CN1936709A - 光刻方法 - Google Patents

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Abstract

在校准沉浸光刻设备的重叠性能时，使用正常且相反的曲折路径进行曝光得到两组重叠数据。然后使用这两组重叠数据消除由于晶片冷却造成的影响。

Description

光刻方法
技术领域
本发明涉及一种光刻方法。
背景技术
光刻设备是在衬底上，通常在衬底的目标部分上施加所希望图案的机器。光刻设备可以用在例如在集成电路(IC)的制造中。例如，可选择地称为掩膜或刻线的构图装置，其可以用于在IC的单层上产生要形成的电路图案。这个图案可以转移到衬底(例如硅衬底)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯的一部分)上。典型地通过在衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上成像来转移图案。通常，单个衬底会包含相继构图的一组邻接目标部分。已知的光刻设备包括所谓的步进机，其中通过同时把整个图案暴露在目标部分上来辐照每个目标部分，和所谓的扫描仪，其中通过在给定方向(扫描方向)上的辐射束扫描图案，同时与给定方向平行或反向平行地扫描衬底，来辐照每个目标部分。也能够通过盖印图案到衬底上把图案从构图装置转移到衬底上。
已提议把光刻投影装置中的衬底浸入到具有高折射率的液体例如水中，以填充在投影系统的最后元件和衬底之间的间隔。这样的目的是由于曝光辐射在液体(液体的作用还被认为能增加系统的有效数值孔径(NA)和增加聚焦的深度)中将具有更短的波长，使得能够实现更小部件的成像。已提议了其它浸液，包括其中悬浮有固体颗粒(例如石英)的水。
然而，在液体池中浸没衬底或衬底和衬底台(见例如美国专利US4,509,852，这里引入其全部内容作为参考)意味着存在大量的必须在扫描曝光期间被加速的液体。这需要额外或更大能量的马达，并且液体中的湍流会导致不希望和难以预料的效果。
提出的一个解决方法是对于液体供应系统仅仅在衬底的局部区域上和在投影系统的最后元件和衬底之间(衬底通常具有比投影系统的最后元件更大的表面积)提供液体。在PCT专利申请no.WO 99/49504中公开了这样布置的一个方法，这里引入其全部内容作为参考。如图2和3中所示，液体通过至少一个入口IN优选沿着衬底相对于最后元件的移动方向供应到衬底上，并且在已经在投影系统下面经过后通过至少一个出口OUT移出。即，由于在X方向上在元件下面扫描衬底，在元件的+X侧提供液体，在-X侧吸收液体。图2示意性地示出了其中通过入口IN提供液体和在元件的另一侧通过连接到低压源的出口吸收液体的装置。在图2的说明中液体沿着衬底相对于最后元件的移动方向而提供，虽然并不一定需要这样。可以在最后元件周围定位多个取向和数量的入口和出口。在图3中说明了多个方向的一个例子，其中在最后元件周围以规则图案提供了四组两侧具有出口和入口。
在使用之前所有的光刻设备都需要至少一些校准，通常，设备的分辨率越高，就需要更多的校准步骤以得到设备的最可能好的性能。光刻设备重要的性能测量是重叠性能，其测量装置相对于在衬底已经存在的图案在所希望的位置上在衬底上成像图案的能力。重叠误差可能由多种原因引起，例如在干涉测量位置或位移测量系统中的系统误差。为了校准光刻设备的重叠性能，通常跨过整个衬底印刷一组测试结构和测量测试结构的位置。测试结构可以是例如对准标记以使得能够使用设备中提供的对准工具测量它们的位置，或者可以覆盖感光结构，例如盒子中的盒子(box-in-box)标记，其中使用已知的脱机工具可以直接测量重叠误差。结果是跨过衬底区的重叠误差能够用于校准装置的图，当在生产曝光期间定位衬底时例如通过使用它们作为偏移量。
发明内容
在光刻设备中(对于浸液或不对于浸液)，所有元件和与衬底接触的液体的温度都被非常严格地控制以相等或稳定。然而，发明者认识到在沉浸光刻设备中，在投影系统的最后元件和衬底之间的间隔的至少一部分被填充有高折射率的液体的光刻设备中，一些重叠误差是由与蒸发残留在衬底上的高折射率液体相关的衬底冷却效应产生的。这些重叠误差不仅仅取决于位置，也取决于测试曝光序列的历史。因此，如果以传统方法测量的重叠误差用于校准装置，将不会消除重叠误差，实际上会变得更差。
因此，例如提供校准光刻设备的改进方法将会是有利的。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻方法，包括：
利用包括第一投影系统的第一光刻投影设备在第一衬底上印刷第一组测试结构，第一衬底相对于第一投影系统移动第一路线以实现第一组测试结构的印刷；
利用包括第二投影系统的第二光刻投影设备在第二衬底上印刷第二组测试结构，第二衬底相对于第二投影系统移动第二路线以实现第二组测试结构的印刷，第二路线不同于第一路线；
在第一组测试结构中测量第一组位置数据；
在第二组测试结构中测量第二组位置数据；
从第一和第二组位置数据中计算第三组位置误差数据；和
使用第三组位置误差数据来校准一个或多个光刻投影设备。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻方法，包括：
利用包括第一投影系统的第一光刻投影设备在第一衬底上印刷第一组测试结构，第一衬底相对于第一投影系统移动第一路线以实现第一组测试结构的印刷；
利用第一光刻投影设备在第二衬底上印刷第二组测试结构，第二衬底相对于第一投影系统移动第二路线以实现第二组测试结构的印刷，第二路线不同于第一路线；
在第一组测试结构中测量第一组重叠数据；
在第二组测试结构中测量第二组重叠数据；
从第一和第二组重叠数据中计算第三组位置误差数据；和
使用第三组位置误差数据校准第一光刻投影设备。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻方法，包括：
根据第一测试曝光序列利用第一光刻投影设备在第一衬底上印刷第一组测试结构，第一衬底具有热传导性能的第一值和热蒸发性能的第二值；
根据第二测试曝光序列利用第二光刻投影装置在第二衬底上印刷第二组测试结构，第二衬底具有热传导性能的第三值和热蒸发性能的第四值，其中第二测试曝光序列、第三值和第四值的至少一个分别与第一测试曝光序列、第一值和第二值不同；
在第一组测试结构中测量第一组位置数据；
在第二组测试结构中测量第二组位置数据；
从第一和第二组位置数据中计算第三组位置误差数据；和
使用第三组位置误差数据校准一个或多个光刻投影设备。
附图说明
现在将仅仅通过示例的方式参考示意性附图描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记表示相应的部分，且其中：
图1描述了在本发明的一个实施例中使用的光刻设备；
图2和3描述了在光刻投影设备中使用的液体供应系统；
图4描述了在光刻投影设备中使用的另一液体供应系统；
图5描述了在光刻投影设备中使用的另一液体供应系统；
图6描述了在执行本发明实施例中得到的第一组重叠误差数据；
图7描述了在执行本发明实施例中得到的第三组重叠误差数据；
图8描述了正常曲折路径；
图9描述了在相对方向上移动的曲折路径；和
图10是根据本发明的流程图。
具体实施方式
图1示意性地描述了可用在本发明实施例中的光刻设备。该设备包括：
设置成调节辐射束PB(例如UV辐射或DUV辐射)的照明系统(照明器)IL；
构造成支承构图装置(例如掩膜)MA和连接到第一定位装置PM的支承结构(例如掩膜台)MT，该第一定位装置被设置成根据特定参数精确定位构图装置；
构造成支持衬底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W和连接到第二定位装置PW的衬底台(例如晶片台)WT，该第二定位装置被设置以根据某些参数精确定位衬底；和
设置成通过构图装置MA把赋予辐射束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)的投影系统(例如折射投影透镜系统)PL。
照明系统可以包括用于导向、成形或控制辐射的多种光学元件，例如折射、反射、磁性、电磁、静电或其它类型的光学元件，或它们的任意组合。
支承结构支撑，即承受构图装置的重量。它支撑构图装置，取决于构图装置的取向、光刻设备的设计和其它条件，例如构图装置是否需要放置在真空中。支承结构可以使用机械、真空、静电或其它夹紧技术以固定构图装置。支承结构可以是框架或台，例如，如果需要其可以被固定或可移动。支承结构可以确保构图装置在例如相对于投影系统所希望的位置上。可以认为这里使用的任何术语“标线”或“掩膜”与更通用的术语“构图装置”意思相同。
这里使用的术语“构图装置”可以被广义地解释为指可以传输具有其横截面为图案的辐射束以在衬底的目标部分上产生图案的任何装置。应该注意引入到辐射束的图案可以不严格地对应于衬底的目标部分中所希望的图案，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，引入到辐射束的图案会对应于在目标部分中产生的器件中的具体功能层，例如集成电路。
构图装置可以是透射或反射性的。构图装置的例子包括掩膜、可编程镜面阵列和可编程LCD面板。掩膜在光刻中是公知的，掩膜类型包括例如二元、交替相移和衰减相移，以及多种混合掩膜类型。可编程镜面阵列的例子采用小镜面的矩阵排列，其中每个小镜面都可以单独地倾斜以在不同的方向上反射入射光。倾斜镜面传输在被镜面阵列反射的辐射束中的图案。
这里使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射、反射、反折射、磁、电磁和静电光学系统，或它们的组合，只要对使用的曝光辐射合适，或对其它因素例如使用沉浸液体或使用真空合适。可以认为这里使用的术语“投影透镜”与更通用的术语“投影系统”的意思相同。
如这里所述，该设备是透射型的(例如采用透射掩膜)。可选择地，该设备也可以是反射型(例如采用如上所述的可编程镜面阵列，或采用反射掩膜)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多掩膜台)的类型。在这样的“多台”机器中，附加台可以平行地使用，或当一个或多个其它台正在用于曝光时，在一个或多个台上进行制备步骤。
参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如当源是准分子激光器时，源和光刻设备可以是分开的实体。在这种情况下，不认为源形成了光刻设备的一部分，借助于包括例如适当的导向镜或/和束扩展器的束传输系统BD，辐射束从源SO传给照明器IL。在其它情况下，例如当源是汞灯时源可以是光刻设备的整体一部分。源SO和照明器IL，如果需要与束传输系统BD一起，可以被成为辐射系统。
照明器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，至少在照明器的光瞳平面内的强度分布的外和/或内径(通常分别指σ-外和σ-内)的范围可以调节。另外，照明器IL可以包括多种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有所希望的均匀度和强度分布。
辐射束PB入射到被固定在支承结构(例如掩膜台MT)上的构图装置(例如掩膜MA)上，且通过构图装置被构图。横越掩膜MA后，辐射束PB穿过投影系统PL；其把辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。下面进一步描述的沉浸盖IH，其为在投影系统PL的最后元件和衬底W之间的间隔提供沉浸液。
借助于第二定位装置PW和定位传感器IF(例如，干涉测量器，线性编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台WT，例如，以在辐射束PB的路径上定位不同的目标部分C。同样地，例如在从掩膜库机器检索后，或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一定位传感器(在图1中没有详细描述)以便对掩膜MA相对于辐射束PB的路径精确定位。通常，掩膜台MT的移动可以借助于长冲程模块(粗调定位)和短冲程模块(精确定位)来实现，其形成了第一定位装置PM的一部分。同样地，衬底台WT的移动可以通过使用长冲程模块和短冲程模块实现，其构成了第二定位装置PW的一部分。在步进机(与扫描仪相对)的情况下，掩膜台MT可以仅连接到短冲程传动器，或可以被固定。可以使用掩膜对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩膜MA和衬底W。虽然所述的衬底对准标记占用专用的目标部分，但它们可以位于目标部分(这些被认为是划线对准掩膜)之间的间隙中。同样地，在掩膜MA上提供多于一个管芯的情况下，掩膜对准标记可以位于管芯之间。
所述设备可以用在下面模式中的至少一种中：
1.在步进模式，掩膜台MT和衬底台WT保持基本静止，而引入到辐射束的整个图案一次(即单一静态曝光)投影到目标部分C上。然后在X和/或Y方向移动衬底台WT以使得不同的目标部分C被曝光。在步进模式，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，同时扫描掩膜台MT和衬底台WT，而在目标部分C(即单个动态曝光)上投影引入到辐射束的图案。衬底台WT相对于掩膜台MT的速度和方向可以由投影系统PL的(缩小率)放大率和成像倒转特性确定。在扫描模式，曝光场的最大尺寸限制了在单个动态曝光中目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度确定目标部分的高度(在扫描方向上)。
3、在另一模式，支撑可编程构图装置的掩膜台MT保持基本静止，当引入到辐射束的图案投影到目标部分C时，移动或扫描衬底台WT。在这个模式，通常采用脉冲辐射源，在衬底台WT的每一次移动之后或在扫描期间的相继辐射脉冲之间，按着需要更新可编程构图装置。这个工作模式易于应用在使用可编程构图装置、例如上述的可编程镜面阵列的无掩膜光刻中。
可以使用上述模式的组合和/或变化，或也可以使用完全不同的模式。
图4中示出了利用局部的液体供应系统的另一沉浸光刻方法。通过在投影系统PL两侧的两个凹槽入口IN提供液体，和通过在入口IN向外径向地设置的多个离散出口OUT来除去液体。入口IN和出口OUT可以设置在其中心具有孔的板上，投影束通过孔投影。通过在投影系统PL的一侧上的一个凹槽入口IN提供液体，通过在投影系统PL另一侧上的多个分离的出口OUT除去液体，在投影系统PL和衬底W之间会引起薄膜液体的流动。要使用的入口IN和出口OUT组合的选择取决于衬底W(不活动的入口IN和出口OUT的其它组合)移动的方向。
已经提出的具有局部液体供应系统的另一浸渍光刻方法，在于提供具有沿着在投影系统的最后元件和衬底台之间的间隔的边界的至少一部分延伸的密封构件的液体供应系统。在图5中说明了这样的方法。密封构件在XY平面内相对于投影系统相对静止，尽管在Z方向(在光轴的方向上)有一些机对移动。在密封构件和衬底表面之间形成密封。
参考图5，蓄液池10形成了围绕投影系统的成像场的对衬底的无接触密封，以将液体限制填充在衬底表面和投影系统的最后元件之间的空间。蓄液池通过位于投影系统PL的最后元件的下面和周围的密封构件12形成。液体进入了在投影系统下和在密封构件12内的空间。密封构件12延伸稍微超过投影系统的最后元件，液体平面上升超过最后元件，以提供液体的缓冲。密封构件12具有在实施例中在上部末端精密地符合投影系统形状或其最后元件形状的内周长，该内周长可以例如为圆。在底部，内周长精确地符合成像场的形状，例如长方形，尽管并不必要是这样。
通过在密封构件12的底部和衬底W的表面之间的气体密封16来将液体限定在蓄液池中。气体密封由气体例如空气或合成空气形成，在实施例中，通过到在密封构件12和衬底之间的间隙的入口15在压力下提供N2或其它惰性气体，通过第一出口14抽出气体。设置气体入口15上的过压、第一出口14的真空度和间隙的几何尺寸以使得具有限制液体的向内流动的高速气体。在美国专利申请no.US 10/705,783中公开了这样的系统，这里引入其全部内容作为参考。
本发明涉及，发明者认为沉浸型光刻投影设备的某些重叠误差是由于热效应而产生，特别是由于在通过沉浸液体曝光后残留在目标部分上的残留沉浸液体例如水的蒸发产生的衬底的冷却而造成的。发明者认为这些误差并不是简单地取决于定位，如在光刻设备中的一些其它的系统重叠误差，但是也取决于衬底的曝光历史、在进行曝光期间衬底的移动进程(路径和方向)、衬底的速度。
并且，发明者认识到误差也取决于在衬底加工期间所使用的材料。本领域技术人员可以知道，图案写入到衬底上的抗蚀剂层中。导热取决于使用的抗蚀剂层。本领域技术人员还知道，在具有顶涂层的许多工艺中涂敷这样的抗蚀剂层。沉浸液体(例如水)的蒸发取决于使用的顶涂层。校准光刻设备可以被理解为为了光刻工艺或为了特殊处理层而校准光刻设备。
图6和7证明了重叠误差对衬底曝光历史的依赖性，其示出了从有限元分析模拟热效应得到的试验数据。特别地，图6说明了重叠误差数据由热效应引起，该热效应由衬底的冷却引起，衬底冷却由在液体提供系统下的衬底通路引起，尤其是由于残留沉浸液体例如水从印刷目标部分之后的衬底中的蒸发。数据模拟了进行如图8所示的从晶片的底部左侧开始的标准曲折扫描的结果。得到了图9中示出的模拟反向曲折扫描的类似的一细数据，该反向曲折扫描从晶片的顶部右侧开始并反向跟随相同的路线。图7示出了减去这两组数据所得的结果，从其中可以看出显著的变化，能够识别由此分开与晶片冷却相关的重叠误差的修正。
从图7可以知道，通过在相反方向上进行扫描得到重叠误差数据，能够识别来自热效应和取决于曝光历史的重叠误差，由此与其它系统误差和随机误差分开。通过仅仅使用系统误差，可以进行设备的校准，从而增加精确性。
本领域的技术人员很清楚，除了模拟数据，测量的数据也可以用于解释本发明。也很清楚能够很容易地正常地完成反向曲折扫描。在光刻设备中可以对曲折扫描编程，就像反向曲折扫描一样。
图10给出了根据本发明的流程图。在沿着第一路线移动和根据第一速度分布，在具有第一组测试结构的第一测试曝光序列期间，对第一衬底进行曝光(S1)。测试结构是重叠敏感标记(重叠标记)。测量测试结构(S2)(换句话说，测量重叠)以得到第一组位置数据(在位置误差数据的情况下)。然后在使用与第一路线相同但是以相反方向移动(换句话说，速度分布不同)的第二路线在第二测试曝光序列期间，把优选与第一组测试结构相同的第二组测试结构曝光在相同衬底上。然后测量第二组结构(S4)以得到第二组误差数据。
在具体实施例中，以预定顺序印刷第一测试结构，从左至右印刷第一行(底)，然后在交替方向上印刷随后的行以形成所谓的曲折图案。
在扫描仪中，这是一个光刻设备，其中在相对于投影透镜扫描衬底和图案的同时，印刷每个目标部分，在相反方向上扫描连续的目标部分，由于在每个扫描的开始以全速扫描，在目标部分之间停止和倒置掩膜(如果需要)。因此衬底的额外的前后移动叠加在曲折路径上。为了清楚，从图8和9中省略了这个移动。
对于第二组测试结构的曝光的每个目标部分，对于第一组测试结构的相应目标部分可以使用相同的扫描方向。这确保内部目标部分冷却效果是相同的，帮助隔离整体(整个衬底)冷却效果。可选择地，在需要或不需要颠倒整个曲折路径的情况下，在第一和第二测试结构之间可以颠倒每个目标部分的扫描方向。对曝光次序和扫描方向的改变的多种不同的组合进行多组测量能够实现隔离，由此为多种不同形式的局部和整体冷却效果作补偿。
由于其跟随相同的路径但是在相反的方向(时间倒置，换句话说是相同的路线但速度分布不同)，在垂直于衬底的平面内其是第一路线的镜像，或其是第一路线对于穿过衬底中心的轴的旋转，或它们的组合，第二组测试结构所使用的路线可以相反。在这些情况下，第二路线优选应当以与第一路线相同的速度移动。
本领域的技术人员会理解还能够使得第一路线和第二路线完全相同，并且在相同的方向上但是以不同的速度移动。正如所述，采用该路线的速度称为速度分布。与第二路线对应的速度分布可以例如是对应第一路线的速度分布的一半。可选择地，在第二路线期间衬底不时地停止。当希望沿着衬底表面穿过衬底层导热时，例如可以采用这个。穿过抗蚀剂层的导热局部地影响衬底的温度。使用中间目标部分、中间目标部分左侧的邻接目标部分和中间目标部分右侧的邻近目标部分，可以解释这个。已知是所有三个目标部分的位置。因为在表面上的液体蒸发，最右侧目标部分冷却。热传导导致中间目标部分冷却。通过冷却，中间目标部分收缩。这说明当照明最左侧目标部分时最左侧目标部分的位置从已知位置改变，其导致重叠误差。
在衬底上的第一目标部分和第二目标部分之间的距离越大，第一目标部分的热量传输到第二目标部分所花的时间就越长。在其顶部，由于通过衬底的更大部分传导热量，由此在更大部分的衬底上扩散热量，在大距离处的影响更小。
可以以任意一种顺序进行第一和第二组测试结构的曝光测试，如果使用孤立的工具或者在双台设备的测试台上进行测试，测试可以与曝光并行的进行。第一和第二组测试结构可以在相同或不同的衬底上被曝光和测量多次，结果被平均以减小随机误差的影响。
然后处理S5第一和第二误差数据以得到能在进行曝光S7之前，用在设备的校准S6中的第三组误差数据。设置以得到第三数据组的第一和第二数据组的处理可以是两组数据集的简单相减或更复杂的计算，取决于期望的热重叠误差的具体形式。
在本发明实施例中，在第一测试曝光序列期间第一衬底和在第二测试曝光序列期间第二衬底的导热性能是不同的。通过改变用于两种抗蚀剂层的处理参数值，第二衬底可以被提供一种不同于第一衬底的抗蚀剂层。典型改变的参数是抗蚀剂层的厚度和抗蚀剂层材料的传导性。通过称作旋涂的涂敷工艺，在第一和第二衬底上施加抗蚀剂层。这样工艺的处理参数例如是使用的材料、抗蚀剂材料的粘度、衬底的旋转速度、当涂敷和硬化时涂层的温度。
在本发明的实施例中，在第一测试曝光序列期间，利用光刻设备在第一衬底上印刷第一组测试结构。在与第一曝光序列相同的第二测试曝光序列期间，使用光刻设备在第二衬底上印刷第二组测试结构，即在两个测试曝光序列中路线和速度分布以及热负载分布都相同。然而，第一衬底的热蒸发性能不同于第二衬底的热蒸发性能。这可以通过涂敷不同的顶涂层而实现。顶涂层涂敷在衬底上，辐射在到达抗蚀剂层之前穿过该顶涂层，其是保护层。顶涂层通过涂敷工艺涂敷。这种工艺的工艺参数例如是使用的材料、顶涂层材料的粘度、当涂敷和硬化时的涂层的温度。通过改变一个或多个工艺参数值，可以改变顶涂层(和由此衬底)的热蒸发性能。
在本发明的实施例中，在第一曝光序列期间，利用光刻设备在第一衬底上印刷第一组测试结构。在第一测试曝光序列期间，跟着是第一路线和第一速度分布。在第二测试曝光序列期间使用光刻设备在第二衬底上印刷第二组测试结构，在第二测试曝光序列期间跟着是第一路线和第一速度分布。然而，在第一路线期间，沉浸液体比在第二路线期间的温度要稍微高一些(例如0.1或0.01摄氏度)，换句话说，跟随着不同的热负载分布。因此，与在第二测试曝光序列之后在沉浸液体的蒸发期间相比，在第一测试曝光序列之后在沉浸液体的蒸发期间衬底会冷却得更少。这是因为从衬底蒸发更热的液体比蒸发更冷的液体需要更少的热量。换句话说，在第二测试曝光序列之后，从衬底蒸发液体期间使用了更大的热量。测量和减去在第一和第二测试曝光序列之后的重叠误差。同样计算在第一和第二测试曝光序列之后使用的热量的差。用热量差除以减去的重叠误差，计算重叠误差与热量的导数。通过需要从衬底蒸发所有液体需要的热量的总量的估计值乘以导数，得到了通过蒸发液体得到的总的重叠误差的估计值。当然可以使用用于在重叠误差和蒸发之间关系的其它模型，或者也可以使用包括其它热效应例如穿过抗蚀剂层的导热的其它热效应的复杂模型。
本领域技术人员将会知道测试结构也可以是对准掩膜。当印刷对准掩膜时，其具有所希望印刷的位置。通过从测量位置减去所希望的位置(换句话说是先验信息)，确定重叠误差。因此可以使用对准标记的定位测量以得到第一组误差数据，和同样地得到第二组误差数据。也可以理解，与第二组测试结构的其中一个的第一期望印刷位置对应的测量对准掩膜位置也可以从与第一组测试结构的第一期望印刷位置对应的测量对准掩膜中直接减去。从结果中可以识别和校正与晶片冷却相关的重叠误差。
在欧洲专利申请No.03257072.3中，公开了一种成双或双台沉浸光刻设备。利用用于支撑衬底的两个台提供这样的设备。利用在第一位置的台在没有沉浸液体的情况下进行水平测量，在沉浸液体存在的情况下利用在第二位置处的台进行曝光。可选择地，在沉浸液体存在的情况下，利用在第一位置处的台进行水平测量，也在沉浸液体存在的情况下利用在第二位置的台进行曝光。可选择地，沉浸光刻设备仅具有一个台。在非沉浸光刻设备中也可以采用这种方法。
本领域技术人员会理解，印刷(S1)第一组测试结构可以在第一光刻投影设备中进行，使用第二光刻投影设备印刷(S3)第二组测试结构，对第三光刻投影设备或一组投影设备可以进行实际的校准(S6)。在这种情况下，预先校准在不同光刻设备之间的重叠误差，不同光刻投影设备优选为相同的品牌和类型。
本领域技术人员应该清楚不同的实施例具有不同的优点。使用一个且相同的光刻投影设备以印刷第一组测试结构和第二组测试结构，而不是在两个不同的光刻投影设备中印刷，其优点在于机器与机器的差异不起作用，例如在两个光刻投影设备之间的非校准的重叠差异不起作用。校准实际用于印刷第一和第二组测试结构的光刻投影设备的优点是机器与机器的差异不起作用。使用用于印刷第一和第二组测试结构的一个或相同衬底的优势是对于其中局部膨胀属性主要取决于衬底材料而不是其上的层的衬底，衬底的局部膨胀属性相同。具有参考标记的层是在第二层下的第一层，其中将印刷第一组测试结构。在读取第一组测试结构的位置后，在第三层上印刷第二组测试结构。可选择地，在涂敷第三层之前除去第二层。当光刻设备的性能随着时间改变时(偏移)，使用两种不同衬底和在彼此之后后直接印刷第一和第二组测试结构是有利的。这种方式，和使用用于印刷第一和第二组结构的一个且相同衬底时相比，在二组测试结构之间的时间差更小，由此最小化偏移的影响。
虽然在本文中详细说明了IC制造中使用光刻设备的情况，但是应当理解这里描述的光刻设备可以具有其它应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的导向和检测图形、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将会理解，在这种可选的应用中，这里使用的术语“晶片”或者“管芯”可以被认为分别与通用的术语“衬底”或“目标部分”具有相同的含义。在曝光之前或之后，可以处理这里指的衬底，例如轨道(典型地涂敷抗蚀剂层到衬底和显影已曝光抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检查工具。其中可应用的，这里的公开可以用于这样或其它的衬底处理工具。并且，可以不止一次地处理该衬底，例如为了产生多层IC，以使得这里使用的衬底也指已经包含多个处理层的衬底。
这里使用的术语“辐射”和“束”包括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)。
其中上下文允许的术语“透镜”，可以指多种类型的光学元件的任意一个或不同组合，包括折射和反射光学元件。
虽然以上描述了本发明的具体实施例，应该理解本发明也可以以不同于所描述的别的方式实施。例如，如果可能，本发明可以采用包含一个或多个描述上述所公开方法的机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有其中存储有计算机程序的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁或光盘)。
本发明可以用于任何沉浸光刻设备，特别地，但不局限于那些上述的类型。在设备中使用的沉浸液体可以具有不同的成分，根据希望的属性和使用的曝光辐射的波长。对于193nm的曝光波长，可以使用超纯水或水基化合物，为此沉浸液体有时指水和与水相关的术语例如亲水、憎水、湿度等。然而应当理解本发明也可以使用其它类型的液体，其中利用等价的与使用的沉浸液体相关的术语来代替与水相关的术语。
上述说明书仅倾向于说明，并不作限制。因此，本领域技术人员将会理解在不脱离所述权利要求的情况下，可以对本发明作出适当地修改。
本发明可以通过以下概要概括。
1、一种校准具有投影系统的光刻投影设备的方法，该方法包括：
在衬底上印刷第一组测试结构，该衬底相对于投影系统移动第一路线以执行第一组测试结构的印刷；
在衬底上印刷第二组测试结构，该衬底相对于投影系统移动第二路线以执行第二组测试结构的印刷，第二路线不同于第一路线；
测量在第一组测试结构中的位置误差以得到第一组位置误差数据；
测量在第二组测试结构中的位置误差以得到第二组位置误差数据；
从第一和第二组位置误差数据中计算三组位置误差数据；和
使用第三组位置误差数据来校准光刻投影设备。
2、如概要1所述的方法，其中在所述衬底上以多行排列的一组目标部分中印刷第一和第二测试结构，通过以预定顺序印刷目标部分而印刷第一测试结构，和通过以与预定顺序相反的顺序印刷目标部分而印刷第二测试结构。
3、如概要2所述的方法，其中通过扫描相对于投影系统的衬底以各自的扫描方向印刷每个目标部分，其目标部分对于目标部分可以不同，并且对于每个目标部分，可以使用相同的扫描方向以印刷第一和第二测试结构。
4、如概要2所述的方法，其中通过扫描相对于投影系统的衬底以各自的扫描方向印刷每个目标部分，其中目标部分对于目标部分可以不同，并且对于每个目标部分，使用相反的扫描方向以印刷第一和第二测试结构。
5、如概要3所述的方法，进一步包括以与预定顺序相反的顺序和使用各自的扫描方向在每个所述目标部分上印刷第三组测试结构，所述各自的扫描方向与用于印刷第一和第二组测试结构的扫描方向相反。
6、根据概要1所述的方法，其中第一路线包括第一衬底沿着在第一方向上移动的曲折路径，第二路线包括第二衬底沿着在与第一方向相反的第二方向上移动的曲折路径。
7、根据概要1所述的方法，其中第二路线基本与第一路线的镜像相同。
8、根据概要1所述的方法，其中第二路线基本与第一路线的180°旋转相同。
9、根据概要1所述的方法，其中计算第三组位置误差数据包括计算第一和第二组位置误差数据之间的差。
10、根据概要1所述的方法，其中第一和第二组测试结构的印刷和其中位置误差的测量的每一个重复多次以得到第一和第二组位置误差数据。
11、根据概要1所述的方法，其中在相同衬底上印刷第一和第二测试结构。
12、根据概要1所述的方法，其中在不同衬底上印刷第一和第二测试结构。
13、根据概要1所述的方法，其中光刻投影设备是沉浸型。
14、根据概要1所述的方法，其中第一和第二组位置误差数据是重叠误差数据组。
15、一种使用具有投影系统的光刻投影设备的器件制造方法，该方法包括：
通过以下校准光刻投影设备：
在衬底上印刷第一组测试结构，该衬底相对于投影系统移动第一路线以执行第一组测试结构的印刷；
在衬底上印刷第二组测试结构，该衬底相对于投影系统移动第二路线以执行第二组测试结构的印刷，第二路线不同于第一路线；
测量在第一组测试结构中的位置误差以得到第一组位置误差数据；
测量在第二组测试结构中的位置误差以得到第二组位置误差数据；
从第一和第二组位置误差数据计算第三组位置误差数据；和
使用第三组位置误差数据校准光刻投影设备；以及
使用该光刻设备在衬底上印刷器件图案。
16、根据概要15所述的方法，其中在所述衬底上以多行排列的一组目标部分中印刷第一和第二测试结构，
通过以预定顺序印刷目标部分而印刷第一测试结构，和通过以与预定顺序相反的顺序印刷目标部分而印刷第二测试结构。
17、根据概要15所述的方法，其中通过扫描相对于投影系统的衬底以各自的扫描方向印刷每个目标部分，其目标部分对于目标部分可以不同，对于每个目标部分，可以使用相同的扫描方向以印刷第一和第二测试结构。
18、根据概要16所述的方法，其中通过扫描相对于投影系统的衬底以各自的扫描方向印刷每个目标部分，其中目标部分对于目标部分可以不同，对于每个目标部分，使用相反的扫描方向以印刷第一和第二测试结构。
19、根据概要17所述的方法，进一步包括以与预定顺序相反的顺序和使用各自的扫描方向在每个所述目标部分上印刷第三组测试结构，所述各自的扫描方向与用于印刷第一和第二组测试结构的扫描方向相反。
20、根据概要15所述的方法，其中计算第三组位置误差数据包括计算第一和第二组位置误差数据之间的差别。
21、根据概要15所述的方法，其中第一和第二组测试结构的印刷和其中位置误差的测量的每一个重复多次以得到第一和第二组位置误差数据。
22、根据概要15所述的方法，其中在相同衬底上印刷第一和第二测试结构。
23、根据概要15所述的方法，其中在不同衬底上印刷第一和第二测试结构。
24、根据概要15所述的方法，其中光刻投影设备是沉浸型。
25、根据概要15所述的方法，其中第一和第二组位置误差数据是重叠误差数据组。

Claims (31)

1.一种光刻方法，包括：
利用包括第一投影系统(PL)的第一光刻投影设备在第一衬底(W)上印刷第一组测试结构(S1)，该第一衬底沿相对于第一投影系统的第一路线移动以执行第一组测试结构的印刷；
利用包括第二投影系统(PL)的第二光刻投影设备在第二衬底(W)上印刷第二组测试结构(S3)，该第二衬底沿相对于第二投影系统的第二路线移动以执行第二组测试结构的印刷，第二路线不同于第一路线；
测量在第一组测试结构中的第一组位置数据(S2)；
测量在第二组测试结构中的第二组位置数据(S4)；
从第一和第二组位置数据中计算第三组位置误差数据(S5)；和
使用第三组位置误差数据来校准一个或多个光刻投影设备(S6)。
2、根据权利要求1的方法，包括：
在第一衬底上选择第一组目标部分(C)，其中第一组目标部分具有第一组相对位置；
在第二衬底上选择第二组目标部分(C)，其中第二组目标部分具有第一组相对位置；
在第一组目标部分中印刷第一组测试结构(S1)；和
在第二组目标部分中印刷第二组测试结构(S3)。
3、根据权利要求2的方法，包括：
以第一顺序印刷第一组目标部分(S1)；和
以与第一顺序相反的第二顺序印刷第二组目标部分(S3)。
4、根据权利要求2或3的方法，包括：
通过利用相对于第一投影系统(PL)的第一扫描方向扫描第一衬底，在第一组目标部分中的第一目标部分中印刷第一测试结构(S1)；
通过利用相对于第二投影系统(PL)的第一扫描方向扫描第二衬底，在第二组目标部分的第二目标部分中印刷第二测试结构(S3)；
通过比较测量的关于第一测试结构和第二测试结构的位置数据来计算第三组位置误差数据。
5、根据权利要求2或3的方法，包括：
通过利用相对于第一投影系统(PL)的第一扫描方向扫描第一衬底，在第一组目标部分中的第一目标部分中印刷第一测试结构(S1)；
通过利用相对于第二投影系统(PL)的第二扫描方向扫描第二衬底，在第二组目标部分的第二目标部分中印刷第二测试结构(S3)，其中第二扫描方向与第一扫描方向相反；
通过比较测量的关于第一测试结构和第二测试结构的位置数据来计算第三组位置误差数据(S5)。
6、根据权利要求4的方法，进一步包括：
在第三衬底上选择第三组目标部分，其中第三组目标部分具有第一组相对位置；
在第三组目标部分中印刷第三组测试结构；
以与第一顺序相反的第二顺序和与第一扫描方向相反的第三扫描方向印刷第三组目标部分。
7、根据权利要求1-6任意一个的方法，其中第一路线包括第一衬底在第一方向上移动的曲折路径，第二路线包括第二衬底在与第一方向相反的第二方向上移动的曲折路径。
8、根据权利要求1-6任意一个所述的方法，其中第二路线基本与第一路线的镜像相同。
9、根据权利要求1-6任意一个所述的方法，其中第二路线基本与旋转180°的第一路线相同。
10、根据权利要求1-9任意一个所述的方法，其中计算第三组位置误差数据包括在第一和第二组位置数据之间求差。
11、根据权利要求1-10任意一个所述的方法，其中第一和第二组测试结构的印刷(S1，S3)和其位置数据的测量(S2，S4)的每一个被重复多次以得到第一和第二组位置数据。
12、根据权利要求1-11任意一个的方法，其中第一衬底和第二衬底构成一个且相同的衬底。
13、根据权利要求1-12任意一个的方法，其中第一衬底和第二衬底是两个分开的衬底。
14、根据权利要求1-13任意一个的方法，其中测量第一组位置数据(S2)包括测量重叠数据。
15、根据权利要求1-15任意一个的方法，其中第一光刻投影设备、第二光刻投影设备和一个或多个光刻投影设备是沉浸型光刻设备。
16、根据权利要求15的方法，其中当印刷(S1)第一组测试结构时在投影系统(PL)和第一衬底之间、和当印刷第二组测试结构(S3)时在投影系统(PL)和第二衬底之间提供沉浸液体，包括选择第二衬底以具有基本与沉浸液体相同的蒸发特性。
17、根据权利要求16的方法，其中穿过使用具有第一组工艺参数的第一涂敷工艺涂敷到第一衬底上的第一顶涂层来印刷第一组测试结构(S1)，和穿过使用第一涂敷工艺涂敷到第二衬底上的第二顶涂层来印刷第二组测试结构(S3)。
18、根据权利要求1-17的任意一个的方法，包括选择具有基本等于第一衬底的导热性能的第二衬底。
19、根据权利要求18的方法，其中使用第一工艺以把抗蚀剂层涂敷到第一衬底和第二衬底上，其中在第一衬底上的抗蚀剂层中印刷第一组测试结构(S1)，在第二衬底上的抗蚀剂层中印刷第二组测试结构(S3)。
20、根据权利要求1-19的任意一个的方法，其中第一光刻投影设备和第二光刻投影设备构成一个且相同的光刻投影设备。
21、根据权利要求1-20的任意一个的方法，其中一个或多个光刻设备包括第一光刻设备。
22、根据权利要求1-21的任意一个的方法，包括使用一个或多个校准的光刻投影设备以在衬底(W)上印刷器件图案。
23、一种光刻方法，包括：
利用包括第一投影系统(PL)的第一光刻投影设备在第一衬底(W)上印刷第一组测试结构(S1)，该第一衬底以相对于第一投影系统的第一路线移动以执行第一组测试结构的印刷；
利用第一光刻投影设备在第二衬底(W)上印刷第二组测试结构(S3)，该第二衬底以相对于第一投影系统的第二路线移动以执行第二组测试结构的印刷，该第二路线不同于第一路线；
测量在第一组测试结构中的第一组重叠数据(S2)；
测量在第二组测试结构中的第二组重叠数据(S4)；
从第一和第二组重叠数据中计算第三组位置误差数据(S5)；和
使用第三组位置误差数据来校准第一光刻投影设备(S6)。
24、一种光刻方法，包括：
根据第一测试曝光序列利用第一光刻投影设备在第一衬底(W)上印刷第一组测试结构(S1)，第一衬底具有热传导特性的第一值和热蒸发特性的第二值；
选择分别不同于第一曝光序列、第一值和第二值的第二测试曝光序列、第三值和第四值中的至少一个；
根据第二测试曝光序列利用第二光刻投影设备在第二衬底(W)上印刷第二组测试结构(S3)，该第二衬底具有热传导特性的第三值和热蒸发特性的第四值；
在第一组测试结构中测量第一组位置数据(S2)；
在第二组测试结构中测量第二组位置数据(S4)；
从第一和第二组位置数据中计算第三组位置误差数据(S5)；和
使用第三组位置误差数据来校准一个或多个光刻投影设备(S6)。
25、根据权利要求24的光刻方法，包括：
使第一衬底经受第一热负载分布和第一速度分布，用于沿着相对于第一光刻投影设备的第一投影系统的第一路线移动以执行第一组测试结构的印刷；
选择以下的至少一种：
第二热负载分布与第一热负载分布不同；
第二路线不同于第一路线，和
第二速度分布不同于第一速度分布；
使第二衬底经受第二热负载分布和第二速度分布，用于沿着相对于第二光刻投影设备的第二投影系统的第二路线移动以执行第二组测试结构的印刷。
26、根据权利要求25的方法，其中第一和第二路线构成一个且相同的路线，包括：
在第一测试曝光序列期间，沿着第一路线在第一位置施加第一热负载；
在第二测试曝光序列期间，在第一位置处施加第一热负载；
使得第一衬底和第二衬底以相反方向沿着第一路线移动。
27、根据权利要求24-26的任意一个的光刻方法，包括：
在第一衬底上选择第一组目标部分(C)，其中第一组目标部分具有第一组相对位置；
在第二衬底上选择第二组目标部分(C)，其中第二组目标部分具有第一组相对位置；
在第一曝光序列期间在第一组目标部分中印刷第一组测试结构(S1)；
在第二测试曝光序列期间在第二组目标部分中印刷第二组测试结构(S3)。
28、如权利要求24-27的任意一个的方法，选择以下的至少一种：
沉浸液体从第二衬底的蒸发比从第一衬底的蒸发更快；和
通过使用具有第一组工艺参数值的第一涂敷工艺涂敷第一衬底和使用具有第二组工艺参数值的第一涂敷工艺施加涂层到第二衬底上，在第二衬底中的导热性比在第一衬底中的导热性更高。
29、如权利要求24-28的任意一个的方法，其中第一光刻投影设备和第二光刻投影设备构成一个且相同的光刻投影设备。
30、如权利要求24-29的任意一个的方法，其中一个或多个光刻设备包括第一光刻设备。
31、如权利要求24-30的任意一个的方法，其中第一衬底和第二衬底构成一个且相同的衬底。
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