CN102763040A - 光刻设备、器件制造方法和相关的数据处理设备以及计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

光刻设备通过相对于彼此以一移动次序移动衬底和图案形成装置操作，使得图案被施加到衬底上的连续部分上。衬底的每一部分通过扫描操作来形成图案，其中图案形成装置通过辐射束来扫描且同时同步地通过图案化的辐射束扫描衬底，以便施加图案到衬底上的期望部分上。在每一扫描操作期间施加场内校正，以便补偿在扫描操作期间变化的扭曲效应。场内校正包括投影系统的一个或更多的性质的校正性变化和可选地图案形成装置和/或衬底台的平面外的移动。

Description

光刻设备、器件制造方法和相关的数据处理设备以及计算机程序产品
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年2月19日申请的美国临时申请61/306,045的权益，且通过引用将其全部内容并入本文中。
技术领域
本发明涉及光刻设备且尤其涉及用于测试光刻设备以进行测量和/或分析的方法，以及涉及数据处理设备和用于实施这样的测试方法的部分的计算机程序产品。
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(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含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：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，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。
为了监测光刻过程，需要测量图案化的衬底的参数，例如形成在图案化的衬底内或图案化的衬底上的连续的层之间的重叠误差和经过显影的量测目标上的临界线宽。存在多种测量在光刻过程中形成的微结构的技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。快速且非侵入式的专用检验工具是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，测量散射或反射束的性质。通过对比在其被衬底反射或散射之前和之后的束，可以确定衬底的性质。这可以例如通过将反射束与存储在已知的测量值的库中的与已知衬底性质相关的数据进行对比来完成。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上，并且测量散射到特定的窄的角度范围中的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角度分辨散射仪使用单色辐射束，并且测量散射辐射的强度作为角度的函数。
为了更好地控制扫描器的功能，近来已经设计了模块，该模块自动地每天朝向预定义的基线来驱动系统。这一扫描器稳定性模块通过使用度量工具获取从监控晶片(monitor wafer)获得的标准测量。监控晶片之前已经通过使用包含特定散射标记的特定的掩模版来进行曝光。通过使用监控晶片和那天的测量(和可能地来自之前的某(些)天的历史测量数据)，扫描器稳定性模块确定系统已经从其基线漂移了多远且之后计算晶片级重叠和焦点校正组。基线可以通过监控晶片上的参考层来直接地进行定义(在这种情形中基线划线器(baseliner)将朝向基线划线器监控晶片上的最小重叠来驱动系统)或通过晶片上的参考层和目标重叠印记的组合来间接地进行定义(在这种情形中基线划线器将朝向基线划线器监控晶片上的已定义的目标重叠印记来驱动系统)。光刻系统之后将这些校正组转换成对于随后的生产晶片上的每一曝光的特定的校正。
虽然已知的系统提供了对在不同的设备之间的和设备中的衬底的不同部分之间的图案化性能特性的校正，但是已知的技术在扫描器类型的光刻设备中不能解决扫描期间的变化。由于诸如图案形成装置、投影透镜或衬底的辐射加热等动态效应，图像的扭曲可能实际上在扫描的过程期间会变化。虽然这些变化是系统性的且因此在至少一些程度上是可预测的，但是当前的系统仅仅能适应在它们的平均性能标准内的这样的变化。
发明内容
因此，所需要的是能够实现光刻设备的改善的性能的有效的系统和方法，包括在扫描器类型的光刻设备中在扫描期间内的图案化性能特性的校正。
在本发明的一个实施例中，提供了一种扫描类型的光刻设备，其中，将所述图案形成装置、所述投影系统和所述衬底一起看作成具有限定竖直方向的光轴的光学系统，且所述光学系统将所述图案形成装置和衬底名义上布置在各自的水平面中，控制系统布置成通过在每一扫描操作期间所述光学系统的一个或更多的元件的校正性移动来补偿在所述光学系统中出现的场内扭曲。此外，所述校正性移动包括平面外移动，以便补偿场内平面内的扭曲效应，该场内平面内的扭曲效应不能仅通过图案形成装置和衬底支撑结构的平面内的移动来校正。
在本发明的还一实施例中，提供了一种器件制造方法，所述方法包括步骤：将图案化的辐射束投影到衬底的连续部分上，其中，照射系统调节辐射束；支撑结构提供对图案形成装置的支撑，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以形成图案化的辐射束。此外，衬底台保持衬底，和投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，其中，所述衬底的每一部分通过场扫描操作来形成图案，在所述场扫描操作中所述衬底台和所述图案形成装置被相对于彼此和相对于所述投影系统移动，以便通过辐射束扫描图案形成装置，同时同步地通过图案化的辐射束扫描衬底，以便施加图案至衬底上的期望部分。所述方法继续，其中，将所述图案形成装置、所述投影系统和所述衬底一起看作成具有限定竖直方向的光轴的光学系统，所述图案形成装置和衬底名义上布置在各自的水平面中，定位系统被控制以通过在每一扫描操作期间所述光学系统的一个或更多的元件的校正性移动补偿在所述光学系统中出现的场内扭曲，其中所述校正性移动包括平面外移动，以便补偿场内平面内的扭曲效应，该场内平面内的扭曲效应不能仅通过图案形成装置和衬底支撑结构的平面内的移动来校正。
下面参照附图详细地描述本发明的其他实施例、特征以及优点，以及本发明的不同实施例的结构和操作。应该注意，本发明不限于这里描述的具体实施例。这里给出的这些实施方式仅是用于示例目的。基于这里包含的教导，其他实施例对相关领域技术人员是显而易见的。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件。此外，附图在这里并入并形成说明书的一部分，其示出本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理，并且允许相关领域技术人员实现和使用本发明。
图1示出根据本发明一个实施例的光刻设备。
图2示出根据本发明一个实施例的包括图1中的设备的光刻单元或簇。
图3是根据本发明的实施例的在利用扫描器稳定性模块的光刻过程中的控制机构的示意图。
图4示意性地示出根据本发明的实施例的在衬底上曝光目标部分(场)时图1中的设备的操作。
图5a和5b示出了根据本发明的实施例的两种类型的场内扭曲，其可能在光刻过程中发生。
图6是根据本发明的实施例的应用场内校正的方法的流程图。
图7是根据本发明的实施例的用于控制所述设备和方法的光刻设备控制单元的视图。
通过下面给出的详细的描述，结合附图，本发明的特征和优点将会变得清楚，其中相同的附图标示自始至终与对应的元件一致。在附图中，相同的附图标记基本上表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。
具体实施方式
本说明书公开了并入本发明的特征的一个或更多个实施例。所公开的实施例仅给出本发明的示例。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明通过所附的权利要求进行限定。
所述的实施例和在说明书提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括所述特定的特征、结构或特性。而且，这些段落不必指的是同一个实施例。此外，当特定的特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，本领域技术人员所知的知识可以实现将这些特征、结构或特性与其他实施例结合。
本发明实施例可以实现为硬件、固件、软件或其任何组合。本发明实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，其可以通过一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何用于以机器(例如计算装置)可读形式存储或传送信息的机制。例如，机器可读介质可以包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)，以及其他。此外，这里可以将固件、软件、程序、指令描述成执行特定操作。然而，应该认识到，这些描述仅为了方便并且这些操作实际上由计算装置、处理器、控制器或其他执行所述固件、软件、程序、指令等的装置来完成的。
然而，在更详细地描述这些实施例之前，指导性地给出其中可以应用本发明的实施例的示例性环境。
图1示意地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据特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；衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据特定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置成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。
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。
所述支撑结构支撑图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、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。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述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)。这里使用的术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的“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。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所需图案精确地相同(例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被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反射式的或透射式的。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。掩模在光刻术中是公知的，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，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述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。
这里使用的术语“投影系统”可以广义地解释为包括各种的投影系统，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。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
例如，在该实施例中，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)。
所述设备还包括光刻控制单元LACU，其控制所述的各种致动器和传感器的所有移动和测量。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(例如，两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。此处公开的本发明在单平台和多平台设备中提供了额外的灵活性。
所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。
参照图1，照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。源SO和光刻设备可以是分立的实体(例如当源是准分子激光器时)。在这种情况下，不会将源考虑成形成光刻设备的一部分，并且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，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当源是汞灯)。源SO和照射器IL与需要时的束传递系统BD一起可以称为辐射系统。
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AD。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可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(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。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统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，例如在从掩模库中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IF(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。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(例如，粗定位)和短行程模块(例如，精定位)的帮助来实现掩模台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的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，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来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，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)上。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。
在实际中，控制单元LACU将被看做成具有许多子单元的系统，每个子单元处理对所述设备内的子系统或部件的实时数据获取、处理和控制。例如，一个处理子系统可以被专门用于对衬底定位装置PW的伺服控制。分立的单元可以甚至处理粗致动器和精细致动器或不同的轴。另一单元可以专门用于位置传感器IF的读出。对设备的整体控制可以通过中央处理单元来控制，其与这些子系统处理单元通信，且与光刻制造过程中所涉及的操作器和其他设备通信。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT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，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT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.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台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。在实施例中，校正机构与如在上文的模式2和3中以扫描移动执行的曝光相关联。
如图2所示，根据本发明的实施例，光刻设备LA形成光刻单元LC的一部分(有时也称为光刻元或者光刻簇)，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底输送装置或机械手RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，然后在不同的处理设备之间移动衬底，然后将衬底移动到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产率和处理效率最大化。
为了由光刻设备曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检验经过曝光的衬底以测量其性质，例如连续层之间的重叠误差、线宽、临界尺寸(CD)等。如果检测到误差，例如可以对连续衬底的曝光进行调整(尤其是如果检验能够即刻完成并且足够迅速到使同一批次的其他衬底仍处于待曝光状态时)。此外，已经曝光过的衬底也可以被剥离并被重新加工(以提高产率)，或可以被遗弃，由此避免在已知存在缺陷的衬底上进行曝光。在仅仅衬底的一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅对认为是无缺陷的那些目标部分进行进一步曝光。
检验设备被用于确定衬底的性质，且尤其，用于确定不同的衬底或同一衬底的不同层的性质如何从层到层变化。检验设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了能进行最迅速的测量，需要检验设备在曝光后立即测量在经过曝光的抗蚀剂层的性质。然而，抗蚀剂中的潜影具有很低的对比度(因为在经过辐射曝光的抗蚀剂部分和没有经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差)，且并非所有的检验设备都对潜影的有效测量具有足够的灵敏度。因此，测量可以在曝光后的烘烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后的烘烤步骤通常是在经过曝光的衬底上进行的第一步骤，且增加了抗蚀剂的经过曝光和未经曝光的部分之间的对比度。在该阶段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜在的。也能够在抗蚀剂的曝光部分或者未曝光部分已经被去除的点处，或者在诸如刻蚀等图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种情况限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能，但是仍旧可以提供有用的信息。
精确光刻的关键要素是校准单独的光刻设备的能力。除了影响整个衬底区域的一般参数之外，绘制和模型化横跨衬底区域的单独的设备的误差“印记”是已知的。该印记可以在聚焦、剂量和/或对准的方面上被建立，其可以在曝光期间用于校正设备的特性，因此实现更精确地图案化。
对设备的聚焦和重叠(层至层对准)一致性的改进最近已经通过申请人的BaselinerTM扫描器稳定性模块实现，从而得到对于给定的特征尺寸和芯片应用的经过优化的过程窗口，使得能够继续产生更小的更先进的芯片。在优选的实施例中，扫描器稳定性模块自动地每天将系统朝向预定的基准线重新设置。为此，它通过使用度量工具获取了从监控晶片获得的标准测量结果。监控晶片通过使用包含特定的散射仪标识的特定的掩模版而被曝光。根据那天的测量，扫描器稳定性模块确定系统已经从其基线漂移了多远。它之后计算晶片级重叠和聚焦校正组。光刻系统之后将这些校正组转换成针对随后生产的晶片上的每一曝光的特定校正。
图3显示根据本发明的实施例的包含扫描器稳定性模块500的整个光刻术和度量方法(例如，实质上是在服务器上运行的应用程序)。所显示的是三个主要过程控制回路。第一回路提供使用扫描器稳定性模块500和监控晶片的局部扫描器控制。已经被曝光以设定对于聚焦和重叠的基线参数的监控晶片505被显示从主光刻单元510通过。在后面的时刻处，度量单元515读取这些基线参数，其之后被扫描器稳定性模块500译出，以便计算校正程序用于提供扫描器反馈550，该扫描器反馈被传递至主光刻单元510，且在进行另外的曝光时被使用。
第二(APC)回路是用于产品内的局部扫描器控制(确定聚焦、剂量和重叠)。经过曝光的产品晶片520被传递至度量单元515，在度量单元515中，关于临界尺寸、侧壁角以及重叠的信息被确定且被传递至高级过程控制(APC)模块525。这一数据也被传递至扫描器稳定性模块500。在制造执行系统(MES)535接管之前进行过程校正540，从而提供对与扫描器稳定性模块500通信的主光刻单元510的扫描器控制。
第三回路是允许度量集成到第二APC回路(例如对于双重图案化)中。蚀刻后的晶片530被传递至度量单元515，该度量单元515将从晶片读取的关于临界尺寸、侧壁角以及重叠的信息再次传递至高级过程控制(APC)模块。所述回路以与第二回路相同的方式继续。
场内误差的校正
图4示意性地示出根据本发明的实施例的在图1的光刻设备中曝光衬底W上的一个场F的扫描操作。衬底W和掩模MA被在透视图中看到，且照射源IL在它们上方和投影系统PS在它们之间。掩模MA承载透明图案F’，其是待施加到衬底W上的一个场F上的图案的放大形式。照射源IL呈现出辐射狭缝S’，在Y方向上不足够大以覆盖区域F’，但是在X方向上足够宽。为了曝光整个场，掩模MA被移动通过狭缝S’的区域，以将对应的狭缝面积S投影到衬底场F上。这些移动由大的箭头来示出。
概念上讲，仍然足以认为衬底是静止的，而图案化的狭缝S在衬底之上沿Y方向的相反方向通过，如由视图的右侧的示意平面细节显示的。具有长度L的狭缝被以在场F上方的曝光速度Vexp移动。
根据上文讨论的校准结果和测量，投影系统PS的参数和控制设定点被在曝光之前调整，以确保狭缝内的扭曲在整个曝光中是恒定的。虽然上文讨论的校准和校正方法可以补偿光刻过程中的相对的静态误差和扭曲，但是发明人还认识到，扫描类型的光刻设备中的重叠的精确度可能受每个场曝光期间内的动态效应的限制。特定参数(例如聚焦)被贯穿扫描移动动态地控制，以在所述场上保持优化的、均一的图案化品质。其它动态误差，诸如扭曲的场内变化，未在当前的机构中被具体地解决。
在图5(a)和(b)中示出了根据本发明的实施例的两种类型的场内扭曲。每个视图显示出与理想的矩形场F(虚线的)相对照的已扭曲的场F’。在这种情形中，扭曲表示狭缝内与名义值的偏差，其不能通过动态地调整掩模版和晶片平台的偏移和旋转(水平移动)来校正。如果在扫描期间这种扭曲变化，那么重叠精度将在场F内的不同位置之间变化。在这种情形中，不可以通过静态地调整的透镜完全地校正这种效应。在图5(a)中显示的情形在X方向上的扭曲在扫描期间变化的(在Y方向上变化)情形中产生。图5(b)中显示的情形表示Y方向上的非线性扭曲，其也在扫描期间变化。在X-Y平面中一些类型的场内扭曲可以通过诸如场内高阶过程校正等已知技术来校正，但是仅提及的所述类型是不能被调整的扭曲的示例。在真实的设备中，将有多种类型的扭曲的组合，仅其中的一些类型的扭曲可以通过已知的技术或通过已有的手段来校正。
这些场内扭曲可能具有各种原因。作为一个示例，成像辐射对掩模版和/或衬底的动态加热作用可能在一个或两个方向上、在扫描开始和结束之间引起局部尺寸变化。在掩模版MA的膨胀超过衬底W时，形成在衬底上的图案可能与理想的图案相比被放大。如果衬底的膨胀大于掩模板，那么所形成的图案将与所述理想的图案相比被减小。在投影系统PS内的加热也可能导致扭曲。本领域技术人员将理解，掩模版和晶片加热效应在此处仅被表示为可以引起这种扭曲的示例。当然，也可以是这种扭曲的其它来源(例如掩模版夹持和透镜移动等)。此处描述的校正性机构能够独立于造成扭曲的根源来校正这些效应。
为了改善对这些场内扭曲的校正和获得横跨每个场F的更均一的性能，在此提出在投影系统PS中的一个或更多的光学元件上强加额外的移动，以便在其扫描运动期间改变其成像性质。为了示出其，在图4中示意性地显示了影响投影系统的场内校正功能ICF。该功能表示在控制单元LACU的影响下对投影系统行为的修改。可以通过针对场内校正功能具体地强加额外的可变化的光学元件来实施所述修改。可替代地，通过对现有的控制功能的适合的修改来实施场内校正功能。在实际的设备中，通过在单元LACU和其子系统的控制下由致动器来设定和调整光学系统的许多参数，以便实施由制造执行系统MES指示的功能。通过修改所述单元LACU的编程来在扫描操作期间执行额外的移动或经过修改的移动，可以实施场内校正功能来减小场内扭曲。在已知的投影系统中的致动器可以提供扫描之间的调整，但是不是在实际扫描期间的动态移动。在这种情形中，致动器还可能需要在应用新的技术之前进行修改。如果控制系统已经能够提供对光学元件的场内控制，那么可以仅通过对控制系统重新编程来实施改善的校正。
可以移动不同的光学元件以校正不同类型的扭曲，诸如在图5(a)和(b)中显示的。可替代地，相同的元件可以以不同的方式移动，以实现各种期望的效果。可以在独立的元件的水平上在控制系统中描述场内校正，或可以优选规定投影系统的特定的全局设定点(诸如在一个或其它维度上的放大率)应当在曝光期间变化。在后一情形中，校正移动可以以Mag(X)的项表达成Y的函数。之后，投影系统PS的控制系统将决定使用哪一致动器，用于补偿这种效应。
校正还可以通过组合投影系统内的移动与掩模版(图案形成装置M)和/或衬底(晶片平台WS)的移动来实现，这是因为我们可能通过移动透镜元件引入其它负面影响，该负面影响较容易校正。通过提供对许多自由度的控制，场内校正可以在不引入诸如负面效应的其它扭曲的情形下被实现。尤其是，且如在平行专利申请(申请人编号P-3589.000)中描述的，还提出在掩模版平台的移动轮廓上施加修正。尤其是，用于沿着一个或更多的轴线控制掩模版方向和位置的设定点可以被编程，以便在扫描中随着Y位置变化。已知的场内高阶过程校正仅采用平面内移动，该平面内移动是在X-Y平面((X，Y，Rz))内的移动。发明人已经认识到，通过在扫描操作期间施加经过修正的平面外的移动，可以校正额外的场内扭曲。在这种情形中，平面外的移动意味着具有竖直分量的移动，诸如Z、Rx和Ry移动。
在扫描期间调整掩模版和晶片平台的竖直移动轮廓(在Z、Rx和Ry上)可以以不能通过仅水平地移动掩模版和晶片平台来实现的方式在给定的Y位置处关于X改变有效的水平扭曲。此外，这些移动可以结合投影系统内的一个元件或多个元件的场内移动来使用，以便优化横跨每个场的性能。在任何或所有的竖直自由度上且可选地一些或所有水平自由度上施加校正移动，所施加的校正移动不仅在掩模版(图案形成装置)上而且还在衬底台上。
在术语“高度”和“竖直”被用于表示诸如掩模版和/或衬底等部件的Z轴线位置的情况下，应当理解，这不必表示关于地面或重力的高度。在系统内的这些部件中的一者或两者不被水平地安装是可行的。在这种情形中“高度”应当被理解成表示大体垂直于部件的平面的任何位移或平行于投影系统的光轴的位移。光轴不需要是直线，尤其是在具有反射式光学元件的系统中。然而，术语“竖直”的含义可以被本领域技术人员轻易地理解。
为了获得期望的校正轮廓或调整，场内扭曲的印记应当通过被所述设备曝光的样品的测量和/或预测模型化来获得。在掩模版和/或衬底的加热被察觉到引起场内误差时，例如已知，软件的应用程序用于在衬底曝光序列期间对加热效应模型化且用于生成对曝光参数的校正，以补偿在不同时刻所述设备的不同部分、掩模版和衬底的膨胀和收缩。这些软件应用程序可以被扩展用于预测每一扫描中的扭曲变化，且因此生成实施场内校正所需的经过修正的移动轮廓。在从实际的样品测量所述扭曲时，所得的被计算的校正可以被应用，而不管误差的原因是什么。在使用模型化时，当然，场内扭曲的每一原因应当被模型化，且组合的误差应当在计算校正时被考虑。在实际的系统中，将通常使用测量和预测模型化的组合。
场内校正参数可能在场之间是相同的，或者它们自身可能针对于衬底上的特定场位置是特定的，或对于特定类型的场(上扫描、下扫描、边缘场、非边缘场等)是特定的。校正移动可以是通过简单的开始值和结束值规定的线性移动，或他们可以根据所需要的扭曲的形式和校正精度是更高阶的移动。
总之，光刻设备被控制成，通过在扫描期间施加移动到投影系统中的一个或更多的元件(例如，透镜)来校正场内扭曲，使得水平扭曲也变化。透镜的移动可以被实现(图案形成装置或掩模版在此处被认为是光学系统的元件，该光学系统还包括投影系统和衬底)。
图6是根据本发明的实施例的概括上述的方法的流程图。在步骤600处，加载对于该光刻设备的特定校正参数，使用其实施校正测量和模型过程。作为示例，可以采用稳定性模块，该稳定性模块开发了BaselinerTM方法。另外，然而，场内校正参数被包含。在步骤602处，掩模版被加载到光刻设备中。公知地，这一步骤包括加载用于以适合于所述特定的掩模版的方式控制图案形成过程的许多参数。这些参数被称作为“条件手段(recipe)”。步骤600、602可以同时或以不同的次序进行。通常，在一批次(即一批晶片)之前或在开始一批次时的同时加载参数。例如可以通过模型化(步骤603)和/或通过来自测量的反馈来提供场内校正参数，如下文所讨论的。
在步骤604处，晶片被加载到衬底台WS上且被测量用于对准。在步骤606处，曝光序列开始。贯穿所述过程，应用对于所述设备的特定校正(步骤606a)。在场之间，以传统的方式施加校正，以补偿场内变化(步骤606b)。在每一场内，场内校正被施加(步骤606c)，例如通过对掩模版平台高度和倾斜设定点的控制。
在曝光之后，可以在整个衬底上测量重叠性能，还可以测量场内和场间变化，步骤608。可选地，可以使用测量的场内误差来调整随后的曝光的场内校正参数。
光刻设备控制单元LACU
应当理解，根据本发明的实施例，在之前的实施例中的光刻控制单元LACU可以基于如图7显示的计算机组件。计算机组件可以是成根据本发明的组件的实施例中的控制单元的形式的专门的计算机，或可替代地是控制光刻设备的中央计算机。计算机组件可以布置成用于加载包括计算机可执行编码的计算机程序产品。这可以使得在下载计算机程序产品时计算机组件实施根据上述的方法的光刻设备的新的操作。
连接至处理器1227的存储器1229可以包括诸多存储器部件，例如硬盘1231、只读存储器(ROM)1262、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)1263、随机存取存储器(RAM)1264。不是上述的所有存储器部件都要出现。此外，不需要上述的存储器部件物理地靠近处理器1227或彼此靠近。它们可以定位成离开一距离。
处理器1227还可以连接至一些类型的用户接口，例如键盘1265或鼠标1266。触摸屏、轨迹球、言语转换器或其它本领域技术人员已知的接口也可以被使用。
处理器1227可以连接至读取单元1267，其被布置成从数据载体读取数据，例如成计算机可读编码的形式，和在一些情况下在数据载体上存储数据，例如可移除盘1268或CDROM 1269。另外可以使用本领域技术人员已知的DVD或其它数据载体。
处理器1227还可以连接至打印机1270以在纸张上印出输出数据以及连接至显示器1271，例如监控器或LCD(液晶显示器)或本领域技术人员已知的任何其它类型的显示器。
处理器1227可以通过负责输入/输出(I/O)的发送器/接收器1273连接至通信网络1272，例如公共开关电话网络(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。处理器1227可以布置成经由通信网络1272与其它通信系统通信。在本发明的实施例中，外部计算机(未显示)，例如操作者的个人计算机可以经由通信网络1272登录处理器1227。
处理器1227可以被实施为独立的系统或为多个并行地操作的处理单元，其中每一处理单元布置成执行较大的程序的子任务。处理单元还可以被分割成一个或更多的具有多个子处理单元的主处理器单元。处理器1227的一些处理单元可以甚至定位成远离其它处理单元一距离和经由通信网络1272进行通信。在光刻设备外部的分离的处理单元可以被使用，例如用于实施扫描器稳定模块500、先进过程控制(APC)模块525以及制造执行系统(MES)。这些处理单元可以具有相同的整体构造，如此处所示出的。
观察到，尽管在视图中的所有连接被显示成物理连接，但是这些连接中的一个或更多个可以被制成无线连接。它们仅要显示“被连接的”单元被布置成以某种方式彼此通信。计算机系统可以是具有模拟和/或数字和/或软件技术的任何信号处理系统，布置成执行此处讨论的功能。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC(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，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“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，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其它应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，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、355、248、193、157或126nm的波长)或极紫外(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。
在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学构件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。分立的程序产品可以被提供，例如用于控制探针的射入频率和用于呈现和分析测量结果。
应该理解，具体描述部分而不是发明内容和摘要部分是用于解释权利要求的。发明内容和摘要部分可以给出发明人预期的本发明的一个或多个但不是全部的实施例，并因此不应以任何方式限制本发明和所附的权利要求。
上面通过表示具体功能及其之间的关系的功能组合存储块描述了本发明。为了描述方便，这里已经任意地限定了这些功能组合存储块的边界。可以限定其他边界，只要可以正确地执行具体的功能及其关系。
具体实施例的前述描述将充分揭示本发明的总的性质，以至于在不脱离本发明的总的构思的情况下，其他的性质可以通过应用本领域技术人员的知识对这些具体实施例的不同的应用容易地修改和/或适应，而不需要过多的实验。因此，基于此处给出的教导和启示，这些适应和修改是在公开的实施例的等价物的范围和含义之内的。可以理解，这里所用的术语或措词是为了描述而不是限定，使得目前的说明书的术语或措词将通过本领域技术人员根据教导和启示进行解释。
本发明的覆盖度和范围不应该受到上述的示例性实施例的限制，而应该仅通过随附的权利要求及其等同物进行限定。

Claims (30)

1.一种将图案从图案形成装置转移到衬底的连续部分上的光刻设备，所述光刻设备包括：
照射系统，配置成调节辐射束；
支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以形成图案化的辐射束；
衬底台，构造成保持衬底；
投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制系统，用于相对于彼此和相对于所述投影系统移动所述衬底台和所述图案形成装置以实施扫描操作，所述扫描操作包括：通过辐射束扫描图案形成装置且同时同步地通过图案化的辐射束扫描衬底，以便施加图案至衬底上的期望部分，
其中，所述控制系统布置成在所述扫描操作期间造成投影系统的一个或更多的性质的校正性变化，以便补偿在所述扫描操作期间变化的扭曲效应。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述控制系统布置成在所述扫描操作期间移动投影系统中的一个或更多的光学元件，以便在扫描操作期间在一个或更多的维度上改变投影系统的放大性质。
3.根据权利要求2所述的光刻设备，其中所述光学元件的移动被通过所述控制系统在扫描操作期间修正用于确定投影系统中的水平扭曲的控制参数来间接地实现。
4.根据权利要求1、2或3所述的光刻设备，其中将所述图案形成装置、所述投影系统和所述衬底一起看作成具有限定竖直方向的光轴的光学系统，且所述光学系统将所述图案形成装置和衬底名叉上布置在各自的水平面中，所述控制系统还布置成使得在每一扫描操作期间在所述投影系统的外面的所述光学系统的一个或更多的元件的校正性移动，且其中所述校正性移动包括平面外移动，所述控制系统由此补偿场内平面内的扭曲效应，该场内平面内的扭曲效应不能仅通过图案形成装置和衬底支撑结构的平面内的移动来校正。
5.根据权利要求4所述的光刻设备，其中所述控制系统能够操作以在所述扫描操作期间控制所述图案形成装置支撑结构和衬底台中的至少一个，用于实现所述校正性移动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光刻设备，还包括：
用于测量图案化的衬底的参数的测量设备，
用于分析所测量的参数以识别作为扫描移动的特性的衬底部分内的图案化误差的变化的数据处理设备，以及
用于计算所述校正性变化和可选地所述校正性移动的参数的数据处理设备。
7.一种器件制造方法，所述方法包括将图案化的辐射束投影到衬底的连续部分上，其中，照射系统配置成调节辐射束；支撑结构构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以形成图案化的辐射束；衬底台被提供以保持衬底；和投影系统配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，
其中，所述衬底的每一部分通过场扫描操作来形成图案，在所述场扫描操作中所述衬底台和所述图案形成装置被相对于彼此和相对于所述投影系统移动，以便通过辐射束扫描图案形成装置且同时同步地通过图案化的辐射束扫描衬底，以便施加图案至衬底上的期望部分，和
其中，所述投影系统在所述场扫描操作期间被控制成实施在投影系统的一个或更多的性质上的校正性变化，以便补偿在所述扫描操作期间变化的扭曲效应。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述控制系统布置成在所述扫描操作期间移动投影中的一个或更多的光学元件，以便在扫描操作期间在一个或更多的维度系统上改变投影系统的放大性质。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述光学元件的移动被通过在扫描操作期间修正用于确定投影系统中的水平扭曲的控制参数间接地实现。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其中将所述图案形成装置、所述投影系统和所述衬底一起看作成具有限定竖直方向的光轴的光学系统，且所述光学系统将所述图案形成装置和衬底名义上布置成在各自的水平面中，所述方法还包括造成在每一扫描操作期间在所述投影系统的外面的所述光学系统的一个或更多的元件的校正性移动，且其中所述校正性移动包括平面外移动，以便补偿场内平面内的扭曲效应，该场内平面内的扭曲效应不能仅通过图案形成装置和衬底支撑结构的平面内的移动来校正。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述校正性移动包括在所述场扫描操作期间竖直地移动和倾斜所述图案形成装置支撑结构和衬底支撑结构中的一个。
12.根据权利要求7、8、9、10或11所述的方法，还包括：
测量图案化的衬底的参数，
分析所测量的参数以识别作为扫描操作的特性的衬底部分内的图案化误差的变化，以及
计算所述校正性变化和可选地所述校正性移动的参数。
13.一种数据处理设备，所述数据处理设备布置成实施根据权利要求12所述的方法中的分析步骤和计算步骤。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含用于控制光刻设备在根据权利要求7-12中任一项所述的器件制造方法中操作的一个或更多的机器可读指令序列，所述指令适合于控制具有所述校正性变化和可选地所述校正性移动的所述场扫描操作。
15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含用于控制计算机系统以实施根据权利要求13所述的数据处理设备的一个或更多的机器可读指令序列。
16.一种光刻设备，所述光刻设备包括：
照射系统，配置成调节辐射束；
支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以形成图案化的辐射束；
衬底台，构造成保持衬底；
投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制系统，用于相对于彼此和相对于所述投影系统移动所述衬底台和所述图案形成装置以实施扫描操作，所述扫描操作包括通过辐射束扫描图案形成装置且同时同步地通过图案化的辐射束扫描衬底，以便施加图案至衬底上的期望部分，
其中，所述控制系统布置成在所述扫描操作期间导致投影系统的一个或更多的性质的校正性变化，以便补偿在所述扫描操作期间变化的扭曲效应。
17.根据权利要求16所述的光刻设备，其中所述控制系统配置成在所述扫描操作期间移动投影系统中的一个或更多的光学元件，以便在扫描操作期间在一个或更多的维度上改变投影系统的放大性质。
18.根据权利要求17所述的光刻设备，其中所述光学元件的移动被通过所述控制系统在扫描操作期间修正用于确定投影系统中的水平扭曲的控制参数间接地实现。
19.根据权利要求16所述的光刻设备，其中将所述图案形成装置、所述投影系统和所述衬底一起看作成具有限定竖直方向的光轴的光学系统，且所述光学系统将所述图案形成装置和衬底名义上布置在各自的水平面中，所述控制系统还配置成造成在每一扫描操作期间在所述投影系统的外面的所述光学系统的一个或更多的元件的校正性移动，且其中所述校正性移动包括平面外移动，所述控制系统由此补偿场内平面内的扭曲效应，该场内平面内的扭曲效应不能仅通过图案形成装置和衬底支撑结构的平面内的移动来校正。
20.根据权利要求19所述的光刻设备，其中所述控制系统配置成在扫描操作期间控制所述图案形成装置支撑结构和衬底台中的至少一个，用于实现所述校正性移动。
21.根据权利要求16所述的光刻设备，还包括：
用于测量图案化的衬底的参数的测量设备，
用于分析所测量的参数以识别作为扫描移动的特性的衬底部分内的图案化误差的变化的数据处理设备，以及
用于计算所述校正性变化和可选地所述校正性移动的参数的数据处理设备。
22.一种器件制造方法，所述方法包括步骤：
将图案化的辐射束投影到衬底的连续部分上，其中，照射系统配置成调节辐射束；
支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以形成图案化的辐射束；
固定衬底；和
将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，
其中，所述衬底的每一部分通过场扫描操作来形成图案，在所述场扫描操作中所述衬底台和所述图案形成装置被相对于彼此和相对于所述投影系统移动，以便通过辐射束扫描图案形成装置且同时同步地通过图案化的辐射束扫描衬底，以便施加图案至衬底上的期望部分，和
其中，所述投影系统被配置成在所述场扫描操作期间实施在投影系统的一个或更多的性质上的校正性变化，以便补偿在所述扫描操作期间变化的扭曲效应。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述控制系统配置成移动投影中的一个或更多的光学元件，以便在扫描操作期间在一个或更多的维度系统上改变投影系统的放大性质。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述光学元件的移动基于在扫描操作期间修正用于确定投影系统中的水平扭曲的控制参数。
25.根据权利要求22所述的方法，其中将所述图案形成装置、所述投影系统和所述衬底一起看作成具有限定竖直方向的光轴的光学系统，且所述光学系统将所述图案形成装置和衬底名义上布置在各自的水平面中，所述方法还包括造成在每一扫描操作期间在所述投影系统的外面的所述光学系统的一个或更多的元件的校正性移动，且其中所述校正性移动包括平面外移动，以便补偿场内平面内的扭曲效应，该场内平面内的扭曲效应不能仅通过图案形成装置和衬底支撑结构的平面内的移动来校正。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述校正性移动包括在所述场扫描操作期间竖直地移动和倾斜所述图案形成装置支撑结构和衬底支撑结构中的一个。
27.根据权利要求22所述的方法，还包括：
测量图案化的衬底的参数，
分析所测量的参数以识别作为扫描操作的特性的衬底部分内的图案化误差的变化，以及
计算所述校正性变化和可选地所述校正性移动的参数。
28.一种数据处理设备，所述数据处理设备布置成实施根据权利要求27所述的方法中的分析步骤和计算步骤。
29.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含用于控制光刻设备在根据权利要求22所述的器件制造方法中操作的一个或更多的机器可读指令序列，所述指令适合于控制具有所述校正性变化和可选地所述校正性移动的所述场扫描操作。
30.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含用于控制计算机系统以实施根据权利要求28所述的数据处理设备的一个或更多的机器可读指令序列。
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