CN1808279A

CN1808279A - 光刻装置及器件制造方法

Info

Publication number: CN1808279A
Application number: CN200510121556.7A
Authority: CN
Inventors: J·J·M·巴塞尔曼斯; S·N·L·董德尔斯; C·A·霍根达姆; J·J·S·M·梅藤斯; J·C·H·穆尔肯斯; B·斯特里夫卡克
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-07-26
Also published as: SG123752A1; KR20060079112A; KR100742765B1; TWI342468B; US20060147821A1; US8354209B2; EP1677156B1; US20120086928A1; JP2011018925A; EP1677156A1; JP2009055068A; TW200627088A; JP4806703B2; US7670730B2; US20100141915A1; JP5286338B2; EP2264530A1; US8102507B2; JP2006191079A; US20060158626A1

Abstract

提供了一种用于修正沉浸光刻装置的曝光参数的方法。在该方法中，使用投射穿过在沉浸光刻装置的投影系统与衬底台之间的液体的测量光束来测量曝光参数，并根据物理特性的变化来确定偏移以至少部分地修正测量的曝光参数，所述物理特性影响用测量光束所做的测量。还提供了一种用来在沉浸光刻装置中测量与液体相连的光学元件的高度的装置和方法，所述液体在投影系统与衬底台之间。

Description

光刻装置及器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置以及一种制造器件的方法。

背景技术

光刻装置是一种将期望的图案施加到衬底上、通常是施加到衬底的目标部分上的机器。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可选择地称作掩模或光刻版(reticle)的构图器件用于产生形成在IC的单层上的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如硅晶片)的目标部分(例如包括一个或几个管芯(die)的一部分)上。图案的转移一般是通过成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般地，单个衬底将包含被连续构图的相邻目标部分的网格。已知的光刻装置包括：所谓的步进器，其中通过一次将整个图案曝光到目标部分上来照射每一目标部分；以及所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上由辐射光束扫描图案、并同时沿与该方向平行或者反向平行地同步扫描衬底来照射每一目标部分。

已经提出了将光刻投影(projection)装置中的衬底浸入具有相对较高折射率的液体例如水中，以便填充在投影系统的末级元件与衬底之间的空间。这点能够形成更小的特征的像，因为曝光辐射在液体中具有较短的波长。(液体的效果还可被看作是增加了系统的有效数值孔径(NA)并且还增加了聚焦的深度。)还提出了其它浸液，包括具有悬浮在其中的固体颗粒(例如石英)的水。

然而，将衬底或衬底和衬底台浸没在液体池(bath)中(例如参见美国专利US 4,509,852，由此其全部被结合以作为参考)意味着在扫描曝光过程中必须加速大量的液体。这需要额外的或者更强劲的电动机，并且液体中的湍流可能导致不希望和不可预测的影响。

为液体供给系统提出的一个解决方案是仅在衬底的局部区域上以及在投影系统的末级元件与衬底(衬底一般具有比投影系统的末级元件更大的表面面积)之间提供液体。在PCT专利申请no.WO 99/49504中公开了一种已经提出以安排来用于此的方法，因此其全部被结合以作为参考。如图2和3中所示，由至少一个入口IN将液体优选地沿着衬底相对于末级元件的移动方向来提供到衬底上，并在投影系统下通过后被至少一个出口OUT除去。也就是，当在-X方向上在元件下面扫描衬底时，在元件的+X侧供给液体，而在-X侧吸收液体。图2示意性地示出了下述结构，其中通过入口IN供给液体，并在元件的另一侧由出口OUT吸收，所述出口OUT与低压源连接。在图2的说明中，沿着衬底相对于末级元件的移动方向来供给液体，不过不必是这种情形。在末级元件的周围设置的入口和出口的各种取向及数量都是可能的，在图3中说明了一个例子，其中在末级元件的周围以规则图案设置了四组入口，所述入口在每侧上都具有出口。

发明内容

例如提供一种用于修正沉浸光刻装置的曝光参数的方法、装置和/或计算机程序产品将是有利的。

依照本发明的一个方面，提供一种用于修正沉浸光刻装置的曝光参数的方法，所述方法包括：

使用投射穿过在沉浸光刻装置的投影系统与衬底台之间的液体的测量光束来测量曝光参数；以及

根据物理特性的变化来确定偏移以至少部分地修正测量的曝光参数，所述物理特性影响用测量光束所做的测量。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻装置，包括：

支撑结构，其被构造成保持(hold)构图器件，该构图器件被构造成向辐射光束在其横截面中赋予(impart)图案；

衬底台，其被构造成保持衬底；

投影系统，其被构造成将构图光束投射到衬底的目标部分上；

液体供给系统，其被构造成在投影系统与衬底台之间的空间提供液体；

传感器，其被构造成使用投射穿过液体的测量光束来测量曝光参数；以及

修正系统，其被构造成根据物理特性的变化来确定偏移以至少部分地修正测量的曝光参数，所述物理特性影响用测量光束所做的测量。

根据本发明的一个方面，提供一种用于修正沉浸光刻装置的曝光参数的计算机程序产品，包括：

软件代码，其被构造成使用投射穿过在沉浸光刻装置的投影系统与衬底台之间的液体的测量光束来测量曝光参数；以及

软件代码，其被构造成根据物理特性的变化来确定偏移以至少部分地修正测量的曝光参数，所述物理特性影响用测量光束所做的测量。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻装置，包括：

衬底台，其被构造成保持衬底；

投影系统，其被构造成将构图光束投射到衬底的目标部分上，该投影系统具有光学元件；

液体供给系统，其被构造成在投影系统与衬底台之间的空间提供液体，所述光学元件被构造成与液体相连；

传感器，其被构造成测量光学元件的高度。

依照本发明的一个方面，提供一种修正沉浸光刻装置的成像误差的方法，包括：

测量在沉浸光刻装置中投影系统的光学元件的高度，所述光学元件与在投影系统和投影系统的衬底台之间的液体相连；以及

通过移动光学元件、移动衬底台或这二者来至少部分地修正图像误差。

附图说明

现在将参考示意性附图仅通过例子来描述本发明的实施例，在附图中相应的参考标记表示相应的部分，以及其中：

图1描述依照本发明实施例的光刻装置；

图2和3描述用于光刻投影装置的液体供给系统；

图4描述用于光刻投影装置的另一个液体供给系统；

图5描述用于光刻投影装置的另一个液体供给系统；

图6示意性地描述辐射光束通过依照本发明实施例的光刻装置的投影系统的光学元件的路径；

图7描述依照本发明实施例的方法的流程图；

图8示意性地描述用于测量依照本发明实施例的光刻装置的投影系统的光学元件的高度或高度变化的传感器；以及

图9示意性地描述用于测量依照本发明实施例的光刻装置的投影系统的光学元件的高度或高度变化的传感器。

具体实施方式

图1示意性地描述依照本发明一个实施例的光刻装置。该装置包括：

-照明系统(照明器)IL，其被构造成调节辐射光束PB(例如UV辐射或DUV辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造成支撑构图器件(例如掩模)MA并被连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被构造成根据特定参数将该构图器件精确定位；

-衬底台(例如晶片台)WT，其被构造成保持衬底(例如涂有抗蚀剂的晶片)W并被连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被构造成根据特定参数将衬底精确定位；以及

-投影系统(例如折射投影透镜系统)PL，其被构造成将由构图器件MA赋予辐射光束PB的图案投射到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。

照明系统可包括用于导向、整形或控制辐射的各种类型的光学部件，比如折射的、反射的、磁的、电磁的、静电的或其它类型的光学部件，或者它们的任何组合。

支撑结构支撑即承受构图器件的重量。它以下述方式来支撑构图器件，即根据构图器件的取向、光刻装置的设计、以及其它条件，举例来说比如构图器件是否被保持在真空环境中。支撑结构可以使用机械的、真空的、静电的或其它夹紧技术来保持构图器件。支撑结构例如可以是框架或平台，其根据需要可以为固定的或可移动的。支撑结构可以确保构图器件例如相对于投影系统处于期望的位置。在此术语“光刻版”或“掩模”的任何使用可被认为与更一般的术语“构图器件”同义。

在此使用的术语“构图器件”应被广义地解释为是指任何能够用来向辐射光束在其横截面中赋予图案的器件，例如从而在衬底目标部分中创建图案。应注意到，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则向辐射光束赋予的图案可能没有精确地与衬底目标部分中的期望图案相对应。一般地，向辐射光束赋予的图案将对应于在器件的目标部分中创建的特定功能层，比如集成电路。

构图器件可以是透射的或反射的。构图器件的例子包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的例子使用小反射镜的矩阵排列，其每一个可单独倾斜，以便在不同方向上反射入射的辐射光束。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射光束中赋予图案。

在此使用的术语“投影系统”应被广义地解释为包含任何类型的投影系统，包括折射的、反射的、折反射的、磁的、电磁的和静电的光学系统，或者它们的任何组合，对于所使用的曝光辐射或者对于其它因素，比如使用浸液或使用真空，其是合适的。在此术语“投影透镜”的任何使用可被认为与更一般的术语“投影系统”同义。

如这里所述，该装置可以是透射型的(例如使用透射掩模)。可替代地，该装置可以是反射型的(例如使用上述类型的可编程反射镜阵列，或者使用反射掩模)。

光刻装置可以是具有两个(双级)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或多个台上进行准备步骤，而一个或多个其它台用于曝光。

参考图1，照明器IL从辐射源SO接收辐射光束。例如当源是受激准分子激光器时，源和光刻装置可以是分离的实体。在这种情形中，不认为源形成光刻装置的一部分，并且辐射光束借助于光束传递系统BD从源SO被传递到照明器IL，所述光束传递系统BD例如包括合适的导向反射镜和/或扩束器。在其它情形中，例如当源是汞灯时，源可以是光刻装置的构成部分。源SO和照明器IL、如果需要的话连同光束传递系统BD一起可被称作辐射系统。

照明器IL可包括调节器AD，用于调整辐射光束的角度强度分布。一般地，至少可调节在照明器的光瞳平面中强度分布的外径和/或内径范围(通常分别称为外部σ和内部σ)。此外，照明器IL可包括各种其它部件，比如积分器IN和聚光器CO。照明器可用于调节辐射光束，以在其横截面上具有期望的均匀性和强度分布。

辐射光束PB入射到保持在支撑结构(例如掩模台MT)上的构图器件(例如掩模MA)上，并由该构图器件构图。穿过掩模MA后，辐射光束PB穿过投影系统PL，该投影系统PL将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。下面进一步描述的沉浸罩(hood)IH将浸液提供到在投影系统PL的末级元件与衬底W之间的空间。

借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉器件、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT能够被精确地移动，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射光束PB的路径中。类似地，例如在从掩模库机械检索后或者在扫描过程中，可使用第一定位器PM和另一位置传感器(其在图1中未明确描述)相对于辐射光束PB的路径来精确地定位掩模MA。一般地，借助构成第一定位器PM的一部分的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现掩模台MT的移动。类似地，使用构成第二定位器PW的一部分的长冲程模块和短冲程模块，可以实现衬底台WT的移动。对于步进器(与扫描器相对)，掩模台MT可以仅仅与短冲程致动器相连，或者可被固定。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。尽管如所说明的衬底对准标记占据了专用的目标部分，但是它们可位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线轨道(scribe-lane)对准标记)。类似地，在掩模MA上设置一个以上管芯的情形下，掩模对准标记可位于管芯之间。

所述的装置可以按照下列至少一个模式来使用：

1.在步进模式中，掩模台MT和衬底台WT基本保持不动，同时赋予辐射光束的整个图案被一次投射到目标部分C上(即单个静态曝光)。然后衬底台WT沿X和/或Y方向移动，以使可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单个静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投射到目标部分C上时，同步扫描掩模台MT和衬底台WT(即单个动态曝光)。通过投影系统PL的(缩小)放大率和图像翻转特性可确定衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向。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(在非扫描方向上)，而扫描移动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。

3.在另一模式中，掩模台MT基本上保持固定以保持可编程构图器件，并且移动或扫描衬底台WT，同时赋予辐射光束的图案被投射到目标部分C上。在该模式中，一般使用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后或在扫描过程中连续的辐射脉冲之间按照需要更新可编程构图器件。该模式的操作能够容易地被应用到利用可编程构图器件(比如上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。

也可以使用上述模式的组合和/或变形或者使用完全不同的模式。

图4中示出具有局部液体供给系统的另一个沉浸光刻解决方案。通过投影系统PL每一侧上的两个凹槽入口IN来供给液体，并通过多个离散的出口OUT来除去液体，所述出口OUT沿入口IN的径向朝外设置。入口IN和出口OUT可被设置在中心有孔的板上，并通过该孔来投射投影光束。通过在投影系统PL一侧上的凹槽入口IN来供给液体，并通过投影系统PL另一侧上的多个离散的出口OUT来除去液体，从而使液体薄膜在投影系统PL与衬底W之间流动。根据衬底W的移动方向可以选择使用入口IN和出口OUT的组合(入口IN和出口OUT的其它组合不起作用)。

已经提出的另一种具有局部液体供给系统方案的沉浸光刻解决方案是向液体供给系统设置液体封闭结构，所述液体封闭结构沿投影系统的末级元件与衬底台之间的空间的边界的至少一部分延伸。在图5中说明这种解决方案。尽管在Z方向上(在光轴方向上)可以有一些相对移动，但是液体封闭结构相对于投影系统在XY平面内是基本上静止的。例如参见美国专利申请no.US10/844,575，由此其被全部结合以作为参考。在液体封闭结构与衬底表面之间形成密封。

参考图5，池子10对投影系统的图像场周围的衬底形成无接触密封，从而封闭液体以填充在衬底表面与投影系统的末级元件之间的空间。通过设置在下面并包围投影系统PL的末级元件的液体封闭结构12形成池子。液体被带入在投影系统下面并在液体封闭结构12内的空间。液体封闭结构12延伸超出投影系统的末级元件一点，并且液面上升到末级元件之上，从而提供液体的缓冲。液体封闭结构12具有位于上端的内周界，在一个实施例中其几乎与投影系统或其末级元件的形状一致，并且例如可以是圆形的。在底部，内周界几乎与图像场的形状一致，例如是矩形的，尽管不需要该情形。

通过在液体封闭结构12的底部与衬底W表面之间的气体密封16来将液体封闭在池子中。该气体密封是由气体形成的，所述气体例如是空气或合成空气，但在一个实施例中为N₂或另一惰性气体，所述气体在压力下通过入口15被提供到在液体封闭结构12与衬底之间的间隙，并通过第一出口14被抽出。安排在气体入口15上的过压、第一出口14上的真空水平和间隙的几何形状，使得存在向内的高速气流从而封闭液体。在美国专利申请no.US 10/705,783中公开了这种系统，其由此被全部结合以作为参考。

在一个实施例中，为了便于衬底的成像，在衬底的曝光位置可以进行衬底的校平(leveling)和对准。换句话说，在投影系统和/或靠近投影系统放置的衬底周围设置衬底水平传感器(用于使构图的投射光束便于在衬底上聚焦)和衬底对准传感器(用于相对于构图的投射光束便于衬底的正确的横向定位)，从而当在曝光过程中衬底相对于并接近投影系统移动时可以测量衬底。在沉浸光刻装置中，对于用于在投影系统与衬底之间提供或保持液体的结构，剩余用来提供或操作这些传感器之一或二者的物理空间的量非常有限。对于较大的投影系统，比如具有高数值孔径(NA)如大约1.3的投影系统，这样的空间可能甚至更大是非常需要的。因此，依照一个实施例，其中水平传感器和/或对准传感器使用测量辐射光束，测量辐射光束可以全部或部分穿过投影系统。

图6示意性地描述穿过依照本发明一个实施例的沉浸光刻装置的投影系统的光学元件的构图投射光束和测量光束的路径。显示了示例投影系统PL的一部分。液体11被设置在投影系统PL与衬底W之间。构图投射光束20被显示为在两点处进入投影系统PL的所述部分(尽管将是显而易见的，但这正好是2个代表波的光线)。构图投射光束20穿过投影系统PL的所述部分，然后穿过液体11并被聚焦到衬底W上。

在该例子中，显示了入射的水平传感器测量光束22(例如通过一个或多个激光源、发光二极管、(卤素)灯提供的)进入投影系统PL的所述部分。所述测量光束穿过投影系统PL的所述部分，然后穿过液体11到衬底上。所述测量光束从衬底W反射离开，然后作为出射的水平传感器测量光束24穿过液体11和投影系统PL的所述部分到达水平传感器检测器(未示出)。尽管在图6中显示和描述了水平传感器测量光束，但是测量光束可以代替或附加为对准传感器测量光束或任何其它测量光束。

尽管显示出构图投射光束20和水平传感器测量光束22、24聚焦在衬底上基本上相同的点处，以便于精确的校平/聚焦测量，但光束不必聚焦在基本上相同的点处。例如，水平传感器测量光束22、24可以聚焦在构图投射光束20将要聚焦的地方的前面的位置处，从而在构图投射光束20照射到衬底W之前进行校平/聚焦计算和调整。在测量光束22、24例如为对准光束的情形中，与构图投射光束20相比，测量光束22、24可以聚焦在不同的位置处，例如在对准标记处。

因为测量光束不应曝光衬底W的辐射敏感材料，所以选择用于测量光束的辐射波长以不曝光辐射敏感材料，因而其通常与构图投射光束的辐射波长不同。例如，在水平传感器测量光束用于粗略俘获(rough capturing)的情形中，氦氖激光辐射可用于测量光束，但是为了减小薄膜效应，应该替代地或额外地使用宽带辐射。

然而，在例如对于构图投射光束与测量光束使用不同波长的水平传感器的情形中，由使其测量光束穿过投影系统的水平传感器检测到的焦点和与穿过相同投影系统的构图投射光束相关的实际焦点可能有差别。这是因为一个或多个投影系统特性(例如折射率)随波长变化。因而，在测量光束(具有特定波长)的光路中某处折射率的变化可导致检测的焦点与实际焦点不同，该实际焦点与构图的投射光束(具有不同波长)相关。另外地或可选择地，使用测量光束的其它测量结果可类似地受到影响，比如对准。例如，在对准光束的情形中，衬底上构图投射光束的实际横向位置可能与构图光束的预期横向位置不同，所述预期横向位置是由使用投射在衬底的对准标记上的对准测量光束的对准测量所确定的。

在测量光束的光路中的折射率变化可以以任何数目的方式发生。例子包括：

-测量光束所穿过的液体和/或光学元件的温度变化；

-测量光束所穿过的液体和/或光学元件的压力变化；

-液体的组分改变(例如污染)；以及

-用于调节测量光束通路进入和/或离开投影系统的冲洗(flushing)气体的压力和/或温度变化。

此外，在使用测量光束测量的值和与构图投射光束相关的实际值之间的差别还可以由一个或多个其它变化所导致。例如，在构图投射光束波长中的变化可以使利用测量光束所做的测量变得不准确。类似地，在测量光束波长中的变化可以使利用该测量光束所做的测量变得不准确。此外，投影系统中一个或多个光学元件的移动(操作)或衬底高度移动可以在利用测量光束测量的值和与构图投射光束相关的实际值之间产生差别。

因此，在一个实施例中，使用计量模型(metrology model)/方法来修正在利用测量光束测量的曝光参数值和与构图投射光束相关的应用的曝光参数值之间的差别，该差别可归因于测量光束和投射光束的波长的差别。

图7描述依照本发明一个实施例的计量方法的示意性流程图。

在步骤30中，在测量光束测量曝光参数P(例如焦点、衬底高度和/或对准)时或在此附近时，一个或多个传感器26测量如上所述的一个或多个物理特性的变化。例如，压力传感器可测量该测量光束所穿过的液体、冲洗气体和/或光学元件的压力。另外地或可选择地，温度传感器可测量该测量光束所穿过的液体、冲洗气体和/或光学元件的温度。在一个实施例中，可以进行多个不同类型的测量(例如压力和温度测量)和/或多个相同类型的测量(例如多个压力测量)。用符号j表示测量的数量。然后一个或多个测量的物理特性值可被命名为数组X_j。在一个实施例中，一个或多个传感器提供测量的物理特性值来作为相对于标称值的差值，例如在所述标称值时光刻装置被最优化调整。例如，温度传感器可提供在测量的实际温度(例如22.3℃)与标称温度(例如22.1℃)之间的差值来作为温度测量(即0.2℃)，在所述标称温度时光刻装置被最优化调整。在一个实施例中，应理解到该方法可扩展到通过使用附加的计算和/或测量还未建立标称值(即标度)的情形。

在步骤32中，确定或获得一个或多个测量的物理特性值X_j对曝光参数P的影响。该影响可被表示为导数dP/dX_j。例如，在曝光参数P为焦点并且测量的物理特性值X_j为浸液的温度和压力的情形中，dP/dX_j可表示焦点相对于温度和压力的变化率。

在一个实施例中，在步骤32时、在步骤32之前或在步骤32之后可确定dP/dX_j。换句话说，可以离线(即在测量光束测量曝光参数P之前)或者在线(即在测量光束测量曝光参数P时或在此附近时)确定dP/dX_j。在一个实施例中，通过实验/校准从经验结果和/或通过光学理论(例如光线追踪)可确定dP/dX_j。例如，通过将材料值(例如在不同条件时的特定物理特性的数值表，如在各个温度时材料的折射率)应用到相关的物理和/或数学公式可计算dP/dX_j。在另一个实施例中，通过实验测量可确定dP/dX_j。此外，dP/dX_j可对于多次曝光和/或测量光束波长而被确定，并且在曝光光束波长和测量光束波长的数值之间可能不同。另外地或可选择地，根据每个投影系统类型(例如在多个光刻装置中使用的投影系统)或在一个光刻装置中单独每个特定投影系统都可确定dP/dX_j。

在步骤34中，考虑到测量的物理特性值X_j，至少部分地修正测量的曝光参数P。在一个实施例中，该修正可以用公式表示为：

P_应用的＝P_测量的-sum(j){X_j*dP/dX_j}

其中P_应用的是例如在通过构图投射光束将衬底曝光的过程中应用的曝光参数，以及P_测量的是如使用测量光束所测量的曝光参数。因而，术语“sum(j)(X_j*dP/dX_j)”是应用到测量的曝光参数的累积偏移，以获得例如在衬底曝光过程中要应用的曝光参数。累积偏移是可由每个测量的物理值X_j导致的各个偏移的和。矩阵运算可用于该修正，以便在特定物理特性比如投影系统操作者和环境(例如温度、压力)相关性之间处理可能的交叉项。可以连续地或间断地进行确定和/或应用所使用的曝光参数。

因此，在一个例子中，水平传感器可通过光刻装置的投影系统的光学元件和通过浸液来投射测量光束，以在衬底曝光过程中测量衬底的高度：F_测量的，所测量的高度对应于构图投射光束的焦点。然后考虑浸液的温度(X_1)和压力(X_2)来修正此测量的高度(以及从而焦点)，以产生在衬底曝光过程中要应用的修正的高度：F_应用的(以及从而焦点)。提供(例如通过实验或经验结果)焦点相对于温度(dF/dX_1)和压力(dF/dX_2)的修正函数。然后将修正函数与压力和温度的测量值相乘，并加在一起(sum(j){X_j*dF/dX_j})以产生应用给测量高度的累积偏移，从而产生修正的高度(以及从而修正的焦点)。这可总结为公式：F_应用的＝F_测量的-sum(j){X_j*dF/dX_j}。

在另一个例子中，对准传感器可通过光刻装置的投影系统的光学元件和通过浸液来投射测量光束，以在衬底曝光过程中测量衬底的X-Y位置：LP_测量的，所测量的X-Y位置对应于构图投射光束的横向位置。然后考虑浸液的温度(X_1)和压力(X_2)来修正此测量的X-Y位置(以及从而横向位置)，以产生在衬底曝光过程中要应用的修正的X-Y位置：LP_使用的(以及从而横向位置)。提供(例如通过实验或经验结果)横向位置相对于温度(dLP/dX_1)和压力(dLP/dX_2)的修正函数。然后将修正函数与压力和温度的测量值相乘，并加在一起(sum(j){X_j*dLP/dX_j})以产生应用给测量的X-Y位置的累积偏移，从而产生修正的X-Y位置(以及从而修正的横向位置)。这可总结为公式：LP_应用的＝LP_测量的-sum(j){X_j*dLP/dX_j}。

在一个实施例中，用测量光束和曝光光束的波长对测量的曝光参数可以特别地修正，以产生要应用的曝光参数。例如，这可用公式表示为：

P_应用的＝P_测量的-Δ(MV)*(dP/dMV(测量光束波长)-dP/dMV(曝光波长))

其中P_应用的是例如在通过构图投射光束将衬底曝光过程中应用的曝光参数，例如焦点或横向位置，P_测量的是如使用测量光束所测量的曝光参数，Δ(MV)是测量的物理特性值(比如温度或压力)与标称值(通常是在该值处光刻装置被最优化配置的值)的差值，dP/dMV(测量光束波长)是曝光参数相对于测量光束波长的测量的物理特性值的变化率，以及dP/dM(曝光波长)是曝光参数相对于测量光束波长的测量的物理特性值的变化率。

光刻装置可具有为提供良好或最佳性能而定义的各种常数。例如，光刻装置可以具有一个或多个与投影系统有关的常数(例如投影系统中一个或多个光学元件的定位)和/或一个或多个与对准系统有关的常数(例如对准标记结构和/或位置)。在实施例中，可以执行计量模型来修正这些常数的波长依赖性。换句话说，一个或多个测量的物理特性值，比如压力和/或温度可以与例如常数相对于测量值的变化率或相关曝光参数相对于测量值的变化率结合使用(例如d_对准/d_温度或d_焦点/d_压力)，从而产生修正的常数。

为了实施上述的方法，可以向光刻装置提供修正系统，其被构造成或编程成执行在此所述方法的实施例。修正系统可以是并入光刻装置的处理器或传感器的计算机程序。此外，可以提供计算机程序产品(例如在盘上或在存储器中的软件程序)来执行如在此所述方法的实施例。

在一个实施例中，投影系统的末级光学元件被刚性地安装到投影系统的其余部分的刚体(例如透镜体)上。由于静力(浸液高度和/或投影系统过压差)和动力(浸液流动和/或动态环境压力变化)，末级元件高度可发生变化。在沉浸光刻系统中，这可导致光路的变化，其在对准测量之间可导致主焦点和/或球面像差漂移。对于0.75的NA、193nm的辐射和以水作为浸液的投影系统，灵敏度可为～1nm散焦和9pm Z9漂移每nm的Z-位移。对于5×10⁶的刚度和0.5nm的最大可允许Z9漂移，这可在与液体连接的光学元件上导致0.3N的最大力，即可在沉浸光刻装置中产生的力。

因而，在一个实施例中，可提供传感器来测量被构造成与液体连接的光学元件(例如投影系统的末级光学元件)的高度。在一个实施例中，传感器可被实施为现有的水平传感器的一部分，所述水平传感器被提供用来测量衬底或另一个物体(比如衬底台，包括任何传感器、参考点等)的高度(例如相对于投影系统的末级光学元件)。为此，在一个实施例中，所述传感器可以是与水平传感器分开的传感器。

在一个实施例中，测量光学元件的高度的传感器是光学传感器，其被构造成检测从光学元件传播的测量光束以测量光学元件的高度，并且可选地将测量光束投射到光学元件。参考图8，示意性地描述了光学传感器46的布置。显示了入射测量光束40(例如由一个或多个激光源、发光二极管、(卤素)灯等提供)直射到光学元件OE，该光学元件与液体11相连。测量光束作为出射的测量光束42反射离开光学元件OE的顶面，到达传感器检测器46，该传感器检测器用于确定光学元件的高度。在一个实施例中，测量光束是水平传感器测量的光束，尽管其可替代地或附加地是对准传感器测量光束或任何其它测量光束。在一个实施例中，测量光束反射离开光学元件OE的底面(例如作为光学元件OE和液体11间的界面的表面)。当反射离开底面时，光束可穿过光学元件OE的顶面到达底面，在底面处光束向着顶面反射并离开顶面。可选择地，光束可通过例如从光学元件OE下面发射或反射的光束而直接投射到底面上。

在一个实施例中，传感器可被构造为用于测量衬底(或其它物体)的高度的水平传感器46的一部分。入射的水平传感器测量光束40(例如通过一个或多个激光源、发光二极管、(卤素)灯等提供)显示为进入光学元件OE。测量光束穿过光学元件OE，然后穿过液体11到达衬底(或其它物体)上。测量光束反射离开衬底(或其它物体)，然后作为出射的水平传感器测量光束44穿过液体11并离开光学元件OE达到水平传感器检测器46。入射的水平传感器测量光束40的一部分作为出射的测量光束44反射离开光学元件OE的顶面，到达传感器检测器46。可选择地，用于产生出射的测量光束44的入射测量光束可以以不同角度入射或具有不同波长，以便使其反射离开光学元件OE。出射的水平传感器测量光束42和出射的测量光束44产生干涉区域。通过分析干涉区域的条纹，可以检测或确定衬底(或其它物体)与光学元件之间的高度差，从而可以确定光学元件高度的变化。

在一个可选择的或附加的实施例中，传感器可以是测量光学元件高度或高度变化的机械的、超声的、磁的和/或电的传感器。参考图9，传感器46是用来测量光学元件OE的高度的机械的、超声的、磁的和/或电的传感器。

在所有情况下，从传感器测量的高度可用于至少部分地修正光学元件的测量高度的变化。在一个实施例中，信号可从传感器46被发送到伺服系统50，该伺服系统控制衬底台WT的定位系统PW，使得可调整衬底(或其它物体)的高度，以至少部分地修正光学元件的测量高度的变化。另外地或可选择地，信号可被发送到用于控制光学元件高度的位置的伺服系统50，从而可调整光学元件的高度，以至少部分地修正光学元件的测量高度的变化。

通过该机构，可以稳定和/或减小由改变在与液体连接的投影系统的光学元件上的力所产生的焦点和球面像差。

为了更加清楚，术语高度包括高度变化，并可包括倾斜。此外，尽管这里在光刻装置的背景下描述了所述概念，但它们同样可应用于在光学元件与物体表面之间使用液体的其它装置。例如，这里的概念可以应用于沉浸计量装置，其使用被投射经过液体的辐射光束来测量物体的特性。

在欧洲专利申请No.03257072.3中，公开了两级(twin stage)或双级沉浸光刻装置的思想。这种装置配备有两个支撑衬底的台。利用在没有浸液的第一位置处的台来进行校平测量，以及利用在存在浸液的第二位置处的台进行曝光。可选择地，该装置仅具有一个台。在优选的实施例中，如在此描述的装置、方法和/或计算机程序产品被应用于单级/台的光刻装置。

尽管在本文中可特别参考在IC制造中光刻装置的使用，但应当理解，这里描述的光刻装置可具有其它应用，比如集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。熟练技术人员将认识到，在这种可选择应用的背景中，在此术语“晶片”或“管芯”的任何使用可被认为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。在此所称的衬底可以在曝光之前或之后用例如轨迹工具(track)(一种通常给衬底施加抗蚀剂层并显影所曝光的抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检查工具进行处理。当适用时，这里公开的内容可用于这种或其它衬底处理工具。此外，例如为了产生多层IC，衬底可被处理超过一次，从而这里使用的术语衬底还可指已经包含多个处理层的衬底。

这里所用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有大约365、248、193、157或126nm的波长)。

在环境允许的情况下，术语“透镜”可指各种类型的光学部件的任何一个或组合，包括折射和反射光学部件。

尽管上面已经描述了本发明的特定实施例，但应当理解，本发明可以以除上述之外的方式来实施。例如当适用时，本发明的实施例可采取计算机程序的形式，该计算机程序包含描述如上所述的方法的机器可读指令的一个或多个序列，或采取其中存储有这种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。例如，计量模型/方法可被实施为计算机程序，并且计算机程序可与光刻装置相互作用，以获得测量的数据(例如从光刻装置的一个或多个水平传感器获得测量的焦点和/或从光刻装置的一个或多个对准传感器获得测量的横向位置)，并返回修正的数据(例如返回为了说明水平传感器测量光束的不同波长而修正的测量焦点，和/或返回为了说明对准传感器测量光束的不同波长而修正的测量的横向位置)。

本发明的一个或多个实施例可以应用于任何沉浸光刻装置，尤其但不唯一的是上述提到的以及无论是以池子的形式提供浸液还是仅仅在衬底的局部表面区域上提供浸液的那些类型。应广义地解释如在此打算的液体供给系统。在特定实施例中，它可以是给在投影系统与衬底和/或衬底台之间的空间提供液体的机构或者结构的组合。它可包括给空间提供液体的一个或多个结构、一个或多个液体入口、一个或多个气体入口、一个或多个气体出口、和/或一个或多个液体出口的组合。在一个实施例中，空间表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或者空间的表面可以完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者空间可以包围衬底和/或衬底台。液体供给系统可以进一步选择地包括控制位置、数量、质量、形状、流速或液体的任何其它特征的一个或多个元件。

根据期望的特性和所使用的曝光辐射的波长，在该装置中使用的浸液可具有不同的组分。对于193nm的曝光波长，可以使用超纯水或基于水的混合物，并且因为这个原因，浸液有时被称为水，并可使用与水相关的术语，比如亲水的、疏水的、湿度等。

更一般地，该方法的每个步骤可在任何通用计算机(比如大型计算机、个人计算机等)上并按照从任何编程语言(比如C++、Java、Fortran等)中产生的一个或多个程序模块或对象或者其一部分来执行。而且此外，可通过专用硬件或为该目的而设计的电路模块来执行每个步骤或者实现每个步骤的文件或对象等。例如，本发明可以被实施为载入非易失存储器的固件程序或者从数据存储介质加载或载入数据存储介质的软件程序以作为机器可读代码，所述代码是可通过逻辑元件的阵列(比如微处理器或其它数字信号处理单元)执行的指令。

本发明可以被实施为：一种包括计算机可用介质的产品(article ofmanufacture)，该计算机可用介质在其中具有用于执行本发明的方法步骤的计算机可读程序代码装置；一种可由机器读取的程序存储器件，其实际地包含可由机器执行以完成本发明的方法步骤的指令程序；一种计算机程序产品；或者一种包括计算机可用介质的产品，该计算机可用介质在其中具有计算机可读程序代码装置，在所述计算机程序产品中的计算机可读程序代码装置包括使计算机执行本发明的步骤的计算机可读代码装置。这种产品、程序存储器件或计算机程序产品包括但不限于CD-ROM、磁盘、磁带、硬驱动器、计算机系统存储器(例如RAM或ROM)和/或电子的、磁的、光的、生物的或其它类似的程序的实施例(包括但不限于调制的或其它处理的载波以传输可由计算机读取、解调/解码并执行的指令)。实际上，产品、程序存储器件或计算机程序产品可包括任何固体或流体的传输介质、磁的或光的等，用于存储或传输可由机器读取的信号，以根据本发明的方法来控制通用或专用计算机的操作和/或依照本发明的系统来构造其部件。

本发明还可以在一个系统中被实现。系统包括一个计算机，其包括处理器和存储器，以及可选地存储设备、输出器件(比如视频显示器)和/或输入器件(比如键盘或计算机鼠标)。此外，系统可包括计算机的互连网。计算机同样可以是独立的形式(例如传统的台式个人计算机)或者被集成到另一装置(例如光刻装置)中。

系统可为了所需目的而被专门构造以执行例如本发明的方法步骤，或者它可包括一个或多个通用计算机，其根据存储在计算机中的教导由计算机程序选择性地激活或重新配置。该系统也可全部或部分地被实施为硬连线电路或制造为专用集成电路的电路结构。这里提出的本发明本质上与特定计算机系统或其它装置无关。各种各样的这些系统的所需结构将根据给出的说明而呈现。

在这里所述图的情形中，通过例子的方式给出了它们。在不脱离本发明的精神的情况下，对这里描述的这些图或步骤(或操作)可以进行改变。例如，在特定情形中，可以以不同的顺序来执行所述步骤，或者可以添加、删除或修改步骤。所有这些变化被认为是包括如所附权利要求书中所述的本发明的一部分。

上面的描述打算是说明性的，不是限制性的。因而，对于本领域熟练技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面列出的权利要求书的范围的情况下，可以对所述的本发明进行修改。

Claims

1.一种用于修正沉浸光刻装置的曝光参数的方法，所述方法包括：

使用投射穿过在沉浸光刻装置的投影系统与衬底台之间的液体的测量光束来测量曝光参数；和

根据物理特性的变化来确定偏移，以至少部分地修正测量的曝光参数，所述物理特性影响用测量光束所做的测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理特性包括液体的(a)温度、或(b)压力、或(c)组分、或(d)任何的(a)-(c)的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理特性包括冲洗气体的或投影系统的光学元件上的或这二者的(a)温度、或(b)压力、或(c)组分、或(d)任何的(a)-(c)的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述曝光参数包括使用投影系统投射的构图光束的焦点、保持在衬底台上的衬底的高度、或这二者。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述曝光参数包括使用投影系统投射的构图光束的横向位置、保持在衬底台上的衬底的X-Y位置、或这二者。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理特性包括测量光束的波长、使用投影系统投射的构图光束的波长、或这二者。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述偏移包括物理特性的变化与曝光参数相对于物理特性的变化率的乘积。

8.根据权利要求1所述的方法，包括将所述测量光束和用于曝光衬底的构图光束投射穿过投影系统的光学元件。

9.根据权利要求1所述的方法，其中根据物理特性的变化确定偏移包括根据物理特性对于测量光束的波长的变化与物理特性对于使用投影系统投射的构图光束的波长的变化之间的差来确定偏移。

10.一种光刻装置，包括：

支撑结构，其被构造成保持构图器件，所述构图器件被构造成向辐射光束在其横截面中赋予图案；

衬底台，其被构造成保持衬底；

传感器，其被构造成使用投射穿过液体的测量光束来测量曝光参数；和

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述物理特性包括液体的(a)温度、或(b)压力、或(c)组分、或(d)任何的(a)-(c)的组合。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述物理特性包括冲洗气体的或投影系统的光学元件上的或这二者的(a)温度、或(b)压力、或(c)组分、或(d)任何的(a)-(c)的组合。

13.根据权利要求11所述的装置，进一步包括构造成测量液体的温度的温度传感器、构造成测量液体的压力的压力传感器、或这二者。

14.根据权利要求10所述的装置，其中所述曝光参数包括构图光束的焦点、衬底的高度、或这二者。

15.根据权利要求10所述的装置，其中所述曝光参数包括构图光束的横向位置、衬底的X-Y位置、或这二者。

16.根据权利要求10所述的装置，其中所述物理特性包括测量光束的波长、构图光束的波长、或这二者。

17.根据权利要求10所述的装置，其中所述偏移包括物理特性的变化与曝光参数相对于物理特性的变化率的乘积。

18.根据权利要求10所述的装置，其中所述传感器被构造成将测量光束投射经过构图光束所投射经过的投影系统的光学元件。

19.根据权利要求10所述的装置，所述修正系统被构造成根据物理特性对于测量光束的波长的变化与物理特性对于构图光束的波长的变化之间的差来确定偏移。

20.一种用于修正沉浸光刻装置的曝光参数的计算机程序产品，包括：

软件代码，其被构造成使用投射穿过在沉浸光刻装置的投影系统与衬底台之间的液体的测量光束来测量曝光参数；和

软件代码，其被构造成根据物理特性的变化来确定偏移，以至少部分地修正测量的曝光参数，所述物理特性影响用测量光束所做的测量。

21.根据权利要求20所述的计算机程序产品，其中所述物理特性包括液体的(a)温度、或(b)压力、或(c)组分、或(d)任何的(a)-(c)的组合。

22.根据权利要求20所述的计算机程序产品，其中所述物理特性包括冲洗气体的或投影系统的光学元件上的或这二者的(a)温度、或(b)压力、或(c)组分、或(d)任何的(a)-(c)的组合。

23.根据权利要求20所述的计算机程序产品，其中所述曝光参数包括使用投影系统投射的构图光束的焦点、保持在衬底台上的衬底的高度、或这二者。

24.根据权利要求20所述的计算机程序产品，所述曝光参数包括使用投影系统投射的构图光束的横向位置、保持在衬底台上的衬底的X-Y位置、或这二者。

25.根据权利要求20所述的计算机程序产品，其中所述物理特性包括测量光束的波长、使用投影系统投射的构图光束的波长、或这二者。

26.根据权利要求20所述的计算机程序产品，包括软件代码，其被构造成通过物理特性的变化与曝光参数相对于物理特性的变化率的乘积来确定偏移。

27.根据权利要求20所述的计算机程序产品，包括软件代码，其被构造成根据在物理特性对于测量光束的波长的变化与物理特性对于构图光束的波长的变化之间的差来确定偏移。

28.一种光刻装置，包括：

衬底台，其被构造成保持衬底；

液体供给系统，其被构造成在投影系统与衬底台之间的空间提供液体，所述光学元件被构造成与液体相连；和

传感器，其被构造成测量光学元件的高度。

29.根据权利要求28所述的装置，其中所述光学元件是可移动的，并且还包括修正系统，其被构造成移动所述光学元件以至少部分地修正光学元件高度的变化。

30.根据权利要求28所述的装置，还包括修正系统，其被构造成移动所述衬底台以至少部分地修正光学元件高度的变化。

31.根据权利要求28所述的装置，其中所述传感器被构造成检测从光学元件传播的测量光束以测量光学元件的高度。

32.根据权利要求31所述的装置，其中所述传感器还被构造成在光学元件处投射所述测量光束。

33.根据权利要求28所述的装置，其中所述传感器被构造成检测从光学元件反射的测量光束，并被构造成通过评估由在测量光束与从衬底或衬底台反射的光束之间的干涉创建的条纹来测量光学元件的高度。

34.根据权利要求28所述的装置，其中所述传感器是构造成测量衬底或衬底台的高度的水平传感器。

35.根据权利要求28所述的装置，其中光学元件高度的变化是焦点误差、球面像差或这二者的量度，并且还包括构造成至少部分地修正这种焦点误差、球面像差或这二者的修正系统。

36.一种修正沉浸光刻装置的成像误差的方法，包括：

测量在沉浸光刻装置中投影系统的光学元件的高度，所述光学元件与在投影系统和投影系统的衬底台之间的液体相连；和

37.根据权利要求36所述的方法，其中成像误差是焦点误差、球面像差或这二者。

38.根据权利要求36所述的方法，其中测量所述高度包括在光学元件处投射测量光束并检测从光学元件传播的测量光束。

39.根据权利要求36所述的方法，其中测量所述高度包括检测从光学元件反射的测量光束，并评估由在测量光束与从衬底台或保持在衬底台上的衬底反射的光束之间的干涉创建的条纹。

40.根据权利要求36所述的方法，其中测量所述高度是使用水平传感器来进行的，所述水平传感器被构造成测量衬底台或保持在衬底台上的衬底的高度。