CN1971430A - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光刻设备，包括构造以支撑第一制品或第二制品的制品支架，所述第一制品能在辐射束的束路径中在辐射束的截面中赋予辐射束图形以形成构图的辐射束，所述第二制品将被放置在构图的辐射束的束路径中，该制品支架具有多个支撑突起，在使用中在所述支撑凸起上布置了第一或第二制品，其中构造多个支撑突起以确定支撑区以为第一制品或第二制品提供支撑平面，以使当第一或第二制品遭受热负荷时支撑区允许第一制品或第二制品的至少一部分膨胀或收缩以分别减轻在第一制品或第二制品中的机械应力的增加，同时维持第一制品或第二制品基本上固定到制品支架上，和配置以在一段时间期间上确定第一制品或第二制品在位于支撑区的平面的方向上的位置偏移的位置传感器，和配置以将构图的辐射束投射到第二制品的目标部分的投影系统。

Description

光刻设备和器件制造方法
技术领域
本发明涉及光刻设备和制造器件的方法。
背景技术
光刻设备是将所希望的图形应用到衬底上的机器，通常应用到衬底的目标部分上。光刻设备可以用在例如集成电路(IC)的制造中。在那种情况下，可使用可选地称为掩模或标线的构图装置来产生将要形成在IC的单独层上的电路图形。可以将该图形转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或若干管芯)上。转印图形一般是通过在提供于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上成像。通常，单一衬底将包含被连续图形化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进机和所谓的扫描仪，在步进机中每个目标部分都通过将整个图形一次曝光到目标部分上来照射，在扫描仪中每个目标部分都通过在给定方向(“扫描”-方向)上通过辐射束扫描该图形来照射，同时平行或反平行于该方向同步地扫描衬底。还能够通过将图形压印到衬底上来将图形从构图装置转印到衬底。
在传统的光刻设备中，通过夹紧力(clamping force)在制品(article)支架上夹住制品，例如衬底或标线。该制品支架可包括多个支撑突起(protrusion)，其限定了制品的支撑区。支撑区典型地为平面，例如，X-Y平面。这种支撑突起在本技术领域可称作“节瘤(burl)”。设计传统的支撑突起以使在支撑平面中，它们减轻或防止制品的变形。传统地，通过使支撑突起尽可能的硬来实现防止在突起的顶部的支撑区的平面中的(XY)移动。进一步设计传统的支撑突起以使减轻或防止在(XY)支撑平面之外，也就是在Z方向上的制品的变形。传统地，这是通过使支撑突起尽可能的硬来实现防止沿Z轴下降的力来实现的。为了将制品夹在制品支架上，可应用真空来将制品保持固定在支撑突起的顶部。在热负荷情况下，支撑突起的硬度，特别是在限定支撑区平面的(XY)方向上的硬度不可以不够。结果，可能在支撑区的平面中引起显著的(XY)变形。在制品是衬底的情况下，其可能导致套刻精度(overlay)的问题，并且作为副作用，可能引起(XY)支撑平面之外的变形，其在衬底的情况下可导致聚焦问题。特别地，在制品是衬底的情况下，照射引起的衬底发热可导致一个或多个上面略述的问题。特别地，在大剂量光刻设备中，衬底可吸收大量能量，作为曝光处理的结果。不幸的是，支撑突起的耐热度典型地是如此大以致通过衬底吸收的热不能足够快地流到下面的衬底台(制品支架)。结果，衬底可能仍然局部地加热，并且因此相当于衬底台膨胀。衬底台的传统的支撑突起努力减轻或防止在(XY)支撑平面中的衬底的变形，但因为支撑突起(和衬底台本身)仅有有限的硬度，衬底仍会明显弯曲。例如，可能出现大约150纳米的套刻精度影响。衬底台试图，但并没成功减轻或防止在(XY)支撑平面中的变形的副作用是衬底也可能在(XY)支撑平面之外即Z方向上的变形，以使也导致聚焦问题。在浸没(immersion)光刻中也可能出现的相同问题，导致由冷却而致衬底收缩。
例如，提供这样一种制品支架是有益的，其允许补偿由制品支架支撑的制品在光刻处理期间特别是当制品经受热负荷的光刻处理的那些部分期间遭受的任何变形。
发明内容
依据本发明的一方面，提供的光刻设备，包括：
被构造成支撑第一制品或第二制品的制品支架，所述第一制品能在辐射束的束路径中在辐射束的截面中赋予辐射束图形以形成构图的辐射束，所述第二制品将被放置在构图的辐射束的束路径中，该制品支架包括：
多个支撑突起，在使用中在其上布置第一或第二制品，其中构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于第一制品或第二制品的支撑平面，以使当第一或第二制品遭受热负荷时支撑区允许第一制品或第二制品的至少一部分膨胀或收缩以分别减轻在第一制品或第二制品中的机械应力的增加，同时维持第一制品或第二制品基本上固定到制品支架上，和
配置以在一段时间期间上确定第一制品或第二制品在位于支撑区的平面的方向上的位置偏移的位置传感器；和
配置以将构图的辐射束投射到第二制品的目标部分的投影系统。
依据本发明的一方面，提供一种光刻投影设备，安排用于将图形从构图装置转印到衬底上，该光刻投射设备包括被构造以支撑衬底的制品支架，该制品支架包括多个支撑突起，在使用中在其上布置衬底，构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于衬底的支撑平面，以使当衬底遭受热负荷时支撑区允许衬底的至少一部分膨胀或收缩以减轻机械应力的增加，同时维持衬底基本上固定到制品支架上，该制品支架进一步包括位置传感器，所述位置传感器被配置成在一段时间期间上确定衬底在位于支撑区的方向上的位置偏移。
依据本发明的一方面，提供一种设备，该设备包括构造以支撑制品的制品支架，该制品支架包括多个支撑突起，在使用中在其上布置制品，其中构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于制品的支撑平面，以使当衬底遭受热负荷时支撑区允许制品的至少一部分膨胀或收缩以减轻机械应力的增加，同时维持制品基本上固定到制品支架上，该制品支架进一步包括位置传感器，其被配置成在一段时间期间上确定制品的位置偏移。
依据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括将构图的辐射束投射到衬底上，柔性地在制品支架上支撑衬底，该支架被构造用于支撑将被放置在构图的辐射束的束路径中的衬底，该制品支架包括多个柔性的支撑突起，在使用中在其上布置衬底，以使当衬底遭受热负荷时多个柔性的支撑突起允许衬底的至少一部分膨胀或收缩以减轻衬底中的机械应力的增加；并且
使用位置传感器在一段时间期间上确定衬底的由膨胀、收缩、漂移或任何它们的组合所导致的衬底的位置偏移。
依据本发明的一方面，提供一种方法，包括柔性地在制品支架上支撑制品，该制品支架包括多个支撑突起，在使用中在其上布置衬底，其中构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于制品的支撑平面，以使当衬底遭受热负荷时，支撑区允许制品的至少一部分膨胀或收缩以减轻制品中的机械应力的增加，并且进一步包括在一段时间期间上确定制品的由膨胀、收缩、漂移或任何它们的组合所导致的制品上的点的位置偏移。
附图说明
现在参照所附的示意图仅通过举例来描述本发明的实施例，其中相应的附图标记指示相应的部分，并其中；
图1描绘了了根据本发明的实施例的光刻设备；
图2描绘了根据本发明的实施例的支撑突起；
图3描绘了根据本发明的又一实施例的支撑突起；
图4描绘了根据本发明的实施例的包括多个支撑突起的制品支架；
图5描绘了图4中所示的通过线X-X的截面；
图6描绘了根据本发明的又一实施例的包括多个支撑突起的制品支架；
图7描绘了依据本发明的再一实施例的包括多个支撑突起的制品支架；
图8描绘了根据本发明的实施例的支撑突起；
图9描绘了根据本发明的实施例的配置以精确确定应变(strain)的电路；
图10描绘了根据本发明的又一实施例的支撑突起；
图11描绘了根据本发明的又一实施例的支撑突起；和
图12描绘了根据本发明的再一实施例的支撑突起。
具体实施方式
图1示意地描绘了依据本发明的实施例的光刻设备。该设备包括：
配置以调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)的照明系统(照明器)IL；
构建以支撑构图装置(例如掩模)MA并连接到配置以根据特定参数精确定位构图装置的第一定位器PM的支撑结构(例如掩模台)MT；
构建以保持衬底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W并连接到配置以根据特定参数精确定位衬底的第二定位器PW的衬底台(例如晶片台)WT；和
配置以将由构图装置MA赋予辐射束B的图形投射到衬底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)PS。
照明系统可包括各种类型的光学部件，例如折射的、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，用于引导、成形或控制辐射。
该支撑结构它以这样一种方式保持构图装置，该方式取决于构图装置的方向、光刻设备的设计和其它状况，例如构图装置是否保持在真空环境。该支撑结构可使用机械、真空、静电或其它夹紧技术以保持构图装置。例如，该支撑结构可以是框架或台，可以根据要求而固定或可移动。该支撑结构可以确保构图装置处于所需的位置，例如相对于投影系统。在此任何术语“标线”或“掩模”的使用可视为与更通用的术语“构图装置”同义。
在此使用的术语“构图装置”应该广泛地解释为指可用于在辐射束的截面上赋予图形以在衬底的目标部分产生图形的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图形可以不是完全对应于衬底目标部分的期望图形，例如，如果图形包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图形对应于目标部分中制造的器件的特定功能层，例如集成电路。
该构图装置可以透射的或反射的。构图装置的实例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。在光刻中，掩模是众所周知的，并包括例如二进制、交替相移和衰减相移以及各种混合掩模类型的掩模类型。一个可编程反射镜阵列的实例使用小反射镜的矩阵布置，其中每个可以单独倾斜以反射不同方向入射的辐射束。这些倾斜的反射镜将通过反射镜矩阵反射的辐射束赋予图形。
在此使用的术语“投影系统”应该广泛解释为包括任何类型的投影系统，包括折射的、反射的、反折射的、磁的、电磁的和静电光学系统，或其任何组合，只要其适于使用的曝光辐射，或者适于其它因素例如使用浸没液体或使用真空。在此术语“投影透镜”的使用可视为与更通用的术语“投影系统”同义。
支架结构和衬底台在后面也可指制品的支架。制品包括但不限于：构图装置，例如标线和衬底，例如晶片。
正如在此所述的，该设备是透射型的(例如使用透射掩模)。可选择地，该设备可以是反射型的(例如使用如上所指的可编程反射镜阵列，或使用反射掩模)。
该光刻设备可以是具有两个(双级)或更多衬底台(和/或两个或更多支撑结构)的类型。在这种“多级”机器中可以并行使用附加的台，或在一个或多个其它台被用于曝光的同时在一个或多个台上执行预备步骤。
光刻设备还可以是其中至少衬底的一部分可以被具有相对高折射率的“浸没液体”例如水覆盖的类型，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以被应用到光刻设备中的其它空间，例如在掩模和投影系统之间。浸没技术在用于增加投影系统的数值孔径的技术中是公知的。在此所使用的术语“浸没”并不意味着结构例如衬底必须浸入液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
参考图1，照明器IL从辐射源SO接收辐射束。该辐射源和光刻设备可以是分离的实体，例如当辐射源是准分子激光器时。在这种情况下，辐射源不视为形成光刻设备的部分，且辐射束借助于束传递系统BD从辐射源SO传到照明器IL，该束传递系统BD例如包括合适的引导反射镜和/或束扩展器。在其它情况下，辐射源可以是光刻设备的集成部分，例如当辐射源是汞灯时。辐射源SO和照明器IL，如果需要的话与束传递系统BD一起，可以称为辐射系统。
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，可以调节照明器光瞳面内强度分布的至少外和/或内径向范围(共同分别称为σ-外和σ-内)。另外，照明器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器可以用于调节辐射束，以在其截面具有所希望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在保持于支撑结构(例如，掩模台)MT上的构图装置(例如，掩模)MA上，并由构图装置图形化。横穿(traversed)掩模MA之后，辐射束B通过投影系统PS，其使辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器或电容传感器等)，可以精确地移动衬底台WT，例如以便在辐射束B的路径上定位不同的目标部分C。同样，例如在从掩模库机械检索之后或在扫描期间，可以使用第一定位器PM和另一位置传感器(其未明确地描绘于图1中)来相对于辐射束B的路径精确地定位构图装置MA。通常，支撑结构MT的移动可借助长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精细定位)来实现，其形成部分第一定位器PM。同样，衬底台WT的移动可利用长冲程模块和短冲程模块来实现，其形成部分第二定位器PW。在步进机(如与扫描仪相对的)的情况下，支撑结构MT可仅连接至短冲程驱动器，或固定。构图装置MA和衬底W可利用构图装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管所示例的衬底对准标记占用了专用的目标部分，但它们可位于目标部分(这些公知为划片线对准标记)之间的空间中。同样，在构图装置MA上提供一个以上管芯的情形中，构图装置对准标记可位于管芯之间。
所描绘的设备可以用在以下模式的至少之一中：
1.在步进模式，支撑结构MT和衬底台WT保持基本静止，而赋予辐射束的整个图形一次投射到目标部分C上(即，单静态曝光)。然后在X和/或Y方向上移位衬底台WT以便可以曝光不同的目标部分C。在步进模式，曝光场的最大尺寸限制了以单静态曝光成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式，支撑结构MT和衬底台WT被同步扫描，而赋予辐射束的图形投射到目标部分C上(即，单动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以由投影系统PS的(缩小)放大率((de-)magnification)和图像反转特性确定。在扫描模式，以单动态曝光，曝光场的最大尺寸限制了目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。
3.在另一种模式，支撑结构MT被保持基本上静止地保持可编程构图装置，并且移动或扫描衬底台WT，同时将赋予辐射束的图形投射到目标部分C上。在这种模式下，通常采用脉冲辐射源，并且如果需要在衬底台WT的每次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间更新可编程构图装置。这种模式的操作可以很容易地应用到利用可编程构图装置、例如如涉及以上类型的可编程反射镜阵列的无掩模光刻上。
还可以采用使用的上述模式或使用的整个不同模式的组合和/或变形。
依据本发明的实施例，提供了光刻设备，其包括配置以调节辐射束的照明系统IL；分别地被构造以支撑第一制品MA和第二制品的制品支架MT、WT，所述第一制品能在辐射束的束路径中在辐射束的截面中赋予辐射束图形以形成构图的辐射束B，所述第二制品位于构图的辐射束的束路径中；和配置以将构图的辐射束投射到第二制品W的目标部分上的投影系统PS。
在实施例中，制品支架MT、WT包括多个支撑突起，其被构造以限定支撑区SZ以提供用于第一或第二制品MA、W的支撑平面，以使当第一或第二制品MA、WA遭受热负荷时，支撑区SZ允许第一或第二制品MA、W的至少一部分分别地膨胀或收缩以减小或防止在第一或第二制品MA、W中的机械应力的增加。表示的热负荷包括加热或冷却中至少之一的影响。制品支架WT、MT进一步包括一个或多个配置以在一段时间期间上分别确定分别由第一或第二制品的膨胀或收缩导致的第一或第二制品MA、W的一个或多个位置偏移的位置传感器PS。在本发明的一实施例中，所述一个或多个位置传感器PS被配置为通过确定一个或多个支撑突起的位移来确定位置偏移，更多的细节在后面详细描述。在实施例中，所述一个或多个位置传感器POS被配置为通过确定第一或第二制品MA、W上的各个点的位移来确定位置偏移。在一实施例中，其中第二制品是衬底W，一个或多个位置传感器POS包括光学传感器，其被导向衬底W的背侧以直接确定衬底的位置。进一步，衬底可以提供有一个或多个参考标记，该参考标记的位置偏移由光学传感器确定。图1进一步描述了反馈电路FC，配置以提供信号给照明系统IL、投影系统PS、制品支架MT、WT或它们的任意组合，其中信号使得照明系统IL、投影系统PS、或两者考虑位置偏移分别配置辐射束和/或构图的辐射束和/或使得制品支架校正该位置偏移。
图2描绘了根据本发明的实施例的支撑突起2。制品支架MT、WT包括多个支撑突起2，其尺寸被设计为柔性的并且给制品提供支撑区SZ。依据实施例，用具有至少一度自由度的支撑突起2替代至少一些在制品支架MT、WT上的传统的硬支撑突起。具有至少一度自由度的该支撑突起2形成支撑区，如图4、6和7所示。特别地，支撑区SZ包括一个或多个支撑突起2，其被构造来在平面XY中(参见，例如：图5)具有第一自由度4，在使用中在所述平面XY内布置第一或第二制品。特别地，定向一个或更多多的支撑突起2以使第一自由度在相应于第一方向的方向4上延伸，其中位置偏移在第一方向上延伸以允许第一或第二制品在第一方向上膨胀或收缩。这样，当制品MA、W遭受热负荷时，例如，当衬底加热和冷却出现时，衬底的任何整体膨胀再也不受衬底台上的支撑突起的限制。特别地，抑制了在支撑区SZ之外的方向上制品的偏离，同时维持制品固定于制品支架。即，这样，允许衬底整体地膨胀和收缩。因为随后的整体膨胀/收缩是衬底冷去/加热的主要后果，所以相对于传统的衬底和衬底台，减少了在衬底和衬底台之间增加的应力的量。这样，减少或防止了由于这类应力的增加而致的聚焦误差。注意由于衬底的硬度连同支撑突起2在不是它们自由度方向的方向上保持的特定量的硬度，衬底W保持固定在XY平面的衬底台上。在衬底的测量和曝光期间需特定的硬度。
由于作为加热和/或冷却的结果，允许衬底膨胀和/或收缩，位置偏移比在传统的情形下所经历的要大。为了补偿位置偏移，将一个或多个位置传感器PS并入一个或多个支撑突起2。这样，可测量引发的位置偏移。第一步包括在测量衬底的过程期间读取一个或多个位置传感器。下一步包括在构图的辐射束被投射到衬底上之前读取一个或多个位置传感器。在衬底被测量的过程期间和刚好在构图的辐射束被投射到衬底上之前获得的读数之间的差被确定并且使用该差来计算最优内场参数(intrafield parameter)偏移。在将构图的辐射束投射到衬底上期间可使用最优内场参数偏移。刚好在曝光之前读取一个或多个位置传感器的步骤可以为每个管芯重复。每次曝光都可进行读步骤。并且，其可以在曝光之前整体上一次完成。这样，整体膨胀/收缩不会破坏套刻精度。如参照图8-10所述，可使用一个或多个应变仪和一个或多个电容传感器来测量支撑突起的位置偏移。
在图2所示的实施例中，将支撑突起2构造成片簧。这样，提供了在第一方向4的自由度，同时在其它方向上提供了足够的硬度。支撑突起2的尺寸在Z方向6上可以是100微米级并且在Y方向8上是50微米级。支撑突起2可由包括但不限于微晶玻璃(Zerodur)、堇青石(Corderite)和反应烧结碳化硅(SiSiC)的材料构成。
在实施例中，当在曝光过程期间使用大辐射剂量时，衬底可能不能足够快地消散过多的热量，因此衬底会趋向膨胀。依据实施例，允许膨胀，即多个支撑突起2在XY平面不再设法防止变形。并且，在径向方向上即从衬底边缘向外延伸的方向上显著地出现膨胀。因此，在实施例中，定向多个各支撑突起以使第一自由度和膨胀/收缩的主方向例如径向对准，。这样，多个支撑突起在XY平面上不设法防止径向变形。因为这，减小了XY平面外的偏离，即通过衬底加热/冷却来减少聚焦误差，并以同样的理由，减少了滑动(slip)的可能性。注意使用传统的硬的支撑突起2，当发生滑动时，它可能导致较大的套刻精度误差，因为衬底相对于衬底级不被保持在相同的位置。与之相比，依据实施例，支撑区允许制品的膨胀或收缩，如果发生滑动，可能出现套刻精度误差，因为一个或多个位置传感器可能再也不能检测到制品的点的实际位置。然而，有利地，在本发明的一个或多个实施例中大大地减少滑动发生的可能性。这是因为突起已经被在明确的方向上给予一自由度并且在制品和突起之间的摩擦力几乎不能被克服以便显著地减小滑动的可能性。在衬底被测量的过程期间得到的多个支撑突起2相对于其位置的径向(X，Y)位置偏移被确定，并且根据相邻支撑突起的径向(X，Y)位置偏移为特定管芯计算最优参数偏移并且使用它们来获得最优的套刻精度。在实施例中，通过在制品是标线的情况下提供反馈给照明系统，和在制品是衬底情况下提供反馈给投影系统，来使用这些最优的参数偏移。在又一实施例中，通过提供反馈给制品支架，来额外地或替代地使用这些最优参数偏移。这样，测量了衬底加热引起的照明的径向XY影响并且进行补偿而例如没有使用预置(send ahead)衬底或必须依赖前馈模型。
图3描绘了根据本发明的又一实施例的支撑突起。图3描述了具有第二自由度10的支撑突起20。这样，衬底在XY平面，即，由多个支撑突起2支撑的平面中的任意方向上不保持固定。相反，构造支撑突起以使它们不限制支撑突起20的顶部20的径向XY移动。支撑突起20仅在向下(Z)方向提供硬度并且在X和Y方向都是自由的，如分别指向方向4、10的箭头所示，其中方向4对应于绕Y轴的自由旋转和方向10对应于绕X轴的自由旋转。特别地，第二自由度10在基本上和方向4正交的方向上延伸，其中在方向4上第一自由度在平面(XY)中延伸，在该平面中在使用中在多个支撑突起2、20上布置第一或第二制品MA、W。特别地，第二自由度在第二方向10上延伸，在所述第二方向上的位置偏移延伸以允许第一或第二制品MA、W在第二方向膨胀或收缩。支撑突起20包括第一支点(fulcrum)16以允许支撑突起20在第一方向4上枢轴旋转和第二支点16以允许支撑突起20在第二方向10上枢轴旋转。为了分别提供第一和第二自由度4、10，通过布置在第一和第二方向上的支撑突起的相对侧上的凹进处(recess)可形成第一和第二支点14、16。
图4描绘了根据本发明的实施例的包括多个支撑突起的制品支架。所提到的制品支架包括多个尺寸被设计成提供支撑区SZ的支撑突起。在图4中，由于清晰的原因，仅相对少的支撑突起示作黑点。每个支撑突起的自由度由延伸通过黑点的箭头表示。在实施例中，支撑突起的分布密度典型地为大约150,000突起/m2的数量级，例如，在直径为300mm的晶片的下面有12000个突起，即覆盖pi*r2＝pi*(0.3/2)2＝0.07065m2的面积，密度＝12000/0.07065[m2]～150,000m-2。应理解支撑突起的分布和密度依赖于包括需支撑的制品和支撑突起的结构和材料的因素。在图4中显示的支撑区SZ由多个具有一个自由度的支撑突起2构成。在所示实施例中，支撑突起2具有关于图2、图8、图10或图11中的一个或更多所示和所述的构造。如上所述，遭受热负荷的制品主要在相当于制品原点的径向方向上膨胀/收缩。因此，为了允许膨胀/收缩主要发生从制品的原点向外延伸的径向方向上，定向支撑突起2以使一个自由度4径向对准以便当制品被布置在支撑区SZ上时具有基本上和支撑区SZ的原点22对准的它的原点。换句话说，当将第一或第二制品布置在支撑区SZ上时，支撑突起2的自由度的方向4相对于在分别对应于第一或第二制品MA、W的中心的支撑区SZ上的位置22是径向的。
特别地，径向方向从位置22在平面(XY)的向外方向上延伸，其中在使用中将第一或第二制品布置在支撑区上。例如，通过在径向方向上以它们的单个自由度连同衬底W的硬度定向柔性的支撑突起2，在测量和曝光过程期间保持衬底W固定在衬底台WT上。如上述，因为支撑突起2的移动不受限，所以径向偏移可比传统的设备的大。为了补偿径向偏移，将一个或多个位置传感器集成到至少一些支撑突起2中，如参照图8-10的更详细的描述。在实施例中，不是将一个或多个位置传感器集成到支撑突起中，而是例如通过使用检测制品特别是衬底的背侧的传感器来确定一个或多个位置偏移。
图5描绘了通过图4中所示的线X-X的截面。特别地，图5显示了包括多个支撑突起2的支撑区SZ。支撑区SZ位于XY平面中。在实施例中，支撑区SZ基本上是平的。通过多个支撑突起2在支撑区SZ上支撑衬底W。支撑突起2具有径向对准的其自由度4并且在Y方向当延伸。每个支撑突起2的顶部24是圆形的，具有球体或类似球体的形状。这样，制品在支撑突起2的顶部24的顶部表面25上是自由移动的。
图6描绘了根据本发明的另一实施例的包括多个支撑突起的制品支架。不必给所有支撑突起提供一个自由度。依赖于应用，因而可选具有零、一个或二个自由度的支撑突起的分布。在图6所示的实施例中，制品支架包括在使用中支撑衬底W的支撑区SZ，其中支撑区SZ包含包括一个或多个具有第一自由度的支撑突起2的第一区域26，其中第一区域26支撑具有比平均期望偏移更大的偏移的衬底的区域。例如衬底的外部边缘可经历比平均膨胀/收缩的更大的膨胀/收缩。因此，在实施例中，第一区域26支撑衬底的外部边缘。这样，制品支架适合允许在衬底的最需要的区域膨胀。在图6所示的实施例中，支撑区SZ包含包括多个分别具有零自由度的支撑突起30的第二区域28。特别地，第二区域28支撑具有比平均期望偏移更小的偏移的衬底区域。这样，在预期更小膨胀/收缩的区域中，提供了具有硬度的传统突起。例如，衬底的中心区域可经历更少量的膨胀/收缩。因此，在实施例中，第二区域28支撑第一或第二制品的中心区域。可相邻第一区域26提供第二区域28。
图7描绘了依据本发明的再一实施例的包括多个支撑突起的制品支架。图7显示了另一种布置，其中支撑区SZ包括多个具有一个自由度的支撑突起2、多个具有两个自由度的支撑突起20和多个具有零自由度的支撑突起30。支撑区SZ包含多个包括多个具有第一自由度的支撑突起2的第一区域26、包括多个具有零自由度的支撑突起30的第二区域28和包括多个具有第二自由度的支撑突起20的第三区域32。这样，根据需要来平衡在提供柔度以允许制品膨胀和收缩之间的平衡以提供具有一定硬度的支撑来保持制品耦合到下面的衬底台。
图8描绘了根据本发明的实施例的支撑突起。因为由于柔性的支撑突起2、20位置偏移(例如：径向偏移)一般地比在传统装置中的大，依据本发明的实施例，测量位置偏移以便它们可在例如曝光处理期间被校正。为实现此目的，将一个或多个传感器40、42集成到一些支撑突起中，典型地集成到一部分支撑突起中，来测量从衬底W的测量过程开始的支撑突起已经经历的在XY平面中的位置偏移，以使在管芯的曝光期间，可以补偿在该管芯周围的所有支撑突起的位置偏移。特别地，一个或多个位置传感器通过确定一个或多个支撑突起的位移来确定制品上的特定点的位置偏移。可使用为所有支撑突起测量的位置偏移来确定用于下一管芯的最优内场参数偏移，其将在衬底测量过程期间被应用到测量的衬底格栅的顶部。这些参数可包括平移、旋转、放大、非对称旋转和/或非对称放大。注意可校正后两个参数用于扫描系统。可接着在涉及的管芯的实际曝光期间校正这些参数以使该管芯的套刻精度不包含衬底在该特定管芯周围具有的位置偏移。为实现此目的，传感器可以被提供用来测量每个支撑突起的位置偏移。不必测量所有的支撑突起。然而，如果有例如12000个支撑突起，可提供传感器用于这些支撑突起中的200个。对于具有300毫米直径的制品(例如：衬底)，可提供接近4000到30000个支撑突起。提供有位置传感器的突起的比例可从1/20到1/100。因此该比例相对较小。传感器确定正好在曝光发生之前的支撑突起的位置相对于在衬底测量过程期间的测量位置的差，因此，传感器仅需在衬底的测量/曝光期间保持稳定。在图8、10、11和12中示出的实施例中，传感器与支撑突起2集成在一起。传感器的精确度在低于纳米(sub-nanometer)的范围内，因为光刻设备的套刻精度直接依赖于传感器的精确度。注意在衬底测量期间，测量一个或多个位置传感器(即“归零”)，以使它们的基准是在制品测量期间的状态。在图8中，支撑突起2被提供有一个或多个应变仪以确定位移。可使用MEMS技术来制造应变仪。对于其它类型的位置传感器，和对于制造所需自由度的支撑突起，也可使用MEMS-技术。可将抗蚀层喷到例如硅上。在实施例中，支撑突起包括第一和第二面(facet)41，43，其在正交第一方向4的平面中延伸，在该平面上分别布置第一和第二应变仪40、42，以便通过第一和/或第二应变仪40、42的压缩和/或膨胀来确定支撑突起2的位移。当在其自由方向上移动支撑突起时，接着可压缩一个应变仪并且延伸另一个，因此阻抗的改变将是大约相同的，但具有不同的符号。
图9描述了根据本发明的实施例的确定应变的电路。由于阻抗变化将是大约相同，但具有不同符号，可在惠斯通电桥结构45中将支撑突起的两个应变仪放在一起，如图9所示。这样，可增加精确度，例如，“共模抑制”则可能，即，可抵消在两个传感器上的共模效应，例如外围温度升高。惠斯通电桥45具有传统的结构，其包括在惠斯通电桥一侧的第一应变仪40和第二应变仪42以及在惠斯通电桥的相对侧上的两个参考电阻46、47、电压输入端48和电压输出端49。
图10描绘了根据本发明的另一实施例的支撑突起。在该实施例中，给支撑突起2提供一个或多个电容板50、52以确定突起2的位移。支撑突起2包括在和第一方向4正交的平面中延伸的第一和第二面41、43，在第一方向上分别布置第一和第二电容板50、52，以便通过在第一和第二电容板50、52两端测得的电容确定支撑突起的位移。在该实施例中，电容板起电容传感器的作用来确定支撑突起的位置偏移。在实施例中，电容传感器50、52具有低于纳米的分辨率。在实施例中，将第一和第二电容板50、52被布置在惠斯通电桥结构中。
对于用在浸没设备中的支撑突起的配置，在实际中可精确测量由支撑突起的顶部的1纳米的位置变化导致的电容板50、52的电荷变化。确定支撑突起的位置偏移的第一和第二电容板50、52的电信号也可被组合在惠斯通电桥中，类似于图9中对于应变仪40、42所示的，除了对于用于第一和第二电容板的惠斯通电桥，在AC模式中可激发该桥。注意该衬底起寄生电容的作用。然而，由于仅需确定在相对于衬底测量期间的曝光期间的位置中的差，应该消除寄生电容的影响。
图11描绘了依据本发明的另一实施例的支撑突起。一个或多个实施例可在浸没光刻中具有应用。以浸没光刻为例，一旦衬底在曝光后经过浸没液体密封结构，则可能发生保持有液体(例如：水)薄膜。该液体可接着迅速蒸发并且因此，衬底可迅速失去热量。在这种条件下，由来自衬底台WT的热量不能足够快地弥补这些热量损失，因为须考虑支撑突起的阻热性。结果，衬底则局部冷却下来，并且因此设法收缩那里。因为传统支撑突起和衬底台本身的有限硬度，衬底可在XY平面内变形。由于上面给出的相同理由，XY平面外的变形也可能出现，可能导致聚焦错误。图11描绘了在第一方向4中具有第一自由度的适用于浸没光刻的支撑突起2。该支撑突起2包括主体60和衬底布置于其上的顶部62。主体60被提供有第一和第二槽64、66，该槽将它的在方向4中的自由度给予该支撑突起2。在顶部62的相对侧上提供槽64、66。包括槽的表面区域的该主体60被提供有导电涂层67。在实施例中，主体是柱状形式。从中心部分63分离的该主体的外部部分61形成电容板61，63，其可按参照图10所述的来在惠斯通电桥结构中连接以确定在方向4上的支撑突起2的位置偏移。
这种支撑突起2的典型尺寸包括：主体的直径68大约为2毫米，主体的高69大约为0.4毫米，槽64、66的宽典型地为大约15微米，并且在槽64、66之间的距离75时大约150微米。应理解这些尺寸依赖于应用而变化。在支撑突起之间的间距(pitch)在1-5毫米的数量级。
图12描绘了依据本发明的再一实施例的支撑突起。特别地，图12描述了用于浸没光刻中的支撑突起20，其在第一和第二方向具有两个自由度。将导电涂层67提供给柔性的支撑突起。进一步提供两个位置传感器以确定支撑突起20的位置偏移。每个位置传感器包括一组导电板72、74。这些导电板是相对的。第一组导电板72和第二组导电板74起两个电容的作用，如参照图10所述。进而，可在惠斯通电桥结构中提供电容72、74，即提供两个惠斯通电桥，一个惠斯通电桥用于每个方向，以获得精确的柔性支撑突起20的第一和第二方向位置偏移。特别地，第一组导电板72可检测在X方向上的位置偏移并且第二组导电板74可检测在Y方向上的位置偏移。导电板72、74是固定的。进而，它们可以被提供有导电涂层67。这样，将带电容板来确定位置偏移的支撑突起20集成到用于浸没光刻的支撑突起中。可通过在支撑突起和导电涂层67中的适合的槽64、66、67来实现该结构。
对于图11和12所示的实施例，15微米的槽宽能足够大以获得在实际中可测的电容变化。
例如，取图11中所示的实施例，电容板可以是2毫米宽和0.4毫米高。在中心部分63和外部部分61之间的距离75可为15微米。当支撑突起2的顶部在其自由方向上移动一定距离同时支撑突起的“脚”保持固定时，假设得到的电容变化等于如果电容板作为整体移向支撑突起那么多距离而引起的电容变化的0.3倍。因此考虑电容板的可挠性(flexing)，假设0.3的因子。
可计算在图11中的电容或在图12中的两个电容中的一个的电容如下：
C = ϵ 0 ϵ r A d
为了确定导致支撑突起的顶部的1纳米的位置变化的电容变化(或每次施加电压时电荷量ΔQ的变化)：
Figure A20061017238000212
其中k是因子0.3。
因此，
Figure A20061017238000213
1电子具有1.6e-19库仑的电荷，因此对于支撑突起的顶部的1纳米的偏差，得到下面的：
Figure A20061017238000214
这大于被认为是对在实际中每个施加的电压的最小可察觉电荷的粗略估计的每个施加的电压7个电子。
该设计的另一优点是其鲁棒性(robustness)。进而，可通过周围的导电板72、74来保护支撑突起20的柔性部分。例如，支撑突起的柔性部分不会偏差很多以使其损坏。特别地当清洗衬底台WT时这是有优势的。
可进一步将阻尼器(damper)(未在图中显示)提供给如上述图所示的突起，该阻尼器确保支撑突起在例如诸如衬底台的制品支架的扫描移动期间的高频是硬的，而对于例如诸如衬底的制品膨胀期间的低频是不硬的，即具有一定柔韧度。这种阻尼器可基于流体例如空气或液体。替代地，这种阻尼器可包括供有开口的柔性(flexible)壁。例如可在流体填充的盆内提供这种柔性壁，以便在支撑突起上提供增强的阻尼效应。用这种阻尼的支撑突起，特别是具有两度自由度的支撑突起，不必提供额外的支撑突起来在制品支架上保持制品，因为摩擦力将制品固定在制品支架上，假设在一个方向上的扫描移动数将抵消在相反方向上的扫描移动数，其一般是这种情况。在支撑突起具有两度自由度的情形下，除制品膨胀或收缩之外，位置偏移也可包括制品的漂移或平移漂移。
为了确保衬底W粘住衬底台WT，可增加真空夹力。进而，这可通过平滑支撑突起的顶部来实现。
已经参照基本上是圆形的并且被构造来支撑基本上是圆形的制品并且用于支撑由投射辐射束曝光的衬底的制品支架说明了本发明的一个或多个实施例。然而，对于本领域技术人员应清楚本发明也可或替代地应用于任何其他制品，特别地，应用于掩膜(标线)形式的制品，或具有其它形状例如正方形的制品支架和制品或制品的一部分。
尽管在本文中对IC制造中的光刻设备进行了具体参考，但应当理解，在此描述的光刻设备可具有其它应用，例如集成光学系统、用于磁畴存储器的制导和检测图形、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。熟悉技艺者将意识到，在这种可选应用的上下文中，在此任一使用的术语“晶片”或“管芯”可认为是分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。可在曝光之前或之后，以例如轨道(一般将一层抗蚀剂涂覆到衬底上并显影该暴露的抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检验工具，处理在此涉及的衬底。如果可应用，可将在此的公开应用到这种和其它衬底处理工具。而且，例如为了建立多层IC，衬底可被处理一次以上，因此在此所使用的术语衬底还涉及已经包含多个处理层的衬底。
虽然已经在上面具体参考了本文中本发明光刻的应用实施例，但意识到本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，且在本文允许的情况下不限于光刻。在压印光刻中构图装置中的几何图形限定了在衬底上产生的图形。构图装置的几何图形可以压印到提供在衬底上的抗蚀剂层中，在衬底上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来硬化抗蚀剂。在抗蚀剂硬化之后，构图装置被移出抗蚀剂留下图形在抗蚀剂中。
在此使用的术语“辐射”和“束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有约365、248、193、157或126nm的波长)和远紫外线(EUU)辐射(例如，具有在5-20nm范围内的波长)，和粒子束，诸如离子束和电子束。
术语“透镜”在本文允许的情况下可以指各种光学部件的任何一种或组合，包括折射，反射，磁的，电磁的光学部件。
虽然已经在上面描述了本发明的具体实施例，但将意识到除上述外可以实现本发明。例如，在应用中，本发明可以采取包含描述上述方法的一个或多个连续机器可读指令的计算机程序的形式，或者采取具有存储其中的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。
以上描述意在说明，而非限制性的。因此，本领域技术人员将明白，在不脱离以下权利要求所述的范围的情况下可以对所述本发明进行修改。

Claims (47)

1.一种光刻设备，包括：
被构造成支撑第一制品或第二制品的制品支架，所述第一制品能在辐射束的束路径中在辐射束的截面中赋予辐射束图形以形成构图的辐射束，所述第二制品将被放置在构图的辐射束的束路径中，该制品支架包括：
多个支撑突起，在使用中在其上布置第一或第二制品，其中构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于第一制品或第二制品的支撑平面，以使当第一或第二制品遭受热负荷时支撑区允许第一制品或第二制品的至少一部分膨胀或收缩以分别减轻在第一制品或第二制品中的机械应力的增加，同时维持第一制品或第二制品基本上固定到制品支架上，和
配置以在一段时间期间上确定第一制品或第二制品在位于支撑区的平面的方向上的位置偏移的位置传感器；和
配置以将构图的辐射束投射到第二制品的目标部分的投影系统。
2.根据权利要求1的设备，进一步包括配置以提供信号给照明系统、投影系统、制品支架或它们的任意组合的反馈电路，所述照明系统被配置来调节辐射束，其中所述信号使得照明系统、投影系统、或两者分别考虑位置偏移分别产生辐射束和/或构图的辐射束和/或使得制品支架校正该位置偏移。
3.根据权利要求1的设备，其中支撑区包括一个或多个被构造成柔性的在平面内具有第一自由度的支撑突起，其中在使用中在所述平面内布置第一或第二制品，其中定向一个或多个支撑突起以使第一自由度在对应于第一方向的方向上延伸，其中位置偏移在第一方向上延伸以允许第一制品或第二制品在第一方向上膨胀或收缩。
4.根据权利要求3的设备，其中当第一或第二制品被布置在支撑区上时，所述方向是相对于分别对应于第一制品或第二制品的中心的柔性支撑上的位置为径向的。
5.根据权利要求4的设备，其中所述径向方向在所述平面上从所述位置以向外的方向延伸，在所述平面内在使用中将第一制品或第二制品布置在支撑区上。
6.根据权利要求1的设备，其中将一个或多个支撑突起构造成片簧。
7.根据权利要求3的设备，其中一个或多个支撑突起具有第二自由度。
8.根据权利要求7的设备，其中第二自由度在和第一自由度在所述平面上延伸的方向正交的方向上延伸，在所述平面内在使用中将第一制品或第二制品布置在支撑区上。
9.根据权利要求7的设备，其中第二自由度在第二方向上延伸，在第二方向上的位置偏移延伸以允许第一制品或第二制品在第二方向上膨胀或收缩。
10.根据如权利要求9的设备，包括位置传感器，配置以确定在第二方向上的位置偏移。
11.根据权利要求7的设备，其中一个或多个支撑突起包括第一支点以允许支撑突起在第一方向上枢轴旋转，和第二支点以允许支撑突起在第二方向上枢轴旋转。
12.根据权利要求11的设备，其中第一和第二支点中的每个都包括形成在第一和第二方向上的支撑突起的相对侧上的凹进处，以分别提供第一和第二自由度。
13.根据权利要求1的设备，其中配置位置传感器以通过确定一个或多个支撑突起的位移来确定内场参数偏移。
14.根据权利要求13的设备，其中一个或多个支撑突起被提供有配置以确定所述位移的应变仪。
15.根据权利要求13的设备，其中一个或多个支撑突起中的每个都包括在与第一方向正交的平面上延伸的第一和第二相对面，在其上分别布置第一应变仪和第二应变仪，以便通过分别布置有第一应变仪和第二应变仪的第一和第二相对的面的压缩和/或膨胀来确定支撑突起的位移。
16.根据权利要求15的设备，其中第一和第二应变仪被设置在惠斯通电桥结构中。
17.根据权利要求13的设备，其中一个或多个支撑突起被提供有配置以确定所述位移的电容板。
18.根据权利要求17的设备，其中一个或多个支撑突起包括在与第一方向正交的平面上延伸的第一和第二相对的面，在其上分别布置第一电容板和第二电容板，以便分别通过在第一和第二电容板两端测得的电容来确定一个或多个支撑突起的位移。
19.根据权利要求18的设备，其中第一和第二电容板被设置在惠斯通电桥结构中。
20.根据权利要求1的设备，其中配置位置传感器以通过确定第一或第二制品的位移来确定在第一或第二制品上的各个点的位置偏移。
21.根据权利要求20的设备，其中第二制品是衬底并且所述位置传感器被导向衬底W的背侧以直接确定衬底的位置。
22.根据权利要求21的设备，其中位置传感器包括光学传感器。
23.根据权利要求22的设备，其中衬底被提供有参考标记，所述参考标记的位置偏移通过光学传感器确定。
24.根据权利要求7的设备，其中支撑区包含包括一个或多个具有第一自由度的支撑突起的第一区域，所述第一区域被配置为支撑预期大于平均位置偏移的第一制品或第二制品的区域。
25.根据权利要求24的设备，其中配置第一区域以支撑第一制品或第二制品的外部边缘。
26.根据权利要求24的设备，其中支撑区包含包括多个分别具有零自由度的支撑突起的第二区域。
27.根据权利要求26的设备，其中第二区域被配置为支撑预期小于平均位置偏移的第一制品或第二制品的区域。
28.根据权利要求26的设备，其中配置第二区域以支撑第一制品或第二制品的中心区域。
29.根据如权利要求26的设备，其中第二区域与第一区域相邻。
30.根据权利要求24的设备，其中支撑区包含包括多个具有第二自由度的支撑突起的第三区域。
31.根据权利要求1的设备，其中一个或多个支撑突起包括配置以阻挡一个或多个支撑突起受制品支架的高频移动的影响而在低频是有弹性的阻尼器。
32.根据权利要求31的设备，其中由于在第一制品或第二制品和制品支撑之间的摩擦力，第一制品或第二制品维持固定到制品支架上。
33.根据权利要求1的设备，其中支撑区提供基本上平的支撑平面用于第一或第二制品。
34.根据权利要求1的设备，其中配置位置传感器以确定在第一制品或第二制品上的特定点的位置偏移。
35.根据权利要求1的设备，其中第一制品或第二制品的位置偏移分别由第一制品或第二制品的膨胀或收缩产生。
36.根据权利要求1的设备，其中涉及的膨胀或收缩是第一制品或第二制品的局部膨胀或收缩。
37.一种光刻投射设备，安排用于将图形从构图装置转印到衬底上，该光刻投射设备包括被构造以支撑衬底的制品支架，该制品支架包括多个支撑突起，在使用中在其上布置衬底，构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于衬底的支撑平面，以使当衬底遭受热负荷时支撑区允许衬底的至少一部分膨胀或收缩以减轻机械应力的增加，同时维持衬底基本上固定到制品支架上，该制品支架进一步包括位置传感器，所述位置传感器被配置成在一段时间期间上确定衬底在位于支撑区的方向上的位置偏移。
38.一种设备，该设备包括构造以支撑制品的制品支架，该制品支架包括多个支撑突起，在使用中在其上布置制品，其中构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于制品的支撑平面，以使当衬底遭受热负荷时支撑区允许制品的至少一部分膨胀或收缩以减轻机械应力的增加，同时维持制品基本上固定到制品支架上，该制品支架进一步包括位置传感器，其被配置成在一段时间期间上确定制品的位置偏移。
39.一种器件制造方法，包括：
将构图的辐射束投射到衬底上；
柔性地在制品支架上支撑衬底，该支架被构造用于支撑将被放置在构图的辐射束的束路径中的衬底，该制品支架包括多个柔性的支撑突起，在使用中在其上布置衬底，以使当衬底遭受热负荷时多个柔性的支撑突起允许衬底的至少一部分膨胀或收缩以减轻衬底中的机械应力的增加；并且
使用位置传感器在一段时间期间上确定衬底的由膨胀、收缩、漂移或任何它们的组合所导致的衬底的位置偏移。
40.根据权利要求39的方法，包括将位置传感器集成到一个或多个柔性的支撑突起以测量位置偏移。
41.根据权利要求40的方法，包括在将构图的辐射束投射到衬底上之前，读取将被曝光的区域附近的位置传感器。
42.根据权利要求41的方法，包括确定在测量衬底的过程期间和刚好在将构图的辐射束投射到衬底上之前获得的读数之间的差。
43.根据权利要求42的方法，包括为将被曝光的每个管芯确定所述差。
44.根据权利要求42的方法，包括对作为整体的曝光过程确定所述差。
45.根据权利要求42的方法，包括使用所述差来计算最优内场参数偏移。
46.根据权利要求45的方法，包括在将构图的辐射束投射到衬底期间应用所述最优内场参数偏移。
47.一种方法，包括柔性地在制品支架上支撑制品，该制品支架包括多个支撑突起，在使用中在其上布置衬底，其中构造多个支撑突起以限定支撑区以提供用于制品的支撑平面，以使当衬底遭受热负荷时，支撑区允许制品的至少一部分膨胀或收缩以减轻制品中的机械应力的增加，并且进一步包括在一段时间期间上确定制品的由膨胀、收缩、漂移或任何它们的组合所导致的制品上的点的位置偏移。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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