首页> 中国专利> 光刻设备、校准光刻设备的方法和器件制造方法

光刻设备、校准光刻设备的方法和器件制造方法

摘要

一种光刻设备包括系统,用于使用衬底台中的侧镜来补偿在衬底台位置测量上的衬底台的热变形效应。提出了使用各种衬底台扫描轨道和局部位置测量及衬底台中侧镜的转动来校准光刻设备的方法。具有对准标记的双台光刻设备定义了仅在曝光站处使用的侧镜的几何形状,以在衬底台在测量站处时对侧镜的几何形状进行测量。

著录项

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2011-05-11

    授权

    授权

  • 2008-05-21

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2008-03-26

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻设备、一种用于校准光刻设备的方法和一种制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是将所期望的图案应用在衬底(通常应用在衬底的目标部分)上的机器。例如,光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在该实例中,构图装置(可选地,称为掩膜/掩模板(reticle),或者在可应用时,可编程镜阵列)可以用于生成要在IC的单个层上形成的电路图案。该图案可以被转移至衬底(例如,硅晶片)上的目标部分(例如,包括一个或多个管芯的部分)。典型地,图案的转移是经由成像到在衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)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。已知的光刻设备包括所谓步进机(stepper),其中,通过将整个图案一次曝露在目标部分而辐射每一个目标部分;以及所谓扫描器,其中,通过沿给定方向(“扫描”方向)的辐射波束扫描图案、同时沿与该方向平行或反平行的方向同步扫描衬底来辐射每个目标部分。还可以通过将图案压印在衬底上,以将图案从构图装置转移至衬底。

提出了使光刻投影设备中的衬底浸没入具有相对较高折射率的液体(例如水)中,以填充投影系统的最后元件和衬底之间的空隙。由于曝光辐射在液体中将会具有较短的波长,所以这实现了较小特征的成像(液体的作用还可以被认为是提高了系统的有效NA,还增加了焦深)。还提出了其它浸没液体,包括具有悬浮其中的固体颗粒(例如石英)的水。

然而,在液体槽中浸泡衬底或衬底和衬底台(例如见US4,509,852,将其一并引入作为参考)意味着扫描曝光期间存在加速的大量液体。这需要附加的或更加强大的电动机,以及液体中的湍流可以导致不期望和不可预期的影响。

所提出的解决方案之一是使用液体封闭系统为液体供应系统提供液体,该液体仅在衬底的局域化区域上,以及在投影系统的最后元件与衬底之间(衬底通常具有比投影系统的最后元件更大的表面区域)。在WO 99/49504中公开了所提出的用于为此设置的一种方式,将其一并引入作为参考。如图2和3所示,由至少一个入口IN将液体提供在衬底上,优选地沿衬底相对于最后元件移动的方向,以及在经过了投影系统下面之后,通过至少一个出口OUT来移除该液体。即,沿X方向在元件之下扫描衬底时,在元件的+X侧提供液体,并在-X侧排出液体。图2示出了示意性的设置,其中,经由入口IN提供液体、以及通过与低压源连接的出口OUT在元件的另一侧排出液体。在图2的示例中,沿衬底相对于最后元件的移动方向来提供液体,但是不必一定是这种情况。可以有各种方位和位于最后元件周围的多个入口和出口,在图3中示出了一个示例,其中按照最后元件周围的规则图案设置了任意一侧上的四组入口和出口。

所提出的另一解决方案是提供一种液体供应系统,该系统具有沿投影系统的最后元件和衬底台之间空隙边界至少一部分延伸的封条构件。这种解决方案在图4中示出。封条构件实质上相对于XY平面中的投影系统是固定的,但是可以沿Z方向有一些相对移动(沿光轴的方向)。在封条构件与衬底表面之间形成密封。优选地,该密封是诸如气密封之类的无接触密封。这种具有气密封的系统在EP-A-1,420,298中公开,将其一并引入作为参考。

在其一并引入作为参考的EP-A-1,420,300中,公开了成对或双台浸没光刻设备。这种设备具有支撑衬底的两个台。利用第一位置处的台(没有浸没液体)来执行水准(leveling)测量,以及在第二位置处的台(出现浸没液体)来执行曝光。两台的提供允许水准测量和曝光同时执行。可选地,该装置仅具有一个台。

可以通过从衬底台的侧表面中形成的镜(也称为反射构件)中反射辐射来任意地确定曝光期间衬底的位置,使用干涉测量法来确定对于每个镜的检测器中的基准点与相应镜面的一部分之间的距离,在光学上确定曝光期间衬底的位置。镜面的干扰可以导致衬底位置确定过程中的误差,这会导致覆盖误差。

发明内容

本发明期望补偿镜面的干扰。

根据本发明的实施例,提供了一种光刻设备,包括:投影系统,配置用于将来自构图装置的图案投影到衬底上;衬底台,构造用于支撑衬底,并且在所述衬底台侧面上形成的至少一个反射元件或反射构件;衬底台位移装置,能够将衬底台相对于投影系统移动;衬底台温度监视系统或衬底台温度监视器,配置用于确定衬底台至少一部分的温度;干扰确定装置或干扰检测器,配置用于使用由衬底台温度监视系统确定的温度来估计所述至少一个反射元件的位置、方位或形状中至少一个的热感应漂移;衬底台位置确定装置或衬底台位置检测器,配置用于通过反射来自所述至少一个反射元件中的辐射并考虑由干扰确定设备所估计的所述至少一个反射元件的特性中的改变来确定衬底台的位置;以及控制系统,设置用于向衬底台位移装置提供控制信号,以使衬底台沿预定路径移动,所述控制信号通过参考由衬底台位置确定设备所确定的衬底台的位置来确定。

根据本发明的可选实施例,提供了一种器件制造方法,包括:提供衬底台以支撑衬底,并具有在所述衬底台的侧面上形成的至少一个反射元件;提供能够将衬底台相对于投影系统移动的衬底台位移设备;确定衬底台至少一部分的温度;使用所确定的温度来估计所述至少一个反射元件的位置、方位或形状中至少一个的热感应漂移(shift);通过反射来自所述至少一个反射元件中的辐射并考虑由所述至少一个反射元件的特性中的所估计的改变来确定衬底台的位置;以及使用控制系统,使用衬底台位移装置沿预定路径移动衬底台,通过参考考虑了由所述至少一个反射元件的特性中的估计改变所确定的衬底台的位置来确定控制系统的控制信号。

根据本发明的可选实施例,提供了一种校准光刻设备的方法,包括:提供用于支撑衬底的衬底台,所述衬底台具有在相应的侧面形成的第一和第二实质平面反射构件,所述第一反射构件实质上与衬底台平面中的第一轴X垂直,以及第二反射构件实质上与衬底台平面中的第二轴Y垂直;在第一位置与第二位置之间移动衬底台;在移动期间,反射来自第一反射构件的辐射,以测量第一反射构件的表面绕与X和Y轴垂直的第三轴Z的、在第一反射构件上的多个不同点处的第一局部有效转动,以及反射来自第二反射构件的辐射,以测量第二反射构件的表面绕第三轴的、在第二反射构件上的多个不同点处的第二局部有效转动;通过计算第一局部有效转动测量值的计算平均与第二局部有效转动测量值的计算平均之间的差、或者第一和第二局部有效转动测量值相对应的对之间的平均差,来推导出在第一和第二反射器之间限定的角度改变的估计。

根据本发明的可选实施例,提供了一种器件制造方法,包括:提供用于支撑衬底的衬底台,所述衬底台具有在所述衬底台的相应侧面上形成的第一和第二实质平面反射构件,所述第一反射构件实质上与衬底台平面中的第一轴X垂直,以及第二反射构件实质上与衬底台平面中的第二轴Y垂直;在第一位置与第二位置之间移动衬底台;在移动期间,反射来自第一反射构件的辐射,以测量第一反射构件的表面绕实质上与X和Y轴垂直的第三轴Z的、在第一反射构件上的多个不同点处的第一局部有效转动,以及反射来自第二反射构件的辐射,以测量第二反射构件的表面绕Z轴的、在第二反射构件上的多个不同点处的第二局部有效转动;通过计算第一局部有效转动测量值的计算平均与第二局部有效转动测量值的计算平均之间的差、或者第一和第二局部有效转动测量值相对应的对之间的平均差,来推导出在第一和第二反射器之间限定的角度改变的估计;以及在利用由构图装置进行构图、且由投影系统投影的辐射束对衬底进行随后曝光期间,使用对在控制衬底台相对于光刻设备中投影系统移动过程中的改变的估计,光刻设备配置用于在曝光期间使用从第一和第二反射构件中反射的辐射来监视并控制衬底台的位置。

根据本发明的可选实施例,提供了一种光刻设备,包括:用于支撑衬底的衬底台;在衬底台的相应侧面形成的第一和第二实质平面衬底反射构件,所述第一反射构件实质上与衬底台平面中的第一轴X垂直,以及第二反射构件实质上与衬底台平面中的第二轴Y垂直;衬底台位移装置,配置用于在第一部分和第二部分之间移动衬底表;第一干涉计,配置用于在移动期间反射来自第一反射构件的辐射,从而测量第一反射构件的表面绕与X和Y轴垂直的第三轴Z的、在第一反射构件上的多个不同点处的第一局部有效转动;第二干涉计,配置用于在移动期间反射来自第二反射构件的辐射,以从而测量第二反射构件的表面绕Z轴的、在第二反射构件上的多个不同点处的第二局部有效转动;镜对齐确定装置,配置用于通过计算第一局部有效转动测量值的计算平均与第二局部有效转动测量值的计算平均之间的差、或者第一和第二局部有效转动测量值相对应的对之间的平均差,来推导出在第一和第二反射器之间限定的角度改变的估计。

根据本发明的可选实施例,提供了一种校准光刻设备的方法,包括:提供衬底台和由衬底台支撑的衬底,所述衬底台具有在相应的侧面形成的实质上第一和第二平面反射构件;在第一位置与第二位置之间移动衬底台;在移动期间,通过测量衬底上的对准标记相对于衬底台上已知位置的位置,推导出衬底和衬底台之间空间关系的映射;以及在移动期间,反射来自第一和第二反射构件的辐射,并从中推导出相对于彼此的形状和方位中的至少一个。

根据本发明的可选实施例,提供了一种器件制造方法,包括:提供衬底台和由衬底台支撑的衬底,所述衬底台具有在衬底台的相应的侧面上形成的第一和第二实质平面反射构件;在第一位置与第二位置之间移动衬底台;在移动期间,通过测量衬底上的对准标记相对于衬底台上已知位置的位置,推导出衬底和衬底台之间空间关系的映射;在移动期间,反射来自第一和第二反射构件的辐射,并从中推导出相对于彼此的形状和方位中的至少一个;以及在由构图装置进行构图,且由所述投影系统投影的辐射束对衬底进行随后曝光期间,使用所推导出的相对于第一和第二反射构件彼此的形状和方位中至少一个,在曝光期间,光刻设备配置用于使用从第一和第二反射器反射的辐射来监视并控制衬底台的位置。

根据本发明的可选实施例,提供了一种光刻设备,包括:衬底台,配置用于支撑衬底;在衬底台的相应侧面形成的第一和第二反射构件;衬底台位移装置,配置用于在第一位置和第二位置之间移动衬底台;衬底与衬底台对准的装置,配置用于在移动期间,通过测量衬底上的对准标记相对于衬底台上已知位置的位置,来推导出衬底与衬底台之间的空间关系的映射;以及镜干扰确定装置,配置用于在移动期间,反射来自第一和第二反射构件的辐射,并从中推导出相对于彼此的形状和方位中至少一个。

根据本发明的可选实施例,提供了一种校准光刻设备的方法,包括:提供衬底台来支撑具有在其侧面形成的第一和第二实质平面反射构件的衬底,所述第一反射构件实质上与衬底台平面中的第一轴X垂直,以及第二反射构件实质上与衬底台平面中的第二轴Y垂直;设置第一干涉计,以反射来自第一反射构件的第一局域化表面部分的光,从而沿X轴测量局域化表面部分的位置;设置第二干涉计,以反射来自第二反射构件的第二局域化表面部分的光,从而沿Y轴测量局域化表面部分的位置;设置第一干涉计,以进一步测量所述局域化部分相对于第三轴Z的第一局域化转动;以及设置第二干涉计,以进一步测量所述局域化部分相对于第三轴Z的第二局部转动;参考第二干涉计的输出,实质上沿X轴移动衬底台,以及在移动期间,在沿移动方向的不同点处记录第一和第二局域化有效转动的一组测量以便推导出与所述第二反射构件的形状有关的信息,其中,在沿X的移动期间,衬底台达到了至少0.5m/s的速度。

根据本发明的可选实施例,提供了一种器件制造方法,包括:提供衬底台以支撑衬底,所述衬底台具有在相应的侧面上形成的第一和第二实质平面反射构件;所述第一反射构件实质上与衬底台平面中的第一轴X垂直,以及第二反射构件实质上与衬底台平面中的第二轴Y垂直;设置第一干涉计,以反射来自第一反射构件的第一局域化表面部分的光,从而沿X轴测量局域化表面部分的位置;设置第二干涉计,以反射来自第二反射构件的第二局域化表面部分的光,从而沿Y轴测量局域化表面部分的位置;设置第一干涉计,以进一步测量所述局域化部分相对于第三轴Z的局部部分的第一局域化转动;以及设置第二干涉计,以进一步测量所述局域化部分相对于第三轴Z的第二局部转动;参考第二干涉计的输出,实质上沿X轴移动衬底台,以及在移动期间,在沿移动方向的不同点处记录第一和第二局部有效转动的一组测量,以便推导出与所述第二反射构件的形状有关的信息,其中,在沿X的移动期间,衬底台达到了至少0.5m/s的速度;以及利用由构图装置进行构图、且由所述投影系统投影的辐射束对衬底进行曝光期间,在控制衬底台相对于光刻设备中投影系统移动过程中,使用与第一反射构件的形状有关的信息,在曝光期间,光刻设备配置用于使用从所述第一和第二反射器反射的辐射来监视并控制衬底台的位置。

根据本发明的可选实施例,提供了一种光刻设备,包括:衬底台,用于支撑衬底,并具有在衬底台的相应侧面上形成的第一和第二实质平面反射构件,所述第一反射构件实质上与衬底台平面中的第一轴X垂直,以及第二反射构件实质上与衬底台平面中的第二轴Y垂直;第一干涉计,配置用于反射来自所述第一反射构件的局域化表面部分的光,以沿X轴测量局部表面部分的位置;第二干涉计,配置用于反射来自第二反射构件的局域化表面部分的光,以沿Y轴测量局域化表面部分的位置,其中:所述第一干涉计还配置用于测量局域化部分相对于第三轴Z的第一局部转动;所述第二干涉计还配置用于测量局域化部分相对于Z轴的第二局部转动;以及光刻设备配置用于参考第二干涉计的输出,实质上沿X轴移动衬底台,以及在移动期间,记录在沿移动方向的不同点处的第一和第二有效转动的一组测量,以推导出与第二反射构件的形状有关的信息,其中,在沿X的移动期间,衬底台达到了至少0.5m/s的速度。

根据本发明的可选实施例,提供了一种包括投影系统的光刻设备,所述投影系统设置用于将图案从构图装置投影在衬底上,所述光刻设备包括:衬底台,设置用于支撑衬底,所述衬底台从可以确定衬底与衬底台之间的空间关系的测量站、以及在可以将来自构图装置的图案投影在衬底上的曝光站处是可移动的;第一和第二反射构件,形成于衬底台相反侧中并实质上彼此平行;第一干涉计,设置用于反射来自第一反射构件的光,以测量衬底台在测量站处时衬底台相对于第一轴的位置;以及第二干涉计,设置用于反射来自第二反射构件的光,以测量衬底台在曝光站处时衬底台相对于第一轴的位置,其中,多个对准标记在接近于第二反射构件并具有与之已知的空间关系的衬底台的上表面中形成,光刻设备包括测量系统,所述测量系统设置用于使用第一反射构件来测量测量站处的对准标记的位置,从而确定第一和第二反射构件之间的空间关系。

根据本发明的可选实施例,提供了一种校准光刻设备的方法,包括:提供投影系统,以将图案从构图装置投影在衬底上;提供衬底台以支撑衬底,所述衬底台从可以确定衬底与衬底台之间的空间关系的测量站、以及在可以将来自构图装置的图案投影在衬底上的曝光站处是可移动的;在衬底台相反侧上提供第一和第二反射构件,并且它们实质上彼此平行;提供第一干涉计,以反射来自第一反射构件的光,以测量衬底台在测量站处时衬底台相对于第一轴的位置;提供第二干涉计,以反射来自第二反射构件的光,以测量衬底台在曝光站处时衬底台相对于第一轴的位置;以及在接近于第二反射构件并具有与之已知的空间关系的衬底台的上表面中提供多个对准标记;以及衬底在测量站处时,使用第一反射构件来测量对准标记的位置,从而确定第一和第二反射构件之间的空间关系。

根据本发明的可选实施例,提供了一种器件制造方法,包括:提供投影系统,以将图案从构图装置投影在衬底上;提供衬底台以支撑衬底,所述衬底台可从可以确定衬底与衬底台之间的空间关系的测量站、以及在可以将来自构图装置的图案投影在衬底上的曝光站处是可移动的;在衬底台相反侧提供第一和第二反射构件,并且它们实质上彼此平行;提供第一干涉计,以反射来自第一反射构件的光,以测量衬底台在测量站处时衬底台相对于第一轴的位置;提供第二干涉计,以反射来自第二反射构件的光,以测量衬底台在曝光站处时衬底台相对于第一轴的位置;以及在接近于第二反射构件并具有与之已知的空间关系的衬底台的上表面中提供多个对准标记;以及衬底在测量站处时,使用第一反射构件来测量对准标记的位置,从而确定第一和第二反射构件之间的空间关系;以及在衬底随后的曝光期间,在使用第一和第二反射构件之间的关系来控制曝光站处衬底台的移动。

附图说明

参考所附的示意图,仅通过示例来描述本发明的实施例,在附图中,相应的参考符号指示相应的部分,其中:

图1描述了根据本发明实施例的光刻设备;

图2和3描述了用于光刻投影设备中的传统液体供应系统;

图4描述了用于光刻投影设备中的传统液体供应系统;

图5描述了根据本发明实施例的具有衬底台温度监视系统、干扰确定装置、以及控制系统的光刻设备;

图6示出了双台浸没系统中的测量和曝光站;

图7描述了对准校验运行期间衬底台的动作;以及

图8描述了具有沿Y曝光镜的对准标记的衬底台。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。该装置包括照射系统(照明器)IL,配置用于调节辐射波束B(例如,UV辐射或DUV辐射);支撑结构(例如,掩膜台)MT,构造用于支撑构图装置(例如,掩膜)MA,并与第一定位器PM连接,所述第一定位器PM配置用于根据特定参数来精确地定位构图装置;衬底台(例如,晶片台)WT,构造用于支持衬底(例如,涂了抗蚀剂的晶片)W,并与第二定位器PW连接,所述第二定位器PW配置用于根据特定参数来精确地定位衬底;以及投影系统(例如,折射投影透镜系统)PS,配置用于通过由构图装置MA将给予辐射波束B的图案投影在衬底W的目标部分C上(例如,包括一个或多个模具)。

照射系统可以包括多种类型的光组件,如折射、反射、磁、电磁、静电或其它类型的光组件,或者其组合,用于对辐射进行引导、成形或控制。

支撑结构支撑构图装置,即,承受构图装置的重量。它依据构图装置的方位、光刻设备的设计和其它条件(例如,是否在真空环境中支持构图装置)来支持构图装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它钳技术来支持构图装置。支撑结构可以是框架或台,例如,可以按照需要成为固定或可移动的,支撑结构可以确保构图装置在(例如相对于投影系统的)所期望的位置。这里的术语“掩模板”或“掩膜”的任何使用可以认为与更一般的术语“构图装置”同义。

这里所使用的术语“构图装置”应当被广义地解释为指可以用于给予辐射波束横截面中的图案,从而创建衬底的目标部分中的图案。应注意,例如,如果该图案包括相移特征或所谓帮助特征,则给予辐射波束的图案可以不与衬底目标部分中的期望图案确切地对应。通常,给予辐射波束的图案将与在目标部分中创建的设备中的特定功能层相对应,如集成电路。

构图装置可以是透射型的或反射型的。构图装置的示例包括掩膜、可编程镜阵列和可编程LCD面板。掩膜是光蚀刻中公知的,并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移之类的掩膜类型,以及各种混合掩膜类型。可编程镜阵列的示例采用了小镜的矩阵布置,每个小镜可以单独地倾斜以沿不同方向反射进入的辐射波束。倾斜的镜将图案给予由镜矩阵反射的辐射波束。

这里使用的术语“投影系统”应当广义地被解释为包括任何类型的投影系统,包括折射、反射、磁、电磁、静电或其它类型的光组件,或者其组合,适于使用曝光辐射,或者用于诸如使用浸没液体或使用真空之类的其它因素。这里的术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更一般的术语“投影系统”同义。

如这里所描述的,装置是透射型的(例如,采用透射掩膜)。可选地,装置可以是反射型的(例如,采用以上所指类型的可编程镜阵列、或采用反射掩膜)。

光刻设备可以是具有两个(双台)或多个衬底台(和/或两个或多个掩膜台)。在这种“多台”机器中,可以并行地使用附加的台,或者可以在一个或多个台上执行准备步骤,同时一个或多个其它台用于曝光。

参照图1,照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如,在源是受激准分子激光器时,源和光刻设备可以是独立的实体。在这种情况下,并不认为源形成了光刻设备的一部分,以及在包括例如适合的引导镜和/或扩束器的波束传递系统BD的帮助下,辐射束从源SO传送至照射器IL。在其它情况下,例如,当源是水银灯时,源可以是光刻设备的积分部分(integral part)。源SO和照明器IL与波束传递系统BD(如果需要)一起可以被称为辐射系统。

照射器IL可以包括调整器AM,用于调整辐射波束的角强度分布。通常,可以调整照明器的瞳孔平面中的强度分布的至少外和/或内半径范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外,照射器IL可以包括各种其它组件,如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调解辐射波束,以在横截面上具有所期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到在支撑结构(例如,掩膜台MT)上支持的构图装置(例如,掩膜MA)上,并通过构图装置进行构图。辐射波束B横穿了掩膜MA,通过投影系统PS,投影系统PS将束聚焦在衬底W的目标部分C上。例如,在第二定位器PW和位置传感器传感器IF(例如,干涉设备、线性编码器或电容传感器)的帮助下,可以精确地移动衬底台WT,以在辐射波束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地,第一定位器PM和另一位置传感器(在图1中并未明确描述)可以用于例如在从掩膜库中机械获取之后、或在扫描期间,相对于辐射波束B的路径来精确地定位掩膜MA。通常,可以在长冲程模块(粗略定位)和短冲程(精细定位)的帮助下实现掩膜台MT的移动,这形成了第一定位器PM的一部分。类似地,可以使用长冲程模块和短冲程模块来实现衬底台WT的移动,这形成了第二定位器PW的一部分。在步进机(与扫描器相对)的情况下,掩膜台可以仅与短冲程激励器连接,或者可以固定掩膜台。可以使用掩膜对准掩膜M1、M2和衬底对准掩膜P1、P2来对准掩膜MA和衬底W。尽管所示出的衬底对准标记占据了专用的目标部分,但是它们可以位于目标部分之间的空隙中(这些被称为划线对准掩膜)。

类似地,在将多于一个管芯设置在掩膜MA的情况下,掩膜对准掩膜可以位于模具之间。

所描述的装置可以用于以下模式中的至少一个:

1、在步进模式中,掩膜台MT和衬底台WT实质上保持固定,同时立即将给予辐射波束的整个图案投影在目标部分C上(即,单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT,从而可以使不同的目标部分C曝光。在步进模式中,曝光场的最大尺寸限制了在单个静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2、在扫描模式中,同时对掩膜台MT和衬底台WT进行扫描,并将给予辐射波束的图案投影在目标部分C上(即,单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩膜台MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大(缩小)率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单次动态曝光中的目标不扽的宽度(非扫描方向),而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(扫描方向)。

3、在另一模式中,掩膜台MT实质上保持静止地支持可编程构图装置,以及在将给予辐射波束的图案投射在目标部分C上时对衬底台WT进行移动或扫描。在该模式中,通常采用脉冲辐射源,并在每次移动衬底台WT之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间,按照需要来更新可编程构图装置。该模式的操作可以容易地应用于利用可编程构图装置的无掩膜光刻,如以上所指的可编程镜阵列类型。

还可以采用针对以上所描述的使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变体。

对于在其中衬底相对于投影系统移动的衬底曝光序列,在曝光期间,期望精确的系统来确定衬底W相对于投影系统PS的位置,以确保在之后的曝光序列期间移动的精确可重复性和良好的重叠。

为了确定衬底W相对于投影系统PS的位置,确定衬底台WT相对于投影系统PS的位置。这可以通过在衬底台WT的侧表面形成镜来实现,例如,通过添加反射部件、元件或构件,或通过将反射涂层施加于衬底台WT的侧面。为了确定二维的水平移动中衬底台WT的位置,期望以相对于彼此的非零角度来提供至少两个镜。示例配置是提供标称矩形(或方形)衬底台WT,并在衬底台WT的实质上彼此垂直的至少两侧形成反射元件或构件。例如,将X和Y定义为衬底台WT的平面中的垂直轴(即,每个轴实质上与投影系统PS的轴垂直),第一镜可以在标称垂直于X轴的衬底台WT的侧面设置,以及第二镜可以在标称垂直于Y轴的衬底台WT的侧面设置(这种镜在图7中以66和68标记-见以下)。使用设置用于反射来自这些镜的光、并且在每种情况下确定干涉计与镜面之间距离的干涉计,可以确定分别沿X和Y轴的衬底台WT的位置。

图5示出了在曝光期间配置用于相对于投影系统PS移动衬底W的控制系统54,以在衬底W上形成所期望的图案。可以将反馈和/或前馈控制系统结合于控制系统54中,以使用衬底台位移设备50将衬底台WT精确地移动通过位置期望序列。在移动期间,衬底台位置确定设备53结合干涉计52来将衬底台WT的位置提供给控制系统54.如以上所讨论的,干涉计52可以通过反射来自在衬底台WT的侧表面中形成的镜66、68的光、以及使用干涉计测量相应镜面的局部位置进行操作。

由衬底台位置确定设备53提供的衬底台中的误差会引起控制系统54操作中的相应误差,以及在曝光期间,衬底台WT可以沿与所预期略有不同的路径移动。这会引起对最终在衬底上形成的图案的对准中的误差以及重叠质量的下降。

可能会发生误差的一种方式是,如果镜66、68根据它们相对于彼此的标称位置和方位进行分布。由加热(例如,来自曝光辐射)和/或冷却(例如,来自密封构件中,浸没液体(存在时)的蒸发)引起的衬底台WT的变形会导致镜变形并彼此误对准。在彼此垂直地标称设置镜的情况下,可以将角度误对准称为“非正交”。

根据图5所示的本发明的实施例,衬底台位置确定装置53适于基于通过参考衬底台WT的温度测量而确定的镜干扰来补偿该失真。

使用衬底台温度监视装置58来确定衬底台WT的温度,在所示出的实施例中,衬底台温度监视装置58与在衬底台WT的表面附近形成的多个温度传感器55连接。该设置中的变体也是可能的。例如,可以使用单个温度传感器来替代多个温度传感器55。此外,作为在衬底台WT主体内形成的传感器55,它们可以贴在外表面上。

由干扰确定装置57来确定镜66、68的所测量温度和镜干扰之间的关系(例如,形状、位置的改变和/或对准/正交)。例如,干扰确定装置57可以使用衬底台WT的热和机械特性的模型和适合的物理规则,基于第一原理来计算衬底台WT的期望变形。可选地,如图5所示,可以提供包含校准数据的存储设备56,该校准数据提供了从所测量温度的特定值至衬底台WT和镜66、68(或者只是直接的镜)的期望变形的映射。可以通过使用实验晶片和图案执行曝光运行、以及测量对于各种不同的操作条件的衬底台WT的温度和相应变形(独立地)来获得要在存储设备56中存储的校准数据。在温度读数落入存储于存储设备56中的校准表中所处理的数据之间时,可以使用内插来得到数据。

基于第一原理或原理性模型来计算所期望的变形避免了对校准实验的需求。另一方面,校准数据的使用避免了对计算资源、以及深入理解衬底台WT和周围组件特性的需求。

衬底台位置确定装置53从干扰确定装置57接收输出,并配置用于考虑镜的干扰位置、形状和/或方位来计算衬底台的位置。因此,传送到控制系统54的衬底台位置比没有补偿镜干扰的情况更加精确。因而提高了成像精度和重叠。

通常,衬底台WT的热负载是衬底号(即,它取决于装置最近的曝光历史,包括给定的那些中有多少衬底已经曝光)、衬底的扫描路径、所使用的对准方案和投影系统PS的曝光设置的函数。与衬底台WT的较长的时间常数和衬底台WT的高热电阻相结合,变形成为了时间的函数。

热效应的积极补偿不能提供完整的解决方案。除了曝光期间衬底台WT的热感应失真之外,不同镜之间的相对方位仍可以在时间上移动,和/或由于其它因素从一个衬底曝光移动到下一衬底曝光。例如,在由于与衬底台WT的热周期相关联的不可逆过程而导致的给定运行期间,由曝光辐射和/或浸没系统组件加热和/或冷却之后,衬底台WT不能确切地返回原始状态。误差可能会出现于衬底台位置的确定过程中、甚至在配置用于给予衬底台温度的测量来确定衬底台镜的期望干扰的系统出现时,这是由于用于将衬底台的所测量温度与镜变形链接的理论模型或校准表将不会考虑从一个衬底曝光至下一个衬底曝光出现的系统特性的改变。

在衬底的每次曝光之前,一种可能的方式将是:执行对镜的预先曝光干扰的详细测量。然而,这种方式将会是耗时的,并将降低光刻设备的吞吐量。图7示出了可选方式,其中,采用用于单独的对准步骤的扫描运行来同时执行有效的镜干扰测量。由于对于干扰测量过程不需要单独的扫描测量,所以吞吐量上没有显著的降低。因此,可以获得改进的成像精度和重叠而没有任何(或者至少具有降低的)吞吐量花费。

如上所述,可以将相对于投影系统PS的衬底台WT位置的确定用作确定衬底W相对于投影系统PS位置的过程。然而,还期望确定衬底W和衬底台WT之间的空间关系。将根据本发明实施例的背景(或预先曝光)镜干扰确定过程与确定后者特性相关联的对准过程组合。

可以执行相对于衬底台WT的衬底W的对准,同时衬底台WT处于实质上与将以期望剂量图案用于衬底曝光的相同位置。图6中示意性地示出了可选设置(可以应用于以上所描述的任何实施例),其中,提供独立的测量站46(在配置用于执行该功能时,也称为衬底台对准设备的衬底)来执行衬底对准和/或水准测量。当完成对准时,将衬底台WT移动至曝光站44,在曝光站处可以执行将期望剂量的图案曝光在衬底W上。通常,仅有曝光站44将会具有保持投影系统PS的最后元件与衬底W之间的浸没液体的系统(例如,用于包含浸没液体的密封构件40)。通常,在这种设置中,衬底台WT具有参考48,有时称为基准,它可以包括响应辐射,利用与其下是辐射传感器(也称为传输图像传感器(TIS))的标准对准标记相对应的图案进行蚀刻的平面。在测量站46处,使用测量系统42内的对准系统,移动衬底台WT以检测参考48,然后检测衬底W上的对准标记,从而使得能够沿方向X、Y和Rz(Z轴的转动)找到对准标记的位置(换言之,在测量站46处获得衬底对准标记的映射,将效果与衬底W和衬底台WT之间的空间关系映射相对应)。在实施例中,相对于参考48来测量并确定对准标记的位置。

可以在测量站46处执行衬底W的水准测量。为了测量衬底W的水准,在衬底W的反射之前,可以使用横穿第一光栅(grating)的水准测量波束(从测量系统42投影)。然后,在衬底W的反射之后,将第二光栅放置在水准测量波束的路径中。通过水准测量传感器来测量第一和第二光栅的图像重合的程度,并由衬底W的高度和/或倾斜度来确定该程度(因而确定了Z坐标、X轴的转动Rx、以及Y轴的转动Ry)。对于衬底水准测量的进一步描述,参见欧洲专利申请EP02,257,251,在此一并引入作为参考。因此,使用来自对衬底W的对准和衬底W的水准测量的数据,可以在测量站46处生成衬底W的映射。

图7中示出了示例结构,其中,使用两个传输图像传感器(TIS)60和62(与以上提及的参考48的特定实施例相对应)来执行衬底W相对于衬底台WT的对准。TIS 60和62相对于衬底台WT是固定的,并位于衬底台WT上表面上的衬底W的区域之外。然后,通过测量系统42内的对准系统来曝光衬底W和TIS上的对准标记,以及可以确定衬底W和衬底台WT之间的空间关系。在双极系统中,如上所述,将在测量站46处执行对准测量。

在图7中示出的配置中,移动衬底台WT,从而曝光沿箭头64(通过曝光第一TIS 60开始,接着是衬底W上的区域序列,最后在第二TIS 62处结束)的区域。可以选择路径64,从而沿X和Y方向,使衬底台WT移动通过在图案曝光阶段中在要形成于衬底W上图案的曝光期间遇到的位置的完全范围。优选地,衬底台WT实质上沿与镜平面45度的路径移动。

根据本发明的实施例,提供了镜对准确定设备65,用于通过参考根据干涉计51和52的测量来确定衬底台WT中不同镜66和68之间的误对准,其中,干涉计51和52分别配置用于反射来自相应镜上局部区域的辐射。干涉计的每个同时配置用于发射多个激光束(例如两个),这些激波束在空间上沿实质与衬底台WT平面内的相应镜面平行的方向分离(即与投影系统PS的轴(“Z轴”)垂直),但是其间隔相对于镜宽来说较小,从而对镜面做出局部测量。提供多个同时辐射的波束可以使干涉计不仅对所测量的镜的局部部分的相对位置进行测量,而且对关于Z轴的镜表面的局部转动进行测量。如果,没有转动(即,镜面部分与辐射波束垂直),则将不会检测到辐射波束长度上的差异。如果存在有限的Z转动,则将会存在辐射波束长度上的差异,以及长度差异的范围将会揭示转动的范围、对于图7所示的配置,将由干涉计51检测到的X镜面绕Z轴的局部有效转动标记为Rzx。将由干涉计52检测到的Y镜面绕Z轴的局部有效转动标记为Rzy。

当沿路径64相对于投影系统PS移动衬底台WT时,干涉计可以测量镜面的位置和它们在相应表面上的多个不同位置处的局部Rzx和Rzy值。镜面上所测量部分的间隔将取决于做出测量的频率:“采样频率”。可以通过参考在每个采样点处测量的局部镜位置(即,从中干涉计反射来自干涉计的光的镜部分的间隔、或者干涉计辐射波束的长度)来推导出镜面的形状。可以通过对该镜采样点的Rzx或Rzy值进行加权平均而推导出镜的平均转动。由于给定镜上所测量的区域的强度可以在对准扫描期间改变,所以期望进行加权。在图7中示出的设置中,假设恒定的扫描速度和采样频率,由于衬底台WT沿从对准扫描的开始至对准扫描的结束的直线进行移动,所以可以给予每个采样相同的加权。然而,如果对准扫描并不是直线,或者扫描速度和/或采样频率可变,则点强度将会改变,并且将会期望对不同的采样点提供不同的加权。例如,在较为频繁地进行采样的镜区域内,减小采样加权是有必要的,这使得该区域内的局部表面转动并不过度地对平均转动做出贡献,反之亦然。

如果X镜66的平均转动标记为xrot,以及Y镜68的平均转动标记为yrot,则X和Y镜的整体未对准(或非正交)的Rzx和Rzy均值不同:

未对准=yrot-xrot=mean(Rzy)-mean(Rzx)=mean(Rzy-Rzx).

可以使用Rzx和Rzx沿对角扫描的测量与沿X和Y的扫描的组合来推导出与镜的形状和方位有关的更加详细的信息。

如上所述,当镜块的镜具有形状Y(X)和X(Y),优选为矩形镜块,时,Rzx和Rzy测量将会根据沿镜的位置来测量镜的局部角度如下:

Rzy=d{Y(X)}/dX

Rzy=-d{X(Y)}/dY

对等式求逆得到:

<mrow><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>X</mi></munderover><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi><mo>+</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

<mrow><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>-</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>Y</mi></munderover><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mi>dy</mi><mo>+</mo><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

沿X方向扫描Y=Yfixed并测量Rzx和Rzy得到:

<mrow><mi>ScanY</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>X</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Yfixed</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>X</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo><mi>dx</mi><mo>-</mo><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Yfixed</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>X</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>aX</mi></mrow>

重新整理得出:

Y(X)=ScanY(X)+Y(0)+aX

这是相对于未知转动aX和移位(translation)Y(0)的镜形状Y(X),所以Y(X)已知是直线。

沿Y方向在X=Xfixed处扫描并且测量Rzx和Rzy两者给出:

<mrow><mi>ScanX</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>Y</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Xfixed</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>dy</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mo>-</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>Y</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo><mi>dy</mi><mo>+</mo><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Xfixed</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>Y</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>bY</mi></mrow>

重新整理得出:

X(Y)=ScanX(Y)+X(0)+bY

这是相对于未知转动bY和移位X(0)的镜形状X(Y),所以X(Y)已知是直线。

在X和Y中以45度角进行扫描、测量Rzx和Rzy给出了,在由X=S和Y=S所定义的扫描线上的一般点处:

<mrow><mi>ScanXY</mi><mrow><mo>(</mo><mi>S</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>S</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>ds</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>S</mi></munderover><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mi>ds</mi><mo>-</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>S</mi></munderover><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mi>ds</mi></mrow>

以及由于Rzy仅取决于X,以及Rzx仅取决于Y,所以下面的公式是正确的:

<mrow><mi>ScanXY</mi><mrow><mo>(</mo><mi>S</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>X</mi></munderover><mi>Rzy</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi><mo>-</mo><munderover><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>Y</mi></munderover><mi>Rzx</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mi>dy</mi><mo>,</mo><mi>X</mi><mo>=</mo><mi>S</mi><mo>,</mo><mi>Y</mi><mo>=</mo><mi>S</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mo>{</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>+</mo><mo>{</mo><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>,</mo><mi>X</mi><mo>=</mo><mi>S</mi><mo>,</mo><mi>Y</mi><mo>=</mo><mi>S</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mo>{</mo><mi>ScanY</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>aX</mi><mo>}</mo><mo>+</mo><mo>{</mo><mi>ScanX</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>bY</mi><mo>}</mo><mo>,</mo><mi>X</mi><mo>=</mo><mi>S</mi><mo>,</mo><mi>Y</mi><mo>=</mo><mi>S</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mo>{</mo><mi>ScanY</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>ScaX</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>+</mo><mo>{</mo><mi>aX</mi><mo>+</mo><mi>bY</mi><mo>}</mo><mo>,</mo><mi>X</mi><mo>=</mo><mi>S</mi><mo>,</mo><mi>Y</mi><mo>=</mo><mi>S</mi></mrow>

<mrow><mo>=</mo><mo>{</mo><mi>ScanY</mi><mrow><mo>(</mo><mi>S</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>ScanX</mi><mrow><mo>(</mo><mi>S</mi><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>+</mo><mo>{</mo><mi>aS</mi><mo>+</mo><mi>bS</mi><mo>}</mo></mrow>

重新整理得出:

{aS+bS}=ScanXY(S)-{ScanY(S)+ScanX(S)}

现在,以下等式具有包括来自三个扫描的结果:

X(Y)=ScanX(Y)+X(0)+bY

Y(X)=ScanY(X)+Y(0)+aX

{aS+bS}=ScanXY(S)-{ScanY(S)+ScanX(S)}将镜转动bY和aX分为严格的镜块转动“r”和剪切“f”,给出:

X(Y)=ScanX(Y)+X(0)-rY+fY

Y(X)=ScanY(X)+Y(0)+rX+fX

ScanXY(S)-{ScanY(S)+ScanX(S)}={(r+f)S+(-r+f)S}

=2fS

从上一等式中,剪切“f”可以确定为:

fS=0.5*{ScanXY(S)-{ScanY(S)+ScanX(S)}}

求导得出:

f=d[0.5*{ScanXY(S)-{ScanY(S)+ScanX(S)}}]/dS

=0.5*{d[ScanXY(S)]/ds-d[ScanY(S)]/ds-d[ScanX(S)]/ds}基本上,

从ScanXY的线性拟合中的扫描ScanX和ScanY减去线性拟合,得到:

X(Y)=ScanX(Y)+X(0)-rY+0.5*{d[ScanXY(S)]/ds

       -d[ScanY(S)]/ds-d[ScanX(S)]/ds}*Y

Y(X)=ScanY(X)+Y(0)+rX+0.5*{d[ScanXY(S)]/ds

       -d[ScanY(S)]/ds-d[ScanX(S)]/ds}*X这仅有位置X(0)和Y(0)未知,以及转动“r”未知。在相对于衬底台对准衬底时,可常规地确定这些参数。

因此,三个扫描ScanX,ScanY和ScanXY可以给出镜形状X(Y)和Y(X)。

在以上扫描期间,干涉计测量的精度(即ScanX,ScanY和ScanXY)指示可以获得的镜形状的精度。在对镜的慢扫描期间得到的许多读数可以减小来自干涉计的误差。然而,这种方式花费时间长,并可能会减少在常规基础上(例如,在每次曝光之间)期望测量镜形状的情况下的产量。

在光刻应用中,经常出现以下情况:干涉计测量受到高频分量误差的影响:所谓“快速误差”。例如,快速误差可以定义为在时间标度上出现的那些明显比在与感兴趣的镜变形的最小期望波长相等的距离的镜上执行测量扫描所需时间短的误差(或者镜变形测量过程的分辨率)。例如,在要测量的镜变形的波长为20mm、以及镜上的扫描速度为500mm/s的情况下,用于定义“快速误差”的相对时间标度将会是20mm/500mm/s=25ms。如果在25ms的时段内进行了足够的采样,则(通过平均)来滤出在短于25ms的时间标度上出现的噪声。对于0.2ms的典型采样速率,25ms内将有125个采样,这将显著地滤出快速误差。

如果以500mm/s的扫描速度测量了400mm的整个镜,则总测量时间为0.8s。因此,还避免了低于0.8秒的(大波长)漂移。在以这种方式去除了快速误差和慢漂移之后,所剩的是中间时间标度上出现的改变:即25ms与0.8秒之间的改变,并不期望它们过大。例如,通常具有在分钟级的时间标度上使镜变形的热衬底台漂移,以及在ms时间标度上产生噪声的干涉计波束中气压发生了改变。对于20mm典型波长镜变形的400mm的镜,通过以500mm/s的扫描速度测量镜,可以避免这两个噪声源。

更一般地,将选择扫描速度,从而可以比慢漂移的主要机制所需的时间明显更快地执行镜的完全扫描,以对测量信号产生显著影响。因此,在本实施例的快速扫描中使用的优选速度取决于所呈现的特定误差机制。

总之,快速扫描避免了慢漂移误差,如在衬底台WT随时间的热漂移,以及快速采样或执行多个扫描允许快速噪声(如从压力变化和其他快速误差源中出现的快速噪声)通过平均滤出。压力传感器和热传感器可以用于去除气压和气温的长期漂移,仅留下噪声。

在气压/温中的噪声是要素的情况下,噪声源将具有影响。例如,在使用气刀以使投影系统PS的最后元件与衬底W之间的区域中包含浸没液体的浸没光蚀刻系统中,气刀装置的操作细节和质量将会是重要的。

在期望衬底台WT和镜的动态变形是要素的情况下,可以期望扫描的加速部分可以具有比恒定速度部分高的误差。在这种情况下,仅取出衬底台WT移动的恒定速率阶段的读数会减小误差。

如以上所讨论的,应当选择镜上的测量扫描速度足够快,以滤出热漂移和缓慢变化的误差。然而,扫描速度不应过快,否则数量增长的快速误差可以开始影响信号,除非采样速度也相应的增加。例如,可以提供压力传感器以测量气压变化,可以对此进行补偿。然而,压力传感器可以具有有限的范围,从而通过压力传感器检测并补偿的出现过快的压力变化会导致镜测量中的误差,除非对于要过滤/平均的这些误差来足够缓慢地扫描镜。因此,在足够快以滤出热漂移和其它慢漂移误差的测量扫描速度、与足够慢以使充足的采样可以用于滤出快速噪声源的扫描速度之间保持平衡。

在浸没系统中可以发现,使用以0.55与1.1m/s之间的扫描速度的恒定速率部分的扫描,可以实现优于0.5nm的干涉计测量的再现性。这些扫描速度与大约0.5秒的扫描时间相对应。

如上所述,在双台光蚀刻系统中,在完成了对准,以及衬底W准备好曝光时,可以利用测量站46处的衬底台WT和提供用于将衬底台WT从测量站46移动至曝光站44的装置,来执行衬底对准测量。镜在衬底台WT的侧面形成,并用于测量衬底台WT的未知,同时在测量站46和曝光站44处对它进行扫描。在特定系统中,有益地,对于测量站46和曝光站44处的位置测量,使用不同的镜。这可以意味着不同的镜用于X和Y位置测量,或者可选地,不同的镜仅用于X或Y位置测量。例如,公共镜可以用于X测量,而两个镜提供用于Y测量。在提供了两个镜的情况下,例如,对于在测量站处使用的镜,可以表示为Y测量,以及对于在曝光站处使用的镜,表示为Y曝光,并且可以位于衬底台WT的相对侧。

当在测量和曝光站处使用不同的镜时,镜间的相对对准和/或形状(即,镜间的空间关系)可以在导致了重叠误差的曝光之间改变(例如,由于加热)。在使用相同镜的情况下,只要在对准和曝光期间镜具有相同的误差,不期望的镜变形便将不会引起这种重叠问题。

根据图8中描述的本发明的实施例,通过在靠近将在曝光站44处的对准期间使用的镜(Y曝光镜72,它位于Y测量镜74的对面)的衬底台WT的上侧上设置对准标记70,来克服这种问题。夸大了衬底台WT的形状以突出根据标称矩形的推导。通过角78示出Y曝光和Y测量镜72和74之间的所谓“非正交”或误对准。共享的X镜表示为76.

优选地,对准标记70应当位于Y曝光镜72大约10mm的范围内。在典型系统中,该间隔将会引起根据对准标记70的位置所确定的Y曝光镜72的局部形状中的大约0.5nm的不确定性,这是可接受的。该估计基于50x10-9的热膨胀系数,以及0.1K的温度改变,根据Y曝光镜上相应点的对准标记70的间隔中的改变如下:

(50×10-9)×0.1×(10×10-3)=0.05×10-9nm.

在测量站46的对准期间,相对于在测量站46处操作的X和Y镜(共享X镜76和Y测量镜74)来测量衬底对准标记80的位置。还对对准标记70的位置进行测量,它接近于Y曝光镜72的表面,与Y曝光镜72的表面形状密切对应。因而,对准标记70相对于X和Y测量镜76和74的位置的测量产生了Y曝光镜72与Y曝光镜74之间的空间关系。因而所获得的空间关系的精度将取决于所提供的对准标记70的个数(越靠近的标记可以越精确地定义镜表面的形状,例如,拾取小规模偏移)。对准标记70的测量可能占用额外的时间,尽管如此,有益地,仅测量减小个数的对准标记70,从而不过多地对吞吐量进行折衷。例如通过两或三个对准标记70,可以获得Y曝光和Y测量镜72和74之间的相对角度的改变。

一旦建立了Y曝光镜72和Y测量镜74之间的空间关系,在使用Y曝光将72在曝光站44处移动衬底台时,便可以应用使用Y测量镜74在测量站46处执行的对准测量。

尽管在本文中对IC的制造过程中的光刻设备的使用做出特定参考,但是将会理解,这里所描述的光刻设备可以具有其他应用,如集成光系统的制造、用于磁域存储器、平板显示器、液晶显示器(LCD)薄膜磁头等的指导和检测图案等。本领域技术人员将会理解,在这种可选应用的上下文中,可以认为术语“晶片”或“模具”的任何使用分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后,可以对这里所指的衬底进行处理,例如轨道(典型地,将抗蚀剂层作用于衬底并使所曝光的抗蚀剂显影的工具)、度量学工具和/或检查工具。可应用时,可以将这里的公开应用于这种和其它衬底处理工具。此外,例如,可以多于一次地对衬底进行处理,以便创建多层IC,从而这里所使用的术语衬底还可以指已包含多个处理层的衬底。

这里所使用的术语“辐射”和“波束”包括所有类型的电磁辐射,报告紫外(UV)辐射(例如,具有大约365、248、193、157或126nm的波长)。

在上下文允许的情况下,术语“透镜”可以指各种类型的光组件的任一或组合,包括折射和反射光组件。

尽管以上描述了本发明的特定实施例,但是将会理解,本发明可以以不同于所描述的方式实践。例如,本发明可以采用计算机程序的形式,该计算机程序包含描述了以上公开的方法的机器可读指令的一个或多个序列,或者具有存储其中的这种计算机程序的数据存储介质(例如,半导体存储器、磁或光盘)。

本发明还可以应用于任何浸没光刻设备,具体但不独占地,以上所提及的那些类型。

以上的描述意在示出而非限制。因此,本领域技术人员将会理解,在不偏离权利要求范围的情况下,可以对本发明做出修改。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号