專利名稱：光刻裝置及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻投影裝置，它包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖裝置的支撐結(jié)構(gòu)，該構(gòu)圖裝置用于根據(jù)所需的圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖；用于保持基底的基底臺(tái)；和用于將構(gòu)成圖案的光束投射到基底的靶部分上的投射系統(tǒng)；其中，所述輻射系統(tǒng)和/或所述照明系統(tǒng)包括至少第一和第二光學(xué)元件和用于將所述第一和第二光學(xué)元件保持在預(yù)定位置的定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖裝置”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的裝置，其中所述圖案與要在基底的靶部上形成的圖案一致；本文中也使用術(shù)語(yǔ)“光閥”。一般地，所述圖案與在靶部中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層相對(duì)應(yīng)(如下文)。這種構(gòu)圖裝置的示例包括掩模。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括如二進(jìn)制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據(jù)掩模上的圖案而選擇性的被透射(在透射掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)掩模臺(tái)，它能夠保證掩模被保持在入射光束中的理想位置，并且如果需要該臺(tái)會(huì)相對(duì)光束移動(dòng)。
可程控反射器陣列。這種設(shè)備的一個(gè)例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔猓菍ぶ穮^(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔?。用一個(gè)適當(dāng)?shù)臑V光器，從反射的光束中濾除所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的定址圖案而產(chǎn)生圖案?？沙炭胤瓷淦麝嚵械牧硪粚?shí)施例利用微小反射器的矩陣排列，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)木植侩妶?chǎng)，或者通過(guò)使用壓電致動(dòng)器裝置，使得每個(gè)反射器能夠獨(dú)立地關(guān)于一軸傾斜。再者，反射器是矩陣可尋址的，由此尋址反射器以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞椒菍ぶ贩瓷淦魃?；按照這種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射器的定址圖案對(duì)反射光束進(jìn)行構(gòu)圖。可以用適當(dāng)?shù)碾娮友b置進(jìn)行該所需的矩陣定址。在上述兩種情況中，構(gòu)圖部件可包括一個(gè)或者多個(gè)程控反射器陣列。反射器陣列的更多信息可以從例如美國(guó)專利US5,296,891和US5,523,193、PCT專利申請(qǐng)WO 98/38597和WO98/33096中獲得，這些文獻(xiàn)在這里引入作為參照。在可程控反射器陣列的情況中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。
可程控LCD陣列。例如由美國(guó)專利US 5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)，它在這里引入作為參照。如上所述，在這種情況下支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩模和掩模臺(tái)為例；可是，在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的構(gòu)圖裝置。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖裝置可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC一個(gè)單獨(dú)層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)電路小片(die))。一般的，單一的晶片將包含相鄰靶部的整個(gè)網(wǎng)格，該相鄰靶部由投射系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前采用掩模臺(tái)上的掩模進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類型的機(jī)器。一類光刻投影裝置是，通過(guò)將全部掩模圖案一次曝光在靶部上而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過(guò)在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來(lái)輻射每一靶部；因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，投射系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩模臺(tái)掃描速度的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國(guó)專利US6,046,729中獲得，該文獻(xiàn)這里作為參考引入。
在用光刻投影裝置的制造方法中，(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對(duì)基底可進(jìn)行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和測(cè)量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對(duì)例如IC的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進(jìn)行任何不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)—機(jī)械拋光等完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸斷的技術(shù)將這些器件彼此分開(kāi)，單個(gè)器件可以安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些步驟的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微型集成電路片制造半導(dǎo)線加工實(shí)踐入門(Microchip FabricationA Practical Guideto Semiconductor Processing)”一書(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，投射系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”；可是，該術(shù)語(yǔ)應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投射系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于引導(dǎo)、整形或者控制輻射投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))。在這種“多級(jí)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如在美國(guó)專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級(jí)光刻裝置，這里作為參考引入。
為了使更小的特征成像，開(kāi)發(fā)了采用極遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射，例如具有5～20nm范圍的波長(zhǎng)的光刻投影裝置。因?yàn)橹谱髟贓UV波長(zhǎng)工作的折射光學(xué)元件很困難，這種裝置通常使用反射光學(xué)系統(tǒng)作為照明和投射系統(tǒng)。在投射系統(tǒng)中使用反射光學(xué)元件的問(wèn)題是投射圖像的位置和形狀對(duì)投射系統(tǒng)中的反射器的位置和方位非常敏感。特別是反射器的方位誤差，使在基底處的圖像位置誤差增加到角度誤差與光束路徑在反射器與基底之間的長(zhǎng)度的乘積的量級(jí)水平。由于光束路徑的長(zhǎng)度可以為米量級(jí)，即使是nrads量級(jí)的角度誤差也可以使位置誤差或變形增加到nm量級(jí)。因此，必需以非常高的精度保持投射系統(tǒng)中反射器的位置和方位。
將反射器剛性地安裝到框架上并不能得到所需的精度，因?yàn)榭蚣鼙匦铦M足的剛性、機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性要求是做不到的。因此，提出了有源地安裝反射器，這樣，可以連續(xù)地監(jiān)測(cè)和校正它們相對(duì)于參考框架的位置。這種方法是可行的，但是仍舊對(duì)參考框架有非?？量痰膭傂院头€(wěn)定性要求。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種投射系統(tǒng)，其中，光學(xué)元件可以以非常高的精度保持在其正確的位置。
根據(jù)本發(fā)明開(kāi)始段中描述的光刻裝置可以實(shí)現(xiàn)該目的和其它目的，其特征在于所述定位系統(tǒng)包括至少一個(gè)位置傳感器，用于直接測(cè)量至少所述第一光學(xué)元件相對(duì)于所述第二光學(xué)元件的相對(duì)位置，由此，所述定位系統(tǒng)將所述第一和第二光學(xué)元件保持在預(yù)定的相對(duì)位置。
通過(guò)直接測(cè)量投射系統(tǒng)中光學(xué)元件的相對(duì)位置，并且使用致動(dòng)的或者所謂有源的安裝系統(tǒng)以將光學(xué)元件保持在預(yù)定的相對(duì)位置和/或方位，不再需要巨大的、剛性的并且高穩(wěn)定的參考框架。仍舊需要提供小參考框架以形成總體上保持投射系統(tǒng)的位置和方位的參照，但是，如果構(gòu)圖裝置和基底臺(tái)的位置直接相對(duì)于投射系統(tǒng)測(cè)量和控制，參考框架可以省略。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，定位系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于測(cè)量所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置和/或方位的干涉位移測(cè)量裝置。干涉位移測(cè)量裝置可以快速提供投射系統(tǒng)的光學(xué)元件間隔中兩個(gè)物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的有效精確測(cè)量，并且，可以根據(jù)需要設(shè)置干涉儀光束，不與投射光束干涉。為了方便起見(jiàn)，可以在光學(xué)元件上設(shè)置剛性延伸部分以支撐用于干涉儀光束的光束定向元件。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二光學(xué)元件中的至少一個(gè)具有達(dá)到接近于第一和第二光學(xué)元件中的另一個(gè)或其延伸部分的剛性延伸部分，并且所述定位系統(tǒng)包括安裝在所述剛性延伸部分和/或所述光學(xué)元件上的電容傳感器，用于測(cè)量所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置。電容傳感器相當(dāng)簡(jiǎn)單、緊湊和可靠，并且特別適于測(cè)量投射系統(tǒng)中光學(xué)元件預(yù)期的小位移。
當(dāng)然，在本發(fā)明的特定實(shí)施例中可以適當(dāng)?shù)厥褂酶缮嫖灰茰y(cè)量裝置、線性或多維編碼器和/或電容或其它類型的傳感器。
雖然，本發(fā)明可以用于很多類型的投射系統(tǒng)中，當(dāng)用于使用反射器，例如，多層反射器，定位需求特別嚴(yán)格其允許誤差為nm量級(jí)或更小的投射系統(tǒng)時(shí)特別有利。
投射系統(tǒng)可以使用各種不同的控制系統(tǒng)，例如具有適于投射系統(tǒng)的預(yù)期干擾的帶寬的位置反饋回路的控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用構(gòu)圖部件來(lái)使投射光束的橫截面具有圖案；利用投射系統(tǒng)將帶圖案的輻射光束投射到基底的靶部上；其中，所述輻射系統(tǒng)和所述投射系統(tǒng)中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)第一和第二光學(xué)元件和用于將所述第一和第二光學(xué)元件保持在預(yù)定位置的定位系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟直接測(cè)量所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置；根據(jù)所述第一和第二光學(xué)元件相對(duì)位置的直接測(cè)量控制所述第一和第二光學(xué)元件的位置。
盡管在本申請(qǐng)中，本發(fā)明的裝置具體用于制造IC，但是應(yīng)該明確理解這些裝置可能具有其它應(yīng)用。例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說(shuō)明書中任何術(shù)語(yǔ)“分劃板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語(yǔ)“掩?！?，“基底”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波長(zhǎng))和EUV(極遠(yuǎn)紫外輻射，例如具有5-20nm的波長(zhǎng)范圍)，和粒子束，如離子束或者電子束。


下面參照附圖，僅通過(guò)實(shí)例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻投影裝置；圖2為在投射系統(tǒng)中在反射器的取向上的變化對(duì)在基底水平面圖像位置的影響的圖解說(shuō)明；圖3表示圖1所示裝置的投射系統(tǒng)更詳細(xì)的布局圖；圖4表示用于圖3所示投射系統(tǒng)中的光學(xué)元件的定位系統(tǒng)的基本構(gòu)形；圖5表示圖4所示定位系統(tǒng)的變化形式；圖6表示具有近似垂直的光束以測(cè)量垂直和水平位移的兩個(gè)干涉儀的設(shè)置；圖7表示測(cè)量反射器六個(gè)自由度的三對(duì)干涉儀的設(shè)置；圖8表示本發(fā)明第二實(shí)施例的投射系統(tǒng)；和圖9為圖8所示的投射系統(tǒng)中剛性延伸部分的末端上的電容傳感器的設(shè)置。
在附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1示意性地表示了本發(fā)明一具體實(shí)施例的光刻投影裝置。該裝置包括輻射系統(tǒng)Ex，IL，用于提供輻射投射光束PB(例如EUV輻射)，在這種具體例子中，該輻射系統(tǒng)還包括一輻射源LA；第一載物臺(tái)(掩模臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如分劃板)的掩模保持裝置，并與用于將該掩模相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置連接；第二載物臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持裝置，并與用于將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置連接；投射系統(tǒng)(“鏡頭”)PL(例如鏡組)，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片(die))上。如這里指出的，該裝置屬于反射型(即具有反射掩模)?？墒?，一般來(lái)說(shuō)，它還可以是例如透射型(具有透射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖部件，如上述涉及的程控鏡陣列型。
輻射源LA(例如產(chǎn)生激光等離子體源或放電等離子體源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或橫穿過(guò)如擴(kuò)束器Ex的調(diào)節(jié)裝置后，再照射到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)定光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑范圍(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面上具有理想的均勻度和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投影裝置的殼體中(例如當(dāng)輻射源LA是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投影裝置，其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過(guò)合適的定向鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩模臺(tái)MT上的掩模MA相交。被掩模MA選擇性地反射后，光束PB通過(guò)鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位裝置(和干涉測(cè)量裝置IF)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。類似的，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位。一般地，用圖1中未明確顯示的長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可以實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)MT、WT的移動(dòng)?？墒牵诰謾n器中(與分步掃描裝置相對(duì))，掩模臺(tái)MT可與短沖程致動(dòng)裝置連接，或者固定。
所示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，整個(gè)掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是給定的靶部C沒(méi)有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩模臺(tái)MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向，例如y方向”)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB掃描整個(gè)掩模圖像；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相當(dāng)大的靶部C，而沒(méi)有犧牲分辨率。
投射系統(tǒng)PL包括鏡組，例如由六個(gè)具有多層涂層形成分布式Bragg反射器的鏡制成，以提供投射光束波長(zhǎng)的最佳反射率，投射光束波長(zhǎng)可以為13.5或11.4nm。適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)更詳細(xì)的情況可以在歐洲專利申請(qǐng)EP1209503A中找到，同時(shí)，適當(dāng)?shù)亩鄬臃瓷淦鞯母敿?xì)的情況可以在歐洲專利申請(qǐng)EP1065532A和EP1065568A中找到，這些文獻(xiàn)在這里作為參考引入。采用反射器的投射系統(tǒng)的問(wèn)題在于圖像位置和變形對(duì)鏡定位誤差，特別是角度誤差非常敏感。圖2示出其原因。如圖中所示，鏡在用實(shí)線示出的理想位置與用虛線示出的旋轉(zhuǎn)位置之間旋轉(zhuǎn)α，導(dǎo)致反射光束2α的角度誤差和在基底水平面R*tan(2α)的定位誤差，其中，R為鏡與基底之間的總路徑長(zhǎng)度。因此，需要將投射系統(tǒng)的反射器保持在它們的正確位置和方位，以達(dá)到非常高的精度，例如在幾分鐘的時(shí)間周期內(nèi)為nm和nrad。
與其將反射器靜止地安裝到剛性框架上，倒不如用可以將反射器以足夠高的精度定位的致動(dòng)器，例如，壓電致動(dòng)器、洛倫茲(Lorenz)致動(dòng)器、電磁、氣動(dòng)或其它馬達(dá)將反射器有源地安裝。因此需要知道反射器的位置以控制有源安裝。提供該功能的測(cè)量器件的系統(tǒng)示于圖3中。
圖3示出掩模臺(tái)MT、投射系統(tǒng)PL和基底臺(tái)WT。由輻射系統(tǒng)(未示于該圖中)提供的投射光束PB被引導(dǎo)至保持在掩模臺(tái)MT上的掩模上，掩模根據(jù)要印制的理想圖案選擇性地反射投射光束。這樣，構(gòu)成圖案的投射光束PB通過(guò)形成投射系統(tǒng)PL的反射器M1～M6投射到保持在基底臺(tái)WT上的基底上。分別用干涉測(cè)量裝置IF1和IF2測(cè)量掩模臺(tái)MT和基底臺(tái)WT相對(duì)于各自參考框架MF1和MF2的位置。這些系統(tǒng)可以是已知的形式，并且測(cè)量掩模臺(tái)MT和基底臺(tái)WT的位置達(dá)到納米精度。
根據(jù)本發(fā)明，用另外的干涉測(cè)量裝置IF3～I(xiàn)F9測(cè)量反射器M1～M6的位置。其中，IF3測(cè)量反射器M1相對(duì)于第一參考框架MF1的位置，IF4測(cè)量反射器M2相對(duì)于反射器M1的位置，IF5測(cè)量M3相對(duì)于M2的位置等等，直至IF8測(cè)量反射器M6相對(duì)于M5的位置。最后，干涉測(cè)量裝置IF9測(cè)量反射器M6相對(duì)于參考框架MF2的位置。
圖4示意性地示出用于反射器M1～M3的定位系統(tǒng)，其它反射器的定位系統(tǒng)與之相似。每個(gè)反射器由致動(dòng)系統(tǒng)A1、A2、A3……定位，該致動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)于受力框架FF作用并且控制各個(gè)反射器在必要的自由度數(shù)的位置。通常提供在六個(gè)自由度的控制，但是在投射的圖像對(duì)給定的反射器的一個(gè)或多個(gè)自由度的誤差不敏感的情況下，反射器可以無(wú)源地安裝在該自由度中。各個(gè)控制電路C1、C2、C3……響應(yīng)由干涉位移測(cè)量裝置提供的位置信息控制致動(dòng)系統(tǒng)以將反射器保持在理想位置。反射器M1相對(duì)于掩模臺(tái)參考框架MF1定位，而反射器M2相對(duì)于M1定位、M3相對(duì)于M2定位等等。這樣，反射器都保持在正確的相對(duì)位置，并且系統(tǒng)作為一個(gè)整體相對(duì)于參考框架MF1保持在正確位置。
雖然，圖4中示出鏡M1由第一控制器C1控制，但并不需要這樣。實(shí)際上，優(yōu)選第一控制器響應(yīng)對(duì)參考框架測(cè)量?jī)x的干涉控制具有最嚴(yán)格的定位要求的鏡或者期望具有從標(biāo)稱位置的最大偏移的鏡。鏡在控制方案中的順序無(wú)需與光學(xué)布局中的鏡的順序相同，可以改為遵從控制優(yōu)先的順序。
應(yīng)當(dāng)理解，反射器的相對(duì)位置可以在機(jī)械裝配中校準(zhǔn)并且在此之后周期性地校準(zhǔn)，也可以在裝置的使用中改變，例如，以補(bǔ)償在其它地方的誤差或者以調(diào)整成像參數(shù)，例如，放大倍率。
不同的控制系統(tǒng)可以是外部追蹤所確定的選點(diǎn)的適當(dāng)帶寬的簡(jiǎn)單反饋回路，或者可以更復(fù)雜并且結(jié)合前饋元件和考慮測(cè)量位置外的其它輸入，例如速度或加速度。給定的控制系統(tǒng)可以具有從其它干涉儀或者甚至其它控制系統(tǒng)的輸入，例如，提供前饋控制以補(bǔ)償內(nèi)部干擾，如來(lái)自附接在其它鏡上的致動(dòng)器的反應(yīng)作用力。
可以理解，所示致動(dòng)器系統(tǒng)在不同反射器和共同的受力框架FF之間作用，可以使用若干受力框架，而且由于受力框架不參與鏡的位置的測(cè)量，作為參考框架的受力框架可以具有不同的剛性和穩(wěn)定性要求。
定位系統(tǒng)的變化形式示于圖5中。在該變化形式中，控制各個(gè)反射器以相對(duì)于參考框架MF1保持設(shè)定的位置。對(duì)于反射器M1沒(méi)有變化，但是，對(duì)于反射器M2，控制系統(tǒng)C2響應(yīng)于“虛擬”測(cè)量系統(tǒng)IF11，測(cè)量系統(tǒng)IF11作為測(cè)量系統(tǒng)IF3和IF4的測(cè)量的總和形成，而控制系統(tǒng)C3響應(yīng)于虛擬測(cè)量系統(tǒng)IF10，測(cè)量系統(tǒng)IF10作為測(cè)量系統(tǒng)IF3、IF4和IF5等的測(cè)量的總和形成。這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于鏡誤差不累加。
在圖4中，光學(xué)元件M3的位置精度還包括來(lái)自元件M1和M2的濾波殘余位置誤差。如果參考框架MF1移動(dòng)，傳感器IF3將測(cè)量該移動(dòng)(參考框架移動(dòng))?？刂苹芈稢1將試圖追蹤MF1的移動(dòng)。結(jié)果是與用控制回路C1的特征濾波的幾乎相同的M1的移動(dòng)。MF1的移動(dòng)的一部分將不被追蹤(特別是具有高頻的移動(dòng))。C1定位回路將具有殘余位置誤差。此刻，傳感器IF4檢測(cè)參考(＝M1)的移動(dòng)。C2將試圖追蹤M1的移動(dòng)，因?yàn)?用控制回路C1)濾出MF1的原始移動(dòng)的高頻部分，該移動(dòng)的追蹤更加容易。此外，C2定位回路將具有比C1回路的誤差小得多的殘余位置誤差。最后，傳感器IF5檢測(cè)參考(＝M2)的移動(dòng)。C3追蹤該移動(dòng)并且C3的殘余誤差非常小。M3相對(duì)于MF1的實(shí)際物理位置無(wú)論如何與要求有所不同。
如果所有元件具有相同的伺服帶寬，那么，M1將具有相對(duì)于MF1的最精確的物理定位精度，但是控制誤差很大。M2將具有相對(duì)于MF1較差的物理定位精度，但是控制誤差不大。M3將具有相對(duì)于MF1很大的物理定位精度，但是控制誤差非常小。表現(xiàn)出這種“迭加系統(tǒng)”的整個(gè)系統(tǒng)不僅僅是所有位置元件的總和，而是根據(jù)所有位置回路的帶寬和它們通過(guò)傳感器參考的濾波。定位控制在坐標(biāo)內(nèi)進(jìn)行，其代表光學(xué)元件相對(duì)于MF(對(duì)于C1)或者相對(duì)于其它光學(xué)元件(對(duì)于C2和C3)的相對(duì)位置。
圖5的系統(tǒng)可能具有非常小的附加濾波誤差。所有定位在坐標(biāo)中控制，其表示光學(xué)元件對(duì)于單個(gè)參考MF1(對(duì)于C1，C2和C3)的相對(duì)位置。傳感器IF3、IF4和IF5測(cè)量M1、M2和M3相對(duì)于參考位置MF1各自的相對(duì)位置。“虛擬傳感器”IF11由IF3+IF4的總和構(gòu)成，IF10由IF3+IF4+IF5的總和構(gòu)成。傳感器IF11將得到M1相對(duì)于MF1的未濾波位置和M2相對(duì)于M1的未濾波位置。傳感器IF10將得到M1相對(duì)于MF1、M2相對(duì)于M1和M3相對(duì)于M2的未濾波位置。這樣，這些坐標(biāo)中的控制產(chǎn)生更好的實(shí)際物理位置精度。
應(yīng)當(dāng)注意，象圖4和圖5中的串聯(lián)和并聯(lián)設(shè)置一樣，還可以使用混合設(shè)置，例如樹結(jié)構(gòu)。例如，控制回路C1可以基于M1相對(duì)于MF1的測(cè)量IF3進(jìn)行控制，而C2和C3都基于各個(gè)鏡相對(duì)于M1的實(shí)際或虛擬干涉儀測(cè)量進(jìn)行控制。
圖6和圖7示出如何使用相對(duì)于座標(biāo)系統(tǒng)的一個(gè)軸具有一個(gè)小傾斜角度的干涉儀光束來(lái)測(cè)量六個(gè)自由度的位移。如圖6所示，兩個(gè)偏振光束分束器21、24和兩個(gè)探測(cè)器23、26安裝在要跟隨的鏡M1上，“參考”鏡上。以相對(duì)于通常垂直于鏡M2的光學(xué)表面的Z軸成大小相等但符號(hào)相反的角度+β和-β傾斜兩個(gè)光束分束器21、24，使得從常規(guī)位置光源引導(dǎo)至光束分束器的兩個(gè)激光束B1、B2中的每個(gè)光束的一個(gè)偏振態(tài)引導(dǎo)至反射器M2。兩個(gè)光束由位于反射器背面的三面直角棱鏡22、25反射，該三面直角棱鏡沿平行光路不具有角度低靈敏度地返回光束。在參考反射器上的光束分束器處，將光束送至控制的反射器，并且與其它偏振態(tài)重組返回，用探測(cè)器23、26檢測(cè)由此得到的干涉信號(hào)。干涉信號(hào)IFM1和IFM2由下式給出IFM1＝ΔX*sin(β)+ΔZ*cos(β) (1)IFM2＝-ΔX*sin(β)+ΔZ*cos(β) (2)其中，ΔX和ΔZ為在X和Z方向控制和跟隨反射器的相對(duì)位移。因此，ΔX和ΔZ可以由下式導(dǎo)出
ΔX＝(IFM1-1FM2)/(2*sinβ)(3)ΔZ＝(IFM1+IFM2)/(2*cosβ)(4)如圖7所示，用三對(duì)圍繞反射器分布的光束和一對(duì)向Y方向而不是X方向傾斜的光束，可以測(cè)量X、Y、Z、Rx、Ry和Rz的位移。
實(shí)施例2在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，除下面參照附圖8和9所描述的之外與第一實(shí)施例相同，采用在鏡延伸部分安裝的光學(xué)尺(編碼器)或電容或其它傳感器代替干涉位移測(cè)量裝置。
圖8示出包括反射器M1～M6的投射系統(tǒng)PL，該投射系統(tǒng)容納在投射光學(xué)器件盒POB中。每個(gè)反射器M1～M6包括安裝在框架結(jié)構(gòu)中的反射器本身，由具有低熱膨脹系數(shù)的材料制成，例如，ZerodurTM。每個(gè)框架還包括一個(gè)或多個(gè)向相鄰反射器突出的延伸部分31～48。在兩個(gè)突起幾乎接觸的地方設(shè)置近距傳感器49，50(見(jiàn)圖9)。傳感器可以是相當(dāng)簡(jiǎn)單的測(cè)量精度為10-50pm(皮米)并且測(cè)量范圍為1-5μm的電容傳感器。盡管在圖9中兩延伸部分31、34接觸處示出兩個(gè)傳感器，在每個(gè)接觸點(diǎn)可以有1～6個(gè)傳感器。具有在六個(gè)自由度中每個(gè)自由度都可以移動(dòng)的六個(gè)反射器的系統(tǒng)，需要30個(gè)測(cè)量來(lái)表征反射器相對(duì)位置，這樣，應(yīng)當(dāng)最少有30個(gè)傳感器。但是，可以設(shè)置附加的冗余傳感器，用于提高精度。同樣，三個(gè)或更多的延伸部分可以在一個(gè)位置接觸。延伸部分可以依方便的原則設(shè)置，為避免干擾投射光束路徑可以使延伸部分盡可能短。延伸部分，甚至其全部都比參考框架要小得多并且簡(jiǎn)單，對(duì)照參考框架可以測(cè)量所有反射器的位置。
還可以使用第一實(shí)施例中使用的長(zhǎng)量程傳感器，例如干涉儀，與第二實(shí)施例中使用的安裝在光學(xué)元件的剛性延伸部分上的短量程傳感器的組合。
雖然，以上已描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明除上述之外，可以采用其他方式進(jìn)行實(shí)施。例如，本發(fā)明還可以應(yīng)用于折反射光學(xué)系統(tǒng)中的反射或折射元件，或者完全的折射光學(xué)系統(tǒng)中的折射元件。同樣，元件控制的可以是輻射系統(tǒng)的一部分，例如，在源收集器模塊或照射器模塊中。本說(shuō)明不作為本發(fā)明的限定。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影裝置，它包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構(gòu)圖裝置的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖裝置用于根據(jù)理想的圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖；用于保持基底的基底臺(tái)；和用于將構(gòu)成圖案的光束投射到基底的靶部上的投射系統(tǒng)；其中，所述輻射系統(tǒng)和/或所述照明系統(tǒng)包括至少第一和第二光學(xué)元件和用于將所述第一和第二光學(xué)元件保持在預(yù)定位置的定位系統(tǒng)；其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括至少一個(gè)位置傳感器，用于直接測(cè)量至少所述第一光學(xué)元件相對(duì)于所述第二光學(xué)元件的相對(duì)位置，由此，所述定位系統(tǒng)將所述第一和第二光學(xué)元件保持在預(yù)定的相對(duì)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述定位系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于測(cè)量所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置和/或方位的干涉位移測(cè)量裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，至少一個(gè)光學(xué)元件具有支撐用于干涉光束的光束導(dǎo)向元件的剛性延伸部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一和第二光學(xué)元件中的至少一個(gè)具有達(dá)到接近于所述第一和第二光學(xué)元件中的另一個(gè)或其延伸部分的剛性延伸部分，并且所述定位系統(tǒng)包括安裝在所述剛性延伸部分和/或所述光學(xué)元件上的光學(xué)或電容標(biāo)尺或者模擬電容傳感器，用于測(cè)量所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置。
5.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其還包括一個(gè)參考框架，并且其中所述定位系統(tǒng)包括用于測(cè)量所述第一光學(xué)元件相對(duì)于所述參考框架的位置的測(cè)量裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述定位系統(tǒng)包括分別用于移動(dòng)所述第一和第二光學(xué)元件的第一和第二致動(dòng)器，和用于控制所述第一和第二致動(dòng)器的第一和第二控制器，所述第一控制器響應(yīng)于所述第一光學(xué)元件相對(duì)于所述參考框架的測(cè)量位置，并且所述第二控制器響應(yīng)于所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)測(cè)量位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述定位系統(tǒng)包括分別用于移動(dòng)所述第一和第二光學(xué)元件的第一和第二致動(dòng)器，和用于控制所述第一和第二致動(dòng)器的第一和第二控制器，所述第一控制器響應(yīng)于所述第一光學(xué)元件相對(duì)于所述參考框架的測(cè)量位置，并且所述第二控制器響應(yīng)于所述第一光學(xué)元件相對(duì)于所述參考框架的測(cè)量位置和所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)測(cè)量位置之和。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7中任何一項(xiàng)所述的裝置，其還包括一個(gè)用于測(cè)量用于構(gòu)圖裝置的所述支撐結(jié)構(gòu)和所述基底臺(tái)中的至少一個(gè)相對(duì)于所述參考框架的位置的位移測(cè)量裝置。
9.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述第一和第二光學(xué)元件為反射器，例如多層反射器。
10.一種器件制造方法，它包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用構(gòu)圖裝置來(lái)使投射光束的橫截面具有圖案；和利用投射系統(tǒng)將構(gòu)成圖案的輻射光束投射到基底的靶部分上；其中，所述輻射系統(tǒng)和所述投射系統(tǒng)中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)第一和第二光學(xué)元件和用于將所述第一和第二光學(xué)元件保持在預(yù)定位置的定位系統(tǒng)，其特征在于，其包括以下步驟直接測(cè)量所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置；根據(jù)所述第一和第二光學(xué)元件相對(duì)位置的直接測(cè)量控制所述第一和第二光學(xué)元件的相對(duì)位置。
全文摘要
在EUV投射系統(tǒng)中，測(cè)量和控制反射器彼此之間的位置，而不是反射器相對(duì)于參考框架的位置?？梢酝ㄟ^(guò)干涉儀或安裝在反射器的剛性延伸部分的電容傳感器進(jìn)行相對(duì)位置的測(cè)量。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1550904SQ20041003870
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者H·H·M·科西, D·J·P·A·弗蘭肯, N·R·科佩, E·A·F·范德帕斯, M·J·維邦特, L·A·范登威登伯格, F 范德帕斯, H H M 科西, P A 弗蘭肯, 科佩, 維邦特, 范登威登伯格 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司