CN111971622A - 位置测量***、干涉仪***和光刻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于确定物体的位置的位置测量***，该位置测量***包括第一干涉仪和第二干涉仪，该第一干涉仪和第二干涉仪被布置为当物体处于第一测量区域时通过将束发射到物体的目标表面上来确定物体在第一方向上的距离。位置测量***还包括第三干涉仪和第四干涉仪，该第三干涉仪和第四干涉仪被布置为当物体处于第二测量区域时通过将束发射到物体的目标表面上来确定物体在第一方向上的距离。来自第一干涉仪和第二干涉仪所发射的束的撞击在目标表面上的束斑在第二方向上的相对位置的布置与来自第三干涉仪和第四干涉仪所发射的束撞击在目标表面上的束斑在第二方向上的相对位置的布置不同。

Description

位置测量***、干涉仪***和光刻装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月29日提交的欧洲专利申请18165081.3的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及包括干涉仪的位置测量***的技术领域。

背景技术

光刻装置是被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻装置可以例如将图案化设备(例如，掩模)的图案(通常也称为“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。

随着半导体制造工艺的不断发展，电路元件的尺寸不断减小，而每个设备的诸如晶体管之类的功能性元件的数量在过去几十年中稳定地增长，遵循通常称为‘摩尔定律’的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体行业正在寻求使得能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投影在衬底上，光刻装置可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定了在衬底上图案化的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm、以及13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻装置相比，使用4nm至20nm范围之内的波长(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻装置可以在衬底上形成更小的特征。

为了正确地将图案投影在衬底上，光刻装置设有用于确定衬底的位置的位置测量***。位置测量***测量保持衬底的衬底台的位置。典型的位置测量***例如包括基于编码器的测量***或基于干涉仪的测量***。在后一种情况下，位置测量***包括一个或多个干涉仪，该一个或多个干涉仪被布置为发射一个或多个束到在要定位的物体的目标表面上。通常，干涉仪是固定的，并且目标表面被安装到衬底台或作为衬底台的一部分。干涉仪被布置为使用束辐射目标表面。目标表面反射回到干涉仪的辐射被干涉仪用来生成代表目标表面的位置的信号。由于反射表面被安装到衬底台或作为衬底台的一部分，所以信号代表衬底台的位置。当衬底相对于目标表面的位置已知时，在测量方向上，代表目标表面的位置的信号可以用于确定衬底在测量方向上的位置。然而，由于目标表面的变形、不平或失准，所以衬底相对于目标表面的位置在垂直于测量方向的方向上可能不太恒定，并且信号可能无法正确代表或不能用于确定衬底的位置。结果，当信号用于定位衬底时，发生位置误差。位置误差可能会导致未能正确使用图案辐射衬底。

虽然要非常小心确保目标表面平坦并且在衬底台上正确对准，但是通常有必要测量目标表面的形状并且使用所得的反射镜绘图(mirror map)来确定要应用于信号(即，从一个或多个干涉仪获得的测量信号)的校正。

例如，从US2013/0050675A1得知校准方法，其通过引用并入本文。然而，由于校准方法需要干涉仪***来在衬底台的不同定向和位置上执行测量，所以这些已知校准方法耗费时间。已知校准方法所需的时间可能会显著影响光刻装置的吞吐量。当衬底台周围的大气条件经常改变时，吞吐量尤其受到影响。例如，当衬底台周围的湿度经常改变时，将目标表面连接到衬底台的胶水可能会漂移。胶水通常对湿度改变敏感。当大气条件从大气变为真空时，湿度可能会发生改变，或当干燥空气与湿空气混合时，湿度可能会发生改变。由于大气条件发生改变，所以目标表面需要经常进行校准。

通过引用而并入本文的WO 2017/021299提出了一种位置测量***，其使用彼此隔开的三个干涉仪辐射束。在校准期间需要第三干涉仪，因为仅两个干涉仪的任何布置将不能检测目标表面的形状中存在的至少一个空间波长。然而，在位置测量***的正常使用期间，无需第三干涉仪，从而在正常使用期间形成不必要部件，这增加了装置的成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种位置测量***，其可以精确而快速地被校准，同时限制了所需的部件。

根据第一方面，本发明提供了一种用于确定物体的位置的位置测量***，该位置测量***包括第一干涉仪和第二干涉仪，该第一干涉仪和第二干涉仪被布置为当物体处于第一测量区域时通过将束发射到物体的目标表面上来确定物体在第一方向上的距离。位置测量***还包括第三干涉仪和第四干涉仪，该第三干涉仪和第四干涉仪被布置为当物体处于第二测量区域时通过将束发射到物体的目标表面上来确定物体在第一方向上的距离。来自第一干涉仪和第二干涉仪所发射的束的撞击在目标表面上的束斑在第二方向上的相对位置的布置与来自第三干涉仪和第四干涉仪所发射的束的撞击在目标表面上的束斑在第二方向上的相对位置的布置不同。

通过将第一干涉仪和第二干涉仪的束布置为以与第三干涉仪和第四干涉仪的束不同的方式撞击在目标表面上，在第二测量区域中的干涉仪能够检测到在第一测量区域中的干涉仪所不能检测到的空间波长，反之亦然。在本发明的意义内，一组(例如，一对)干涉仪不能检测目标表面中出现的特定空间波长，也被称为‘干涉仪对于所述空间波长为盲’。通过将第一干涉仪和第二干涉仪在第一测量区域中确定的物体的距离与第三干涉仪和第四干涉仪在第二测量区域中确定的物体的距离相结合，可以准确确定目标表面的形状，而无需需要增加附加干涉仪。

在一个实施例中，在第二方向上第一干涉仪所发射的束与第二干涉仪所发射的束之间的距离与在第二方向上第三干涉仪所发射的束与第四干涉仪所发射的束之间的距离不同。在该实施例中，撞击在目标表面上的束的布置通过选择第三干涉仪和第四干涉仪所发射的束之间的距离与第一干涉仪和第二干涉仪所发射的束之间的距离不同来调适。

在另一实施例中，第一干涉仪的束包括第一主束和第一次束，第二干涉仪的束包括第二主束和第二次束，第三干涉仪的束包括第三主束和第三次束，并且第四干涉仪的束包括第四主束和第四次束。在该实施例中，干涉仪可以例如是双通干涉仪。

在另一实施例中，第一主束在第二方向上与第一次束隔开第一束距离。第一次束在第二方向上与第二主束隔开第二束距离。第二主束在第二方向上与第二次束隔开第三束距离。第三主束在第二方向上与第三次束隔开第四束距离。第三次束在第二方向上与第四主束隔开第五束距离。第四主束在第二方向上与第四次束隔开第六束距离。第一束距离和第四束距离、或第二束距离和第五束距离、或第三束距离和第六束距离中的至少一者彼此不同。如此，第一干涉仪和第二干涉仪所发射的束的布置与第三干涉仪和第四干涉仪所发射的束的布置不同，如撞击在目标表面上的束斑在第二方向上的相对位置的布置一样。

在一个实施例中，位置测量***包括处理单元，该处理单元被布置为基于第一干涉仪、第二干涉仪、第三干涉仪和第四干涉仪所确定的物体的距离来确定目标表面的形状。如此，位置测量***被布置为对物体的目标表面执行校准。

在另一实施例中，处理单元被配置为确定当物体处于第一测量区域时相对于第一干涉仪和第二干涉仪的束和当物体处于第二测量区域时相对于第三干涉仪和第四干涉仪的束的物体的目标表面在第二方向上的参考位置；并且处理单元被布置为基于确定的参考位置来确定目标表面的形状。参考位置有助于组合第一干涉仪和第二干涉仪所确定的物体的距离与第三干涉仪和第四干涉仪所确定的物体的距离。

在位置测量***的实施例中，处理单元被布置为基于第一干涉仪和第二干涉仪在第一测量区域中确定的物体的距离来确定目标表面的形状的第一空间波长轮廓，并且基于第三干涉仪和第四干涉仪在第二测量区域中确定的物体的距离来确定目标表面的形状的第二空间波长轮廓。处理单元还被布置为进行第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓的加权组合，其中权重系数基于第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓之间的差异。所述差异有助于组合第一干涉仪和第二干涉仪所确定的物体的距离与第三干涉仪和第四干涉仪所确定的物体的距离。

在一个实施例中，处理单元被布置为在确定目标表面的形状时，考虑设计数据。这使得能够更准确地确定目标表面的形状。

本发明还涉及一种光刻装置，其包括根据本发明的位置测量***。该光刻装置还包括掩模支撑件，其用于保持具有图案的图案化设备；投影***，其用于将图案投影到衬底上；以及衬底台，其用于保持衬底。衬底台包括物体。因此，该位置测量***被应用于确定衬底台的位置，并且可以在每个测量区域仅需要两个干涉仪的情况下进行准确而快速的校准。

本发明还涉及一种校准用于定位物体的位置测量***的方法，该方法包括以下步骤：将物体布置在第一测量区域中；在第一测量区域中沿第二方向移动物体；以及使用第一干涉仪确定物体在第一方向上的多个距离并且使用第二干涉仪确定物体在第一方向上的多个距离。该方法还包括以下步骤：将物体布置在第二测量区域中；在第二测量区域中沿第二方向移动物体；以及使用第三干涉仪确定物体在第一方向上的多个距离并且使用第四干涉仪确定物体在第一方向上的多个距离，其中第一干涉仪和第二干涉仪发射到物体的目标表面上的束的布置与第三干涉仪和第四干涉仪发射到物体的目标表面上的束的布置不同。该方法还包括以下步骤：基于干涉仪在第一测量区域和第二测量区域中确定的物体的距离，确定物体的目标表面的形状。

本发明的第二方面涉及一种用于测量包括目标表面的物体的位置的干涉仪***。该干涉仪***包括第一干涉仪，其被布置为通过将第一束和第二束发射在物体的目标表面上来确定第一方向上的第一物体距离；以及第二干涉仪，其被布置为通过将第三束和第四束发射在物体的目标表面上来确定第一方向上的第二物体距离。第一束、第二束、第三束和第四束在第二方向上彼此隔开。第三束在第二方向上被布置在第一束与第二束之间。

通过干涉仪所发射的束的这种特殊布置，可以克服干涉仪***对于某些空间波长的‘失明’。因此，对于那些空间波长，校准精度得以提高，同时仅需两个干涉仪。

在一个实施例中，第二束在第二方向上被布置在第三束与第四束之间。

在一个实施例中，干涉仪***还包括处理单元，该处理单元被布置为基于第一干涉仪和第二干涉仪所确定的第一物体距离和第二物体距离来确定目标表面的形状。

在干涉仪***的实施例中，第一束在第二方向上与第三束隔开第一束距离，第三束在第二方向上与第二束隔开第二束距离，并且第二束在第二方向上与第四束隔开第三束距离。第一束距离、第二束距离和第三束距离基本相等，例如，13mm。在该实施例中，克服了干涉仪***对于空间波长的失明，该空间波长是第一束距离、第二束距离和第三束距离的两倍长。

本发明的第二方面还涉及一种用于确定物体的位置的位置测量***，其包括根据本发明的第二方面的干涉仪***。

本发明的第二方面还涉及一种光刻装置，其包括根据本发明的第二方面的位置测量***。该光刻装置还包括掩模支撑件，其用于保持具有图案的图案化设备；投影***，其用于将图案投影到衬底上；以及衬底台，其用于保持衬底。图案化设备支撑件和衬底台中的一个包括物体。因此，该位置测量***被应用于确定衬底台或掩模支撑件的位置，并且可以在仅需要两个干涉仪的情况下精确且快速地进行校准。

有利地，可以组合本发明的第一方面和本发明的第二方面。例如，可以根据本发明的第二方面来体现根据本发明的第一方面的第一干涉仪和第二干涉仪和/或第三干涉仪和第四干涉仪。

根据本发明的第一方面和/或第二方面的光刻装置在一个实施例中可以包括(优选地根据本发明的一个或多个方面的)另一位置测量***。该位置测量***被布置为确定物体在第一方向上的位置，并且确定物体的第一目标表面在垂直于第一方向的第二方向上的形状，并且该另一位置测量***被布置为确定物体沿着第二方向的位置。如此，光刻装置可以确定物体在第一方向和第二方向两者上的位置。

在另一实施例中，另一位置测量***包括处理单元，该处理单元被布置为确定物体的另一目标表面在第一方向上的形状。

附图说明

现在将参考所附示意图仅通过示例对本发明的实施例进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的特征，其中

-图1描绘了光刻装置的示意图；

-图2描绘了图1的光刻装置的一部分的详细视图；

-图3示意性地描绘了位置控制***；

-图4a至4b示意性地描绘了已知位置测量***；

-图5a至图5b示意性地描绘了根据本发明的第一方面的第一实施例的位置测量***；

-图6a至图6b示意性地描绘了根据本发明的第一方面的第二实施例的位置测量***；

-图7a至图7b示意性地描绘了已知干涉仪***；

-图8a至图8b示意性地描绘了根据本发明的第二方面的干涉仪***。

具体实施方式

在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，其包括紫外线辐射(例如，波长为365nm、248nm、193nm，157nm或126nm)和EUV(极端紫外辐射，例如，波长在约5nm至100nm范围内)。

本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案化设备”可以广义地解释为是指一种通用图案化设备，其可以用于赋予入射辐射束以经图案化的横截面，该经图案化的横截面与要在衬底的目标部分中产生的图案相对应。在该上下文中，也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射或反射、二进制、相移、混合等)之外，其他此类图案化设备的示例还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装置LA。该光刻装置LA包括照射***(也称为照射器)IL，其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，其被构造为支撑图案化设备(例如，掩模)MA并且连接到第一***PM，该第一***PM被配置为根据某些参数来精确定位图案化设备MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，其被构造为保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二***PW，该第二***PW被配置为根据某些参数精确定位衬底支撑件；以及投影***(例如，折射投影透镜***)PS，其被配置为将图案化设备MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。为了控制衬底支撑件WT的位置，光刻装置LA包括位置测量***PMS，例如，根据本发明的位置测量***。

在操作中，照射***IL从辐射源SO(例如，经由束传递***BD)接收辐射束。照射***IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光学部件和/或其他类型的光学部件、或其任何组合，以用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案化设备MA的平面处的横截面中具有期望空间和角度强度分布。

本文中所使用的术语“投影***”PS应当广义地解释为涵盖各种类型的投影***，包括折射光学***、反射光学***、折反射光学***、变形光学***、磁性光学***、电磁光学***和/或静电光学***、或其任何组合，视正在使用的曝光辐射和/或诸如使用浸没液体或使用真空之类的其他因素而定。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用术语“投影***”PS同义。

光刻装置LA可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高的折射率的液体(例如，水)覆盖以填充投影***PS与衬底W之间的空间的类型，其也称为浸没光刻。关于浸没技术的更多信息在US6952253中给出，其通过引用并入本文。

光刻装置LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT的类型(也称为“双平台”)。在这种“多平台”机器中，可以并行使用衬底支撑件WT，和/或衬底W的随后曝光的准备步骤可以在位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W上进行，同时另一衬底支撑件WT上的另一衬底W正在用于在另一衬底W上曝光图案。

除了衬底支撑件WT之外，光刻装置LA可以包括测量平台。测量平台被布置为保持传感器和/或清洁设备。传感器可以被布置为测量投影***PS的特性或辐射束B的特性。测量平台可以保持多个传感器。清洁设备可以被布置为清洁光刻装置的一部分，例如，投影***PS的一部分或提供浸没液体的***的一部分。当衬底支撑件WT远离投影***PS时，测量平台可以在投影***PS下方移动。

在操作中，辐射束B入射在图案化设备(例如，掩模MA)上，其被保持在掩模支撑件MT上，并且通过图案化设备MA上存在的图案(设计布局)进行图案化。在穿过图案化设备MA之后，辐射束B穿过投影***PS，其将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二***PW和位置测量***IF，衬底支撑件WT可以精确地移动，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中的聚焦和对准位置处。同样，第一***PM以及可能的另一位置传感器(其在图1中未明确绘出)可以用于相对于辐射束B的路径精确定位图案化设备MA。图案化设备MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。尽管如所图示的衬底对准标记P1，P2占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1，P2位于目标部分C之间时，它们被称为划线对准标记。

为了阐明本发明，使用了笛卡尔坐标系。笛卡尔坐标系具有三个轴，即，X轴、Y轴和Z轴。三个轴中的每个轴都与其他两个轴正交。围绕X轴的旋转称为Rx旋转。围绕Y轴的旋转称为Ry旋转。围绕Z轴的旋转称为Rz旋转。X轴和Y轴限定水平面，而Z轴在垂直方向上。笛卡尔坐标系不限制本发明并且仅用于阐明。作为替代，诸如柱坐标系之类的另一坐标系可以用于阐明本发明。笛卡尔坐标系的方位可以不同，例如，使得Z轴具有沿着水平面的分量。

图2示出了图1的光刻装置LA的一部分的更详细视图。光刻装置LA可以设置有底框架BF、平衡质量BM、计量框架MF、以及振动隔离***IS。计量框架MF支撑投影***PS。附加地，计量框架MF可以支撑位置测量***PMS的一部分。计量框架MF经由振动隔离***IS由底框架BF支撑。振动隔离***IS被布置为防止或减少振动从底框架BF传播到计量框架MF。

第二***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，所以驱动力也以幅度相等但与期望方向相反的方向施加于平衡质量BM。通常，平衡质量BM的质量明显大于衬底支撑件WT和第二***PW的移动部分的质量。

在一个实施例中，第二***PW由平衡质量BM支撑。例如，其中第二***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。在另一实施例中，第二***PW由底框架BF支撑。例如，其中第二***PW包括线性电机，并且其中第二***PW包括轴承，如气体轴承，以使衬底支撑件WT悬浮在底框架BF上方。

位置测量***PMS可以包括任何类型的传感器，其适合于确定衬底支撑件WT的位置。位置测量***PMS可以包括任何类型的传感器，其适合于确定掩模支撑件MT的位置。传感器可以是光学传感器，诸如干涉仪或编码器。位置测量***PMS可以包括干涉仪和编码器的组合***。传感器可以是另一类型的传感器，诸如磁性传感器、电容传感器或电感传感器。位置测量***PMS可以确定相对于参考(例如，计量框架MF或投影***PS)的位置。位置测量***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***PMS可以包括编码器***。从例如于2006年9月7日提交的美国专利申请US2007/0058173A1中已知一种编码器***，其通过引用并入于此。编码器***包括编码器头、光栅、以及传感器。编码器***可以接收主辐射束和次辐射束。主辐射束和次辐射束都源自同一辐射束，即，原始辐射束。通过使用光栅衍射原始辐射束来产生主辐射束和次辐射束中的至少一个辐射束。如果通过使用光栅衍射原始辐射束来产生主辐射束和次辐射束两者，则主辐射束需要具有与次辐射束不同的衍射级。不同的衍射级是例如+1级、-1级、+2级、以及-2级。编码器***将主辐射束和次辐射束光学组合为组合辐射束。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来生成信号。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布置在衬底结构WT上。编码器头和光栅中的另一个可以布置在计量框架MF或底框架BF上。例如，多个编码器头布置在计量框架MF上，而光栅布置在衬底支撑件WT的顶部表面上。在另一示例中，光栅布置在衬底支撑件WT的底部表面上，并且编码器头布置在衬底支撑件WT下方。

位置测量***PMS可以包括干涉仪***。从例如于1998年7月13日提交的美国专利US6,020,964中已知一种干涉仪***，其通过引用并入于此。干涉仪***可以包括分束器、反射镜、参考反射镜、以及传感器。辐射束由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到分束器。参考束传播到参考反射镜，并且被参考反射镜反射回到分束器。在分束器处，测量束和参考束被组合为组合辐射束。组合辐射束入射在传感器上。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来生成信号。该信号代表反射镜的位移。在一个实施例中，反射镜连接到衬底支撑件WT。参考反射镜可以连接到计量框架MF。在一个实施例中，测量束和参考束通过附加光学部件而非分束器被组合为组合辐射束。

第一***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小移动范围内以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大移动范围内以相对低精度相对于投影***PS移动短行程模块。通过长行程模块和短行程模块的组合，第一***PM能够在大移动范围内以高精度相对于投影***PS移动掩模支撑件MT。同样，第二***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小移动范围内以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大移动范围内以相对低精度相对于投影***PS移动短行程模块。通过长行程模块和短行程模块的组合，第二***PW能够在大移动范围内以高精度相对于投影***PS移动衬底支撑件WT。

第一***PM和第二***PW均设有致动器，以分别移动掩模支撑件MT和衬底支撑件WT。致动器可以是线性致动器，以沿着单个轴(例如，y轴)提供驱动力。可以应用多个线性致动器来提供沿着多个轴的驱动力。致动器可以是平面致动器，以沿着多个轴提供驱动力。例如，平面致动器可以被布置为使衬底支撑件WT以6个自由度移动。致动器可以是电磁致动器，其包括至少一个线圈和至少一个磁体。致动器被布置为通过向至少一个线圈施加电流来使至少一个线圈相对于至少一个磁体运动。致动器可以是动磁体型致动器，其具有至少一个磁体，该至少一个磁体分别耦合到衬底支架WT和掩模支撑件MT。致动器可以是动圈式致动器，其具有至少一个线圈，该至少一个线圈分别耦合到衬底支架WT和掩模支撑件MT。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。

光刻装置LA包括如图3示意性地描绘的位置控制***PCS。位置控制***PCS包括设定点发生器SP、前馈控制器FF、以及反馈控制器FB。位置控制***PCS向执行器ACT提供驱动信号。致动器ACT可以是第一***PM或第二***PW的致动器。致动器ACT驱动设备P(plant)，该设备P可以包括衬底支撑件WT或掩模支撑件MT。设备P的输出是位置数量，诸如位置或速度或加速度。位置数量使用位置测量***PMS测量。位置测量***PMS生成信号，该信号是代表设备P的位置数量的位置信号。设定点发生器SP生成信号，该信号是代表设备P的期望位置数量的参考信号。例如，参考信号代表衬底支撑件WT的期望轨迹。参考信号与位置信号之间的差形成反馈控制器FB的输入。基于输入，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可以利用关于设备P的动力特点的信息，诸如质量、刚度、谐振模式、以及本征频率。

本发明的第一方面涉及一种用于确定物体的位置的位置测量***，该位置测量***可以例如是位置测量***PMS，该实施例中的物体由衬底台WT所包括。

图4a以顶视图示出了根据现有技术的位置测量***的布置。可以标识第一测量区域11和第二测量区域21。

在图4a所描绘的情形下，物体30布置在第一测量区域11中。物体30可以至少在X方向上移动以布置在第二测量区域21中，例如，布置在由附图标记22指示的区域中。该位置测量***包括发射束13.1的第一干涉仪13和发射束14.1的第二干涉仪14，该第一干涉仪13和第二干涉仪14被布置为：当物体30处于第一测量区域11时确定物体30在第一方向Y上的距离。束13.1，14.1在第二方向X上彼此隔开，该第二方向X优选地垂直于第一方向Y。位置测量***包括发射束23.1的第三干涉仪23和发射束24.1的第四干涉仪24，该第三干涉仪23和第四干涉仪24被布置为当物体处于第二测量区域21时确定物体30在第一方向Y上的距离。

干涉仪13，14，23，24被布置为将束13.1，14.1，23.1，24.1发射在物体30的目标表面31上，从而产生撞击在目标表面31上的束斑的布置。目标表面31是反射性的，使得它将束13.1，14.1，23.1，24.1反射回到干涉仪13，14，23，24。束13.1和14.1在第二方向X上彼此隔开距离110，而束23.1和24.1在第二方向X上彼此隔开距离210。在已知***中，第一测量区域11中的距离110基本上等于第二测量区域21中的距离210。

基于位置测量***的干涉仪所确定的物体30的距离，位置控制***(例如，位置控制***PCS)可以控制物体30的位置。如果物体是保持衬底的载物台，则位置控制***旨在基于载物台的目标表面的位置测量来控制衬底的位置。为此，需要准确了解目标表面的形状。因此，在使用之前对位置测量***进行校准，所述校准包括目标表面31的形状的重构。目标表面31的形状可以基于干涉仪13所确定的距离与干涉仪14所确定的距离之间的差通过在第二方向X上移动物体30并且使用干涉仪13，14测量物体的多个距离来重构。具体地，在这种校准期间，控制物体30沿着X方向位移，同时物体的Y位置保持处于预先确定的值，例如，基于来自干涉仪13或干涉仪14的信号。然而，这样做时，不能使用图4a所示的位置测量***对目标表面31的形状进行正确重构。

一般而言，目标表面31的形状可以是不规则的，并且可以在数学上分解为不同的空间波长或波长分量。如此，可以认为目标表面的形状包括不同空间波长的组合。图4b示出了目标表面31的形状的一个特定分量36，该分量36的空间波长55等于束13.1和束14.1之间的距离110。依据该空间波长55的目标表面的形状改变(即，沿着X方向的表面Y位置的变化)不能通过干涉仪13所确定的距离与干涉仪14所确定的距离之间的差来检测，这是因为所述距离同时地变化。由于距离210也等于空间波长55，所以这同样适用于干涉仪23所确定的距离与干涉仪24所确定的距离之间的差。因此，根据现有技术的位置测量***对于该空间波长55为盲的。

两个干涉仪的组合不能重建目标表面的形状的空间波长，对于该目标表面而言，空间波长等于干涉仪的束之间的距离。如此，当仅使用一对干涉仪来重构诸如载物台之类的物体的目标表面时，存在特定空间波长没有被重构的风险。为了提高目标表面的形状的重构精度，因此在校准期间可能需要附加干涉仪。然而，在正常使用期间，仅需要用于使用位置测量***确定物体的位置的两个干涉仪。

因此，本发明提出了如图5a所示的位置测量***PMS，该图5a描绘了本发明的第一方面的第一实施例。根据本发明的第一方面的位置测量***PMS包括第一干涉仪103和第二干涉仪104，该第一干涉仪103和第二干涉仪104被布置为当物体300处于第一测量区域101时通过将束103.1，104.1发射到物体300的目标表面301上来确定物体300在第一方向Y上的距离。它还包括第三干涉仪203和第四干涉仪204，该第三干涉仪203和第四干涉仪204被布置为当物体处于第二测量区域201时通过将束203.1，204.1发射到物体300的目标表面301上来确定物体300在第一方向Y上的距离。根据本发明，来自第一干涉仪103和第二干涉仪104发射的束103.1，104.1的撞击在目标表面301上的束斑在第二方向X上的相对位置与来自第三干涉仪203和第四干涉仪204发射的束203.1，204.1的撞击在目标表面301上的束斑在第二方向X上的相对位置不同。

在一些实施例中，第一测量区域101和第二测量区域201可以至少部分重叠，在所示的实施例中，它们不重叠。例如，在双平台光刻装置中可能是这种情况，其中在第一测量区域101中，执行随后曝光衬底W的准备步骤，也称为测量侧，并且在第二测量区域102中，衬底W曝光于图案，也称为曝光侧。物体300可以至少在X方向上移动以布置在第二测量区域201中，例如，布置在附图标记202所指示的区域中，优选地，物体300还可以在Y方向和/或Z方向上移动。

目标表面301是反射性的，使得其将束103.1，104.1，203.1，204.1反射回到干涉仪103，104，203，204。

在一个实施例(例如，图5a所示的实施例)中，在第二方向X上第一干涉仪103所发射的束103.1与第二干涉仪104所发射的束104.1之间的距离111与第三干涉仪203所发射的束203.1与在第二方向X上第四干涉仪203所发射的束204.1之间的距离211不同。与图4a所示的位置测量***相比较，布置在第二测量区域201中的第三干涉仪203和第四干涉仪204所发射的束203.1和束204.1之间的距离211已经得以扩大。然而，应当指出，在本发明的范围内，还可以设想减小所述距离211。

图5b以与图4b类似的方式示出了目标表面301的形状的一个特定分量360，该分量360具有空间波长150，所述波长150等于束103.1与束104.1之间的距离111。因此，第一测量区域101中布置的第一干涉仪103和第二干涉仪104对于该空间波长150而言为盲的。然而，因为束203.1，204.1之间的距离211不等于空间波长150，所以第三干涉仪203和第四干涉仪204对于该空间波长150不再为盲。

第二测量区域101中布置的干涉仪203，204对于与第一测量区域101中布置的干涉仪103，104而言有所不同的空间波长为盲的。如此，可以通过组合第一测量区域101和第二测量区域102中的测量来更准确地确定目标表面301的形状。

在一个实施例(例如，图5a所示的实施例)中，位置测量***PMS还可以包括处理单元175，图5c中示出了该处理单元175的实施例。处理单元175被布置为基于第一测量区域101和第二测量区域102中的干涉仪103，104，203，204所确定的物体300的距离来确定目标表面301的形状。

在所示的实施例中，干涉仪103，104，203，204中的每个干涉仪分别包括输出端子103.11，104.11，203.11，204.11，其分别向处理单元175发送信号103.12，104.12，203.12，204.12。所述信号103.12，104.12，203.12，204.12代表相应干涉仪103，104，203，204所确定的物体的距离。在所示的实施例中，处理单元175包括四个输入端子175.1，175.2，175.3，175.4，其用于接收所述信号103.12，104.12，203.12，204.12，但是应当指出，在一些实施例中，这可以并入单个输入端子中。处理单元175可以基于信号103.12，104.12，203.12，204.12来确定目标表面的形状。处理单元175可以例如连接到定位***180，用于经由输出端子175.11将代表物体的确定位置的信号175.12发送到定位***180的输入端子180.1。为了确定物体的所述位置，可以把目标表面的所确定形状考虑在内。定位***180被布置为定位物体。

现在，返回到图5a，在一个实施例中，处理单元175被配置为确定当物体300处于第一测量区域101时相对于第一干涉仪103和第二干涉仪103的束103.1，104.1以及当物体300处于第二测量区域201时相对于第三干涉仪203和第四干涉仪204的束203.1，204.1的物体300的目标表面301在第二方向X上的参考位置311。处理单元175还被布置为基于确定的参考位置311来确定目标表面301的形状。

基于参考位置311，第一干涉仪103和第二干涉仪104在第一测量区域101中确定的距离可以与第三干涉仪203和第四干涉仪204在第二测量区域201中确定的距离匹配。

参考位置311可以例如通过识别目标表面301上布置的标记来确定。优选地，标记可以通过干涉仪103，104，203，204来识别。例如，标记可以是目标表面301上的突起或凹口。

在一个实施例中，处理单元被布置为基于第一干涉仪103和第二干涉仪104在第一测量区域101中确定的物体300的距离来确定目标表面301的形状的第一空间波长轮廓。处理单元175还被布置为基于第三干涉仪203和第四干涉仪204在第二测量区域201中确定的物体300的距离来确定目标表面301的形状的第二空间波长轮廓。然后，处理单元175被布置为进行第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓的加权组合，其中权重系数基于第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓之间的差。应当指出，该实施例可以用作其中处理单元175被配置为确定参考位置的实施例的备选方案，或与所述实施例组合。

例如，第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓可以通过将第一干涉仪103和第二干涉仪104或第三干涉仪203和第四干涉仪204所分别确定的距离转换为频域(例如，通过傅立叶变换)来确定。在空间波长轮廓中，对其而言相应干涉仪为盲的空间波长未被充分代表。该空间波长可以例如通过比较第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓来确定，其中所述未被充分代表的波长将更多存在于其他空间波长轮廓中。所述空间波长还可以根据干涉仪的物理布置来确定，因为它依赖于束之间的距离111，211。基于所述未被充分代表的空间波长，可以确定权重系数，以便进行第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓加权组合。例如，权重系数使得所述未被充分代表的空间波长对组合的贡献更高，例如，其他空间波长的两倍。加权组合构成物体300的目标表面301的更精确的空间波长轮廓，基于该空间波长轮廓，可以更精确地确定所述目标表面301的形状。

另一可能的实现方式可以包括：构造用于每个测量区域的失明滤波器，该失明滤波器代表相应测量区的干涉仪的失明。通过将一个测量区的失明滤波器应用于另一测量区的测量，两个测量区的空间波长轮廓可以被构造为基本上相等。结果，它们可以更容易相互映射。具体地，目标表面上的位置可以链接到两个轮廓的测量，而无需得知参考位置。通过滤波获得的基本上相等的轮廓可以相对于彼此移位，直到在第一空间波长轮廓与第二空间波长轮廓之间找到匹配为止。注意，可以通过观察在第一空间波长轮廓和第二空间波长轮廓中都存在的特定空间波长分量(即，对干涉仪均不为盲的特定空间波长分量)获得类似结果。

在一个实施例中，处理单元175被布置为：当确定目标表面301的形状时，考虑设计数据。这种设计数据可以例如包括对空间波长的统计期望，其例如由硬件规格或公差引起。它还可以包括：预先确定的极限下的空间波长不会在目标表面301的形状中出现，或可以根据另一测量(例如，使用另一测量***)获取这种空间波长。它还可以包括：目标表面301的形状不包括大于预先确定的极限的突起或凹槽。它还可以包括较早执行的独立测量或相同或相似的物体。通过考虑该信息，可以提高确定目标表面301的形状的精度。

本发明提供了一种位置测量***PMS，其使得能够进行精确校准而无需附加部件。执行校准的可能方法包括第一步骤，即，将物体300布置在第一测量区域101中，然后在第一测量区域101中沿第二方向X移动物体300，并且使用第一干涉仪103确定物体300在第一方向Y上的多个距离并且使用第二干涉仪104确定物体300在第一方向Y上的多个距离。然后，物体300被布置在第二测量区域201中，然后在第二测量区域201中沿第二方向X移动物体300，并且使用第三干涉仪203确定物体300在第一方向Y上的多个距离并且使用第四干涉仪204确定物体300在第一方向Y上的多个距离。第一干涉仪103和第二干涉仪104发射到物体300的目标表面301上的束的布置与第三干涉仪203和第四干涉仪204发射到物体300的目标表面301上的束的布置不同。使用干涉仪确定的多个距离中的每个距离构成沿着目标表面的测量点，可以基于所确定的距离来表述该测量点的等式。然后，基于如由干涉仪103，104，203，204在第一测量区域101和第二测量区域201中确定的物体300的距离，确定目标表面301的形状。

在该方法的一个实施例中，目标表面301的在第二方向X上的测量点的数目是基于对其而言第一干涉仪103和第二干涉仪104为盲的空间波长，其中上述第二方向上使用第三干涉仪203和第四干涉仪204测量了多个距离。例如，在第二测量区域201中需要的测量点可能比在第一测量区域101中需要的测量点更少。由于对于除了第一干涉仪103和第二干涉仪104为盲的空间波长以外的空间波长而言，第一干涉仪103和第二干涉仪104对目标表面301的形状的确定是准确的，第三干涉仪203和第四干涉仪204可以仅用于确定所述空间波长。无需更频密的测量点来确定其他空间波长。

图6a示出了根据本发明的位置测量***PMS的第二实施例。第一干涉仪1103和第二干涉仪1104再次布置在第一测量区域1101中以便通过将束发射到物体1300的目标表面1301上来确定物体1300在第一方向Y上的距离，并且第三干涉仪1203和第四干涉仪1204布置在第二测量区域1201中。在该实施例中，第一干涉仪1103的束包括第一主束1103.1和第一次束1103.2，而第二干涉仪1104的束包括第二主束1104.1和第二次束1104.2。在第二测量区域1201中，第三干涉仪1203的束包括第三主束1203.1和第三次束1203.2，而第四干涉仪1204的束包括第四主束1204.1和第四次束1204.2。

应当指出，在不影响本发明的情况下，可以依据情形来改变主束和次束的布置。例如，鉴于物理约束，把第一干涉仪1103布置成使得第一主束1103.1在第一次束1103.2的左侧(如所示的实施例中一样)，但把第二干涉仪1104布置成使得第二主束1104.1在第二次束1104.2的右侧可能是实际的。

干涉仪1103，1104，1203，1204例如可以是双通干涉仪。第一干涉仪1103可以根据第一主束1103.1和第一次束1103.2所行进的距离的组合来确定物体1300的目标表面1301的距离。这同样适用于第二干涉仪1104、第三干涉仪1203和第四干涉仪1204。

在一个实施例(例如，图6a所示的实施例)中，第一主束1103.1在第二方向X上与第一次束1103.2隔开第一束距离1110。第一次束1103.2在第二方向X上与第二主束1104.1隔开第二束距离1111，该第二主束1104.1又与第二次束1104.2隔开第三束距离1112。

第三主束1203.1在第二方向X上与第三次束1203.2隔开第四束距离1210。第三次束1203.2在第二方向X上与第四主束1204.1隔开第五束距离1211，该第四主束1204.1又与第四次束1204.2隔开第三束距离1212。

在传统位置测量***中，对于用于位置测量***的所有干涉仪，主束与次束之间的距离基本上相等。所述距离优选地尽可能小，以能够尽可能精确地检测物体在第一方向Y上的距离的偏差。下限由束的直径和硬件公差确定。更进一步地，第一测量区域和第二测量区域中的布置基本上相同。这再次导致对于某些空间波长而言为盲。

本发明旨在通过提供以下布置来解决该问题，即使得来自第一干涉仪1103和第二干涉仪1104所发射的束1103.1，1103.2，1104.1，1104.2的撞击在目标表面1301上的束斑在第二方向X上的相对位置的布置与来自第三干涉仪1203和第四干涉仪1204所发射的束1203.1，1203.2、1204.1、1204.2的撞击在目标表面1301上的束斑在第二方向X上的相对位置的布置不同。

优选地，第一束距离1110和第四束距离1210、或第二束距离1111和第五束距离1211、或第三束距离1112和第六束距离1212中的至少一者彼此不同。在所示的实施例中，第三束距离1112与第六束距离1212不同。

图6b示出了可能出现在基于干涉仪的测量***的目标表面中的空间波长1150的形状分量1360。所述波长1150等于第三主束1203.1与第三次束1203.2之间的第四距离1210以及第三次束1203.2与第四主束1204.2之间的第五距离1211。

更进一步地，波长1150也等于图6a所示的第一束距离1110、第二束距离1111和第三束距离1112。因此，第一干涉仪1103和第二干涉仪1104对于这个空间波长为盲。

由于第四主束1204.1与第四次束1204.2之间的第六距离1212与第三束距离1112不同，所以第三干涉仪1203和第四干涉仪1204对于该空间波长不为盲，如图6b所示。

根据图6b，可以看出，在第四次束1204.2撞击目标表面的点处距物体的距离与其他束1203.1，1203.2和1204.1不同。因此，由于波长1150而引起的目标表面的形状的改变会产生第三干涉仪1203和第四干涉仪1204所确定的物体的距离之间的差。因此，第三干涉仪1203和第四干涉仪1204对于与第一干涉仪1103和第二干涉仪1104的空间波长相同的空间波长而言不为盲。

如图6a所示的位置测量***PMS可以包括处理单元(未示出)，其被布置为确定目标表面的形状。所述处理单元可以包括与图5c所示的第一实施例的处理单元的特征相同的特征。此外，如参照所述第一实施例所解释的用于校准的方法可以应用于图6a所示的位置测量***PMS的第二实施例。

本发明还涉及一种光刻装置LA，其包括根据本发明的第一实施例和/或第二实施例的位置测量***PMS，例如，如图1所示。根据本发明的光刻装置LA还包括至少一个掩模支撑件，其用于保持具有图案的图案化设备MA；投影***PS，其用于将图案投影到衬底W上；以及衬底台WT，其用于保持衬底W。衬底台WT包括物体，该物体包括目标表面，位置测量***PMS被布置为确定该目标表面的形状。

图7a示出了根据现有技术的干涉仪***，其包括第一干涉仪2103和第二干涉仪2104。第一干涉仪2103将第一束2103.1和第二束2103.2发射在物体2300的目标表面2301上，用于确定物体2300在与图7a中的Y方向相对应的第一方向Y上的距离。同样，第二干涉仪2104将第三束2104.1和第四束2104.2发射在目标表面2301上。当在与图7a中的X方向相对应的第二方向上看时，第一束2103.1与第二束2103.2隔开距离2110，该第二束2103.2又与第三束2104.1隔开距离2111。第三束2104.1与第四束2104.2隔开距离2112。距离2110，2111，2112基本上彼此相等。它们优选地尽可能小，以能够尽可能精确地检测物体在第一方向Y上的距离的偏差。下限由束的直径和硬件公差确定。

除了已知布置中的干涉仪2103，2104对于等于距离2110，2111，2112的空间波长所具有的盲斑之外，等于距离2110，2111，2112两倍的空间波长出现了附加问题，如图7b所图示的。

第一干涉仪2103基于第一束2103.1和第二束2103.2来确定物体2300的目标表面2301的距离，其可以描述如下：

其中Y₂₁₀₃代表第一干涉仪2103所确定的物体在Y方向上的距离，并且y_2103.1和y_2103.2代表第一束2103.1和第二束2103.2分别撞击目标表面2301的位置处的物体2300的距离。

第二干涉仪2104基于第三束2104.1和第四束2104.2来确定物体2300的目标表面2301的距离，其可以描述如下：

其中Y₂₁₀₄代表第二干涉仪2104所确定的物体在Y方向上的距离，并且y_2104.1和y_2104.2代表第三束2104.1和第四束2104.2分别撞击在目标表面上的位置处的物体2300的距离。

另外，目标表面围绕Z轴(其在图7a中垂直于绘图)的旋转R_z可以确定如下：

其中d_2103,2104代表第一干涉仪2103和第二干涉仪2104的束之间的距离。

把方程式(1)和(2)代入方程式(3)，得出：

通过在第二方向X上移动目标表面2301，可以确定目标表面2301的多个位置的Y₂₁₀₃，Y₂₁₀₄和R_z。可以确定多个方程式，其中y_2103.1,y_2103.2,y_2104.1,y_2104.2代表目标表面与干涉仪相距的距离，并且由此代表目标表面的形状。根据多个方程式(4)，可以重构目标表面的形状。然而，当R_z等于0时，无法从方程式(4)导出任何信息。

图7b示出了空间波长2150的形状分量2370，该形状分量2370是距离2110，2111和2112的两倍。对于该空间波长，Y₂₁₀₃等于Y₂₁₀₄，导致R_z为零。如此，无法确定该空间波长2150所引起的目标表面的形状的改变。另外，接近空间波长2150的空间波长导致非常小的R_z，这在确定目标表面的形状时导致较大误差。

本发明的目的是提高校准精度。该目的使用图8a所示的根据本发明第二方面的干涉仪***来实现。

图8a示出了用于测量包括目标表面3301的物体3300的位置的干涉仪***。该***包括第一干涉仪3103，该第一干涉仪3103被布置为通过将第一束3103.1和第二束3103.2发射在物体3300的目标表面3301上来确定第一方向Y上的第一物体距离。干涉仪***还包括第二干涉仪3104，该第二干涉仪3104被布置为通过将第三束3104.1和第四束3104.2发射在物体3300的目标表面3301上来确定第一方向Y上的第二物体距离。第一束3103.1、第二束3103.2、第三束3104.1和第四束3104.2在第二方向X上彼此隔开。根据本发明，第三束3104.1在第二方向X上布置在第一束3103.1与第二束3103.2之间。

在一个实施例(例如，图8a所示的实施例)中，第二束3103.2在第二方向X上布置在第三束3104.1与第四束3104.2之间。

在一个实施例(例如，图8a所示的实施例)中，第一束3103.1在第二方向X上与第三束3104.1隔开第一束距离3110，第三束3104.1在第二方向X上与第二束3103.1隔开第二束距离3111，并且第二束3103.2在第二方向X上与第四束3104.2隔开第三束距离3112。第一束距离3110、第二束距离3111和第三束距离3112基本上相等。例如，第一束距离3110、第二束距离3111和第三束距离3112可以是13mm。

对于根据本发明第二方面的干涉仪***，可以重新表述方程式(1)至(4)如下：

其中Y₃₁₀₃代表第一物体距离，而Y₃₁₀₄代表第二物体距离。

图8b示出了空间波长3150的形状分量3370，该形状分量3370是第一束距离3110、第二束距离3111和第三束距离3112的两倍。第一干涉仪3103的第一束3103.1和第二束3103.2之间的距离等于空间波长3150，如第二干涉仪3104的第三束3104.1和第四束3104.2之间的距离一样。空间波长3150所引起的目标表面的形状的改变导致Y₃₁₀₃和Y₃₁₀₄彼此不同，从而意味着R_z不等于零。

本发明的第二方面提供了一种干涉仪***，其使得能够更准确地重构目标表面的形状，尤其是对于等于干涉仪***的干涉仪所发射的束之间的距离两倍的空间波长。有利的是，在第二方向X上连续束之间的距离3110，3111，3112仍可以尽可能的小，例如，空间波长3150的一半。

在一个实施例中，干涉仪***还包括处理单元3175，例如，如图8c所示，其被布置为基于第一干涉仪3103和第二干涉仪3104所确定的第一物体距离和第二物体距离来确定目标表面3301的形状。

在所示的实施例中，干涉仪3103，3104中的每个干涉仪分别包括输出端子3103.11，3104.11，以向处理单元3175分别发送信号3103.12，3104.12。所述信号3103.12，3104.12代表相应干涉仪3103，3104所确定的物体的距离。在所示的实施例中，处理单元3175包括两个输入端子3175.1，3175.2，用于接收所述信号3103.12，3104.12，尽管应当指出，在一些实施例中，这可以并入单个输入端子中。处理单元3175基于接收的信号来确定目标表面的形状，并且可以例如连接到定位***3180，用以经由输出端子3175.11向定位***3180的输入端子3180.1发送信号3175.12，该信号3175.12代表所确定的物体的位置。为了确定物体的所述位置，可以把目标表面的所确定的形状考虑在内。定位***3180被布置为定位物体。

处理单元3175可以例如对目标表面在第二方向X上的多个位置应用方程式(8)，从而得到可以以矩阵方程式重新表述的多个方程式。所述矩阵方程可以例如是使用最小二乘法或样条插值法求解。在一个实施例中，处理单元3175被布置为：当确定目标表面的形状时，考虑设计数据。这样的设计数据可以例如包括对空间波长的统计期望，其例如由硬件规格或公差引起。它还可以包括：预先确定的极限下的空间波长不会在目标表面的形状中出现，或从另一测量中获取关于这种空间波长的信息。它还可以包括：目标表面的形状不会包括大于预先确定的极限的突起或凹槽。它还可以包括较早执行的独立测量或相同或相似的物体。通过考虑该信息，可以提高确定目标表面的形状的精度。

为了如图8a所示将第三束3104.1布置在第一束3103.1与第二束3103.2之间，第一干涉仪3103和/或第二干涉仪3104可以在光路上包括诸如反射镜和/或潜望镜之类的部件以正确引导束。

根据本发明第二方面的干涉仪***可以并入用于确定物体3300的位置的位置测量***PMS中。

所述位置测量***PMS可以并入例如如图1所示的光刻装置中。根据本发明的光刻装置LA还包括至少一个掩模支撑件，其用于保持具有图案的图案化设备MA；投影***PS，其用于将图案投影到衬底W上；以及衬底台WT，其用于保持衬底W。

在光刻装置LA的一个实施例中，衬底台WT包括物体，该物体包括目标表面，位置测量***PMS被布置为确定该目标表面的形状。

在光刻装置LA的一个实施例中，掩模支撑件MT包括物体，该物体包括目标表面，位置测量***PMS被布置为确定该目标表面的形状。

图5a、图6a和图8a所示的***中的每个***包括可选的另一位置测量***。

在图5a中，另一位置测量***被布置为确定物体30的位置。另一位置测量***包括另一第一干涉仪105和另一第二干涉仪106，该另一第一干涉仪105和另一第二干涉仪106被布置为当物体处于第一测量区域时通过将束105.1，106.1发射到物体300的另一目标表面302上来确定物体300在另一第一方向X的距离。它还包括另一第三干涉仪205和另一第四干涉仪206，该另一第三干涉仪205和另一第四干涉仪206被布置为当物体300处于第二测量区域201时通过将束发射到物体300的另一目标表面302上来确定物体300在另一第一方向X上的距离。来自另一第一干涉仪105和另一第二干涉仪106所发射的束105.1，106.1的撞击在另一目标表面302上的束斑在另一第二方向Y上的相对位置的布置与来自另一第三干涉仪205和另一第四干涉仪206所发射的束205.1，206.1的撞击在另一目标表面302上的束斑在另一第二方向Y上的相对位置的布置不同。

在图6a中，另一位置测量***包括布置在第一测量区域1101中的另一第一干涉仪1105和另一第二干涉仪1106，用于通过将束发射到物体1300的另一目标表面1302上来确定物体1300在另一第一方向X上的距离。另一位置测量***还包括布置在第二测量区域1201中的另一第三干涉仪1205和另一第四干涉仪1206。另一第一干涉仪1105的束包括另一第一主束1105.1和另一第一次束1105.2，另一第二干涉仪1106的束包括另一第二主束1106.1和另一第二次束1106.2。在第二测量区域1201中，另一第三干涉仪1205的束包括另一第三主束1205.1和另一第三次束1205.2，以及另一第四干涉仪1206的束包括另一第四主束1206.1和另一第四次束1206.2。来自另一第一干涉仪1105和另一第二干涉仪1106所发射的束1105.1，1105.2，1106.1，1106.2的撞击在另一目标表面1302上的束斑在另一第二方向Y上的相对位置的布置与来自另一第三干涉仪1205和另一第四干涉仪1206所发射的束1205.1，1205.2，1206.1，1206.2的撞击在另一目标表面1302上的束斑在另一第二方向Y上的相对位置的布置不同。

在图8a中，另一位置测量***包括另一干涉仪***，其用于测量物体3300的位置，尤其是另一目标表面3302的位置。另一干涉仪***包括另一第一干涉仪3105，其被布置为通过将另一第一束3105.1和另一第二束3105.2发射在物体3300的另一目标表面3302上来确定另一第一方向X上的另一第一物体距离；以及另一第二干涉仪3106，其被布置为通过将另一第三束3106.1和另一第四束3106.2发射在物体3300的另一目标表面3302上来确定另一第一方向X上的另一第二物体距离。另一第一束3105.1、另一第二束3105.2、另一第三束3106.1和另一第四束3106.2在另一第二方向上彼此隔开，该另一第二方向与图8a的Y方向相对应。另一第三束3106.1在另一第二方向Y上被布置在另一第一束3105.1与另一第二束3105.2之间。另一第二束3105.2在另一第二方向Y上被布置在另一第三束3106.1与另一第四束3106.2之间。

在图5a、图6a和图8a所示的实施例中，另一位置测量***被体现为与相应附图所示的位置测量***相同；然而，这并非必需。另一位置测量***可以依据本发明的另一实施例或另一方面，或可以是不依据本发明的位置测量***。

在图5a、图6a和图8a所示的实施例中，另一位置测量***的另一第一方向X与位置测量***的第二方向X相对应，而另一位置测量***的另一第二方向Y与位置测量***的第一方向Y相对应。

另一位置测量***可以包括处理单元，该处理单元被布置为确定物体的另一目标表面在第一方向Y上的形状。在一个实施例中，另一位置测量***的处理单元和位置测量***的处理被并入单个处理原因或被体现为单个处理单元。

对于另一测量***，可以表述与方程式(5)至(8)相似的方程式，以便使用另一位置测量***确定物体在X方向上的距离和围绕Z轴(其垂直于图5a、图6a和图8a的纸张)的旋转Rz。位置测量***例如使用方程式(5)至(8)或与之类似的方程式确定物体在Y方向上的距离和围绕Z轴的旋转R_z。位置测量***和另一位置测量***的组合提供了4个干涉仪，用于确定物体的三个自由度，即，X方向上的距离、Y方向上的距离、以及围绕Z轴的旋转Rz。根据该组合，可以获得关于围绕Z轴的旋转R_z的冗余信息。所述冗余信息可以用于确定物体300，1300，3300的目标表面301，1301，3301和/或另一目标表面302，1302，3302的形状

一种包括位置测量***和另一位置测量***的这种组合的装置(例如，光刻装置)可以包括定位***，其被布置为定位物体300，1300，3300。该定位***可以包括控制算法，其被布置为基于位置测量***和另一位置测量***所确定的X方向上的距离、Y方向上的距离、以及围绕Z轴的旋转R_z来定位物体300，1300，3300。然后，关于围绕Z轴的旋转R_z的冗余信息可以用于确定物体300，1300，3300的目标表面301，1301，3301或另一目标表面302，1302，3302的形状。如此，即使在定位***调整物体300，1300，3300的位置时也可以确定所述形状。例如，位置***可以被布置为基于位置测量***的测量来自动调整物体300，1300，3300的位置。然后，导致两个干涉仪例如在单个测量区域中确定物体的相同距离的空间波长可以使得定位***确定物体被错误定位并且自动调整物体的位置。这导致位置测量***无法检测到所述测量实际上由目标表面的形状中的空间波长所引起。在这样的***中，本发明的两个方面均特别有利。

本文中已经对本发明的第一方面和第二方面进行了描述，以大体上确定目标表面301，1301，3301在第二方向X上的形状。在一个实施例中，物体300，1300，3300可以被布置为定位在垂直于图5a、图6a和图8a的纸张的第三方向Z上。如此，可以针对目标表面在第三方向上的多个位置来确定目标表面301，1301，3301在第二方向X上的形状。在一个实施例中，处理单元可以被布置为组合使用由处于不同位置的干涉仪在第三方向上所确定的物体距离，以确定目标表面301，1301，3301在第三方向上的形状。在一个实施例中，物体300，1300，3300可以被布置为围绕Y轴至少部分倾斜。然后，位置测量***可以(例如，通过确定与(1)至(8)相似的方程式)确定目标表面301，1301，3301在所述倾斜方向上的形状。在一个实施例中，在倾斜布置中确定的方程式可以与在非倾斜布置中确定的用于目标表面301，1301，3301的对应位置的方程式组合以提高精度。

应当指出，可以有利地组合本发明的第一方面和第二方面。例如，可以根据本发明的第二方面来体现根据本发明的第一方面的位置测量区域的第一测量区域和/或第二测量区域中的干涉仪。

尽管在本文中可以特别参考光刻装置在IC的制造中的使用，但是应当理解，本文中所描述的光刻装置可以具有其他应用。其他可能应用包括制造集成光学***、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。

尽管在该本文中可以特别参考在光刻装置的上下文中的本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用于其他装置。本发明的实施例可以形成掩模检查装置、计量装置、或测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案化设备)之类的物体的任何装置的一部分。这些装置通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管上文可能已经特别参考了在光学光刻的上下文中使用本发明的实施例，但是将会领会，在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻，并且可以用于其他应用，例如，压印光刻。

在上下文允许的情况下，本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。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存储或传输机器(例如，计算设备)可读取的形式的信息的任何机构。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；光学存储介质；闪存设备；电传播信号、光学传播信号、声学传播信号、或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。进一步地，固件、软件，例程、指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应当领会，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备产生，并且这样做，可能导致致动器或其他设备与现实世界互动。

虽然上文已经对本发明的特定实施例进行了描述，但是将会领会，本发明可以不同于所描述的方式来实践。上文的描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域的技术人员而言，将是显而易见的是，在不背离所阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims (10)

1.一种用于确定物体的位置的位置测量***，所述位置测量***包括：

·第一干涉仪和第二干涉仪，被布置为当所述物体处于第一测量区域时通过将束发射到所述物体的目标表面上来确定所述物体在第一方向上的距离；

·第三干涉仪和第四干涉仪，被布置为当所述物体处于第二测量区域时通过将束发射到所述物体的所述目标表面上来确定所述物体在所述第一方向上的距离；

其中来自所述第一干涉仪和所述第二干涉仪所发射的所述束的撞击在所述目标表面上的束斑在第二方向上的相对位置的布置与来自所述第三干涉仪和所述第四干涉仪所发射的所述束的撞击在所述目标表面上的束斑在所述第二方向上的相对位置的布置不同。

2.根据权利要求1所述的位置测量***，其中在所述第二方向上所述第一干涉仪所发射的束与所述第二干涉仪所发射的束之间的距离与在所述第二方向上所述第三干涉仪所发射的束与所述第四干涉仪所发射的束之间的距离不同。

3.根据权利要求2所述的位置测量***，其中所述第一干涉仪的所述束包括第一主束和第一次束，所述第二干涉仪的所述束包括第二主束和第二次束，所述第三干涉仪的所述束包括第三主束和第三次束，并且所述第四干涉仪的所述束包括第四主束和第四次束。

4.根据权利要求3所述的位置测量***，其中

·所述第一主束在所述第二方向上与所述第一次束隔开第一束距离，

·所述第一次束在所述第二方向上与所述第二主束隔开第二束距离，

·所述第二主束在所述第二方向上与所述第二次束隔开第三束距离，

·所述第三主束在所述第二方向上与所述第三次束隔开第四束距离

·所述第三次束在所述第二方向上与所述第四主束隔开第五束距离，以及

·所述第四主束在所述第二方向上与所述第四次束隔开第六束距离，

其中所述第一束距离和所述第四束距离、或所述第二束距离和所述第五束距离、或所述第三束距离和所述第六束距离中的至少一者彼此不同。

5.根据前述权利要求中一项或多项所述的位置测量***，还包括处理单元，所述处理单元被布置为基于所述第一干涉仪、所述第二干涉仪、所述第三干涉仪和所述第四干涉仪所确定的所述物体的距离来确定所述目标表面的形状。

6.根据权利要求5所述的位置测量***，其中所述处理单元被配置为确定当所述物体处于所述第一测量区域时相对于所述第一干涉仪和所述第二干涉仪的所述束以及当所述物体处于所述第二测量区域时相对于所述第三干涉仪和所述第四干涉仪的所述束的所述物体的所述目标表面在所述第二方向上的参考位置，并且所述处理单元被布置为基于所述确定的参考位置来确定所述目标表面的所述形状。

7.根据权利要求5或6所述的位置测量***，所述处理单元还被布置为：

·基于所述第一干涉仪和所述第二干涉仪在所述第一测量区域中所确定的所述物体的所述距离，确定所述目标表面的形状的第一空间波长轮廓，

·基于在所述第二测量区域中所确定的所述物体距离来确定所述目标表面的所述形状的第二空间波长轮廓，

·进行所述第一空间波长轮廓和所述第二空间波长轮廓的加权组合，其中权重系数基于所述第一空间波长轮廓和所述第二空间波长轮廓之间的差异。

8.根据权利要求5至7中一项或多项所述的位置测量***，其中所述处理单元被布置为在确定所述目标表面的所述形状时考虑设计数据。

9.一种光刻装置，包括

·根据权利要求1至8中一项或多项所述的位置测量***；

·掩模支撑件，用于保持具有图案的图案化设备；

·投影***，用于将所述图案投影到衬底上；以及

·衬底台，用于保持所述衬底，

其中所述衬底台包括所述物体。

10.一种校准用于定位物体的位置测量***的方法，所述方法包括以下步骤：

·将所述物体布置在第一测量区域中；

·在所述第一测量区域中沿第二方向移动所述物体，并且使用第一干涉仪确定所述物体在第一方向上的多个距离并且使用第二干涉仪确定所述物体在第一方向上的多个距离；

·将所述物体布置在第二测量区域中；

·在所述第二测量区域中沿所述第二方向移动所述物体，并且使用第三干涉仪确定所述物体在所述第一方向上的多个距离并且使用第四干涉仪确定所述物体在所述第一方向上的多个距离，其中所述第一干涉仪和所述第二干涉仪发射到所述物体的目标表面的束的布置与所述第三干涉仪和所述第四干涉仪发射到所述物体的所述目标表面上的束的布置不同；

·基于如由所述第一测量区域和所述第二测量区域中的所述干涉仪所确定的所述物体的所述多个距离来确定所述物体的所述目标表面的形状。

Images