量测装置和光刻装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年5月4日提交的EP申请21171975.2的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及可用于例如通过光刻技术制造设备的方法和装置以及使用光刻技术制造设备的方法。更具体地，本发明涉及量测传感器，诸如位置传感器。

背景技术

光刻装置是将期望图案施加到衬底上(通常，施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况下，图案形成装置可以被用来生成要形成在IC的个体层上的电路图案，该图案形成装置可替代地被称为掩模或掩模版。该图案可以转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯、或几个管芯)上。图案转印通常是经由成像到设在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般而言，单个衬底将包含经连续图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常被称为“场”。

在制造复杂设备时，通常执行许多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻装置的性能的一个关键方面是：能够相对于(由相同的装置或不同的光刻装置)在先前层中放置的特征来恰当地且准确地放置所施加的图案。为此目的，衬底设有一个或多个对准标记集合。每个标记都是一种其中稍后可以使用位置传感器(通常，光学位置传感器)测量其位置的结构。光刻装置包括一个或多个对准传感器，通过该一个或多个对准传感器，可以准确地测量标记在衬底上的位置。不同类型的标记和不同类型的对准传感器已知来自不同的制造商和同一制造商的不同产品。

在其他应用中，量测传感器用于测量(抗蚀剂中的和/或蚀刻之后的)衬底上的经曝光的结构。一种快速的非侵入形式的专用检查工具是散射仪，其中辐射射束被引导到衬底的表面上的目标上，并且测量经散射或反射的射束的特性。已知散射仪的示例包括US2006033921A1和US2010201963A1中描述的类型的角度分辨散射仪。除了通过重构来测量特征形状之外，还可以使用这样的装置来测量基于衍射的套刻，如所公开的专利申请US2006066855A1中所描述的。使用衍射级的暗场成像进行的基于衍射的套刻量测使得能够在较小目标上进行套刻测量。可以在国际专利申请WO2009/078708和WO 2009/106279中找到暗场成像量测的示例，这些文献通过引用整体并入本文。已经在所公开的专利出版物US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A和WO2013178422A1中对该技术的其他发展进行了描述。这些目标可以小于照射斑点，并且可以被晶片上的产品结构包围。使用复合光栅目标可以在一个图像中测量多个光栅。所有这些申请的内容也通过引用并入本文。

在诸如对准或套刻量测等的许多量测应用中，期望在尽可能快的时间内测量尽可能多的目标/对准标记。这使得能够在无需影响生产量的情况下更好地捕获和模型化高阶失真和效果。如此，期望能够在相同的时间尺度内测量与现有量测装置相同的更多目标/标记的量测装置。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种并行量测传感器系统，包括参考框架；以及多个集成光学器件传感器头，每个集成光学器件传感器头被配置为执行独立测量；其中集成光学器件传感器头中的每个集成光学器件传感器头能够操作以测量其相对于参考框架的位置。

通过考虑下文所描述的实施例，将理解本发明的上述和其他方面。

附图说明

现在，参考附图，仅通过示例对本发明的实施例进行描述，其中

图1描绘了光刻装置；

图2示意性地图示了图1的装置中的测量过程和曝光过程；

图3示意性地描绘了根据实施例的并行量测传感器系统；

图4示意性地描绘了如图3所描绘的并行量测传感器系统的(a)(局部)俯视图、(b)正视图和(c)侧视图；

图5示意性地描绘了如图3所描绘的并行量测传感器系统的(a)(局部)顶视图、(b)正视图和(c)侧视图，并且图示了致动细节；以及

图6示意性地描绘了将光纤光学耦合到传感器头芯片的三种备选光纤耦合机构。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，提供其中可以实现本发明的实施例的示例环境具有指导意义。

图1示意性地描绘了光刻装置LA。该光刻装置LA包括照射系统(照射器)IL、图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT、两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb、以及投射系统(例如，折射投射透镜系统)PS，该照射系统IL被配置为调节辐射射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)；该图案形成装置支撑件或支撑结构MT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来准确定位图案形成装置MA；每个衬底台被构造为保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数准确定位衬底；以及该投射系统被配置为将通过图案形成装置MA赋予辐射射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。参考框架RF连接各个部件，并且用作用于设置和测量图案形成装置和衬底以及它们上的特征的位置的参考。

照射系统可以包括用于引导、整形或控制辐射的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、静电光学部件或其他类型的光学部件，或其任何组合。

图案形成装置支撑件MT以取决于图案形成装置的方位、光刻装置的设计和其他条件的方式保持图案形成装置，诸如例如，图案形成装置是否保持在真空环境中。图案形成装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件MT可以是例如框架或台，该框架或台可以根据需要固定或移动。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置(例如，相对于投射系统)处于期望位置。

本文中使用的术语“图案形成装置”应当以广义方式被解释为是指可以被用来在辐射射束的横截面中向辐射射束赋予图案(诸如以在衬底的目标部分中产生图案)的任何设备。应当指出，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则赋予辐射射束的图案可能并非完全与衬底的目标部分中的期望图案相对应。通常，赋予辐射射束的图案将与在目标部分中产生的设备(诸如集成电路)中的特定功能层相对应。

如本文中所描绘的，该装置为透射型装置(例如，采用透射图案形成装置)。可替代地，该装置可以为反射型装置(例如，采用如上文所提及的类型的可编程反射镜阵列、或采用反射掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。本文中的术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以被视为与更通用的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可以被解释为是指以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案形成装置的设备。

视正在被使用的曝光辐射和/或诸如使用浸没液体或使用真空之类的其他因素的情况而定，本文中所使用的术语“投射系统”PS应当以广义方式被解释为涵盖各种类型的投射系统，包括折射光学系统、反射光学系统、反射折射光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和/或静电光学系统、或其任何组合。本文中术语“投射透镜”的任何使用可以被认为与更通用术语“投射系统”同义。

光刻装置也可以是这样的类型，其中衬底的至少一部分可以被折射率相对较高的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加到光刻装置中的其他空间，例如，掩模与投射系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投射系统的数值孔径。

操作时，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射射束。源和光刻装置可以是分开的实体，例如，当源是准分子激光器时。在这种情况下，源不被认为形成光刻装置的一部分，并且辐射射束借助于射束输送系统BD从源SO传递到照射器IL，该射束输送系统包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻装置的组成部分。如果需要，则源SO和照射器IL以及射束输送系统BD可以被称为辐射系统。

例如，照射器IL可以包括用于调整辐射射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和会聚器CO。照射器可以用于调节辐射射束，使其横截面具有期望均匀性和强度分布。

辐射射束B入射在保持在图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，并且通过图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射射束B穿过投射系统PS，该投射系统PS将射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉设备、线性编码器、2D编码器或电容式传感器)，可以准确移动衬底台WTa或WTb，例如，以便在辐射射束B的路径中定位不同的目标部分C。同样，第一定位器PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘)可以被用来(例如，在从掩模库机械取回之后或在扫描期间)相对于辐射射束B的路径准确定位图案形成装置(例如，掩模)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(例如，掩模)MA和衬底W。尽管如所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些标记被称为划线对准标记)。同样，在图案形成装置(例如，掩模)MA上设置多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。小对准标记也可以包括在设备特征中的管芯内，在这种情况下，期望标记尽可能小，并且无需与相邻特征不同的任何成像或处理条件。下文对检测对准标记的对准系统进行进一步描述。

所描绘的装置可以用于多种模式。在扫描模式下，对图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT进行同步扫描，同时赋予辐射射束的图案被投射到目标部分C上(即，单个动态曝光)。可以由投射系统PS的放大倍数(缩小倍数)和图像反转特点来确定衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了目标部分在单个动态曝光中(沿非扫描方向)的宽度，而扫描运动的长度决定了目标部分(沿扫描方向)的高度。其他类型的光刻装置和操作模式也是可能的，这在本领域中是众所周知的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案形成装置保持静止，但图案发生改变，并且移动或扫描衬底台WT。

还可以采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变化。

光刻装置LA是所谓的双载物台类型，具有两个衬底台WTa和WTb以及其中衬底台可以在它们之间交换的两个站：曝光站EXP和测量站MEA。虽然一个衬底台上的一个衬底在曝光站处正在曝光，但是另一衬底可以在测量站处装载到另一衬底台上，或可以进行各种准备步骤。这使得能够大大增加装置的生产量。准备步骤可以包括：使用水平传感器LS绘制衬底的表面高度轮廓；以及使用对准传感器AS测量对准标记在衬底上的位置。如果位置传感器IF在测量站和曝光站的同时不能测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站处跟踪衬底台相对于参考框架RF的位置。代替所示的双载物台布置，其他布置是已知的并且是可用的。例如，已知其中提供衬底台和测量台的其他光刻装置。当执行准备测量时，将它们对接在一起，然后，在衬底台经历曝光的同时，解除对接。

图2图示了在图1的双载物台装置中曝光衬底W上的目标部分(例如，管芯)的步骤。虚线框内的左手侧是在测量站MEA处执行的步骤，而右手侧示出了在曝光站EXP处所执行的步骤。如上所述，衬底台WTa、WTb中的一个衬底台有时会在曝光站处，同时另一衬底台会在测量站处。为了本描述的目的，假设衬底W已经被装载到曝光站中。在步骤200处，通过未示出的机构将新衬底W'装载到装置上。为了增加光刻装置的生产量，对这两个衬底进行并行处理。

首先，参考新装载的衬底W'，这可能是一个先前未经处理的衬底，其使用新光刻胶制备以用于装置中的首次曝光。然而，一般而言，所描述的光刻过程将仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，使得衬底W'已经通过该装置和/或其他光刻装置好几次了，并且可能还要经历后续过程。具体地，对于提高套刻性能的问题，任务是确保在已经经历了一个或多个图案化和处理循环的衬底上的正确位置处施加新图案。这些处理步骤逐渐在衬底中引入必须被测量和校正的失真，以实现令人满意的套刻性能。

如之前所提及的，可以在其他光刻装置中执行先前和/或后续的图案化步骤，甚至可以在不同类型的光刻装置中执行先前和/或后续的图案化步骤。例如，与要求较低的其他层相比，器件制造过程中在诸如分辨率和套刻等之类的参数方面要求苛刻的一些层可以在更为先进的光刻工具中执行。因此，一些层可能在浸没式光刻工具中曝光，而另一些层则在‘干燥’工具中曝光。一些层可以曝光在以DUV波长工作的工具中，而另一些层使用EUV波长辐射曝光。

在202处，使用衬底标记P1等和图像传感器(未示出)的对准测量被用来测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。另外，将使用对准传感器AS测量衬底W'两端的几个对准标记。在一个实施例中，这些测量用于建立“晶片栅格”，该晶片栅格非常准确地映射衬底上的标记分布，包括相对于标称矩形栅格的任何失真在内。

在步骤204处，还使用水平传感器LS测量晶片高度(Z)相对于X-Y位置的映射。通常，高度映射仅用于准确聚焦经曝光的图案。另外，它还可以用于其他目的。

当装载衬底W'时，接收配置方案数据206，该配置方案数据206定义了要执行的曝光、还有晶片的特性、以及先前所制作的并且要在其上制作的图案。将在202、204处进行的晶片位置、晶片栅格和高度映射的测量添加在这些配置方案数据中，使得可以将整个配置方案和测量数据集合208传递到曝光站EXP。对准数据的测量例如包括对准目标的X位置和Y位置，以与作为光刻过程的产品的产品图案呈固定或名义上固定的关系来形成该对准目标的X位置和Y位置。仅在曝光前获取的这些对准数据，用于生成对准模型，该对准模型具有将模型拟合到数据的参数。这些参数和对准模型将在曝光操作期间用于校正应用于当前光刻步骤的图案的位置。使用中的模型对所测量的位置之间的位置偏差进行插值。传统的对准模型可能包括四个参数、五个参数或六个参数，它们一起以不同维度定义‘理想’栅格的平移、旋转和缩放。已知使用更多参数的高级模型。

在210处，调换晶片W'和W，使得经测量的衬底W'成为进入曝光站EXP的衬底W。在图1的示例装置中，通过交换装置内的支撑件WTa和WTb来执行这种调换，使得衬底W、W'保持准确夹紧并定位在这些支撑件上，以保留衬底台与衬底本身之间的相对对准。因而，一旦调换了台，利用衬底W(前一W')的测量信息202、204以控制曝光步骤所需要的全部是：确定投射系统PS与衬底台WTb(前一WTa)之间的相对位置。在步骤212处，使用掩模对准标记M1、M2来执行掩模对准。在步骤214、216、218中，在衬底W上的连续目标位置处施加扫描运动和辐射脉冲，以便完成对若干个图案的曝光。

通过在执行曝光步骤时使用在测量站获得的对准数据和高度映射，这些图案相对于期望位置准确地对准，尤其是相对于先前放置在同一衬底上的特征准确对准。在步骤220处，将现在标签为W”的经曝光的衬底从装置中卸载，以根据经曝光的图案进行蚀刻或其他过程。

本领域技术人员应当了解，上述描述是对真实制造情形的一个示例中所牵涉到的若干个非常详细的步骤的简化概述。例如，使用相同或不同的标记，通常会存在不同的粗略测量阶段和精细测量阶段，而非在单次过程中测量对准。可以在高度测量之前或之后执行或交替执行粗略对准测量步骤和/或精细对准测量步骤。

测量每个晶片上越来越多的量测标记(例如，在对准和套刻量测中)以实现更好的校正，从而提高套刻性能的愿望越来越强烈。当前，大多数对准和套刻传感器是单个传感器头类型。目前的传感器头设计意味着难以在量测工具中容纳多于一个这样的传感器头。传感器头通常都太大，无法有效地彼此相邻定位。此外，它们还过于昂贵。如此，对数目增加的标记进行测量需要单个传感器头更快地测量每个对准标记和/或每个晶片有更多的测量时间。然而，测量速度始终存在实际限制，而生产量要求意味着测量时间不能增加太多，甚至根本不能增加。这样做的后果意味着，针对(在线)对准量测，每个晶片的可以被测量的对准标记的数目存在有效的实际限制。

然而，与在测量典型数目的标记时可能被捕获的频率相比，在更高的空间频率下发生显著的晶片变形。一个特定示例是由于晶片加载栅格引起的变形(由于将晶片装载到晶片载物台上而导致的卡持变形)。这种变形按场大小的尺度(例如，厘米的量级)发生，并且需要数百个对准标记以充分捕获。此外，预计通过测量更多的标记将更好地捕获其他变形。

集成光学器件是一种新兴技术，该新兴技术可以通过在芯片上制造传感器来实现小型廉价的光学传感器。这种集成光学器件电路比传统的对准传感器系统更便宜且更小。另外，它们以光刻准确性印刷，因此预期具有良好的传感器对传感器匹配。

因此，提出了一种并行量测传感器系统，该并行量测传感器系统在传感器头阵列中使用多个集成光学器件传感器头。这种并行量测传感器系统能够以可接受速度(例如，相对于目前传感器，其生产量是中间的)测量超过200个对准标记、300个对准标记、400个对准标记或500个对准标记或其他量测目标。

下文所详细描述的并行量测传感器系统主要在并行对准传感器系统的上下文中进行描述，该并行量测传感器系统用于在对晶片执行曝光之前执行该晶片对准(例如，在线晶片对准)。然而，应当领会和理解，对准仅是本文中的教导适用的一种量测应用。本文中所公开的并行量测传感器系统可以用于测量其他应用的其他目标(例如，套刻量测、聚焦量测、临界尺寸量测等)。如此，本文中所公开的并行量测传感器系统可以用于目前使用现有散射计或干涉仪传感器的任何量测应用，具体地，在集成电路制造和/或其监测的上下文中。

由于若干种原因，所以使这些集成光学器件传感器头并行放置为并行量测系统既不是简单易行的，也是重要的。首先，由于场大小并不标准并且可能随批次而改变，所以非常期望适应不同的场大小。这暗示着每个传感器头应当可以在合适范围内移动，例如，至少30mm。此外，每个集成光学器件传感器头(例如，在6个自由度内)的位置应当在与对准标记的位置相同的准确性内(例如，0.1nm内)是已知的。附加地，传感器头的位置应当彼此靠近定位，这就给与这些集成光学器件传感器头的光学输入/输出连接带了了挑战。将描述解决这些问题的若干个实施例。

图3示出了根据一个实施例提出的并行量测系统。在该实施例中，九个集成光学器件传感器头IOSH被示出在形成传感器载物台布置的1D传感器头阵列SHA中。还示出了量测框架MF或参考框架的一部分，该量测框架MF或参考框架支撑集成光学器件传感器头IOSH并且为其提供参考。集成光学器件传感器头IOSH位于一列中，其中相邻头之间的间隔介于2mm与30mm之间、介于5mm与20mm之间、介于7mm与15mm之间、或近似10mm。传感器头可以在Y方向上移动以适应晶片W上的不同场F大小。当然，每列或1D阵列的集成光学器件传感器头IOSH的数目可以不同于9；例如，传感器头阵列SHA可以包括3至20个集成光学器件传感器头IOSH、5至15个集成光学器件传感器头IOSH、或7至12个集成光学器件传感器头IOSH。

附加地，可以通过提供一个或多个附加列或1D或2D传感器头阵列SHA来实现更多的并行化。在这种实施例中，附加列或1D/2D传感器头阵列SHA中的每个附加列或1D/2D传感器头阵列SHA都可以包括其自己的传感器载物台布置(即，量测系统可以包括两个或更多个分开的载物台布置，每个载物台布置包括不同的多个集成光学器件传感器头IOSH，诸如1D阵列或2D阵列的传感器头)。在本公开的上下文中，传感器载物台布置可以包括多个集成光学器件传感器头IOSH，该集成光学器件传感器头IOSH作为一组一起在晶片上方可移动或可致动，因此可以包括实现该致动的必要致动器。在该载物台布置/每个载物台布置内，如下文所详细描述的，与载物台布置的致动范围相比较，集成光学器件传感器头IOSH中的每个集成光学器件传感器头IOSH还可以在有限范围内相对于彼此独立移动。

在一些布置中，可能需要拆分参考框架，使得其包括可相对于彼此单独移动的两个或更多个部分。以这种方式，每个阵列可以相对于另一阵列移动以适应各种场大小。在这种实施例中，提出了阵列中的至少一个阵列固定到参考框架本体(即，参考框架的主要部分)上(或其一部分)。其他传感器阵列各自可以包括量测框架的相应可移动部分。量测框架的这些可移动部分可以被制成足够坚硬并且良好地连接到参考框架，使得其能够充当参考。如此，参考框架的可移动部分可以在移动之后被夹紧(或以其他方式刚性连接)到参考框架本体，使得该可移动部分相对于参考框架本体的位置随后被很好地限定。如此，参考框架的可移动部分可以包括以下各项中的一项或多项：与参考框架本体相同的热特性、相同的机械特性和相同的稳定性。在其他实施例中，所有传感器阵列(或唯一阵列)可以被安装到参考框架的这些可移动部分。

图4更详细地描绘了图3的布置，并且包括并行量测传感器系统的(a)(局部)顶视图、(b)前视图和(c)侧视图。每个集成光学器件传感器头IOSH都附接到相应头模块或传感器头滑块SHS(这些均在图4(a)中未示出)。传感器头滑块SHS在致动器或电机(未示出)的致动下沿Y方向在轨道SHR上滑动。这种电机可以包括步进电机或伺服电机，并且可以具有大约30mm的行程和大约100nm的准确性。传感器头轨道SHR可以被认为与量测框架MF一体。可以提供另一电机来在x方向上定位集成光学器件传感器头IOSH芯片；例如，其中准确性为大约100nm并且范围为近似1μm。

集成光学器件传感器头IOSH可以发射测量辐射MR，该测量辐射MR可以被晶片W上的量测目标(例如，对准标记)AM散射或衍射。散射或衍射辐射DF被捕获，并且根据这种情况，传感器头芯片上(或芯片外)的读出系统可以根据散射辐射来确定对准标记AM位置(或其他感兴趣参数)。

量测框架MF可以包括晶片W与传感器头IOSH之间的一个或多个挤压件、参考轨道或栅格板轨道GPR。在每个栅格板轨道GPR上，可以提供一个或多个参考结构或栅格板GP。每个栅格板可以包括线的栅格(例如，1D周期性结构或2D周期性结构，其使得能够在X方向和/或Y方向上定位传感器)。例如，这些栅格板GP的节距的量级可能为大约1μm。每个栅格板GP可以直接蚀刻到量测框架MF中，或包括由不同材料制成的镶嵌物。

传感器头定位系统SHPS可以使用栅格板GP来确定每个传感器头IOSH的位置。在一个实施例中，传感器头定位系统SHPS可以使得每个集成光学器件传感器头IOSH能够读取其自身相对于量测框架MF的位置(在X方向和Y方向中的一个或两个方向上)。这可以通过传感器头在与量测框架MF一体的参考结构或栅格板GP处发射定位系统测量辐射PSMR来实现。所得定位系统衍射辐射PSDF被收集，并且芯片上(或芯片外)的读出系统确定传感器头的位置。这种读出系统可以与芯片的主要量测传感器部分的读出系统相似，因此可以具有相似准确性(例如，大约0.1nm)。读出系统可能没有主要量测系统那么复杂，因为它可以仅支持一个波长-节距组合，同时主要量测系统可以提供支持，该支持是针对诸如由本量测/对准传感器提供的波长-节距组合之类的多个波长-节距组合而言的。因为传感器和栅格板彼此靠近，所以空气波动不太可能具有大影响。

可选地，可以提供检测器(未示出)来测量相对于栅格板GP的z高度。这具有能够原位测量传感器头光学芯片IOSH的倾斜的优点。倾斜和聚焦误差是对准准确性的主要因素；通过测量倾斜以及水平信息，可以校正这些误差。

光纤OF将测量辐射MR、PSMR传送到每个集成光学器件传感器头IOSH，并且从芯片中提取散射/衍射光DF、PSDF。

图5示出了图4所描绘的并行量测传感器系统，并且图示了驱动细节。该图再次包括并行量测传感器系统的(a)(局部)俯视图、(b)前视图和(c)侧视图。致动可以使得每个集成光学器件传感器头IOSH能够在Y方向上以小于100nm的准确性、在10mm和50mm之间或在20mm或40mm之间(例如，大约30mm)的范围内移动。

每个集成光学器件传感器头IOSH可以附接到传感器头模块或滑块SHS(这次在图5(a)的俯视图中示出)。每个滑块可以包括第一致动布置，该第一致动布置包括在互补螺纹梁TB上移动的内部螺纹，使得滑块SHS通过转动梁TB(例如，使用螺纹梁致动器TBA)而移动。此外，每个滑块可以具有清除孔洞以使得其他滑块的梁穿过。后一特征如图5(b)所示，其中螺纹梁TB'正在致动所示的滑块SHS，其他螺纹梁TB穿过开孔孔洞。这样，可以独立致动每个传感器头IOSH(或至少在阵列的每个端部的端部传感器头之间的那些传感器头IOSH)。传感器头定位系统SHPS可以用于反馈到相应致动器TBA。通过具体示例，梁TB可以具有200μm的螺纹，使得第1/2000匝(0.18度)可能会产生100nm的移位。致动器TBA可以包括伺服电机或压电电机。应当领会，螺纹梁TB可以被容纳在滑块SHS内的传感器头上方的位置处，而非如示出的任一侧，从而使系统沿X方向更加紧凑。

每个传感器头在X方向上的致动可以经由第二致动布置提供，例如，第二致动布置包括柔性联轴器或挠曲件FX和磁线圈MC组合，其位于滑块SHS的两个段(一个段包括传感器头SH)之间或位于滑块SHS与传感器头SH之间。线圈MC可以位于滑块本身(如图5(b)所描绘的)或量测框架MF内部。如果位于量测框架MF内部，则可以提供冷却系统(例如，水冷)。线圈电流可以通过传感器头定位系统SHPS的反馈回路来确定。X方向上的控制能够以低于100nm的准确性覆盖大于0.5μm的范围(例如，介于0.5μm和2μm之间或约1μm)。

其他致动方法也是可能的。比如，可以使用洛伦兹电机在X和Y方向中的一个或两个方向上进行致动，使得传感器头芯片在磁场中悬停。

每个集成光学器件传感器头都需要设有照明和电力/通信电缆。例如，可以在滑块上方引导光纤和电子电缆。虽然电力/通信电缆可以相对笔直地耦合到集成光学器件传感器头，但光纤联轴器由于其有限的弯曲半径而呈现出更大的困难。具体地，电缆应当具有足够的松弛度，以允许每个传感器头的行程范围为30mm。如此，由于传感器头的间距，所以从光纤到传感器头芯片的光学连接应当小于10mm。然而，标准侧面连接是有问题的，因为光纤的弯曲半径较大，通常大于约20mm。存在弯曲敏感光纤，其具有接近5mm的弯曲半径。然而，即使使用了弯曲敏感光纤，但当传感器头之间的间距减小时，仍然是一个挑战。因此，优选将光纤以约90度连接到传感器头表面。

光纤的侧面连接是将光耦合到传感器头芯片中的最有效方法，使得光纤端部与传感器头平行地引入。然而，最小弯曲半径和所提出的传感器头间距将使标准侧面连接无法实现。此外，光纤不能在传感器头芯片的X方向上离开芯片，这是因为它们会污染栅格板和/或参考框架与传感器头之间的空间可能过于受限。因为光纤的弯曲半径太大，所以它们也不能使用标准光栅联轴器，这意味着光纤将接触晶片。

因此，将公开使得能够以大约90度的角度(例如，大于70度、大于80度或大于85度和/或不大于95度、不大于100度或不大于110度)将辐射从光纤耦合到集成光学器件芯片，反之亦然的方法。注意，小于90度的角度可能意味着光纤切穿传感器头模块，这并不可取。因此，该角度可以使得光纤不会切穿传感器头模块。这些方法如图6所图示，并且可适用于UV/可见光/IR波长。

图6(a)公开了一种光纤OF联轴器的实施例，其中光学芯片IOSH的边缘耦合器EC与光纤OF的输入端或输出端(视情况而定)之间设置附加辐射转向部件RSC。辐射转向部件RSC具有使得来自光纤OF的辐射转向近似90度的功能。辐射转向部件RSC可以包括例如在90度的角度下使得光转向的镜面。镜面可以具有聚焦行为以增强耦合效率。光纤(多个)可以安装到该辐射转向部件RSC，该辐射转向部件RSC然后安装到光学芯片IOSH的侧面。然后，来自芯片的光被耦合到光纤中，反之亦然。例如，其他辐射转向部件RSC可以包括反射棱镜。

图6(b)公开了光纤OF联轴器的实施例，其中光纤OF本身被配置为用于所期望的直角耦合。在这种实施例中，光纤可以按照一定角度被切割或抛光，使得它包括角度切割端ACE。该角度切割端ACE处的内部反射使得辐射在光纤OF处相对于光纤芯以大约90度的角度离开。然后，光纤可以以直角附着到集成光学器件芯片IOSH上的边缘连接器EC。注意，边缘连接器可以包括连接到芯片IOSH上的其他光学部件的波导，而非分离的部件。

图6(c)公开了一种基于穿硅(或芯片包括的任何材料)光学过孔的光纤OF联轴器的实施例。光学芯片IOSH可以从底部蚀刻，使得光纤OF可以从背侧靠近光学层引入。在光学层中，存在光栅耦合器GC以将光耦合到或耦合出芯片的平面。通孔可以蚀刻穿过滑块/传感器头模块SHS本体并且穿过芯片材料的大部分(但不是全部)。因此，辐射将不得不穿过光纤OF与光栅耦合器GC之间的芯片材料的小型膜，但这可以使辐射的损耗低。对通孔的蚀刻可以例如使用反应离子过程来执行。注意，在这种实施例中，可以倾斜光纤OF，使得光纤相对于光栅耦合器具有小的倾斜。该实施例的变型可以包括：将光学芯片IOSH的每一侧延伸少量(例如，延伸大约100μm)，并且将光栅耦合器附接到芯片的这些延伸边缘。光栅耦合器仍然可以包括在膜上，如在所图示的实施例中。这种变化的优点是无需蚀刻穿过滑块SHS。

另一联轴器备选方案可以包括：引导光纤通过量测框架中的通道，使得光纤通过组件的侧面进入。例如，如图4(b)和图5(b)所描绘的，通道可以设置为从量测框架的任一侧进入、经由量测框架而与传感器头IOSH齐平。然而，这确实包括：切入量测框架，从而削弱其机械稳定性。另一备选方案可以包括：通过芯片来提供辐射，该备选方案当使用红外测量辐射时尤其适用于图6(c)所示的实施例。然而，在导致光进入芯片时产生反射损耗(虽然硅对红外线是透明的并且芯片内部的损耗可以忽略不计，但是入口处会产生反射损耗)。

在另一实施例中，每个传感器头都可以设有片上光源和/或检测器，以避免至芯片和/或来自芯片的光纤连接，例如，使得只需要电连接。

如本文中所公开的包括单列10个传感器头的这种并行量测传感器系统可以在大约75ms内执行每个并行测量(包括载物台移动)。如此，目前，在6秒的典型精细晶片对准时间内，可以潜在地测量80个载物台位置，因此测量10*80＝800个对准标记，而不会影响生产量。当然，还存在影响测量速度的其他限制，诸如所使用的采样方案和在晶片的边缘处执行测量的需求。

虽然上文已经对本发明的具体实施例进行了描述，但是应当领会，本发明可以以与所描述的方式不同的方式来实践。

尽管上文可能已经具体参考了在光学光刻的上下文下使用本发明的实施例，但是应当领会，本发明可以用于其他应用，例如，压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌定义了在衬底上产生的图案。图案形成装置的形貌可以被压入供应给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“射束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，具有或大约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有1nm至100nm的波长范围)、以及粒子射束，诸如离子射束或电子射束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以是指各种类型的光学部件中的任一光学部件或其组合，包括折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件和静电光学部件。反射部件可能用于在UV和/或EUV范围内操作的装置中。

还可以通过以下条款对本公开的实施例进行描述。

1.一种并行量测传感器系统，包括：

参考框架；以及

多个集成光学器件传感器头，每个集成光学器件传感器头被配置为执行独立测量；

其中所述集成光学器件传感器头中的每个集成光学器件传感器头能够操作以测量其相对于所述参考框架的位置。

2.根据条款1所述的并行量测传感器系统，其中所述集成光学器件传感器头中的每个集成光学器件传感器头包括相应传感器头定位系统，所述传感器头定位系统用于测量其相应集成光学器件传感器头相对于所述参考框架的所述位置。

3.根据条款2所述的并行量测传感器系统，其中每个传感器头定位系统能够操作以从其相应集成光学器件传感器头发射定位系统测量辐射，并且经由所述相应集成光学器件传感器头捕获从所述参考框架统上的参考结构散射的散射辐射。

4.根据条款3所述的并行量测传感器系统，其中所述参考结构包括一维周期性结构或二维周期性结构，所述一维周期性结构或所述二维周期性结构被蚀刻到、嵌入到或附着到所述参考框架中。

5.根据条款2、3或4所述的并行量测传感器系统，其中所述传感器头定位系统能够操作以在平行于衬底平面的每个方向上测量其相应集成光学器件传感器头相对于所述参考框架的位置。

6.根据条款2至5中任一项所述的并行量测传感器系统，其中所述传感器头定位系统能够操作以在垂直于衬底平面的方向上测量其相应集成光学器件传感器头相对于所述参考框架的位置。

7.根据任一前述条款所述的并行量测传感器系统，还包括：

至少一个载物台布置，用于所述多个集成光学器件传感器头；

其中所述至少一个载物台布置使得所述集成光学器件传感器头之间的间距能够发生变化。

8.根据条款7所述的并行量测传感器系统，其中所述至少一个载物台布置包括用于每个集成光学器件传感器头的相应传感器头模块，所述传感器头模块能够独立移动，从而使得所述集成光学器件传感器头中的每个集成光学器件传感器头能够在平行于衬底平面的至少一个第一方向上独立移动。

9.根据条款8所述的并行量测传感器系统，其中对于所述至少一个载物台布置的每个载物台布置，所述多个集成光学器件传感器头沿着所述第一方向布置成一维阵列。

10.根据条款8或9所述的并行量测传感器系统，其中所述传感器头模块中的每个传感器头模块包括用于在所述第一方向上移动所述传感器头模块的相应第一致动器布置。

11.根据条款10所述的并行量测传感器系统，其中所述第一致动器装置包括内部螺纹、与所述内部螺纹互补的螺纹梁、以及用于转动所述螺纹梁的致动器。

12.根据条款8至11中任一项所述的并行量测传感器系统，其中所述至少一个载物台布置使得所述集成光学器件传感器头中的每个集成光学器件传感器头能够在平行于所述衬底平面的每个方向上独立移动。

13.根据条款12所述的并行量测传感器系统，其中所述传感器头模块中的每个传感器头模块包括用于在所述第二方向上移动所述传感器头模块的相应第二致动器布置。

14.根据条款13所述的并行量测传感器系统，其中所述第二致动器布置包括位于所述集成光学器件传感器头与所述传感器头模块的由所述量测框架支撑的至少一部分之间的位置处的柔性联轴器以及线圈和磁体布置。

15.根据条款7至14中任一项所述的并行量测传感器系统，其中每个所述至少一个载物台布置包括3个至20个集成光学器件传感器头。

16.根据条款7至14中任一项所述的并行量测传感器系统，其中每个所述至少一个载物台布置包括5个至15个集成光学器件传感器头。

17.根据条款7至16中任一项所述的并行量测传感器系统，包括多个所述载物台布置。

18.根据任一前述条款所述的并行量测传感器系统，其中所述集成光学器件传感器头中的每个集成光学器件传感器头包括一个或多个光纤，以将测量辐射传送到所述集成光学器件传感器头和/或从所述集成光学器件传感器头传送测量信号，所述一个或多个光纤中的每个光纤包括光学耦合布置，所述光学耦合布置能够操作来以介于70度与110度之间的耦合角度将光纤光学耦合到所述集成光学器件传感器头。

19.根据条款18所述的并行量测传感器系统，其中所述光学耦合布置包括用于在所述耦合角度下使得所述辐射转向的辐射转向部件。

20.根据条款19所述的并行量测传感器系统，其中所述辐射转向部件包括镜面或棱镜。

21.根据条款18所述的并行量测传感器系统，其中所述光学耦合布置包括所述光纤的倾斜切割或抛光的端部，使得所述光纤通过所述耦合角度发射和/或收集辐射。

22.根据条款19至21中任一项所述的并行量测传感器系统，其中所述光学耦合布置包括边缘耦合器，以将所述辐射耦合到和/或将耦合出其相应集成光学器件传感器头。

23.根据条款18所述的并行量测传感器系统，其中所述光学耦合布置包括通孔布置，使得每个光纤都路由通过其相应集成光学器件传感器头的背侧。

24.根据条款23所述的并行量测传感器系统，其中所述光学耦合布置包括光栅耦合器，以将所述辐射耦合到和/或耦合出其相应集成光学器件传感器头。

25.根据任一前述条款所述的并行量测传感器系统，其中所述并行量测传感器系统包括对准传感器。

26.一种光刻曝光装置，能够操作以曝光衬底上的图案，所述光刻曝光装置包括根据权利要求17所述的并行量测传感器系统，以用于在对所述衬底执行曝光之前执行所述衬底的对准。

27.根据条款1至24中任一项所述的并行量测传感器系统，其中所述并行量测传感器系统包括套刻、聚焦和/或临界尺寸量测设备。

本发明的广度和范围不应受到上述示例性实施例中的任一示例性实施例的限制，而应仅根据权利要求及其等同物进行定义。