CN101504511B - 光刻设备和校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种台系统校准方法，其包括：响应设定点信号相对于编码器栅格移动所述台，并且通过传感器头与所述编码器栅格协作操作测量所述台的位置。台的位置通过台控制器进行控制。寄存表示设定点信号和由所述传感器头所测的台的位置之间的差异的信号。通过表示所述差异的寄存信号校准所述台系统。

Description

光刻设备和校准方法

技术领域

本发明涉及一种用于校准台系统的方法、台系统和包括这种台系统的光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

在台系统中，例如在光刻设备台系统中，位置传感器可以用来测量台的位置。编码器型测量系统可以用于这种位置测量。另外，应用中可以使用栅格(也称为格栅)，例如一维或二维栅格、栅格板等，并且传感器头和栅格协同工作。由于格栅的制造过程，格栅可能并不理想，可能会引入偏差。通过所谓的“鱼骨”技术校正在位置传感系统中的栅格误差，借此在不同的相互位置处将图案重复地投影到衬底上，并且随后测量图案之间的间距以将它们与图案之间的预定间距比较。所测的差值与测量系统在曝光位置处的误差相关。通过确定在位置传感器的整个工作范围上的这些差值，可以确定测量系统上的大量位置的误差补偿值，这些误差补偿值在应用时可以校正测量系统误差。通常，但不是排他性地限定，应用中可以用重叠或邻近图案，例如线条图案，它在某些设置中形成类似鱼骨的图案。然而，应该理解到，这种校准技术也可以应用任何其他类型的图案。

鱼骨校准技术仅能够校准栅格板中具有低空间频率的误差，也就是，当台和栅格板相对于彼此移动时相对地逐渐改变并具有在与根据鱼骨技术的重复图案相关的频率范围内或以下的空间频率的误差。通过上述鱼骨技术探测那些导致在高空间频率的误差的不精确性或其他影响可能是困难的。

发明内容

本发明旨在提高台位置测量的校准精确度。

根据本发明的实施例，提供一种台系统校准方法，包括a)响应设定点信号，相对于编码器栅格移动所述台，所述台的位置通过台控制器进行控制；b)在所述移动过程中，通过传感器头与所述编码器栅格协作测量所述台的位置；c)寄存表示设定点信号和由所述传感器头所测的台的位置之间的差异的信号；和d)通过表示所述差异的寄存信号校准所述台系统。

在本发明的另一实施例中，提供一种台系统，其包括：可移动台；编码器栅格和构造成测量所述台相对于所述编码器栅格的位置的传感器头；和控制器，所述控制器构造用于：a)根据设定点信号，相对于所述编码器栅格定位所述可移动台；b)寄存表示所述设定点信号和由所述传感器头所测的可移动台的位置之间的差异的信号；和c)通过表示所述差异的寄存信号校准所述台系统。

根据本发明的还一实施例，提供一种光刻设备，其包括：构造用于调节辐射束的照射系统；构造成保持图案形成装置的图案形成装置支撑结构，所述图案形成装置构造用于图案化所述辐射束以形成图案化的辐射束；构造用于支撑衬底的衬底支撑结构；构造用于将所述图案化的辐射束投影到所述衬底上的投影系统，以及构造用于移动所述支撑结构中的一个的台系统，所述台系统包括：a)用于保持所述支撑结构中的一个的可移动台；b)编码器栅格和构造用于测量所述可移动台相对于所述编码器栅格的位置的传感器头；和c)控制器，所述控制器构造用于：i)根据设定点信号，相对于所述编码器栅格定位所述可移动台；ii)寄存表示所述设定点信号和由所述传感器头所测的可移动台的位置之间的差异的信号；和iii)通过表示所述差异的寄存信号校准所述台系统。

附图说明

下面参照附加的示意性附图，仅以实例的方式对本发明的实施例进行描述，在附图中相同的附图标记表示相应的部分，在附图中：

图1示出根据本发明实施例的光刻设备；

图2示出根据本发明实施例的图1中示出的光刻设备的台系统的示意性视图；和

图3示出根据本发明实施例的图1中示出的光刻设备的台系统的示意性视图。

具体实施方式

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的一种光刻设备。所述光刻设备包括：配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其他合适的辐射)的照射系统(照射器)IL，配置用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连的图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT。所述设备还包括配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连的衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”。所述设备还包括配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上的投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS。

所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

所述图案形成装置支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上所需的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。

应该将这里使用的术语“投影系统”广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑结构，或可以在将一个或更多个其它台或支撑结构用于曝光的同时，在一个或更多个台或支撑结构上执行预备步骤。

光刻设备也可以是这种类型：其中衬底的至少一部分被具有相对较高的折射率的液体覆盖，例如水，以充满投影系统和衬底之间的空隙。浸没液体也可以应用到光刻设备的其他空隙，例如在掩模和投影系统之间的空隙。浸没技术能够用于提高投影系统的数值孔径。这里用到的术语“浸没”并不意味着结构(例如衬底)必须浸入到液体中，仅意味着曝光过程中液体位于投影系统和衬底之间。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成光刻设备的组成部分，而是通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用来调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀度和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF1(在图1中未明确地示出)用于将图案形成装置(例如掩模)MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用的目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所述设备用于以下模式的至少一种：

1.在步进模式中，在将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“衬底支撑结构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。

3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置(例如掩模台)MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT或“衬底支撑结构”进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。

图2示意性地示出编码器型位置测量系统1，包括编码器型传感器头2和一维(1D)情况下的栅格板3。栅格板3是其上设置有一个或多个一维格栅的板。另外，在栅格板上可以设置与一维、二维(水平+水平、水平+垂直)或甚至三维传感器协同工作的二维格栅。传感器头2安装在传感器物体4上，可以是例如衬底台或图案形成装置台等台子。衬底台构造用于移动衬底台或支撑结构，而图案形成装置台构造用于移动图案形成装置支撑结构。位置测量系统1构造用于测量传感器物体相对于栅格板在至少一个自由度上的位置。

栅格板3的格栅仅能够制造成具有一定的精确度。常规的栅格板的制造精确度不足以获得所需的测量精确度。为了提高位置测量过程中获得的精确度，对栅格板3进行校准。这种校准可以通过所谓的鱼骨技术来实现，在这种技术中，在栅格板上的每个校准位置5的周围区域进行多次校准测量，来测量例如加工误差等任何干扰。在这种鱼骨技术中，对两个间隔分开的标记形成图像，然后在交错位置再次对标记形成图像，其中第一标记的第一图像和第二标记的第二图像原则上应该间隔分开一个小的固定的间距。通过比较被成像标记的位置和比较它们之间的已经预定的小间距，可以确定第一和第二曝光位置之间的台的位置测量的偏差。

校准数据可以合并形成一个校正图，所谓的量测图，它可以在实际测量时用来将扰动考虑进去。

然而，校准位置的密度可能受限，因为希望有一定的区域围绕着校准位置。例如，当期望0.1nm的精确度，那么期望的栅格间隔(也就是相邻的校准位置之间的间距)就是大约1-5mm。此外，随着对测量精确度的需求的不断提高，在实际位置测量过程中该校准栅格间隔可能不足以获得所需的精确度。例如，在实际位置测量过程中为了获得0.1nm的精确度，需要校准相同的具有大约0.4mm栅格间隔的栅格板3。因而，高空间频率(也就是相对于鱼骨校准位置之间的间距具有短的空间周期性)的栅格板误差可能不能完全地探测到并且可能不能通过上面的鱼骨校准技术而被考虑。

虽然上面已经提到鱼骨校准技术，但是应该认识到，任何合适的校准技术都可以应用。

在本发明的实施例中，用到一种校准方法，其中校准位置的密度可以进一步提高。根据该实施例，用编码器型传感器头2在多个位置进行测量，例如在两个校准位置5之间，随后在栅格板上面沿所示的方向(箭头A)以一定的速度移动传感器物体4。所述速度可以选择成使得栅格板3中基本上在比两个校准位置5之间的间距更小的间距上延伸的扰动不能或仅部分地被传感器物体4跟随。这样，就可以如随后将要介绍的那样获得校准数据。

通过包括被提供以(位置)设定点信号SETP和传感器头2的传感器输出信号之间的差值的控制器CON的控制系统CS控制传感器物体4。控制器CON的输出信号作为驱动信号提供给致动器ACT，以驱动传感器物体4相对于栅格板3移动，以此提供闭环控制系统。

在图3中，示出了图2的包括两个校准位置5的一部分栅格板3。通过仅能够测量低空间频率(也就是相对较大的校准栅格间隔)的校准方法获得校准位置5。正如上面介绍的，可以期望增加校准位置的数量。当控制传感器物体4相对于栅格板3移动时，传感器可以在两个校准位置之间的多个位置6处测量传感器头2相对于栅格板3的位置。传感器物体的速度和用于控制传感器物体4的位置的控制器8的带宽被选择成使得传感器物体基本上不能跟随栅格板中的基本上在比两个校准位置5之间的间距更小的间距上延伸的扰动。不能跟随具有相对小的空间间隔(或高的空间频率)的扰动还可能是由传感器物体的惯性引起。因而，相对重的图案形成装置台或衬底台可能适于作为传感器物体。在那种情形中，控制器可以由(图案形成装置或衬底)台控制器形成。

因为传感器物体4的控制器8不能适应传感器物体的位置以跟随扰动，因此，当在一个或多个校准位置6处存在扰动7(例如栅格图案的不规则)，传感器头2测量和真实位置(在此处传感器物体沿栅格板3移过)不一致的位置。由传感器头2提供的测量位置和由设定点信号SETP提供的预定位置之间的差可以从控制系统中的适当信号中取得(例如控制器CON的输入信号和/或输出信号)，以用来提供表示设定点信号和由编码器测量系统的传感器头测量的台的位置之间的差异的信号。这个差异提供能够在合适存储器中寄存的数据。这样，相对于鱼骨技术，对于多个校准位置6(随之增大了校准位置的密度)，沿着传感器物体的移动获得校准数据。

相对比，如果扰动在大量校准位置5上延伸，控制系统中的控制器适配传感器物体的位置，使得测量的位置和控制器设定点将会是相同的，这导致差值消失。

在实施例中，传感器物体的速度选择成是控制器带宽乘以两个相邻校准位置5之间的间距的最小得数。当以这种方式确定所述速度时，传感器物体可能基本上不跟随栅格板中的所述扰动。

通常，传感器物体的速度可以选择尽可能的高，同时还能允许传感器头2测量所需的校准位置6处的位置。

在实际应用中，台的控制回路的带宽可以是(例如)200Hz。假定在校准位置5之间的间距为5mm，当传感器物体的速度为1m/s，则传感器物体4可能不能跟随任何小于5mm的扰动。当传感器的采样频率是20kHz，传感器可以每0.05mm获得一个测量值。与感测将要被校准的不规则性所用的速度相比，台控制器的带宽以及台控制系统的带宽可能较低，以便设置成：将为了跟随栅格中的不规则性而产生的台的任何可能的移动至少抑制在与控制器控制的传感器物体的动态特性相比不规则性较小的时间段内的某个程度。

传感器物体的控制回路的带宽是可以调整的。在实施例中，可以减小带宽，以降低传感器物体跟随栅格板中的基本上在比两个校准位置之间的间距更小的间距上延伸的扰动的能力。通过减小传感器物体的控制回路的带宽，传感器物体可能不能跟随栅格板中的扰动。这样，传感器物体的所需速度可以减小，并随之使得形成具有相同的传感器头2的采样频率的更低校准栅格间隔成为可能。在实际应用中，带宽可以选择成至少为发生在栅格误差中的最低频率的1/10，以确保受控制的传感器物体的响应足够小而能够确保控制设定点和测量位置之间的偏差较好地表示测量栅格误差。

在实施例中，在根据本发明的方法之前，进行在所述方法之前的低空间频率校准过程。这种低空间频率校准方法可以是如上所述的类似鱼骨的方法或任何其他合适的校准方法。在完成低空间频率校准过程后，相邻校准位置之间的间隔可以用根据本发明实施例的方法进行校准。低空间频率校准过程和实施例中执行的高空间频率校准过程的校准数据合并在分开的量测图中或在共同的量测图中。然后，以通常的方法用这些图补偿位置测量误差。可选择地，低空间频率校准过程可以在根据本发明的实施例的方法之后进行。在那种情况下，根据实施例的方法也记录在栅格板中应该通过高通过滤或通带过滤被去除的低频率误差。

为了考虑到测量中的任何噪音，可以进行多次测量，测量结果可以进行平均。在传感器物体沿栅格板在相同方向或其他方向上移动时，可以进行多次测量。通常，应当注意到，虽然在图2和3中只显示在一个方向上的校准移动，但是所述方法可以用在整个栅格板，其中对于在x和y方向上的每个位置，可以确定栅格板中x、y和z误差值并存储在量测图中。

本方法还可以用来寻找并校正由于栅格板中的缺陷带来的扰动。在这种应用中，需要应用具有例如0.1mm或更小的栅格间隔的密集校准栅格。

根据本发明的实施例的校准方法的优点在于，所述方法可以通过光刻设备的位置测量系统来执行(台系统和包括台系统的光刻设备通过例如合适的程序指令被编程，以便执行所述方法)。结果，栅格板的校准可以在将栅格板安装在光刻设备之后来实施。因而，在安装过程中的任何误差(例如在光刻设备中配置栅格板的过程中带来的破坏)都可以在校准过程中进行考虑。

而且，栅格板可以周期性地(再)校准，而不需要将栅格板从光刻设备中拿出来在单独的校准装置中进行校准。因为由于热或机械原因在栅格板上可能存在误差并且例如尘粒等颗粒可能会停留在栅格板上，因此，周期性地校准栅格板是有益的。通过周期性地再校准栅格板，可以考虑到这些改变并且将它们存储在栅格板量测图中。在由于尘粒或任何其他污染物带来的扰动的情形中，测量信息还可以用作清洁处理的输入。

上面的校准可以沿直线执行。也可以沿着多条直线执行(例如为了扫描并校准平面)。随之，可以形成数据的2维场。可以将二维滤波器应用到这些数据，以便去除将要校准的空间频率范围外的误差、假信号(低频干扰)的不期望的影响。滤波器(在一维情形和二维情形中)可以包括在将要校准的空间频率范围内的空间带宽。因此，其中所述将要校准的偏差可能被发现的带宽的外部的影响可以被去除或至少被减小、以降低在校准过程中的影响。

因此，作为示例，当测量包括编码器栅格板误差的高频率图时，衬底台在栅格图下面以高速移动。通过利用低的控制器带宽，在栅格图中的高频率分量不能被所述台跟踪。来自设定点的编码器位置的所测偏差随后被假定为由栅格板误差引起。通过在Y方向上以变化的X位置扫描多次，并且在X方向上以变化的Y位置扫描，建立完整的误差图。X方向和Y方向限定基本上平行于晶片表面的平面，如上面关于图1所述。通过应用二维滤波技术，仅通过大约1到10mm之间的空间频率；波长大于10mm和波长小于1mm的波被闭锁。最后的结果是仅包括这些频率的栅格板的误差图。

低控制器带宽确保栅格板中的相关频率不被跟踪。但是，由于许多可能的扰动因素，例如台的缓慢的设置和调整行为(settling behavior)(在实际的示例中，当带宽从200减小到10Hz时设置和调整误差(settlingbehavior)由10nm变成10μm)，低带宽会导致控制系统的敏感性。此外，设置和调整行为可能变得更缓慢，以至于在台移动的恒速运动部分过程中，完全没有发生设置和调整。还有，因为(例如)放大器或电机特性，或者台的长行程电机的嵌齿效应影响短形成定位、而导致在相反方向上的扫描之间存在差异，使得在正和负方向上的扫描给出不同的结果。总之，用于栅格板误差的精确测量的低的所需带宽引入了大量的、当使用高带宽时被抑制的新误差。这些影响可以在获得完整的测量误差图后通过二维通带滤波被部分过滤掉，但是，可能不足以形成足够精确的HF图。在光刻设备运行过程中(例如晶片曝光)，上面的现象通过控制系统的高伺服系统带宽进行补偿。下面描述多个可能的解决方法，它们帮助至少减小上面提到的影响中的一个或多个。

首先，当测量完整的二维栅格板时，在X和Y方向上进行扫描。在多个X位置上执行Y方向上的扫描，反之亦然。由于低的控制器带宽而被新引入的误差倾向于在所有的Y扫描中复制。类似地，对于所有X扫描的新引入的误差也是类似的。相反，将要被测量的栅格板误差对于所有X扫描和所有Y扫描都不会复制(如果它们可能，则它们将具有非常低的已经通过“鱼骨”技术补偿的空间频率)。因而，通过平均所有Y扫描，得到一个“公共”的不是通过栅格板引起而是通过由低带宽导致的控制器误差引入的Y误差信号。通过从所有单个Y扫描中减去这个平均误差，剩余的单个扫描仅包括栅格板误差，而不再有控制器误差。对于所有X扫描可以应用相同的技术。因而，对于台相对于编码器栅格的不同位置可以重复台的移动，其中对于不同位置平均在c)处寄存的信号以获得平均信号曲线，并且其中从表示所述差异的寄存信号中减去所述平均信号曲线，在相减的结果上执行校准。当真实的栅格图误差没有在沿着栅格的方向上复制，这种技术是有益的。而且，寄存信号的峰值可以彼此进行比较，通过对比得到可能的波动参数，在从表示所述差异的寄存信号中减去平均信号曲线前，所述波动参数应用到平均信号曲线。因而，在峰值中的渐次的波动(例如斜率)可以被考虑。

其次，为了提供台的移动的更快的设置和调整，当将所述台加速朝向恒定速度时，控制器的带宽可以增大，在设置和调整所述台使其速度接近移动的恒定速度时减小控制器的带宽。在所述台加速到恒定速度的过程中，产生大部分的控制器误差。在加速阶段通过设定高的带宽，使误差保持较小。在达到恒定速度后，可以减小带宽，允许栅格板误差的测量。因此，在实际示例中10微米的设置和调整行为可以减小到10纳米。

第三，可以执行台相对于编码器栅格的多次移动，这些移动在速度、方向、台移动的开始位置、台的长行程电机的开始位置以及移动的方位中的至少一方面是彼此不同的，每次移动的寄存信号被平均。通过速度变化的扫描(移动)，不是所有的扫描都是以相同的速度来执行的。通过应用(例如)两个速度，所寻求的栅格板误差将在时域(time domain)中被看到为具有两个不同频率的传感器信号。换句话说，在空间域中，时间相关的控制器诱发的误差(例如，设置和调整)将是不同的，而栅格板误差是相同的。通过开始位置变化的扫描(例如通过稍微改变扫描开始位置)，时间相关的控制器诱发的误差将会在空间图的另一部分中看到，因而允许在这两个扫描之间出现差别。通过变化平衡质量(balance-mass)位置(例如通过从扫描到扫描地变化平衡质量位置)，可以改变依赖于相对于平衡质量的长行程电机位置的嵌齿效应。平均这些每次以不同的平衡质量位置执行的扫描，可以减小嵌齿效应对于校准的影响。因此，长行程电机可能带来的影响(例如由于电机的磁体相对于线圈的位置)可以通过对应不同的扫描改变长行程电机的位置来找到，以能够区分由长行程电机的这种影响引起的所述台的位置误差。

第四，迭代学习控制可以用来学习将要校准的空间频率范围外部的空间频率范围内的误差。因而，可以从扫描(即，移动)到扫描地执行迭代学习控制(简称为ILC)，以重复地学习误差校正次数表(error correctiontime table)。ILC表可以被滤波，使得在栅格板中的所关心的频率从ILC表中被滤除。相反，具有高空间频率的误差(那些将要通过校准去除的频率)也将会被补偿。

第五，在双台光刻设备中在交换台后，可以重复所述台相对于编码器栅格的移动。因此，在测量结果中与台相关的差异可以从其他影响中区分，这就可以允许以上面简述的相同的方法减小它们。

第六，所述移动可以包括恒定速度移动部分和加速移动部分，在加速移动部分期间台的加速相对于控制器的带宽是较慢的。通过应用(例如)对应台的移动的平滑多项加速度曲线，在加速阶段过程中也可以进行测量，这允许测量栅格图的更大部分，因为测量可以从更加接近栅格板的边缘的位置处开始。因而，需要考虑围绕栅格边缘的更小的边界。加速移动部分可以包括恒定作用力阶段。可以通过非恒定的、增大的速度提供复杂性(complication)，这可以具有栅格图误差中的空间误差导致传感器数据中的非恒定频率的影响。因此，一旦通过特定的速度阀值，测量就变得有效。

第七，通过对台的相同的移动重复上面所述的校准过程可以提供重复校准。在实际的实施例中，每次扫描可以执行(例如)20-30次。在完成所有的扫描后，可以计算并更新校准图。可替换地，校准图可以在更小的扫描次数基础上产生(例如5次)，然后在机器中更新，再次测量等。这样，迭代过程可以使用而整个地不需要更多次扫描，但是，在这个过程的后面阶段中，剩余的栅格图误差较小，允许更加可复制的伺服误差。在每次迭代中，可以应用可能不同的二维滤波，例如在损害更大的无用的边缘的情况下应用更加精确的滤波。此外，迭代的开始点可以通过“平均栅格板”形成，因为所有的板都是应用相同的原料制造的。

第八，在台移动的过程中，通过加速计可以测量台的加速，由此从测量的加速度得出校正信号，在校准前校正信号被用于校正表示设定点信号和台的位置之间的差异的信号。因而，加速计可以加入到台中用来测量(例如)X和Y(以及可能的Rz)加速，并且通过(例如)加速计数据(在HF图频率范围内)的二重积分(double integration)计算台的绝对位置值，以用作对栅格板系统测量数据进行比较的参考。因而，加速计作为独立的位置传感器起作用，依靠它对栅格板传感器数据进行比较。

第九，在台移动过程中，台的加速度可以通过加速计测量，将加速度反馈提供给控制器，因而在如上述那样保持低的带宽位置控制器的同时，设置台的额外(实际)的质量，使其对作用力扰动的敏感性更低。

第十，表示设定点信号和台的位置之间的差异的信号可以乘以控制器的(带通滤波)反控制敏感度(inverse control sensitivity)，相乘的结果用来校准。如上述，可以使用低的台控制带宽，以实现台在所关心的频率范围内不响应于栅格板误差。对栅格板误差的台响应等于1/(1+PC)，其中P表示台的级间传递函数(stage transfer function)，C表示控制器的控制器传递函数。在低带宽的情况下，在更高的空间频率范围内C趋于零，并因此在台误差和栅格板误差之间存在一对一关系(one to one relation)。当考虑控制敏感度时，应用更大的台控制器带宽是可能的。然后，所测的传感器输出乘以(1+PC)以补偿台响应。通常，这样的乘法很困难，因为对于低频来说(1+PC)趋近于无穷大。但是，可以使用(1+PC)的修改形式(modified version)，所述(1+PC)的修改形式可以在所关心的频率中被校正，但是，对于其他频率趋近于零，也就是(1+PC)乘以通带滤波B。

虽然上面的每个原理都可以应用，但也可以应用上面原理的两个或多个的结合体，并且每个原理都可以提供上面所述的效果。

应该理解到，这里所述的校准技术以及对这些校准技术的进一步细化可以用于如通过传感器头探测的那样在任何所需的自由度上的校准。传感器头可以包括任何合适的传感器，例如编码器型传感器、干涉计型传感器(例如测量从传感器头朝向编码器栅格的间距)、以及编码器/干涉计的结合等。

虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和深紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)以及粒子束，例如离子束或电子束。

这里使用的术语“透镜”可以认为是一个或多种类型的光学元件的组合体，包括折射型、反射型、磁学型、电磁型和静电型光学部件。

上面已经描述了本发明的特定的实施例，但应该理解本发明可以应用到除上面所述以外的情形。例如，本发明可以采用包含至少一个可机读的指令序列的计算机程序的形式描述一种如上面公开的方法，或具有存储其中的所述的计算机程序的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。

上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离给出本发明的权利要求的范围，可以对上述本发明进行更改。

Claims (17)

1.一种台系统校准方法，其包括步骤：

a)响应提供的预定位置的设定点信号，相对于编码器栅格移动台，所述台的位置通过台控制器进行控制；

b)在所述移动过程中，通过传感器头与所述编码器栅格协作操作来测量所述台的位置，所述传感器头安装在所述台上；

c)寄存表示设定点信号所提供的预定位置和由所述传感器头所测的台的位置之间的差异的信号；和

d)通过表示所述差异的寄存信号校准所述台系统；

在步骤a)中，当朝向恒定速度加速所述台时增大所述台控制器的带宽，以及设置和调整台使其速度接近移动的恒定速度时减小所述台控制器的所述带宽。

2.如权利要求1所述的方法，其中，与感测栅格中将要被校准的不规则性所用的速度相比，所述台控制器的带宽较低。

3.如权利要求1所述的方法，其包括对于台相对于所述编码器栅格的至少两次不同的移动，重复a)-c)，并且在d)之前，通过应用二维滤波器过滤所述寄存的表示所述差异的信号。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述滤波器包括在将要校准的空间频率范围内的空间带宽。

5.如权利要求1所述的方法，其包括，在d)之前，通过应用在将要校准的空间频率范围内的空间带宽过滤表示所述差异的所述寄存信号。

6.如权利要求1所述的方法，其包括：

对于所述台相对于所述编码器栅格的不同位置重复所述台的移动；

对于所述不同位置平均在c)步骤寄存的所述信号，以获得平均信号曲线；和

从所述寄存的表示所述差异的信号减去所述平均信号曲线，在所减去后的结果的基础上进行所述校准。

7.如权利要求6所述的方法，其包括：

对比在c)步骤寄存的信号的峰值，通过对比得到可能的波动参数，在从所述寄存的表示所述差异的信号中减去平均信号曲线之前将所述波动参数应用到所述平均信号曲线。

8.如权利要求1所述的方法，其包括：

执行多次所述台相对于所述编码器栅格的移动，所述移动在速度、方向、台移动的开始位置、台的长行程电机的开始位置和移动方位中至少一方面彼此不同，每个所述移动的所述寄存信号被平均。

9.如权利要求1所述的方法，其包括：

应用迭代学习控制以学习在将要校准的空间频率范围外的空间频率范围内的误差。

10.如权利要求1所述的方法，其包括：

在双台光刻设备中交换台之后重复所述台相对于所述编码器栅格的移动。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述移动包括恒定速度移动部分和加速移动部分，在所述加速移动部分过程中所述台的加速相对于所述台控制器的带宽是较慢的。

12.如权利要求1所述的方法，其中对于所述台的相同移动，通过重复a)-d)提供迭代校准。

13.如权利要求1所述的方法，其包括：

在所述台的所述移动过程中，通过加速计测量所述台的加速度；从所测的加速度得到校正信号，并且在校准之前用所述校正信号校正表示设定点信号与台的位置之间的差异的信号。

14.如权利要求1所述的方法，其包括：

在所述台移动过程中，通过加速计测量所述台的加速度，将加速度反馈提供给所述台控制器。

15.如权利要求1所述的方法，其包括：

用所述台控制器的带通滤波反控制灵敏度乘以表示所述设定点信号和所述台的位置之间的差异的信号，将相乘的结果用来校准。

16.一种台系统，其包括：

可移动台；

编码器栅格和传感器头，所述传感器头安装在所述可移动台上并且构造成测量所述可移动台相对于所述编码器栅格的位置；和

控制器，所述控制器构造用于：

a)响应提供的预定位置的设定点信号，相对于所述编码器栅格定位所述可移动台；

b)寄存表示所述设定点信号所提供的预定位置和由所述传感器头测量的所述可移动台的位置之间的差异的信号；和

c)通过表示所述差异的所述寄存信号校准所述台系统；

在步骤a)中，当朝向恒定速度加速所述台时增大所述台控制器的带宽，以及设置和调整台使其速度接近移动的恒定速度时减小所述台控制器的所述带宽。

17.一种光刻设备，其包括：

照射系统，所述照射系统构造用于调节辐射束；

图案形成装置支撑结构，所述图案形成装置支撑结构构造成保持图案形成装置，所述图案形成装置构造用于图案化所述辐射束以形成图案化的辐射束；

衬底支撑结构，所述衬底支撑结构构造用于支撑衬底；

投影系统，所述投影系统构造用于将所述图案化的辐射束投影到所述衬底上，和

台系统，所述台系统构造用于移动所述支撑结构中的一个，所述台系统包括：

a)用于保持所述支撑结构中的一个的可移动台；

b)编码器栅格和传感器头，所述传感器头安装在所述可移动台上并且构造用于测量所述可移动台相对于所述编码器栅格的位置；和

c)控制器，所述控制器构造用于：

i)响应提供的预定位置的设定点信号，相对于所述编码器栅格定位所述可移动台；

ii)寄存表示所述设定点信号所提供的预定位置和由所述传感器头测量的所述可移动台的位置之间的差异的信号；和

iii)通过表示所述差异的寄存信号校准所述台系统；

在步骤a)中，当朝向恒定速度加速所述台时增大所述台控制器的带宽，以及设置和调整台使其速度接近移动的恒定速度时减小所述台控制器的所述带宽。

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