專利名稱：光刻裝置以及器件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光刻裝置，以及一種用于制造器件的方法。
背景技術：
光刻裝置是可在襯底、通常是襯底的目標部分上施加所需圖案的機器。光刻裝置例如可用于集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可采用圖案形成裝置來產(chǎn)生將形成于IC的單個層上的電路圖案，該圖案形成裝置也稱為掩?；蚍謩澃?。該圖案可被轉(zhuǎn)移到襯底(如硅晶片)上的目標部分(例如包括一個或多個管芯)上。圖案的轉(zhuǎn)移通常借助于成像到設于襯底上的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來實現(xiàn)。通常來說，單個襯底包含被連續(xù)地形成圖案的相鄰目標部分的網(wǎng)絡。傳統(tǒng)的光刻裝置包括所謂的步進器，其中通過將整個圖案一次性地曝光在目標部分上來照射各目標部分，還包括所謂的掃描器，其中通過沿給定方向(“掃描”方向)由輻射光束來掃描圖案并以平行于或反向平行于此方向的方向同步地掃描襯底來照射各目標部分。還可以通過將圖案壓印在襯底上來將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。
在用于生產(chǎn)集成電路以及液晶顯示板的微光刻法中最具挑戰(zhàn)性的要求之一是定位襯底臺。例如，小于100納米的光刻法工藝要求襯底和掩膜定位級在高達3m/s以及更高的速度下，在機器之間在全部6個自由度(DOF)上，具有大約1納米的動態(tài)精度和匹配度。
這種定位要求的一種常用方法是將所述級定位構(gòu)造細分成具有微米精度但在整個工作范圍內(nèi)行進的粗定位模塊(例如X-Y臺或起重機臺)，在該粗定位模塊上是級聯(lián)的精確定位模塊。精確定位模塊負責校正粗定位模塊的殘余誤差至最終的若干納米，但只需要適應極有限的行程范圍。用于這種納米定位的常用促動器包括壓電促動器或音圈類型的電磁促動器。盡管通常在全部6個DOF上在精確定位模塊中執(zhí)行定位，但是，很少要求2個以上DOF的大范圍運動，從而使精確定位模塊的設計容易了許多。
用于粗定位的微米精度可采用比較簡單的位置傳感器來容易地實現(xiàn)，例如光學的或磁的增量式編碼器。這些器件可以是在一個DOF上進行測量的單軸式器件，或者最近的在多個(高達3個)DOF上進行測量的器件，例如Schffel等人在″集成的電動多坐標驅(qū)動器″，Proc.ASPE Annual Meeting，California，USA，1996，第456-461頁中所述的器件。類似的編碼器也可買到，例如Dr.J.Heidenhain GmbH所產(chǎn)生的位置測量系統(tǒng)Type PP281R。雖然這些傳感器可毫無難度地提供亞微米級的分辨率，但是，絕對精度、尤其是長程范圍內(nèi)的熱穩(wěn)定性，仍然是難于實現(xiàn)的。
另一方面，在精確定位模塊末端用于掩膜臺和襯底臺的位置測量必須在全部6個DOF上執(zhí)行而達到亞納米的分辨率，并且具有納米級的精度和穩(wěn)定性。這常常采用多軸干涉儀測量全部6個DOF上的位移來實現(xiàn)，其中，具有可選的富余軸，以用于另外的校準功能(例如在襯底臺上干涉儀鏡平面度的校準)。
然而，在利用以上方法時，每次所述級回到精確定位模塊的范圍內(nèi)，都必須(重新)校準所述級在六個自由度上的位置。這可能會花費相當多的時間，結(jié)果，就可能會降低光刻裝置的生產(chǎn)能力。
作為用于干涉儀的一個備選方案，已知可以使用光學編碼器，它還可能與干涉儀組合在一起。這種光學編碼器例如公開于US2004/0263846 A1中，該美國專利文獻通過引用而結(jié)合于本文中。該專利申請中所公開的光學編碼器采用包括格柵圖案的格柵板，其用于確定傳感器相對于格柵圖案的位置。在一個實施例中，傳感器安裝在襯底臺上，并且格柵板安裝在所述光刻裝置的框架上。
因此，已知可以在襯底臺上安裝四個傳感器。需要將這些傳感器定位在固定于襯底臺上的襯底的外側(cè)。因為這一范圍，所以，傳感器通常定位在襯底臺的轉(zhuǎn)角處。然而，在轉(zhuǎn)角處，至襯底臺中心的距離因此也是最大的弱化處。另外，在傳感器位置處的襯底臺甚至會由于除去襯底臺轉(zhuǎn)角之間的材料以減輕質(zhì)量，而被進一步弱化。
然而，如果襯底臺的轉(zhuǎn)角相對于x-y平面彎曲而變形，那么，這會直接對位置測量造成負面影響。由于溫度變化造成的襯底臺膨脹同樣會造成襯底臺的轉(zhuǎn)角變形。這也會對位置測量造成負面影響。

發(fā)明內(nèi)容
需要提供一種用于光刻裝置的高精度位移測量系統(tǒng)，其設置成可測量構(gòu)造成用于支撐圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)或構(gòu)造成用于保持襯底的襯底臺相對于參照系的位置。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，提供了光刻裝置，其包括配置成用于調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)；構(gòu)造成用于支撐圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)，所述圖案形成裝置能夠在輻射光束的橫截面上為輻射光束賦予圖案，以形成圖案化的輻射光束；構(gòu)造成用于保持襯底的襯底臺；投影系統(tǒng)，其配置成用于將圖案化的輻射光束投射在襯底的目標部分上；和位移測量系統(tǒng)，其用于在居中于可動物體中心的x-y-z直角坐標系統(tǒng)的至少三個共面的自由度(x，y，Rz)上，測量可動物體相對于光刻裝置參照系的位置，可動物體包括支撐結(jié)構(gòu)和襯底臺的其中一個，其中，位移測量系統(tǒng)包括至少三個傳感器頭，各傳感器頭定位成使得測量方向與坐標系統(tǒng)的x-y平面基本上共面，并且各傳感器頭另外還定位成使得測量方向基本上垂直于將傳感器頭與可動物體的中心相連并且與x-y平面共面地延伸的連接線。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，提供了一種器件制造方法，包括，將圖案化的輻射光束投射在襯底上，其中，至少在圖案化的光束投射在襯底的目標部分上的過程中，襯底被支撐在襯底臺上，其中，在居中于襯底臺中心的x-y-z直角坐標系統(tǒng)的至少三個共面的自由度(x，y，Rz)上，通過位移測量系統(tǒng)來測量襯底臺相對于光刻裝置參照系的位置，其中，位移測量系統(tǒng)包括至少三個傳感器頭，各傳感器頭定位成使得測量方向與坐標系統(tǒng)的x-y平面基本上共面，并且各傳感器頭另外還定位成使得測量方向基本上垂直于將傳感器頭與可動物體的中心相連并且與x-y平面共面地延伸的連接線。


下面將僅通過示例的方式并參考示意性附圖來介紹本發(fā)明的實施例，在附圖中，對應的標號表示對應的部分，其中圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光刻裝置；圖2a-e示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的安裝在光刻裝置的襯底臺和參照系上的位移測量系統(tǒng)；圖3顯示了圖2所示襯底臺的放大圖；圖4顯示了圖3的示意圖；圖5顯示了圖3的另一示意圖，包括在徑向方向上的膨脹；圖6顯示了圖5的視圖，包括在兩個沿直徑方向相對的傳感器頭之間的距離；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的襯底臺；和圖8顯示了圖2所示位移測量系統(tǒng)的一種變型實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光刻裝置。該裝置包括構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束PB(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，構(gòu)造成可支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA的掩模支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，其與構(gòu)造成可按照一定參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連。該光刻裝置還包括構(gòu)造成可固定襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W的襯底臺(例如晶片臺)WT或“襯底支撐件”，其與構(gòu)造成可按照一定參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連。該光刻裝置還包括構(gòu)造成可將由圖案形成裝置MA施加給投影光束PB的圖案投射在襯底W的目標部分C(例如包括一個或多個管芯)上的投影系統(tǒng)(例如折射型投影透鏡系統(tǒng))PL。
照明系統(tǒng)可包括用于對輻射進行引導、成形或控制的多種類型的光學部件，例如折射式、反射式、磁式、電磁式、靜電式或其它類型的光學部件或其任意組合。
掩模支撐結(jié)構(gòu)支撐即支承了圖案形成裝置的重量。它以一定的方式固定住圖案形成裝置，這種方式取決于圖案形成裝置的定向、光刻裝置的設計以及其它條件，例如圖案形成裝置是否固定在真空環(huán)境下。掩模支撐結(jié)構(gòu)可使用機械、真空、靜電或其它夾緊技術來固定住圖案形成裝置。掩模支撐結(jié)構(gòu)例如可為框架或臺，其可根據(jù)要求為固定的或可動的。掩模支撐結(jié)構(gòu)可保證圖案形成裝置可例如相對于投影系統(tǒng)處于所需的位置。用語“分劃板”或“掩?！痹诒疚闹械娜魏问褂每杀灰暈榕c更通用的用語“圖案形成裝置”具有相同的含義。
這里所用的用語“圖案形成裝置”應被廣義地解釋為可用于為輻射光束的橫截面施加一定圖案以便在襯底的目標部分中形成圖案的任何裝置。應當注意的是，例如如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征，那么施加于輻射光束中的圖案可以不精確地對應于襯底目標部分中的所需圖案。一般來說，施加于輻射光束中的圖案將對應于待形成在目標部分內(nèi)的器件如集成電路中的特定功能層。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的例子包括掩模、可編程的鏡陣列和可編程的LCD面板。掩模在光刻領域中是眾所周知的，其包括例如二元型、交變相移型和衰減相移型等掩模類型，還包括各種混合式掩模類型?？删幊嚏R陣列的一個例子采用微型鏡的矩陣設置，各鏡子可單獨地傾斜以沿不同方向反射所入射的輻射光束。傾斜鏡在被鏡矩陣所反射的輻射光束中施加了圖案。
這里所用的用語“投影系統(tǒng)”應被廣義地解釋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系統(tǒng)或其任意組合，這例如應根據(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?shù)卮_定。用語“投影透鏡”在本文中的任何使用均應被視為與更通用的用語“投影系統(tǒng)”具有相同的含義。
如這里所述，此裝置為透射型(例如采用了透射掩模)?；蛘?，此裝置也可以是反射型(例如采用了上述可編程鏡陣列，或采用了反射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(雙級)或多個襯底臺或“襯底支撐件”(和/或兩個或多個掩模臺或“掩模支撐件”)的那種類型。在這種“多級”式機器中，附加的臺或支撐件可以并聯(lián)地使用，或者可在一個或多個臺或支撐件上進行預備步驟而將一個或多個其它的臺或支撐件用于曝光。
光刻裝置也可以是這樣的類型，其中至少一部分襯底被具有較高折射率的液體如水覆蓋，從而填充了投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。浸液也可施加到光刻裝置的其它空間內(nèi)，例如掩模和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術可用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。在本文中使用的用語“浸沒”并不指例如襯底的結(jié)構(gòu)必須完全浸入在液體中，而是僅指在曝光期間液體處于投影系統(tǒng)與襯底之間。
參見圖1，照明器IL接收來自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是單獨的實體，例如在輻射源為準分子激光器時。在這種情況下，輻射源不應被視為形成了光刻裝置的一部分，輻射光束借助于光束傳送系統(tǒng)BD從源SO傳遞到照明器IL中，光束傳送系統(tǒng)BD例如包括適當?shù)囊龑хR和/或光束擴展器。在其它情況下，該源可以是光刻裝置的一個整體部分，例如在該源為水銀燈時。源SO和照明器IL以及光束傳送系統(tǒng)BD(如果有的話)一起可稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL可包括調(diào)節(jié)裝置AD，其設置成用于調(diào)節(jié)輻射光束的角強度分布。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器件，例如積分器IN和聚光器CO。照明器可用來調(diào)節(jié)輻射光束，以使其在其橫截面上具有所需的均勻性和強度分布。
投影光束B入射在固定于掩模支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺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，投影光束B通過投影系統(tǒng)PS，其將光束聚焦在襯底W的目標部分C上。借助于第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如干涉儀、線性編碼器或電容傳感器)，襯底臺WT可精確地移動，以便例如將不同的目標部分C定位在輻射光束PB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)來相對于輻射光束PB的路徑對掩模MA進行精確的定位，例如在將掩模MA從掩模庫中機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的一部分的長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精確定位)，可實現(xiàn)掩模臺MT的運動。類似地，采用形成為第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊，可實現(xiàn)襯底臺WT或“襯底支撐件”的運動。在采用分檔器的情況下(與掃描器相反)，掩模臺MT可只與短行程致動器相連，或被固定住。掩模MA和襯底W可采用掩模對準標記M1，M2和襯底對準標記P1，P2來對準。雖然襯底對準標記顯示為占據(jù)了專用目標部分，然而它們可位于目標部分之間的空間內(nèi)(它們稱為劃線路線對準標記)。類似地，在掩模MA上設置了超過一個管芯的情況下，掩模對準標記可位于管芯之間。
所述裝置可用于至少一種下述模式中
1.在步進模式中，掩模臺MT或“掩模支撐件”和襯底臺WT或“襯底支撐件”基本上保持靜止，而施加到投影光束上的整個圖案被一次性投影到目標部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后沿X和/或Y方向移動襯底臺WT或“襯底支撐件”，使得不同的目標部分C被曝光。在步進模式中，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部分C的大小。
2.在掃描模式中，掩模臺MT或“掩模支撐件”和襯底臺WT或“襯底支撐件”被同步地掃描，同時施加到投影光束上的圖案被投影到目標部分C上(即單次動態(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態(tài)曝光中的目標部分的寬度(非掃描方向上)，而掃描運動的長度決定了目標部分的高度(掃描方向上)。
3.在另一模式中，掩模臺MT或“掩模支撐件”基本上固定地夾持了可編程的圖案形成裝置，而襯底臺WT或“襯底支撐件”在施加到投影光束上的圖案被投影到目標部分C上時產(chǎn)生運動或掃描。在這種模式中通常采用了脈沖輻射源，可編程的圖案形成裝置根據(jù)需要在襯底臺WT或“襯底支撐件”的各次運動之后或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間進行更新。這種操作模式可容易地應用于采用了可編程的圖案形成裝置、例如上述類型的可編程鏡陣列的無掩模式光刻技術。
還可以采用上述使用模式的組合和/或變型，或者采用完全不同的使用模式。
圖2a顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的位移測量系統(tǒng)1的第一實施例。位移測量系統(tǒng)1設計成用于測量襯底臺2在至少三個共面的自由度上的位置，即，所述至少三個共面的自由度包括x-位置，y-位置，和圍繞z軸的旋轉(zhuǎn)Rz(z軸垂直于x和y軸的軸，如圖所示)。還參見圖3和圖4，在圖3中襯底臺2是單獨地顯示的，在圖4中襯底臺2是一起示意性地顯示了為具有多個自由度。
位移測量系統(tǒng)1包括四個相鄰的格柵板3，它們安裝在光刻裝置上，例如安裝在框架如所謂的計量框架上，或者安裝在透鏡上。格柵板3是大致平面的板，其設置在沿著x軸和y軸方向延伸的基本上同一平面上。四個格柵板3是相鄰的，這意味著各格柵板3的至少一側(cè)定位成靠在另一格柵板3上，或者與另一格柵板3并排地設置。四個格柵板3一起覆蓋襯底臺2的基本上全部的所需位置，以便測量系統(tǒng)1能夠連續(xù)測量襯底臺2的位置。
在本實施例中，襯底臺2設置在格柵板3下方。在襯底臺2上設置有四個傳感器頭4，5，6，7。各傳感器頭4，5，6，7分別具有測量方向s4，s5，s6，s7(參見圖3)。這些測量方向s4，s5，s6，s7設置成與x-y平面基本上共面。另外，這些測量方向s4，s5，s6，s7基本上垂直于虛構(gòu)的連接線10，11，其將相應的傳感器頭4，5，6，7與襯底臺2的質(zhì)量中心和/或測溫中心(x，y＝0，0)相連起來(″徑向地″延伸的連接線)?！盎旧瞎裁妗焙汀盎旧洗怪薄钡囊馑际前ù蠹s+/-10度的偏差，特別是大約+/-5度的偏差。在所示實施例中，這些連接線10，11與x-y方向一起封閉了大致+/-45度的角度。因此，四個傳感器頭圍繞襯底臺2的中心基本上等分。
傳感器頭4，5，6，7是編碼器的類型，其可確定相應的傳感器頭相對于設置在格柵板3上的一組格柵線14的位置。由此，具體格柵板3上的格柵線14定位成基本上平行于將與該具體格柵板3一起工作的相應傳感器4，5，6或7的相應連接線10，11。
傳感器頭4，5，6，7的這種“切向”定位使得位移測量系統(tǒng)1對襯底臺2相對于其中心的均勻膨脹不敏感，這是因為傳感器頭4，5，6，7平行于格柵線14而移動，因此不會感測到任何變化。由于這種比較有利的定位，傳感器頭4，5，6，7對徑向方向上的位移不敏感。如果在實踐中存在較小角度的偏差(公差和/或設計)，那么這種影響也被降至最小。由于測量方向s4，s5，s6，s7，s8相對于主要移動軸x和y處在45度的角度下，因此，就可以得到許多信號周期而用于補償非線性。由于處于其中心(0，0)的襯底臺2與襯底臺2以及格柵板3的(均勻)膨脹都無關，因此，只需要一次掃描就可校準并補償定標(假定卡盤均勻膨脹)。另外，對于襯底臺2在z-方向上以及彎曲離開平面的變形，在水平測量方向上的靈敏度也降低，尤其是在傳感器安裝在襯底臺的徑向延伸臂(參見圖7)上以降低質(zhì)量的情形下，在襯底臺沿著z-方向加速的情形下，該臂更易于上下彎曲。
各個傳感器例如可設計成美國專利申請US2004/0263846 A1中所述的傳感器，該美國專利申請文獻通過引用而結(jié)合于本文中。
可以只利用四個傳感器頭4，5，6，7中三個傳感器頭的測量，來推出襯底臺2在x-和y-方向上的位置。還可以使用全部四個傳感器頭。一對傳感器頭的信號可用于確定圍繞z軸的旋轉(zhuǎn)Rz(在x-y平面中的旋轉(zhuǎn))。這樣，對于確定Rz而言，與根據(jù)現(xiàn)有技術的傳感器頭的正交定位相比(其中該距離為2L)，可以得到傳感器頭之間的更大距離(該距離為2L×，可見圖6)，因此就使得確定Rz更精確。圖2b-e顯示了襯底臺2相對于格柵板3的四個極限位置，其中，每一次，其中一個傳感器頭4，5，6，7都未定位在格柵板3的下面，并且因此而不能參與到測量中。由于可以只采用其中三個傳感器4，5，6，7來確定襯底臺2的位置，因此，就可以在襯底臺2的所有可能位置中確定這三個共面的自由度(x，y，Rz)，也就是說，在所示的極限位置中，也是可以進行測量的。因此，襯底臺2的連續(xù)的高精度測量(納米或亞納米分辨率)是可以的。
在本實施例中，采用了四個格柵板3，這是因為格柵板3的物理尺寸是有限的。在實踐中，可能難于或者至少比較昂貴的是生產(chǎn)具有格柵的工作區(qū)域尺寸的格柵板，其中可以獲得用于本發(fā)明實施例所需的分辨率。由于襯底臺所使用的工作范圍要遠遠大于這種格柵板3的最大物理尺寸，因此，工作區(qū)域分成四個區(qū)域，各傳感器具有其自己的格柵板3，并且各自定位成具有其自身的一組傳感器。
如上所述，格柵板3設置成彼此相鄰。在該實施例中，傳感器頭接管從一個格柵板3至另一格柵板3。在這種傳感器頭接管過程中，即，傳感器頭首先與第一格柵板3協(xié)調(diào)操作，然后與第二格柵板3協(xié)調(diào)操作，另一傳感器頭可提供信號，以便使得測量可連續(xù)進行。當?shù)谝粋鞲衅黝^可能在重新初始化之后處于另一格柵板3的范圍內(nèi)時，該傳感器頭可再次提供代表襯底臺位置的信號。
雖然將工作區(qū)域分成四個各自具有其自身格柵板3的子區(qū)域可導致以比較高效的方式來覆蓋襯底臺2的全部所需位置，但是，格柵板3之間的相交使得利用單個傳感器頭進行襯底臺2的連續(xù)位置測量比較困難。另外，存在孔或開口(例如開口8，其可在四個格柵板3的中心容納容納投影系統(tǒng)的一部分)或在格柵板3中存在損壞區(qū)域，這可導致該位置的單個傳感器頭可能無法測量襯底臺2相對于其中一個格柵板3的位置。
如上所述，傳感器頭4，5，6，7的其中三個傳感器頭使得可以確定襯底臺在三個共面的自由度上的位置。因此，就有一個富余的傳感器頭。該富余的傳感器頭可在其它傳感器頭的其中一個由于處于格柵板3的范圍以外而無法使用的情形下使用。例如，其中一個傳感器頭可以直接定位在一個格柵板3與另一格柵板3的相交點下方。在這種情形下，相應的傳感器頭就可能無法傳遞代表襯底臺2位置的信號。然而，其它三個傳感器頭可確定襯底臺2在三個共面的自由度上的位置，因此就保持了連續(xù)的高精度位移/位置測量。通過選擇性地采用各自可確定代表x-方向和y-方向上的位置信號的一組三個傳感器，就可實現(xiàn)連續(xù)的控制。可通過一種選擇器來進行相應傳感器的選擇。相應格柵板3的選擇可取決于襯底臺2的位置，但也取決于單個傳感器的狀態(tài)(有效或無效)。當全部四個傳感器4，5，6，7可傳遞信號時，富余的信號例如可用于校準測量系統(tǒng)1。在使用四個傳感器頭4，5，6，7的其中三個傳感器頭時，各傳感器頭有助于確定x和y位置。與根據(jù)現(xiàn)有技術的傳感器頭的正交定位相比，這就提供了最大30％的噪音降低。
在一個實施例中，格柵板是彼此貼靠地定位的大致矩形的板。這些板的側(cè)邊定向在x-方向和y-方向上。因此優(yōu)選的是，傳感器頭在x-方向和y-方向上(在x-y-平面中)彼此間隔開。換句話說，傳感器頭的設置使得四個傳感器頭中沒有一個設置在x-方向上的同一條線上，并且四個傳感器頭中沒有一個設置在y-方向上的同一條線上。在圖8所示的實施例中，傳感器的這種錯開定位顯示為用于y-方向。
在一個備選實施例中，彼此貼靠地定位的格柵板的側(cè)邊未設置在x-方向和y-方向上，而是設置在x-y平面中的一個或多個其它方向上。這些其它方向在這里定義為格柵板相交線方向。在這種情形下，傳感器頭優(yōu)選在一個或多個這些相交線方向上彼此間隔開。
另外，可以注意到，在襯底臺2的工作范圍內(nèi)的某些位置，一個以上的傳感器頭無法同時確定相應傳感器頭相對于其中一個格柵板3的位置。這種情形是不合要求的，因為這導致只有兩個傳感器能夠確定襯底臺2的位置。結(jié)果，就不再能夠?qū)С鲆r底臺2在兩個自由度上的位置。
可通過提供更多的設置在襯底臺2不同位置上的富余傳感器頭，來避免以上不合要求的情形。用于這種情形的另一解決方案是限制襯底臺的運動，使得在本實施例中，襯底臺2只可以一次橫過一個相交線方向，或者，至少它不可以被帶到已經(jīng)知道會出現(xiàn)以上情形的位置中。后一解決方案一般是優(yōu)選的，因為提供更多的傳感器頭將增加襯底臺2的成本和重量。
因此，在以上這兩種解決方案中，就可以保證在使用光刻裝置的過程中，在襯底臺2的全部可能的位置中，測量系統(tǒng)都能夠確定襯底臺2的位置。這些位置包括例如用于曝光的范圍，移動至曝光范圍或者從中移出的范圍，用于更換襯底的范圍，以及用于其它功能、對準等等的范圍。
另外，各襯底臺優(yōu)選包括至少三個，具體而言為四個z-傳感器，以便確定襯底臺在z-方向上的位置。利用這四個z-傳感器中的三個z-傳感器的信號，就可以確定三個另外的自由度，即z-位置，圍繞x軸的旋轉(zhuǎn)(Rz)，以及圍繞y軸的旋轉(zhuǎn)(Ry)。z-傳感器優(yōu)選是干涉儀，但也可以是如下所述的任何類型。
格柵板3可包括格柵，其不僅帶有第一組格柵線，而且還帶有第二組相互平行的格柵線，其基本上垂直于第一組格柵線而延伸。因此，至少一組格柵線與傳感器頭的主測量方向相匹配。格柵板3還可設有棋盤圖案。在這種情形下，棋盤圖案的深、淺區(qū)域之間的轉(zhuǎn)變就接管了平行格柵線的角色。如圖8所示，這就使得相應的傳感器頭4，5，6，7與一個以上的格柵板3相互協(xié)作，例如，如果襯底臺2將移動一段大于格柵板3長度的距離的話。因此，至少兩個傳感器頭就共享了適合于在兩個方向上進行測量的格柵板。
已經(jīng)介紹了用于確定襯底臺位置的以上測量系統(tǒng)。然而，這種測量系統(tǒng)可用于任何其它的有待于高精度地確定其位置的可動物體。在這方面，測量系統(tǒng)可成功地用于確定光刻裝置中的圖案形成裝置支撐結(jié)構(gòu)的位置。具體而言，系統(tǒng)可用于高精度地確定圖案形成裝置支撐結(jié)構(gòu)在六個自由度上的位置。上述測量系統(tǒng)的全部特征也可應用于用于其它可動物體、例如圖案形成裝置支撐結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)中。
除此以外，所示實施例可具有許多的變型。例如，也可以使用三個傳感器頭，其優(yōu)選彼此之間分開大致120度的角度。還可以使用四個以上的傳感器頭。除了編碼器與格柵板一起操作之外，也可以使用其它類型的傳感器頭，例如干涉測量式的或三角測量式的光學傳感器頭，或者電容傳感器頭。除了采用在x-y平面上只有一個感測方向的一維傳感器頭以外，還可以采用包括兩個傳感器的傳感器頭，其中感測方向向上傾斜地定位，使得根據(jù)本發(fā)明的x-y平面中的切向測量方向可以計算出，并且同時可以計算出z-方向上的測量方向。在另一變型中，傳感器頭可安裝在參照系上。格柵線可定位成相對于連接線稍微偏移，以便提供針對非線性的校正?？蓜游矬w的中心除了可以是其質(zhì)量中心和/或測溫中心以外，可動物體的中心例如也可大致為這樣的交點，其中，可動物體的例如最弱抗彎曲性的主方向延伸經(jīng)過該交點。
雖然在本文中具體地參考了IC制造中的光刻裝置的使用，然而應當理解，這里所介紹的光刻裝置還可具有其它應用，例如集成光學系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的引導和感測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造。本領域的技術人員可以理解，在這種替代性應用的上下文中，用語“晶片”或“管芯”在這里的任何使用分別被視為與更通用的用語“襯底”或“目標部分”具有相同的含義。這里所指的襯底可在曝光前或曝光后例如在軌道(一種通常在襯底上施加抗蝕層并對暴露出來的抗蝕層進行顯影的工具)或度量和/或檢查工具中進行加工。在適當之處，本公開可應用于這些和其它襯底加工工具中。另外，襯底可被不止一次地加工，例如以形成多層IC，因此這里所用的用語“襯底”也可指已經(jīng)包含有多層已加工的層的襯底。
盡管在上文中已具體引用了本發(fā)明的實施例在光刻法范圍中的應用，然而可以理解，本發(fā)明可用于其它應用中，例如壓印光刻法，其中該范圍并不限于光刻法。在壓印光刻法中，圖案形成裝置中的外形限定了襯底上所形成的圖案。圖案形成裝置的外形可壓在提供至襯底的一層光刻膠上，通過施加電磁輻射、熱量、壓力或它們的組合來受光刻膠固化。在光刻膠固化之后，將圖案形成裝置從光刻膠上移開，從而在光刻膠中形成圖案。
這里所用的用語“輻射”和“光束”旨在包括所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如波長為大約365，248，193，157或126納米)和遠紫外線(EUV)輻射(例如波長為5-20納米)，以及粒子束如離子束或電子束。
用語“透鏡”在允許之處可指多種光學部件中的任意一種或其組合，包括折射式、反射式、磁式、電磁式和靜電式光學部件。
雖然在上文中已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實施例，然而可以理解，本發(fā)明可通過不同于上述的方式來實施。例如在適當之處，本發(fā)明可采用含有一個或多個描述了上述方法的機器可讀指令序列的計算機程序的形式，或者存儲有這種計算機程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(如半導體存儲器、磁盤或光盤)的形式。
這些以上的描述是示例性而非限制性的。因此，對本領域的技術人員來說很明顯，在不脫離所附權利要求的范圍的前提下，可以對本發(fā)明進行修改。
權利要求
1.一種光刻裝置，包括配置成用于調(diào)節(jié)輻射光束的照明系統(tǒng)；構(gòu)造成用于支撐圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)，所述圖案形成裝置能夠在輻射光束的橫截面上為所述輻射光束賦予圖案，以形成圖案化的輻射光束；構(gòu)造成用于保持襯底的襯底臺；投影系統(tǒng)，其配置成用于將圖案化的輻射光束投射在襯底的目標部分上；和位移測量系統(tǒng)，其配置成用于在居中于可動物體上的x-y-z直角坐標系統(tǒng)的至少三個共面的自由度(x，y，Rz)上，測量所述可動物體相對于所述光刻裝置參照系的位置，所述可動物體包括支撐結(jié)構(gòu)和襯底臺的其中一個，所述位移測量系統(tǒng)包括至少三個傳感器頭，各傳感器頭沿著與所述坐標系統(tǒng)的x-y平面基本上共面的測量方向而定位，所述測量方向基本上垂直于將所述傳感器頭與所述可動物體的中心相連并且與所述x-y平面共面地延伸的線。
2.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述位移測量系統(tǒng)包括至少四個傳感器頭。
3.根據(jù)權利要求2所述的光刻裝置，其特征在于，所述位移測量系統(tǒng)配置成用于根據(jù)所述可動物體的位置，而選擇性地使用所述四個傳感器頭中的三個來確定所述可動物體在所述至少三個共面的自由度(x，y，Rz)上的位置。
4.根據(jù)權利要求2所述的光刻裝置，其特征在于，所述線定向成相對于所述x-y-z坐標系統(tǒng)的x-y方向而成大約+/-45度的角度。
5.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述傳感器頭的至少其中一個是安裝在所述可動物體和所述參照系之一上的編碼器，所述位移測量系統(tǒng)還包括安裝在所述可動物體和所述參照系中的另一個上的至少一個格柵板，在所述格柵板上，可以在至少一個方向上進行測量。
6.根據(jù)權利要求5所述的光刻裝置，其特征在于，所述格柵板安裝在所述參照系上，并且所述編碼器安裝在所述可動物體上。
7.根據(jù)權利要求5所述的光刻裝置，其特征在于，所述格柵板包括格柵，在所述格柵上，可以在若干方向上進行測量。
8.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述可動物體是所述襯底臺。
9.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述傳感器頭圍繞所述中心定位，以便圍繞所述可動物體的所述中心等距離地分開。
10.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述傳感器頭彼此之間是基本上等距離的。
11.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，其中至少一個所述傳感器頭相對于其相鄰的傳感器頭至少在x-方向或y-方向上錯開。
12.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述可動物體的所述中心基本上對應于所述物體的最弱方向的相交點。
13.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述可動物體的所述中心是所述物體的質(zhì)量中心。
14.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述可動物體的所述中心是所述物體的測溫中心。
15.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述傳感器頭包括兩個傳感器，其中感測方向向上傾斜地定位，使得與所述x-y平面基本上共面的所述測量方向可以計算出，并且z-方向上的測量方向可以計算出。
16.根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置，其特征在于，所述位移測量系統(tǒng)設置成可測量所述可動物體在六個自由度(x，y，z，Rx，Ry，Rz)上的位置。
17.一種器件制造方法，包括將圖案化的輻射光束投射在襯底上，其中，在所述圖案化的光束的投射過程中，所述襯底被支撐在襯底臺上；以及在居中于所述襯底臺上的x-y-z直角坐標系統(tǒng)的至少三個共面的自由度(x，y，Rz)上，利用位移測量系統(tǒng)來測量襯底臺相對于光刻裝置參照系的位置，其中，所述位移測量系統(tǒng)包括至少三個傳感器頭，各傳感器頭定位成使得測量方向與所述坐標系統(tǒng)的x-y平面基本上共面，所述測量方向基本上垂直于將所述傳感器頭與所述可動物體的中心相連并且與所述x-y平面共面地延伸的線。
18.一種利用根據(jù)權利要求1所述的光刻裝置所制造出的器件。
全文摘要
一種光刻裝置，包括位移測量系統(tǒng)，其用于在居中于可動物體中心的x－y－z直角坐標系統(tǒng)的至少三個共面的自由度(x，y，Rz)上，測量可動物體相對于光刻裝置參照系的位置。可動物體包括配置成用于支撐圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)或配置成用于支撐襯底的襯底臺。位移測量系統(tǒng)包括至少三個傳感器頭，各傳感器頭定位成使得測量方向與坐標系統(tǒng)的x－y平面基本上共面，并且各傳感器頭另外還定位成使得測量方向基本上垂直于將傳感器頭與可動物體的中心相連并且與x－y平面共面地延伸的連接線。
文檔編號H01L21/027GK101055425SQ200710085250
公開日2007年10月17日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權日2006年2月22日
發(fā)明者E·A·F·范德帕施, E·J·M·尤森 申請人:Asml荷蘭有限公司