用于测量基底台WT相对中间结构IS的位置。此外，图2示出了第二测量***SMS，其用于测量中间结构IS相对参考结构REF的位置。当然，也可以是第一测量***测量中间结构相对基底台的位置和/或第二测量***测量参考结构相对中间结构的位置。当使用第一和第二测量***时，可得知基底台WT相对中间结构的位置和中间结构相对参考结构的位置，因此可以由此导出基底台WT相对参考结构REF的位置。此外，在该实施例中，基底台WT和中间结构之间的间距较短，从而导致第一测量***的测量光束也较短，测量光束在图2中由基底台和中间结构之间的线示意性指出。类似地，中间结构和参考结构之间的间距较短，从而导致中间结构和参考结构之间的测量光束较短，其在图2中由中间结构和参考结构之间的线示意性指出。这样，可以基本上防止根据现有技术的状态可能产生的波长导致的测量误差，因为在这里描述的实施例中大大缩短了测量光束在各个部件之间必须经过的光路。测量光束的相对缩短的另一个优点是因为各个光束经过的光路被相对缩短，所以不太可能发生对准误差，且光束偏移也较小。

现在将参考图3和图4更加详细地说明上面参考图2示出的原理。

图3示出了基底台WT和中间结构IS。为了清楚的目的没有详细绘出该参考结构，但是本领域技术人员应该理解，参考结构可以布置在中间结构的顶面上方，面对中间结构的参考结构的表面与如图3中X和Y轴所限定的平面大体上平行。图3还示出了包括在驱动机构中的X光束，所述驱动机构用于沿这里表示为Y轴的第一轴移动基底台。因此X光束会与沿Y轴(未示出)延伸的结构相互作用，可以利用任何类型的致动装置如线性电动机使X光束相对该结构移动。致动装置和X光束XB可以形成第一驱动机构，用于沿第一轴(即Y轴)移动基底台。中间结构与X光束连接或可与X光束连接，也就是说通常与第一驱动机构连接，从而中间结构跟随基底台沿第一轴的移动。因此，如果通过第一驱动机构使基底台沿Y轴移动，因为中间结构与第一驱动机构连接或可与第一驱动机构连接，所以中间结构将跟随这种移动，其中在该实例中中间结构例如是与X光束XB连接。一个优点是基底台和中间结构之间的间距不会或者不会显著地在沿第一轴移动基底台时发生改变。同样，因为参考结构的表面在中间结构上面延伸，中间结构和参考结构之间的间距也不会显著地改变。这样，如上所述的本发明的优点在沿Y轴移动基底台时由于中间结构能够跟随或大体上跟随这种移动而呈现出来，因而几乎不会或者不影响基底台和中间结构之间的间距，以及中间结构和参考结构之间的间距。基底台可以通过夹紧或其他可释放机构与驱动机构连接，从而通过释放夹紧机构或其他可释放机构而允许基底台与驱动机构隔开，这样就能够不依赖于驱动机构如使用另一个驱动机构来处理基底台，在所谓的双工作台式光刻装置中就是这种情况。

光刻装置还包括沿X轴移动基底台的第二驱动机构，这里X轴也可以表示为第二轴。这样，当基底台WT沿X轴移动时，第二驱动机构(未示出)使基底台WT相对该实施例中的X光束XB移动。当通过第二驱动机构使基底台WT沿X轴移动时，因为面对基底台WT的中间结构的表面大体上平行于X轴延伸，所以基底台WT和中间结构IS之间的间距大体上保持恒定。总的来说，中间结构IS将跟随基底台沿Y轴的移动，这样不会或者仅仅不明显地影响基底台和中间结构之间的间距，以及中间结构和参考结构之间的间距，同时基底台WT沿X轴的位移可导致基底台WT相对中间结构IS沿X轴的位移，因为在该实施例中中间结构不会或者大体上不会跟随这个移动，因而不会影响基底台WT和中间结构之间的间距。此外，在基底台沿X轴移动的情况下，因为在该实施例中中间结构在这种情况下不会相对参考结构移动，所以中间结构和参考结构之间的间距不会改变。因此如图3所示的实施例能够沿X和Y两个方向移动基底台WT，同时大体上使基底台WT和中间结构之间的间距以及中间结构和参考结构之间的间距保持不变。在如图3所示的实施例中，第一测量***FMS在中间结构和基底台之间产生多个第一(光学)测量光束，这些测量光束在与第一轴也就是Y轴大体上平行的方向。同样地，第二测量***SMS在中间结构和参考结构之间产生多个第二(光学)测量光束，第二测量光束在与Y轴垂直的方向，在该实施例中，与由X和Y轴限定的平面大体上垂直。下面将更加详细地描述第一和第二测量***。应该注意，由于基底台和中间结构之间以及中间结构和参考结构之间的间距，不管基底台沿X轴和/或Y轴的移动，大体上保持不变，因此第一和第二测量***的测量光束的长度不会或者大体上不会改变，这样第一和第二测量***的测量光束的光束长度保持在较短的长度，而大体上不依赖于基底台WT的位置或位置移动。因此，由于测量光束在大范围的基底台移动上保持其相对短的长度，所以几乎不会出现可能由第一和第二测量***使位置测量的精度恶化的任何影响。而在现有技术的目前状态下，是不可能在基底台的较大移动上保持这种较短的长度。

此外，在现有技术的目前状态下，基底台的多个侧面需要反射镜，而在本发明中仅在基底台的一侧需要一个反射镜。因此本发明减小了基底台的成本，并赋予了基底台的设计自由。

应该注意，在参考图3描述的实施例中，第二驱动机构布置成使基底台相对第一驱动机构移动，但是其他实施例也是可能的，第二驱动机构例如可以使基底台相对作为第一驱动机构的同一参考系移动。类似于参考第一驱动机构所描述的，第二驱动机构也可以包括任何合适类型的致动装置，例如线性电动机等等。此外，应该注意在可替换的实施例中，第二测量***SMS也可以包括第二测量光束，其与第二轴大体上平行；从而提供与在此描述的实施例相同或相似的优点。应该注意在表示第一和第二测量***FMS、SMS的传感器的标记中所示出的箭头不表示测量光束的方向。相反这些传感器表示出各个传感器可沿其提供位置信息的方向，也就是沿其可由各个位置感测装置提供位置信息的方向。现在将参考图4更加详细地描述第一和第二测量***。

如图4所示，第一测量***包括多个干涉仪和多个编码器。该干涉仪和编码器包括大体上平行于第一轴即Y轴延伸的测量光束。利用干涉仪和编码器的这种组合，可以在使基底台大体上平行于X轴移动时执行对基底台WT(为了清楚的目的图4中没有示出)和中间结构的位置测量，而不影响光束长度，所述基底台WT的移动与中间结构相关。在这里描述的实施例中，第一测量***包括第一干涉仪IF1、第二干涉仪IF2A、IF2B和第三干涉仪IF3，进一步地，第一测量***包括第一编码器Enc1、第二编码器Enc2和第三编码器Enc3。为了说明的目的，如上面已经标出的，图4中各个干涉仪和编码器的箭头表示各个干涉仪或编码器的灵敏度方向。同样，各个干涉仪和编码器的物理性质可以与图4高度示意性表示的不同。例如，也可以是干涉仪或各个编码器的测量光束由纤维输送部件传输，这样光纤例如可以包括在中间结构中，以便将各个测量光束导向到各个干涉仪和编码器的合适位置。

在如图4所示的实施例中，第一干涉仪IF1在与X轴平行的方向和第二干涉仪IF2A、IF2B彼此隔开，第三干涉仪IF3在与X和Y轴垂直的方向与第一和第二干涉仪隔开。根据基底台相对中间结构的位置，对于位置测量来说，可以应用第一干涉仪IF1和第二干涉仪IF2A的组合，或者可以应用第一干涉仪IF1和第二干涉仪IF2B的组合。因为选择了第二干涉仪中合适的一个用于测量，所以利用第二干涉仪可以处理沿X轴的大范围的移动。在参考图3和4描述的实施例中，期望的是获得基底台的中心位置，在该实例中是基底台顶面的中点。依靠相对大尺寸的基底台，也就是在该中心和编码器和第一测量***的干涉仪之间的相对长的‘臂’，因第一测量***引起的对测量的任何容差特别是在围绕X轴的基底台旋转的测量中的容差会在基底台中点位置导致相对大的误差。因此，干涉仪IF1和IF3之间的间距可以选择成较大，因为围绕X轴的旋转可以从第一和第三干涉仪的输出值导出。为了同样的原因，第一和第二干涉仪之间的间距也较大，因为基底台围绕Z轴的旋转可以从干涉仪的读出导出。由于朝向第一测量***的基底台中点的长臂，因此要求旋转的高精度，这可以由上述干涉仪之间相对大的间距提供。第一和第二编码器Enc1、Enc2可以包括一量尺，用于测量在与X和Y轴大体上垂直的方向的位置。该量尺例如可以与基底台WT连接，或者例如可以包括在面对中间结构的基底台一侧的表面中。同样地，第三编码器Enc3可以包括一量尺，用于测量在与第二轴即X轴大体上平行的方向的位置。有利的是使量尺和基底台连接，或者将量尺集成到基底台WT中，通过利用例如其面对中间结构的反射侧表面，使得能够以一种简单的方式实施量尺，因为基底台可具有一个或多个用作干涉仪IF1、IF2A、IF2B和IF3的反射镜的反射侧表面。下面，提供的是计算基底台(这里表示为反射镜单元)相对中间结构(这里表示为框架)的位置的公式集合：

Rx_反射镜b1＝(IF3-IF1)/(dist_if3_if1)

Ry_反射镜b1＝(Enc2-Enc1)/(dist_Enc2_Enc1)

Rz_反射镜b1＝(IF2x-IF1)/(dist_if2x_if1)(IF2x可以是IF2a或IF2b，取决于反射镜单元的x位置)

X_反射镜b1＝Enc3+Rz_反射镜b1*(Y_{晶片工作台}-Y₀)Y₀＝吸盘中心和吸盘侧面之间的间距)

Y_反射镜b1＝IF1+Rx_反射镜b1*Dist_IF1_焦点，Zcomponent

Z_反射镜b1＝(Enc1+Enc2)/2+Rx_反射镜b1*(Y_{晶片工作台}-Y₀)

其中Rx、Ry、Rz表示相对X、Y和Z轴的旋转，其中dist_A_B表示A和B之间的间距，其中在该表达式中A和B可以由任一干涉仪或编码器替换。进一步地，术语Zcomponent表示一元件或者在如图3和4所示的在平行于Z轴方向的间距，术语吸盘表示基底台。

此外，应该注意，第一和第二编码器在与Y轴平行的方向彼此隔开，同时第三编码器在与Z轴平行的方向与第一和第二编码器隔开。Ry可以从第一和第二编码器的测量进行确定。因为大多数测量都接近投影***的Y轴，所以编码器之间的间距可以小于干涉仪之间的间距。因此，以这种短臂围绕Y轴(Ry)的旋转将受到较小的影响。这样对臂的补偿所需的Ry精度也相对较小。应该注意，例如在隔开编码器或干涉仪中的术语隔开可以理解为表示其测量光束之间的物理间距，同时该用语并不是表示所讨论的其余干涉仪或编码器的物理定位。同样，用语‘在......方向隔开’并不排除在任何其他方向的隔开，这样用语‘干涉仪IF1和IF3在沿Z轴的方向隔开’并不排除沿任何其他轴隔开，因此这些干涉仪的光束在该实例中不必完全垂直地相对彼此定位。

图4还示出了第二测量***SMS，其包括第四干涉仪IF4、第五干涉仪IF5和第六干涉仪IF6。此外，第二测量***SMS包括第四编码器Enc4、第五编码器Enc5和第六编码器Enc6。在有利的实施例中，第四和第五干涉仪IF4、IF5在与第二轴平行的方向彼此隔开。第六干涉仪在与第一轴平行的方向与第四和第五干涉仪隔开。第五和第六编码器Enc5、Enc6包括一量尺，用于在与Y轴大体上平行的方向测量位置，而第四编码器Enc4包括一量尺，用于在与第二轴大体上平行的方向测量位置。第五和第六编码器Enc5、Enc6在与第二轴平行的方向彼此隔开。利用这种包括在第二测量***中的编码器和干涉仪的组合，可以按以下公式计算中间结构相对参考结构的位置：

Rx_frame＝(IF6-IF5)/(dist_if6_if5)

Ry_frame＝(IF5-IF4)/(dist_if5_if4)

Rz_frame＝(Enc6-Enc5)/(dist_Enc6_Enc5)

X_frame＝Enc4+Rz_frame*Dist_Enc4_反射镜b1侧，Ycomponent

Y_frame＝(Enc6+Enc5)/2+Rx_frame*(dist_Enc6/Enc5_IF1，Zcomponent)

Z_frame＝(IF5+IF4)/2+Rx_frame*Dist_IF4/IF5_反射镜b1侧，Xcomponent

其中Rx_frame、Ry_frame表示框架的旋转，即中间结构围绕X轴、Y轴旋转，而X_frame、Y_frame表示框架即中间结构沿X轴、Y轴的位置。

为了防止和/或抑制中间结构的振动，中间结构例如可以通过板簧或任何弹性或柔性构件在其末端与第一驱动机构(或任何其他合适的部件)连接。

为了获得由第一测量***FMS得到的测量和由第二测量***SMS得到的测量之间的精确关系，中间结构可以包括一材料，其具有高热稳定性如殷钢材料，该材料优选具有高的硬度。为了获得这种高的硬度，中间结构优选包括矩形中空或实心的杆。

下面将参考图5描述中间结构的另一个有利应用。图5示出了基底台WT、中间结构IS、第一测量***FMS和第二测量***SMS，其与参考之前的附图所描述的类似或相同。此外，图5示出了如上所述的X光束XB。此外，还高度示意性地示出了投影***PS。在投影***PS(或者更加精确地是在投影***PS的下游透镜之间)和由基底台WT保持的基底之间，流体供给***LS可以定位成提供浸没流体(液体或气体)，以便填充下游投影元件或投影透镜和基底之间的空间。尽管湿浸式光刻法在分辨能力和光学成像方面提供了多种优点，但是存在的一个缺点是更换基底需要复杂的封闭机构，以在更换基底时防止流体供给***LS中的浸没流体流出。根据本发明的一个方面，中间结构IS可以用于封闭流体供给***，从而在例如更换或移动由基底台WT保持的基底时防止流体流出。因此，光刻装置可以布置成使基底台WT和中间结构在一个方向沿Y轴移动到图5中平面的左侧，从而使投影***和流体供给***面对中间结构，特别是面对中间结构的区域A。现在中间结构的区域A的表面就能够封闭流体供给***，从而防止浸没流体流出。在这种情况下，能够执行与流体供给***中浸没流体(浸没液体或浸没气体)的压力相关的压力测量，由此当区域A用作封闭流体供给***的封闭板时，压力可以从处于该位置的中间结构的位移获得。浸液的压力越高，观察到的中间结构的位移越大，该位移例如可以由第二测量***SMS检测。当如上所述第二测量***在六个自由度上提供中间结构的位置时，因为中间结构的旋转可以是例如在区域A的不同部分由中间结构IS观察到的压力差导致的，所以有关压力分布图的信息可以从第二***的读出中导出。这样，可以实施试样压力测量装置，以测量流体供给***中浸没流体的压力和/或压力分布图，也可以表示为浸没罩。除了或者代替如上所述的压力测量，压力测量装置包括多个传感器，例如压力传感器，其布置在中间结构中或之上，特别是在其表面A中或之上。这样，浸没流体的压力可以容易地从这些传感器的读取获得。该传感器包括提供压力分布图的传感器。

尽管在图5中用圆圈标记了出来，但是区域A当然也可以形成中间结构表面的一部分，或者具有任何其他合适的形状(例如矩形、椭圆形等等)。该区域A的尺寸大体上等于流体供给***或基底的尺寸，但是区域A也可以具有更大的尺寸，这样具有的优点是其允许移动基底台以及移动与基底台连接的中间结构，在这种情况下区域A足够大，使得仅仅是该区域的一部分就可以提供封闭液体供给***和/或执行如下所述的测量的功能。这样，就可以具有灵活性，因为区域A的尺寸足够得大以覆盖这种移动，可以允许基底台例如沿Y方向的一些移动。这在光刻装置并行执行一些动作例如更换基底、在双工作台光刻装置中更换基底台等等时，可以允许基底台一些移动的自由度，同时由这里描述的中间结构提供浸没流体供给封闭功能和/或测量功能。

同样，中间结构可以包括浸没流体过滤装置，以过滤浸没流体。该过滤装置包括入口、过滤器和出口，该入口从区域A的表面引导，而出口朝区域A的表面延伸。过滤器例如可以布置在区域A下方的中间结构中，入口和出口从过滤器延伸到区域A。此外，封闭流体供给***的中间结构的表面例如区域A可具有一表面粗糙度，该表面粗糙度大体上等于基底的表面粗糙度，从而为浸没流体的循环提供大体上相同的循环阻力，这样当流体供给***由区域A替代基底封闭时，可以提供大体上等于流体循环的浸没流体循环，因此能够通过如上所述的压力测量装置获得高度精确的压力测量，其中当由区域A封闭时的流体循环大体上等于当由基底封闭时的流体循环。

测量***和中间结构不仅可以用于光刻装置，而且可以用于任何一般的定位装置，该定位装置包括构造成保持基底的基底台、参考结构以及测量***，该测量***用于测量基底台相对参考结构的位置，其中测量***包括用于测量基底台相对中间结构的位置的第一测量***，和用于测量中间结构相对参考结构的位置的第二测量***。如上所述的光刻装置的优选实施例也可以以这里所描述的定位装置实施，从而提供相同或类似的优点和效果。

除了或者替代如上所述的特征，中间结构(优选地是其区域A)还包括一个或多个光学传感器O，例如用于测量投影***投影的剂量的定量传感器、测量成像平面平整度或投影***所投影的空间像的成像传感器如TIS(透射像传感器)、和/或测量投影***的象差的象差传感器。当中间结构定位成例如保持浸没流体时，可以使用这些传感器执行所述测量，这样中间结构(特别地是其区域A)定位在投影***的焦平面上或附近。一个优点是可以提供更大的处理能力，以及更高性能的光刻装置：在现有技术的状态下，如上所述的光学传感器包括在基底台中，因而当使用这些光学传感器进行测量时需要精确定位基底台。根据这里描述的实施例，仅仅当中间结构定位成使用这些传感器进行测量时才可以执行这种测量，同时基底台可以用于执行其他任务(例如更换晶片)，从而可以并行执行这些任务。例如在曝光之后更换或调换晶片台期间或者借助于中间结构保持了浸没流体的任何时候，各种参数如剂量、成像平面平整度和透镜象差大体上都可以测量，而不需要附加的时间，因为没有附加的移动(例如将传感器组件移动到焦平面中或附近的合适位置)。此外，传感器也可以相对中间结构移动，这在交换基底或流体保持期间不能沿x、y和/或z方向移动中间结构的情况下是有利的。在这种情况下，中间结构包括定位传感器(例如干涉仪piezo等等)，以便确定包括在中间结构中的可动传感器(的位置)。

图6示出了基底台WT、中间结构IS、将浸没流体IFL和透镜保持在投影***PS的下游端的流体供给***LS的一个实施例的示意性侧视图。该中间结构包括排出任何浸没流体的浸没流体泄漏排出口IFLD，所述浸没流体在施加到参考图5描述的中间结构时可能在基底台WT和中间结构IS之间泄漏。排出的浸没流体可以再利用，例如在使用合适的过滤装置过滤之后。泄漏阻挡装置LST可以设置在中间结构表面的边缘处，该表面面对投影***，从而防止边缘处的浸没流体泄露。

代替或者除了上述的第一和第二测量***，第一和第二测量***还可以包括(但不限于)电容传感器、光子传感器、涡流传感器、磁性编码器或优选能够获得(次)纳米精度的任何其他传感器。

如这里所描述的光刻装置和定位装置的测量***不仅可以应用于测量基底台的位置，也可以应用于测量任何可动部件相对参考结构的位置，从而第一测量***可以测量可动部件相对中间结构的位置。因此，在该文献的内容中，用语‘基底台’也可以理解为包括光刻装置和/或定位装置的任何可动部件。

此外，应该注意本发明不限于分别在中间结构上的传感器头、基底台上的靶部(例如反射镜和量尺)和参考结构。一个或多个传感器头也可以安装在基底台(或参考框架)上，而靶部安装在中间结构上。

此外，为了对称的目的，可以增加多余的干涉仪(例如表示为IF7)，其具有与干涉仪IF4相同的X和Z位置，但是具有与干涉仪IF4相关以及与IF5和IF6之间的间距相同的Y位移。该附加的干涉仪使得计量模型更加简单，并且甚至可以改进位置测量的精度。

尽管在本申请中可以具体参考使用该光刻装置制造IC，但是应该理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造集成光学***、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。本领域技术人员应该理解，在这种可替换的用途范围中，这里任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以与更普通的术语“基底”或“靶部”同义。在曝光之前或之后，可以在例如涂布显影装置(通常将抗蚀剂层施加于基底上并将已曝光的抗蚀剂显影的一种工具)、计量工具和/或检验工具中对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里的公开可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多次处理，因此这里所用的术语基底也可以指已经包含多个已处理的层的基底。

尽管在上面可以具体参考在本申请的光学光刻法过程中使用本发明的实施例，但是应该理解本发明可以用于其它应用，例如压印光刻法，在本申请允许的地方，本发明不限于光学光刻法。在压印光刻法中，构图装置中的外形限定了在基底上形成的图案。构图装置的外形还可以挤压到施加于基底上的抗蚀剂层中，并在基底上通过施加电磁辐射、热、压力或上述方式的组合可以使抗蚀剂硬化。在抗蚀剂硬化之后，可以将构图装置从抗蚀剂中移出而留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有大约365，248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在本申请中术语“透镜”可以表示任何一个各种类型的光学装置或其组合，包括折射光学装置、反射光学装置、磁性光学装置、电磁光学装置和静电光学装置。

尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解可以不同于所描述的实施本发明。例如，本发明可以采取计算机程序的形式，该计算机程序包含一个或多个序列的描述了上面所公开的方法的机器可读指令，或者包含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)。

上面的描述是为了说明，而不是限制。因此，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面描述的权利要求的范围的条件下，可以对所描述的发明进行各种修改。

Claims

1.一种光刻装置，包括：

工作台，其包括构造成保持基底的基底台；

参考结构；以及

测量***，用于测量工作台相对参考结构的位置，

其中该测量***包括：

第一测量***，用于测量工作台的一部分相对中间结构的位置，和

第二测量***，用于测量中间结构相对参考结构的位置。

2.一种光刻装置，包括；

构造成保持基底的基底台；

参考结构；以及

测量***，用于测量基底台相对参考结构的位置，

其中该测量***包括：

第一测量***，用于测量基底相对中间结构的位置，和

第二测量***，用于测量中间结构相对参考结构的位置。

3.一种光刻装置，包括：

工作台，其包括承载构造成保持基底的基底台的反射镜单元；

参考结构；以及

测量***，用于测量反射镜单元相对参考结构的位置，

其中该测量***包括：

第一测量***，用于测量反射镜单元相对中间结构的位置，和

第二测量***，用于测量中间结构相对参考结构的位置。

4.如前述权利要求中之一所述的光刻装置，包括沿第一轴移动基底台的第一驱动机构，该中间结构可与第一驱动机构连接，以便跟随基底台沿第一轴的移动。

5.如权利要求4所述的光刻装置，其中第一轴沿参考结构的表面延伸，第一驱动机构与第一轴平行地移动中间结构。

6.如权利要求4所述的光刻装置，包括沿第二轴移动基底台的第二驱动机构，第一和第二轴限定一平面，参考结构的表面平行于该平面延伸。

7.如权利要求6所述的光刻装置，其中第二驱动机构布置成使基底台相对第一驱动机构移动。

8.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中第一测量***在操作中在基底台和中间结构之间产生多个第一光学测量光束，该第一测量光束在与第一轴平行的方向。

9.如权利要求8所述的光刻装置，其中第二测量***在操作中在中间结构和参考结构之间产生多个第二光学测量光束，该第二测量光束在与第一轴垂直的方向。

10.如权利要求9所述的光刻装置，其中第二光学测量光束与由第一和第二轴限定的平面垂直。

11.如权利要求9所述的光刻装置，其中第二光学测量光束与第二轴平行。

12.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中第一测量***包括第一干涉仪、至少一个第二干涉仪和第三干涉仪以及第一编码器、第二编码器和第三编码器。

13.如权利要求12所述的光刻装置，其中第一干涉仪在与第二轴平行的方向和至少一个第二干涉仪彼此隔开，以及第三干涉仪在与第一和第二轴垂直的方向与第一和第二干涉仪隔开。

14.如权利要求12所述的光刻装置，其中第一和第二编码器包括一量尺，用于在与第一和第二轴垂直的方向测量位置，第三编码器包括一量尺，用于在与第二轴平行的方向测量位置。

15.如权利要求14所述的光刻装置，其中第一和第二编码器在与第二轴平行的方向彼此隔开，第三编码器在与第一和第二轴垂直的方向与第一和第二编码器隔开。

16.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中第二测量***包括第四干涉仪、第五干涉仪和第六干涉仪，以及第四编码器、第五编码器和第六编码器。

17.如权利要求16所述的光刻装置，其中第四和第五干涉仪在与第二轴平行的方向彼此隔开，以及第六干涉仪在与第一轴平行的方向与第四和第五干涉仪隔开。

18.如权利要求17所述的光刻装置，其中第五和第六编码器包括一量尺，用于在与第一和第二轴垂直的方向测量位置，第四编码器包括一量尺，用于在与第二轴平行的方向测量位置。

19.如权利要求18所述的光刻装置，其中第五和第六编码器在与第二轴平行的方向彼此隔开。

20.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中中间结构的末端通过板簧与第一驱动机构连接，

21.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中中间结构至少部分由殷钢材料制成。

22.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中中间结构在基底台和参考框架之间延伸。

23.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中光刻装置构造成当使基底远离浸没罩移动时，在光刻装置的浸没罩下方移动中间结构，中间结构的表面封闭浸没罩。

24.如权利要求23所述的光刻装置，包括压力测量装置，其用于测量浸没罩中浸没流体的压力，该压力测量装置在中间结构用作浸没罩的封闭板时从中间结构的移动获得压力。

25.如权利要求23所述的光刻装置，包括压力测量装置，其用于测量浸没罩中浸没流体的压力，该压力测量装置包括多个布置在中间结构中的压力传感器。

26.如权利要求23所述的光刻装置，其中中间结构包括浸没流体过滤装置。

27.如权利要求23所述的光刻装置，其中封闭浸没罩的中间结构的表面包括等于基底的表面粗糙度的表面。

28.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中中间结构的表面面对投影***。

29.如权利要求1-3之一所述的光刻装置，其中封闭浸没罩的中间结构的表面包括光学传感器，该光学传感器包括一组或多组传感器，该一组或多组传感器包括用于测量投影***投影的剂量的定量传感器、测量成像平面平整度或投影***所投影的空间像的成像传感器和/或测量投影***的象差的象差传感器。

30.一种定位装置，包括：

工作台，其包括构造成保持基底的基底台；

参考结构；以及

测量***，用于测量工作台相对参考结构的位置，

其中该测量***包括：

第二测量***，用于测量中间结构相对参考结构的位置。

31.一种定位装置，其包括：

构造成保持基底的基底台；

参考结构；以及

测量***，用于测量基底台相对参考结构的位置，

其中该测量***包括：

第一测量***，用于测量基底相对中间结构的位置，和

第二测量***，用于测量中间结构相对参考结构的位置。

32.如权利要求30或31所述的定位装置，包括沿第一轴移动基底台的第一驱动机构，该中间结构与第一驱动机构连接，以便跟随基底台沿第一轴的移动。

33.如权利要求32所述的定位装置，其中第一轴沿参考结构的表面延伸，第一驱动机构与第一轴平行地移动中间结构。

34.如权利要求32所述的定位装置，其中沿第二轴移动基底台的第二驱动机构，第一和第二轴限定一平面，参考结构的表面平行于该平面延伸。

35.如权利要求34所述的定位装置，其中第二驱动机构布置成使基底台相对第一驱动机构移动。

36.如权利要求30或31所述的定位装置，其中第一测量***在操作中在基底台和中间结构之间产生多个第一光学测量光束，该第一测量光束在与第一轴平行的方向。

37.如权利要求36所述的定位装置，其中第二测量***在操作中在中间结构和参考结构之间产生多个第二光学测量光束，该第二光学测量光束在与第一轴垂直的方向。