光刻设备、定位系统以及定位方法

专利名称：光刻设备、定位系统以及定位方法
技术领域：
本发明 涉及一种光刻设备、用于光刻设备的定位系统以及用于光刻设备的定位方法。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上) 的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地 称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以 将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个 管芯)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀 齐IJ)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备 包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每 一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向) 扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部 分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到 所述衬底上。光刻设备可以包括一个或更多个可移动物体，例如前面提到的衬底台和/或图案 形成装置。可移动物体可以通过控制系统相对于框架(例如量测框架或基础框架)定位。 控制系统包括用以测量可移动物体的位置的测量系统、用以施加力给可移动物体的致动 器、和用以基于测量系统的输出提供驱动信号给致动器的控制器。一个重要的问题在于，如果控制系统由于例如供电中断或控制系统的部件失效的 原因而失效，该如何处理。在一些实施例中，应急策略是禁用控制系统，使得可移动物体和 框架之间的摩擦减小可移动物体的动能。然后在可移动物体与其周围物体碰撞时消耗所有 剩余动能。然而，在光刻设备的可能产出方面需求不断提高，因而对在有限空间内的可移动 物体的速度要求不断提高，位置精确度导致使用轻量的材料、敏感的部件、高的加速度以及 可移动物体和其周围物体之间小的间隔，这些导致紧凑的敏感系统。目前的应急策略在可 移动物体与其周围物体碰撞时不再能有效地防止可移动物体(和其周围物体)受到损坏。 如果可移动物体被损坏，这也意味着不希望的光刻设备的停机，以便修理或更换可移动物 体和/或修理昂贵的光刻设备。

发明内容
本发明旨在提供一种具有改进的应急策略的光刻设备。根据本发明的一实施例，提供一种用于光刻设备的定位系统，包括控制系统，用 于沿至少一个基本上平行于框架的方向定位所述光刻设备的可移动物体，所述控制系统包 括测量系统，其用于测量所述可移动物体的位置；致动器，其用于施加力到所述可移动物体；和控制器，其基于所述测量系统的输出提供驱动信号给所述致动器；和紧急制动系统， 其配置成确定所述控制系统的失效，并且当确定或如果确定所述失效，则禁用所述控制系 统并且对抗所述框架拉动所述可移动物体。 根据本发明的另一实施例，提供一种光刻设备，包括照射系统，其配置成调节辐 射束；支撑结构，其构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束 的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其构造成保持衬底；投影系 统，其配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和定位系统，其包括控 制系统，所述控制系统用于沿至少一个基本上平行于框架的方向定位所述光刻设备的可移 动物体，所述控制系统包括测量系统，所述测量系统用于测量所述可移动物体的位置；致 动器，所述致动器用于施加力到所述可移动物体；和控制器，所述控制器基于所述测量系统 的输出提供驱动信号到所述致动器；和紧急制动系统，所述紧急制动系统配置成确定所述 控制系统的失效，并且当确定或如果确定所述失效，则禁用所述控制系统并且对抗所述框 架拉动所述可移动物体。根据本发明的又一实施例，提供一种用于光刻设备的定位方法，包括沿至少一个 基本上平行于框架的方向通过控制系统定位所述光刻设备的可移动物体；通过紧急制动系 统确定所述控制系统的失效；和当确定或如果确定所述失效，通过所述紧急制动系统禁用 所述控制系统；并通过所述紧急制动系统对抗所述框架拉动所述可移动物体。


现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中在附图 中相应的附图标记表示相应的部件，且其中图1描述了根据本发明实施例的光刻设备；图2示出根据本发明另一实施例的光刻设备的示意图；图3示出根据本发明还一实施例的定位系统的示意图；和图4示出用以通过根据图3中的实施例的紧急制动系统减小可移动物体的动能的 不同方式的示意图。
具体实施例方式图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备LA。所述光刻设备包括 照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B (例如，紫外(UV)辐射或其他合适辐射)； 图案形成装置支撑结构或掩模支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例 如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相 连。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”，构造用于保持衬底(例 如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置 PW相连。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS配置 用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C (例如包括一根 或多根管芯)上。所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁 型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述图案形成装置支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及 诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述图案 形成装置支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。 所述图案形成装置支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动 的。所述图案形成装置支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投 影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形 成装置”同义。这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图 案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器 件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编 程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如 二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩 模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地 倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵 反射的辐射束。这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使 用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这 里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备 可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或 两个或更多的掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用 附加的台或支撑结构，或可以在一个或更多个台或支撑结构上执行预备步骤的同时，将一 个或更多个其它台或支撑结构用于曝光。光刻设备也可以是以下类型的，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的液 体(例如水)所覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液也可以施加到光刻设备 中的其它空间，例如施加到掩模和投影系统之间。浸没技术可用于增加投影系统的数值孔 径。本文中所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而仅仅意 味着在曝光期间液体处于投影系统和衬底之间。参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可 以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成 光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的 帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光 刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如 果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别 称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如 积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需 的均勻性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在掩模支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成 装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置 (例如，掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束聚焦到所述衬底W 的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器 或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位 于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以 将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射 束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。通常，可以通过形成所述第一定位 装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成 装置支撑结构(例如，掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的 一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的移动。在步 进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT可以仅与 短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记Ml、M2和衬底对准 标记P1、P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据 了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。 类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如，掩模)MA上的情况下，所述图案 形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT或“掩模支撑结 构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案 一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“衬底支撑结 构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最 大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT或“掩模支撑结 构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影 到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装 置支撑结构(例如，掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影系统PS 的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一 动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目 标部分的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑结构 (例如，掩模台)MT或“掩模支撑结构”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支 撑结构”进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模 式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模 式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的 无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。图2示出根据本发明实施例的例如用于图1中的光刻设备的定位系统LAPS的示 意图。光刻设备包括可移动物体M0，其沿基本上平行于框架FA的由箭头3所示的至少一个 方向是可移动的。定位系统LAPS包括用以定位可移动物体MO的控制系统CS。在该图中未 示出的是，控制系统CS包括用以测量可移动物体MO的位置的测量系统、用以施加力给可移 动物体MO的致动器、电源以及用以基于测量系统的输出提供驱动信号给致动器的控制器。通过控制系统CS对可移动物体MO的定位可以通过通信线路1来表示，其在该实 施例中通过开关2连接到可移动物体M0。开关2是硬件或软件开关。定位系统LAPS还包 括紧急制动系统EBS，其配置成确定控制系统CS的失效，和如果/当确定失效时，配置成禁 用(disable)控制系统CS并且对抗框架FA拉动可移动物体M0，下面将详细介绍。如图2所示，紧急制动系统EBS在方块6中确定控制系统CS是否失效。因此，紧 急制动系统EBS需要一些来自控制系统CS或任何其他监测控制系统CS的系统(未示出) 的输入。来自控制系统CS或监测系统的输入用箭头8示出。当紧急制动系统EBS确定控 制系统CS没有失效并且因此控制系统正确地工作，紧急制动系统将返回到方块6以再次确 定控制系统CS是否失效。以这种方式可以形成连续的确定回路，但是也应该认识到，控制 系统的失效是以不连续的瞬时间进行检测，例如每毫秒一次。控制系统CS会由于外部因素(例如功率耗尽/功耗高峰或由于例如通过人为按 下紧急按钮而启动的紧急关断)，或由于内部因素(例如控制系统CS的一个或更多个部件 失效)而失效。控制系统中的典型部件是电源、放大器、测量系统、计算机软件、通信线路 等。一旦控制系统CS失效，在方块6中通过紧急制动系统EBS而被探测，随后紧急制动系 统继续至方块7，指示控制系统CS的失效，紧急制动系统EBS将通过转换开关2而在方块 10中禁用控制系统CS。禁用作用通过指向开关2的箭头12表示。注意的是，禁用控制系统CS应该解释为紧急制动系统EBS对可移动物体MO的控 制而不是控制系统CS，这可以通过利用开关或软件程序的主动断路硬件部件或被动断路来 实现。在主动断路的情形中，需要紧急制动系统EBS的至少一个动作。需要主动断路的示 例为控制系统CS仍然能够施加力到可移动物体M0、但是不能正确地定位可移动物体MO的 情形。如果不断路控制系统CS将导致控制系统CS与紧急制动系统EBS之间的“竞争”，这 是不希望的，除非紧急制动系统EBS能补偿失效的控制系统CS。优选地，通过断开控制器和 致动器之间的通信，将控制系统CS与可移动物体断开。在被动断路的情形，即当控制系统CS失效，控制系统CS自动地与可移动物体MO 断开时，不需要紧急制动系统EBS的动作。这种情形的一个示例是，当供给控制系统的功率 被中断，即，EBS必须有所动作。优选地，控制系统主动与可移动物体断开，使得确保任何时候控制系统不再控制 可移动物体。在禁用控制系统CS之后，紧急制动系统EBS接管可移动物体MO的控制并且将随 后对抗框架FA拉动可移动物体M0，用方块14表示。拉动动作本身用虚线箭头18表示，并且通过紧急制动系统EBS启动的拉动动作用通信线路16表示。 拉动动作可以使用控制系统CS的致动器来完成，但也可以是紧急制动系统EBS包 括辅助致动器(未示出)、用以对抗框架拉动可移动物体。 拉动动作18将增大可移动物体MO和框架FA之间的摩擦力，由此较快地减小可移 动物体MO的动能并且减小可移动物体MO的制动距离。动能的减小会使得在可移动物体MO 与其周围物体碰撞之前可移动物体MO的完全停止，或至少在可移动物体MO碰撞之前优选 地被减速到光刻设备LA的可移动物体MO或其他部件的损坏被防止的程度。因为可移动物 体MO与其周围物体碰撞时保持的速度由可移动物体MO的位置、初始速度和加速度、拉力和 拉力方向以及方向来确定，紧急制动系统EBS的拉动动作18至少能够减少控制系统CS失 效时光刻设备LA发生损坏的几率，因此缩短光刻设备LA的不希望的停工时间。优选地，紧急制动系统EBS对抗框架FA拉动可移动物体M0，在这种方式中损坏的 几率被最小化。这例如可以通过对抗框架FA更用力地拉可移动物体MO或通过增大可移动 物体MO和框架FA之间的摩擦系数而增大可移动物体MO和框架FA之间的摩擦力来实现。在对抗框架FA拉动可移动物体MO之后，需要进一步的动作。进一步的动作可以 包括发送错误信号给操作者或操作系统，重新设定控制系统CS，或采取进一步的安全预防 措施。图3示出适于图1中光刻设备的根据本发明实施例的定位系统的示意图。定位 系统包括控制系统，其用以沿至少一个基本上平行于框架FR的方向23定位可移动物体 M02 ；和紧急制动系统，其配置用以确定控制系统的失效，并且当确定失效时，配置用以禁用 控制系统并且对抗框架FR拉动可移动物体M02。控制系统配置成相对于框架FR定位可移 动物体M02，但是还可以配置成相对于其他物体定位可移动物体。控制系统包括测量系统MS1，其配置成相对于框架FR上的参考点RP测量可移动物 体M02的位置P0S1。参考点RP可以是框架FR上的任何点，但是也可以是适于作为用于定 位可移动物体M02的原点的任何其他点。控制系统还包括致动器，在本实施例中是电磁致动器，其配置成提供力给可移动 物体M02。致动器具有位于框架FR中的定子部分ST、位于可移动物体M02内的转子部分RO 以及配置成基于驱动信号提供电力给致动器的功率放大器PA。在该实施例中，定子部分ST 包括永磁体，而转子部分RO包括连接到功率放大器PA的线圈。可选地，在相反的情形中， 其中线圈被置于定子部分ST中而磁体位于转子部分RO中，这也是可以的。在电磁致动器的测量系统MSl和功率放大器PA之间，提供控制器C以基于测量系 统MSl的输出提供驱动信号给致动器。控制器C和致动器两者都由电源PWR提供电力。电 源PWR从电力线PL上的电力网(powergrid)提取电力。控制系统会由于测量系统MSl的失效、控制器C的失效、电源线PL中的电力高峰 /功率耗尽(外部因素)或由电源PWR的失效带来的电力中断(内部原因)以及前面提到 的控制系统的部件之间的通信线路的失效而失效。紧急制动系统包括备用测量系统MS2，其用以相对于参考点RP或任何其他参考点 测量可移动物体的位置P0S2。
紧急制动系统还包括备用控制系统BCS，其配置成将备用测量系统MS2的输出与 控制系统的输出对比，在这种情况下控制器C的输出用以确定控制系统是否失效。备用控制系统BCS还配置成如果控制系统失效提供驱动信号给致动器、以对抗框架FR拉动可移动 物体M02。备用控制系统BCS在本实施例中也通过电源PWR提供电力，但是也可以具有其自 己的不依赖于于电源PWR的电源。可选地，备用控制系统BCS可以配置成提供驱动信号给 连接到致动器的备用功率放大器。辅助致动器AU对抗框架FR拉动可移动物体M02。在致 动器失效的情形中这是有利的。辅助致动器AU可以包括与致动器的定子ST内的永磁体协 作或配合的线圈。紧急制动系统还包括备用电源BP、BP2,以在电源PWR或电源线PL失效的情况下 提供电力给电磁致动器的备用控制系统BCS和功率放大器PA。这里备用电源BP，BP2被显 示为电容，但是它们可以采用不依赖于常规电源PWR(例如电池)的任何形式。本实施例中的备用应急系统通过对比所测量的位置P0S2和控制器C的控制状态 确定控制系统的失效。可以具有多种方法来确定失效。一个示例是，当可移动物体M02的 所需位置与所测位置偏离太多时，确定控制系统的失效。可允许的偏离可以是基于控制器 或控制系统的规格的预定值。另一示例是，当不再接收到来自控制器C的信号时，确定控制 系统失效。可选地或附加地，控制系统的失效还可以通过下面的方法确定监测可移动物体 的位置量，例如位置、速度或加速度，优选地，监测多个位置量，使得可以通过观察位置量本 身和探测数据中的意外的跳跃来探测误差，或通过对比不同的位置量来探测误差，这能够 有利地确定可移动物体M02是否真正仍然位于原位；测量电源的功率水平是否在预定值以 上；例如通过切换(toggling)数据检查例如备用控制系统和功率放大器之间的通信线路; 以及优选地，基于可移动物体的位置量检查软件输出，以观察软件是否仍然运行。本领域技术人员将可以认识到，依赖于控制系统的部件和不同的失效机制，存在 多种方法来探测控制系统的失效。备用控制系统BCS还可以配置成确定备用测量系统MS2的失效。在备用测量系统 MS2失效的情形中，当控制系统失效，紧急制动系统应该不干涉，因为这会使情况更恶化。在 这种情况下，正常/默认的控制系统将M0带入零动能状态。在本实施例中，功率放大器PA设置有双输入。基于来自备用控制系统BCS的信号， 功率放大器切换到右输入，使得在控制系统适当地运行时，功率放大器PA基于控制器C的 输出运行，并且在控制系统失效的情况下，功率放大器PA切换到备用控制系统BCS，使得功 率放大器基于备用控制系统BCS的输出运行。在这种方式中，紧急制动系统使控制器与致 动器断开，使得控制系统不再能够定位可移动物体M02。下面将参照图4描述备用控制系统BCS能够驱动致动器或辅助致动器的多种方法。图4示出通过图3中的备用控制系统BCS驱动致动器的多种方法，但是其可以应 用到本发明的其他实施例中。为了简明，附图标记和字母与图3中的实施例所用的相同。 图4示出备用控制系统BCS提供驱动信号给致动器的情形，但是这可以应用到备用控制系 统BCS提供驱动信号到辅助致动器的情形。图4示出5个不同的情形SI、S2、S3、S4以及S5。情形S1为，可移动物体M02不 与框架FR接触的情形，因为包括定子部分ST和转子部分R0的电磁致动器以通过控制系统 以可移动物体M02悬浮的方式驱动。情形S1显示恰好在控制系统失效之后且紧急制动系
10统接管可移动物体M02的位置控制之前的时刻的可移动物体。在本示例中，可移动物体M02 具有向右的运动方向DM。这里可移动物体M02包括滑动足SF形式的布置在可移动物体M02和框架FR之间 的两个滑动元件。滑动足SF被设计成提供可预测的摩擦行为，优选地甚至在框架FR被浸 没式光刻工艺带来的一层水或其他液体覆盖的情形中也可以提供可预测的摩擦行为。另 一方面，滑动足必须设计成耐磨损或至少产生的颗粒可以容易地通过框架中的清洁系统捕 获。优选地，滑动足由PEEK(聚芳基醚酮)制成。图3中的备用控制系统BCS可以配置成被动等待，直到可移动物体M02由于例如 重力与框架FR接触，之后对抗框架FR拉动可移动物体M02。在这种情形中，情形S3跟随情 形Sl。当可移动物体M02与框架FR接触，备用控制系统BCS提供驱动信号给致动器，使得 朝向框架FR施加第二拉力PF2到可移动物体M02。第二拉力PF2将导致滑动足SF和框架 FR之间的摩擦力，用摩擦力FFl和FF2表示。因为摩擦力FFl和FF2的方向与运动方向DM 相反，可移动物体M02的动能被减小并且碰撞的几率被减小。如果可移动物体M02与其周 围物体碰撞，则可移动物体M02的速度优选被减速到足够慢以便不会引起严重的损坏。在探测到控制系统失效之后，可以以特定(恒定)的时间间隔应用第二拉力PF2， 但是因为可移动物体与框架之间的距离是可变的，优选基本上在可移动物体接触框架时应 用第二拉力，使得由于第二拉力引起的可移动物体的减速能尽快地开始，从而减小可移动 物体和其周围物体碰撞的可能性。附加地，备用控制系统BCS可以提供驱动信号给致动器，使得可移动物体M02已经被拉向框架FR，同时仍然处于悬浮，即当框架FR和可移动物体M02之间没有接触时。这在 图中被示成情形S2，其将跟随情形Si，但是在情形S3之前发生。在情形S2中，致动器朝向 框架FR施加第一拉力PFl到可移动物体M02。这将缩短可移动物体M02在空气中的时间， 并且将因此导致可移动物体M02更迅速地与框架FR接触，使得更快地施加摩擦力FFl和 FF2，由此在较早的阶段减小可移动物体M02的动能。在大多数情况下，第一拉力PFl小于 第二拉力PF2，这是因为可移动物体M02和框架FR之间的冲击应该使得没有由于(再)校 准带来的机器可用性的损坏或损失，同时摩擦力FFl和FF2应该优选尽可能高以最小化碰 撞的几率。要注意的是，正如本领域技术人员理解的，增大第二拉力PF2将导致摩擦力FFl 和FF2增大。滑动足SF是有利的，因为它们提供可移动物体M02和框架FR之间的可预测的摩 擦行为。滑动足还可以设计成具有特定的磨损特性和颗粒产生特性，这在低压/真空环境 中可以是有利的。在优选的实施例中，第一(如果可应用)和第二拉力PFl和PF2的方向相对于运 动方向DM是倾斜的，使得第一和第二拉力PFl和PF2部分地与运动方向DM反向。在这种 方式中，可以保证没有由于交换误差带来的在可移动物体M02的运动方向DM上的作用力， 这可能是使用备用测量系统MS2的结果，其中备用测量系统MS2优选用于电磁致动器的交 换，并且与用于在正常运行过程中的交换的控制系统的测量系统MSl相比，备用测量系统 MS2的精确度低。附加地，备用控制系统BCS可以配置成驱动致动器，使得施加与运动方向DM反向 的力到可移动物体M02。这种情形结合情形S4和S5中的第一拉力PFl示出。在那种情形中，情形的次序是第一情形S1，跟着分别是情形S4和S5。在情形S4中，示出水平力HF1，同时可移动物体M02仍然处于空气中，水平力HF1 与运动方向DM相反。这是有利的，因为在可移动物体M02仍然处于空气中的同时力HF1已 经减小了可移动物体M02的速度，因此已经减小了可移动物体M02的动能，使得可移动物体 M02可以较早地完全被停止，或至少碰撞的可能性被减低，并且当可移动物体M02碰撞时， 速度优选是足够小以致不会引起损坏。如情形S5示出的，当可移动物体M02与框架FR接触时，应用相同的力HF2到可移 动物体M02。水平力HF1和第二拉力PF2带来的摩擦力FF1，FF2的方向都与运动方向DM 相反，使得沿与运动方向DM相反的方向作用的总的力增大，由此减小了在较高速度下的动 能。优选地，当可移动物体M02相对于框架FR已经完全停止时，或可选地当速度低于预定 值时，水平力HF1被消除，以便避免可移动物体沿相反的方向加速。在正常运行过程中可移动物体M02从不悬浮也是可以的，这种情况下仅应用情形 S3 禾口 S5。还要注意的是，图4中的情形还应用于包括其中不含电磁致动器的实施例的本发 明的其他实施例。将可移动物体拉向框架可以例如采用空气轴承来实现。可移动物体可以是光刻设备的任何可移动部分，但是优选是光刻设备的衬底台或 图案形成装置。如果使用，也适用于支撑衬底或图案形成装置的支撑结构。上面的实施例还适于可移动物体和以多于一个自由度、但平行于框架定位可移动 物体的对应的控制系统。为了简要起见，图中的实施例仅示出一个自由度的情形。本发明 的原理在最复杂的情况下也不会改变。如果可移动物体在多于一个自由度上被定位，例如 被定位在平行于框架的平面内，则存在一种情形可移动物体沿一个方向移动，并且紧急制 动系统降低速度。在这种情形中，优选拉力方向上的误差足够小以避免在垂直于运动方向 的方向上存在力的分量，并且可移动物体沿那个方向被加速。还可以是，探测在垂直于运动 方向的方向上的加速度，并且基于这些信息调整拉力的方向。尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造ICs，但应当理解这 里所述的光刻设备可以有制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件的其他的应用， 例如，集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜 磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用 的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这 里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到 衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用 的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处 理一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含 多个已处理层的衬底。尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例， 但应该理解的是，本发明可以用于其它应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局 限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可 以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁 辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射 (例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(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。在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何 一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是，本发明可以以 与上述不同的形式实现。例如本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个 或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数 据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在 不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。
权利要求
一种用于光刻设备的定位系统，所述定位系统包括控制系统，其配置用于沿至少一个基本上平行于框架的方向定位所述光刻设备的可移动物体，所述控制系统包括测量系统，其配置成测量所述可移动物体的位置，致动器，其配置成施加力到所述可移动物体，和控制器，其配置成基于所述测量系统的输出提供驱动信号给所述致动器；和紧急制动系统，其配置成确定所述控制系统的失效，并且如果确定所述失效，则禁用所述控制系统并且对抗所述框架拉动所述可移动物体。
2.如权利要求1所述的定位系统，其中所述紧急制动系统包括 备用测量系统，其配置成测量所述可移动物体的位置；备用电源，其配置成提供电力给所述致动器；和备用控制系统，其配置成比较所述备用测量系统的输出和所述控制系统的输出、以便 确定所述控制系统的失效，并且如果确定所述失效，则提供驱动信号给所述致动器、以对抗 所述框架拉动所述可移动物体。
3.如权利要求1所述的定位系统，其中所述紧急制动系统包括 备用测量系统，其配置成测量所述可移动物体的位置； 辅助致动器，其配置成施加力到所述可移动物体；和备用控制系统，其配置成比较所述备用测量系统的输出和所述控制系统的输出、以便 确定所述控制系统的失效，并且如果确定所述失效，则提供驱动信号给所述辅助致动器、以 对抗所述框架拉动所述可移动物体。
4.如权利要求2所述的定位系统，其中所述备用控制系统配置成如果确定所述失效， 则施加沿基本上与所述可移动物体的运动方向相反的方向的力到所述可移动物体。
5.如权利要求2所述的定位系统，其中所述控制系统配置成用所述致动器使所述可移 动物体悬浮，并且如果确定所述失效，则所述备用控制系统配置成当所述可移动物体不与所述框架接触时，施加朝向所述框架的第一拉力到所述可移动 物体；和当所述可移动物体与所述框架接触时，施加朝向所述框架的第二拉力到所述可移动物体。
6.如权利要求5所述的定位系统，其中所述第一和第二拉力朝向所述框架倾斜地取向 并且沿与所述可移动物体的运动方向相反的方向。
7.如权利要求1所述的定位系统，其中所述紧急制动系统包括滑动元件，所述滑动元 件布置在所述可移动物体和所述框架之间。
8.如权利要求1所述的定位系统，其中所述可移动物体能够沿基本上平行于所述框架 的两个方向、由所述控制系统定位。
9.一种光刻设备，包括照射系统，其配置成调节辐射束；支撑结构，其构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束 的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其构造成保持衬底；投影系统，其配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和 定位系统，其包括控制系统，所述控制系统配置成沿至少一个基本上平行于框架的方向定位所述光刻设 备的可移动物体，所述控制系统包括测量系统，所述测量系统配置成测量所述可移动物体的位置， 致动器，所述致动器配置成施加力到所述可移动物体，和 控制器，所述控制器配置成基于所述测量系统的输出提供驱 动信号到所述致动器；和紧急制动系统，所述紧急制动系统配置成确定所述控制系统的失效，并且如果确定所 述失效，则禁用所述控制系统并且对抗所述框架拉动所述可移动物体。
10.如权利要求9所述的光刻设备，其中可移动物体是所述衬底台。
11.一种用于光刻设备的定位方法，所述方法包括步骤沿至少一个基本上平行于框架的方向、通过控制系统定位所述光刻设备的可移动物体；通过紧急制动系统确定所述控制系统的失效；和如果确定所述失效，则通过所述紧急制动系统禁用所述控制系统，并且通过所述紧急 制动系统对抗所述框架拉动所述可移动物体。
12.如权利要求11所述的定位方法，包括步骤通过所述紧急制动系统的备用测量系统测量所述可移动物体的位置； 通过所述紧急制动系统的备用控制系统确定所述控制系统的失效；和 通过备用控制系统提供驱动信号给致动器，所述致动器布置成施加力给所述可移动物 体，以对抗所述框架拉动所述可移动物体。
13.如权利要求12所述的定位方法，包括步骤如果确定所述失效，通过所述备用控制 系统沿基本上与所述可移动物体的运动方向相反的方向施加力到所述可移动物体。
14.如权利要求12所述的定位方法，包括步骤 通过所述控制系统使所述可移动物体悬浮；和如果确定所述失效，则当所述可移动物体不与所述框架接触时通过所述备用控制系 统施加朝向所述框架的第一拉力到所述可移动物体，和当所述可移动物体与所述框架接触 时，通过所述备用控制系统施加朝向所述框架的第二拉力到所述可移动物体。
15.如权利要求14所述的定位方法，其中所述第一和第二拉力朝向所述框架倾斜地取 向并且沿与所述可移动物体的运动方向相反的方向。
16.如权利要求11所述的定位方法，其中所述可移动物体是衬底台。
全文摘要
本发明提供一种光刻设备、定位系统和定位方法。具体地，一种用于光刻设备的定位系统，包括控制系统，用于沿至少一个基本上平行于框架的方向定位所述光刻设备的可移动物体，所述控制系统包括测量系统，用于测量所述可移动物体的位置；致动器，用于施加力到所述可移动物体；和控制器，用于基于所述测量系统的输出提供驱动信号给所述致动器；和紧急制动系统，其配置成确定所述控制系统的失效，并且如果确定所述失效，禁用所述控制系统并且对抗所述框架拉动所述可移动物体。
文档编号G03F7/20GK101866115SQ20101016146
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月15日
发明者E·M·J·斯密特思 申请人:Asml荷兰有限公司