專利名稱：投影系統(tǒng)及利用該投影系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影系統(tǒng)，包括至少一個(gè)投射裝置，該投射裝置設(shè)置為接收來自第一物體的投射光束并將該投射光束投射到第二物體上。投影系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器，用于測(cè)量至少一個(gè)投射裝置的空間定向。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種利用這種投影系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
這里使用的術(shù)語“構(gòu)圖裝置”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的裝置，其中所述圖案與要在基底的目標(biāo)部分上形成的圖案一致；本文中也使用術(shù)語“光閥”。一般地，所述圖案與在目標(biāo)部分中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層相對(duì)應(yīng)(如下文)。這種構(gòu)圖裝置的示例包括■掩模。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括如二進(jìn)制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據(jù)掩模上的圖案而選擇性地被投影(在投影掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用遠(yuǎn)紫外光的情況下，基于本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的原因，只能使用反射掩模。在使用掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)掩模臺(tái)，它能夠保證掩模被保持在入射輻射束中的所需位置，并且如果需要該臺(tái)會(huì)相對(duì)光束移動(dòng)。
■可編程反射鏡陣列。這種設(shè)備的一個(gè)例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而未尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔?。用一個(gè)適當(dāng)?shù)臑V光器，從反射的光束中濾除所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的定址圖案而產(chǎn)生圖案?？删幊谭瓷溏R陣列的另一實(shí)施例利用微小反射鏡的矩陣排列，通過使用適當(dāng)?shù)木植侩妶?chǎng)，或者通過使用壓電致動(dòng)器裝置，使得每個(gè)反射鏡能夠獨(dú)立地關(guān)于一軸傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，由此已尋址反射鏡以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞轿磳ぶ贩瓷溏R上；按照這種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對(duì)反射光束進(jìn)行構(gòu)圖?？梢杂眠m當(dāng)?shù)碾娮友b置進(jìn)行該所需的矩陣定址。在上述兩種情況中，構(gòu)圖裝置可包括一個(gè)或者多個(gè)可編程反射鏡陣列。關(guān)于如這里提到的反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國(guó)專利US5,296,891、美國(guó)專利US5,523,193、PCT專利申請(qǐng)WO 98/38597和WO 98/33096中獲得，這些文獻(xiàn)在這里引入作為參照。在可編程反射鏡陣列的情況中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的；以及■可編程LCD陣列。例如由美國(guó)專利US 5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)，它在這里引入作為參照。如上所述，在這種情況下支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。
為簡(jiǎn)單起見，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩模和掩模臺(tái)為例；可是，在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的構(gòu)圖裝置。
光刻投射裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖裝置可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC一個(gè)單獨(dú)層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅晶片)的目標(biāo)部分上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)管芯(die))。一般地，單一的晶片將包含相鄰目標(biāo)部分的整個(gè)網(wǎng)格，該相鄰目標(biāo)部分由投影系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前采用掩模臺(tái)上的掩模進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類型的機(jī)器。一類光刻投射裝置是，通過將全部掩模圖案一次曝光在目標(biāo)部分上而輻射每一目標(biāo)部分；這種裝置通常稱作晶片步進(jìn)器或步進(jìn)重復(fù)裝置(step-and-repeat)。另一種裝置(通常稱作步進(jìn)-掃描裝置)通過在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來輻射每一目標(biāo)部分；因?yàn)橐话銇碚f，投影系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩模臺(tái)掃描速度的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國(guó)專利US6,046,792中獲得，該文獻(xiàn)這里作為參考引入。
在用光刻投射裝置的制造方法中，(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對(duì)基底進(jìn)行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和弱烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，強(qiáng)烘烤和測(cè)量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對(duì)例如IC(集成電路)的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進(jìn)行任何不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)-機(jī)械拋光等完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸割技術(shù)將這些器件彼此分開，單個(gè)器件可以安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些處理的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微芯片制造半導(dǎo)體加工實(shí)踐入門(Microchip FabricationA PracticalGuide to Semiconductor Processing)”一書(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
為了簡(jiǎn)單起見，投影系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”；可是，該術(shù)語應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于引導(dǎo)、成形或者控制輻射投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))。在這種“多級(jí)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如在美國(guó)專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級(jí)光刻裝置，這里作為參考引入。
上述投影系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)例如六個(gè)投射裝置，如透鏡和/或反射鏡。投射裝置使投射光束穿過投影系統(tǒng)，并將其引導(dǎo)至目標(biāo)部分。如果投射光束是EUV輻射，那么為了投射該投射光束應(yīng)該使用反射鏡來代替透鏡，因?yàn)橥哥R對(duì)于EUV輻射不是透明的。
當(dāng)使用遠(yuǎn)紫外投射光束來投射相對(duì)較小的圖案時(shí)，對(duì)投影系統(tǒng)精度的要求相當(dāng)高。例如，假定光學(xué)光路為1m，那么以傾斜誤差為1nrad設(shè)置的反射鏡會(huì)導(dǎo)致晶片上大約4nm的投影誤差。
用于投射遠(yuǎn)紫外投射光束的投影系統(tǒng)包括例如6個(gè)反射鏡。通常反射鏡之一具有固定的空間定向，而其他五個(gè)安裝為帶活動(dòng)支座?；顒?dòng)支座上的致動(dòng)裝置可以是洛倫茲電動(dòng)機(jī)(Lorentz motor)，壓電，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他類型。這些支座優(yōu)選可以為每個(gè)反射鏡使用6個(gè)自由度的洛倫茲發(fā)動(dòng)機(jī)從而在六個(gè)自由度(6-Dof-支座)上調(diào)整反射鏡的定向。投影系統(tǒng)進(jìn)一步包括例如通過測(cè)量投射裝置相對(duì)于投影系統(tǒng)的位置而測(cè)量投射裝置空間定向的位置傳感器。
利用懸浮頻率在10和100Hz之間的中間軟性安裝設(shè)備將投影系統(tǒng)安裝到固定區(qū)域(world)，例如測(cè)量框架(metro frame)，通常使用30Hz的安裝設(shè)備。這樣做使投射光束穩(wěn)定，并使其與來自測(cè)量框架環(huán)境的振動(dòng)和擾動(dòng)以及來自鄰近系統(tǒng)的擾動(dòng)隔離。由于這種安裝，幾乎完全濾除30Hz以上的不需要的高頻擾動(dòng)。但是，頻率大約為30Hz的擾動(dòng)不會(huì)被安裝裝置阻擋，甚至?xí)环糯蟆?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)和擾動(dòng)不太敏感。根據(jù)本發(fā)明上述和其他目的在一投影系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，其特征在于，投影系統(tǒng)包括至少一個(gè)處理單元，其設(shè)置為與至少一個(gè)傳感器連接，至少一個(gè)處理單元進(jìn)一步設(shè)置為與定位裝置連接，定位裝置設(shè)置為根據(jù)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置的空間定向來調(diào)整第一和第二物體中至少一個(gè)的位置。這種投影系統(tǒng)設(shè)置為補(bǔ)償在投射裝置的定位中的誤差。優(yōu)選測(cè)量相對(duì)于光學(xué)參考系如投影系統(tǒng)的空間定向。并且優(yōu)選測(cè)量第一和第二物體相對(duì)于該投影系統(tǒng)的位置。這樣，可以通過使來自投射裝置的信號(hào)應(yīng)用于伺服電動(dòng)機(jī)來補(bǔ)償不需要的擾動(dòng)如振動(dòng)，該伺服電動(dòng)機(jī)控制第一和/或第二物體的位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，處理單元進(jìn)一步設(shè)置為與另一個(gè)定位裝置連接，該定位裝置設(shè)置為根據(jù)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置的空間定向來調(diào)整至少一個(gè)投射裝置的空間定向。這確保用于補(bǔ)償測(cè)量誤差的甚至更精確和更完備的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，投影系統(tǒng)設(shè)置為根據(jù)調(diào)整至少一個(gè)投射裝置的空間定向之后的殘差來調(diào)整第一和第二物體中至少一個(gè)的位置。這樣一種裝置甚至可以更有效地補(bǔ)償誤差。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，處理單元設(shè)置為根據(jù)在第一頻率范圍內(nèi)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置的空間定向來調(diào)整第一和第二物體中至少一個(gè)的位置，并且設(shè)置為根據(jù)在第二頻率范圍內(nèi)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置的空間定向來調(diào)整至少一個(gè)投射裝置的空間定向。這對(duì)于投射裝置的致動(dòng)裝置以及第一和第二物體具有不同的工作頻率范圍的情況特別有用。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，至少一個(gè)投射裝置包括至少一個(gè)反射鏡和透鏡。一般使用這種投射裝置。尤其在使用遠(yuǎn)紫外輻射的情況下，利用反射鏡投射光束。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，將至少一個(gè)投射裝置安裝在安裝設(shè)備上，該安裝設(shè)備設(shè)置為在至少一個(gè)到六個(gè)自由度上激勵(lì)至少一個(gè)投射裝置。這提供了具有最佳活動(dòng)自由的投射裝置。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案，投射光束是遠(yuǎn)紫外輻射束。遠(yuǎn)紫外輻射束特別用于需要投射非常精密的圖案的情況中。在這種情況中，對(duì)于將圖像精確投影的要求也非常高。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，至少一個(gè)處理單元進(jìn)一步設(shè)置為與至少一個(gè)其他傳感器連通，從而確定第一和第二物體中至少一個(gè)的位置，優(yōu)選確定相對(duì)于投影系統(tǒng)的位置。需要這一信息來甚至更精確地定位第一和第二物體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，至少一個(gè)處理單元包括I/O設(shè)備，微處理器和存儲(chǔ)設(shè)備。這種處理單元可以例如是計(jì)算機(jī)，其提供對(duì)于處理數(shù)據(jù)和激勵(lì)定位裝置的一種容易而節(jié)省成本的方式。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種利用投影系統(tǒng)的方法，包括至少一個(gè)投射裝置，該投射裝置設(shè)置為接收來自第一物體的投射光束并將該投射光束投射到第二物體上，投影系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器，該傳感器用于測(cè)量至少一個(gè)投射裝置的空間定向，該方法包括-用至少一個(gè)傳感器測(cè)量至少一個(gè)投射裝置的空間定向，-確定至少一個(gè)投射裝置的空間定向的定向誤差，-根據(jù)至少一個(gè)投射裝置的空間定向的定向誤差來計(jì)算投射到第二物體上的圖像的投影誤差，-為了使所述投影誤差最小，調(diào)整第一和第二物體中至少一個(gè)的位置。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括應(yīng)用傳輸圖像傳感器，同時(shí)利用投射到第二物體上圖像的計(jì)算出的投影誤差，從而提高第一物體相對(duì)第二物體在一至六個(gè)自由度上的經(jīng)校準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)精度。
這種傳輸圖像傳感器(TIS)的使用有利地用于得到第一和第二物體之間的精確對(duì)準(zhǔn)。
在本申請(qǐng)中，本發(fā)明的裝置具體用于制造IC，但是應(yīng)該明確理解這種裝置可能具有許多其它應(yīng)用。例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術(shù)語“分劃板”，“晶片”或者“管芯(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語“掩模”，“基底”和“目標(biāo)部分”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長(zhǎng)范圍)，以及粒子束，如離子束或電子束。


現(xiàn)在僅僅通過例子的方式，參考隨附的示意圖說明本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施方式
，在附圖中對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的部件，其中圖1示出其中可結(jié)合本發(fā)明投影系統(tǒng)的光刻投射裝置；圖2示出根據(jù)在先技術(shù)的投影系統(tǒng)；
圖3a和3b示出根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施方式的投影系統(tǒng)；圖4示出可以用在根據(jù)本發(fā)明的投影系統(tǒng)中的處理單元。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地表示了根據(jù)光刻投射裝置一具體實(shí)施方案的一光刻投射裝置1。該裝置包括輻射系統(tǒng)Ex，IL，用于提供輻射投射光束PB(例如EUV輻射)。在這種具體的情況下，輻射系統(tǒng)還包括輻射源LA；第一目標(biāo)臺(tái)(掩模臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如分劃板)的掩模保持器，并與用于將該掩模相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置PM連接；第二目標(biāo)臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置PW連接；投射系統(tǒng)(“鏡頭”)PL(例如用于EUV輻射的反射鏡)或者將掩模MA的受輻射部分成像在基底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個(gè)或多個(gè)管芯(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于投影型(例如具有投影掩模)?？墒?，一般來說，它還可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖裝置，如上述涉及的可編程反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如EUV源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或在橫穿過如擴(kuò)束器Ex等調(diào)節(jié)裝置后，饋送到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)定光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有所需的均勻度和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投射裝置的殼體中(例如當(dāng)輻射源LA是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投射裝置，其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過合適的定向反射鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。
光束PB然后與保持在掩模臺(tái)MT上的掩模MA相交。橫向穿過掩模MA后，光束PB通過鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的目標(biāo)部分C上。在第二定位裝置PW(和例如干涉位置測(cè)量裝置IF)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的目標(biāo)部分C。類似地，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位。一般地，用圖1中未明確顯示的長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺(tái)MT、WT的移動(dòng)?？墒牵诰竭M(jìn)器的情況下(與步進(jìn)-掃描裝置相對(duì))，掩模臺(tái)MT可與短沖程致動(dòng)裝置連接，或者固定。掩膜MA與基底W可以使用掩膜對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
所示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，整個(gè)掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到目標(biāo)部分C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的目標(biāo)部分C能夠由光束PB照射；2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是給定的目標(biāo)部分C沒有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩模臺(tái)MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向”，例如y方向)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB在掩模圖像上掃描；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相當(dāng)大的目標(biāo)部分C，而沒有犧牲分辨率。
圖2示出如上面已經(jīng)討論的已知投影系統(tǒng)PL的一個(gè)例子。該投影系統(tǒng)PL包括一個(gè)或多個(gè)通常是六個(gè)投射裝置10，這里以反射鏡示出。投射裝置10之一固定安裝于投影系統(tǒng)PL的框架上，其他五個(gè)投射裝置10利用六自由度致動(dòng)支座(6-DoF-actuated mount)12安裝，這些致動(dòng)支座優(yōu)選在六個(gè)自由度上調(diào)整投射裝置10的空間定向。致動(dòng)支座也可以由不活動(dòng)的DoF和活動(dòng)的DoF支座的組合構(gòu)成。投影系統(tǒng)PL整體安裝到固定區(qū)域(world)，例如通過中間的軟性安裝設(shè)備21整體安裝到測(cè)量框架(metro frame)20，軟性安裝設(shè)備21具有10和50Hz之間的懸浮頻率，通常用30Hz的安裝設(shè)備21將投影系統(tǒng)PL與測(cè)量框架20連接起來。投影系統(tǒng)PL進(jìn)一步包括傳感器11，用以測(cè)量投射裝置10相對(duì)于投影系統(tǒng)PL的框架的相對(duì)位置。優(yōu)選測(cè)量投射裝置10相對(duì)于投影系統(tǒng)PL的定向。
圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的投影系統(tǒng)PL，其中相同的參考數(shù)字指的是與圖2類似的元件。圖3a示出在掩模臺(tái)MT上的掩模MA。投射光束PB由投射裝置30產(chǎn)生，這與參考圖1討論的類似。
投影系統(tǒng)PL進(jìn)一步包括處理單元40，該處理單元設(shè)置為與傳感器11及六自由度支座(6-DOF-mount)12連接。傳感器11可以測(cè)量投射裝置例如相對(duì)于投影系統(tǒng)PL的空間定向，并將測(cè)量值傳送到處理單元40。
在某種意義上，處理單元40可以設(shè)置為具有一個(gè)或多個(gè)處理器設(shè)備的計(jì)算機(jī)，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，處理單元的實(shí)施例示于圖4中。處理器單元40包括微處理器42，該微處理器設(shè)置為與存儲(chǔ)設(shè)備43和I/O設(shè)備41通信。I/O設(shè)備41設(shè)置為接收和發(fā)送信號(hào)。
如圖3a所示，處理設(shè)備40接收來自光學(xué)元件的傳感器11的位置輸入信號(hào)以及掩模臺(tái)(MT)和晶片臺(tái)(WT)的輸入信號(hào)47和48。位置傳感器測(cè)量光學(xué)元件相對(duì)于光學(xué)參考系，即投影系統(tǒng)PL的位置，所述相對(duì)位置會(huì)由于掃描力，地板振動(dòng)或者其他擾動(dòng)引起測(cè)量框架20的振動(dòng)而受到干擾。
存儲(chǔ)器43包括有關(guān)每個(gè)光學(xué)元件所需的理想位置(設(shè)定點(diǎn)位置)的信息。所需位置與實(shí)際位置或者與傳感器位置的任何偏差(＝位置誤差)都會(huì)產(chǎn)生對(duì)于光學(xué)元件中致動(dòng)裝置12的校正信號(hào)(＝控制信號(hào))。這些校正信號(hào)構(gòu)成處理設(shè)備40的輸出，該輸出以光學(xué)元件10與投影系統(tǒng)PL之間的相對(duì)位置誤差保持盡可能小的這樣一種方式來控制光學(xué)元件10的致動(dòng)裝置12。可以通過一個(gè)或多個(gè)位置控制回路來獲得這種控制，由于位置誤差，速度誤差，加速度誤差和/或位置誤差的時(shí)間積分，所述位置控制回路施加反饋控制和前饋控制輸出。應(yīng)用于這種控制回路中的算法時(shí)伺服控制領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的。光學(xué)元件10的致動(dòng)裝置12優(yōu)選是洛倫茲型，但也可以是電磁，壓電，氣動(dòng)或其他電動(dòng)機(jī)類型。
如果光學(xué)元件10的位置控制回路具有高的位置帶寬(positionbandwidth)，那么這種控制可能是足夠強(qiáng)有力的，從而可以將每個(gè)單獨(dú)的光學(xué)元件10與投影系統(tǒng)PL的相對(duì)誤差最小化。如果光學(xué)元件10具有正確的所需位置，并且如果所有位置誤差都足夠小，那么所有光學(xué)元件10的組合將會(huì)產(chǎn)生掩模圖案到晶片W的正確的圖像。
但是如果擾動(dòng)很大和/或如果位置帶寬不是足夠高，那么對(duì)于良好成像來說光學(xué)元件10的殘余位置誤差可能太大了。通過將光學(xué)元件10的殘差饋送到定位裝置PM(掩模臺(tái))和/或PW(晶片臺(tái))之一，可以提高掩模MA投射到晶片W上的圖像質(zhì)量。這種方法在這里稱為來自光學(xué)元件的誤差饋通(errorfeedthrough)。
為了這樣做，必須已知每個(gè)光學(xué)元件10對(duì)晶片W上圖像的每個(gè)位置誤差的影響。這種知識(shí)，即作為位置誤差的函數(shù)的圖像誤差的所謂靈敏度可以預(yù)先通過校準(zhǔn)步驟獲得。如果光學(xué)系統(tǒng)具有5面受六自由度(6DOF)控制的活動(dòng)反射鏡，那么結(jié)果是具有30個(gè)獨(dú)立的輸入和6個(gè)輸出的靈敏度矩陣，并存儲(chǔ)在處理設(shè)備40中。輸入是光學(xué)元件10的各個(gè)位置誤差。輸出是對(duì)晶片臺(tái)WT位置和/或掩模臺(tái)MT位置的校正。那么靈敏度矩陣包含5×6×6＝180個(gè)增益，這些增益形成位置誤差對(duì)晶片W上圖像誤差的靈敏度。30個(gè)輸入和6個(gè)輸出可以過濾或者也許不會(huì)過濾輸入/輸出數(shù)據(jù)。然后將加權(quán)并過濾的輸出增加到晶片臺(tái)WT和/或掩模臺(tái)MT的位置傳感器信號(hào)。
分別用于晶片臺(tái)WT和掩模臺(tái)MT的位置傳感器48和47可以是如圖3a所示的干涉測(cè)量裝置IF，包括傳感器48，47和反射鏡49，45。干涉測(cè)量裝置IF分別測(cè)量晶片W，掩模MA相對(duì)于投影系統(tǒng)PL的位置。
光學(xué)編碼器也可以用作位置傳感器。晶片W和掩模MA的定位裝置或致動(dòng)裝置優(yōu)選是洛倫茲型，但也可以是電磁，壓電，氣動(dòng)或其他電動(dòng)機(jī)類型。
向晶片臺(tái)WT或掩模臺(tái)MT的位置傳感器增加光學(xué)元件10的加權(quán)位置誤差將進(jìn)一步減小掩模圖案相對(duì)于晶片W的最終圖像誤差。通常光學(xué)元件10的位置誤差由光學(xué)坐標(biāo)系相對(duì)測(cè)量框架20的懸浮頻率來支配。通常希望具有30Hz頻率的位置誤差。
位置控制領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地計(jì)算出晶片臺(tái)WT的150Hz伺服系統(tǒng)帶寬所能給出的近似1/0.3*(30/150)^2＝0.13[-]的縮減量。因此當(dāng)應(yīng)用上述誤差饋通(error feedthrough)時(shí)，在10納米晶片數(shù)量級(jí)處的無補(bǔ)償位置誤差僅僅為1.3納米。
在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中，光學(xué)元件10的加權(quán)位置誤差沒有被增加到形成控制傳感器輸入的位置傳感器48和/或47，但是卻作為控制輸出被加入到驅(qū)動(dòng)晶片和掩模(分別為PW和PM)的致動(dòng)裝置中。
進(jìn)一步的改進(jìn)是利用光學(xué)元件10的位置誤差信號(hào)的二階導(dǎo)數(shù)作為對(duì)于晶片W和/或掩模MA的位置回路的加速度前饋信號(hào)。
如圖3b所示，掩模臺(tái)MT相對(duì)于晶片臺(tái)的定位也可以由TIS設(shè)備50(TIS為傳輸圖像傳感器)監(jiān)視和校準(zhǔn)。這種TIS設(shè)備50容易被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。
TIS設(shè)備50由掩模臺(tái)MT上的測(cè)試標(biāo)記(test mark)51和附著于晶片臺(tái)WT的光接收器52構(gòu)成。來自投射裝置30的光將標(biāo)記圖像(marker image)經(jīng)光學(xué)元件10投射到光接收器52。投射的圖像是類似3D拋物面的光強(qiáng)度分布。這種強(qiáng)度分布的最大值可以用于找到掩模臺(tái)MT相對(duì)于晶片臺(tái)WT的最佳的6個(gè)DoF調(diào)整。如果將傳感器11測(cè)得的位置誤差與(上述)靈敏度矩陣進(jìn)行加權(quán)，并且如果將該結(jié)果添加到校準(zhǔn)位置信號(hào)48和/或該結(jié)果對(duì)最優(yōu)的掩模臺(tái)MT相對(duì)于晶片臺(tái)WT位置坐標(biāo)形成參考，并與傳感器47和48協(xié)調(diào)，那么也可以大大提高該掩模臺(tái)MT經(jīng)TIS設(shè)備50相對(duì)于晶片臺(tái)WT對(duì)準(zhǔn)的精度。
投射裝置10的測(cè)量誤差，即投射裝置10的理想空間定向和實(shí)際空間定向之間的偏差當(dāng)然也可以用于調(diào)整投射裝置10的位置。如上所述，由處理單元40計(jì)算的總誤差可以用來通過控制致動(dòng)裝置12而調(diào)整投射裝置10的位置?？梢酝ㄟ^調(diào)整晶片臺(tái)WT和/或掩模臺(tái)MT的位置來補(bǔ)償這種調(diào)整之后殘余的誤差(殘差)，如上面已經(jīng)描述的。這種殘差可以被測(cè)量，但也可以根據(jù)原始的測(cè)量誤差以及送到致動(dòng)裝置12的有關(guān)補(bǔ)償信號(hào)的知識(shí)來確定。
還可以構(gòu)造代表測(cè)量誤差的時(shí)間信號(hào)，并將該時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槠漕l率分量?？梢酝ㄟ^調(diào)整投射裝置10的空間定向來補(bǔ)償確定的頻率范圍，通過調(diào)整晶片臺(tái)WT和/或掩模臺(tái)MT的位置來補(bǔ)償其他的頻率范圍。
為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)結(jié)果，可以利用已知的過濾技術(shù)來過濾代表測(cè)量誤差的測(cè)量信號(hào)。這樣做來控制掩模臺(tái)的定位裝置PM，晶片臺(tái)的定位裝置PW和/或具有在一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)的投射裝置的定位裝置12。
應(yīng)該知道，這里描述的本發(fā)明一般可應(yīng)用于將來自第一物體的投射光束PB投射到第二物體。所述物體可以是各種物體，如第一物體可以是供光刻技術(shù)使用的掩模MA，第二物體可以是供光刻技術(shù)使用的晶片W。投射光束PB可以是如用于光刻技術(shù)中的帶圖案的投射光束。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)具體實(shí)施方式
，但是應(yīng)該知道本發(fā)明可以按照不同于所描述的方式實(shí)施。說明書不意味著限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.投影系統(tǒng)，包括至少一個(gè)投射裝置(10)，該投影裝置設(shè)置為接收來自第一物體(MA)的投射光束(PB)，并向第二物體(W)投射該投射光束，投影系統(tǒng)(PL)進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器(11)，該傳感器用于測(cè)量至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向，其特征在于，投影系統(tǒng)(PL)包括至少一個(gè)處理單元(40)，該處理單元設(shè)置為與至少一個(gè)傳感器(11)連接，其中至少一個(gè)處理單元(40)進(jìn)一步設(shè)置為與定位裝置(PW，PM)連接，定位裝置設(shè)置為根據(jù)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向來調(diào)整第一(MA)和第二物體(W)中至少一個(gè)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的投影系統(tǒng)，其特征在于，處理單元(40)進(jìn)一步設(shè)置為與另一個(gè)定位裝置(12)連接，該定位裝置設(shè)置為根據(jù)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向來調(diào)整至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的投影系統(tǒng)，其特征在于，投影系統(tǒng)設(shè)置為根據(jù)調(diào)整至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向之后的殘差來調(diào)整第一(MA)和第二物體(W)中至少一個(gè)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的投影系統(tǒng)，其特征在于，處理單元(40)設(shè)置為根據(jù)在第一頻率范圍內(nèi)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向來調(diào)整第一(MA)和第二物體(W)中至少一個(gè)的位置，并且設(shè)置為根據(jù)在第二頻率范圍內(nèi)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向來調(diào)整至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向。
5.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的投影系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)投射裝置(10)包括至少一個(gè)反射鏡和一些透鏡。
6.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的投影系統(tǒng)，其特征在于，將至少一個(gè)投射裝置(10)安裝在安裝設(shè)備(12)上，該安裝設(shè)備設(shè)置為在至少一個(gè)到六個(gè)自由度上激勵(lì)至少一個(gè)投射裝置。
7.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的投影系統(tǒng)，其特征在于，投射光束(PB)是遠(yuǎn)紫外輻射束。
8.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的投影系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)處理單元(40)進(jìn)一步設(shè)置為與至少一個(gè)其他傳感器(47，48)通信，從而確定第一(MA)和第二物體(W)中至少一個(gè)的位置。
9.根據(jù)前面任一權(quán)利要求的投影系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)處理單元(40)包括I/O設(shè)備(41)，微處理器(42)和存儲(chǔ)設(shè)備(43)。
10.一種利用投影系統(tǒng)(PL)的方法，包括至少一個(gè)投射裝置(10)，該投射裝置設(shè)置為接收來自第一物體(MA)的投射光束(PB)并將該投射光束投射到第二物體(W)上，投影系統(tǒng)(PL)進(jìn)一步包括至少一個(gè)傳感器(11)，該傳感器用于測(cè)量至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向，該方法包括-用至少一個(gè)傳感器(11)測(cè)量至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向，-確定至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向的定向誤差，-根據(jù)至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向的定向誤差來計(jì)算投射到第二物體(W)上的圖像的投影誤差，-為了使所述投影誤差最小，調(diào)整第一(MA)和第二物體(W)中至少一個(gè)的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，包括-應(yīng)用傳輸圖像傳感器(50)，同時(shí)利用投射到第二物體(W)上圖像的計(jì)算出的投影誤差，從而提高第一物體(M)相對(duì)第二物體(W)在一至六個(gè)自由度方面的經(jīng)校準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)精度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種投影系統(tǒng)，包括至少一個(gè)投射裝置(10)，該投影裝置設(shè)置為接收來自第一物體(MA)的投射光束(PB)，并將該投射光束投射到第二物體(W)上。投影系統(tǒng)(PL)進(jìn)一步包括傳感器(11)，該傳感器用于測(cè)量至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向。投影系統(tǒng)(PL)包括處理單元(40)，該處理單元設(shè)置為與至少一個(gè)傳感器(11)相連。處理單元(40)進(jìn)一步設(shè)置為與定位裝置(PW，PM)連接，定位裝置設(shè)置為根據(jù)測(cè)得的至少一個(gè)投射裝置(10)的空間定向來調(diào)整第一(MA)和第二物體(W)中至少一個(gè)的位置。
文檔編號(hào)G03F9/00GK1538243SQ20041003289
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2004年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月14日
發(fā)明者M·H·A·里德斯, H·H·M·科西, L·M·勒瓦斯?fàn)? M H A 里德斯, M 科西, 勒瓦斯?fàn)?申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司