CN104081283A - 具有用于测量衬底台的位置的计量系统的光刻装置 - Google Patents
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Abstract
一种光刻装置,包括用于容纳衬底的衬底台;用于将图案成像到衬底上的投影系统;以及用于测量衬底台相对于投影系统的位置的计量系统。计量系统包括连接至投影系统的计量框架,相对于计量框架静止定位的栅格,以及面向栅格的用于测量衬底台相对于栅格的位置且连接至衬底台的编码器。计量框架具有方向朝向衬底台的表面,并且该表面已经例如通过写或刻蚀被配置以便形成所述栅格。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求在2012年1月30日申请的美国临时申请61/592,243的权益,并且通过引用方式将其整体并入于此。
技术领域
本发明涉及具有用于测量衬底台的位置的计量系统的光刻装置。
背景技术
光刻装置是将期待的图案应用到衬底上(通常到衬底的目标部分上)的机器。光刻装置可以被用在例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下,备选地其被称为掩模或光罩的构图设备可以被使用用于生成要形成在IC的单独层上的电路图案。这种图案可以被转移到衬底(如硅晶片)上的目标部分(如包括管芯的一部分、一个或几个管芯)上。图案的转移通常是经由成像到在衬底上提供的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上。一般而言,单个衬底会包含连续构图的相邻目标部分的网络。常规的光刻装置包括其中通过一次使整个图案曝光到目标部分上来照射每个目标部分的所谓的步进机,和其中通过用辐射束以给定的方向(“扫描”方向)扫描所述图案同时平行或反平行于该方向同步扫描衬底来照射每个目标部分的所谓的扫描器。还可以通过将图案印到衬底上来将图案从构图器件转移至衬底。
在光刻装置内,可能重要的是,可移动物品(如衬底台)相对于参考位置(例如投影系统)的位置可以由计量系统以高精度测量。为了这个目的计量框架可以被连接至投影系统的至少一部分以提供参考。参考栅格板可以被安装到计量框架并且栅格板可以被安装至衬底台的编码器使用以测量衬底台的位置。栅格板可能对于由移动的衬底台造成的湍流引起的振动是敏感的。
发明内容
期望提供改进的计量系统。
本发明的实施例涉及光刻装置,包括用于容纳衬底的衬底台,用于将图案成像到衬底上的投影系统,以及用于测量衬底台相对于投影系统的位置的计量系统。计量系统包括连接至投影系统的计量框架,相对于计量框架静止定位的栅格,以及用于测量衬底台相对于栅格的位置的、连接至衬底台并且面向栅格的编码器。计量框架具有定向为朝向衬底台的表面,并且该表面已经被配置以便形成栅格。
栅格通过如写或蚀刻的方式来形成。本领域知道通过例如涉及化学刻蚀、利用离子束的物理刻蚀、利用激光束的写(即刻)等的光刻技术的方式在基础材料的表面上形成栅格或光栅。
本发明的光刻装置的实施例进一步包括:用于测量计量框架的热致形变的形变测量系统,以及用于调整计量系统以便补偿计量框架的热致形变的调整系统。
由于栅格与计量框架功能和实体集成,一般而言,计量框架的热致形变会造成栅格的对应形变,从而如测得的那样讲影响衬底台相对于投影系统的位置。据此,要注意减小热效应对所测量的位置的影响。
在光刻装置的实施例中,调整系统包括依赖于由形变测量系统测量的热致形变而控制计量框架的温度的温度控制系统。例如,计量框架在计量框架的内部中设置有用于引导两相流体(如二氧化碳)的通道。温度控制系统可操作用于控制两相流体的压力从而控制计量框架与在通道中的两相流体之间的热传递。
通过直接在计量框架的表面上提供参考栅格,参考栅格可以对由例如移动的衬底台造成的湍流不那么敏感,因为计量框架可以比栅格板更坚硬并且更重,并且因此对于干扰力不那么敏感。
本发明的进一步的特征和优点,以及本发明的各种实施例的结构和操作,下面参考附图被详细描述。要注意的是,本发明不限于本文所描述的具体实施例。这些实施例仅以说明性目的呈现于此。基于本文所包含的教导,另外的实施例对于相关领域技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
并入本文中的并且形成说明书一部分的附图图示了本发明,并且与说明书一起,进一步用于解释本发明的原理并且使得相关领域技术人员能够制造和使用本发明。
图1描绘了根据本发明实施例的用于使用计量框架的光刻装置。
图2描绘了根据现有技术的计量框架。
图3描绘了根据实施例的计量框架。
图4描绘了根据又一实施例的计量框架。
当结合附图的时候,根据下面阐述的详细描述本发明的特征和优点将变得更加显而易见,其中自始至终同样的附图标记标识对应元件。在附图中,相似的附图标记一般指示同一的、功能相似、和/或结构相似的元件。其中元件首次出现的附图由在对应附图标记中最左边的一个或多个数字来指示。
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多个实施例。公开的一个或多个实施例仅仅示例说明本发明。本发明的范围不限于公开的一个或多个实施例。本发明由所附的权力要求限定。
所描述的一个或多个实施例、以及在说明书中提及“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等指示所描述的一个或多个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一定包括该特定的特征、结构、或特性。而且,这些短语不必指相同的实施例。另外,在结合实施例描述特定的特征、结构、或特性的时候,要理解的是,无论是否明确描述过,结合其它实施例实现这些特征、结构、或特性在本领域技术人员的知识范围内。
本发明的实施例可以以硬件,固件,软件或其任意组合来实现。本发明的实施例还可以被实现为存储在可以由一个或多个处理器读出和执行的机器可读介质上的指令。机器可读介质可以包括任何用于以由机器(如计算设备)可读的形式存储或发送信息的机制。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;光存储介质;闪存存储器设备;电的、光的、声的或其它形式的传播信号(如载波、红外信号、数字信号等),以及其它。另外,固件、软件、例程、指令可以在本文中被描述为执行特定的动作。然而,应当理解的是,这些描述仅仅是为了方便并且这些动作实际上由计算设备、处理器、控制器、或执行固件、软件、例程、指令等的其它设备产生。
然而在更加详细地描述这些实施例之前,给出其中本发明的实施例可以被实现的示例是有益的。
图1示意性描绘了根据本发明的一个实施例的光刻装置。装置包括被配置用于调节辐射束B(如UV辐射或任何其它适当的辐射)的照明系统(照射器)IL,被构造用于支撑构图器件(如掩模)MA并且连接至被配置用于根据特定的参数精确定位所述构图器件的第一定位设备PM的掩模支撑结构(如掩模台)MT。装置还包括衬底台(如晶片台)WT或“衬底支撑”,其被构造用于保持衬底(如抗蚀剂覆盖的晶片)W并且连接至被配置用于根据特定的参数精确定位所述衬底的第二定位设备PW。装置进一步包括投影系统(如折射投影透镜系统)PS,其被配置用于将由构图设备MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(如包括一个或多个管芯)上。
照明系统可以包括用于引导、成形、或控制辐射的各种类型的光学部件,诸如折射的、反射的、磁的、电磁的、静电的或其它类型的光学部件,或者其任意组合。
掩模支撑结构支撑构图器件(即承受其重量)。它以取决于构图器件的定向、光刻装置的设计、以及诸如例如是否构图器件被保持在真空环境中之类的其它条件的方式来保持构图器件。掩模支撑结构可以使用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持构图器件。掩模支撑结构可以是例如其可以根据需要固定或可移动的框架或台。掩模支撑结构可以确保构图器件在例如相对于投影系统期待的位置。在本文中任何术语“光罩”或“掩模”的使用可以被认为与更加一般性的术语“构图器件”同义。
在本文中使用的术语“构图器件”应该被广泛地理解为参照任何可以被使用以将其横截面中的图案赋予至辐射束以便在衬底的目标部分中创造图案的器件。应当注意的是,被赋予至辐射束的图案可以不完全对应在衬底的目标部分中的期待的图案,例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。一般,赋予至辐射束的图案会对应在目标部分中正被创造的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。
构图器件可以是透射式的或反射式的。构图设备的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD板。掩模在光刻中是众所周知的,并且包括诸如二进制、交替相移、和衰减相移、以及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,其中每个小反射镜可以单独倾斜以便以不同的方向反射进入的辐射束。倾斜的反射镜在被反射镜矩阵反射的辐射束中赋予了图案。
在本文中使用的术语“投影系统”应该被广泛地理解为包含适合用于正被使用的曝光辐射、或者用于诸如浸液的使用或真空的使用之类的其它因素的任何类型的投影系统,包括折射的、反射的、反射折射的、磁的、电磁的和静电光学系统、或其任意组合的投影系统,。在本文中任何术语“投影透镜”的使用可以被认为与更加一般性的术语“投影系统”同义。
如这里描绘的,装置是透射类型的(如采用透射掩模)。备选地,装置可以是反射类型的(如采用如上面提及的可编程反射镜阵列的类型,或者采用反射掩模)。
光刻装置可以是具有两个(两级)或多个衬底台或者“衬底支撑”(和/或两个或多个掩模台或者“掩模支撑”)的类型。在这样的“多级”机器中,附加的台或支撑可以并行使用,或者可以在一个或多个台或支撑上执行预备步骤同时一个或多个其它台或支撑正被使用用于曝光。
光刻装置还可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对高的折射率的液体(如水)覆盖以便填满投影系统与衬底之间的空间的类型。浸液还可以应用到光刻装置中的其它空间,例如掩模与投影系统之间。浸没技术可以被使用用于增加投影系统的数值孔径。如本文中所使用的术语“浸没”并不意味着结构(诸如衬底)必须被浸没在液体中,而是仅表示在曝光期间液体定位在投影系统与衬底之间。
参照图1,照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如在源是准分子激光的时候,源和光刻装置可以是分开的实体。在这些情况下,不认为源形成光刻装置的一部分并且辐射束借助于包括例如适当的引导反射镜和/或扩束器的束递送系统BD从源SO被传输至照射器IL。在其它情况下,源可以是光刻装置的一体部分(例如在源是汞灯的时候)。源SO和照射器IL,与束递送系统BD一起(如果需要的话),可以被称为辐射系统。
照射器IL可以包括被配置用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD。一般,在照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向分量(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)可以被调整。此外,照射器IL可以包括各种其它部件,诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以被使用用于调节辐射束,以在其横截面中具有期待的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在保持在掩模支撑结构(如掩模台MT)上的构图器件(如掩模MA)上,并且由构图器件来形成图案。已经穿过掩模MA之后,辐射束B传输通过将束聚焦到衬底W的目标部分C上的投影系统PS。借助于第二定位设备PW和位置传感器IF(如干涉测量器件、线性编码器或电容传感器),衬底台WT可以被精确地移动,如,以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地,第一定位设备PM和另一个位置传感器(其未明确描绘在图1中)可以被使用用于相对于辐射束B的路径精确定位掩模MA,如,在从掩模库的机械获取之后,或在扫描期间。一般而言,掩模台MT的移动可以借助于形成第一定位设备PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现。类似地,衬底台WT或“衬底支撑”的移动可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进机的情况下(与扫描器相对),掩模台MT可以仅连接至短行程致动器或固定。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标志Ml、M2和衬底对准标志PI、P2来对准。尽管所示出的衬底对准标志占据专用的目标部分,但是它们可以定位在目标部分之间的空间中(这些被称为划片对准标志)。类似地,在其中多于一个的管芯被提供在掩模MA上的情况下,掩模对准标志可以定位在管芯之间。
描绘的装置可以在以下模式的至少一个中使用:
1.在步进模式中,掩模台MT或“掩模支撑”和衬底台WT或“衬底支撑”基本上保持静止,同时赋予至辐射束的整个图案被一次投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑”然后沿X和/或Y方向移位,使得不同的目标部分C可以被曝光。在步进模式中,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。
2.在扫描模式中,掩模台MT或“掩模支撑”和衬底台WT或“衬底支撑”被同步扫描,同时赋予至辐射束的图案被投影到目标部分C上(即单个动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑”相对于掩模台MT或“掩模支撑”的速度和方向可以由投影系统PS的放大率(缩小率)和成像反转特性来确定。在扫描模式中,曝光场的最大尺寸限制了在单个动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向),然而扫描运动的长度确定目标部分的高度(沿扫描方向)。
3.在另一种模式中,掩模台MT或“掩模支撑”基本上保持静止从而保持可编程构图器件,并且衬底台WT或“衬底支撑”被移动或扫描同时赋予至辐射束的图案被投影到目标部分C上。在这种模式中,一般采用脉冲辐射源并且在扫描期间在衬底台WT或“衬底支撑”的每次移动之后或在连续辐射脉冲之间,可编程构图器件根据需要而被更新。这种模式的操作可以容易地被应用于利用诸如上面提到的可编程反射镜阵列的类型之类的可编程构图器件的无掩模光刻。
还可以采用对上面描述的模式的组合和/或变化的使用或者完全不同模式的使用。
图2描绘了根据现有技术的计量框架。计量框架MF可以被连接至投影系统(在图1中的PS)的至少一部分以提供相对于投影系统的参考。由ZerodurTM制成的栅格板GP可以被安装到计量框架MF并且栅格GR可以被提供给衬底台(在图1中的WT)的编码器使用以测量衬底台相对于投影系统的位置。备选地,‘栅格板’可以被安装到衬底台WT(在图1中)并且编码器可以被安装到计量框架以测量衬底台相对于计量框架的位置。计量框架MF和栅格板GP可以被安装到彼此,具有在相似的频率范围中的动力学。针对计量框架MF的重要的干扰力可能是流动致的振动,这可能既导致在计量框架MF中的振动问题又导致由于振动问题中的共振安装产生的在栅格板GP中的振动问题。栅格板GP还可能遭受由移动的衬底台造成的湍流引起的振动。阻尼器,例如油阻尼器OD可以被使用用于阻尼在计量框架MF与栅格板GP之间的共振安装中的振动。
图3描绘了根据本发明实施例的计量框架。本发明将计量框架MF和栅格板GP的功能集成到一个结构中。栅格GR被写入到计量框架MF上。栅格可以用在顶部上的保护层来保护。计量框架MF可以由铝或SiSiC制成。SiSiC可以具有更好的硬度性质(即动力学性能)和低至10分之一的CTE(热膨胀的系数)。计量框架MF可以设置有通道CH用于提供温度控制介质给计量框架MF。通道可以靠近计量框架的表面设置以便避免热负载到达计量框架MF的中心。温度控制介质可以是水或者可以是两相冷却介质,例如如更加详细地解释的CO2,通过参考通过引用方式将它们整体并入于此的2011年4月20日申请的、标题“A Two-Phase Cooling System For CoolingA Part Of A Lithographic Apparatus and Cooling Method”、序号61/477,496的美国临时申请,2012年4月17日申请的、标题“ACooling System For Cooling A Part Of A Lithographic Apparatus and ACooling Method”、序号61/587,344的美国临时申请,和标题“ThermalConditioning System For Thermal Conditioning A Part Of ALithographic Apparatus And A Thermal Conditioning Method”、公开号20120267550的美国专利申请。因为有更少的流体的电流流动通过通道,CO2的使用解决了电流流动致的计量框架MF的振动问题。相比于具有现实电流流动的冷却水,CO2的热传递效率高得多。由于利用高的对流质量的显著的冷却和大的冷却面积,铝计量框架MF可以具有低的热敏感性同时它既具有显著的热质量又通过非常高的传导性到达通道。铝计量框架MF可能具有相对高的热膨胀系数并且假设特定的温度上升,框架可能膨胀得相对多。这可以通过阻止温度上升来解决,例如通过使用非具有常高的热传递系数的CO2导致低的毫开尔文的上升。另外可以通过用形变测量系统测量形变来解决或补偿。形变可以由具有包括例如由提供给计量框架的ZerodurTM制成的棒ZB的形变测量系统来测量。棒ZB可以在一个点FF处被固定至计量框架MF的剩余部分并且在另一侧处相对于计量框架的剩余部分可以自由移动。利用传感器(例如电容传感器CS),可以测量ZerodurTM端点与计量框架MF之间的相对移动。为了这个目的电容传感器可以包括被提供给计量框架的第一部分的第一电极和到计量框架的第二部分(如棒ZB)的第二电极,并且电容传感器可以确定电极之间的位移以测量计量框架的形变。测量出的形变可以被使用用于调整计量系统以便补偿计量框架的形变。描绘了在第一方向的两个形变测量系统,但是更多的形变测量系统可以被使用用于测量在多个方向的形变。例如可以测量在垂直于第一方向的第二方向的形变以便也补偿在第二方向的形变。
图4描绘了根据进一步实施例的计量框架。再次,与在图3中相似,利用形变测量系统来测量形变。测量结果可以被转发至可操作连接至形变测量系统的形变控制器DMC。作为测量的形变的函数,被构造并且被编程用于调整在通道组中的两相介质的压力的压力控制系统可以通过调整压力来调整通道组的温度。因为两相介质的非常高的热传递系数,我们可以控制非常小的温度上升以及因此形变。注意,局部热负载的影响可以非常好地由CO2抵消。因为更加局部的热负载的效应导致局部更高的通量,因此两相冷却介质的热传递系数增加,从而抵消热点的影响。计量框架可以设置有多组通道,该多组通道具有它们单独的形变控制器DMC、温度控制系统和形变测量系统的,用于单独控制每组中的温度以在多个自由度下控制计量框架的形变。通道可以被组在一起形成通道组并且每组可以设置有与其自己的形变控制器DMC连接的其自己的温度控制系统。例如,在图4的计量框架中,在计量框架MF的顶端部分中的形变控制器DMC可以被使用用于控制在计量框架的顶端部分中的通道组CH以使形变最小化。
虽然在本文中具体提到的是在IC制造中光刻装置的使用,但是应当理解的是,本文所描述的光刻装置可以有其它应用,诸如集成光学系统的制造、用于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。本领域技术人员应当理解,在这些备选应用的上下文中,在本文中任何术语“晶片”或“管芯”的使用可以被认为分别与更加一般性的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后,在本文中提到的衬底可以在例如轨道(通常将一层抗蚀剂应用到衬底并且使曝光的抗蚀剂显影的工具)、计量工具和/或检查工具中被处理。在可应用的情形中,本文中的公开内容可以被应用到这些和其它衬底处理工具。另外,例如为了创造多层IC,衬底可以被处理多于一次,从而在本文中使用的术语衬底还可以指已经包含多个经处理的层的衬底。
虽然上面具体提到的是在光学光刻上下文中本发明实施例的使用,但是应当理解的是,本发明可以被使用在其它应用(例如压印光刻)中,并且在背景允许的地方,不限于光学光刻。在压印光刻中,在构图器件中的拓扑限定了在衬底上创造的图案。构图器件的拓扑可以被压入到供应给衬底的一层抗蚀剂中,然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合,抗蚀剂被固化。在抗蚀剂被固化之后,构图器件被移出抗蚀剂,从而在其中留下图案。
在本文中使用的术语“辐射”和“束”包含包括紫外(UV)辐射(如具有或约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(如具有在5-20nm范围中的波长)的所有类型的电磁辐射,以及诸如离子束或电子束之类的粒子束。
在背景允许的地方,术语“透镜”可以指各种类型的光学部件的任意一个或组合,包括折射的、反射的、磁的、电磁的和静电的光学部件。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施例,但是应当理解的是,本发明可以实行得与如描述的不同。例如,本发明可以采取计算机程序或数据存储介质的形式,其中计算机程序包含描述如上面公开的方法的机器可读指令的一个或多个序列,数据存储介质(如半导体存储器、磁盘或光盘)具有存储在其中的这样的计算机程序。
上面的描述旨在是说明性的,而非限制性的。因此,对于本领域技术人员将是显而易见的是,可以做出对如描述的本发明的修改,而不脱离下面陈述的权利要求的范围。
要理解的是,具体实施方式部分(而非发明内容和说明书摘要部分)旨在被使用用于解释权力要求。发明内容和说明书摘要部分可以阐述一个或多个而非所有如由发明人预期的本发明的示例性实施例,并且因此,不旨在以任何方式限制本发明和所附权力要求。
借助于功能性构造块图示出具体功能及其关系的实现,上面已经描述了本发明。为了描述上便利,这些功能性构造块的界限已经被随意定义于此。只要指定功能及其关系被适当地执行,可以定义替代界限。
具体实施例的前述描述将如此完全地揭示本发明的一般性质,以至于通过应用在本领域技术范围内的知识,在不脱离本发明的一般概念的情况下,其他人可以容易地修改和/或针对各种应用适用这些具体实施例(无需过多实验)。因此,基于在本文中给出的教导和引导,这些适应和修改落在公开实施例的等价方案的含义和范围内。要理解的是,本文中的措词或术语是为了说明的目的而非限制,因此本说明书的术语或措词要由技术人员根据教导和引导来解释。
本发明的广度和范围不应该由任何上面描述的示例性实施例限制,而是应该仅仅根据以下权利要求和它们的等价物来限定。
Claims (5)
1.一种光刻装置,包括:
用于容纳衬底的衬底台;
用于将图案成像到所述衬底上的投影系统;以及
用于测量所述衬底台相对于所述投影系统的位置的计量系统;
其中:所述计量系统包括:
连接至所述投影系统的计量框架;
相对于所述计量框架静止定位的栅格;以及
连接至所述衬底台并且面向所述栅格的、用于测量所述衬底台相对于所述栅格的位置的编码器;
所述计量框架具有定向为朝向所述衬底台的表面;以及
所述表面已经被配置以便形成所述栅格。
2.根据权利要求1所述的光刻装置,其中所述栅格通过下列中的至少一种方式来形成:
在所述表面上写;以及
对所述表面进行蚀刻。
3.根据权利要求1或2所述的光刻装置,进一步包括:
用于测量所述计量框架的热致形变的形变测量系统;以及
用于调整所述计量系统以便补偿所述计量框架的所述热致形变的调整系统。
4.根据权利要求3所述的光刻装置,其中所述调整系统包括温度控制系统,以依赖于由所述形变测量系统测量的所述热致形变而控制所述计量框架的温度。
5.根据权利要求4所述的光刻装置,其中:
所述计量框架在所述计量框架的内部中设置有用于引导两相流体的通道;以及
所述温度控制系统操作用于控制所述两相流体的压力从而控制所述计量框架与在所述通道中的所述两相流体之间的热传递。
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