定位系統(tǒng)、光刻設(shè)備和器件制造方法
【專利摘要】提供了一種用于在光刻設(shè)備中定位物體的定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)包括支架(210)，位置測量裝置，形變傳感器(250；DS)和處理器(PU)。構(gòu)造支架以保持物體。配置位置測量裝置以測量支架的位置。位置測量裝置包括至少一個位置傳感器目標(100.1、100.2、100.3)以及用于與至少一個位置傳感器目標協(xié)作以提供表示支架位置的位置信號的冗余集合的多個位置傳感器(200.1、200.2；SA)。設(shè)置形變傳感器以提供表示支架和位置測量裝置之一形變的形變信號(S)。配置處理器以基于形變信號和位置信號的冗余集合而校準位置測量裝置和形變傳感器之一。
【專利說明】定位系統(tǒng)、光刻設(shè)備和器件制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有2012年6月15日提交的美國臨時申請案號61/660，471的權(quán)益，并且該申請在此通過引用整體并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)、光刻設(shè)備以及用于制造器件的方法。

【背景技術(shù)】
[0004]光刻設(shè)備是施加所需圖案至襯底之上、通常至襯底的目標部分之上的機器。光刻設(shè)備可以用于例如集成電路(IC)的制造中。在該情形中，備選地稱作掩模或掩模版的圖案化裝置可以用于產(chǎn)生將要形成在IC的單個層上的電路圖案。該圖案可以轉(zhuǎn)移至襯底(例如硅晶片)上的目標部分(例如包括一個或數(shù)個裸片的一部分)之上。圖案的轉(zhuǎn)移通常是經(jīng)由成像至提供在襯底上的對輻射敏感材料(抗蝕劑)的層之上。通常，單個襯底將包括連續(xù)圖案化的相鄰目標部分的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的光刻設(shè)備包括其中通過一次性暴露整個圖案至目標部分之上而照射每個目標部分的所謂步進機，以及其中通過沿給定方向(“掃描”方向)掃描圖案穿過輻射束而同時同步地平行于該方向掃描襯底而暴露每個目標部分的所謂掃描機。也可能通過壓印圖案至襯底上而將圖案從圖案化裝置轉(zhuǎn)移至襯底。
[0005]在大多數(shù)情形中，曝光目標部分的工藝重復(fù)多次，由此產(chǎn)生了包括多個層的器件。為了器件的合適的操作，需要層相對相互精確的定位。就此而言，在曝光工藝期間，襯底相對于圖案化裝置的位置必需精確。為了確定該位置，光刻設(shè)備通常包括諸如基于干涉儀的測量系統(tǒng)或基于編碼器的測量系統(tǒng)的位置測量系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以例如用于確定保持了圖案化裝置的支架的位置相對于保持了襯底的支架的位置。這些系統(tǒng)通常具有位置傳感器目標和位置傳感器。位置測量系統(tǒng)通過確定位置傳感器目標與位置傳感器之間的位移而確定支架的位置?；谖灰?，位置測量系統(tǒng)產(chǎn)生位置信號。
[0006]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，使用位置測量系統(tǒng)對支架精確定位依賴于由位置測量系統(tǒng)提供的位置信號。然而，位置傳感器目標與位置傳感器之間的位移可以并非支架相對于圖案化裝置的位置的精確測量值。精確度可以因支架或位置測量裝置的形變而變差。例如由于熱漂移，位置傳感器與位置傳感器目標的不希望的位移也可以使得精確度變差。
[0007]為了適應(yīng)折衷形變或位移，通常應(yīng)用位置測量系統(tǒng)的周期性校準。通常，該校準可以是耗時的并且可以導(dǎo)致設(shè)備的重要停機，因此不利地影響了設(shè)備的生產(chǎn)力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]需要提供一種可以以較少耗時方式進行校準的更精確的定位系統(tǒng)。
[0009]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于在光刻設(shè)備中定位物體的定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)包括支架、位置測量裝置、形變傳感器以及處理器。支架被構(gòu)造為保持物體。位置測量裝置被配置為測量支架的位置。位置測量裝置包括至少一個位置傳感器目標以及多個位置傳感器，多個位置傳感器與至少一個位置傳感器目標配合使用于提供表示支架位置的位置信號的冗余集合。形變傳感器被設(shè)置為提供表示支架和位置測量裝置之一的形變的形變信號。傳感器被配置為基于形變型號和位置信號的冗余集合來校準位置測量裝置和形變傳感器之一。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步提供了包括如上所述定位系統(tǒng)的一種光刻設(shè)備。光刻設(shè)備包括圖案化裝置支架、襯底操作臺和投影系統(tǒng)。圖案化裝置支架被構(gòu)造為支撐具有圖案的圖案化裝置。襯底操作臺被構(gòu)造為保持襯底。投影系統(tǒng)被構(gòu)造為將圖案投影至襯底上。支架包括圖案化裝置支架。物體包括圖案化裝置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步提供了包括如上所述定位系統(tǒng)的一種光刻設(shè)備。光刻設(shè)備包括圖案化裝置支架、襯底操作臺和投影系統(tǒng)。圖案化裝置支架被構(gòu)造為支撐具有圖案的圖案化裝置。襯底操作臺被構(gòu)造為保持襯底。投影系統(tǒng)被構(gòu)造為將圖案投影至襯底上。支架包括襯底操作臺。物體包括襯底。
[0012]在本發(fā)明的另一實施例中，提供了一種器件制造方法，包括使用如上所述定位系統(tǒng)或光刻設(shè)備定位物體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]現(xiàn)在將僅借由示例的方式、參照附圖描述本發(fā)明的一些實施例，其中對應(yīng)的附圖標記表示對應(yīng)的部件，以及其中:
[0014]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設(shè)備；
[0015]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)；
[0016]圖3包括圖3 (a)和圖3 (b)，示出了適用于產(chǎn)生定位信號的冗余集合的基于編碼器的定位裝置；
[0017]圖4示出了包括用于確定襯底操作臺的形變的FBG陣列的襯底操作臺的頂視圖；
[0018]圖5包括圖5(a)和圖5(b)，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于定位系統(tǒng)的基于編碼器的位置測量系統(tǒng)的兩種可能設(shè)置；
[0019]圖6示出了用于提供關(guān)于位置測量裝置的傳感器陣列的形變信息的其它形變傳感器的使用；
[0020]圖7示出了襯底操作臺的非剛性本體行為對于感興趣點的定位的影響。

【具體實施方式】
[0021]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光刻設(shè)備。設(shè)備包括配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如UV輻射或任何其它合適的輻射)的照明系統(tǒng)(照明器)IL，被構(gòu)造為支撐圖案化裝置(例如掩模)MA并且連接至配置為根據(jù)某些參數(shù)精確地定位圖案化裝置的第一定位裝置PM的支撐結(jié)構(gòu)或圖案化裝置支架(例如掩模操作臺)MT。設(shè)備也包括構(gòu)造為保持襯底(例如涂覆了抗蝕劑的晶片)W的襯底操作臺(例如晶片操作臺)WT或襯底支架。襯底操作臺WT連接至配置用于根據(jù)某些參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW。設(shè)備進一步包括配置用于將由圖案化裝置MA施加至輻射束B的圖案投影至襯底W的目標部分C (例如包括一個或多個裸片)上的投影系統(tǒng)(例如折射投影透鏡系統(tǒng))PS。
[0022]照明系統(tǒng)可以包括用于引導(dǎo)、成形或控制輻射的各種類型光學(xué)部件，諸如折射、反射、磁、電磁、靜電或其它類型光學(xué)部件，或其任意組合。
[0023]支撐結(jié)構(gòu)支撐(也即承載)圖案化裝置的重量。以取決于圖案化裝置的朝向、光刻設(shè)備的設(shè)計、以及諸如例如圖案化裝置是否保持在真空環(huán)境中的其它條件的方式來保持圖案化裝置。支撐結(jié)構(gòu)可以使用機械、真空、靜電或其它夾持技術(shù)以保持圖案化裝置。支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或操作臺，例如如果需要的話可以固定或可移動。支撐結(jié)構(gòu)可以確保圖案化裝置在所需位置處，例如相對于投影系統(tǒng)。
[0024]在此使用的術(shù)語“圖案化裝置”應(yīng)該廣泛地解釋為涉及可以用于在輻射束截面為輻射束賦予圖案以便在襯底的目標部分中產(chǎn)生圖案的任何裝置。應(yīng)該注意，施加至輻射束的圖案可以不精確對應(yīng)于在襯底的目標部分中的所需圖案，例如如果圖案包括相移特征或者所謂的輔助特征。通常，施加至輻射束的圖案將對應(yīng)于在目標部分中形成的器件中的特定功能層，諸如集成電路。
[0025]圖案化裝置可以是透射式或反射式。圖案化裝置的示例包括掩模、可編程鏡面陣列、以及可編程LCD面板。掩模在光刻中是已知的，并且包括諸如二元、交替相移和衰減相移之類的掩模類型，以及各種混合掩模類型?？删幊嚏R面陣列的示例采用了小鏡面的矩陣設(shè)置，每個鏡面可以單獨地傾斜以便沿不同方向反射入射的輻射束。傾斜的鏡面在由鏡面矩陣反射的輻射束中施加圖案。在此術(shù)語“掩模版”或“掩?！钡娜魏问褂每梢砸曌髋c更常用術(shù)語“圖案化裝置”含義相同。
[0026]如在此所示，設(shè)備是透射類型(例如采用透射掩模)。備選地，設(shè)備可以是反射類型(例如采用如上所述類型的可編程鏡面陣列，或采用反射掩模)。
[0027]在此使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)該廣泛地解釋為包括任何類型投影系統(tǒng)，包括折射、反射、反折射、磁、電磁和靜電光學(xué)系統(tǒng)，或其任意組合，如對于所使用的曝光輻射合適的，或者對于諸如沉浸液體的使用或真空的使用的其它因素合適的。
[0028]光刻設(shè)備可以是具有兩個或多個襯底操作臺的類型，和/或具有兩個或多個圖案化裝置支架的類型。在該“多基臺(stage)”機器中，額外的操作臺和支架可以并行使用，或者可以在一個操作臺或支架上執(zhí)行準備步驟而同時另一操作臺或支架用于曝光。光刻設(shè)備可以具有襯底操作臺以及設(shè)置用于保持測量儀器設(shè)備而不是襯底的額外操作臺。
[0029]光刻設(shè)備也可以是其中由具有相對較高折射率的液體(例如水)覆蓋襯底的至少一部分以便填充在投影系統(tǒng)與襯底之間空間的類型。沉浸液體也可以施加至光刻設(shè)備中其它空間，例如在圖案化裝置和投影系統(tǒng)之間。沉浸技術(shù)可以用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。如在此使用的術(shù)語“沉浸”并非意味著諸如襯底之類的結(jié)構(gòu)必需浸沒在液體中，而是僅意味著在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。
[0030]參照圖1，照明器IL從輻射源SO接收輻射束。例如當源為受激準分子激光器時，源和光刻設(shè)備可以是分立實體。在該情形中，源并非視作形成了光刻設(shè)備的一部分，并且輻射束借助于包括例如合適的引導(dǎo)鏡面和/或括束器的束輸送系統(tǒng)BD而從源SO傳至照明器IL0在其它情形中，源可以是光刻設(shè)備的整體成型部分，例如當源是水銀燈時。源SO和照明器IL、如果需要的話與束輸送系統(tǒng)BD —起可以稱作福射系統(tǒng)。
[0031]照明器IL可以包括配置用于調(diào)節(jié)輻射束的角強度分布的調(diào)節(jié)器AD。通常，可以調(diào)節(jié)在照明器的光瞳面中強度分布的至少外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)徑向范圍。此外，照明器IL可以包括各種其它部件，諸如積分器IN和聚光器CO。照明器可以用于調(diào)節(jié)輻射束以在其截面中具有所需的均勻度和強度分布。
[0032]輻射束B入射在保持于支撐結(jié)構(gòu)MT上的圖案化裝置MA上并且由圖案化裝置MA而圖案化。在經(jīng)過圖案化裝置MA之后，輻射束B穿過投影系統(tǒng)PS，投影系統(tǒng)PS將束聚焦在襯底W的目標部分C上。借助于第二定位裝置PW和位置測量裝置IF，襯底操作臺WT可以精確地移動，例如以便在輻射束B的路徑中定位不同的目標部分C。位置測量裝置IF可以是干涉儀裝置，線性或平面編碼器或電容性傳感器。類似地，第一定位裝置PM和另一位置測量傳感器或裝置(圖1中并未明確示出)可以用于例如在掃描期間相對于輻射束B的路徑而精確地定位圖案化裝置MA。通常，支撐結(jié)構(gòu)MT的移動可以借助于形成了第一定位裝置PM的一部分的長沖程模塊和短沖程模塊而實現(xiàn)。長沖程模塊提供了在長范圍內(nèi)的短沖程模塊的粗略移動。短沖程模塊提供了在短范圍內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)MT的精細移動。類似地，可以使用形成了第二定位裝置PW的一部分的長沖程模塊和短沖程模塊實現(xiàn)襯底操作臺WT的移動。在步進機的情形中(與掃描機相反)，支撐結(jié)構(gòu)MT可以僅連接至短沖程致動器，或者可以固定。圖案化裝置MA和襯底W可以使用圖案化裝置對準標記Ml、M2和襯底對準標記Pl、P2而對準。盡管如所示的襯底對準標記占據(jù)了專用目標部分，它們可以位于目標部分之間的空間中。類似地，在其中多于一個裸片提供在圖案化裝置MA上的情形中，圖案化裝置對準標記可以位于裸片之間。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，位置測量裝置IF包括配置為提供位置信號的冗余集合的多個位置傳感器。位置信號的冗余集合意味著存在比其中測量的物體可以移動的自由度更多的位置信號。例如，當襯底操作臺沿6個自由度可移動、并且位置測量裝置提供8個位置信號的集合時，集合具有兩個冗余位置信號。冗余集合可以提供用于在襯底操作臺WT的操作區(qū)域的至少一部分中的位置。位置傳感器可以包括與襯底操作臺WT的反射表面協(xié)作或者安裝至襯底操作臺WT的多個干涉儀。備選地或者額外地，位置測量裝置可以包括與一個或多個光柵協(xié)作的多個編碼器頭或傳感器。光柵可以具有線性或二維光柵圖案，諸如跳棋盤圖案。光柵可以安裝在如圖1所示的度量框架MF上，而多個編碼器頭安裝至襯底操作臺WT。度量框架MF可以是諸如支撐投影系統(tǒng)PS的框架的振動隔離框架。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供足夠的位置傳感器以至少在襯底操作臺WT的操作范圍的一部分中產(chǎn)生位置信號的冗余集合。作為示例，位置傳感器可以安裝在襯底操作臺的四個角部的每一個處。傳感器與一個或多個光柵協(xié)作，其中每個傳感器被設(shè)置為提供二維位置信號，例如在XY平面中的水平方向和垂直Z位置。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖1所示設(shè)備進一步包括設(shè)置用于提供表示襯底操作臺或位置測量裝置形變的形變信號的一個或多個形變傳感器(未示出)。作為示例，一個或多個應(yīng)變傳感器可以安裝在襯底操作臺的指定位置處，由此這些傳感器的輸出信號可以表示襯底操作臺的形變。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以基于各種感測原理使用各種類型形變傳感器。術(shù)語“形變傳感器”用于表示提供關(guān)于襯底操作臺或位置測量裝置的形變的信息的傳感器。就此而言，應(yīng)該注意，該信息也可以從設(shè)置用于確定襯底操作臺或位置測量裝置(的一部分)的形變的位置傳感器獲得。作為示例，位置傳感器的陣列可以設(shè)置在參考框架上并且設(shè)置為確定特定位置與參考框架之間的距離?；谒_定的距離，可以確定襯底操作臺或位置測量裝置的形狀。就此而言，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以從一個或多個位置信號形成或者得到形變信號。
[0035]就此而言，形變和/或位置傳感器的以下示例可以應(yīng)用于本發(fā)明的一個實施例以用于產(chǎn)生形變信號:光學(xué)傳感器，電容性傳感器或電感性傳感器，標準具傳感器，諸如布拉格光纖傳感器之類的光纖傳感器，基于雙折射的傳感器。
[0036]光學(xué)傳感器、電容性傳感器和/或電感性傳感器可以是固定的，例如固定至度量框架MF，并且可以用于確定襯底操作臺WT的形變。當傳感器不在可移動襯底操作臺WT上時，較少的電線連接至襯底操作臺，這減小了襯底操作臺WT的移動的干擾。光纖和/或應(yīng)變傳感器可以連接至襯底操作臺WT。傳感器可以放置在襯底操作臺上特定位置處以采用最少量傳感器測量主要形變或本征模式。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，將位置信號和形變信號的冗余集合提供至處理單元以用于處理。
[0038]通過提供包括定位裝置和位置測量系統(tǒng)的定位系統(tǒng)，可以以以下方式促進定位系統(tǒng)的校準:
[0039]通過向處理單元(也廣泛稱作“處理器”)提供表示襯底操作臺形變的形變信號，使得可獲得額外的信息，其可以適用于或者校準位置測量系統(tǒng)、或者用于評定是否需要位置測量系統(tǒng)的校準。在一個實施例中，配置處理器以基于形變信號校準多個位置傳感器，并且基于位置信號的冗余集合而校準形變傳感器。
[0040]備選地或者額外地，位置信號的冗余集合的可用性實現(xiàn)形變傳感器的校準。
[0041]此外，來自位置信號的冗余集合的子集可以用于控制襯底操作臺WT的位置，而此時剩余的其它位置信號用于校準位置傳感器或者用于評定是否需要校準。
[0042]以下提供關(guān)于改進校準的方式的進一步細節(jié)。
[0043]作為該改進校準的結(jié)果，可以如下獲得在襯底的曝光周期期間襯底操作臺(以及由此襯底)的更精確定位:在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)中，使用襯底操作臺的位置測量系統(tǒng)的位置信號可獲得位置信息。使用形變信號可獲得指示了襯底操作臺的形變的信息。后者信息可以應(yīng)用于確定或者估計襯底操作臺的形狀，并且更特別地與位置信息組合以確定襯底上特定位置的精確位置。
[0044]所述設(shè)備可以用于以下三個模式的至少一個:
[0045]第一模式是所謂的步進模式。在步進模式下，支撐結(jié)構(gòu)MT和襯底操作臺WT保持基本上靜止，而賦予輻射束的整個圖案一次性投影至目標部分C上(也即單次靜態(tài)曝光)。襯底操作臺WT隨后沿X和/或Y方向偏移，使得可以曝光不同的目標部分C。在步進模式下，曝光場的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的目標部分C的尺寸。
[0046]第二模式是所謂掃描模式。在掃描模式中，支撐結(jié)構(gòu)MT和襯底操作臺WT同步掃描，而賦予輻射束的圖案被投影至目標部分C上(也即單次動態(tài)曝光)。襯底操作臺WT或相對于支撐結(jié)構(gòu)MT的速率和方向可以由投影系統(tǒng)PS的縮放和成像反轉(zhuǎn)特性而確定。在掃描模式下，曝光場的最大尺寸限制了在單次動態(tài)曝光中目標部分的寬度(沿非掃描方向)，而掃描運動的長度確定目標部分的高度(沿掃描方向)。
[0047]在第三模式下，支撐結(jié)構(gòu)MT保持基本上靜止，從而保持可編程圖案化裝置，并且移動或掃描襯底操作臺WT，而賦予輻射束的圖案被投影至目標部分C上。在該模式下，通常采用脈沖輻射源，并且如果需要的話在襯底操作臺WT的每次移動之后或者在掃描期間在連續(xù)輻射脈沖之間根據(jù)需要更新可編程圖案化裝置。該操作模式可以容易地適用于采用可編程圖案化裝置的無掩模光刻，諸如如上所述類型的可編程鏡面陣列。
[0048]也可以采用對如上所述使用模式的組合和/或變化或者采用完全不同的使用模式。
[0049]在圖2中，示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)是用于定位諸如襯底或圖案化裝置的物體。定位系統(tǒng)包括位置測量裝置，包括與作為位置傳感器的示例的光柵100.1,100.2,100.3協(xié)作的位置傳感器200.1,200.2。光柵100.1 — 100.3可以具有一維或二維光柵圖案，以向定位系統(tǒng)的處理單元150提供位置信號110。在如所示的設(shè)置中，光柵100.1 - 100.3安裝至測量系統(tǒng)的共用框架120。共用框架120可以由零膨脹系數(shù)微晶玻璃(Zerodur)或者任何其它類型的低熱膨脹材料制成。共用框架120安裝至諸如度量框架MF的參考框架RF，投影系統(tǒng)PS也安裝至參考框架RF，如圖1所示。在所示實施例中，位置傳感器200.1和200.2安裝至可以為如上所述的襯底操作臺WT或圖案化裝置支架MT的物體操作臺210。物體操作臺210安裝至定位裝置220以用于例如借由線性電機或致動器相對于投影系統(tǒng)PS位移物體操作臺210。在一個實施例中，物體操作臺210被設(shè)置為保持測量儀器設(shè)備而不是襯底的測量基臺。
[0050]在操作期間，傳感器可以向處理單元或處理器150提供信號110，所述信號例如表示傳感器200.1相對于光柵100.1的位置。注意，通常，位置信號可以表示沿水平方向(在XY平面中)或者垂直方向(Z方向)的位置，或者其組合。在一個實施例中，物體操作臺210具有四個傳感器，每個傳感器被設(shè)置為向處理單元提供二維位置信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，位置測量裝置可以在襯底操作臺的操作范圍的至少一部分中提供位置信號的冗余隹A
口 O
[0051]為了定位物體操作臺，處理單元150可以將由位置傳感器提供的位置信號轉(zhuǎn)換為表示物體操作臺210的真實位置的信號。該信號可以進一步用作對于控制了定位裝置220的致動器或電機的位置控制系統(tǒng)的位置參考，例如在反饋回路中。該轉(zhuǎn)換可以包括線性轉(zhuǎn)換。注意，該轉(zhuǎn)換可以對于傳感器和光柵的每個協(xié)作配對而不同。在所示實施例中，物體操作臺210進一步具有配置用于感測或者確定物體操作臺210的形變的傳感器250。作為示例，如示意性所示的傳感器可以是安裝至物體操作臺的應(yīng)變傳感器，例如膠合至物體操作臺。該應(yīng)變傳感器可以米取光纖布拉格光柵或者光纖布拉格光柵陣列的形式。光纖布拉格光柵(FBG)是具有典型直徑125 μ m以及光纖核心的折射率的周期性調(diào)制(布拉格光柵)的光纖。在長光纖中，該調(diào)制局部產(chǎn)生，使得傳感器和連接光纖可以形成單體單元。布拉格光柵可以短至2_。其可以反射窄光波長波段，而其傳輸所有其它波長，或者反之亦然。單個光纖中多個級聯(lián)FBG的反射峰值可以由于FBG的波長選擇特性而單獨地識別，這允許了僅采用單個光纖確定物體操作臺210的大部分的形變。傳感器原理是基于FBG的長度變化，該長度變化例如是由于物體操作臺的局部形變。就此而言，可以參考荷蘭申請案號2006180，在此全文通過引用并入本文。在一個實施例中，該光柵陣列以蜿蜒方式安裝至物體操作臺上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基于傳感器信號執(zhí)行對位置傳感器或者形變傳感器的校準。
[0052]該校準通常是需要的，并且應(yīng)該以規(guī)則間隔重復(fù)該校準，這是由于物體操作臺(在如所示實施例中裝備具有位置傳感器)或光柵的形變，例如由于用于將光柵安裝至共用框架120或者將共用框架120安裝至參考框架RF的安裝元件160的重力或蠕變。形變將例如引起光柵沿垂直(Z)方向位移，從而導(dǎo)致襯底相對于投影系統(tǒng)PS的錯誤位置。
[0053]以類似方式，諸如應(yīng)變傳感器的形變傳感器的特定類型對于形變是敏感的，從而導(dǎo)致輸出信號的漂移。因此，這些傳感器最好必需以規(guī)則基準而校準。通常，位置測量裝置的形變或漂移可以發(fā)生在相當大的時間尺度上，而形變傳感器僅在相對小的時間尺度上保持穩(wěn)定。例如，位置測量裝置可以保持穩(wěn)定達數(shù)天或數(shù)周，而諸如FBG之類的應(yīng)變傳感器的輸出信號的漂移可以需要每5分鐘或更短而校準。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用該時間尺度上的差別。
[0055]在所示實施例中，位置信號的冗余集合可以用于確定或估計物體操作臺的形變。這可以解釋如下:
[0056]假設(shè)位置測量裝置(例如如圖2示意性所示的基于編碼器的測量系統(tǒng))處于校準狀態(tài)。當在該校準狀態(tài)中可獲得位置信號的冗余集合時，該信號的冗余集合可以展現(xiàn)某些不一致性。這些不一致性可以在剛性未形變的物體操作臺的情形中由預(yù)期的位置信號得至|J。假設(shè)例如可獲得4個位置信號，其提供關(guān)于以共平面方式安裝至物體操作臺的4個位置傳感器的垂直位置的信息。因為3個位置傳感器足以確定剛性本體的所有垂直自由度，因此一個位置傳感器是冗余的。如果如從位置信號得到的位置傳感器的位置指示了位置傳感器不在相同平面中，則可以假設(shè)物體操作臺已形變。使用該形變信息，可以校準形變傳感器，諸如圖2中所示的傳感器250。當光刻設(shè)備并未曝光襯底時，可以完成該校準，但是這可以減少光刻設(shè)備的產(chǎn)量。此外或者備選地，當光刻設(shè)備曝光襯底時可以完成校準，這可以不導(dǎo)致產(chǎn)量減少。當襯底操作臺在校準期間以恒定速度減小襯底的形變時，可以完成校準。
[0057]就此而言，值得提醒的是，由位置測量裝置使用位置信號的冗余集合可以識別的形變的類型或模式可以改變。該改變?nèi)Q于使用的位置傳感器的數(shù)目和類型。某些位置傳感器配置可以使能對襯底操作臺的扭轉(zhuǎn)模式形變的探測，例如圖2中圍繞X軸線扭轉(zhuǎn)。該配置可以不能夠探測傘型形變。在傘型形變中，襯底操作臺的四個角部保持基本上共平面，但是襯底操作臺的中心在更高或更低的平面中。不同的配置可以用于確定傘型形變。形變可以由形變傳感器的子集觀測。注意，為了探測特定形變模式，可以需要形變傳感器的特定位置和朝向。在一個實施例中，定位系統(tǒng)的位置測量裝置裝備具有用于探測特定形變模式(諸如傘型模式)的形變傳感器的專用集合。
[0058]在一個實施例中，定位裝置適用于為了校準目的形變襯底操作臺。如所示，定位裝置可以包括四個致動器，每個設(shè)置在襯底操作臺的四個角部的一個附近以用于在垂直位置中定位襯底操作臺。通過施加合適的力，襯底操作臺可以處于扭轉(zhuǎn)形變模式。該模式可以由位置信號的冗余集合識別，例如從設(shè)置在襯底操作臺的角部附近的四個位置傳感器得至IJ。可以確定或估計導(dǎo)致的襯底操作臺的形變。給定形變，可以隨后執(zhí)行對形變傳感器的校準。
[0059]如上所述，設(shè)置位置測量裝置以在襯底操作臺的操作范圍的至少一部分中提供位置信號的冗余集合。該設(shè)置的示例示意性示出在圖3中。
[0060]在圖3中，頂視圖示出了位置測量裝置，包括設(shè)置在諸如襯底操作臺WT或圖案化裝置支架MT的物體操作臺310之上的4個板形光柵300。物體操作臺310具有設(shè)置在襯底操作臺角部附近的4個位置傳感器320。每個傳感器提供垂直(z位置)和水平(X位置、y位置或其組合)位置信號。就此而言，當基臺在僅3個傳感器是操作的該位置時(也即在光柵下方的位置)，如圖3 (a)所示，獲得了足以確定6個自由度的基臺位置的6個位置信號。當基臺在如圖3(b)所示位置時，獲得了可以是不一致的代表了 8個自由度的8個位置信號。該不一致性可以是由于襯底操作臺或光柵的、或者連接光柵至參考框架的共用框架的形變或漂移。在不一致性是由于測量裝置(例如如所示的光柵300的位移或形變)的漂移的情形中，可以需要對測量裝置的重新校準。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如從形變傳感器(例如圖2所示傳感器250)獲得的形變信號可以促進區(qū)分識別其中不一致性是由于襯底操作臺形變的情形、以及其中不一致性是由于位置測量裝置的漂移的情形。例如，在形變信號指示了襯底操作臺沒有形變的情形中。同時，位置傳感器可以提供相互不一致的位置信號的冗余集合。該情形可以指示了位置傳感器的參考部分在改變，例如漂移。參考部分可以是光柵300，如果位置傳感器是編碼器系統(tǒng)的一部分。參考部分可以是反射表面，諸如鏡面，如果位置傳感器是干涉儀系統(tǒng)的一部分。
[0061]在一個實施例中，如獲得的形變信號適用于確定或估計襯底操作臺的形變或形狀。當確定了該形狀時，這可以解釋在位置信號的冗余集合中發(fā)生的不一致性。作為實際實施方式，存在基于編碼器的測量系統(tǒng)，包括提供了總共8個位置信號的4個位置傳感器。6個位置信號代表了 6個自由度，而2個位置信號是冗余的。6個位置信號的集合與從形變信號得到的襯底操作臺的形狀一起可以用于預(yù)測冗余的兩個信號。在注意了預(yù)測的冗余信號與真實冗余信號之間的差異的情形中，這可以指示可以需要對于基于編碼器的測量系統(tǒng)的重新校準。
[0062]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，可獲得冗余位置信號更多、或者使用的形變傳感器更多，可以預(yù)測的襯底操作臺形狀的精確度越高。
[0063]在圖4中，襯底操作臺350的頂視圖示出包括4個位置傳感器360。位置傳感器360可以是設(shè)置用于與一維或二維光柵協(xié)作的編碼器頭。圖4進一步示意性示出了 FBG陣列370，包括由光纖375鏈接的多個FBG 372。
[0064]在一個實施例中，F(xiàn)BG陣列可以位于襯底操作臺的頂表面處或附近。通過如此，形變信號可以提供關(guān)于支撐了襯底的支撐表面的形狀的精確信息，這使能了對于襯底的形狀或位置的更精確預(yù)測。
[0065]在圖5中，示意性示出了兩個其它的基于編碼器的位置測量裝置，所述裝置適用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)中。
[0066]在圖5(a)中，示意性示出了基于編碼器的測量系統(tǒng)的頂視圖。系統(tǒng)包括四個傳感器陣列400.1,400.2,400.3和400.4，每一個包括多個傳感器405。傳感器陣列400.1 —400.4可以安裝至參考框架，諸如圖1的度量框架MF。如圖5所示，光柵410.1 一 410.4可以安裝至設(shè)置用于保持襯底430的襯底操作臺420。通過在如所示設(shè)置中使用4個傳感器陣列，基臺可以在傳感器的控制下覆蓋了相對大的操作區(qū)域而同時維持了相對小的光柵。當陣列的任意傳感器在任意光柵之上時，可以獲得位置信號并且以與如上所述類似的方式使用。
[0067]在圖5(b)中，示出了備選設(shè)置，由此僅兩個光柵410.1和410.2施加在襯底操作臺420的相對側(cè)邊上。兩個傳感器陣列400.1和400.2設(shè)置用于與光柵協(xié)作。在該設(shè)置中，光柵可以是二維光柵，由此設(shè)置傳感器以向處理單元提供三維位置信號(X，y, z)。如所示的設(shè)置特別適用于浸沒式光刻設(shè)備，由此襯底操作臺從投影系統(tǒng)下方的位移可以發(fā)生而沉浸流體不必流過光柵之上。在圖5b中，由460標注的區(qū)域表示在使用期間由沉浸流體覆蓋的投影系統(tǒng)下方的區(qū)域。如所見，襯底操作臺沿y方向的位移使得襯底操作臺420移動遠離沉浸液體而沉浸液體并未接觸光柵。注意，為了當從投影系統(tǒng)移動遠離時維持關(guān)于襯底操作臺的位置信息，可以應(yīng)用額外的或更大的傳感器陣列。當襯底操作臺沿正Y方向移動時，額外的傳感器陣列可以位于不同的y位置處。作為應(yīng)用額外傳感器陣列的備選例，襯底操作臺420可以具有反射性表面440，用作對于基于干涉儀的位置測量裝置的干涉儀束(由箭頭450示意性示出)的目標表面。
[0068]在本發(fā)明的一個實施例中，其它形變傳感器施加至位置測量系統(tǒng)以用于提供其它形變信號。其它形變傳感器可以施加至光柵，例如圖2的光柵100.1 - 100.3、或者圖3b的光柵300的一個或多個。其它形變傳感器可以施加至傳感器陣列，諸如圖5的傳感器陣列400.1 - 400.4。在圖6中，示意性示出了安裝至傳感器陣列的該另一組形變傳感器。在圖6中，示意性示出了傳感器陣列。傳感器陣列采用可以具有片簧的安裝裝置610安裝至基本上保持的框架RF。在實施例中，傳感器陣列的傳感器SA安裝至經(jīng)由片簧610連接至框架RF的共用安裝結(jié)構(gòu)MS。設(shè)置傳感器SA的陣列以與安裝至物體操作臺(未示出)的光柵協(xié)作以用于產(chǎn)生位置信號。實施例進一步包括形變傳感器DS的陣列，其可以是與傳感器250相同的傳感器。形變傳感器DS沿著安裝結(jié)構(gòu)MS設(shè)置以測量結(jié)構(gòu)MS相對于框架RF的位置(例如z位置)。形變傳感器DS的輸出信號S提供至處理單元PU。輸出信號S可以用于提供關(guān)于位置測量裝置的形狀的更詳細信息?？梢栽谖恢脺y量系統(tǒng)的校準期間使用該信息。如圖6示意性所示，安裝結(jié)構(gòu)MS的形變可以導(dǎo)致一個或多個傳感器SA不再指向Z方向，如果MS并未形變這將是正常的測量方向，或者形變可以導(dǎo)致傳感器SA的Z位置改變。使用該信號，可以得到或估計安裝結(jié)構(gòu)MS的形狀。采用關(guān)于形狀的信息，可以校正從傳感器SA獲得的位置信號。
[0069]在本發(fā)明的一個實施例中，處理單元進一步包括配置用于控制定位裝置位置的位置控制器。在該設(shè)置中，位置控制器可以基于位置測量裝置的位置信號得到用于定位裝置的設(shè)置點。
[0070]在一個實施例中，位置控制器也可以考慮到用于確定設(shè)置點的形變信號。通過如此，可以獲得襯底的改進定位，特別是對于襯底的相關(guān)部分，諸如正曝光的襯底部分。
[0071]這可以理解如下:通常，定位裝置PW包括用于通過在襯底操作臺的預(yù)定位置上施加力Fact而定位襯底操作臺的多個致動器或電機。該位置稱作控制點PoC。在操作期間，襯底操作臺相對于投影系統(tǒng)PS位移以暴露襯底的每個裸片。被暴露的裸片的位置稱作感興趣點Pol。為了減小重疊和聚焦誤差，感興趣點PoI的定位是必需的?？梢赃M一步注意，感興趣點PoI的真實位置難以測量，因為感興趣點PoI直接位于投影系統(tǒng)下方。在襯底操作臺作為剛性本體的情形中，可以通過基于位置信號在控制點PoC施加力Fact而控制襯底操作臺的位置從而獲得對感興趣點PoI的位置的控制。在襯底操作臺并非作為剛性本體的情形中，這可以導(dǎo)致定位裝置的錯誤控制。這例如示出在圖7中。在圖7中，示意性示出了形變的襯底操作臺700。襯底操作臺700包括兩個位置傳感器710以用于提供表示襯底操作臺700的垂直位置的位置信號。圖7進一步示出了投影系統(tǒng)PS以及作為投影系統(tǒng)PS的最佳聚焦平面的平面720。由投影系統(tǒng)暴露的部分在該示例中是感興趣點，并且標注為Pol。如可見，在所示情形中感興趣點PoI定位在最佳聚焦平面720之上，并且因此應(yīng)該降低以便獲得最佳曝光。然而，由于襯底操作臺700的形變，位置信號指示了襯底操作臺在最佳聚焦平面之下。就此而言，在位置控制器將確定定位裝置的位置設(shè)置點單獨地在位置信號上的情形中，將控制襯底操作臺處于使得感興趣點PoI更位于焦點之外的位置處。
[0072]使用根據(jù)本發(fā)明一個實施例的定位系統(tǒng)，位置測量系統(tǒng)可以主要用于確定襯底操作臺、或者以更常用術(shù)語稱為物體操作臺的位置，而形變傳感器用于確定襯底操作臺的形狀。
[0073]盡管在該文本中對于IC制造中光刻設(shè)備的使用做出了具體參考，應(yīng)該理解的是在此所述的光刻設(shè)備可以具有其它應(yīng)用，諸如集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的導(dǎo)引和探測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(IXD)、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉，在這些備選應(yīng)用的上下文中，在此術(shù)語“晶片”或“裸片”的任何使用可以視作分別與更常用術(shù)語“襯底”或“目標部分”含義相同。在此涉及的襯底可以在曝光之前或之后在例如導(dǎo)軌中處理。(導(dǎo)軌是通常施加抗蝕劑層至襯底并且顯影已曝光抗蝕劑的工具。)可以在度量工具和/或檢查工具中處理襯底。
[0074]盡管已經(jīng)如上在光學(xué)光刻的上下文中對于本發(fā)明實施例的使用做出了具體參考，應(yīng)該知曉的是本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用，例如壓印光刻，并且其中上下文允許的，并不限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案化裝置中的拓撲結(jié)構(gòu)限定了形成在襯底上的圖案。一旦通過施加電磁輻射、熱量、壓力或其組合而固化了抗蝕劑，圖案化裝置的拓撲結(jié)構(gòu)可以壓入施加至襯底的抗蝕劑的層中。在抗蝕劑固化之后從抗蝕劑移除圖案化裝置，在其中留下了圖案。
[0075]在此使用的術(shù)語“輻射”和“束”包括所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有約365、248、193、157或126nm的波長)以及極紫外(EUV)輻射(例如具有范圍在5 — 20nm內(nèi)的波長)，以及粒子束，諸如尚子束或電子束。
[0076]如上說明書意在為示意性并非限定性的。因此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是可以不脫離如下列出的權(quán)利要求的范圍而對本發(fā)明做出修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在光刻設(shè)備中定位物體的定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)包括: 支架，構(gòu)造用于保持所述物體； 位置測量裝置，配置用于測量所述支架的位置，所述位置測量裝置包括至少一個位置傳感器目標以及多個位置傳感器，所述多個位置傳感器用于與所述至少一個位置傳感器目標協(xié)作以提供表示所述支架的位置的位置信號的冗余集合； 形變傳感器，設(shè)置用于提供表示所述支架和所述位置測量裝置中的一個的形變的形變信號，以及 處理器，配置用于基于所述形變信號和所述位置信號的冗余集合來校準所述位置測量裝置和所述形變傳感器中的一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其中，所述形變傳感器連接至所述支架和所述位置測量裝置中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位系統(tǒng)，其中，所述形變傳感器包括應(yīng)變傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一 3所述的定位系統(tǒng)，包括用于定位所述支架的定位裝置，其中所述處理單元進一步包括用于控制所述位置裝置的位置的位置控制器，所述位置控制器被設(shè)置用于基于所述位置信號的冗余集合和所述形變信號確定針對所述定位裝置的設(shè)置點。
5.一種光刻設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1 一 4所述的定位系統(tǒng)，所述光刻設(shè)備包括構(gòu)造用于支撐具有圖案的圖案化裝置的圖案化裝置支架、構(gòu)造用于保持襯底的襯底操作臺、以及構(gòu)造用于將所述圖案投影至襯底上的投影系統(tǒng)， 其中，所述支架包括所述圖案化裝置支架，其中所述物體包括所述圖案化裝置。
6.一種光刻設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1 一 4所述的定位系統(tǒng)，所述光刻設(shè)備包括構(gòu)造用于支撐具有圖案的圖案化裝置的圖案化裝置支架、構(gòu)造用于保持襯底的襯底操作臺、以及構(gòu)造用于將所述圖案投影至所述襯底上的投影系統(tǒng)， 其中，所述支架包括所述襯底操作臺，以及其中所述物體包括所述襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻設(shè)備，包括靜止框架，其中所述至少一個位置傳感器目標包括連接至所述靜止框架的光柵，以及 其中所述多個位置傳感器連接至所述襯底操作臺。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻設(shè)備，包括靜止框架，其中所述至少一個位置傳感器目標包括連接至所述襯底操作臺的光柵，以及 其中所述多個位置傳感器連接至所述靜止框架。
9.根據(jù)權(quán)利要求7- 8所述的光刻設(shè)備，其中，所述靜止框架支撐所述投影系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5- 9所述的光刻設(shè)備，其中，所述位置測量裝置包括干涉儀。
11.一種器件制造方法，包括，使用根據(jù)權(quán)利要求1 一 4所述的定位系統(tǒng)或者使用根據(jù)權(quán)利要求5 — 10所述的光刻設(shè)備來定位物體。
【文檔編號】G03F7/20GK104350427SQ201380031081
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】R·A·C·M·比倫斯, A·B·熱因克, M·M·J·范德瓦爾, W·H·T·M·安格南特, R·H·A·范萊肖特, H·M·J·范德格羅伊斯, S·W·范德霍伊文 申請人:Asml荷蘭有限公司