專利名稱：計(jì)量工具、含光刻設(shè)備、計(jì)量工具的系統(tǒng)、確定襯底參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量已經(jīng)在光刻設(shè)備中提供有圖案的襯底的參數(shù)的計(jì)量工具，所述參數(shù)例如是重疊(Ovl)和/或臨界尺寸(CD)和/或薄膜厚度(FT)和/或?qū)拥恼凵渎?RI)和/或宏缺陷和/或微缺陷。本發(fā)明還涉及包括光刻設(shè)備和計(jì)量工具的系統(tǒng)，以及用于確定來自光刻設(shè)備的襯底的所述參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)向裝置(track)是一種將一個(gè)或多個(gè)光敏膜(零個(gè)或多個(gè)薄膜可以是抗反射涂層以改進(jìn)光刻設(shè)備的成像性能)施加于襯底上的機(jī)器。每個(gè)薄膜的厚度和折射率可能是臨界的并且因此必須例如利用FT和/或RI測(cè)量來控制。
這個(gè)涂敷襯底可以利用計(jì)量工具來測(cè)量，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理并且可用于上游和下游處理步驟的反饋或前饋控制。
現(xiàn)在將該涂敷襯底傳送到光刻設(shè)備用于曝光。
光刻設(shè)備是一種將想要的圖案施加到襯底、通常為襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。光刻設(shè)備可用于例如集成電路(IC)的制造。在那種情形下，可利用另外被稱為掩?；蚍謩澃宓膱D案形成裝置生成將在IC的單個(gè)層上形成的電路圖案。該圖案可被轉(zhuǎn)移到襯底(如硅片)上的目標(biāo)部分(如包含一個(gè)或若干管芯的部分)。圖案的轉(zhuǎn)移通常借助于在襯底上設(shè)置的輻射敏感材料層(光刻膠)上的成像。一般地，單個(gè)襯底將包含被連續(xù)圖案化的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻設(shè)備包括所謂的分檔器和掃描器，在分檔器中，通過同時(shí)使整個(gè)圖案曝光到目標(biāo)部分上而使每個(gè)目標(biāo)部分被照射；在掃描器中，通過輻射射束沿著給定方向(“掃描方向”)掃描圖案并同時(shí)沿著與這個(gè)方向平行或反平行的方向掃描襯底而使每個(gè)目標(biāo)部分被照射。通過在襯底上壓印圖案也能將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移至襯底。
在光刻設(shè)備中，關(guān)鍵是準(zhǔn)確設(shè)定襯底的位置，以便在彼此的頂部上正確定位不同的層。這個(gè)過程被稱為對(duì)準(zhǔn)。精確對(duì)準(zhǔn)通過準(zhǔn)確確定襯底相對(duì)于襯底工作臺(tái)的位置以及確定襯底工作臺(tái)相對(duì)于掩模和投影射束的位置來完成。由此，利用不同的對(duì)準(zhǔn)策略是可能的。選擇最佳對(duì)準(zhǔn)策略在獲得最佳重疊時(shí)是重要的。選擇對(duì)準(zhǔn)策略的不同過程已經(jīng)被設(shè)計(jì)為遵從不同的應(yīng)用。由此，用法由重疊指示符組成。參見例如US 7,042,552的可能的對(duì)準(zhǔn)策略的進(jìn)一步描述，US7,042,552的內(nèi)容通過引用而被結(jié)合于本文。
除重疊外，曝光結(jié)構(gòu)(像線條和/或接觸孔)的形狀“臨界尺寸”也是一個(gè)用于控制的重要參數(shù)。
曝光之后，襯底經(jīng)過顯影，移去曝光或未曝光的光刻膠(取決于正性或負(fù)性光刻膠)。所形成的光刻膠結(jié)構(gòu)的形狀在OVL、CD、宏缺陷、微缺陷等方面必須是正確的，這在顯影過程之后利用計(jì)量工具進(jìn)行檢查。
重疊指示符的值可以例如通過在重疊計(jì)量工具上測(cè)量單獨(dú)批襯底來計(jì)算。為此，使用離線重疊計(jì)量工具以便得到高置信值。離線重疊計(jì)量工具上襯底的測(cè)量導(dǎo)致額外的努力和時(shí)間，尤其是由于低速臺(tái)以及因?yàn)楦呓⒋螖?shù)而使得重疊計(jì)量工具相對(duì)較慢。
競(jìng)爭(zhēng)計(jì)量工具具有相對(duì)較高的采集次數(shù)，使得更低移動(dòng)次數(shù)不會(huì)對(duì)產(chǎn)量有很大的影響。在具有低采集次數(shù)的計(jì)量工具的情況下，移動(dòng)時(shí)間變?yōu)橹饕漠a(chǎn)量限制器。具有低(系統(tǒng))建立次數(shù)的快速臺(tái)變得重要。
測(cè)量(移動(dòng)-采集-測(cè)量)包括移至晶片上的測(cè)量位置，該位置具有對(duì)于正在進(jìn)行調(diào)查的效果(像Ovl、CD、FT、RI、宏缺陷、微缺陷等)敏感的特定結(jié)構(gòu)(包括根本無針對(duì)FT的結(jié)構(gòu)或多個(gè)處理層中的結(jié)構(gòu))。
采集利用某個(gè)波長(zhǎng)(和某個(gè)帶寬)、某一偏振模式和孔徑定位的光照射該位置。反射光投射到傳感器上。
測(cè)量利用某些算法處理傳感器數(shù)據(jù)以產(chǎn)生必須報(bào)告的關(guān)于效果的信息(OVL、CD、FT、RI、宏缺陷、微缺陷)。

發(fā)明內(nèi)容
期望提供一種用于測(cè)量襯底的參數(shù)的高速計(jì)量工具，已經(jīng)在光刻設(shè)備中向該襯底提供了圖案。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種被布置為測(cè)量襯底的參數(shù)的計(jì)量工具，已經(jīng)在光刻設(shè)備中向該襯底提供了圖案，所述計(jì)量工具包括底座；襯底工作臺(tái)，其被構(gòu)造和布置為支持襯底；至少一個(gè)傳感器，其被構(gòu)造和布置為測(cè)量襯底的參數(shù)；位移系統(tǒng)，用于使襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于另外一個(gè)在至少第一方向上移位；第一平衡物(balance mass)；第一承載件(bearing)，其可移動(dòng)地支撐第一平衡物使得基本上可自由地在第一方向的相反方向上平移，以便抵消襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一在所述第一方向上的位移。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種系統(tǒng)，其包括光刻設(shè)備，該光刻設(shè)備包括照明系統(tǒng)，其被配置為調(diào)節(jié)輻射射束；支撐體，其被構(gòu)造為支撐圖案形成裝置，該圖案形成裝置能夠?qū)D案賦予輻射射束的橫截面以形成圖案化的輻射射束；襯底工作臺(tái)，其被構(gòu)造為支撐襯底；以及投影系統(tǒng)，其被配置為將圖案化的輻射射束投射到襯底的目標(biāo)部分；按照本發(fā)明的計(jì)量工具；以及轉(zhuǎn)移部件，用于將襯底從光刻設(shè)備轉(zhuǎn)移到計(jì)量工具。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于確定襯底的參數(shù)的方法，該方法包括下列步驟在光刻設(shè)備中為襯底提供圖案；將襯底從光刻設(shè)備轉(zhuǎn)移到計(jì)量工具的襯底工作臺(tái)；以及在計(jì)量工具內(nèi)部利用傳感器測(cè)量襯底的參數(shù)；在測(cè)量期間，襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于另外一個(gè)在至少第一方向上進(jìn)行移位，該位移利用平衡物在相反方向上的平移來抵消。


現(xiàn)在將通過舉例的方式并參考所附示意圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，在附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的部分，并且其中圖1描述了按照現(xiàn)有技術(shù)的光刻設(shè)備；圖2描述了按照本發(fā)明一個(gè)方面的系統(tǒng)；圖3a描述了按照現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)量工具；圖3b描述了沒有底座的、圖3a的計(jì)量工具；圖4描述了圖3的計(jì)量工具的一部分，其示出了具有按照本發(fā)明的被動(dòng)平衡物系統(tǒng)的襯底工作臺(tái)的實(shí)施例；圖5描述了與圖4對(duì)應(yīng)的、具有按照本發(fā)明的主動(dòng)平衡物系統(tǒng)的實(shí)施例；圖6描述了與圖5對(duì)應(yīng)的、具有間接耦合到襯底工作臺(tái)的平衡物系統(tǒng)的實(shí)施例；以及圖7示出了與圖4對(duì)應(yīng)的、具有與襯底工作臺(tái)成一直線的平衡物系統(tǒng)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地描述了光刻設(shè)備。該設(shè)備包括照明系統(tǒng)(照明器)IL，其被配置為調(diào)節(jié)輻射射束B(例如UV輻射或任何其他適當(dāng)?shù)妮椛?；掩模支持結(jié)構(gòu)(例如掩模工作臺(tái))MT，其被構(gòu)造為支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并且與被配置為依照某些參數(shù)將圖案形成裝置準(zhǔn)確定位的第一定位裝置PM相連。該設(shè)備還包括襯底工作臺(tái)(例如晶片工作臺(tái))WT或“襯底支撐體”，其被構(gòu)造為支撐襯底(如光刻膠涂敷的晶片)W并且與被配置為依照某些參數(shù)將襯底精確定位的第二定位裝置PW相連。該設(shè)備還包括投影系統(tǒng)(如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，其被配置為將由圖案形成裝置MA賦予輻射射束B的圖案投射到襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上。
照明系統(tǒng)可包括對(duì)輻射進(jìn)行定向、成形和/或控制的各種類型的光學(xué)元件，比如折射光學(xué)元件、反射光學(xué)元件、磁光學(xué)元件、電磁光學(xué)元件、靜電光學(xué)元件或其它類型的光學(xué)元件、或者其中的任何組合。
掩模支持結(jié)構(gòu)支撐著圖案形成裝置(即承載其重量)。掩模支持結(jié)構(gòu)以依賴于圖案形成裝置的取向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)以及其它條件(例如，圖案形成裝置是否保持在真空環(huán)境中)的方式支持著圖案形成裝置。掩模支持結(jié)構(gòu)可使用機(jī)械的、真空的、靜電的或其它的夾緊技術(shù)來支持圖案形成裝置。掩模支持結(jié)構(gòu)可以是例如根據(jù)需要而被固定或可移動(dòng)的框架或者工作臺(tái)。掩模支持結(jié)構(gòu)可確保圖案形成裝置位于比如相對(duì)投影系統(tǒng)來說所期望的位置。在這里，術(shù)語“分劃板”或“掩模”的任何用法可被認(rèn)為與更通用的術(shù)語“圖案形成裝置”是同義的。
本文所使用的術(shù)語“圖案形成裝置”應(yīng)當(dāng)被廣義地解釋為指可用來將圖案賦予輻射射束的橫截面以便在襯底的目標(biāo)部分產(chǎn)生圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意的是，例如如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征，則賦予輻射射束的圖案可能不是恰好對(duì)應(yīng)于襯底的目標(biāo)部分中想要的圖案。一般地，賦予輻射射束的圖案將對(duì)應(yīng)于正在目標(biāo)部分中形成的裝置中的某功能層，例如集成電路。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列和可編程LCD面板。掩模在光刻術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，并包括如二元、交變相移和衰減相移的掩模類型以及各種混合掩模類型?？删幊嚏R陣列的一個(gè)例子采用微型鏡的矩陣設(shè)置，各鏡子可單獨(dú)地傾斜以沿不同方向反射所入射的輻射射束。傾斜鏡在被鏡矩陣所反射的輻射射束中賦予圖案。
這里所用的用語“投影系統(tǒng)”應(yīng)被廣義地理解為包括各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、電磁式和靜電式光學(xué)系統(tǒng)或其任意組合，這例如應(yīng)根據(jù)所用的曝光輻射或其它因素如使用浸液或使用真空的情況來適當(dāng)?shù)卮_定。用語“投影透鏡”在本文中的任何使用均應(yīng)被視為與更通用的用語“投影系統(tǒng)”具有相同的含義。
正如這里所描述的，設(shè)備是透射類型的(如使用透射掩模)。另一方面，設(shè)備還可以是反射類型的(如使用上面提到的可編程反射鏡陣列的類型，或使用反射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(gè)(雙臺(tái))或多個(gè)襯底工作臺(tái)或“襯底支撐體” (和/或兩個(gè)或多個(gè)掩模工作臺(tái)或“掩模支撐體”)的那種類型。在這種“多臺(tái)”式機(jī)器中，附加的工作臺(tái)或支撐體可以并行地使用，或者可在一個(gè)或多個(gè)工作臺(tái)上進(jìn)行預(yù)備步驟而將一個(gè)或多個(gè)其它的工作臺(tái)用于曝光。
光刻設(shè)備還可以是下列類型的，其中襯底的至少一部分可被具有較高折射率的、例如水的液體所覆蓋，以便填充投射系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸液還可以用于光刻設(shè)備中的其他空間，例如掩模和投影系統(tǒng)之間的空間。浸沒技術(shù)在增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的領(lǐng)域中是公知的。本文所使用的術(shù)語“浸沒”并不意味著例如襯底的結(jié)構(gòu)必須被浸沒在液體中，而是僅僅意味著在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。
參考圖1，照明器IL接收來自輻射源SO的輻射射束。該源和光刻設(shè)備可以是獨(dú)立的實(shí)體，例如在輻射源為準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這種情況下，輻射源不應(yīng)被視為形成了光刻裝置的一部分，輻射射束借助于射束傳送系統(tǒng)BD從源SO傳遞到照明器IL中，射束傳送系統(tǒng)BD例如包括適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)鏡和/或射束擴(kuò)展器。在其它情況下，該源可以是光刻裝置的一個(gè)整體部分，例如在該源為水銀燈時(shí)。源SO和照明器IL及射束傳送系統(tǒng)BD(如果需要的話)一起可稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL可包括調(diào)節(jié)裝置AD，其用于調(diào)節(jié)輻射射束的角強(qiáng)度分布。通常來說，至少可以調(diào)節(jié)照明器的光瞳面內(nèi)的強(qiáng)度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-外部和σ-內(nèi)部)。另外，照明器IL通常包括各種其它的部件，例如積分器IN和聚光器CO。照明器用來調(diào)節(jié)輻射射束，使得其在其橫截面上具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。
輻射射束B入射在固定于掩模支持結(jié)構(gòu)(例如掩模工作臺(tái)MT)上的圖案形成裝置(例如掩模MA)上，并通過該圖案形成裝置而圖案化。在穿過掩模MA后，輻射射束B通過投影系統(tǒng)PS，其將射束聚焦在襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如干涉儀、線性編碼器或電容傳感器)，襯底工作臺(tái)WT可精確地移動(dòng)，以便例如將不同的目標(biāo)部分C定位在輻射射束B的路徑中。類似地，可用第一定位裝置PM和另一位置傳感器(在圖1中未明確示出)來相對(duì)于輻射射束B的路徑對(duì)圖案形成裝置MA進(jìn)行精確的定位，例如從掩模庫中機(jī)械式地重新取出之后或者在掃描過程中。通常來說，借助于形成為第一定位裝置PM的一部分的長(zhǎng)行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可實(shí)現(xiàn)掩模工作臺(tái)MT的運(yùn)動(dòng)。類似地，采用形成為第二定位裝置PW的一部分的長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊，可實(shí)現(xiàn)襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”的運(yùn)動(dòng)。在采用步進(jìn)器的情況下(與掃描器相反)，掩模工作臺(tái)MT可只與短行程致動(dòng)器相連，或被固定住。掩模MA和襯底W可采用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來對(duì)準(zhǔn)。雖然襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記顯示為占據(jù)了專用目標(biāo)部分，然而它們可位于目標(biāo)部分之間的空間內(nèi)(它們稱為劃線片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)。類似地，在掩模MA上設(shè)置了超過一個(gè)管芯的情況下，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可位于管芯之間。
所述裝置可用于至少一種下述模式中1.在步進(jìn)模式中，掩模工作臺(tái)MT或“掩模支撐體”和襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”基本上保持靜止，而賦予輻射射束的整個(gè)圖案被一次性投影到目標(biāo)部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后沿X和/或Y方向移動(dòng)襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”，使得不同的目標(biāo)部分C被曝光。在步進(jìn)模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中所成像的目標(biāo)部分C的大小。
2.在掃描模式中，掩模工作臺(tái)MT或“掩模支撐體”和襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”被同步地掃描，同時(shí)賦予輻射射束的圖案被投影到目標(biāo)部分C上(即單次動(dòng)態(tài)曝光)。襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”相對(duì)于掩模工作臺(tái)MT或“掩模支撐體”的速度和方向由投影系統(tǒng)PS的放大(縮小)和圖像倒轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動(dòng)態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的寬度(非掃描方向上)，而掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度決定了目標(biāo)部分的高度(掃描方向上)。
3.在另一個(gè)模式中，支持可編程圖案形成裝置的掩模工作臺(tái)MT或“掩模支撐體”基本上保持不動(dòng)，襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”被移動(dòng)或被掃描，而賦予輻射射束的圖案被投射在目標(biāo)部分C上。在這種模式中，一般地，在掃描期間，使用脈沖輻射源并且在襯底工作臺(tái)WT或“襯底支撐體”每次移動(dòng)之后或者在連續(xù)輻射脈沖之間根據(jù)需要對(duì)可編程圖案形成裝置進(jìn)行更新?？梢院苋菀椎貙⑦@種操作模式應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(如上面提到的可編程反射鏡陣列的類型)的無掩模光刻術(shù)。
還可以使用上述模式的組合和/或變化或者是完全不同的模式。
圖2示出了包括光刻設(shè)備1、計(jì)量工具2和處理器3的系統(tǒng)的示例。光刻設(shè)備1可例如按照?qǐng)D1所示的實(shí)施例來構(gòu)造。計(jì)量工具2被布置為測(cè)量來自光刻設(shè)備1的襯底的參數(shù)，例如設(shè)置在光刻設(shè)備內(nèi)的襯底上的圖案的重疊。所關(guān)注的襯底的其他參數(shù)可以是層和/或宏缺陷和/或微缺陷。
處理器3被構(gòu)造并被布置為接收來自計(jì)量工具2的參數(shù)數(shù)據(jù)和來自光刻設(shè)備1的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。處理器3可以是光刻設(shè)備的一部分，但是其他配置也是可能的。可以通過處理器3直接從計(jì)量工具2或者從裝載到另一個(gè)處理器(未示出)或同一處理器3上的所附軟件應(yīng)用程序接收參數(shù)數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，該系統(tǒng)被布置在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中以便例如與其他設(shè)備和/或應(yīng)用通信。
在利用光刻設(shè)備1的制造過程期間，可以把若干襯底集中在一個(gè)盒子中以形成特定批。這批中的襯底在整個(gè)制造過程中呆在一起。多個(gè)批經(jīng)過若干制造行為。本發(fā)明所關(guān)注的主要制造行為(但不限于)是光刻設(shè)備1中的光刻曝光行為和計(jì)量工具2中的例如重疊檢查行為的檢查行為以及蝕刻。
可以例如通過測(cè)量出現(xiàn)在所選襯底的每一個(gè)上的多個(gè)重疊目標(biāo)的位置誤差來確定重疊數(shù)據(jù)。這將導(dǎo)致所謂的測(cè)量的重疊數(shù)據(jù)。接下來，可處理重疊數(shù)據(jù)。
圖3示出了按照現(xiàn)有技術(shù)的計(jì)量工具2的實(shí)施例。計(jì)量工具2包括底座5。利用底座5，晶片臺(tái)6借助于第一位移系統(tǒng)在y方向上相對(duì)于底座5是可移動(dòng)連接的。在晶片臺(tái)6上方，設(shè)置了傳感器7。傳感器7形成了傳感器臺(tái)8的一部分，傳感器臺(tái)8借助于第二位移系統(tǒng)在x方向上相對(duì)于底座5是可移動(dòng)連接的。晶片臺(tái)6被構(gòu)造為支持襯底9。為此，晶片臺(tái)6包括晶片工作臺(tái)10。晶片臺(tái)6配有用于使晶片工作臺(tái)10相對(duì)于晶片臺(tái)6繞z軸旋轉(zhuǎn)的第三位移系統(tǒng)。
因此晶片9和傳感器7可以相對(duì)于彼此在若干方向上移動(dòng)，這使得例如當(dāng)晶片9在晶片臺(tái)6的晶片工作臺(tái)10上被支持時(shí)測(cè)量晶片9上整個(gè)圖案重疊成為可能。
此外，計(jì)量工具2包括晶片交換器夾持器15形式的轉(zhuǎn)移部件，在圖3b中可看到晶片交換器夾持器15。
在計(jì)量工具2中，底座5上的反作用、用于將晶片工作臺(tái)10和傳感器7定位到亞微米精度的加速力是振動(dòng)的主要原因。這些振動(dòng)損害了計(jì)量工具2的精度。為了使振動(dòng)的影響最小，按照現(xiàn)有技術(shù)，臺(tái)6、8和/或工作臺(tái)10的加速力要保持盡可能低，和/或計(jì)量工具2的底座5保持與光刻設(shè)備1隔離。否則，來自計(jì)量工具2的振動(dòng)將損害光刻設(shè)備1中的光刻過程的精度。
為了能夠相對(duì)于彼此以更高的速度移動(dòng)具有晶片9的晶片臺(tái)6和/或晶片工作臺(tái)10以及具有傳感器7的移動(dòng)傳感器臺(tái)8，本發(fā)明在計(jì)量工具中提供了平衡物的使用(圖3中未示出)。因此第一平衡物可以被構(gòu)造和布置為抵消具有傳感器7的傳感器臺(tái)8在x方向上相對(duì)于底座5的位移。另外和/或作為備選，第二平衡物可以被構(gòu)造和布置為抵消具有晶片工作臺(tái)10和晶片9的晶片臺(tái)6在y方向上相對(duì)于底座5的位移。另外和/或作為備選，第三平衡物可以被構(gòu)造和布置為抵消晶片工作臺(tái)10和晶片9相對(duì)于晶片臺(tái)6和底座5繞z方向的位移。
作為非限制性示例，在圖4-7中，所示的實(shí)施例為具有晶片工作臺(tái)10和晶片9的晶片臺(tái)6在y方向上的可移動(dòng)性提供了平衡物系統(tǒng)。還可以提供類似的系統(tǒng)用于抵消具有傳感器7的傳感器臺(tái)8的位移和/或具有晶片9的晶片工作臺(tái)10的位移。
在圖4中，設(shè)置了平衡物20，它被放置于承載件21上(例如滾柱承載件或空氣承載件)。承載件21相對(duì)于底座5移動(dòng)地支撐平衡物20以便基本上可自由地在與具有晶片工作臺(tái)10和晶片9的晶片臺(tái)6在y方向上的位移相反的方向上平移。平衡物20借助于例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或其他可控驅(qū)動(dòng)器的晶片臺(tái)定位致動(dòng)器25耦合到晶片臺(tái)6。晶片臺(tái)6被置于承載件27上。承載件27相對(duì)于平衡物20可移動(dòng)地支撐晶片臺(tái)6以便基本上可自由地通過致動(dòng)器25在y方向上移位。
平衡物20經(jīng)由包括彈簧30的彈性聯(lián)軸節(jié)耦合到底座5。此外，平衡物20經(jīng)由減震器31耦合到底座5。將減震器31置于與彈簧30平行。
在平衡物20和底座5之間設(shè)置了前饋控制器33，其測(cè)量平衡物20相對(duì)于底座5的位置。這種前饋控制器還被設(shè)置于晶片臺(tái)6和平衡物20之間，該前饋控制器給出了附圖標(biāo)記35。
如果在襯底9的重疊測(cè)量期間，晶片臺(tái)6被致動(dòng)器25驅(qū)動(dòng)并且因此在y方向上移位，則立即在平衡物20上設(shè)置反作用力，從而使得平衡物20在相反方向上移動(dòng)。平衡物在相反方向上的位移量取決于平衡物20相對(duì)于晶片臺(tái)6(包括晶片工作臺(tái)10、晶片9等)的質(zhì)量比。由此，彈簧30和減震器31用于減弱平衡物的移動(dòng)以避免卷起，也就是說平衡物的共振。提供這個(gè)平衡物系統(tǒng)使得基本上增大晶片臺(tái)6的速度和加速力成為可能。更高的速度和更高的加速度不再導(dǎo)致計(jì)量工具2的底座5中的振動(dòng)和/或其他擾動(dòng)力。這又使得將計(jì)量工具定位在相對(duì)于光刻設(shè)備來說任何所期望的位置上成為可能。例如，具有按照本發(fā)明的平衡物系統(tǒng)的計(jì)量工具現(xiàn)在可放置于甚至現(xiàn)有的光刻設(shè)備的頂部或者至少與此相連。
圖5示出了圖4的變型實(shí)施例，其中平衡物20和底座5之間的彈簧-減震器系統(tǒng)用例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或其他可控驅(qū)動(dòng)器的平衡物定位致動(dòng)器50來代替。如果在這個(gè)實(shí)施例中晶片臺(tái)6通過晶片臺(tái)定位致動(dòng)器25的適當(dāng)導(dǎo)引在y方向上移位，則這會(huì)立即被前饋控制器35檢測(cè)到，前饋控制器35發(fā)出信號(hào)到平衡物定位致動(dòng)器50以便使平衡物20在相反方向上移位相應(yīng)的量。為了能夠適當(dāng)?shù)貙?dǎo)引晶片臺(tái)定位致動(dòng)器25和平衡物定位致動(dòng)器50，使用前饋控制器33。平衡物致動(dòng)器50還可用于校正可能具有從正確位置偏移的趨勢(shì)的平衡物20的位置。這種偏移可能例如是底座5和平衡物20之間摩擦的結(jié)果。
在一個(gè)實(shí)施例中，晶片臺(tái)6和平衡物20可形成集成線性電動(dòng)機(jī)，其中例如晶片臺(tái)配有攜帶線圈并充當(dāng)轉(zhuǎn)子的臺(tái)并且平衡物20作為充當(dāng)定子的平板來形成。轉(zhuǎn)子和定子相對(duì)于底座被引導(dǎo)。在操作中，如果轉(zhuǎn)子向左加速，則由于反作用力而使定子向右移。轉(zhuǎn)子連同定子的重心可因此保持在同一位置。
圖6示出了圖5的變型實(shí)施例，其中晶片臺(tái)6直接在底座5上利用它的承載件27來支撐。平衡物20本身同樣直接在底座5上利用它的承載件21來支撐。晶片臺(tái)6現(xiàn)在利用它的晶片臺(tái)定位致動(dòng)器25和它的前饋控制器35直接連接到底座5。平衡物20同樣利用它的平衡物定位致動(dòng)器50和它的前饋控制器33直接連接到底座5。在例如晶片9的重疊測(cè)量期間，由前饋控制器35檢測(cè)借助于定位致動(dòng)器25的晶片臺(tái)6的位移，前饋控制器35發(fā)出信號(hào)到平衡物定位致動(dòng)器50以便使平衡物20在相反方向上移位適當(dāng)?shù)牧俊?br> 圖7示出了圖4的變型實(shí)施例，其中晶片臺(tái)6直接在底座5上利用它的承載件27來支撐。平衡物20本身同樣直接在底座5上利用它的承載件21來支撐。晶片臺(tái)6和平衡物20被置于彼此成一直線。晶片臺(tái)6現(xiàn)在利用它的晶片臺(tái)定位致動(dòng)器25直接連接到平衡物20并利用它的前饋控制器35直接連接到底座5。平衡物20利用它的彈簧30和它的減震器31直接連接到底座5。
除了所示的實(shí)施例外，許多變型也是可能的。代替晶片，還可使用其它類型的襯底。例如，可在計(jì)量工具中設(shè)置不止一個(gè)傳感器。計(jì)量工具的傳感器臺(tái)或晶片臺(tái)還可以在x和y方向上可移動(dòng)地與底座耦合，而傳感器臺(tái)和晶片臺(tái)的另外一個(gè)固定地與底座相連。重要的是，在計(jì)量工具中，襯底和一個(gè)或多個(gè)傳感器是可相對(duì)于彼此移動(dòng)的，其移動(dòng)利用平衡物的相反移動(dòng)進(jìn)行抵消。以這種方式，晶片的各點(diǎn)可以高效并且在無(導(dǎo)致的)振動(dòng)的情況下得以測(cè)量。包括平衡塊系統(tǒng)的計(jì)量工具的另一個(gè)示例是臺(tái)的至少其中之一作為攜帶線圈的臺(tái)(轉(zhuǎn)子)來構(gòu)建以生成在具有靜態(tài)磁體的平板(定子)上方移動(dòng)的變化磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子被引導(dǎo)并且可相對(duì)于定子移動(dòng)。定子可相對(duì)于導(dǎo)槽移動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子向左加速，則由于反作用力而使定子向右移動(dòng)。轉(zhuǎn)子連同定子的重心可因此保持在同一位置(忽略摩擦力等)。如果在執(zhí)行多個(gè)移動(dòng)時(shí)臺(tái)偏移開，則在變型實(shí)施例中將安裝到定子的任一側(cè)上的、到底座的兩個(gè)弱彈簧用作平衡塊補(bǔ)償器也是可能的。主動(dòng)平衡塊補(bǔ)償器的另一個(gè)實(shí)施例是具有足夠行程的受控致動(dòng)器。平衡物通常但不一定比其位移需要補(bǔ)償?shù)囊r底臺(tái)或傳感器臺(tái)(包括它們的有效負(fù)載)更重?？蓪⒂?jì)量工具集成到光刻系統(tǒng)中(像導(dǎo)引裝置、掃描儀或蝕刻器)。計(jì)量工具還可以獨(dú)立地安裝在光刻系統(tǒng)上或者被構(gòu)造和布置為獨(dú)立單元。更可能將計(jì)量工具置于與光刻設(shè)備“成一直線”。還可將計(jì)量工具集成到蝕刻器中。該過程移去了不受(剩余的)光刻膠薄膜保護(hù)的材料。該過程將曝光特征“復(fù)制”進(jìn)光刻膠薄膜下的材料層。
盡管在本文中可能具體提到了在IC制造中使用光刻設(shè)備，但是應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的光刻設(shè)備可能具有其他應(yīng)用，例如，制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的制導(dǎo)和檢測(cè)圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)和薄膜磁頭等。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在這種備選的應(yīng)用情況中，本文中術(shù)語“晶片”或“管芯”的任何用法可被認(rèn)為分別與更通用的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”是同義的。本文提到的襯底可在曝光之前或之后在例如導(dǎo)向裝置(track)(一種通常將光刻膠層施加于襯底并顯影曝光的光刻膠的工具)、計(jì)量工具和/或檢查工具中被處理。在可適用的地方，本文的公開內(nèi)容可適用于這種和其他襯底處理工具。另外，例如為了形成多層IC，襯底可經(jīng)過不止一次的處理，使得本文所使用的術(shù)語襯底還可指已經(jīng)包含多個(gè)經(jīng)過處理的層的襯底。
盡管上面可能具體提到了在光學(xué)光刻的情況中使用本發(fā)明的實(shí)施例，但是將意識(shí)到，本發(fā)明可用于其他應(yīng)用，例如壓印光刻，并且在情況允許的地方，本發(fā)明不限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的圖像限定在襯底上形成的圖案。圖案形成裝置的圖像可被壓入供給襯底的光刻膠層，在襯底上通過加電磁輻射、加熱、加壓或其組合使光刻膠固化。在光刻膠被固化后，將圖案形成裝置移離光刻膠，而圖案留在光刻膠中。
本文所使用的術(shù)語“輻射”和“射束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有大約365、248、193、157或126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如具有范圍在5-20nm內(nèi)的波長(zhǎng))以及如離子束或電子束的粒子束。
在情況允許的地方，術(shù)語“透鏡”可指各種類型的光學(xué)部件的任何一種或組合，包括折射光學(xué)部件、反射光學(xué)部件、磁光學(xué)部件、電磁光學(xué)部件和靜電光學(xué)部件。
雖然在上面對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是將意識(shí)到，可以與所述的不同的方式來實(shí)施本發(fā)明。例如，本發(fā)明可采用描述上面公開的方法的、包含一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀指令序列的計(jì)算機(jī)程序的形式，或者采用將這樣的計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤或光盤)的形式。
上面的描述是用于說明而不是限制。因而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，只要未背離下面所陳述的權(quán)利要求書的范圍，可對(duì)所描述的本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種被布置為測(cè)量襯底的參數(shù)的計(jì)量工具，已經(jīng)在光刻設(shè)備中向所述襯底提供了圖案，所述計(jì)量工具包括底座；襯底工作臺(tái)，其被構(gòu)造和布置為支持所述襯底；至少一個(gè)傳感器，其被構(gòu)造和布置為測(cè)量所述襯底的參數(shù)；位移系統(tǒng)，用于使所述襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于另外一個(gè)在至少第一方向上移位；第一平衡物；第一承載件，其可移動(dòng)地支撐所述第一平衡物使得基本上可自由地在所述第一方向的相反方向上平移，以便抵消所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一在所述第一方向上的位移。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物耦合到所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一。
3.如權(quán)利要求2所述的計(jì)量工具，其中定位致動(dòng)器使所述平衡物與所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一耦合。
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一可移動(dòng)地支撐在第二承載件上使得基本上可自由地通過所述位移系統(tǒng)在所述第一方向上移位。
5.如權(quán)利要求4所述的計(jì)量工具，其中所述第二承載件設(shè)置于所述平衡物與所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一之間。
6.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物經(jīng)由彈性聯(lián)軸節(jié)耦合到所述底座。
7.如權(quán)利要求6所述的計(jì)量工具，其中所述彈性聯(lián)軸節(jié)包括彈簧。
8.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物經(jīng)由減震器耦合到所述底座。
9.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物經(jīng)由彈簧-減震器系統(tǒng)耦合到所述底座，所述彈簧-減震器系統(tǒng)包括與具有減震器特征的至少一個(gè)元件串聯(lián)連接的具有彈簧特征的至少一個(gè)元件。
10.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物經(jīng)由彈性聯(lián)軸節(jié)耦合到所述底座并且減震器被置于與所述彈性聯(lián)軸節(jié)平行。
11.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，還包括前饋控制器，其被構(gòu)造和布置為測(cè)量所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一相對(duì)于所述平衡物和/或底座的位置。
12.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，還包括前饋控制器，其被構(gòu)造和布置為測(cè)量所述平衡物相對(duì)于所述底座的位置。
13.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，還包括平衡物定位致動(dòng)器，其被構(gòu)造和布置為控制所述平衡物的位置。
14.如權(quán)利要求13所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物經(jīng)由所述平衡物致動(dòng)器耦合到所述底座。
15.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一經(jīng)由定位致動(dòng)器和前饋控制器耦合到所述底座，并且其中所述平衡物經(jīng)由平衡物致動(dòng)器和前饋控制器耦合到所述底座。
16.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述第一承載件設(shè)于所述平衡物和所述底座之間。
17.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述平衡物被設(shè)置為與所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一成一直線。
18.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述位移系統(tǒng)還被構(gòu)造和布置為使所述襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于另外一個(gè)在垂直于所述第一方向的第二方向上移位，設(shè)置了第二平衡物并且設(shè)置了第三承載件，所述第三承載件可移動(dòng)地支撐所述第二平衡物使得基本上可自由地在所述第二方向的相反方向上平移，以便抵消所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一在所述第二方向上的位移。
19.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述位移系統(tǒng)還被構(gòu)造和布置為使所述襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于另外一個(gè)在第三方向上移位，所述第三方向是旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)置了第三平衡物并且設(shè)置了第四承載件，所述第四承載件可移動(dòng)地支撐所述第三平衡物使得基本上可自由地在所述第三方向的相反方向上平移，以便抵消所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一在所述第三方向上的位移。
20.如權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具，其中所述一個(gè)襯底工作臺(tái)或傳感器和所述平衡物被布置和構(gòu)造以形成集成線性電動(dòng)機(jī)。
21.一種系統(tǒng)，包括光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括照明系統(tǒng)，其被配置為調(diào)節(jié)輻射射束；支撐體，其被構(gòu)造為支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置能夠?qū)D案賦予所述輻射射束的橫截面以形成圖案化的輻射射束；襯底工作臺(tái)，其被構(gòu)造為支持襯底；以及投影系統(tǒng)，其被配置為將所述圖案化的輻射射束投射到所述襯底的目標(biāo)部分；按照權(quán)利要求1所述的計(jì)量工具；以及轉(zhuǎn)移部件，用于將襯底從所述光刻設(shè)備轉(zhuǎn)移到所述計(jì)量工具。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)量工具被集成到所述光刻設(shè)備中或與所述光刻設(shè)備相連。
23.一種用于確定襯底的參數(shù)的方法，所述方法包括下列步驟在光刻設(shè)備中為襯底提供圖案；將所述襯底從所述光刻設(shè)備轉(zhuǎn)移到計(jì)量工具的襯底工作臺(tái)；以及在所述計(jì)量工具內(nèi)部利用傳感器測(cè)量所述襯底的參數(shù)；在測(cè)量期間，所述襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于另外一個(gè)在至少第一方向上移位，其位移利用平衡物在相反方向上的平移來抵消。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中當(dāng)所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一相對(duì)于另一個(gè)移位時(shí)，所述平衡物與所述襯底工作臺(tái)和傳感器的所述其中之一的組合重心的位置相對(duì)于所述底座基本保持靜止。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)所述襯底工作臺(tái)或傳感器的其中之一的外加力的作用點(diǎn)與所述平衡物和所述襯底工作臺(tái)或傳感器的所述其中之一的組合重心一致。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中在使用時(shí)，所述平衡物的振動(dòng)由于所述平衡物和底座之間的彈性聯(lián)軸節(jié)而被平衡物致動(dòng)器主動(dòng)減弱。
全文摘要
一種計(jì)量工具被布置為測(cè)量已經(jīng)在光刻設(shè)備中提供有圖案的襯底的參數(shù)。該計(jì)量工具包括底座、被構(gòu)造和布置為支持襯底的襯底工作臺(tái)、被構(gòu)造和布置為測(cè)量襯底的參數(shù)的至少一個(gè)傳感器、用于使襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一相對(duì)于襯底工作臺(tái)和傳感器的另外一個(gè)在至少第一方向上移位的位移系統(tǒng)、第一平衡物和第一承載件，第一承載件可移動(dòng)地支撐第一平衡物以便基本上可自由地在第一方向的相反方向上平移，從而抵消襯底工作臺(tái)和傳感器的其中之一在第一方向上的位移。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101082783SQ200710109819
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
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