平板印刷設備、器件製造方法和電腦程式的製作方法
2023-06-15 06:48:26 2
專利名稱：平板印刷設備、器件製造方法和電腦程式的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種平板印刷投影設備，該設備包括用於提供輻射的投影光束的輻射系統；用於支撐構圖裝置的支撐結構，該構圖裝置用於根據期望的圖形構圖投影光束；用於保持基板的基板臺；用於將構圖的光束投影到基板的目標部分的投影系統；和幹涉位移測量系統，用於測量所述設備的可移動部件的位移且包括使傳感器測量與所述可移動部件位移相關的模型。
背景技術：
這裡採用的術語「構圖裝置」應該廣義地解釋為可以用於將相應於要在基板的目標部分中創建的圖形的構圖的橫截面賦予入射輻射光束的裝置，在上下文中也可以使用術語「光閥」。通常，所述圖形相應於要在目標部分中創建的器件中的特定功能層，諸如集成電路或其它器件(如下)。該構圖裝置的例子包括-掩模。掩模概念在平板印刷中是公知的，且其包括諸如二元交替相移和減弱相移的掩模類型以及各種混合掩模類型。將這種掩模放置在輻射光束中，根據掩模上的圖形，使射在掩模上的輻射的選擇性地透射(在透射式掩模中)或反射(在反射式掩模中)。在掩模的情況中，支撐結構通常會是掩模臺，其確保掩模可以保持在入射的輻射光束中的期望的位置，且如果需要，掩模可以相對於光束移動。
可編程鏡陣列。這種器件的一個例子是具有粘彈性控制層和反射表面的矩陣可尋址表面。支持這種設備的基本原理是(例如)反射表面的尋址表面將入射光反射成衍射光，而未尋址的表面將入射光反射為非衍射光。利用適當的濾光器，所述非衍射光可以從反射光束中濾掉，僅留下衍射光；以這種方式，光束根據矩陣可尋址表面的尋址圖形被構圖。可編程鏡陣列的一個選擇的實施例採用微小鏡的矩陣布置，通過施加合適的局部化電場或採用壓電激勵裝置，每一微小鏡可以獨立地關於軸傾斜。再一次，鏡為矩陣可尋址，以便於尋址鏡將進來的輻射光束以不同的方向反射到未尋址鏡，以這種方式，根據矩陣可尋址鏡的尋址圖形構圖反射的光束。可以利用合適的電子裝置進行需要的矩陣尋址。在上述的兩種情形中，構圖裝置可以包括一個或多個可編程鏡陣列。可以收集更多的關於鏡陣列的信息作為參考，例如美國專利US5,296,891和US5,523,193以及PCT專利申請WO98/38597和WO98/33096，這裡將其引入以作參考。在可編程鏡陣列中，所述支撐結構可以體現為框架或臺，例如，根據需要可以是固定的或可移動的。
-可編程LCD陣列。這種結構的一個例子在美國專利US5,229,872種給出，這裡將其併入以作參考。如上，在這種情況中的支撐結構可以體現為框架或臺，例如，其可以根據需要為固定的或可移動的。
為了簡便，本文中的其餘部分在特定場所其自身具體涉及包括掩模和掩模臺的例子；然而，在該實例中討論的一般原理應該參見如上面所闡述的構圖裝置的更廣泛的涵義。
例如，在集成電路(IC)製造中可以使用平板印刷投影設備。在該情形中，構圖裝置可以產生相應於IC單獨層的電路圖形，且該圖形可以映像到已經用輻射敏感材料(抗蝕劑)塗覆的襯底(矽晶片)上的目標部分(包括一個或多個管芯)上。通常，單個晶片會包含相鄰目標部分的整個網絡，相鄰目標部分經由投影系統相繼一次一個地被照射。在當前的設備中，通過掩模臺上的掩模採用構圖，在兩個不同類型的機器之間作區分。在一種類型的平板印刷投影設備，通過一次性曝光目標部分上的整個掩模圖形來輻射每個目標部分；該設備通常被稱之為晶片分檔器。在通常被稱之為步進和掃描設備的選擇的設備中，通過漸進地在給定參考方向(「掃描」方向)上掃描投影光束下的掩模圖形同時同步地掃描平行或反平行於該方向的襯底臺來照射每一目標部分；因為，通常投影系統會具有放大因數M(通常＜1)，掃描襯底臺的速度V是掃描掩模臺的速度的因數M倍。可以收集關於平板印刷器件的更多信息，例如，US6,046,792，將其併入以作參考。
在利用平板印刷投影設備的製造工藝中，圖形(例如掩模中的)映像到至少部分地由輻射敏感材料(抗蝕劑)層覆蓋的襯底上。在該映像步驟之前，襯底經歷各種工序，諸如塗底漆、抗蝕劑塗覆和軟烘焙。在曝光之後，襯底可以受其它工序，諸如柱式曝光烘焙(PEB)、顯影、硬烘焙和映像特徵的測量和檢驗。該工序排列用作構圖器件單獨層的基礎，例如IC。該構圖層然後經受各種處理，諸如蝕刻、離子注入(摻雜)、金屬化、氧化、化學機械拋光等，所有這些處理旨在完成單獨的層。如果需要幾層，則對每一新的層重複整個工序或其變形。最後，器件陣列會呈現在襯底(晶片)上。然後通過諸如切割或鋸技術將這些器件彼此分開，由此將單獨的器件安裝在載帶上、連接到管腳等。可以獲得關於該工藝的更多信息，例如，1997年McGraw HillPublishing Co.，Peter van Zant的書「Microchip FabricationA Practical Guide to Semiconductor Processing」的第三版，ISBN0-07-067250-4，將其併入以作參考。
為了簡化，以後投影系統被稱之為「透鏡」，然而，這一術語應該被廣義地解釋為包括各種類型的投影系統，例如包括折射光學器件、反射光學器件和反射折射系統。該輻射系統還包括根據對準、成形或控制輻射投影光束的這些設計類型的任意一種而工作的部件，且下面還可以將這些部件共同地且特別地稱為「透鏡」。此外，平板印刷設備可以是具有兩個或多個基板臺(和/或兩個或多個掩模臺)的類型。在這種「多級」器件中，附加的臺可以平行使用，或在一個或多個臺上執行預備步驟而一個或多個其他臺用於曝光。例如在US5,969,441和WO98/40791中描述的雙級平版印刷設備，將其併入以作參考。
為了將用於形成器件層的圖形精確地印刷在形成於基板上的在先層的頂上，必須知道整個曝光工藝中掩模(或構圖裝置)和基板的位置。為了這一目的，在許多公知的平板印刷設備中，利用幹涉儀基系統連續不斷地測量掩模和基板臺的位移。這種系統的一個例子在M.A.van den Brink等於1992年3月在San Jose，California USA的SPIE Symposium on Microlithography提出的「Overlay and Fieldby Field Leveling in Wafer Steppers using an Adanced MetrologySystem」中公開。這裡描述的六個自由度的幹涉儀系統使用雙路徑幹涉儀和大光束尺寸，以便於即使如果由當固定安裝在基板臺上的測量鏡旋轉時改變其角度而引起的幹涉儀的未對準發生，在測量和參考光束之間保留充足的重疊。基於簡化的理論，假定平坦且平行的波前，這一目的是由於測量鏡傾斜導致的光束切變(beamshear)的影響不影響位移測量的結果，——信號電平減小而沒有相移。然而，本發明已確定在這種測量系統中，測量鏡的傾斜影響測量的位移，例如由于波前彎曲。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種幹涉位移測量系統，在其中除去或改善鏡傾斜的影響。
根據本發明，在如開始段落詳細說明的平板印刷設備中獲得這個和其他目的，其特徵在於所述模型包含至少一個修正項，該修正項是表示幹涉位移測量系統的測量光束的光束切變的變量的函數。
本發明已確定，即使對受測量鏡傾斜影響的幹涉儀中的位置或位移測量採用公知的布置，當測量鏡沒有精確地垂直於測量光束時會引入顯著的誤差。在商用的平面鏡幹涉儀中，使用角隅稜鏡將測量光束在測量路徑上傳送兩次，來防止測量光束的波前傾斜。補償由於幹涉儀軸與反射鏡不垂直的幾何誤差的公知模型是基於假定平面且平行的波前的簡化理論。如果光束切變發生，與平面的任何偏離，例如由於光束指向上的誤差或在一維或二維上不對稱的光束彎曲，會導致定位誤差。因此，根據本發明，將一個修正以依賴於光束切變的一個或多個修正項的形式引入幹涉儀模型中，這是測量鏡傾斜的影響。
在優選的實施例中，修正項是變量的函數，該變量與幹涉儀的固定部分與測量鏡之間的光學路徑長度、由測量光束構成的那一路徑的通路數量以及測量光束與測量鏡之間的角的至少一個、優選全部成比例。在該方法中，變量表示測量與參考光束的偏移，其中測量與參考光束幹涉並精確表徵誤差。
優選地，在兩個正交方向上相獨立的修正會受影響，因為傾斜導致的誤差的原因在不同方向上不相同。同樣，修正項優選為多項式，例如為表示光束切變的變量的二次或高次，該光束切變能夠在機器最初或定期校準期間使係數容易擬合。
在幹涉儀系統測量幾個線性自由度的地方，修正優選地在所有的自由度中進行且優選地修正考慮旋轉的自由度與線性測量的偏移。
根據本發明的另一方案，提供一種使用平版印刷投影設備的器件製造方法，該方法包括提供基板，該基板至少部分地被輻射敏感材料層所覆蓋；
利用輻射系統提供輻射的投影光束；利用構圖裝置來給投影光束在其橫截面上賦予圖形；將輻射的已構圖的光束投影到輻射敏感材料層的目標部分上；和利用幹涉位移測量系統測量所述平板印刷投影設備的可移動部件的位移，所述測量系統包括使傳感器測量與所述可移動部件的位移相關的模型；其特徵在於所述模型包括至少一個修正項，該修正項是表示幹涉位移測量系統的測量光束的光束切變的變量的函數。
本發明的又一方案提供一種包括程序代碼裝置的電腦程式，當被在計算機系統上執行時，其指示計算機系統根據幹涉位移測量系統的傳感器測量計算平板印刷投影設備中的可移動對象的位移，其特徵在於所述程序包括代碼裝置，該代碼裝置用於計算至少一個修正項，該修正項是表示幹涉位移測量系統的測量光束的光束切變的變量的函數。
本發明的電腦程式安裝在現有平版印刷的機器上，以及新的上，以能夠使本發明的改進升級。
雖然在本文中對IC製造中使用的根據本發明的設備作了具體的參考，應該明確地理解這種設備具有許多其他用途。例如，它可以用於集成光學系統、磁疇存儲器的導向及檢測圖形、液晶顯示板、薄膜磁頭等的製造中。本領域技術人員會理解，在這種選擇應用的上下文中，任意使用的術語「標線」、「晶片」或「管芯」應當被認為分別由更通用的術語「掩模」、「基板」和「目標部分」替換。
在本文獻中，術語「輻射」和「光束」用於包含包括紫外線輻射(例如具有365、248、193、157或126nm的波長)和EUV(極限紫外線輻射，例如具有在5-20nm範圍內的波長)所有電磁輻射以及諸如離子光束或電子光束的粒子光束的所有類型。
僅以實例的形式，參考所附的示意性附圖，描述本發明的實施例，其中圖1示出根據本發明實施例的平板印刷投影設備；圖2示出圖1中設備的基板臺以及測量光束在幹涉位移測量系統中的布置；圖3示出光束入射在臺鏡上的圖形；和圖4、5、6和7示出在幹涉儀模型中使用的各種變量的定義。
在附圖中，相應的參考標記表示相應的部分。
具體實施例方式
圖1示意性示出根據本發明一個特定實施例的平板印刷投影設備。該設備包括輻射系統Ex、IL，用於提供輻射(例如DUV輻射)投影光束PB，該系統在特殊的情況中還可以包括輻射源LA；第一對象臺(掩模臺)MT，其設置有用於保持掩模MA(例如標線)的掩模保持架，並連接於用於將掩模相對於物品PL精確定位的第一定位裝置；第二對象臺(基板臺)WT，其設置有用於保持基板W(例如塗覆抗蝕劑的矽晶片)的基板保持架，並連接於用於將基板相對於物品PL精確定位的第二定位裝置；投影系統(「透鏡」)PL(例如折射透鏡系統)，用於將掩模MA的被輻射部分映像到基板W的目標部分C(例如包括一個或多個管芯)上。
如這裡所述，該設備是透射型的(例如具有透射式掩模)。然而，通常，例如還可以是反射型的，(例如具有反射掩模)。選擇地，該設備採用另一種構圖裝置，諸如參考上面的可編程鏡陣列類型。
源LA(例如汞燈)產生輻射光束。直接地或在已經穿過調節裝置之後，例如諸如光束放大器Ex，將該光束饋送到照明系統(照明器)IL中。照明器IL可以包括用於設置光束強度分布的外部和/或內部輻射程度(通常分別被稱為o』-外部和-o』內部)的調節裝置AM。另外，其通常包括各種其他部件，諸如積分器IN和聚光器CO。在該方法中，射在掩模MA上的光束PB在其橫截面上具有期望的均勻度和強度分布。
應該注意的是，關於圖1，源LA可以處在平板投影印刷設備的外殼內(例如，像通常當源LA為汞燈時的情況)，但是其還可以遠離平版印刷投影設備，將其產生的輻射光束引入該設備中(例如藉助於適合的導向鏡)，該後種情形一般為當源LA為受激準分子雷射器的情況。本發明和權利要求書包含這兩種情形。
光束PB隨後截斷保持在掩模臺MT上的掩模MA。穿過該掩模MA，光束PB通過透鏡PL，透鏡PL將光束PB聚焦到基板W的目標部分C上。藉助於第二定位裝置(和幹涉測量裝置IF)，基板臺WT可以精確地移動，例如以便於將不同的目標部分C定位在光束PB的路徑中。相似地，第一定位裝置可以用於關於光束PB的路徑精確地定位掩模，例如，在掩模MA從掩模庫中機械檢索之後，或在掃描期間。通常，通常藉助於長衝程組件(粗定位)和短衝程組件(精定位)來實現對象臺MT、WT的移動，這兩種組件在圖1中沒有明確示出。然而，在晶片分檔器(與步進且掃描的設備相對的)的情況下，掩模臺MT可以精確連接於短衝程螺線管或被固定。
所述的設備可以在兩種模式中使用1、在步進模式中，掩模臺MT基本上保持固定，且整個掩模圖像一次性地(即單次「閃光(flash)」)被投影到目標部分C上。然後在x和/或y方向上移動基板臺WT，以便使不同的目標部分C可以被光束PB輻射。
2、在掃描模式中，基本上使用相同的情形，除指定的目標部分C不在單次「閃光」中曝光。替換地，掩模臺MT在給定方向(所謂的「掃面方向」，例如y方向)上以速度v移動，以便於使投影光束PB掃描掩模圖像；同時，基板臺WT在相同或相反的方向以速度V＝Mv同時移動，其中M是透鏡PL的放大率(一般，M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相對較大的目標部分C，而不會受解析度的影響。
圖2是測量基板臺WT的位移的幹涉儀系統IF-W的部分的示意圖。示出X和Y幹涉儀IF-WX、IF-WY，其每一個將三束測量光束射向固定在基板臺WT側邊的平面鏡，為了那種原因其有時被稱之為鏡塊。光束入射在圖3中示出的圖形中的平面鏡上。注意，示出六個射束點，因為來自傳感器模塊中的光束源的每一測量光束射向測量鏡以便基本正常地入射在其上，退回的光束經由傳感器模塊中的角隅稜鏡反射回測量鏡並最終經由平面鏡反射回傳感器模塊以與參考光束幹涉。基板臺的運動改變測量光束路徑的長度，以便於測量和參考光束重疊的幹涉條紋移位。因此通過用固定的檢測器計數條紋來推導出位置信號。
測量光束從傳感器模塊到測量鏡構成四種距離通路，以便於將測量鏡運動的效果放大為條紋計數的四倍。同樣，角隅稜鏡確保返回至傳感器模塊用於幹涉的光束平行與原始的入射光束，而不考慮測量鏡的傾斜。因此，基板臺的傾斜導致測量光束橫向移位，這會導致減小與幹涉光束的重疊且因此減小信號電平，但在簡化的理論模式中路徑長度不改變則無相改變且無定位信號的改變。然而，本發明人已確定由於光束切變引起信號改變，且根據本發明，將在用於將幹涉儀系統的條紋計數轉換成級位置信息的度量模型、數學模型中考慮該問題。
首先，參考圖4至6給出一些變量定義。這些圖示出X-幹涉儀—Y-幹涉儀的相應關係。
圖4示出六個射束點與三個X測量軸X1、X2和X3的關係。每個軸有效地測量兩個射束點之間中心線上的測量鏡的X方向上的位置。這些點相對於投影透鏡的光軸OA和對準傳感器與投影透鏡的焦平面FP的位置由常數ax、bx和cx限定，如圖5中所示。相對於稱之為旋轉點的原點RP測量基板臺的位置，該原點是光軸OA與對準系統或投影系統的焦平面的交叉點。在x平面中傳感器模塊與該點之間的距離為Kx，同時基板臺的寬度為kx。限定Y方向的相應常數。然後，限定基板臺在x方向上的位置X，如圖7中所示。
幹涉儀使用平面鏡，且由於諸如光束平行誤差、1或2維上的不對稱光束彎曲以及其他影響的波前非理想性，結合測量光束相對於參考光束的光束切變，幹涉儀受納米區域中的精確度問題的影響。由測量其位置的對象的旋轉以及因此測量鏡的傾斜引起光束切變。
根據本發明，通過在幹涉儀模型中對X和Y方向添加包含一次、二次或更高次的項的項作為光束切變「BS」的函數來補償。光束切變是鏡角改變(旋轉)的結果，而級處在離幹涉儀的一定距離L。在該實施例中，光束切變BS與幹涉儀到測量鏡的光束路徑長度呈4倍的比例與級角(相對於光束垂直於鏡的位置)成倍數的比例且可以是2維的。例如，對於X幹涉儀，由於Rz旋轉引起的Y上的測量光束的切變和由於Ry旋轉引起的Z上的切變在虛(virtual)旋轉點周圍發生。Y上的BS為大約4*Rz*L，其中L是級鏡與幹涉儀之間的光學路徑長度。還可以添加小的內部幹涉儀移位項。光束切變還包含用於幹涉儀模型中的其他參數。對於Y上的光束切變，添加的模型項具有下述形式Ay*(Y上的BS)+By(Y上的BS)2+更高次項。
相似地，還添加Z上的項，且對於Y幹涉儀，相似地對X和Z上的光束切變進行項添加。
在幹涉儀模型校準期間，確定作為級旋轉和級位置的函數的位移。可以利用至少平方擬合來校準幹涉儀模型參數和光束切變係數，或可以利用在參數估計和/或信號處理領域中公知的估計/計算技術來計算參數和係數。
本發明人已經識別的幹涉位移測量系統中的系統故障源是到達傳感器的外界光。幹涉儀傳感器及相關的電子設備適合於檢測振蕩信號且特別適合於計數當臺移動時穿過傳感器的條紋，這通過當每一亮條紋通過檢測器時檢測傳感信號的前沿來進行。因此幹涉儀相對地對於常數或緩慢變化的背景照明不敏感。然而，本發明人已確定，當使用脈衝輻射源時，條紋計數電子設備受從投影光束散射的光的相對短且亮的閃光幹擾。為了解決該問題，在測量光束路徑的方便點安置濾光器，最好靠近該傳感器。濾光器可以為帶通或寬帶濾波器以允許測量光束通過而阻止來自投影光束的散射輻射(雜散光)或任何其他源。具有充足強度的任何間歇光源直接或通過螢光能夠引起該問題。
雖然上面已經描述了本發明的具體實施例，會理解可以通過不同於所述方式的其他方式來實踐本發明。例如，可以在用於測量設備中的掩模臺或任何其他可移動部件的位置的幹涉儀系統中執行本發明。通常，當光束切變可確定時，本發明可以在單軸幹涉儀中使用，或在多軸幹涉儀中使用，例如確定X、Rz、Ry的3-軸系統或確定X、Y、Rz、Rx和Ry的5-軸系統。該說明書並非旨在限制本發明。
權利要求
1.一種平板印刷投影設備，包括輻射系統，用於提供輻射的投影光束；支撐結構，用於支撐構圖裝置，該構圖裝置用於根據期望的圖形來構圖投影光束；基板臺，用於保持基板；投影系統，用於將被構圖的光束投影到基板的目標部分上；幹涉位移測量系統，用於測量所述設備的可移動部件的位移且包括將傳感器的測量與所述可移動部件位移相關的模型，其特徵在於所述模型包含至少一個修正項，該修正項是表示幹涉位移測量系統的測量光束的光束切變的變量的函數。
2.根據權利要求1的設備，其中所述測量光束穿過所述幹涉位移測量系統的固定部分與固定於所述可移動部件的測量鏡之間的光學路徑，且表示光束切變的所述變量與下述其中至少之一、且優選全部成比例所述光學路徑的長度；由所述測量光束構成的所述光學路徑的通路數目；所述測量光束與所述測量鏡的法線之間的角。
3.根據權利要求1或2的設備，其中所述模型包括修正項，該修正項是表示至少兩個正交方向上的光束切變的變量的函數。
4.根據權利要求1、2或3的設備，其中所述修正項為表示光束切變的所述變量的多項式。
5.根據權利要求4的設備，其中所述多項式至少為二次。
6.根據前述權利要求的任意一項的設備，其中所述幹涉測量系統適合於測量在兩個線性自由度上的位移，且所述模型包括每個所述線性自由度的相應的修正項。
7.根據前述權利要求的任意一項的設備，其中由所述幹涉位移測量系統測量其位移的所述可移動部件是用於支撐構圖裝置和所述基板臺的所述支撐結構之一。
8.一種利用平板印刷投影設備的器件製造方法，該方法包括下述步驟提供基板，該基板至少部分地被一個輻射敏感材料層所覆蓋；利用輻射系統提供輻射的投影光束；利用構圖裝置來給投影光束在其橫截面賦予圖形；將輻射的已構圖光束投影到輻射敏感材料層的目標部分上；和利用幹涉位移測量系統測量所述平板印刷投影設備的可移動部件的位移，所述測量系統包括使傳感器測量與所述可移動部件的位移相關的模型；其特徵在於所述模型包括至少一個修正項，該修正項是表示幹涉位移測量系統的測量光束的光束切變的變量的函數。
9.一種包括程序代碼裝置的電腦程式，當被在計算機系統上執行時，其指示計算機系統根據幹涉位移測量系統的傳感器測量計算平板印刷投影設備中的可移動對象的位移，其特徵在於所述程序包括代碼裝置，該代碼裝置用於計算至少一個修正項，該修正項是表示幹涉位移測量系統的測量光束的光束切變的變量的函數。
10.一種校準用於測量平板印刷投影設備中的可移動對象的位移的幹涉儀的方法，該方法包括下述步驟確定作為級旋度和級位置的函數的位移；和利用至少平方擬合確定幹涉儀模型參數，包括依賴於表示測量光束的光束切變的變量的項的係數。
全文摘要
在幹涉位移測量系統中，對光束切變進行修正。該修正可以是與測量光束穿過的光學路徑長度以及測量鏡的角成比例的變量的多項式。該修正補償了由測量光束波前的非平面性造成的誤差。
文檔編號G01B9/02GK1538245SQ20041003687
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優先權日2003年4月17日
發明者J·M·T·A·阿德裡恩斯, J M T A 阿德裡恩斯, M·H·M·比姆斯, M 比姆斯, E·A·F·范德帕斯, F 範德帕斯 申請人:Asml荷蘭有限公司