[发明专利]位置测量系统、干涉仪系统和光刻装置

说明书

本发明提供了一种用于确定物体的位置的位置测量系统，该位置测量系统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。位置测量系统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。

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系统的技术领域。

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系统。位置测量系统测量保持衬底的衬底台的位置。典型的位置测量系统例如包括基于编码器的测量系统或基于干涉仪的测量系统。在后一种情况下，位置测量系统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系统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。