定位系统、光刻设备和器件制造方法

定位系统、光刻设备和器件制造方法
【专利摘要】提供了一种用于在光刻设备中定位物体的定位系统。定位系统包括支架(210)，位置测量装置，形变传感器(250；DS)和处理器(PU)。构造支架以保持物体。配置位置测量装置以测量支架的位置。位置测量装置包括至少一个位置传感器目标(100.1、100.2、100.3)以及用于与至少一个位置传感器目标协作以提供表示支架位置的位置信号的冗余集合的多个位置传感器(200.1、200.2；SA)。设置形变传感器以提供表示支架和位置测量装置之一形变的形变信号(S)。配置处理器以基于形变信号和位置信号的冗余集合而校准位置测量装置和形变传感器之一。
【专利说明】定位系统、光刻设备和器件制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2012年6月15日提交的美国临时申请案号61/660，471的权益，并且该申请在此通过引用整体并入本文。

【技术领域】
[0003]本发明涉及一种定位系统、光刻设备以及用于制造器件的方法。

【背景技术】
[0004]光刻设备是施加所需图案至衬底之上、通常至衬底的目标部分之上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情形中，备选地称作掩模或掩模版的图案化装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)之上。图案的转移通常是经由成像至提供在衬底上的对辐射敏感材料(抗蚀剂)的层之上。通常，单个衬底将包括连续图案化的相邻目标部分的网络。传统的光刻设备包括其中通过一次性暴露整个图案至目标部分之上而照射每个目标部分的所谓步进机，以及其中通过沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案穿过辐射束而同时同步地平行于该方向扫描衬底而暴露每个目标部分的所谓扫描机。也可能通过压印图案至衬底上而将图案从图案化装置转移至衬底。
[0005]在大多数情形中，曝光目标部分的工艺重复多次，由此产生了包括多个层的器件。为了器件的合适的操作，需要层相对相互精确的定位。就此而言，在曝光工艺期间，衬底相对于图案化装置的位置必需精确。为了确定该位置，光刻设备通常包括诸如基于干涉仪的测量系统或基于编码器的测量系统的位置测量系统。这些系统可以例如用于确定保持了图案化装置的支架的位置相对于保持了衬底的支架的位置。这些系统通常具有位置传感器目标和位置传感器。位置测量系统通过确定位置传感器目标与位置传感器之间的位移而确定支架的位置。基于位移，位置测量系统产生位置信号。
[0006]如本领域技术人员将理解的那样，使用位置测量系统对支架精确定位依赖于由位置测量系统提供的位置信号。然而，位置传感器目标与位置传感器之间的位移可以并非支架相对于图案化装置的位置的精确测量值。精确度可以因支架或位置测量装置的形变而变差。例如由于热漂移，位置传感器与位置传感器目标的不希望的位移也可以使得精确度变差。
[0007]为了适应折衷形变或位移，通常应用位置测量系统的周期性校准。通常，该校准可以是耗时的并且可以导致设备的重要停机，因此不利地影响了设备的生产力。


【发明内容】

[0008]需要提供一种可以以较少耗时方式进行校准的更精确的定位系统。
[0009]因此，根据本发明的一个实施例，提供了一种用于在光刻设备中定位物体的定位系统。定位系统包括支架、位置测量装置、形变传感器以及处理器。支架被构造为保持物体。位置测量装置被配置为测量支架的位置。位置测量装置包括至少一个位置传感器目标以及多个位置传感器，多个位置传感器与至少一个位置传感器目标配合使用于提供表示支架位置的位置信号的冗余集合。形变传感器被设置为提供表示支架和位置测量装置之一的形变的形变信号。传感器被配置为基于形变型号和位置信号的冗余集合来校准位置测量装置和形变传感器之一。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步提供了包括如上所述定位系统的一种光刻设备。光刻设备包括图案化装置支架、衬底操作台和投影系统。图案化装置支架被构造为支撑具有图案的图案化装置。衬底操作台被构造为保持衬底。投影系统被构造为将图案投影至衬底上。支架包括图案化装置支架。物体包括图案化装置。
[0011]根据本发明的一个实施例，进一步提供了包括如上所述定位系统的一种光刻设备。光刻设备包括图案化装置支架、衬底操作台和投影系统。图案化装置支架被构造为支撑具有图案的图案化装置。衬底操作台被构造为保持衬底。投影系统被构造为将图案投影至衬底上。支架包括衬底操作台。物体包括衬底。
[0012]在本发明的另一实施例中，提供了一种器件制造方法，包括使用如上所述定位系统或光刻设备定位物体。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]现在将仅借由示例的方式、参照附图描述本发明的一些实施例，其中对应的附图标记表示对应的部件，以及其中:
[0014]图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备；
[0015]图2示出了根据本发明的一个实施例的定位系统；
[0016]图3包括图3 (a)和图3 (b)，示出了适用于产生定位信号的冗余集合的基于编码器的定位装置；
[0017]图4示出了包括用于确定衬底操作台的形变的FBG阵列的衬底操作台的顶视图；
[0018]图5包括图5(a)和图5(b)，示出了根据本发明一个实施例的用于定位系统的基于编码器的位置测量系统的两种可能设置；
[0019]图6示出了用于提供关于位置测量装置的传感器阵列的形变信息的其它形变传感器的使用；
[0020]图7示出了衬底操作台的非刚性本体行为对于感兴趣点的定位的影响。

【具体实施方式】
[0021]图1示意性示出了根据本发明一个实施例的光刻设备。设备包括配置用于调节辐射束B (例如UV辐射或任何其它合适的辐射)的照明系统(照明器)IL，被构造为支撑图案化装置(例如掩模)MA并且连接至配置为根据某些参数精确地定位图案化装置的第一定位装置PM的支撑结构或图案化装置支架(例如掩模操作台)MT。设备也包括构造为保持衬底(例如涂覆了抗蚀剂的晶片)W的衬底操作台(例如晶片操作台)WT或衬底支架。衬底操作台WT连接至配置用于根据某些参数精确地定位衬底的第二定位装置PW。设备进一步包括配置用于将由图案化装置MA施加至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C (例如包括一个或多个裸片)上的投影系统(例如折射投影透镜系统)PS。
[0022]照明系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型光学部件，诸如折射、反射、磁、电磁、静电或其它类型光学部件，或其任意组合。
[0023]支撑结构支撑(也即承载)图案化装置的重量。以取决于图案化装置的朝向、光刻设备的设计、以及诸如例如图案化装置是否保持在真空环境中的其它条件的方式来保持图案化装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术以保持图案化装置。支撑结构可以是框架或操作台，例如如果需要的话可以固定或可移动。支撑结构可以确保图案化装置在所需位置处，例如相对于投影系统。
[0024]在此使用的术语“图案化装置”应该广泛地解释为涉及可以用于在辐射束截面为辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意，施加至辐射束的图案可以不精确对应于在衬底的目标部分中的所需图案，例如如果图案包括相移特征或者所谓的辅助特征。通常，施加至辐射束的图案将对应于在目标部分中形成的器件中的特定功能层，诸如集成电路。
[0025]图案化装置可以是透射式或反射式。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是已知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例采用了小镜面的矩阵设置，每个镜面可以单独地倾斜以便沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面在由镜面矩阵反射的辐射束中施加图案。在此术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以视作与更常用术语“图案化装置”含义相同。
[0026]如在此所示，设备是透射类型(例如采用透射掩模)。备选地，设备可以是反射类型(例如采用如上所述类型的可编程镜面阵列，或采用反射掩模)。
[0027]在此使用的术语“投影系统”应该广泛地解释为包括任何类型投影系统，包括折射、反射、反折射、磁、电磁和静电光学系统，或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射合适的，或者对于诸如沉浸液体的使用或真空的使用的其它因素合适的。
[0028]光刻设备可以是具有两个或多个衬底操作台的类型，和/或具有两个或多个图案化装置支架的类型。在该“多基台(stage)”机器中，额外的操作台和支架可以并行使用，或者可以在一个操作台或支架上执行准备步骤而同时另一操作台或支架用于曝光。光刻设备可以具有衬底操作台以及设置用于保持测量仪器设备而不是衬底的额外操作台。
[0029]光刻设备也可以是其中由具有相对较高折射率的液体(例如水)覆盖衬底的至少一部分以便填充在投影系统与衬底之间空间的类型。沉浸液体也可以施加至光刻设备中其它空间，例如在图案化装置和投影系统之间。沉浸技术可以用于增大投影系统的数值孔径。如在此使用的术语“沉浸”并非意味着诸如衬底之类的结构必需浸没在液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
[0030]参照图1，照明器IL从辐射源SO接收辐射束。例如当源为受激准分子激光器时，源和光刻设备可以是分立实体。在该情形中，源并非视作形成了光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如合适的引导镜面和/或括束器的束输送系统BD而从源SO传至照明器IL0在其它情形中，源可以是光刻设备的整体成型部分，例如当源是水银灯时。源SO和照明器IL、如果需要的话与束输送系统BD —起可以称作福射系统。
[0031]照明器IL可以包括配置用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调节在照明器的光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围。此外，照明器IL可以包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调节辐射束以在其截面中具有所需的均匀度和强度分布。
[0032]辐射束B入射在保持于支撑结构MT上的图案化装置MA上并且由图案化装置MA而图案化。在经过图案化装置MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将束聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置测量装置IF，衬底操作台WT可以精确地移动，例如以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。位置测量装置IF可以是干涉仪装置，线性或平面编码器或电容性传感器。类似地，第一定位装置PM和另一位置测量传感器或装置(图1中并未明确示出)可以用于例如在扫描期间相对于辐射束B的路径而精确地定位图案化装置MA。通常，支撑结构MT的移动可以借助于形成了第一定位装置PM的一部分的长冲程模块和短冲程模块而实现。长冲程模块提供了在长范围内的短冲程模块的粗略移动。短冲程模块提供了在短范围内的支撑结构MT的精细移动。类似地，可以使用形成了第二定位装置PW的一部分的长冲程模块和短冲程模块实现衬底操作台WT的移动。在步进机的情形中(与扫描机相反)，支撑结构MT可以仅连接至短冲程致动器，或者可以固定。图案化装置MA和衬底W可以使用图案化装置对准标记Ml、M2和衬底对准标记Pl、P2而对准。尽管如所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，它们可以位于目标部分之间的空间中。类似地，在其中多于一个裸片提供在图案化装置MA上的情形中，图案化装置对准标记可以位于裸片之间。
[0033]根据本发明的一个实施例，位置测量装置IF包括配置为提供位置信号的冗余集合的多个位置传感器。位置信号的冗余集合意味着存在比其中测量的物体可以移动的自由度更多的位置信号。例如，当衬底操作台沿6个自由度可移动、并且位置测量装置提供8个位置信号的集合时，集合具有两个冗余位置信号。冗余集合可以提供用于在衬底操作台WT的操作区域的至少一部分中的位置。位置传感器可以包括与衬底操作台WT的反射表面协作或者安装至衬底操作台WT的多个干涉仪。备选地或者额外地，位置测量装置可以包括与一个或多个光栅协作的多个编码器头或传感器。光栅可以具有线性或二维光栅图案，诸如跳棋盘图案。光栅可以安装在如图1所示的度量框架MF上，而多个编码器头安装至衬底操作台WT。度量框架MF可以是诸如支撑投影系统PS的框架的振动隔离框架。根据本发明的一个实施例，提供足够的位置传感器以至少在衬底操作台WT的操作范围的一部分中产生位置信号的冗余集合。作为示例，位置传感器可以安装在衬底操作台的四个角部的每一个处。传感器与一个或多个光栅协作，其中每个传感器被设置为提供二维位置信号，例如在XY平面中的水平方向和垂直Z位置。根据本发明的一个实施例，如图1所示设备进一步包括设置用于提供表示衬底操作台或位置测量装置形变的形变信号的一个或多个形变传感器(未示出)。作为示例，一个或多个应变传感器可以安装在衬底操作台的指定位置处，由此这些传感器的输出信号可以表示衬底操作台的形变。
[0034]根据本发明的一个实施例，可以基于各种感测原理使用各种类型形变传感器。术语“形变传感器”用于表示提供关于衬底操作台或位置测量装置的形变的信息的传感器。就此而言，应该注意，该信息也可以从设置用于确定衬底操作台或位置测量装置(的一部分)的形变的位置传感器获得。作为示例，位置传感器的阵列可以设置在参考框架上并且设置为确定特定位置与参考框架之间的距离。基于所确定的距离，可以确定衬底操作台或位置测量装置的形状。就此而言，根据本发明的一个实施例，可以从一个或多个位置信号形成或者得到形变信号。
[0035]就此而言，形变和/或位置传感器的以下示例可以应用于本发明的一个实施例以用于产生形变信号:光学传感器，电容性传感器或电感性传感器，标准具传感器，诸如布拉格光纤传感器之类的光纤传感器，基于双折射的传感器。
[0036]光学传感器、电容性传感器和/或电感性传感器可以是固定的，例如固定至度量框架MF，并且可以用于确定衬底操作台WT的形变。当传感器不在可移动衬底操作台WT上时，较少的电线连接至衬底操作台，这减小了衬底操作台WT的移动的干扰。光纤和/或应变传感器可以连接至衬底操作台WT。传感器可以放置在衬底操作台上特定位置处以采用最少量传感器测量主要形变或本征模式。
[0037]根据本发明的一个实施例，将位置信号和形变信号的冗余集合提供至处理单元以用于处理。
[0038]通过提供包括定位装置和位置测量系统的定位系统，可以以以下方式促进定位系统的校准:
[0039]通过向处理单元(也广泛称作“处理器”)提供表示衬底操作台形变的形变信号，使得可获得额外的信息，其可以适用于或者校准位置测量系统、或者用于评定是否需要位置测量系统的校准。在一个实施例中，配置处理器以基于形变信号校准多个位置传感器，并且基于位置信号的冗余集合而校准形变传感器。
[0040]备选地或者额外地，位置信号的冗余集合的可用性实现形变传感器的校准。
[0041]此外，来自位置信号的冗余集合的子集可以用于控制衬底操作台WT的位置，而此时剩余的其它位置信号用于校准位置传感器或者用于评定是否需要校准。
[0042]以下提供关于改进校准的方式的进一步细节。
[0043]作为该改进校准的结果，可以如下获得在衬底的曝光周期期间衬底操作台(以及由此衬底)的更精确定位:在根据本发明的一个实施例的定位系统中，使用衬底操作台的位置测量系统的位置信号可获得位置信息。使用形变信号可获得指示了衬底操作台的形变的信息。后者信息可以应用于确定或者估计衬底操作台的形状，并且更特别地与位置信息组合以确定衬底上特定位置的精确位置。
[0044]所述设备可以用于以下三个模式的至少一个:
[0045]第一模式是所谓的步进模式。在步进模式下，支撑结构MT和衬底操作台WT保持基本上静止，而赋予辐射束的整个图案一次性投影至目标部分C上(也即单次静态曝光)。衬底操作台WT随后沿X和/或Y方向偏移，使得可以曝光不同的目标部分C。在步进模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
[0046]第二模式是所谓扫描模式。在扫描模式中，支撑结构MT和衬底操作台WT同步扫描，而赋予辐射束的图案被投影至目标部分C上(也即单次动态曝光)。衬底操作台WT或相对于支撑结构MT的速率和方向可以由投影系统PS的缩放和成像反转特性而确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描运动的长度确定目标部分的高度(沿扫描方向)。
[0047]在第三模式下，支撑结构MT保持基本上静止，从而保持可编程图案化装置，并且移动或扫描衬底操作台WT，而赋予辐射束的图案被投影至目标部分C上。在该模式下，通常采用脉冲辐射源，并且如果需要的话在衬底操作台WT的每次移动之后或者在扫描期间在连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案化装置。该操作模式可以容易地适用于采用可编程图案化装置的无掩模光刻，诸如如上所述类型的可编程镜面阵列。
[0048]也可以采用对如上所述使用模式的组合和/或变化或者采用完全不同的使用模式。
[0049]在图2中，示意性示出了根据本发明的一个实施例的定位系统。定位系统是用于定位诸如衬底或图案化装置的物体。定位系统包括位置测量装置，包括与作为位置传感器的示例的光栅100.1,100.2,100.3协作的位置传感器200.1,200.2。光栅100.1 — 100.3可以具有一维或二维光栅图案，以向定位系统的处理单元150提供位置信号110。在如所示的设置中，光栅100.1 - 100.3安装至测量系统的共用框架120。共用框架120可以由零膨胀系数微晶玻璃(Zerodur)或者任何其它类型的低热膨胀材料制成。共用框架120安装至诸如度量框架MF的参考框架RF，投影系统PS也安装至参考框架RF，如图1所示。在所示实施例中，位置传感器200.1和200.2安装至可以为如上所述的衬底操作台WT或图案化装置支架MT的物体操作台210。物体操作台210安装至定位装置220以用于例如借由线性电机或致动器相对于投影系统PS位移物体操作台210。在一个实施例中，物体操作台210被设置为保持测量仪器设备而不是衬底的测量基台。
[0050]在操作期间，传感器可以向处理单元或处理器150提供信号110，所述信号例如表示传感器200.1相对于光栅100.1的位置。注意，通常，位置信号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，或者其组合。在一个实施例中，物体操作台210具有四个传感器，每个传感器被设置为向处理单元提供二维位置信号。根据本发明的一个实施例，位置测量装置可以在衬底操作台的操作范围的至少一部分中提供位置信号的冗余隹A
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[0051]为了定位物体操作台，处理单元150可以将由位置传感器提供的位置信号转换为表示物体操作台210的真实位置的信号。该信号可以进一步用作对于控制了定位装置220的致动器或电机的位置控制系统的位置参考，例如在反馈回路中。该转换可以包括线性转换。注意，该转换可以对于传感器和光栅的每个协作配对而不同。在所示实施例中，物体操作台210进一步具有配置用于感测或者确定物体操作台210的形变的传感器250。作为示例，如示意性所示的传感器可以是安装至物体操作台的应变传感器，例如胶合至物体操作台。该应变传感器可以米取光纤布拉格光栅或者光纤布拉格光栅阵列的形式。光纤布拉格光栅(FBG)是具有典型直径125 μ m以及光纤核心的折射率的周期性调制(布拉格光栅)的光纤。在长光纤中，该调制局部产生，使得传感器和连接光纤可以形成单体单元。布拉格光栅可以短至2_。其可以反射窄光波长波段，而其传输所有其它波长，或者反之亦然。单个光纤中多个级联FBG的反射峰值可以由于FBG的波长选择特性而单独地识别，这允许了仅采用单个光纤确定物体操作台210的大部分的形变。传感器原理是基于FBG的长度变化，该长度变化例如是由于物体操作台的局部形变。就此而言，可以参考荷兰申请案号2006180，在此全文通过引用并入本文。在一个实施例中，该光栅阵列以蜿蜒方式安装至物体操作台上。根据本发明的一个实施例，基于传感器信号执行对位置传感器或者形变传感器的校准。
[0052]该校准通常是需要的，并且应该以规则间隔重复该校准，这是由于物体操作台(在如所示实施例中装备具有位置传感器)或光栅的形变，例如由于用于将光栅安装至共用框架120或者将共用框架120安装至参考框架RF的安装元件160的重力或蠕变。形变将例如引起光栅沿垂直(Z)方向位移，从而导致衬底相对于投影系统PS的错误位置。
[0053]以类似方式，诸如应变传感器的形变传感器的特定类型对于形变是敏感的，从而导致输出信号的漂移。因此，这些传感器最好必需以规则基准而校准。通常，位置测量装置的形变或漂移可以发生在相当大的时间尺度上，而形变传感器仅在相对小的时间尺度上保持稳定。例如，位置测量装置可以保持稳定达数天或数周，而诸如FBG之类的应变传感器的输出信号的漂移可以需要每5分钟或更短而校准。
[0054]根据本发明的一个实施例，使用该时间尺度上的差别。
[0055]在所示实施例中，位置信号的冗余集合可以用于确定或估计物体操作台的形变。这可以解释如下:
[0056]假设位置测量装置(例如如图2示意性所示的基于编码器的测量系统)处于校准状态。当在该校准状态中可获得位置信号的冗余集合时，该信号的冗余集合可以展现某些不一致性。这些不一致性可以在刚性未形变的物体操作台的情形中由预期的位置信号得至|J。假设例如可获得4个位置信号，其提供关于以共平面方式安装至物体操作台的4个位置传感器的垂直位置的信息。因为3个位置传感器足以确定刚性本体的所有垂直自由度，因此一个位置传感器是冗余的。如果如从位置信号得到的位置传感器的位置指示了位置传感器不在相同平面中，则可以假设物体操作台已形变。使用该形变信息，可以校准形变传感器，诸如图2中所示的传感器250。当光刻设备并未曝光衬底时，可以完成该校准，但是这可以减少光刻设备的产量。此外或者备选地，当光刻设备曝光衬底时可以完成校准，这可以不导致产量减少。当衬底操作台在校准期间以恒定速度减小衬底的形变时，可以完成校准。
[0057]就此而言，值得提醒的是，由位置测量装置使用位置信号的冗余集合可以识别的形变的类型或模式可以改变。该改变取决于使用的位置传感器的数目和类型。某些位置传感器配置可以使能对衬底操作台的扭转模式形变的探测，例如图2中围绕X轴线扭转。该配置可以不能够探测伞型形变。在伞型形变中，衬底操作台的四个角部保持基本上共平面，但是衬底操作台的中心在更高或更低的平面中。不同的配置可以用于确定伞型形变。形变可以由形变传感器的子集观测。注意，为了探测特定形变模式，可以需要形变传感器的特定位置和朝向。在一个实施例中，定位系统的位置测量装置装备具有用于探测特定形变模式(诸如伞型模式)的形变传感器的专用集合。
[0058]在一个实施例中，定位装置适用于为了校准目的形变衬底操作台。如所示，定位装置可以包括四个致动器，每个设置在衬底操作台的四个角部的一个附近以用于在垂直位置中定位衬底操作台。通过施加合适的力，衬底操作台可以处于扭转形变模式。该模式可以由位置信号的冗余集合识别，例如从设置在衬底操作台的角部附近的四个位置传感器得至IJ。可以确定或估计导致的衬底操作台的形变。给定形变，可以随后执行对形变传感器的校准。
[0059]如上所述，设置位置测量装置以在衬底操作台的操作范围的至少一部分中提供位置信号的冗余集合。该设置的示例示意性示出在图3中。
[0060]在图3中，顶视图示出了位置测量装置，包括设置在诸如衬底操作台WT或图案化装置支架MT的物体操作台310之上的4个板形光栅300。物体操作台310具有设置在衬底操作台角部附近的4个位置传感器320。每个传感器提供垂直(z位置)和水平(X位置、y位置或其组合)位置信号。就此而言，当基台在仅3个传感器是操作的该位置时(也即在光栅下方的位置)，如图3 (a)所示，获得了足以确定6个自由度的基台位置的6个位置信号。当基台在如图3(b)所示位置时，获得了可以是不一致的代表了 8个自由度的8个位置信号。该不一致性可以是由于衬底操作台或光栅的、或者连接光栅至参考框架的共用框架的形变或漂移。在不一致性是由于测量装置(例如如所示的光栅300的位移或形变)的漂移的情形中，可以需要对测量装置的重新校准。根据本发明的一个实施例，如从形变传感器(例如图2所示传感器250)获得的形变信号可以促进区分识别其中不一致性是由于衬底操作台形变的情形、以及其中不一致性是由于位置测量装置的漂移的情形。例如，在形变信号指示了衬底操作台没有形变的情形中。同时，位置传感器可以提供相互不一致的位置信号的冗余集合。该情形可以指示了位置传感器的参考部分在改变，例如漂移。参考部分可以是光栅300，如果位置传感器是编码器系统的一部分。参考部分可以是反射表面，诸如镜面，如果位置传感器是干涉仪系统的一部分。
[0061]在一个实施例中，如获得的形变信号适用于确定或估计衬底操作台的形变或形状。当确定了该形状时，这可以解释在位置信号的冗余集合中发生的不一致性。作为实际实施方式，存在基于编码器的测量系统，包括提供了总共8个位置信号的4个位置传感器。6个位置信号代表了 6个自由度，而2个位置信号是冗余的。6个位置信号的集合与从形变信号得到的衬底操作台的形状一起可以用于预测冗余的两个信号。在注意了预测的冗余信号与真实冗余信号之间的差异的情形中，这可以指示可以需要对于基于编码器的测量系统的重新校准。
[0062]如本领域技术人员将理解的那样，可获得冗余位置信号更多、或者使用的形变传感器更多，可以预测的衬底操作台形状的精确度越高。
[0063]在图4中，衬底操作台350的顶视图示出包括4个位置传感器360。位置传感器360可以是设置用于与一维或二维光栅协作的编码器头。图4进一步示意性示出了 FBG阵列370，包括由光纤375链接的多个FBG 372。
[0064]在一个实施例中，FBG阵列可以位于衬底操作台的顶表面处或附近。通过如此，形变信号可以提供关于支撑了衬底的支撑表面的形状的精确信息，这使能了对于衬底的形状或位置的更精确预测。
[0065]在图5中，示意性示出了两个其它的基于编码器的位置测量装置，所述装置适用于根据本发明的一个实施例的定位系统中。
[0066]在图5(a)中，示意性示出了基于编码器的测量系统的顶视图。系统包括四个传感器阵列400.1,400.2,400.3和400.4，每一个包括多个传感器405。传感器阵列400.1 —400.4可以安装至参考框架，诸如图1的度量框架MF。如图5所示，光栅410.1 一 410.4可以安装至设置用于保持衬底430的衬底操作台420。通过在如所示设置中使用4个传感器阵列，基台可以在传感器的控制下覆盖了相对大的操作区域而同时维持了相对小的光栅。当阵列的任意传感器在任意光栅之上时，可以获得位置信号并且以与如上所述类似的方式使用。
[0067]在图5(b)中，示出了备选设置，由此仅两个光栅410.1和410.2施加在衬底操作台420的相对侧边上。两个传感器阵列400.1和400.2设置用于与光栅协作。在该设置中，光栅可以是二维光栅，由此设置传感器以向处理单元提供三维位置信号(X，y, z)。如所示的设置特别适用于浸没式光刻设备，由此衬底操作台从投影系统下方的位移可以发生而沉浸流体不必流过光栅之上。在图5b中，由460标注的区域表示在使用期间由沉浸流体覆盖的投影系统下方的区域。如所见，衬底操作台沿y方向的位移使得衬底操作台420移动远离沉浸液体而沉浸液体并未接触光栅。注意，为了当从投影系统移动远离时维持关于衬底操作台的位置信息，可以应用额外的或更大的传感器阵列。当衬底操作台沿正Y方向移动时，额外的传感器阵列可以位于不同的y位置处。作为应用额外传感器阵列的备选例，衬底操作台420可以具有反射性表面440，用作对于基于干涉仪的位置测量装置的干涉仪束(由箭头450示意性示出)的目标表面。
[0068]在本发明的一个实施例中，其它形变传感器施加至位置测量系统以用于提供其它形变信号。其它形变传感器可以施加至光栅，例如图2的光栅100.1 - 100.3、或者图3b的光栅300的一个或多个。其它形变传感器可以施加至传感器阵列，诸如图5的传感器阵列400.1 - 400.4。在图6中，示意性示出了安装至传感器阵列的该另一组形变传感器。在图6中，示意性示出了传感器阵列。传感器阵列采用可以具有片簧的安装装置610安装至基本上保持的框架RF。在实施例中，传感器阵列的传感器SA安装至经由片簧610连接至框架RF的共用安装结构MS。设置传感器SA的阵列以与安装至物体操作台(未示出)的光栅协作以用于产生位置信号。实施例进一步包括形变传感器DS的阵列，其可以是与传感器250相同的传感器。形变传感器DS沿着安装结构MS设置以测量结构MS相对于框架RF的位置(例如z位置)。形变传感器DS的输出信号S提供至处理单元PU。输出信号S可以用于提供关于位置测量装置的形状的更详细信息。可以在位置测量系统的校准期间使用该信息。如图6示意性所示，安装结构MS的形变可以导致一个或多个传感器SA不再指向Z方向，如果MS并未形变这将是正常的测量方向，或者形变可以导致传感器SA的Z位置改变。使用该信号，可以得到或估计安装结构MS的形状。采用关于形状的信息，可以校正从传感器SA获得的位置信号。
[0069]在本发明的一个实施例中，处理单元进一步包括配置用于控制定位装置位置的位置控制器。在该设置中，位置控制器可以基于位置测量装置的位置信号得到用于定位装置的设置点。
[0070]在一个实施例中，位置控制器也可以考虑到用于确定设置点的形变信号。通过如此，可以获得衬底的改进定位，特别是对于衬底的相关部分，诸如正曝光的衬底部分。
[0071]这可以理解如下:通常，定位装置PW包括用于通过在衬底操作台的预定位置上施加力Fact而定位衬底操作台的多个致动器或电机。该位置称作控制点PoC。在操作期间，衬底操作台相对于投影系统PS位移以暴露衬底的每个裸片。被暴露的裸片的位置称作感兴趣点Pol。为了减小重叠和聚焦误差，感兴趣点PoI的定位是必需的。可以进一步注意，感兴趣点PoI的真实位置难以测量，因为感兴趣点PoI直接位于投影系统下方。在衬底操作台作为刚性本体的情形中，可以通过基于位置信号在控制点PoC施加力Fact而控制衬底操作台的位置从而获得对感兴趣点PoI的位置的控制。在衬底操作台并非作为刚性本体的情形中，这可以导致定位装置的错误控制。这例如示出在图7中。在图7中，示意性示出了形变的衬底操作台700。衬底操作台700包括两个位置传感器710以用于提供表示衬底操作台700的垂直位置的位置信号。图7进一步示出了投影系统PS以及作为投影系统PS的最佳聚焦平面的平面720。由投影系统暴露的部分在该示例中是感兴趣点，并且标注为Pol。如可见，在所示情形中感兴趣点PoI定位在最佳聚焦平面720之上，并且因此应该降低以便获得最佳曝光。然而，由于衬底操作台700的形变，位置信号指示了衬底操作台在最佳聚焦平面之下。就此而言，在位置控制器将确定定位装置的位置设置点单独地在位置信号上的情形中，将控制衬底操作台处于使得感兴趣点PoI更位于焦点之外的位置处。
[0072]使用根据本发明一个实施例的定位系统，位置测量系统可以主要用于确定衬底操作台、或者以更常用术语称为物体操作台的位置，而形变传感器用于确定衬底操作台的形状。
[0073]尽管在该文本中对于IC制造中光刻设备的使用做出了具体参考，应该理解的是在此所述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的导引和探测图案、平板显示器、液晶显示器(IXD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员将知晓，在这些备选应用的上下文中，在此术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以视作分别与更常用术语“衬底”或“目标部分”含义相同。在此涉及的衬底可以在曝光之前或之后在例如导轨中处理。(导轨是通常施加抗蚀剂层至衬底并且显影已曝光抗蚀剂的工具。)可以在度量工具和/或检查工具中处理衬底。
[0074]尽管已经如上在光学光刻的上下文中对于本发明实施例的使用做出了具体参考，应该知晓的是本发明可以用于其它应用，例如压印光刻，并且其中上下文允许的，并不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的拓扑结构限定了形成在衬底上的图案。一旦通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合而固化了抗蚀剂，图案化装置的拓扑结构可以压入施加至衬底的抗蚀剂的层中。在抗蚀剂固化之后从抗蚀剂移除图案化装置，在其中留下了图案。
[0075]在此使用的术语“辐射”和“束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)以及极紫外(EUV)辐射(例如具有范围在5 — 20nm内的波长)，以及粒子束，诸如尚子束或电子束。
[0076]如上说明书意在为示意性并非限定性的。因此，对于本领域技术人员明显的是可以不脱离如下列出的权利要求的范围而对本发明做出修改。
【权利要求】
1.一种用于在光刻设备中定位物体的定位系统，所述定位系统包括: 支架，构造用于保持所述物体； 位置测量装置，配置用于测量所述支架的位置，所述位置测量装置包括至少一个位置传感器目标以及多个位置传感器，所述多个位置传感器用于与所述至少一个位置传感器目标协作以提供表示所述支架的位置的位置信号的冗余集合； 形变传感器，设置用于提供表示所述支架和所述位置测量装置中的一个的形变的形变信号，以及 处理器，配置用于基于所述形变信号和所述位置信号的冗余集合来校准所述位置测量装置和所述形变传感器中的一个。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述形变传感器连接至所述支架和所述位置测量装置中的一个。
3.根据权利要求2所述的定位系统，其中，所述形变传感器包括应变传感器。
4.根据权利要求1一 3所述的定位系统，包括用于定位所述支架的定位装置，其中所述处理单元进一步包括用于控制所述位置装置的位置的位置控制器，所述位置控制器被设置用于基于所述位置信号的冗余集合和所述形变信号确定针对所述定位装置的设置点。
5.一种光刻设备，包括根据权利要求1 一 4所述的定位系统，所述光刻设备包括构造用于支撑具有图案的图案化装置的图案化装置支架、构造用于保持衬底的衬底操作台、以及构造用于将所述图案投影至衬底上的投影系统， 其中，所述支架包括所述图案化装置支架，其中所述物体包括所述图案化装置。
6.一种光刻设备，包括根据权利要求1 一 4所述的定位系统，所述光刻设备包括构造用于支撑具有图案的图案化装置的图案化装置支架、构造用于保持衬底的衬底操作台、以及构造用于将所述图案投影至所述衬底上的投影系统， 其中，所述支架包括所述衬底操作台，以及其中所述物体包括所述衬底。
7.根据权利要求6所述的光刻设备，包括静止框架，其中所述至少一个位置传感器目标包括连接至所述静止框架的光栅，以及 其中所述多个位置传感器连接至所述衬底操作台。
8.根据权利要求6所述的光刻设备，包括静止框架，其中所述至少一个位置传感器目标包括连接至所述衬底操作台的光栅，以及 其中所述多个位置传感器连接至所述静止框架。
9.根据权利要求7- 8所述的光刻设备，其中，所述静止框架支撑所述投影系统。
10.根据权利要求5- 9所述的光刻设备，其中，所述位置测量装置包括干涉仪。
11.一种器件制造方法，包括，使用根据权利要求1 一 4所述的定位系统或者使用根据权利要求5 — 10所述的光刻设备来定位物体。
【文档编号】G03F7/20GK104350427SQ201380031081
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】R·A·C·M·比伦斯, A·B·热因克, M·M·J·范德瓦尔, W·H·T·M·安格南特, R·H·A·范莱肖特, H·M·J·范德格罗伊斯, S·W·范德霍伊文 申请人:Asml荷兰有限公司