CN109478025B - 光刻方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻设备，包括：支撑结构，所述支撑结构被构造成支撑图案形成装置和相关的表膜，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中赋予所述辐射束图案以形成图案化的辐射束；和投影系统，所述投影系统被配置成将所述图案化的辐射束投影至衬底的目标部分上，其中所述支撑结构位于壳体中并且其中压力传感器位于所述壳体中。

Description

光刻方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月21日递交的欧洲申请No.16180548.6的优先权，该欧洲申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种光刻方法，还涉及一种光刻设备。
背景技术
光刻设备是将所需的图案施加至衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可用于集成电路(IC)的制造中。在此情况下，掩模(替代地被称作掩模或掩模版)可用于产生对应于IC的单层的电路图案，且可将此图案成像至具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。一般而言，单个衬底将包含被连续曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过将整个图案一次曝光至目标部分上来辐射每一目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过束扫描图案同时平行或反向平行所述方向同步地扫描衬底来辐射每一目标部分。
常规地，在DUV光刻设备中将表膜附接至掩模。表膜为与掩模的图案分离开几毫米(例如，5毫米)的透射膜。在表膜上接收的污染粒子在相对于掩模的图案的远场中，因此对由光刻设备投影至衬底上的图像的品质没有显著影响。如果不存在表膜，那么污染粒子将位于掩模的图案上且将使图案的部分模糊，由此阻碍了图案被正确地投影至衬底上。因此，表膜在防止污染粒子不利地影响图案由光刻设备至衬底上的投影方面发挥重要作用。
尽管表膜提供有用且有价值的功能，但表膜会造成不期望的副作用，这是因为其自身将对由光刻设备投影至衬底上的图像产生影响。这是因为表膜具有有限的厚度和大于空气的折射率，因此，将造成未垂直地入射于所述表膜上的任何辐射的某些偏转。
例如，期望提供避免或减轻不论是在本文中或是在别处所提出的现有技术的一个或更多个问题的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种光刻设备，包括：支撑结构，所述支撑结构被构造成支撑图案形成装置和相关的表膜，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；和投影系统，所述投影系统被配置成将所述图案化的辐射束投影至衬底的目标部分上，其中所述支撑结构位于壳体中并且其中压力传感器位于所述壳体中。
所述压力传感器允许在扫描移动期间测量所述投影系统与所述表膜之间的环境中的压力变化，且由此允许确定在该移动期间的所述表膜的变形。因此，所述压力变化可用作模型的输入，所述模型提供对所述表膜的变形的准确确定，且该模型又可用于确定补偿所述表膜变形的调整。
所述压力传感器可设置在所述壳体中的开口的任一侧，所述开口位于所述表膜与所述投影系统之间。
多个压力传感器可被沿所述光刻设备的扫描方向设置在所述开口的每一侧上。
可设置一系列压力传感器。
所述一系列压力传感器可被布置为在所述扫描方向上延伸的一个一维阵列。
所述光刻设备还可包括控制器，所述控制器被配置成在扫描曝光期间将调整应用于所述投影系统的透镜以补偿由于表膜的变形而引起的像差，所述表膜的变形由在所述掩模和所述表膜的扫描移动期间在所述投影系统与所述表膜之间的环境中的压力变化造成。
所述控制器可使用压力模型，所述压力模型对在所述掩模和所述表膜的扫描移动期间在所述投影系统与所述表膜之间的环境中的气体的压力变化建模。针对所述光刻设备可使用在所述掩模和所述表膜的扫描移动期间从所述压力传感器获得的压力测量值来校准所述压力模型。
根据本发明的第二方面，提供一种感测系统组件，包括由支撑结构支撑的二维阵列的压力传感器，且还包括表膜框架和表膜，其中所述二维阵列的压力传感器位于所述支撑结构与所述表膜之间且被配置成测量由所述表膜的移动造成的压力改变，其中所述支撑结构不是常规的掩模，并且其中所述感测系统组件的外部尺寸与包括常规掩模、表膜框架及表膜的掩模组件的外部尺寸对应。
所述感测系统组件是有利的，这是因为可将其装载至光刻设备中且致使其以与常规掩模组件相同的方式经历扫描移动。尽管经历这些扫描移动，但所述感测组件能够记录压力测量值，所述压力测量值可用于计算在扫描移动期间发生的所述表膜的偏转。
所述感测系统组件的测量尺寸可为大约150毫米×大约150毫米。所述感测系统组件的测量尺寸可为152毫米×152毫米。
所述感测系统组件的厚度可为大约6毫米。
所述感测系统组件还可包括电子器件，所述电子器件包括存储器、处理器及传输器中的至少一个。
根据本发明的第三方面，提供一种测量光刻设备中的表膜偏转的方法，所述方法包括：将包括掩模和表膜的掩模组件装载至本发明的第一方面的所述光刻设备中；执行所述掩模组件的扫描移动且使用所述压力传感器获得压力测量值；及计算在扫描移动期间发生的所述掩模组件的表膜的偏转。
根据本发明的第四方面，提供一种测量光刻设备中的表膜偏转的方法，所述方法包括：将根据本发明的第二方面的感测系统组件装载至所述光刻设备中；执行所述感测系统组件的扫描移动且使用所述感测系统组件获得压力测量值；及计算在扫描移动期间发生的所述感测系统组件的表膜的偏转。
可使用声学全息术来计算所述感测系统组件的表膜的偏转。
压力测量值可储存于所述感测系统组件中的存储器中。
可在所述感测系统组件位于所述光刻设备内时从所述感测系统组件传送压力测量值。
根据本发明的第五方面，提供一种使用光刻设备执行衬底的目标部分的扫描曝光的方法，所述方法包括：将包括掩模和表膜的掩模组件装载至所述光刻设备中；在所述掩模和所述相关的表膜的扫描移动期间和在所述衬底的扫描移动期间使辐射束穿过所述掩模和所述表膜；使用所述光刻设备的投影系统以将所述辐射束投影至所述衬底的所述目标部分上；及在所述扫描曝光期间将调整应用于所述投影系统的透镜以补偿由于所述表膜的变形而引起的像差。可以已经使用根据本发明的第三方面或第四方面的方法来测量所述表膜的变形。
根据本发明的第六方面，提供一种计算机程序，包括被配置成使计算机执行根据本发明的第三方面、第四方面或第五方面中的任一方面所述的方法的计算机可读指令。
根据本发明的第七方面，提供一种计算机，所述计算机包括：存储器，所述存储器储存处理器可读指令；及处理器，所述处理器被布置成读取和执行储存于所述存储器中的指令，其中所述处理器可读指令包括被布置成控制所述计算机以执行根据本发明的第三方面、第四方面或第五方面所述的方法的指令。
根据本发明的一个方面，提供一种使用光刻设备执行衬底的目标部分的扫描曝光的方法，所述方法包括：提供具有掩模和相关的表膜的所述光刻设备；在所述掩模和所述相关的表膜的扫描移动期间和所述衬底的扫描移动期间使辐射束穿过所述掩模和所述表膜；使用所述光刻设备的投影系统以将所述辐射束投影至所述衬底的所述目标部分上；及在所述扫描曝光期间将调整应用于所述投影系统的透镜，其中所述调整考虑由所述掩模和所述表膜的扫描移动造成的在所述投影系统与所述表膜之间的环境中的压力变化，并且其中所述调整补偿由于所述压力变化造成的所述表膜的变形而引起的像差。
所述方法可使用压力模型，所述压力模型对在所述掩模和所述表膜的扫描移动期间在所述投影系统与所述表膜之间的环境中的气体的压力建模。
针对所述光刻设备可使用在所述掩模和所述表膜的扫描移动期间从所述压力传感器获得的压力测量值来校准所述压力模型。有利地，这允许校准所述压力模型以考虑所述掩模和所述表膜所位于的环境的几何形状(一些变化可能存在于由于所述光刻设备的构造中的容差而在几何形状之间)。
所述压力传感器可设置在包含所述掩模和所述表膜的壳体中的开口的任一侧。
多个压力传感器可被沿着扫描方向设置在所述开口的每一侧上。
可使用在所述目标部分的扫描曝光之前在所述掩模和所述表膜的扫描移动期间所获得的压力测量值来校准所述压力模型。这利用以下事实：针对具有相同长度和相同速度的扫描移动，所述表膜的变形是一致的。
可在由所述光刻设备曝光生产衬底之前在所述光刻设备的设定期间校准所述压力模型。
可使用在前一衬底的扫描曝光期间所获得的压力测量值来校准所述压力模型。
可使用在前一目标部分的扫描曝光期间所获得的压力测量值来校准所述压力模型。
所述方法还可包括使用表膜变形模型以确定由所述压力变化造成的所述表膜的变形。
可使用所述表膜的属性来校准所述表膜变形模型。
所述表膜的所述属性可为所述表膜的张力。
所述方法还可包括使用辐射束像差模型，所述辐射束像差模型对在所述辐射束投影至所述衬底上时的所述表膜变形的效应建模；及使用透镜模型以确定被应用于所述透镜的调整。
所述辐射束像差模型可接收在所述扫描曝光期间使用的所述辐射束的照射模式作为输入。
被补偿的所述像差可包括由所述光刻设备投影的图像的图像平面中的失真。
本发明的一个方面的特征可与本发明的不同方面的特征组合。
附图说明
现在将参考随附示意图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，在示意图中对应的附图标记表示对应部件，且其中：
图1示意性地描绘一种根据本发明的实施例的光刻设备；
图2示意性地描绘表膜对辐射束的影响；
图3示意性地更详细描绘图1的光刻设备的部分；
图4示意性地描绘由气体在表膜的扫描移动期间在表膜下方流动而造成的表膜变形；
图5描绘使用光刻设备所投影的图像的x，y失真，所述失真已由表膜变形造成；
图6为根据本发明的实施例的方法的流程图；
图7示意性地描绘根据本发明的实施例的感测系统和光刻设备的部分；及
图8为根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
尽管在本文中可以对光刻设备在IC制造中的使用做出具体参考，但应理解，本文中所描述的光刻设备可具有其它应用，诸如，制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域技术人员应了解，在这些替代应用的背景中，可认为本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。可在曝光之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加至衬底且显影已曝光的抗蚀剂的工具)或量测工具或检查工具中，处理本文中所提及的衬底。在可应用的情况下，可将本文中的公开内容应用于这些和其它衬底处理工具。此外，可将衬底处理多于一次，例如，以便产生多层IC，使得本文所使用的术语“衬底”还可表示已经含有多个已处理层的衬底。
本文中所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有为365纳米、248纳米、193纳米、157纳米或126纳米的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5纳米至20纳米的范围内的波长)。
支撑结构保持掩模(其也可被称作掩模版)。支撑结构以依赖于掩模的方向、光刻设备的设计及其它条件的方式来保持掩模。支撑结构可使用机械夹持、真空或其它夹持技术，例如，在真空条件下的静电夹持。例如，支撑结构可为框架或台，其可以是根据需要可移动的且可确保掩模例如相对于投影系统处于所期望的位置。
本文中所使用的术语“投影系统”应被广泛地解释为涵盖例如适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没流体的使用或真空的使用的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统及反射折射光学系统。可认为本文中使用的任何术语“投影透镜”与更上位的术语“投影系统”同义。
照射系统还可涵盖用于引导、成形或控制辐射束的各种类型的光学部件，包括折射、反射及反射折射光学部件，且这些部件也可在下文中被统一地或单独地称作“透镜”。
光刻设备可属于具有两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个支撑结构)的类型。在这些“多平台”机器中，可并行地使用附加的台，或者可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时一个或更多个其它台正被用于曝光。
光刻设备还可属于如下类型：其中衬底浸没于具有相对高折射率的液体(例如，水)中，以便填充投影系统的最终元件与衬底之间的空间。浸没技术在本领域被熟知用于增加投影系统的数值孔径。
图1示意性地描绘根据本发明的特定实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：
-照射系统(照射器)IL，其被配置成调节辐射束PB(例如，UV辐射或DUV辐射)；
-支撑掩模MA的支撑结构MT，所述支撑结构连接至用于相对于项目PL准确地定位所述掩模的定位装置(未示出)；
-衬底台(例如，晶片台)WT，其用于保持衬底(例如，涂覆抗蚀剂的晶片)W，且连接至用于相对于物件PL准确地定位所述衬底的定位器件PW；及
-投影系统(例如，折射投影透镜)PL，其被配置成将由掩模MA赋予辐射束PB的图案成像至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
如此处所描绘的，光刻设备属于透射类型(例如，使用透射掩模)。替代地，光刻设备可属于反射类型(例如，使用如上文所提及的类型的可编程的反射镜阵列)。
表膜P附接至框架，框架又附接至掩模MA。表膜P为与掩模上的图案间隔开的透射膜。表膜P防止污染粒子入射于掩模的图案上，且保持这些污染粒子远离掩模图案。例如，表膜P可与掩模图案分离开几毫米，例如大约5毫米。掩模MA、框架F及表膜P都位于由壳体20界定的环境内。压力传感器30位于壳体20的底板上。压力传感器30被配置成在掩模MA、框架F及表膜P的扫描移动期间监控壳体中的气体(例如，空气)的压力。
照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源与光刻设备可为单独的实体。在这些情况下，不将源认为是构成光刻设备的部分，且辐射束借助包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而从源SO传递至照射器IL。在其它情况下，例如，当源为汞灯时，源可为光刻设备的组成部件。源SO和照射器IL连同如果需要时设置的束传递系统BD可被称作辐射系统。
照射器IL可包括用于调整束的角强度分布的调整装置AM。通常，可调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ-外部和σ-内部)。另外，照射器IL通常包括各种其它部件，诸如，积光器IN和聚光器CO。照射器提供在横截面中具有所需均一性和强度分布的经调节的辐射束PB。
辐射束PB入射到由支撑结构MT保持的掩模MA上。在已横穿掩模MA的情况下，束PB传递通过表膜P且然后传递至投影系统PS中。投影系统将束PB聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉量测装置)，可准确地移动衬底台WT，例如以便使不同目标部分C定位于束PB的路径中。相似地，支撑结构MT可用于例如在扫描曝光期间相对于束PB的路径来准确地定位掩模MA。可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。
光刻设备可用于执行扫描曝光。在扫描曝光中，在将被赋予束PB的图案投影至目标部分C上时，同步地扫描支撑结构MT和衬底台WT(也就是，单次动态曝光)。可通过投影系统PS的缩小率和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向。
光刻设备还包括控制器CT。控制器CT被配置成输出在扫描曝光期间待应用于光刻设备的调整。调整可包括投影系统PS的透镜的调整。控制器可包括处理器，所述处理器被配置成执行根据本发明的实施例的方法(例如，如下文所描述的方法)。控制器可包括计算机。
一些时候，已明白，表膜P将对传递通过其的图案化的辐射束PB产生影响。然而，对表膜影响的考虑已经局限于将表膜视为好像其具有横切于辐射束PB的平坦薄片的形式一样。现在已确定，表膜P在扫描曝光期间动态地偏转。该动态变形将像差引入至由光刻设备投影至衬底W上的图像中。本发明的实施例解决了这一问题且允许减小像差。
图2示意性说明当表膜P(或表膜的部分)相对于光刻设备的光轴成一角度时将由所述表膜造成的辐射束的偏移。为了辅助解释偏移，在图2中包括笛卡尔坐标。还在其它图中使用的笛卡尔坐标是根据扫描光刻设备的惯例。y方向是扫描方向(也就是，在扫描曝光期间的移动方向)，x方向沿非扫描方向并且在掩模的平面中，且z方向是光刻设备的光轴。
表膜P的折射率np大于表膜的任一侧的气体(例如，空气)的折射率n1、n2。表膜具有厚度d。由表膜P引入的偏移是根据斯内尔定律(Snell’s Law)且由表膜的厚度和表膜的折射率部分地确定。另外，因为表膜相对于XY平面成一角度，所以XY偏移通过表膜相对于XY平面的角度而进一步确定。系统的主射线Rp被示出为点划线，还示出相对于主射线Rp成角度θa的射线R。虚线R1示出在不存在表膜的情况下射线R将如何传播。实线R2示出当存在表膜p时所述线如何传播。如可看到的，相比于在不存在表膜P的情况下将看到的射线R1，射线R2在y方向上存在显著移位Δyp。如从图2还可理解，射线R的位移部分地依赖于表膜P相对于XY平面的角度。主射线RP将比射线R移位较小量。垂直于表膜P的射线(图中未绘示)将不移位。
图3示意性地更详细描绘图1的光刻设备的部分。如在图1中，表膜P被固定至表膜框架F，所述表膜框架F又附接至掩模MA。掩模MA附接至支撑结构MT。表膜P、表膜框架F及掩模MA可被称作掩模组件MS。掩模组件和支撑结构MT位于由壳体20界定的环境18中。由壳体界定的环境18可被称作掩模组件环境18。
壳体20在与掩模MA相对的上端处敞开以接收辐射束PB(参见图1)，且在与表膜P相对的下端处敞开以允许图案化的辐射束行进至光刻设备的投影系统PS(参见图1)。下部开口22可被称作曝光缝隙22。图3中示意性地描绘投影系统PS(参见图1)的最上部透镜24。
气体(例如，空气)存在于掩模组件环境18中。可以高于投影系统PS中的压力的压力提供气体，以便抑制污染粒子从投影系统行进至掩模组件环境18中。
容积26由表膜P、掩模MA及框架F包围。在容积26中含有气体。所述容积通过泄漏路径(未描绘)连接至掩模组件环境18，所述泄漏路径允许气体(例如，空气)在所述容积与所述掩模组件环境18之间流动。泄漏路径被限制以使得气体可在容积26与掩模组件环境18之间行进的速率受到限制。流动速率足够低使得在扫描曝光期间，容积26中的气体的量可被认为是固定的。
在扫描曝光期间，支撑结构MT和掩模组件MS在y方向上(如由图3中的箭头所示)从壳体20的一侧快速移动至另一侧。例如，可在大约100毫秒内执行扫描曝光。
如图3中示意性地所描绘，在掩模组件MS从左向右的扫描移动期间，掩模组件MS和支撑结构MT的右手侧处的气体压力将增加，这是因为含有所述气体的容积正在被减小。同时，掩模组件MS和支撑结构MT的左手侧的压力被减小，这是因为含有所述气体的容积被增加。结果，气体围绕掩模组件MS和支撑结构MT流动直至掩模组件环境18中的气体压力已均衡为止。气流造成表膜P的动态变形(也就是，在表膜的扫描移动期间改变的变形)。动态变形由表膜P的弯曲组成，且该动态变形将像差引入至由光刻设备LA投影至衬底W上的图像中。如上文结合图2所解释的，当表膜P相对于掩模MA成一角度时，该动态变形将偏移引入至被投影的图像中。因为表膜弯曲且因而具有相对于掩模的角度范围，所以表膜并不引入简单偏移，而是代替地将像差引入至经被投影的图像中。此外，由表膜引入的像差在扫描曝光期间变化。这是因为图案化的辐射束RB在掩模组件MS的扫描移动期间沿着表膜P穿过并扫描，且表膜的不同部分将以不同方式弯曲。
图4示意性地描绘可在掩模组件的扫描移动期间发生的表膜变形的实例。如在图4中示意性地所示，在此实例中，表膜P的扫描移动在Y方向上。箭头G示意性地显示接近表膜的表面的气流(例如，空气流)。
如上文进一步所提及的，表膜P与掩模MA之间的容积26中的气体的量在扫描曝光期间实际上是固定的。此外，容积G内的气体将倾向于抵抗压缩或膨胀。结果，由表膜P封闭的总容积将保持实质上恒定，使得表膜P的一部分的任何向外膨胀将倾向于由表膜的另一部分的对应向内移动匹配。图4中描绘表膜P的此变形形式的实例。朝向所述图的左手端的表膜P的部分已向外凸出，且朝向所述图的右手端的表膜的部分已向内凸出对应量。因此，由表膜P封闭的容积保持实质上恒定。表膜的这种变形形式可被认为相似于水床(waterbed)的表面的移动，也就是，其相似于封闭实质上不可压缩流体容积的柔性隔膜的移动。
在扫描曝光期间被投影的图像中由表膜造成的相差相对复杂，也就是，它们包括泽尼克(Zernikes)的若干阶。然而，像差是相对一致的。也就是，当使用具有特定表膜的给定掩模组件在给定光刻设备中执行扫描曝光时，由表膜造成的像差将与在先前曝光期间所造成的像差大体上相同。如果扫描曝光的速度和方向相同且掩模组件环境中的气体的背景压力(也就是，当掩模组件MS并未移动时的气体压力)相同，则将是这种情形。对于以相同速度但在相对方向上的扫描曝光，由表膜造成的像差将是相反的。
位于壳体20的底板33中的压力传感器30(参见图3)被配置成在掩模组件MS(和支撑结构MT)的扫描移动期间测量壳体20内部的压力。压力传感器30可例如包括附接至磁体的可移动膜片(例如，呈麦克风(microphone)的形式)。例如，压力传感器可为MEMS麦克风。
可以以沿着壳体20的底板30在Y方向上延伸的单一系列的形式设置所述压力传感器30。无需二维阵列的压力传感器，这是因为表膜P在X方向上的弯曲通常以简单方式表现。也就是，表膜P要么向上弯曲成形为二阶多项式，要么向下弯曲成形为二阶多项式(表膜可具有相对于将表膜在X方向上平分的轴线的X方向对称性)。所述X方向对称性(和沿着曝光缝隙的压力的二阶多项式形状)导致掩模组件MS和支撑结构MT被设计为提供沿着X方向实质上相等的压力(其被设计成具有X方向对称性)。结果，将在Y方向上而非在X方向上优先出现复合曲线(例如，如图4中所描绘)。因此，在Y方向上延伸的单一系列压力传感器30可充分地表征压力量轮廓以允许确定横越整个表膜P的压力。然而，在实施例中，也可用额外的压力传感器测量沿着X方向的压力。
如果需要，可提供第二系列的压力传感器。第二系列的压力传感器30将提供额外的压力测量。这些额外的测量可用于提供具有改善的测量准确度和/或一致性的组合测量。如果提供第二系列传感器，则在第一系列传感器中的一个出故障的情况下，可使用来自第二系列的对应传感器的测量。可使用多于两个系列的传感器。
尽管描绘一系列八个压力传感器30，但这仅仅为实例。一般而言，可使用多个压力传感器。可在壳体20的底板33中的开口22的任一侧处设置至少一个压力传感器。可沿扫描方向(Y方向)在开口22的每一侧设置多个压力传感器。可在开口22的每一侧设置多于两个的压力传感器。可设置足够多的压力传感器以允许表征表膜P的失真的形状(压力轮廓可具有各种不同的形状，从而导致表膜变形中的不同形状)。
已发现，由光刻设备投影的图像中的由表膜变形造成的XY失真与在扫描曝光期间在表膜处发生的压力变化具有强相关性。被投影的图像中的由表膜造成的像差可被称作“表膜的指纹(fingerprint)”，且在扫描曝光期间在表膜处的压力变化可被称“压力轮廓”。图5中示出由表膜造成的像差的典型指纹的实例。图5中的箭头表示图像中的点与那些图像点的预期位置的偏差。这些偏差可被称作XY失真。由于表膜指纹与压力轮廓强相关，所以压力轮廓的测量值可用于确定在扫描曝光期间光刻设备的调整，所述调整补偿表膜指纹。在这种背景中，术语“补偿”可被解释为是指降低表膜指纹的作用，且不需要完全去除表膜指纹的作用。例如，可通过在扫描曝光期间调整投影系统PS(参见图1)的透镜来提供补偿。
被施加的投影系统PS的调整可为前馈校正。也就是，可在进行扫描曝光之前确定将在扫描曝光期间施加的校正。这是可能的，这是因为，如上文所提及的，倘若一些条件保持恒定，表膜P将在扫描曝光期间以一致性的方式失真。这些条件为扫描曝光的长度和速度，以及掩模组件和壳体20中的其它部件的物理属性。
在扫描移动期间由气流造成的表膜P的失真将受到表膜P与壳体20的底板33之间的间距影响。所述间距部分地通过光刻设备的属性确定，且部分地通过掩模组件MS的属性确定。例如，表膜P附接至的框架F可具有3毫米的高度、可具有5毫米的高度或可具有其它的高度，且所述高度将影响表膜P与壳体20的底板33之间的间隙的大小。表膜P的失真还受到掩模组件环境18的形状和该环境中的部件的形状影响。另外，表膜P的失真受到表膜的扫描移动的速度影响(所述失真并不仅随速度而按比例地变化，而且还改变形式)。此外，失真还受到扫描移动的长度影响。
可在不同张力下保持不同的表膜，且这将影响表膜的失真。表膜的张力可对表膜的失真产生比例的作用，而不改变失真的形式。参数“张力”可包括表膜的厚度(如下文进一步解释)。
考虑上述参数的模型可用于准确地预测在衬底的扫描曝光期间的表膜P的变形。下文结合图6的流程图描述这些模型的产生的实例和使用这些模型的方式。
图6的流程图阐明根据本发明的实施例的方法，所述方法可用于补偿由在由光刻设备执行的扫描曝光期间表膜P的失真造成的像差。例如，可在衬底的生产曝光期间(例如，在具有将形成集成电路的管芯的一系列晶片的曝光期间)应用校正。总之，所述方法包括使用模型确定在扫描曝光期间在表膜下方的压力轮廓，然后使用另外的模型确定由于所述压力轮廓而发生的表膜的变形。所述方法还包括使用辐射束像差模型确定辐射束PB由于表膜而如何失真，和应用滚动的高斯缝隙曝光模型来考虑曝光的扫描性质且由此确定表膜的指纹。所述方法还包括使用透镜模型来确定待应用的投影系统PS的调整以便补偿表膜指纹。因为表膜针对扫描曝光以一致性方式失真，所以可在扫描曝光之前执行由各种模型执行的计算，其中将待应用于投影系统PS的调整储存于存储器中。然后从存储器获取调整且在扫描曝光期间将所述调整应用于投影系统PS。可针对扫描的不同长度和速度以及针对不同类型的表膜(例如，具有不同厚度和张力的表膜)计算不同的调整。
如上文进一步所提及，当扫描曝光的方向反向时，表膜的失真反向。因此，可将两组调整储存于存储器中，一组针对扫描曝光的每一方向。当在晶片的边缘处执行扫描曝光时，这些扫描曝光可比远离晶片的边缘而执行的扫描曝光更短和/或更慢。结果，当执行这些曝光时，表膜变形将不同。因此，可将投影系统PS的另外的多组调整储存于存储器中以供在晶片的边缘处发生曝光时使用。
现在将更详细描述图6的实例方法。用于确定在扫描曝光期间在表膜下方的压力轮廓的模型可为计算流体动力学(CFD)模型，其对掩模组件环境18中的气体(例如，空气)的移动建模。所述CFD模型可使用纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程。如由壳体20界定的掩模组件环境18的形状和大小是已知的，与所述壳体的顶部和底部处的开口的形状和大小一样。相似地，掩模组件环境18中的部件中的每一个的形状和大小是已知的。使用这些参数，CFD压力模型可用于确定在掩模组件MS和支撑结构MT的扫描移动期间气体在掩模组件环境18中如何流动。这可针对一个范围的扫描速度和扫描长度而被确定。可存在通过缝隙22到达表膜上的一些气流。这种气流(若存在)将造成表膜的某种失真，因此也包括于CFD压力模型中。
如上文进一步所提及，表膜P下方的压力轮廓将依赖于表膜P与壳体20的底板33之间的间隙的大小而变化。所述压力轮廓将在不同光刻设备之间变化(存在间隙的一定程度的容差以使得间隙的大小即使对于相同类型的光刻设备也可能是不同的)。因此，对于生产环境中的给定光刻设备，通过执行掩模组件MS和支撑结构MT的扫描移动和通过使用压力传感器30测量压力值来校准CFD压力模型。可在不曝光衬底的情况下执行校准，且可在不移动衬底台MT的情况下执行校准。可针对多种不同扫描速度和扫描长度(包括在生产曝光期间将使用的扫描速度和扫描长度)执行校准。可使用附接至具有不同高度的表膜框架的表膜来执行校准扫描。表膜框架通常具有为3毫米或5毫米的高度，且使用附接至具有这两种高度的框架的表膜来执行校准扫描可能是足够的。若将总是用附接至具有一种高度的框架的表膜来执行生产曝光，则可使用附接至具有该高度的框架的表膜来执行校准扫描。
如果由辐射束PB对表膜P的加热被预期为具有显著效应(例如，由热膨胀引起表膜中的张力减小)，则可在辐射束入射于表膜上时执行校准。替代地，可计算由辐射束造成的加热对表膜P的张力的影响且将所述影响添加至模型(使用表膜的热膨胀系数)。表膜P的温度可被预期为以已知方式依据时间而增加，且可例如以与掩模MA的温度相同的速率增加。掩模的加热可以是单独的预先存在的模型的对象，且可从该模型导出表膜P的温度。
使用在校准扫描期间从压力传感器30获得的数据来校准CFD压力模型。针对不同速度和长度的扫描，压力传感器30提供压力传感器的部位处的压力的绝对测量值。CFD压力模型被调整(例如，按比例调整)使得其在压力传感器的位置处的输出与由压力传感器30提供的测量值匹配。因此，CFD压力模型的校准使CFD模型与如由压力传感器30测量的实际情形匹配。
校准处理在掩模组件环境18中且至少面对表膜的压力轮廓对掩模组件环境18中的部件的布局和表膜的扫描移动的属性的依赖性。校准并不处理表膜P自身的属性，诸如表膜的张力。代替地，这通过表膜变形模型来单独地处理。由图6中的水平线示意性地指示的这种分离是有利的，这是因为其提供掩模组件环境18中的部件布局的效应和表膜P的属性的效应的分离。这意味着即使用具有不同属性(例如，不同张力)的不同表膜P来替换所述表膜P，来自压力轮廓模型的输出还保持是可用的。
一旦已使用来自压力传感器30的测量值来校准CFD压力模型，则确定在针对其中掩模MA由表膜P保护的光刻设备的生产扫描曝光期间将出现于表膜P下方的压力轮廓。由CFD压力模型输出的压力轮廓被提供为至表膜变形模型的输入。表膜变形模型可例如具有以下形式：
Figure BDA0001950161180000161
本文中的术语“张力”意欲指每距离的力(在表膜的平面中)。可依据N/m来表达张力。所述张力不同于每横截面积(也就是，在表膜被切割穿过的情况下将看到的面积)的力，每横截面积的力将依据N/m2来表达。可通过将每横截面积的力乘以表膜的厚度来计算张力。因此，本文中的张力考虑表膜的厚度。
在以上方程式中，项Pouter_variation over(x，y)(x，y，t)是指投影系统与表膜之间的环境中的压力，且指在已减去遍及(x，y)的平均压力之后的压力。换言之，所述项是关于表膜外部的压力变化。表膜外部的平均压力不具有显著效应，这是因为表膜向内或向外的全局移动受到表膜内部(也就是，表膜与掩模之间)的空气的压力抵抗。
可预先产生表膜变形模型(例如，在测试环境中)。可通过使用设置有测试图案且受给定类型(例如，具有给定张力)的表膜P保护的掩模MA曝光测试衬底来产生表膜变形模型。例如，可使用量测工具或使用形成光刻设备的部分的对准系统来测量曝光于衬底上的图案。由这些测量确定表膜P的失真。压力传感器30(与如由CFD模型确定的压力轮廓组合)可用于确定在这些曝光期间在表膜P的环境中的压力轮廓，以产生将压力轮廓与表膜变形联系在一起的数据。表膜变形模型还可接收在曝光期间使用的表膜的张力作为输入。主要素分析或其它模型化技术可用于产生表膜变形模型，表膜变形模型将至少与表膜(和表膜的张力)相对的掩模组件环境中的压力轮廓与表膜的变形联系在一起。在模型产生期间应用的约束可包括：表膜的边缘是固定的和表膜的失真在X方向上是对称的。在X方向上的失真的对称性是由光刻设备中的X方向对称性引起，可针对不同表膜类型进行执行，以便允许模型考虑那些不同的表膜类型。不同表膜类型(例如，具有不同张力的表膜)的效应可简单地为在表膜的扫描移动期间发生的表膜失真的按比例调整。
将用于生产曝光的光刻设备可能已经设置有表膜变形模型。将用于生产曝光的表膜类型被输入至所述模型中。表膜下方的压力轮廓也被输入至模型中。模型提供在z方向上的表膜的偏转且还提供表膜的角度偏转作为输出。
与表膜类型相关联的参数可包括表膜的张力、厚度和折射率。例如，可在非生产环境中预先执行测量这些参数的效应的校准。校准可包括结合不同表膜类型(例如，具有不同张力和/或厚度和/或折射率的表膜)用设置有测量图案的掩模来曝光衬底。所述校准的结果与用于获得其的光刻设备无关。因此，可执行校准一次，然后可将校准的结果用于多种不同的光刻设备。校准可包括操作校正回路，在校正回路中调整投影系统的透镜，并监视这些调整改良曝光于衬底上的抗蚀剂中的图像的程度。
辐射束像差模型接收表膜的偏转作为输入，且还接收在生产曝光期间将使用的照射模式作为输入。例如，辐射束像差模型可为射线偏转模型，其可为实施斯内尔定律(上文结合图2所描述的)的模型。替代地，辐射束像差模型可为对辐射束的由表膜的变形造成的泽尼克像差建模的较先进的模型(此类型的模型将表膜视为透镜元件)。
来自辐射束像差模型的输出被输入至滚动高斯缝隙曝光模型。此模型处理在扫描曝光期间表膜和掩模相对于辐射束的移动(例如，作为回旋)，且提供由表膜变形造成的表膜指纹作为输出。图5描绘表膜指纹的实例。表膜指纹表示图像中的点归因于表膜失真的效应而如何位移。
最终，使用透镜模型以确定待应用于投影系统PS的透镜的校正，以便补偿表膜指纹。这些透镜模型在本领域是众所周知的，因此，此处不描述透镜模型。例如，校正可能够应用在Y方向上的4阶多项式校正。
在发生生产曝光之前确定待应用于透镜的校正。然后，校正在生产曝光期间被应用，从而补偿在那些曝光期间的表膜指纹。
图7示意性地描绘本发明的替代实施例。图7包括与图3中所描绘的元件对应的一些元件。在此种情况下，已使用相应的附图标记。
在替代实施例中，代替保持掩模组件，支撑结构MT保持感测系统组件41。感测系统组件41包括感测系统40，该感测系统40包括二维阵列的压力传感器42(其可替代地被称作麦克风或声学传感器)。压力传感器42可为MEMS器件。压力传感器42设置于支撑结构44上，所述支撑结构44可例如为衬底或框架。可被称作传感器支撑结构的支撑结构44还保持例如处理器、存储器和/或传输器的电子器件46。在此实施例中，传感器支撑结构44由支撑框架48保持，支撑框架48具有与常规掩模MA(参见图3)的尺寸对应的外部尺寸。支撑结构44具有实质上平坦的上表面47。支撑框架48还具有实质上平坦的上表面49。支撑结构44的上表面与支撑框架48的上表面可对准，使得其一起提供实质上连续的平坦的上表面。
表膜框架F附接至支撑框架48，且表膜P固定至表膜框架F。表膜P和框架F与在使用光刻设备执行生产曝光时可附接至掩模的表膜P和框架F对应。感测系统40、框架F和表膜组合地构成感测系统组件41。支撑框架48具有与常规掩模MA的高度对应的高度。如上文所提及，感测系统40具有与支撑框架48的平坦的上表面49对准的平坦的上表面47。因此，感测系统组件41的外部尺寸与常规掩模MA、框架F及表膜P(常规掩模组件)的外部尺寸对应。
尽管所描绘的实施例包括由支撑框架48保持的传感器支撑结构44，但其它实施例可具有其它形式。例如，可省略支撑框架48。在这种情况下，传感器支撑结构44可直接由(掩模)支撑结构MT保持。
感测系统40可具有与常规掩模的厚度对应的厚度，例如大约6毫米。
一般而言，感测系统40可具有大小与掩模的上表面相同的外部表面(通常为上表面)(例如，大约150毫米乘150毫米，例如，152毫米乘152毫米)。当与框架F和表膜P组合以形成感测系统组件41时，感测系统组件41可占据与常规掩模组件的容积对应的容积。因此，掩模组件环境18(包括感测系统组件)可与在生产曝光期间的掩模组件环境(包括常规掩模组件)相同。因此，围绕感测系统组件41和支撑结构MT的气流与在生产曝光期间围绕掩模组件和支撑结构MT将看到的气流相同。因此，使用感测系统40而记录的表膜P的偏转与在生产曝光期间将发生的表膜的偏转对应。
压力传感器42被设置为二维阵列。它们可被横越传感器支撑结构44的下表面(传感器支撑结构的内部表面)分布。压力传感器42可以以矩形栅格的形式布置。可在相邻传感器之间提供大约厘米级(例如，大约2厘米)的分离度。换言之，压力传感器42可以被设置成在X和Y方向上具有大约厘米级(例如，2厘米)的节距的规则布置。
电子器件46被配置成从压力传感器42接收输出信号，所述输出信号指示那些传感器处的压力。电子器件46可包括处理器，所述处理器被配置成将所接收的压力信号转换成描述在感测系统组件41的扫描移动期间表膜P的偏转的数据。电子器件还可包括存储器和/或传输器。
在使用中，支撑结构MT和感测系统组件41随着在y方向上(和在-y方向上)的扫描运动而移动。这些扫描移动可与在生产曝光期间支撑结构MT和掩模组件MS的扫描移动对应。压力传感器42接收压力测量，且通过电子器件46将这些压力测量转换成描述在扫描移动期间表膜P的偏转的数据。储存该信息以供在生产曝光期间后续使用。当使用设置有相同类型的表膜P的掩模MA(例如，具有相同厚度和相同张力的掩模)进行生产曝光时，指示在扫描移动期间的表膜偏转的储存数据被获取且用于确定在生产曝光期间应用于光刻设备的校正。被应用的校正会减小在生产曝光期间投影至衬底上的图像的将否则由表膜的偏转造成的失真。
表膜的测量尺寸可例如为大约110毫米乘150毫米。在扫描曝光期间的表膜的偏转可具有相对低的空间频率(显著小于2厘米)。因此，压力传感器42之间的2厘米(或厘米级)分离度可在足够高以允许准确确定表膜偏转的空间频率下提供压力测量。
压力传感器42可具有比在扫描移动期间的表膜的移动频率更高的取样频率。表膜的移动频率可例如在25赫兹至40赫兹的范围内。压力传感器42可例如以高达大约100赫兹(例如，高达大约200赫兹)的频率提供输出测量。压力传感器42可以能够检测低至10赫兹的频率。
在一实施例中，压力传感器可为购自美国费城Akustica公司的AKU242数字硅MEMS麦克风。可使用其它MEMS麦克风(压力传感器)，诸如购自美国马萨诸塞州VespaTechnologies公司的VM101麦克风。
尽管声学传感器42不能够监视表膜P的静态偏转，但实际上这对被测量的表膜偏转的准确度没有显著影响，这是因为表膜的所有显著偏转都是动态的(也就是，表膜的偏转在支撑结构MT的扫描移动期间改变)。
发生毫米级的表膜偏转。感测系统40可以能够以微米级的准确度确定表膜偏转。这足够提供表膜的毫米级偏转的准确的表征。
一般而言，压力传感器42的空间节距和自压力传感器的输出的频率可被选择为足够高，以允许有效地取样和确定表膜P的偏转。
电子器件46可包括存储器，所述存储器储存数据以供在已执行测量之后后续使用。感测系统组件41具有与常规掩模组件MS相同的尺寸，因此，可以以与将常规掩模组件装载至光刻设备中和卸载离开光刻设备相同的方式将感测系统组件41装载至光刻设备中和卸载离开光刻设备。当已完成使用感测系统40而执行的测量时，可自光刻设备移除感测系统(以常规方式)。然后，可将储存于存储器中的数据传送至外部存储器以供处理器后续处理。在一替代的布置中，电子器件46可包括传输器，所述传输器被布置而以无线方式将数据从感测系统40传输至接收器。例如，传输器可使用IEEE802.11标准(Wi-Fi)。传输数据所导致的优点在于：可在已完成压力测量之前开始数据的分析。
因为压力传感器42被设置成由传感器支撑结构44支撑的二维阵列的形式，所以没有可能将感测系统40用作常规掩模MA来图案化辐射束(所述感测系统不包括常规掩模且可能未图案化的)。在辐射束并未入射于感测系统40上时，可在感测系统组件41的扫描移动期间执行压力测量。
感测系统组件41可通过修改常规掩模进行构造。修改可包括在掩模中形成开口，其中周边与感测系统40的周边对应，由此形成掩模框架48。然后，可将感测系统40插入至该开口中且将其固定在适当位置。例如，可使用粘合剂将感测系统40固定至掩模框架48。
实施例的优点在于：压力传感器42提供在扫描移动期间对完整表膜区域的监视。压力传感器42随表膜移动，因此确保在扫描移动期间监视整个表膜。另一优点在于：因为在封闭容积26中执行测量，所以并未看到遍及压力传感器42的显著空气流。替代地，封闭容积26内的空气通常将随着感测系统40的移动而移动，使得其在压力传感器42的参考框架中呈现为静止的。这意味着由压力传感器42测量的压力差是由表膜偏转造成且并非由遍及传感器的空气流造成。当感测系统组件41减速以改变方向且然后在相反方向上加速时，可存在某些空气流。然而，这种空气流是短暂的，其中在感测系统组件41的恒定速度移动期间出现大多数的表膜偏转。另外，在掩模组件的恒定速度和移动期间通常发生衬底的曝光，因此，在恒定速度移动期间发生的表膜的偏转是最重要的(这些偏转影响投影至衬底上的图像的品质)。
当正使用感测系统40获得测量时所执行的扫描移动可与在生产曝光期间进行的扫描移动对应。例如，可在晶片上的不同部位处曝光时进行不同扫描移动，且可在测量扫描期间复制这些扫描移动。在一实例中，当曝光衬底的边缘时可采取较短的扫描，且还可在使用感测系统40获得测量时执行这些扫描。通过这种方式，针对给定生产曝光，在发生该生产曝光之前确定表膜P的偏转。如预先测量的表膜的偏转与在生产曝光期间将看到的偏转对应，因此，可预先计算校正表膜P的偏转的光刻设备的校正。表膜行为针对给定表膜类型(也就是，给定表膜厚度和张力)是极其一致的，只要掩模组件环境18不变。如上文进一步所提及，本发明的实施例允许在不改变掩模组件环境的情况下在针对给定表膜类型的给定光刻设备中测量表膜偏转。在具有相同表膜类型的光刻设备中的后续生产曝光期间，表膜的偏转将与先前测量的偏转紧密地对应。
声学全息术(例如，近场声学全息术)可用于确定横越表膜P的位置处的压力场。或者说，可将表膜的压力变化确定为表膜的二维图。所述图可具有与相邻的压力传感器42之间的分离度(例如，大约2厘米)对应的偏转值之间的分离度。偏转值之间的所述分离度可足以表征表膜的偏转，这是因为将在相对低空间频率下发生表膜的偏转(如上文进一步所提及)。
当产生压力波时，压力波根据传播函数G传播：
Figure BDA0001950161180000221
其中zs为在压力波的源的一个维度上的位置，且zh为在压力传感器的一个维度上的位置。在本发明的实施例中，如在压力传感器42处接收的声波是已知的。逆传播函数可用于逆传播声波且确定造成压力波的表膜的偏转。逆解可为运用瑞利传播核对测量平面(压力传感器42所处平面)的反卷积。
表膜的动态偏转可具有显著小于大约200赫兹的频率上限。自压力传感器42输出的信号的低通滤波可被应用以使得当正计算表膜的偏转时排除频率大于大约200赫兹的信号。这是有利的，因为这避免了由声学传感器感测到噪声，从而减小计算表膜偏转的准确度。
如上文进一步所提及，表膜P在其经历表膜偏转时具有一些已知的特性。表膜9的边缘并不移动，这是因为其固定至框架F。表膜偏转可具有x方向对称性(其中y方向是扫描移动方向)。当使用由压力传感器42接收的压力测量值来计算表膜的偏转时，可考虑这些限制。
图8为阐明根据本发明的实施例的方法的流程图，所述方法可用于补偿由在由光刻设备执行的扫描曝光期间的表膜P的失真造成的像差。例如，可在衬底的生产曝光期间(例如，在具有将形成集成电路的管芯的一系列晶片的曝光期间)应用校正。在图8的方法中，首先将感测系统组件41装载至光刻设备中。然后执行感测系统组件41的扫描移动，那些扫描移动的扫描速度和扫描长度与在生产曝光期间将使用的扫描移动的扫描速度和扫描长度对应。自压力传感器42接收压力测量值。压力测量值用于计算在扫描移动期间发生的表膜P的偏转。可将偏转表达为Z方向偏转和角度偏转。
图8中所阐明的方法的其余部分与图6中所阐明的方法对应。总之，该方法的其余部分包括使用辐射束像差模型以确定辐射束PB由于表膜而如何失真，和应用滚动高斯缝隙曝光模型以考虑曝光的扫描性质且由此确定表膜的指纹。该方法还包括使用透镜模型以确定待应用的投影系统PS的调整以便补偿表膜指纹。因为表膜针对扫描曝光以一致性方式失真，所以可在扫描曝光之前执行由各种模型执行的计算，其中将待应用于投影系统PS的调整储存于存储器中。然后自存储器获取调整且在扫描曝光期间将所述调整应用于投影系统PS。可针对扫描的不同长度和速度以及针对表膜的不同类型(例如，具有不同厚度和张力的表膜)计算不同调整。
如上文已解释的，可在生产环境外部产生和/或校准由本发明的实施例使用的各种模型。因此，模型的产生和/或校准并不影响光刻设备的生产率。在用于生产曝光的光刻设备中执行CFD压力模型的校准，因此，所述CFD压力模型的校准将对生产率有影响。然而，可以极其少地执行校准。例如，可在光刻设备的初始设置期间(例如，针对多种不同预期曝光扫描长度和速度)执行校准一次。因此，对光刻设备的生产率的影响将最小。例如，可花费10至15分钟来执行校准。
如果期望的话，可周期性地执行校准(例如，每月或在几个月之后)以便考虑可发生于掩模组件环境18中的部件位置的任何改变等等(尽管实际上可发生极小此类改变或不发生此类改变)。可在光刻设备的维护之后执行校准，这是由于维护可影响掩模组件环境中的部件的位置(例如，在预定容差内)。
在用于产生表膜变形模型的替代方法中，代替曝光衬底和测量曝光的属性，可使用传感器(未描绘)来测量由表膜P造成的像差。传感器可例如为剪切干涉计，且可结合用光栅图案化的掩模来使用。剪切干涉计可包括(例如，衬底台WT上的)投影系统的图像平面中的衍射光栅和在光瞳平面中位于衍射光栅下方的成像传感器。所述剪切干涉计提供干涉图案，该干涉图案与辐射的相位相对于在剪切方向上在光瞳平面中的坐标的导数相关。成像检测器可包括感测元件阵列，诸如，电荷耦合器件(CCD)。使用漫射辐射(例如，自照射系统IL提供)来照射光栅。在一实施例中，掩模组件MS和传感器两者都经历扫描移动。传感器用于测量在扫描移动期间由表膜造成的辐射束的相位的改变。相位的测量改变可用于计算在扫描移动期间发生的表膜模型的变形。压力传感器30用于在扫描移动期间测量压力。这允许将由表膜P诱发的像差与在压力传感器30处测量的压力值联系在一起。
在以上所描述的本发明的实施例中，预先确定用于补偿表膜指纹的透镜调整且然后在衬底的曝光期间应用所述透镜调整。这种方法是有利的，因为基于自压力传感器接收的实时压力测量值而尝试实时计算透镜调整，可能是难以实现的。这是因为为了计算调整需要大量的计算能力，且可难以足够快速地计算调整以及时提供表膜指纹的校正。然而，这是一种可能性且可例如在使用大功率计算机以执行计算的情况下和在压力传感器30能够足够快速地向计算机提供测量值的情况下使用。
在一实施例中，可周期性地重新计算用于补偿表膜指纹的透镜调整。这种重新计算可例如包括校准CFD压力模型以考虑在生产曝光期间由压力传感器30获得的测量值。自被校准的CFD压力模型的输出被提供至表膜变形模型且经过透镜调整的计算。可周期性地执行CFD压力模型的校准。例如，可在衬底曝光之后、在一批次的衬底曝光之后或在多个批次的衬底曝光之后执行校准。
在一实施例中，可在衬底的曝光期间重新计算用于补偿表膜指纹的透镜调整。例如，在衬底的扫描曝光期间自压力传感器接收的测量值可用于校准CFD模型，自所述CFD模型的输出可用于确定在同一衬底的后续扫描曝光(例如，下一曝光的目标区域或此后的下一曝光的目标区域)期间待执行的光刻设备的调整。
在一实施例中，CFD压力模型可考虑表膜P的移动历史。例如，表膜在开始新衬底的曝光之前可以是静止的。当开始该衬底的曝光时，将发生掩模组件MS的振动，且这些振动将在大约两次或三次扫描曝光之后稳定。可由CFD压力模型考虑这些振动的效应和其在前几次扫描曝光期间改变的方式。
在扫描曝光期间待由光刻设备应用的调整可储存于光刻设备处。替代地，可远程地储存调整且可在需要所述调整时将所述调整传送至光刻设备。
补偿表膜指纹的调整可与补偿光刻设备中的其它像差源的调整(例如，补偿在曝光期间由投影系统的透镜的加热造成的像差的调整)组合。
尽管本发明的所描述实施例参考特定形式的模型，但可使用合适形式的模型。
尽管已依据透镜调整来解释补偿表膜指纹的调整，但光刻设备可使用其它调整。例如，可通过光刻设备调整在扫描曝光期间的衬底的位置(例如，在Z方向上的某移动可用于补偿焦点的改变)。
压力传感器30可被翻新改进以安装至在生产环境中已经被安装的光刻设备。
在本文中对表膜下方的气体压力的提及不应被解释为需要表膜必须具有特定方向。术语“表膜下方”应被解释为指在表膜的面向光刻设备的投影系统的一侧上。这也可被称作表膜的“外部”。
表膜变形模型提供在扫描曝光期间表膜的z方向移动作为输出。该输出可用于确定表膜的有效性由于z方向偏转而减小的程度。若灰尘粒子存在于表膜上，则朝向掩模的z方向偏转将移动灰尘粒子使其更接近于光刻设备的焦平面。发生此情形的程度可使用表膜变形模型进行确定。然后，可确定灰尘粒子的Z方向偏转的效应。
本发明的多个方面可以以包括通过合适硬件和/或软件的任何适宜方式来实施。例如，可形成控制器CT的部分的可编程装置可以被编程以实施本发明的实施例。因此，本发明还提供用于实施本发明的多个方面的合适的计算机程序。可将这些计算机程序承载于包括有形载体媒介(例如，硬盘、CD ROM等等)及诸如通信信号的无形载体媒介的合适载体媒介上。
虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以与所描述方式不同的其它方式来实施本发明。所述描述不是要限制本发明。

Claims (18)

1.一种光刻设备，包括：
支撑结构，所述支撑结构被构造成支撑图案形成装置和相关的表膜，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；和
投影系统，所述投影系统被配置成将所述图案化的辐射束投影至衬底的目标部分上，
其中所述支撑结构位于壳体中，并且其中压力传感器位于所述壳体中，并且其中所述压力传感器设置在所述壳体中的开口的任一侧，所述开口位于所述表膜与所述投影系统之间，
其中所述压力传感器被使用，以用于计算在所述图案形成装置和表膜的扫描移动期间由所述投影系统和表膜之间的环境中的压力变化造成的表膜的变形。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中多个压力传感器被沿所述光刻设备的扫描方向设置在所述开口的每一侧上。
3.根据权利要求2所述的光刻设备，其中设置了一系列压力传感器。
4.根据权利要求3所述的光刻设备，其中所述一系列压力传感器被布置成在所述扫描方向上延伸的一维阵列。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光刻设备，还包括控制器，所述控制器被配置成在扫描曝光期间将调整施加至所述投影系统的透镜以补偿由于所述表膜的变形而引起的像差，所述表膜的变形由在所述图案形成装置和所述表膜的扫描移动期间在所述投影系统与所述表膜之间的环境中的压力变化造成。
6.根据权利要求5所述的光刻设备，其中所述控制器使用压力模型，所述压力模型对在所述图案形成装置和所述表膜的扫描移动期间在所述投影系统与所述表膜之间的环境中的气体的压力变化建模，并且其中针对所述光刻设备使用在所述图案形成装置和所述表膜的扫描移动期间由所述压力传感器获得的压力测量来校准所述压力模型。
7.一种感测系统组件，包括由支撑结构支撑的二维阵列的压力传感器，且还包括表膜框架和表膜，其中所述二维阵列的压力传感器位于所述支撑结构与所述表膜之间且被配置成测量由所述表膜的移动造成的压力改变，其中所述感测系统组件的外部尺寸与包括掩模、表膜框架及表膜的掩模组件的外部尺寸对应，所述支撑结构不是掩模，其中所述压力传感器被使用，以用于计算在图案形成装置和表膜的扫描移动期间由投影系统和表膜之间的环境中的压力变化造成的表膜的变形。
8.根据权利要求7所述的感测系统组件，其中所述感测系统组件测量的尺寸为大约150毫米×大约150毫米。
9.根据权利要求7或8所述的感测系统组件，其中所述感测系统组件的厚度为大约6毫米。
10.根据权利要求7至8中任一项所述的感测系统组件，其中所述感测系统组件还包括电子器件，所述电子器件包括存储器、处理器及传输器中的至少一个。
11.一种测量光刻设备中的表膜变形的方法，所述方法包括：
将包括图案形成装置和表膜的图案形成装置组件装载至根据权利要求1所述的光刻设备中；
执行所述图案形成装置组件的扫描移动且使用所述压力传感器获得压力测量值；以及
计算在扫描移动期间发生的所述图案形成装置组件的表膜的变形。
12.一种测量光刻设备中的表膜变形的方法，所述方法包括：
将根据权利要求7所述的感测系统组件装载至所述光刻设备中；
执行所述感测系统组件的扫描移动且使用所述感测系统组件获得压力测量值；以及
计算在扫描移动期间发生的所述感测系统组件的表膜的变形。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述感测系统组件表膜的变形是通过使用声学全息术来计算的。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中压力测量值被存储在所述感测系统组件中的存储器中。
15.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中在所述感测系统组件位于所述光刻设备内时从所述感测系统组件传输压力测量值。
16.一种使用光刻设备执行衬底的目标部分的扫描曝光的方法，所述方法包括：
将包括图案形成装置和表膜的图案形成装置组件装载至所述光刻设备中；
在所述图案形成装置和相关的表膜的扫描移动期间和在所述衬底的扫描移动期间使将辐射束穿过所述图案形成装置和穿过所述表膜；
使用所述光刻设备的投影系统以将所述辐射束投影至所述衬底的所述目标部分上；及
在所述扫描移动期间将调整施加至所述投影系统的透镜以补偿由于所述表膜的变形引起的像差，所述表膜的变形已经通过使用根据权利要求11至15中任一项所述的方法来测量。
17.一种计算机程序存储介质，包括被配置成导致计算机执行根据权利要求11至16中任一项所述的方法的计算机可读指令。
18.一种计算机，包括：
存储器，所述存储器储存处理器可读指令；及
处理器，所述处理器被布置成读取和执行储存于所述存储器中的指令；
其中所述处理器可读指令包括被布置以控制所述计算机以执行根据权利要求11至16中任一项所述的方法的指令。
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