專利名稱：光刻設(shè)備和圖案形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備和一種光刻設(shè)備圖案形成裝置。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上(通常應(yīng)用到所述襯底的目標(biāo)部分上) 的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地 稱為掩模或掩模版的圖案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案?？梢?將該圖案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個 管芯)上。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述襯底上設(shè)置的輻射敏感材料(抗蝕 劑)層上。通常，單個襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的光刻設(shè)備 包括所謂步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每 一個目標(biāo)部分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向) 掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描所述襯底來輻射每一個目 標(biāo)部分。還可以通過將所述圖案壓印到所述襯底上，而將所述圖案從所述圖案形成裝置轉(zhuǎn) 印到所述襯底上。為了使被投影到襯底上的圖案正確地定位在襯底的表面上，位置測量系統(tǒng)被提 供，以測量掩模和/或掩模臺的位置以及襯底和/或襯底臺的位置。干涉儀和/或編碼器 測量系統(tǒng)或它們的組合可以被設(shè)置，以測量各自的位置。通過使得掩模的位置與襯底的位 置相關(guān)聯(lián)，提供了圖案在襯底上的正確的成像。

發(fā)明內(nèi)容
期望改善光刻設(shè)備的投影精度。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供了 一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)，被配置以調(diào)節(jié)輻射束；支撐件，被構(gòu)造以支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置能夠在輻射束的橫截面 中將圖案賦予所述輻射束以形成圖案化的輻射束；襯底臺，被構(gòu)造以保持襯底；和投影系統(tǒng)，被配置以將所述圖案化的輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上；所述光刻設(shè)備還包括投影傳遞測量布置，以測量所述投影系統(tǒng)的光學(xué)投影傳遞信 息，所述投影傳遞測量布置包括
光學(xué)裝置，用于將測量束引導(dǎo)入投影系統(tǒng)，探測器，用于探測已經(jīng)穿過所述投影系統(tǒng)的所述測量束，和測量處理裝置，用于根據(jù)所探測的測量束來確定所述光學(xué)投影傳遞信息，其中所 述光學(xué)裝置和所述探測器被布置在所述投影系統(tǒng)的上游端。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種光刻設(shè)備圖案形成裝置，包括光柵/探測 器組合和楔。


現(xiàn)在參照隨附的示意性附圖，僅以舉例的方式，描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，在附 圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，且其中圖1示出了可以提供本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；圖加-c示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備的測量系統(tǒng)；圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光刻設(shè)備的測量布置；圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的光刻設(shè)備的測量布置；圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的還一實(shí)施例的光刻設(shè)備的測量布置；圖6A和6B示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例的透鏡場的俯視圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備定位控制的示意控制方塊圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備包括照射系 統(tǒng)(照射器)IL，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外(UV)輻射或任何其它適合的輻射)；掩 模支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并與配置用于 根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連。所述設(shè)備還包括襯底 臺(例如晶片臺)WT或“襯底支撐件”，其構(gòu)造用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片) W，并與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連。所述設(shè)備還包 括投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，所述投影系統(tǒng)PS配置用于將由圖案形成裝置 MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一根或多根管芯)上。所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁 型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。所述掩模支撐結(jié)構(gòu)支撐圖案形成裝置，即承載圖案形成裝置的重量。支撐結(jié)構(gòu)MT 以依賴于圖案形成裝置的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環(huán) 境中等其它條件的方式保持圖案形成裝置。所述掩模支撐結(jié)構(gòu)MT可以采用機(jī)械的、真空 的、靜電的或其它夾持技術(shù)來保持圖案形成裝置。所述掩模支撐結(jié)構(gòu)MT可以是框架或臺， 例如，其可以根據(jù)需要成為固定的或可移動的。所述掩模支撐結(jié)構(gòu)MT可以確保圖案形成裝 置位于所需的位置上(例如相對于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語“掩模版”或“掩模” 都可以認(rèn)為與更上位的術(shù)語“圖案形成裝置”同義。這里所使用的術(shù)語“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在 輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意， 被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo)部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖 案包括相移特征或所謂輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器 件中的特定的功能層相對應(yīng)，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 程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術(shù)中是公知的，并且包括諸如 二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩 模類型。可編程反射鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨(dú)立地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡 矩陣反射的輻射束。這里使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)該廣義地解釋為包括任意類型的投影系統(tǒng)，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使 用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 里使用的術(shù)語“投影透鏡”可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述設(shè)備 可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或采用反射式掩模)。所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺或“襯底支撐件”(和/或兩 個或更多的掩模臺或“掩模支撐件”)的類型。在這種“多臺”機(jī)器中，可以并行地使用附加 的臺或支撐件，或可以在一個或更多個臺或支撐件上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時，將一個或更多 個其它臺或支撐件用于曝光。光刻設(shè)備還可以是至少一部分襯底可以被相對高折射率的液體(例如水)覆蓋、 以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空間的類型。浸沒液體還可以被施加至光刻設(shè)備中的其它 空間，例如在掩模和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)可以用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。如在此 處所使用的術(shù)語“浸沒”并不意味著諸如襯底的結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，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。參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源和所述光刻設(shè)備可 以是分立的實(shí)體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源考慮成形成 光刻設(shè)備的一部分，并且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞系統(tǒng)BD的 幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可以是所述光 刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源是汞燈時)?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器IL、以及如 果需要時設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(tǒng)。所述照射器IL可以包括配置用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器AD。通 常，可以對所述照射器的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(一 般分別稱為σ-外部和ο-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部 件，例如積分器IN和聚光器CO?？梢詫⑺稣丈淦饔糜谡{(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中 具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。所述輻射束B入射到保持在掩模支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺)MT上的所述圖案形成 裝置(例如，掩模)MA上，并且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后， 所述輻射束B穿過投影系統(tǒng)PS，所述投影系統(tǒng)PS將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C 上。通過第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感器) 的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位于所述輻射束B 的路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機(jī)械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位 裝置PM和另一個位置傳感器(圖1中未明確示出)用于相對于所述輻射束B的路徑精確 地定位圖案形成裝置MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊 (粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實(shí)現(xiàn)掩模臺MT的移動。類似地，可以采用形 成所述第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊來實(shí)現(xiàn)所述襯底臺WT或“襯 底支撐件”的移動。在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)，所述掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的?？梢允褂醚谀?zhǔn)標(biāo)記M1、M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來對 準(zhǔn)掩模MA和襯底W。盡管所示的襯底對準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是它們可以位于目 標(biāo)部分之間的空間(這些公知為劃線對齊標(biāo)記)中。類似地，在將多于一個的管芯設(shè)置在 掩模MA上的情況下，所述掩模對準(zhǔn)標(biāo)記可以位于所述管芯之間?？梢詫⑺鲈O(shè)備用于以下模式中的至少一種中1.在步進(jìn)模式中，在將掩模臺MT或“掩模支撐件”和襯底臺WT或“襯底支撐件” 保持為基本靜止的同時，將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(S卩，單一 的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺WT或“襯底支撐件”沿X和/或Y方向移動，使得可以對 不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像 的所述目標(biāo)部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對掩模臺MT或“掩模支撐件”和襯底臺WT或“襯底支撐件” 同步地進(jìn)行掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上(S卩，單一的動態(tài)曝 光)。襯底臺WT或“襯底支撐件”相對于掩模臺MT或“掩模支撐件”的速度和方向可以通 過所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描模式中，曝光場的最 大尺寸限制了單一動態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而所述掃描運(yùn)動的 長度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一個模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT或“掩模支撐 件”保持為基本靜止，并且在對所述襯底臺WT或“襯底支撐件”進(jìn)行移動或掃描的同時，將 賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在 所述襯底臺WT或“襯底支撐件”的每一次移動之后、或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間，根 據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式可易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝 置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的無掩模光刻術(shù)中。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。在上文描述的光刻設(shè)備中，掩模支撐件位置在曝光和掃描期間通過適合的測量系 統(tǒng)被測量(另外，在一些實(shí)施例中可以測量掩模自身的位置)，另外，在曝光和掃描期間測 量晶片臺的位置。在曝光期間，圖案被從圖案形成裝置投影到襯底上。由此，圖案形成裝置 (及其圖案)的位置通過投影系統(tǒng)“傳遞(transfer)”成襯底上的圖案的位置。因此，投影 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的精度轉(zhuǎn)變成襯底上的圖案的位置的位置精度。可能出現(xiàn)的問題是襯底臺 的移動、掩模臺的移動和/或光刻設(shè)備的一個或更多的其它元件的移動(其可能例如在掃 描、曝光移動期間發(fā)生)可能影響投影系統(tǒng)的一個或更多的光學(xué)元件(透鏡、反射鏡)的位 置精度。這樣的定位不準(zhǔn)確性可能轉(zhuǎn)變成襯底上的圖案的投影的不準(zhǔn)確性。掩模支撐件、襯 底臺和投影系統(tǒng)的定位不準(zhǔn)確性(由投影系統(tǒng)中的一個或更多的光學(xué)元件的精度引起的) 影響了襯底上的投影圖像的位置的精度。掩模支撐件和襯底臺的位置不準(zhǔn)確性由它們各自 的位置測量系統(tǒng)來測量。控制器試圖通過將誤差反饋至連接至掩模支撐件和襯底臺的致動 器的方式來使得這些誤差最小化。由投影系統(tǒng)中的光學(xué)元件的不準(zhǔn)確性引起的圖像位置不 準(zhǔn)確性未被測量。為了解決這一問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的光刻設(shè)備設(shè)置有投影傳遞測量布 置，以測量在移動(諸如襯底臺和支撐件中的一個或更多個的掃描移動)期間投影系統(tǒng)的 光學(xué)投影傳遞信息。至此，所述布置包括光學(xué)裝置，用于引導(dǎo)測量束到投影系統(tǒng)中；探測器，用于探測已經(jīng)穿過投影系統(tǒng)的測量束；和測量處理裝置，用于根據(jù)探測的測量束確定光 學(xué)投影傳遞信息。光學(xué)投影傳遞信息可以包括任何適合的投影參數(shù)，諸如平面內(nèi)圖像位置 的變化、焦深、像面傾斜等，且可以具有任何的形式，諸如數(shù)字信號、模擬信號等。在掃描移 動期間，測量束被引導(dǎo)穿過投影系統(tǒng)且被探測器探測。投影系統(tǒng)的光學(xué)元件(例如透鏡、反 射鏡等)的位移可能導(dǎo)致已經(jīng)穿過投影系統(tǒng)的測量束的特性(例如位置、角度)的變化，其 特性可以之后被探測器探測。因此，光學(xué)投影傳遞信息由探測的信號獲得，從而提供了關(guān)于 在掃描移動期間的投影系統(tǒng)的動態(tài)行為的信息。光學(xué)投影傳遞信息可以被提供作為對支撐 件和襯底臺中的至少一個的定位控制的校正信號，以便對于投影系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)上的 (例如動態(tài)、瞬間)偏差來校正其位置。依賴于實(shí)施例，由測量布置所測量的投影系統(tǒng)的參 數(shù)可以包括面內(nèi)圖像位置(的變化)、焦深、像面傾斜、放大率等?？梢韵鄬Φ貓?zhí)行測量，以 便測量相對于另一測量的差異，例如通過對準(zhǔn)測量系統(tǒng)來執(zhí)行，諸如通過已有的光刻設(shè)備 的透射圖像傳感器(TIQ來執(zhí)行。所述測量可以在任何掃描移動期間執(zhí)行，諸如在柵格板 校準(zhǔn)期間或圖案在襯底上的“正?！逼毓馄陂g執(zhí)行的襯底臺的移動。通常通過同步地將掩模和襯底移動通過照射狹縫來實(shí)現(xiàn)將掩模圖案曝光到襯底。 在該掃描過程期間，掩模和襯底以恒定的速度移動。透鏡放大倍數(shù)確定了移動速度的名義 比率，典型地透鏡的放大率為1/4，其需要掩模以襯底的4倍快的速度移動。在掃描移動 期間，掩模圖像被投影到襯底上的位置精度確定了曝光的品質(zhì)。掩模相對于其期望的移動 輪廓的位置偏差以及襯底相對于其期望的輪廓的位置偏差，通過在掃描運(yùn)動期間將各自的 位置測量值和期望的值進(jìn)行比較而被確定。然而，由例如透鏡振動引起的圖像位置誤差未 被直接測量。非常期望對該投影系統(tǒng)引起的圖像位置誤差進(jìn)行瞬時測量。首先，通過確保 透鏡引起的圖像位置誤差低于特定的最大閾值，這樣的測量可以用于修正系統(tǒng)的正當(dāng)?shù)牟?作。其次，這樣的測量可以用于控制掩模支撐件和/或襯底臺，以使得透鏡引起的圖像位置 誤差被補(bǔ)償。如在實(shí)施例中顯示的和將參考圖2-5描述的，光學(xué)裝置和探測器可以布置在投影 系統(tǒng)的上游端(即，輻射束進(jìn)入投影系統(tǒng)所在的投影系統(tǒng)的一端)，其可以允許襯底臺相對 不受限制地移動，例如執(zhí)行掃描移動。因此，光學(xué)投影傳遞信息可以在襯底臺的移動期間來 確定，以使得可以在測量期間考慮在投影系統(tǒng)的光學(xué)部件上的這樣移動的作用。參考附圖 描述了另外的細(xì)節(jié)和實(shí)施例。圖2A示出襯底W和圖案形成裝置MA。在實(shí)際的配置中，將在它們之間插入投影 系統(tǒng)。為了說明的目的，然而在這一附圖中省略了投影系統(tǒng)。圖案形成裝置MA在這一實(shí)施 例中設(shè)置有楔，在這一例子中設(shè)置了兩個楔WG1、WG2。楔(其可以形成上文提及的光學(xué)裝 置的實(shí)施例)使(例如小)部分輻射束偏轉(zhuǎn)，以便形成測量束。在這一實(shí)施例中，兩個楔 提供兩個測量束。每個束(在已經(jīng)穿過投影系統(tǒng)，即在已經(jīng)被其投影之后)達(dá)到了在襯底 W上設(shè)置的各自的第一光柵GT11、GT12。一部分測量束被從各自的第一光柵引導(dǎo)(例如反 射)返回至投影系統(tǒng)，且在從其中穿過之后到達(dá)在圖案形成裝置上或圖案形成裝置中設(shè)置 的各自的第二光柵GT21、GT22。由此，每一測量束已經(jīng)兩次穿過投影系統(tǒng)，即下游和上游。 由于測量束與各自的第一和第二光柵的相互作用，被各自的探測器PD1、PD2接收的強(qiáng)度依 賴于到達(dá)各自的第二光柵的測量的位置或角度，該位置或角度又依賴于投影系統(tǒng)的光學(xué)投 影，其中探測器PD1、PD2探測已經(jīng)與第二光柵GT21、GT22相互作用后的各自的測量束。光柵GT11、GT22可以形成為襯底W上的線圖案、在垂直于圖2A的圖平面的方向上延伸。因 此，襯底W可以在垂直于圖平面的方向上執(zhí)行掃描移動，同時通過各自的光電/光子探測器 PDU PD2探測測量束。實(shí)質(zhì)上，僅需要一個楔、一個第一光柵、一個第二光柵和一個光電/ 光子探測器。然而在這一實(shí)施例中，設(shè)置兩個這樣的測量系統(tǒng)，例如關(guān)于平行于投影系統(tǒng)的 光軸的線是基本上對稱的，據(jù)此不僅可以獲得水平信息，而且還可以獲得垂直信息。將參考 圖2B和2C更詳細(xì)地進(jìn)行描述。在圖2B中，已經(jīng)向上平移襯底W(如由垂直箭頭顯示的)， 其(由于測量束相對于投影系統(tǒng)的光軸的傾斜方向)使得測量束在第二光柵上的入射斑平 移。盡管在圖2B示意性地示出了這一作用，但是應(yīng)當(dāng)理解該圖中的晶片和測量束的平移出 于說明的目的被極大地夸大了。隨著在各自的第二光柵處的測量束彼此相向移動，測量束 相對于第二光柵的平移將導(dǎo)致探測器輸出信號的變化。圖2C示出了已經(jīng)在水平方向上移 動襯底的情形，這使得入射到第二光柵上的測量束也類似地平移，如在圖2C中示意性地示 出的。因此，通過將第一和第二探測器輸出信號相加和相減，可以探測在垂直以及水平方向 上的平移。類似地，在測量束穿過投影系統(tǒng)時，可以探測投影系統(tǒng)的光學(xué)成像傳遞函數(shù)在垂 直以及水平方向上的變化。通過在圖案形成裝置和襯底上設(shè)置第一和第二光柵、探測器和 楔，如在此處描述的技術(shù)可以相對容易地在已有的光刻設(shè)備中實(shí)施。另外，通過將楔用作光 學(xué)裝置的一部分，不需要獨(dú)立的光源，借助和使用與曝光束相同的波長可以同時探測投影 系統(tǒng)的光學(xué)特性。因此通過準(zhǔn)備掩模和襯底，可以在光刻工具的正常掃描器操作中確定投 影系統(tǒng)對圖像位置誤差的貢獻(xiàn)。為此，被轉(zhuǎn)換成位置差信號的光電/光子探測器輸出需要 與掩模支撐件和襯底臺的位置測量值進(jìn)行比較。探測器輸出信號被提供至用于上述處理的 測量處理裝置(未在圖中示出)。另外，測量處理裝置可以獲得適合的校正信號(諸如前饋 信號或設(shè)定點(diǎn)校正)，以被提供至襯底平臺和/或支撐件定位。測量處理裝置可以由分立的 處理裝置和/或分立的硬件形成，然而它還可以被包含在襯底平臺和/或支撐件定位硬件 和/或軟件中(例如作為適合的軟件程序)。圖3至5中每個顯示了本發(fā)明的一個實(shí)施例，其中光學(xué)裝置、光柵和探測器連接至 投影系統(tǒng)，而不是設(shè)置在掩模和襯底中或掩模和襯底上。由此，可以忽略特定的圖案形成裝 置和襯底的使用，其允許在光刻設(shè)備的正規(guī)操作期間執(zhí)行測量。圖3示出投影系統(tǒng)PS、圖案形成裝置MA和襯底W。通過圖案形成裝置形成圖案的 輻射束，由投影系統(tǒng)投影到襯底上。光源LD(作為光學(xué)裝置，諸如LED或激光二極管、第二 光柵GR2和光電/光子探測器PD)設(shè)置在投影系統(tǒng)的上游端，即在投影系統(tǒng)的圖案化的輻 射束進(jìn)入的一側(cè)。第一光柵GRl設(shè)置在投影系統(tǒng)的下游端，即在圖案化的輻射束離開投影 系統(tǒng)以被投影到襯底上所在的一側(cè)。在圖3的右側(cè)，示出了光源LD、第二光柵GR2和光電/ 光子探測器PD以及第一光柵GRl的更詳細(xì)的(功能)視圖。在這一功能視圖中，投影系統(tǒng) PS已經(jīng)顯示為單個透鏡，但應(yīng)當(dāng)理解，諸如透鏡、反射鏡等多個光學(xué)元件可以被應(yīng)用。測量 束被光源LD發(fā)出，且經(jīng)由投影系統(tǒng)的一個或更多個光學(xué)元件投影到第一光柵GRl上。從第 一光柵，測量束再次穿過投影系統(tǒng)，以便入射到第二光柵GR2上，在這一實(shí)施例中，所述第 二光柵GR2靠近光源LD。為了朝向第二光柵GR2引導(dǎo)測量束，第一光柵GRl可以相對于投 影系統(tǒng)的焦平面略微傾斜。而且，光源可以相對于投影系統(tǒng)的光軸略微傾斜，以便將測量束 傾斜地通過投影系統(tǒng)進(jìn)行投影。光學(xué)投影傳遞函數(shù)的變化(例如由于透鏡的略微平移、由 于對投影系統(tǒng)的透鏡或其它部件的加熱造成的略微的變形等)可能導(dǎo)致測量束入射到第二光柵GR2上的位置的變化。由于第一和第二光柵之間的光學(xué)相互作用，這樣的入射位置 的變化可能導(dǎo)致如由光電/光子探測器所接收到的光學(xué)信號強(qiáng)度的變化。需要注意的是， 在探測器、源和/或光柵將處于離焦?fàn)顟B(tài)的情況下可能需要一個或更多的校正透鏡(未示 出)。LD、GRl/2和PD連接至投影系統(tǒng)的頂部和底部。投影系統(tǒng)的傾斜(或在另一方向上 的任何其它低頻運(yùn)動)可能導(dǎo)致投影圖像的相對位置變化，這是因?yàn)橥哥R元件以有限的硬 度連接至透鏡鏡筒(所謂的準(zhǔn)靜態(tài)效應(yīng))。在圖4中示出另一實(shí)施例。類似于圖3，圖4顯示出投影系統(tǒng)PS、圖案形成裝置MA 和襯底W。通過圖案形成裝置形成圖案的輻射束通過投影系統(tǒng)投影到襯底上。光源LD (諸 如LED或激光二極管)、第二光柵GR2和光電/光子探測器PD設(shè)置在投影系統(tǒng)的上游端，即 在投影系統(tǒng)的圖案化的輻射束進(jìn)入所在的一側(cè)。第一光柵GRl設(shè)置在投影系統(tǒng)的下游端， 即在圖案化的輻射離開投影系統(tǒng)以被投影到襯底上所在的一側(cè)。在圖4的右側(cè)，顯示出光 源LD、第二光柵GR2和光電/光子探測器PD以及第一光柵GRl的更詳細(xì)(功能)視圖。類 似于圖3，在這一功能視圖中，投影系統(tǒng)PS被顯示為單個透鏡，但是應(yīng)當(dāng)理解可以應(yīng)用多個 光學(xué)元件，諸如透鏡、反射鏡等。測量束由光源LD發(fā)射，且經(jīng)由投影系統(tǒng)的一個或更多個光 學(xué)元件投影到第一光柵GRl上。從第一光柵，測量束再次穿過投影系統(tǒng)，以便入射到第二光 柵GR2上，在這一實(shí)施例中所述第二光柵GR2靠近光源LD。光源LD可以設(shè)置有楔WG，以便 將測量束關(guān)于投影系統(tǒng)的光軸傾斜地通過投影系統(tǒng)投影。光學(xué)投影傳遞函數(shù)的變化(例如 由于透鏡的略微的平移、由于對投影系統(tǒng)的透鏡或其它部件的加熱造成的略微變形等)可 能導(dǎo)致測量束入射到第二光柵GR2上的位置的變化。由于第一和第二光柵之間的光學(xué)相互 作用，這樣的入射位置的變化可能導(dǎo)致如由光電/光子探測器接收的光學(xué)信號強(qiáng)度上的變 化。需要注意的是在探測器、源和/或光柵會處于離焦?fàn)顟B(tài)的情形下可能需要一個或更多 的校正透鏡(未示出)。在圖5中示出了又一實(shí)施例。此處示出的實(shí)施例可以認(rèn)為是圖4的實(shí)施例的變形， 由此光源LD、第二光柵GR2和光電/光子探測器PD通過反射鏡MR鏡像映射至投影系統(tǒng)光 學(xué)裝置中。另外地或可替代地，第一光柵可以通過適合的反射鏡(未示出)鏡像映射至投 影系統(tǒng)光學(xué)裝置中。所述反射鏡可以提供兩個優(yōu)點(diǎn)首先，在定位諸如光源、探測器和光柵 等元件時可以獲得一些更多的自由度；其次使得測量束在第一和第二光柵上的成像可以被 改善，這是因?yàn)楣庠?、第一光柵和第二光柵中的一個或更多個可以被定位在對應(yīng)于投影系 統(tǒng)的光學(xué)焦平面的距離處。在圖3至5顯示的每一實(shí)施例中，可以使用如顯示出的單個布置，然而還可以應(yīng)用 多個類似的布置。由此，關(guān)于光學(xué)投影傳遞的更多的參數(shù)可以被獲得例如光學(xué)投影在水平 的X和Y方向、在垂直的ζ方向上的平移、焦平面的傾斜、放大率等。將參考圖6A和6B說 明一個例子。圖6A和6B每個顯示出投影場(“透鏡場LFD”)的俯視圖。透鏡場包括狹縫 投影區(qū)域PSL，通過所述狹縫投影區(qū)域PSL，圖案形成裝置的圖案的狹縫形狀的部分可以被 投影到襯底上。狹縫投影區(qū)域PSL將使得透鏡場的一部分不受限(free)，這使得它能夠用 于光學(xué)投影的測量。在例子中，設(shè)置有兩個測量布置，每個投影到在狹縫投影區(qū)域PSL的相 對側(cè)的第一光柵GR11、GR12上。為了獲得關(guān)于投影在χ和y方向上的位移的信息，第一光 柵GRll、GR12可以具有彼此垂直地延伸的線。在另一例子中，如圖6B所示，應(yīng)用了 4個測 量布置，它們中的兩個具有在狹縫投影區(qū)域的一側(cè)處的第一光柵GR11、GR12，另外兩個具有在狹縫投影區(qū)域的另一側(cè)處的第一光柵GR13、GR14。因此，所述測量布置被定位成在狹縫 投影區(qū)域PSL周圍進(jìn)行投影(在平行于投影系統(tǒng)的光軸的方向所見)。所述布置中的兩個 的第一光柵具有垂直于另外兩個第一光柵的線延伸的線。這一配置使得能夠獲得投影的位 移、高度和傾斜。在實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備設(shè)置有如圖7所示的控制器C。該 控制器可以用于定位圖案形成裝置MA、襯底W或圖案形成裝置MA和襯底W兩者。控制器C 可以是已知類型的定位控制器，諸如PID控制器?？刂破鰿針對包括設(shè)備P的期望軌跡的設(shè)定點(diǎn)Sp和設(shè)備P的實(shí)際位置的差別而 設(shè)置?？刂破鰿的輸出是用于控制設(shè)備P的位置的控制信號。設(shè)備P可以包括襯底W和用 于定位襯底W的可能的其它部件，諸如襯底臺WT和第二定位裝置PW。可替代地，設(shè)備P包 括圖案形成裝置MA和用于定位圖案形成裝置MA的可能的其它部件，諸如圖案形成裝置支 撐件和第一定位裝置PM。響應(yīng)于控制信號，設(shè)備P輸出對應(yīng)于襯底W或圖案形成裝置MA的 實(shí)際位置的輸出χ。在反饋回路中，輸出χ被從設(shè)備P的期望位置減去。光學(xué)傳遞函數(shù)的變化(諸如振動透鏡元件)可以使得圖案形成裝置的圖像以不期 望的偏移投影到襯底W上。該偏移可能是在襯底W的目標(biāo)部分表面的平面內(nèi)，其可能導(dǎo)致 襯底上的圖像的錯位。所述偏移還可能在垂直于目標(biāo)部分表面的方向上，其可能導(dǎo)致聚焦 誤差。所述偏移的效應(yīng)可以通過校正襯底W或圖案形成裝置MA或襯底W和圖案形成裝 置MA兩者的位置來降低。例如，當(dāng)圖像在特定方向上具有偏移時，襯底W可以在所述方向 上移動相同的量，使得圖像被投影到襯底W上的期望的位置上。所述透鏡元件可以在高于控制器C的帶寬的頻率上振動。透鏡元件振動的典型的 頻率可以是約300Hz。由于這一高頻率，可能難以充分地控制設(shè)備P的位置，以校正上述偏 移。例如對于上述的和/或其它的效應(yīng)，所述位置可能通過使用光電/光子探測器PD的輸 出信號被校正，且將此添加至控制器C的輸出(優(yōu)選地在已經(jīng)被例如測量處理裝置MPD處 理之后)，以便提供合適的信號、合適形式的光學(xué)投影傳遞信息等。在光電/光子探測器PD 的信號與位置相關(guān)的情形下，可能需要在將它添加至控制器C的輸出之前校正信號。例如， 如由塊Ms2所示，光電/光子探測器的信號可以相對于時間被微分兩次并乘以設(shè)備P的質(zhì) 量。將光電/光子探測器PD的輸出添加至控制器C的輸出的優(yōu)點(diǎn)在于，光電/光子探 測器PD的輸出的高頻成分被直接提供至設(shè)備P，而不通過控制器C。這樣，設(shè)備P的上述偏 移可以在比控制器C的帶寬更高的頻率處被校正。以這種方式，可以校正高頻透鏡振動，而 不降低控制回路的穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)理解，第一光柵還可以被鏡像映射到投影系統(tǒng)中，在該情形中，應(yīng)當(dāng)理解，所 述光柵的方向可使得當(dāng)被鏡像映射到投影系統(tǒng)中時具有上文所描述的方向。注意，在上文所有的實(shí)施例中，光柵為由探測器所提供的信號提供周期性。為了獲 得優(yōu)化的靈敏度，可以在響應(yīng)曲線中應(yīng)用過零(zero crossing)位置。另外，第一和第二光柵可以以任何合適的方式反射測量束，從而術(shù)語“反射”不是 被限制成純粹的反射，而是還包括偏轉(zhuǎn)或測量束與光柵的任何其它的適合的相互作用。盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造IC，但應(yīng)當(dāng)理解這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如，集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖 案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在 這種替代應(yīng)用的情況中，可以將其中使用的任意術(shù)語“晶片”或“管芯”分別認(rèn)為是與更上位 的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理，例 如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、 量測工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將所述公開內(nèi)容應(yīng)用于這種和其它 襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如以便產(chǎn)生多層IC，使得這里使用 的所述術(shù)語“襯底”也可以表示已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。盡管以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻術(shù)的情形中使用本發(fā)明的實(shí)施例， 但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其他應(yīng)用中，例如壓印光刻術(shù)，并且只要情況允許，不局 限于光學(xué)光刻術(shù)。在壓印光刻術(shù)中，圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案?？?以將所述圖案形成裝置的拓?fù)溆∷⒌教峁┙o所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁 輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置 從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。這里使用的術(shù)語“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如具有約365、對8、193、157或12611111的波長)和極紫外(EUV)輻射(例如具有在5-20nm 范圍內(nèi)的波長)以及粒子束(諸如離子束或電子束)。在上下文允許的情況下，所述術(shù)語“透鏡”可以表示各種類型的光學(xué)部件中的任何 一種或它們的組合，包括折射式、反射式、磁性式、電磁式和靜電式光學(xué)部件。盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以以與 上述不同的形式實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以采取包含用于描述上述公開的方法的一 個或更多個機(jī)器可讀指令序列的計(jì)算機(jī)程序的形式，或者采取具有在其中存儲的這種計(jì)算 機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的形式(例如，半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)。以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在 不背離所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍的條件下，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)，被配置以調(diào)節(jié)輻射束；支撐件，被構(gòu)造以支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置能夠在輻射束的橫截面中將 圖案賦予所述輻射束以形成圖案化的輻射束；襯底臺，被構(gòu)造以保持襯底；和投影系統(tǒng)，被配置以將所述圖案化的輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上；所述光刻設(shè)備還包括投影傳遞測量布置，以測量所述投影系統(tǒng)的光學(xué)投影傳遞信息， 所述投影傳遞測量布置包括光學(xué)裝置，用于將測量束引導(dǎo)到投影系統(tǒng)，探測器，用于探測已經(jīng)穿過所述投影系統(tǒng)的所述測量束，和測量處理裝置，用于根據(jù)所探測的測量束來確定所述光學(xué)投影傳遞信息，其中所述光 學(xué)裝置和所述探測器被布置在所述投影系統(tǒng)的上游端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述投影傳遞測量布置還包括第一光柵，用于在已經(jīng)穿過所述投影系統(tǒng)之后將所述測量束的至少一部分反射回所述 投影系統(tǒng)中；和第二光柵，被放置在所述探測器的前面，以接收由所述第一光柵反射的所述測量束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻設(shè)備，其中所述光學(xué)裝置包括楔，用于偏轉(zhuǎn)所述輻射束 的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻設(shè)備，其中所述楔和所述第二光柵設(shè)置在所述圖案形成 裝置上，所述第一光柵設(shè)置在所述襯底上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻設(shè)備，其中設(shè)置有兩個測量布置，所述兩個測量布置在 使用中相對于基本上平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的線基本上對稱地布置，根據(jù)所述測量布 置的輸出信號來計(jì)算垂直和水平的定位信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻設(shè)備，其中所述光學(xué)裝置、所述第一光柵和所述第二光 柵連接至所述投影系統(tǒng)，所述光學(xué)裝置和所述第二光柵設(shè)置在所述投影系統(tǒng)的上游光學(xué)元 件處，所述第一光柵設(shè)置在所述投影系統(tǒng)的下游光學(xué)元件處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻設(shè)備，其中設(shè)置有兩個測量布置，所述測量布置中的所 述第一光柵具有基本上彼此垂直地延伸的線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻設(shè)備，其中設(shè)置有4個或更多的測量布置，所述測量布置 中的兩個的第一光柵具有大致垂直于所述兩個另外的測量布置中的第一光柵延伸的線，所 述測量布置中的第一光柵被設(shè)置成在基本上平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向上看在所 述投影系統(tǒng)的圖案形成裝置狹縫投影區(qū)域周圍進(jìn)行投影。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻設(shè)備，其中所述測量布置包括傾斜的反射鏡，以將所述 第二光柵和所述探測器的組合或所述第一光柵鏡像映射到所述投影系統(tǒng)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光刻設(shè)備，其中設(shè)置有兩個測量布置，當(dāng)被各自的傾斜的反 射鏡鏡像映射到所述投影系統(tǒng)中時，所述兩個測量布置的第一光柵具有基本上彼此垂直延 伸的線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光刻設(shè)備，其中設(shè)置有4個測量布置，所述測量布置中的兩 個的第一光柵當(dāng)被所述各自的傾斜的反射鏡鏡像映射到所述投影系統(tǒng)中時具有基本上垂直于兩個另外的測量布置中的第一光柵延伸的線，所述測量布置中的第一光柵被設(shè)置成在 基本上平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向上看在所述投影系統(tǒng)的圖案形成裝置狹縫投影 區(qū)域周圍被投影。
12. 一種光刻設(shè)備圖案形成裝置，包括第二光柵和探測器的組合和楔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光刻設(shè)備和圖案形成裝置，光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)，配置以調(diào)節(jié)輻射束；支撐件，構(gòu)造以支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置能夠在其橫截面中將圖案賦予所述輻射束以形成圖案化的輻射束；襯底臺，構(gòu)造以保持襯底；和投影系統(tǒng)，配置以將所述圖案化的輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上。所述光刻設(shè)備還包括投影傳遞測量布置，以測量投影系統(tǒng)的光學(xué)投影傳遞信息。投影傳遞測量布置包括光學(xué)裝置，在掃描移動期間將測量束引導(dǎo)到投影系統(tǒng)；探測器，在掃描移動期間探測已經(jīng)穿過所述投影系統(tǒng)的所述測量束；和測量處理裝置，根據(jù)所探測的測量束確定光學(xué)投影傳遞信息。所述光學(xué)裝置和所述探測器被布置在所述投影系統(tǒng)的上游端。
文檔編號G03F7/20GK102053502SQ20101052596
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
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