TWI388944B - 微影裝置及元件之製造方法 - Google Patents

Description

微影裝置及元件之製造方法

本發明係關於一種微影裝置及一種用於製造元件之方法。

微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該狀況下，圖案化元件(其或者被稱作光罩或主光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。圖案之轉印通常係經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。習知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來照射每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向("掃描"方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來照射每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上來將圖案自圖案化元件轉印至基板。

已知微影裝置包括用以控制基板支撐件之位置之位置控制系統。此位置控制系統包括經組態以量測基板支撐件之許多感測器或感測器目標位置之位置量測系統。

在使用微影裝置期間，力將施加於基板支撐件上。舉例 而言，在曝光階段期間(亦即，在經圖案化光束在基板位階之目標部分上的投影期間)，位階致動可經執行以相對於透鏡管柱或投影系統而在校正定向上定位基板之上部表面。因為限制基板支撐件之硬度，所以位階致動可導致基板支撐件之臨時變形。該等變形可導致聚焦誤差及/或上覆偏移。

微影裝置之已知實施例包括液體限制系統，液體限制系統在基板與投影系統之最終元件之間提供液體以獲得此等元件之間的更適當斷裂指數，以便改良產品品質。該液體限制系統或液體自身亦可在曝光階段期間將力施加於基板上且隨其施加於基板支撐件上。由液體限制系統所施加之此等外力亦可導致基板支撐件之臨時變形，且可因此導致聚焦誤差及/或上覆偏移。

為了減少基板台之變形及因此之聚焦誤差或上覆偏移的危險，已提議增加基板支撐件之硬度。然而，對基板支撐件之定位之精確度及速度的漸增需求(增加基板支撐件之硬度而不遭遇另外問題(例如，相對於重量)的可能性)可能已造成其限制。

需要提供一種用於一微影裝置之位置控制系統，其中可改良目標部分相對於透鏡管柱或投影系統之定位的精確度。

在本發明之一實施例中，提供一種微影裝置，其包括：照明系統，照明系統經組態以調節輻射光束；圖案化元 件，圖案化元件能夠在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以形成經圖案化輻射光束；基板支撐件，基板支撐件經建構以固持基板；及投影系統，投影系統經組態以將經圖案化輻射光束投影至基板之目標部分上，其中微影裝置包括位置控制系統，位置控制系統經組態以控制目標部分之位置，其中位置控制系統包括：位置量測系統，位置量測系統經組態以判定基板支撐件上之感測器或感測器目標之位置；控制器，控制器經組態以基於所要位置及經判定位置來提供控制信號；及一或多個致動器，一或多個致動器經組態以作用於基板支撐件，其中位置控制系統包括基板支撐件之硬度補償模型，硬度補償模型包括施加於基板支撐件上之力與目標部分之所得位置誤差之間的關係，其中位置控制系統經組態以使用硬度補償模型而至少在經圖案化輻射光束在目標部分上之投影期間大體上校正目標部分之位置。

在本發明之一實施例中，提供一種經組態以控制可移動物件上之特定地點之位置控制系統，其包括：位置量測系統，位置量測系統經組態以判定可移動物件上之感測器或感測器目標之位置；控制器，控制器經組態以基於所要位置及經判定位置來提供控制信號；及一或多個致動器，一或多個致動器經組態以作用於可移動物件，其中位置控制系統包括可移動物件之硬度補償模型，硬度補償模型包括施加於可移動物件上之力與可移動物件上之特定地點之所得位置誤差之間的關係，且其中位置控制系統經組態以使 用硬度補償模型來校正特定地點之位置。

在本發明之一實施例中，提供一種微影裝置，其包括：照明系統，照明系統經組態以調節輻射光束；圖案化元件支撐件，圖案化元件支撐件經建構以支撐圖案化元件，圖案化元件能夠在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以形成經圖案化輻射光束；基板台，基板台經建構以固持基板；及投影系統，投影系統經組態以將經圖案化輻射光束投影至基板之目標部分上，其中微影裝置包括位置控制系統，位置控制系統經組態以控制圖案化元件之圖案位置，其中位置控制系統包括：位置量測系統，位置量測系統經組態以判定圖案化元件支撐件上之感測器或感測器目標之位置；控制器，控制器經組態以基於所要位置及經判定位置來提供控制信號；及一或多個致動器，一或多個致動器經組態以作用於圖案化元件支撐件，其中位置控制系統包括圖案化元件支撐件之硬度補償模型，硬度補償模型包括施加於圖案化元件支撐件上之力與圖案位置之所得位置誤差之間的關係，其中位置控制系統經組態以使用硬度補償模型而至少在向輻射光束賦予圖案期間大體上校正圖案位置之位置。

在本發明之一實施例中，提供一種用於控制支撐於基板支撐件上之基板之目標部分之位置的方法，目標部分待藉由經圖案化輻射光束來投影，其中目標部分之位置控制包括校正目標部分之位置誤差，校正包括判定表示施加於基板台及/或基板上之力的力信號、將力信號饋入至基板支 撐件之硬度補償模型，及將硬度補償模型之輸出用於校正目標部分之位置誤差。

基板支撐件之硬度補償模型可包括施加於基板支撐件上之力與目標部分之所得位置誤差之間的關係。

在本發明之一實施例中，提供一種用於判定基板支撐件之硬度補償模型之校準方法。基板支撐件之硬度補償模型可包括施加於基板支撐件上之力與基板之目標部分之所得位置誤差之間的關係。該方法包括：在基板支撐件之許多位置中之每一者中將許多干擾力施加於基板支撐件上；判定干擾力與目標部分之所得位置改變之間的頻率回應函數；針對許多位置中之每一者而產生補償增益矩陣；或產生補償增益矩陣，每一補償增益視基板支撐件之位置而定。

現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分。

圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或任何其他適當輻射)；支撐結構或圖案支撐件(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩)MA且連接至第一定位元件PM，第一定位元件PM經組態以根據某些參數來精確地定位圖案化元件。該裝置亦包括：基板台(例如，晶圓台)WT或"基板支撐件"，其經建構以固持基板(例如，塗覆抗蝕劑之晶圓)W 且連接至第二定位元件PW，第二定位元件PW經組態以根據某些參數來精確地定位基板。該裝置進一步包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以藉由圖案化元件MA來將被賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。

照明系統可包括用於引導、成形或控制輻射之各種類型的光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。

支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化元件。支撐結構以視圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化元件是否固持於真空環境中)而定的方式來固持圖案化元件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化元件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統而處於所要位置。可認為本文對術語"主光罩"或"光罩"之任何使用均與更通用之術語"圖案化元件"同義。

本文所使用之術語"圖案化元件"應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中形成圖案的任何元件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可能不會精確地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所形成之元件(諸如，積體電路)中的特定功能層。

圖案化元件可為透射或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影術中為熟知的，且包括諸如二元交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。

本文所使用之術語"投影系統"應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文對術語"投影透鏡"之任何使用均與更通用之術語"投影系統"同義。

如此處所描繪，該裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，該裝置可為反射類型(例如，使用如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。

微影裝置可為具有兩個(雙平台)或兩個以上基板台或"基板支撐件"(及/或兩個或兩個以上光罩台或"光罩支撐件")的類型。在該等"多平台"機器中，可並行地使用額外台或支撐件，或可在一或多個台或支撐件上進行預備步驟，同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。

微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝 置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間。浸沒技術可用以增加投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語"浸沒"不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。

參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射器時，輻射源與微影裝置可為獨立實體。在該等狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之一部分，且輻射光束借助於包括(例如)適當引導鏡面及/或光束放大器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，例如，當輻射源為汞燈時，輻射源可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(需要時)可被稱作輻射系統。

照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之瞳孔平面中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。

輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化元件(例如，光罩MA)上，且由圖案化元件圖案化。在橫穿圖案化元件(例如，光罩)MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。借助於第二定位元件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器，或電容性感測器)，基板台 WT可精確地移動，例如，以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位元件PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來精確地定位圖案化元件(例如，光罩)MA。一般而言，可借助於形成第一定位元件PM之一部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構或圖案支撐件(例如，光罩台)MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之一部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT或"基板支撐件"之移動。在步進器(與掃描器相對)之狀況下，支撐結構(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件(例如，光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。

所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中： 1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT或"圖案支撐件"及基板台WT或"基板支撐件"保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT或"基板支撐件"在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單次靜 態曝光中所成像之目標部分C的尺寸。

2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT或"圖案支撐件"及基板台WT或"基板支撐件"(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT或"基板支撐件"相對於支撐結構(例如，光罩台)MT或"圖案支撐件"之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。

3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT或"光罩支撐件"保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT或"基板支撐件"。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT或"基板支撐件"之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)的無光罩微影術。

亦可使用對以上所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。

圖2展示支撐基板2之基板支撐件1。基板經細分成如圖1所示之許多目標部分3，其上隨後藉由投影系統4來投影經圖案化光束。

位置控制系統經提供以控制基板支撐件2之位置，以便隨後相對於投影系統4來定位基板2之不同目標部分3。為此，基板支撐件1在許多自由度中為可移動的，通常在三個共平面自由度中(在大體上平行於基板之平面中)或在六個自由度中。

位置控制系統包括用以在適當自由度中量測基板支撐件之位置的位置量測系統5、用以至少基於由位置量測系統所量測之位置來提供控制信號之控制器6，及用以在所要方向上致動基板支撐件1之一或多個致動器7。

位置量測系統5經提供以量測基板支撐件1之位置，且可(例如)為干涉計系統或編碼器型量測系統。位置量測系統5包括安裝於基板支撐件1上之許多感測器8(例如，編碼器型感測器)，及安裝於大體上靜止框架10上之許多感測器目標9。在一替代實施例中，感測器可安裝於度量框架10上，而感測器目標安裝於基板支撐件1上。可施加適於以高精確度(奈米精確度)來量測基板支撐件之位置之任何其他類型的量測。

控制器包括減法器，其中自(例如)由設定點產生器所給出之所要位置中減去基板支撐件2之實際位置。將通常被稱作伺服誤差之所得信號饋入至控制器單元中，控制器單元基於控制器單元之輸入來提供控制信號，將控制信號饋入至致動器以將基板支撐件1致動至所要位置。

控制器可進一步包括前饋元件。該前饋元件可基於設定點信號或其他參考信號來提供前饋信號。在該狀況下，加 法元件通常配置於控制器單元與致動器之間，其中控制信號及前饋信號經添加以提供經饋入至致動器7之第二控制信號。

致動器7可為能夠在所要方向上移動基板支撐件2之任何致動器。致動器可經組態以在一或多個自由度中致動基板支撐件。兩個或兩個以上致動器可經提供用於在不同自由度中之致動或用於在基板支撐件1上之不同地點處的致動。該等致動器及致動器配置在此項技術中為已知的。

已關於一個自由度來描述以上位置控制系統。實務上，位置控制系統將經組態以在許多自由度中控制基板支撐件之位置，通常在3個共平面自由度或六個自由度中。為此，位置控制系統3可包括經組態以在所要數目之自由度中量測基板支撐件之位置之一或多維感測器的配置，以及用以在所有可能之所要自由度中進行基板支撐件之定位之一或多維致動器的配置。

此外，將如以上所描述之位置控制系統3引導於控制系統處以控制基板支撐件之位置。類似系統可經提供以控制基板支撐件之速度、加速度或其他相干位置相關量。

如以上所描述之位置量測系統5通常為已知的。然而，此位置控制系統可能不將基板支撐件之內部可撓性考慮在內。當將力施加於基板支撐件上時，基板支撐件可臨時地變形。結果，基板支撐件之一地點之位置改變不會自動地導致基板支撐件之另一地點之對應位置改變。由基板支撐件之內部可撓性所導致之該差異可在相同自由度中，但亦 可在不同自由度中(所謂的串擾效應)。

一般而言，當必須將基板支撐件之可撓性考慮在內時，在基板支撐件上存在三個相干地點，其對於基板支撐件之位置控制為相干的。第一地點為安裝於基板支撐件上之感測器或感測器目標之位置。在此地點處，判定基板支撐件之實際位置。重要之第二地點為基板之目標部分之地點，因為基板支撐件之位置控制目標為控制目標部分3相對於投影系統4之位置。重要之第三地點為將力施加於基板支撐件上之地點。

當將致動力或另一力施加於基板支撐件上時，歸因於基板支撐件之內部可撓性，第一地點與第二地點之位置改變可能為不同的。控制器通常將基於第一地點來控制基板支撐件之位置，因為此第一地點為位置量測系統之感測器或感測器目標之位置。可(例如)使用前饋元件來執行該校正。

然而，儘管控制動作可大體上改良此第一地點之定位，但其可對第二地點具有不同效應。因為第三地點與第二地點之間的基板支撐件之可撓性可與第一地點與第二地點之間的基板支撐件之可撓性不同。然而，需要實際上控制第二地點之位置(亦即，目標部分)，因為此第二地點為將影像投影於基板上之實際地點。

為了將基板支撐件之有限硬度(亦即，可撓性)考慮在內，位置控制系統包括硬度補償模型，硬度補償模型包括施加於基板支撐件上之力與目標部分及感測器或感測器目 標之位置改變之所得差異之間的關係。硬度補償模型可配置於控制迴路之前饋部分中或回饋部分中或前饋或回饋之組合中。鑒於控制穩定性，前饋迴路中之配置可為較佳的。

在圖3中，展示在前饋元件中包括硬度補償模型之位置控制系統之多變數控制機制。

圖3之控制機制經設計以補償由於與基板平台之可撓性組合之在經圖案化光束在基板之目標部分上之投影階段期間經施加用於位階致動的力而造成的目標部分之位置之誤差。使此等位階致動將基板之頂部表面之不規則性考慮在內。在所謂的量測階段期間，在投影階段之前，基板目標部分之高度圖係由此等不規則性形成，且在投影階段期間，移動基板以相對於投影系統來適當地定位基板。該位階調整(leveling)更詳細地描述於美國專利第6,924,884號(其內容以引用的方式併入本文中)中，及美國專利第7,019,815號(其內容以引用的方式併入本文中)中。

在圖3之控制機制中，設定點產生器SG產生用於基板支撐件之位置設定點sp－pos及加速度設定點sp－acc。將如由位置量測系統所量測之基板支撐件之實際位置在減法器中自位置設定點中減去，且饋入至基於實際位置與設定點位置之間的此差異(亦即，伺服誤差)來提供控制力信號之控制器單元CU。將設定點產生器SG之加速度設定點sp－acc饋入至產生前饋信號之加速度前饋單元FFacc，將前饋信號添加至控制信號且饋入至控制信號至致動器力變換區塊 CAFT，控制信號至致動器力變換區塊CAFT將經去耦控制器力變換成個別致動器之力信號以去耦基板支撐件之六個自由度MIMO機械器件，以便減少串擾耦合矩陣。將所得信號饋入至基板支撐件之致動器以用於將基板支撐件ST致動至所要位置。

另外，在前饋元件中，硬度補償模型FFcomp經提供以補償由於針對基板支撐件ST之位階調整所施加於基板支撐件上之力而造成的在感測器之地點處基板支撐件之變形與目標部分之地點處之變形之間的差異。因為(多維)加速度設定點為在基板支撐件上所致動之力之表示信號，所以將此加速度設定點用作經饋入至硬度補償矩陣中之力信號。在經實際上饋入至補償增益矩陣中之前，加速度設定點經過濾波器AF，例如，二階高通濾波器，其用作二階微分器以將加速度設定點信號轉換成表示歸因於在目標部分處基板支撐件之可撓性之位置改變的信號。

補償增益矩陣包括6x6矩陣Kcomp，其包括在六個自由度中之一者中的力與在六個自由度中之一者中之目標部分之位置的所得補償之間的每一關係之補償增益。因為補償量亦視基板支撐件之實際位置而定，所以可針對基板支撐件之許多位置來提供矩陣。因為在掃描期間基板支撐件之移動在垂直於投影軸線之平面(通常被稱作z方向)中主要為二維的，所以可針對在此二維平面(x－y平面)中之基板支撐件之許多位置來提供補償增益矩陣。可提供即時計算元件以計算判定補償增益矩陣所針對之許多位置之間的位置之 補償增益。

在替代實施例中，可提供單一補償增益矩陣，其中補償增益為基板支撐件之實際位置之函數。

補償增益經選擇以使得由於施加於基板支撐件上之致動力而造成的目標部分之位置改變與安裝於基板支撐件上之感測器之位置改變之間的差異經補償，以定位待在大體上校正位置中由投影系統所照射之目標部分。因為補償矩陣為多維矩陣，所以可在相同自由度中執行此校正，例如，在y方向上之致動及校正，但亦在不同方向上，例如，在Rz方向上之扭力致動及在z方向上之校正。一般而言，在受控自由度中之每一者中的致動可導致在相同或每一其他自由度中之位置校正。

藉由使用圖3之控制機制之位置的以上校正，支撐於基板支撐件上之基板之目標部分的位置控制經改良，從而導致更好上覆及/或聚焦。

在本發明之一實施例中，校準方法可用以獲得如以上所描述之硬度補償模型。熟習此項技術者將瞭解，為了獲得目標部分之適當位置控制(亦即，誤差補償)，必須判定硬度補償模型之補償增益。現將更詳細地描述用於獲得硬度補償模型之基板支撐件的校準方法。

圖4展示描述相較於基板支撐件上之基板之目標部分之誤差(虛線)的六個輸入力/加速度(Fx、Fy、Frz、Fz、Frx、Fry)至伺服誤差(實線)之六個位置輸出(x、y、Rz、z、Rx、Ry)之頻率轉移函數之波德圖(bode plot)的6x6矩 陣。可以一配置來獲得此等轉移函數，其中可量測感測器(伺服)之位置及目標部分(晶圓)之位置兩者，藉以隨後將特定輸入力引入至基板台。詳言之，在離對角轉移函數(亦即，自一自由度中之輸入至另一自由度中之輸出)中，基板支撐件之可撓性變得清楚。轉移函數展示到，對於某些輸入輸出組合，在感測器(伺服)及目標部分(晶圓)之地點處之敏感度差異可達3 dB或甚至10 dB。注意，在高頻率(高於800至1500 Hz)下，內部固有頻率開始支配轉移函數。

可針對基板支撐件之不同位置來獲得類似轉移函數。至少在曝光階段期間，當基板支撐件主要在x－y平面中移動時，可針對x－y平面中之許多位置來判定轉移函數。注意，基板支撐件之特定數目之位置與特定目標部分有關，因為在基板支撐件之此等位置中，此特定目標部分定位於投影系統下方且待照明。

在大體上相同配置中，可獲得施加於基板或基板支撐件上之其他力對感測器及目標部分之位置的效應。

在下一步驟中，將包括為力/加速度之函數之位置變形的轉移函數矩陣轉譯成補償矩陣。此可藉由以所要理想轉移函數乘基板支撐件(或更一般化地，待控制之可移動物件之機械器件)的複反轉移函數來進行。所得補償模型(以實線展示)為基板支撐件之每一經量測x－y位置之頻率相依轉移函數矩陣。需要獲得更緊密補償矩陣。可藉由在經計算補償矩陣(虛線)上擬合實際函數來獲得該矩陣。對角轉 移函數(自一個自由度輸入至相同自由度輸出)具有在相干頻率範圍內之單位增益。可藉由具有＋40 dB/十進位(decade)斜率之二階高通濾波器來近似離對角項。

基於經計算補償矩陣之此等近似，獲得基板支撐件之每一x－y位置之實際補償矩陣。

可提供一演算法(例如，內插演算法)以計算基板支撐件之非經量測位置之補償矩陣，其中計算(例如)係基於基板支撐件之鄰近經量測位置之值。

關於以上校準方法，注意，可基於在其他自由度中之資訊來擬合關於在針對某些自由度之校準期間目標部分之位置量測的任何丟失資訊(丟失頻率回應函數)。然而，較佳的為量測目標位置及感測器/感測器目標兩者之位置以獲得最佳補償。

根據本發明之一實施例之位置控制系統亦可用於補償歸因於與基板支撐件之可撓性組合之施加於基板或基板支撐件上之另一力的效應而造成之基板支撐件之目標部分的定位誤差。舉例而言，在液體限制系統用以在基板之目標部分與投影系統之最終透鏡元件之間提供一些液體的微影裝置中，液體限制系統可將力施加於基板及/或基板支撐件上。此力可由液體限制系統自身之移動、系統內之液體流動、用以將液體維持於所要地點中之氣體的效應或由基板支撐件相對於液體限制系統之移動所導致。

已知的是藉由使用液體限制系統/伺服誤差之位置及液體限制系統之位置控制系統的控制信號來估計由液體限制 系統施加於基板支撐件上之力。該估計模型描述於被公開為US2006/139613之美國申請案第11/022,950號中，該申請案之內容以引用的方式併入本文中。

在US 11/022,950中所描述之控制系統中，將經估計力前饋至基板支撐件之位置控制系統，以便提供施加於基板支撐件上之力的補償力。然而，在此控制系統中，不將基板支撐件之有限硬度/可撓性考慮在內，其可導致聚焦及/或上覆誤差。

圖6展示根據本發明之一實施例的(簡化)控制機制。此控制機制展示包括設定點產生器SGliq、控制器單元Cliq及液體限制系統Pliq之機械器件之液體限制系統之位置控制的控制機制部分CONliq。以Fd來指示施加於液體限制系統上之干擾力，其亦在相反方向上施加於基板/基板支撐件上。基於伺服誤差e及控制器單元Cliq之控制信號ctrl，干擾估計器Dest估計干擾力Fdest。

基板支撐件之控制機制部分CONsub包括設定點產生器SGsub、控制器單元Csub，及基板支撐件之機械器件Psub。在控制機制中將干擾力Fd添加為－Fd，因為該力與施加於液體限制系統上之力相反。

為了補償基板支撐件之位置，如美國專利申請案第11/022,950號中所描述，自基板支撐件控制器Csub之控制信號中減去經估計之干擾力Fdest，以補償施加於基板支撐件上之干擾力。然而，此補償力可能不將基板支撐件之有限硬度考慮在內。

因此，根據本發明之一實施例，亦將經估計力饋入至硬度補償模型SCMsub，以計算待饋入至基板支撐件之控制迴路中的補償信號。藉由將基板支撐件之可撓性考慮在內，可更精確地定位目標部分，且結果，大體上降低聚焦及/或上覆誤差之機會。

因為硬度補償模型之值視基板支撐件之實際位置而定(至少在x－y平面中)，所以亦將設定點位置饋入至硬度補償模型SCMsub中。在一替代實施例中，可將基板支撐件之實際位置饋入至硬度補償模型SCMsub中。

此外，代替基於液體限制系統位置控制系統之伺服誤差及控制信號來估計力，可計算或量測待饋入至硬度補償模型中之力。

在以上描述中，已針對由於可撓性而造成的基板之目標部分之位置誤差的補償來描述硬度補償模型。校準方法經描述用於獲得此硬度補償模型。用於獲得硬度補償模型之任何其他適當方法(例如，有限元素模型化)可經使用且視為在本發明之範疇內。

在上述實施例中，已將基板支撐件之可撓性考慮在內，用於至少在微影裝置之曝光階段期間相對於施加於基板支撐件上之力來定位支撐於基板支撐件上之基板的目標部分。此等力之實例為用於位階調整之致動力及藉由液體限制系統之存在所施加之力。熟習此項技術者將瞭解，根據本發明之一實施例的硬度補償模型亦可用於相對於施加於基板支撐件上之任何其他外部力之目標部分的位置補償， 此時有可能計算、量測或估計此外部力，使得可將其饋入至硬度補償模型中。認為所有該等實施例均在本發明之範疇內。

根據本發明之一實施例之位置控制系統亦可在應將可移動物件之有限硬度/可撓性考慮在內的狀況下應用於可移動物件之特定地點之位置控制。

位置控制系統可經實現為電腦程式中之軟體，或實現為硬體控制系統，或其組合，或任何其他類型之適當控制系統。

儘管在此本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造積體光學系統、用於磁減記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者將瞭解，在該等替代應用之情境中，可認為本文對術語"晶圓"或"晶粒"之任何使用分別與更通用之術語"基板"或"目標部分"同義。可在曝光之前或之後在(例如)軌道(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影所曝光抗蝕劑之工具)、度量工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示應用於該等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便形成多層IC，使得本文所使用之術語基板亦可指代已經含有多個經處理層之基板。

儘管以上可特定地參考在光學微影術之情境中對本發明之實施例的使用，但將瞭解，本發明可用於其他應用(例 如，壓印微影術)中，且在情境允許時不限於光學微影術。在壓印微影術中，圖案化元件中之構形界定形成於基板上之圖案。可將圖案化元件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

本文所使用之術語"輻射"及"光束"涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有約365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5 nm至20 nm之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。

術語"透鏡"在情境允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。

儘管以上已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採用如下形式：電腦程式，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之該電腦程式。

以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，熟習此項技術者將顯而易見到，可在不脫離以下所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。

1‧‧‧基板支撐件

2‧‧‧基板

3‧‧‧目標部分

4‧‧‧投影系統

5‧‧‧位置量測系統

6‧‧‧控制器

7‧‧‧致動器

8‧‧‧感測器

9‧‧‧感測器目標

10‧‧‧框架

AD‧‧‧調整器

AF‧‧‧濾波器

B‧‧‧輻射光束

BD‧‧‧光束傳送系統

C‧‧‧目標部分

CAFT‧‧‧致動器力變換區塊

Cliq‧‧‧控制器單元

CO‧‧‧聚光器

CONliq‧‧‧控制機制部分

CONsub‧‧‧控制機制部分

Csub‧‧‧控制器單元

ctrl‧‧‧控制信號

CU‧‧‧控制器單元

Dest‧‧‧干擾估計器

e‧‧‧伺服誤差

Fd‧‧‧干擾力

Fdest‧‧‧干擾力

Ffacc‧‧‧加速度前饋單元

Ffcomp‧‧‧硬度補償模型

IF‧‧‧位置感測器

IL‧‧‧照明系統/照明器

IN‧‧‧積光器

Kcomp‧‧‧矩陣

M1‧‧‧光罩對準標記

M2‧‧‧光罩對準標記

MA‧‧‧圖案化元件/光罩

MT‧‧‧支撐結構/光罩台

P1‧‧‧基板對準標記

P2‧‧‧基板對準標記

Pliq‧‧‧液體限制系統

PM‧‧‧第一定位元件

PS‧‧‧投影系統

Psub‧‧‧基板支撐件之機械器件

PW‧‧‧第二定位元件

SCMsub‧‧‧硬度補償模型

SG‧‧‧設定點產生器

Sgliq‧‧‧設定點產生器

Sgsub‧‧‧設定點產生器

SO‧‧‧輻射源

sp－acc‧‧‧加速度設定點

sp－pos‧‧‧位置設定點

ST‧‧‧基板支撐件

W‧‧‧基板

WT‧‧‧基板台

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；圖2描繪根據本發明之一實施例之微影裝置的平台；圖3示意性地描繪根據圖2之實施例之微影裝置的控制機制；圖4描繪根據本發明之一實施例的頻率轉移函數矩陣，頻率轉移函數矩陣描述由於針對基板支撐件之位置所判定之基板支撐件上之加速力而造成的伺服與目標部分誤差之間的關係；圖5描繪根據本發明之一實施例的硬度補償模型；及圖6描繪根據本發明之一實施例之包括液體限制系統之微影裝置的控制機制。

AD‧‧‧調整器

B‧‧‧輻射光束

BD‧‧‧光束傳送系統

C‧‧‧目標部分

CO‧‧‧聚光器

IF‧‧‧位置感測器

IL‧‧‧照明系統/照明器

IN‧‧‧積光器

M1‧‧‧光罩對準標記

M2‧‧‧光罩對準標記

MA‧‧‧圖案化元件/光罩

MT‧‧‧支撐結構/光罩台

P1‧‧‧基板對準標記

P2‧‧‧基板對準標記

PM‧‧‧第一定位元件

PS‧‧‧投影系統

PW‧‧‧第二定位元件

SO‧‧‧輻射源

W‧‧‧基板

WT‧‧‧基板台

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

Claims (24)

1. 一種微影裝置，其包含：一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束；一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板支撐件，該基板支撐件經建構以固持一基板；一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一位置控制系統，該位置控制系統經組態以控制該基板之該目標部分之一位置，該位置控制系統包含：一位置量測系統，該位置量測系統經組態以判定該基板支撐件上之一感測器或感測器目標之一位置；一控制器，該控制器經組態以基於該目標部分之一所要位置及該經判定位置來提供一控制信號；及一或多個致動器，該一或多個致動器經組態以作用於該基板支撐件，其中該位置控制系統包含該基板支撐件之一硬度補償模型，該硬度補償模型包含一施加於該基板支撐件上之力與該目標部分之一所得位置誤差之間的一關係，該目標部分之該所得位置誤差對應於由該經施加於該基板支撐件上之力所造成之該目標部分與該感測器或感測器目標之間的位置改變之一差異，該位置控制系統經組態以使用該硬度補償模型而至少在該經圖 案化輻射光束在該目標部分上之投影期間實質上校正該目標部分之該位置。
2. 如請求項1之微影裝置，其中該硬度補償模型包含該基板支撐件之複數個位置之一或多個補償增益，每一補償增益視一力信號與該目標部分之一所得位置誤差之間的一關係而定。
3. 如請求項2之微影裝置，其中該等補償增益中之每一者係基於一力信號至該目標部分之一所得位置誤差的一轉移函數。
4. 如請求項1之微影裝置，其中該硬度補償模型包含一施加於該基板支撐件上之力與該目標部分之一位置誤差與該感測器或感測器目標之一位置誤差之間的一所得差異之間的一關係。
5. 如請求項4之微影裝置，其中該硬度補償模型包含該基板支撐件之複數個位置之一或多個補償增益，每一補償增益視一力信號與該目標部分之位置誤差與該感測器或感測器目標之一位置誤差之一所得差異之間的一關係而定。
6. 如請求項5之微影裝置，其中該等補償增益中之每一者係基於一力信號至該目標部分之一位置誤差與該感測器或感測器目標之一位置誤差之間的一所得差異的一轉移函數。
7. 如請求項2之微影裝置，其中該硬度補償模型包含針對該基板支撐件之該複數個位置中之每一者基於至在六個 自由度中的該目標部分之所得位置改變之在六個自由度中之力信號之關係的補償增益。
8. 如請求項2之微影裝置，其中該目標部分之該複數個位置在兩個自由度中延伸。
9. 如請求項2之微影裝置，其中該控制器包含一前饋元件，該硬度補償模型為該前饋元件之一部分，該前饋元件經組態以藉由將一力信號或其等效物饋入至該硬度補償模型來提供一前饋信號。
10. 如請求項1之微影裝置，其中該硬度補償模型配置於該控制器之一回饋迴路中。
11. 如請求項1之微影裝置，其中該硬度補償模型配置於該控制器之前饋與回饋迴路的一組合中。
12. 如請求項1之微影裝置，其中該硬度補償模型包含一計算元件，該計算元件經組態以計算該基板支撐件之該複數個位置之間該基板支撐件之位置的補償增益。
13. 如請求項1之微影裝置，其中一或多個力表示一由該基板台之該一或多個致動器中之一者所施加的力。
14. 如請求項1之微影裝置，其中一或多個力表示一由一浸沒元件施加於該基板台或基板上的力。
15. 如請求項1之微影裝置，其中該位置控制系統包含一濾波器元件，該濾波器元件經組態以在將該力信號饋入至該硬度補償模型中之前獲得該力信號之所需頻率分量。
16. 如請求項1之微影裝置，其中該硬度補償模型係使用有限元素模型化來判定。
17. 一種經組態以控制一可移動物件上之一地點之位置控制系統，該系統包含：一位置量測系統，該位置量測系統經組態以判定該可移動物件上之一感測器或感測器目標之一位置；一控制器，該控制器經組態以基於該可移動物件上之該地點之一所要位置及該經判定位置來提供一控制信號；一或多個致動器，該一或多個致動器經組態以作用於該可移動物件；及該可移動物件之一硬度補償模型，該硬度補償模型包含一施加於該可移動物件上之力與該可移動物件上之該地點之一所得位置誤差之間的一關係，該可移動物件上之該地點之該所得位置誤差對應於由該經施加於該可移動物件上之力所造成之該地點與該感測器或感測器目標之間的位置改變之一差異，該位置控制系統經組態以使用該硬度補償模型來校正該地點之該位置。
18. 一種微影裝置，其包含：一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束；一圖案支撐件，該圖案支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及 一位置控制系統，該位置控制系統經組態以控制該圖案化元件之一圖案位置，該位置控制系統包含：一位置量測系統，該位置量測系統經組態以判定該圖案支撐件上之一感測器或感測器目標之一位置；一控制器，該控制器經組態以基於該圖案位置之一所要位置及該經判定位置來提供一控制信號；及一或多個致動器，該一或多個致動器經組態以作用於該圖案支撐件，其中該位置控制系統包含該圖案支撐件之一硬度補償模型，該硬度補償模型包含一施加於該圖案支撐件上之力與該圖案位置之一所得位置誤差之間的一關係，該圖案位置之該所得位置誤差對應於由該經施加於該圖案支撐件上之力所造成之該圖案位置與該感測器或感測器目標之間的位置改變之一差異，該位置控制系統經組態以使用該硬度補償模型而至少在向該輻射光束賦予一圖案期間實質上校正該圖案位置之該位置。
19. 如請求項18之微影裝置，其中該硬度補償模型包含該圖案化元件支撐件之複數個位置之一或多個補償增益，每一補償增益視一力信號與該圖案位置之一所得位置誤差之間的一關係而定。
20. 如請求項19之微影裝置，其中該等補償增益中之每一者係基於一力信號至該圖案位置之一所得位置誤差的一轉移函數。
21. 一種用於控制支撐於一基板支撐件上之一基板之一目標部分之一位置的方法，該基板支撐件之一位置係使用一感測器或感測器目標來判定，該目標部分待藉由一經圖案化輻射光束來照射，該方法包含校正該目標部分之位置誤差，該校正包括：判定表示施加於該基板支撐件及/或該基板上之力的力信號；將該等力信號饋入至該基板支撐件之一硬度補償模型，該硬度補償模型包含一施加於該基板支撐件上之力與該目標部分之一所得位置誤差之間的一關係，該目標部分之該所得位置誤差對應於由該經施加於該基板支撐件上之力所造成之該目標部分與該感測器或感測器目標之間的位置改變之一差異；及將該硬度補償模型之一輸出用於校正該目標部分之位置誤差。
22. 一種用於判定一微影裝置中之一基板支撐件之一硬度補償模型的校準方法，該基板支撐件經組態以固持一包括一目標部分之基板，該基板支撐件之一位置係使用一感測器或感測器目標來判定，該硬度補償模型包含一施加於該基板支撐件上之力與該目標部分之一所得位置誤差之間的一關係，該方法包含：針對該基板支撐件之複數個位置中之每一者而將複數個干擾力施加於該基板支撐件上；判定該等干擾力與該目標部分之一所得位置誤差之間 的一頻率回應函數，該目標部分之該所得位置誤差對應於由該經施加於該基板支撐件上之力所造成之該目標部分與該感測器或感測器目標之間的位置改變之一差異；及針對該複數個位置中之每一者而產生一補償增益矩陣，每一補償增益矩陣視該基板支撐件之該位置而定。
23. 如請求項22之方法，其中該產生包含藉由針對丟失位置信號而擬合一轉移函數來補償該等丟失位置信號。
24. 如請求項22之方法，其中該方法進一步包含藉由內插來判定該基板支撐件之該複數個位置之間該基板支撐件之位置的補償增益矩陣。