光刻设备、控制方法以及标定方法

专利名称：光刻设备、控制方法以及标定方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻设备， 一种控制方法以及一种标定方法。
技术背景光刻设备是将期望的图案应用到衬底上的机器， 一般是应用到衬底的目标部分上。光亥ij设备可以用在例如集成电路(ICs)制造中。这时，4顿可选择性地 称为掩模或掩mife (reticle)的图案形成装置，产生要在IC的单个层上形成的电 路图案。该图案可以转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一部分、—个或多个管芯)上。典型地，图案的转移^iai在衬底上mi共的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上成像。 一般地，单个衬底包 S^卖地图案化的相邻目标部分的 网络。传统的光刻设备包括所谓的^it机，其中M31—次将旨图案曝光至目 标部分而辐射每个目标部分；以及所谓的扫描器，其中M31辐射束沿给定方向 ("扫撤，方向)扫描图案、同时以与该方向平行或反向平行地同步扫描衬底而扫描图案，来辐射齡目标部分。M31将图案压印到衬底上，从而将图案形成装置上的图案转移到衬底上也是可能的。已知的光亥殿备包括用于控制衬底支撑件的隨的位置控制系统。该位置控 制系统包括位置观糧系统，戶腿位置领懂系统被配置用以测量衬底支撑件的多个 传感器或传感器目标位置。在光刻设备的使用中，将在衬底支撑件上施加力。例如，在曝光阶段，也就 是在将图案化光束投影到衬底水平面的目标部分上的过程中，执行调平动作，以 相对于纖柱或投影系统将衬底的上表面沿正确的取向进行定位。由于衬底支撑 件的刚度有限，所以该调平动作可能弓胞衬底支撑件短暂的形变。这^^变形可能 导致聚焦误差和/或重叠中的偏移。己知光刻设备的实施例包括液体限制系统，为了提高产品质量，所述液体限 制系统掛共在衬底和投影系统最终元件之间的液体，以获得这些元件之间更洽当 的损坏系数。在曝光阶段，这种液体限制系统或液体本身也可以施加力至衬底从而至衬底支撑件上。这些由液体限制系统施加的外力也可能弓胞衬底支撑件的短 暂形变，并且从而导致聚焦误差和/或在重叠中的偏移。为了斷氐衬底台变形而导致聚焦误差或重叠偏移的风险，已经提出了增强衬 底支撑件的刚度。但是，对于衬底支撑件定位的精确度和速度的不断增长的要求， 增强衬底支撑件的刚度而不引起进一步的问题的可能性(例如相对于重量)可能 已经达到其极限。发明内容旨在提供一种用于光亥股备的位置控制系统，在戶;M位置控制系统中，可以 提高目标部分相对于透镜柱或投影系统定位的精确度。在本发明的实施例中，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括照射系统， 所述照射系统配置用于调节辐射束；图案形成装置，所述图案形成装置将图案在 其横截面上赋予辐射束以形成图案化辐射束；衬底支撑件，所述支撑件设置用来 保持衬底；以及投影系统，所述投影系统设置用来将该图案化辐射束投影到衬底的目标部分上，其中该光刻设备包括位置控制系统，戶;f^位置控制系统设置用来控制目标部分的位置，其中该位置控制系统包括位置测量系统，所述位置测量 系统设置以确定该衬底支撑件上的传感器或传感器目标的位置；控制器，所， 制器设置以基于预期位置和确定位置^^空制信号；以及一个或多个致动器，所 繊动器设置以作用于该衬底支撑件上，其中该位置控律孫统包括该衬底支撑件 的刚度补偿模型，该刚度补偿模型包括施加在该衬底支撑件上的力和所产生的该 目标部分的位置误差之间的关系，其中该位置控制系统设置用来至少在图案化辐 射束投影到目标部分上的过程中进行大^i也修正，该目标部分的位置使用了刚度 补偿模型。在本发明的实施例中，提j斜立置控制系统，所述位置控制系统设置以控制可 移动物体上的特定位置，包括^S测量系统，所述位置测量系统设置以确定可 移动物体上传驗或传感器目标的位置；控制器，所鹏制器设置以基于预期位置和确定位置提^e制信号；以及一个或多个致动器，戶;f^m动器设置以作用于可移动物体，其中该位置控制系统包括可移动物体的刚度补偿模型，该刚度补偿 模型包括施加在可移动物体上的力和在所述可移动物体上的特定位置所产生的 體之间的关系，以及其中该位置控制系统被设置以4顿该刚度补偿模型来修正特定定位的位置。在本发明的一个实施例中，提供一种光刻设备，所述光刻设备包括照射系 统，所述照射系统配置用于调节辐射束；图案形成装置支撑件，所述图案形成装 置支撑件设置以支撑图案形成装置，该图案形皿置可以将图案在其横截面上赋 予辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，所述衬底台设置用来保持衬底；以及投 射系统，所述投影系统设置用来将该图案化辐射束投影到该衬底的目标部分上， 其中该光刻设备包括位置控制系统，所述位置控制系统设置用来控制图案形成装 置的图案位置，其中该位置控制系统包括位置测量系统，所述位置测量系统设置以确定该图案设备支撑件上的传繊或传繊目标的位置；控制器，戶;f^e制器设置以基于预期位置和确定位置$1#^制信号；以及一个或多个致动器，所述 致动器设置以作用于图案设备支撑件上，其中该位置控制系统包括图案形成装置 支撑件的刚度补偿模型，该刚度补偿模型包括施加在图案形成體支撑件上的力 和图案位置所产生的位置误差之间的关系，其中该位置控制系统设置用来至少在将图案赋予辐射束的过程中进行;^修正，定位该图案位置使用了冈U度补偿模型。在本发明的实施例中，提供一种控制被支撑在衬底支撑件上的衬底的目标部 分的位置的方法，该目标部分由图案化辐射束投影，其中目标部分的位置控制包 括修正目标部分的位置误差，该修正包括确定代表了施加在衬底台和/或衬底 上的力的力信号，将力信号送到衬底支撑件的冈岐补偿模型中，并且用刚度补偿 模型的输出来修正该目标部分的位置误差。衬底支撑件的刚度补偿模型可以包括施加在衬底支撑件上的力和目标部分 所产生的位置误差之间的关系。在本发明的实施例中，Hi共一种确定衬底支撑件的冈岐补偿模型的标定方 法。该衬底支撑件的刚度补偿模型可以包括施加在衬底支撑件上的力和衬底上的 目标部分所产生的位置误差之间的关系。该方,括在衬底支撑件上，施加多 个扰动力到衬底支撑件的多个位置中的每一个位置上；确定该扰动力和目标部分 的位置产生的改变之间的频率响应函数；生成多个位置中的每一个的补偿增益矩阵，或生成补偿增益矩阵，齡补偿增益矩阵 于衬底支撑件的位置。


在此仅借助示例，参照所附示意图对本发明的实施例进行描述，在所 附示意图中，相同的附图标记表示相同的部分，且其中 图1描述了根据本发明的一个实施例的光刻设备； 图2描述了根据本发明的一个实施例的光亥股备的台； 图3示意性地描述了根据图2的实施例的光刻设备的控制方案； 图4描述了根据本发明的实施例的频率传递函数矩阵，所述频率传递函数矩 阵描述伺服机构和衬底支撑件上的加速度力弓l起的目标部分误差之间的关系，该 关系由衬底支撑件的位置确定；图5描述了根据本发明的实施例的刚度补偿模型；并且 图6描述了根据本发明的实施例的包括液体限制系统的光亥股备的控帝仿案。
具体实施方式
图1示意性描述了根据本发明的一个实施例的光刻设备。该设备包括照射 系统(照射器)IL,设置用于调节辐射束B (如UV辐射或其它任何适合的辐射)； 支撑结构或图案支撑件(如掩模台)MT，设置用于支撑图案形成装置(如掩模) MA，并且连接到配置用于根据确定的参数对图案形成装置进行精确定位的第一 定位装置PM。该设备也包括衬底台(如晶片台)WT或'衬底支撑件"，设置以 保持衬底(如涂覆有抗蚀齐啲晶片)W，并且连接到根据确定的参 衬底进行 精确定位的第二定位^SPW。该设备进一步包括投影系统(如折射式投影M 系统)PS，所述投影系统PS设置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图 案投影到衬底W的目标部分C (如包括一个或多个管芯)上。该照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、 电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或扭可，部件的组合，以引导，成形 或控制辐射。该支撑结构支撑图案形成装置，即承受图案形成装置的重量。其以依赖于图 案形成装置的取向、光刻设备的设计、以及诸如图案形成装置是否处于真空环境 中等其它情况的方式。该支撑结构可以用机械的、真空的、静电的或其它夹持技 术来保持该图案形成装置。该支撑结构可以是框架或台，例如，根据需要可以是 固定或可移动的。该支撑结构可以确保图案形成装置处于期望的位置，例如相对于投影系统。在此fOT的任何术语"掩tl^"或"掩1i"被认为是与更上位的术语"图 案形成装置"同义。于此〗顿的术语"图案形成装置"可以被广泛地理解为可以用来将图案在其 横截面上赋予辐射束以在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应该注意，被 赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的期望的图案严格对应，例如如果 该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。 一般地，被赋予辐射束的图^t应于在 目标部分中所形成的器件中的特定的功能层，例如集成电路。该图案形成装置可以^il射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、可编程液晶显示(LCD)面板。在光刻中，掩模是公知 的，并且包 赫如二元掩模、交替相移掩模和衰减相移掩模等掩模类型，以及多 种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例应用小反射镜的矩阵排列，齡小反 射镜可以单独地倾斜以沿不同方向反射入射的辐射束。被倾斜的反射镜将图案赋 予由反射镜阵列反射的辐射束。可以将于此使用的术语"投影系统'广泛地理解为包含任何类型的投影系统， 包括折射式、反射式、反射折射式、磁性式、电磁式以及静电式光学系统，或它 们的任何组合，例如适合于所采用的曝光辐射，或适合于诸如4顿浸没液体或使 用真空等其它原因。可认为于此4顿的任何术语"投影透镜"与U:位的术语"投 影系统'同义。如此处描述的，该设备题射型的(如采用邀t式掩模)。可选择地，该设 备可以反射型的(如采用如iJM类型的可编程鄉镜阵列，顿用反射式掩 模)。该光刻设备可以是包括两个(双台)或更多衬底台或'衬底支撑件"(和/或两 个或更多掩模台或"掩模支撑件")的类型。在这样的"多台"机器中，可以并行使 用附加的台或支撑件，或者可以在一个或多个其它台或支撑件用作曝光的同时， 在一个或多个台a撑件上进行预备步骤。该光刻设备也可以是其中至少衬底的一部分被液体覆盖的类型，该液体具有 相对高的折射率，比如水，从而填充投影系统和衬底之间的空隙。浸没液体也可 应用到光刻设备中的其它空隙中，例如掩模和投影系统之间。可^ffi浸没技术以 增加投影系统的数值 L径。于此舰的术语"浸没"并不表示结构，例如衬底，必 须浸没在液体中，而仅仅表示曝光时将液体设置在投影系统和衬底之间。参考图1 ，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。该源和光刻装置可以是分离 的实体，例如当该源是受激准^T激光器时。此时，不认为该源是光刻设备的组 成部分，并且辐射束在束传递系统BD的辅助下从源SO传到照射器IL，该束传 递系统BD包括例如合适的弓l导反射镜和/或扩束器。在其它情况下，该源可以是 光刻设备的组成部分，例如当该源为汞灯时。该源SO和照射器IL，以及如果需 要时和束传递系统BD —起，称为辐射系统。该照射器IL可包括设置以调整辐射束的角强度分布的调整器AD。 一般地， 可以对照射器的光瞳面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(一般分别 指CJ-外部和(7-内部)进行调整。另外，该照射器IL可包括其它部件，例如积分 器IN和聚光器CO。可使用该照射器调贺翻t束，以在其横截面上具备期望的均 匀性和强度分布。该辐射束B入射到被保持在支撑结构(如掩模台MT)上的图案形成装置(如 掩模MA)上，并且31il图案形成装置形成图案。穿过图案形成装置(如掩模) MA后，辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束聚焦至衬底W 的目标部分C上。在第二定位装置PW和定位传感器IF (例如干涉仪器件、线 性编码器或电容传感器)的辅助下，可精确地移动衬底台WT，例如以便在辐射 束B的路径上定位不同的目标部分C。樹以地，例如在从掩模库中进行机械检索 后或在扫描过程中，可使用该第一定位装置PM和另一个定位传感器(在图1中 未示出)相对于辐射束B的路径精确定位图案形成装置(例如掩模)MA。通常， 可在长tff對對央(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助下实现支撑结构或图 案支撑件(如掩模台)MT的移动，所述长行程模±央和短行程模块形成第一定位 装置PM的一部分。同样地，可M31使用长行程模i央和短行程模块来实现衬底台 WT或"衬底支撑件"的移动，所述长行程模块和短衍對穀姚成第二定位装置PW 的一部分。在M机的情况下(与扫描器的相反)，支撑结构(如掩模台)MT 可以仅连接至短1ffMm动器，或可以被固定。可使用掩^^寸准，斜己M1、 M2和 衬底对准^H己P1、 P2使得图案形成，(如掩模)MA和衬底W对准。尽管所 示的衬底对准标记占据专用目标部分，但可将它们设置在目标部分(己知的划线 对准标记)之间的空间中。同样地，在掩模MA上设置了多于一个的管芯的情况 下，可^^I)(寸准标记设置在管芯之间。所描述的设备可以用在下面模式中的至少一个中1. 在步进模式中，在将赋予辐射束的整个图案一次投影到目标部分c上的同时，将支撑结构(如掩模台)MT或"图案支撑件"和衬底台WT或"衬底支撑件" 保持实质静止(即单静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动该衬底台WT或"衬 底支撑件"，从而可以曝光不同的目标部分C。在iKt模式中，曝光场的最大尺 寸限制了单静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。2. 在扫描模式中，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，同 步扫描支撑结构(如掩模台)MT或"图案支撑件"和衬底台WT或"衬底支撑件" (即单动态曝光)。借助于投影系统PS的放大率(或縮小率)和图像反转特性， 可以确定衬底台WT或"衬底支撑件"相对于支撑结构(如掩模台)MT或'图案支 撑件"的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单动态曝光中目 标部分的宽度(在非扫描方向上)，但扫描运动的长度确定了目标部分的高度(在 扫描方向上)。3. 在其它模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(如掩模台) MT或"掩模支撑件"保持实质静止，并且在将赋予辐射束的图案投影到目标部分 C上的同时，移动或扫描衬底台WT或"衬底支撑件"。在该模式中， 一般使用脉 冲辐針源，在衬底台WT或"衬底支撑件"每次移动之后或在扫描过程中连续的辐 射脉冲之间，根据需要更新可编程图案形成^S。该操作模式易于应用于无掩模 光刻中，所述无掩模光亥悧用了可编程图案形成装置，比如，类型的可编程反 射镜阵列。也可以4OT^h^M模式的组合和/或变体或4OT完全不同的^ffl模式。图2显示了用于支撑衬底2的衬底支撑件1 。将该衬底细分成许多如图1所 示的目标部分3 ，随后用投影系统4将图案化的辐射束投影到该目标部分3上。为了随后相对于投影系统4将衬底2的不同的目标部分3定位，^i共位置控 制系统以控制衬底支撑件2的位置。因此，该衬底支撑件l在多个自由度上是可 移动的，所述自由度典型为三个共面的自由度(在与衬底基本平行的平面内)或 六个自由度。该位置控制系统包括位置测量系统5，所述位置测量系统5用于测量在合 适的自由度上的衬底支撑件的位置；控制器6，所，制器6用于至少以位置测 量系统所测量的位置为基础提{，制信号；以及一个或多个致动器7，所述一个 或多个致动器7在期望的方向上驱动衬底支撑件1。提^^立置测量系统5以测量该衬底支撑件1的位置，位置测量系统5例如可以是干涉M统或编码器型测量系统。该位置测量系统5包括安装在衬底支撑件 l上的多个传感器8，例如编码器型传,，以及完全安装在基本固定的框架10 上的多个传感器目标9。在可选实施例中，当该传感器目标安装在衬底支撑件l 上时，可以将该传感器安装在量测框架10上。可以采用具有高精度(纳米精度) 的、适合测量衬底支撑倂立置的任何其它类型的湖糧方法。该控制器包括减法器，其中从例如由选定点发生器给出的期望的位置减去衬 底支撑件2的实际位置。所得到的信号被称为伺服误差，将所得到的信号送入控 制器单元，所述控制器单元基于控制器单元的输入提《雜制信号，所^l空制信号 被送A^动器以驱动衬底支撑件1到期望的位置。该控制器可进一步包括前馈装置，这种前馈装置可基于选定点信号或其它参 考信号提供前馈信号。在这种情况下，通常在控制器单元和致动器之间设置附加 装置，其中控制信号和前馈信号相加以提供麟到致动器7的第二控制信号。该致动器7可以是可在期望的方向上移动lt底支撑件2的任何致动器。配置 该致动器以在一个或多个自由度上驱动衬底支撑件。可以提供两个或更多致动 器，以实现在衬底支撑件l上在不同自由度上的驱动或不同位置上的驱动。这些 致动器及其布置是本领域公知的。上述位置控制系统已经相对于一个自由度进行了描述。在实际中，将配置位 置控制系统以在多个自由度上控制衬底支撑件的位置，所述多个自由度典型为三 个共面的自由度或六个自由度。因此，位置控制系统3可包括配置用于在期望的 数量的自由度上测量衬底支撑件的位置的一维或多维传感器布置，以及用于使得 衬底支撑件在可能的需要的所有自由度上定位的一维或多维致动器。进一步，在控制系统内指挥J^位置控制系统3以控制衬底支撑件的位置。 可衛共相似的系统以控制速度、加速度或其它与衬底支撑件的位置相关的物理上述位置测量系统5—般是公知的。但是，该位置控制系统可以不考虑衬底 支撑件的内部柔性。当在衬底支撑件上施加力时，该衬底支撑件可能暂时会z^。 结果，衬底支撑件的一个定位位置的位置变化不会自动地弓胞衬底支撑件另一个 位置的相应的变化。由衬底支撑件的内部柔性弓胞的这些不同可以在同一个自由 度中，也可在不同的自由度中，逸就^^ 谓的串扰效应(cross-talkeffect)。件的柔性时，衬底支撑件上有与衬底支撑件上的 位置控制有关的三个相关定位位置。第一个定位是安装在衬底支撑件上的传感器 或传感器目标的位置。在该定位位置上，可以确定衬底支撑件的实际位置。由于 衬底支撑件的位置控制的目的是控制目标部分3相当于投影系统4的位置，所以 第二个重要定位位置是衬底目标部分的定位位置。第三个重要定位位置是在衬底 支撑件上施加力的位置。当将驱动力或其它力施加在衬底支撑件上时，由于衬底支撑件的内部柔性， 第一个定位位置和第二个定位位置的位置变化可能是不同的。该控制器通常在第 一个定位位置的基础上控制衬底支撑件的位置，该第一个定位位置是位置测量系 统的传感器或传感器目标的位置。这样的修正例如是利用前馈，进行的。但是，尽管该控制动作可以充分改善第一定位位置的定位，但它对第二定位 位置的效果可能不同。由于第三定位位置和第二定位位置之间的衬底支撑件的柔 性与第一定位位置和第二定位位置之间的衬底支撑件的柔性可能不同。然而，需 要实际控制第二位置，即目标部分，因为这是图像在衬底上所投影的实际位置。为了考虑衬底支撑件的有限的刚度，也就 性，该位置控制系统包括刚度 补偿模型，该刚度补偿模型包含了施加在衬底支撑件上的力与所导致的目标部分 和传感器或传感器目标的位置改变的差别之间的关系。该刚度净卜偿模型可以设置 在控制环的前馈部分或反馈部分中，或在前馈或反馈的组合中。从控制稳定性的 角度考虑，前馈环的布置是优选的。在图3中，示出了位置控制系统的多元控制方案，所述位置控制系统包括在前馈装置中的刚度补偿模型。图3所示的控制方案，设计用于补偿目标部分位置的皿，该误差是由在将 图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上的阶段的过程中为调平动作所施加的 力和衬底台柔性的共同作用引起的。这些7乂平致动是考虑到衬底上表面的不规则形貌而进行的。在所谓的测量阶段中，在投影阶段之前，衬底目标部分的高度图 是由这些不规则形貌构成，并且在投影阶段移动该衬底以相对于投影系统的恰当地定位衬底。这种调平在美国专利No.6,924,884中有详细描述，于此并入其内容 作为参考，以及在美国专利No.7,019，815中，于此并入其内容作为参考。在图3所示的控制方案中，选定点发生器SG生成衬底支撑件的位置选定点 sp-pos和加速度选定点sp-acc。在减法器中，位置选定点减去由该位置测量系统观糧的该衬底支撑件的实际位置，并将计算结果駄到控制器单元CU，所鹏制器单元cu基于该实际位置和选定点位置之间的差值，也就是伺服误差，提供控制力信号。将该选定点发生器SG的加速度选定点space itA加速度前馈单元 FFacc，所述加速度前馈单元FFacc生成前馈信号，该前馈信号被加到该控制信 号中，并将控制信号送入致动器力转换部件CAFT，该CAFT转换将解耦的控制 器力转换为独立的致动器的力信号以对该衬底支撑件的六自由度MIMO机构进 行解耦，以便减小串扰耦合矩阵。将所得信号送入该衬底支撑件的一个致动器或 多个致动器，所述一个致动器或多个致动器用于将衬底支撑件ST驱动到期望的 位置。进而，在前馈装置中，樹共刚度补偿模型FFcomp以补偿衬底支撑件在传感 器的定位位置上的变形和在目标部分的位置上的变形之间的差异，所述差异由被 施力倒衬底支撑件上的力所导致，所述力用于衬底支撑件ST的调平。由于(多 维)加速度选定点信号是衬底支撑件上的驱动力的代表性信号，所以该加速度选 定点信号用作被itA刚度补偿矩阵的力信号。在实际^A补偿增益矩阵之前，该 加速度选定点通过搶波器AF，如作为二次微分器工作的二级高通i^波器，以转 化表示目标部分上的位置变化的加速度选定点信号，所述位置变化是由衬底支撑 件柔性引起的。该补偿增益矩阵包括6x6矩阵Kcomp，所述6x6矩阵Kcomp包含了补偿增 益，所述补偿增益与在六个自由度之一上的力和在六个自由度之一上的目标部分 的位置所得到的补偿之间的每种关系相对应。由于补偿量也依赖于衬底支撑件的 实际位置，所以矩阵应该针对衬底支撑件的多个位置设定。由于在扫描过程中衬 底支撑件的移动在垂直于投影轴向(一般称为z方向)的平面内主要为二维，补 偿增益矩阵针对该二维平面(x-y平面)内的衬底支撑件的多个位置而设定。可 提供实时计算装置以针对确定补偿增益矩阵所针对的多个位置之间的位置，计算 补偿增益。在可选择实施例中，提供单补偿增益矩阵，其中补偿增益是衬底支撑件实际 位置的函数。选择该补偿增益，以使得目标部分位置的变化量和安装在衬底支撑件上的传 感器位置的变化量之间的差值被补偿以将由投影系统所照射的目标部分定位在 基本正确的位置上，其中目标部分位置的变化量和安装在衬底支撑件上的传感器位置的变化量由被施加到衬底支撑件上的驱动力所导致。由于该补偿矩阵是多维矩阵，所以该修正可在相同的自由度，行，例如y方向的驱动和修正，但是也 可在不同的方向上，例如Rz方向上的扭矩驱动和z方向上的修正。一般在*受控的自由度上的驱动会引起在相同自由度上或自由度相互之间的位置修正。 M使用图3所示的控制方皿行的上述位置修正，改善了被支撑在衬底支撑件上的目标部分的位置控制，得到更好的重叠和/或聚焦。在本发明实施例中，可以使用标定方法以得到上述刚度补偿模型。本领域技术人员可以意识到，为了获得目标部分正确的位置控制，即聽补偿，该刚度补偿模型的补偿增益必须被确定。下面将更详细描述用于获得刚度补偿模型的该衬底支撑件的标定方法。图4示出了伯德图(bode plot)的6x6矩阵，所述伯德图描述了与衬底支撑 件上衬底目标部分的聽(虚线)相比的六賴入力/加速度(Fx, Fy， Fiz， Fz， Fix, Fry)到伺服误差(实线)的六个位置输出(x, y， Rz， z， Rx， Ry)的频 率传递函数。可以从能够测量传感器(伺服)位置和目标部分(晶片)位置的布 置中得到这些传递函数，由此随后将特定的输入力弓l入到衬底台。尤其是，在非 对角线的传递函数中，即从一个自由度上的输入到另一个自由度上的输出中，衬 底支撑件的柔性变得清楚。该传递函数示出对于一些输入输出组合，传感器(伺 服)和目标部分(晶片)的定位位置上的灵驗差异会高至3dB甚至10dB。显 著的是，在800—1500Hz以上的高频率下，内部本征频率开始在传递函数中起主 导作用。对于衬底支撑件上的不同位置，可以得至湘似的传递函数。由于至少在曝光 阶段中，该衬底支撑件主要在x-y平面内移动，该传递函数可由x-y平面上的多 个位置确定。显著的是，由于在这些衬底支撑件的位置中，在投影系统下定位并 照射该特定的目标部分，因此衬底支撑件的确定数量的位置与特定的目标部分相 关联。在基本相同的布置中，會巨够得到被施加在衬底或衬底支撑件上的其它力在传感器和目标部分上的效果。下一步，将包括作为力/加速度的函数的位置变形的传递函数矩阵，转化为 补偿矩阵。这可以通过用期望的理想传递函数乘以衬底支撑件(或更普3^i也，为 受控的可移动的物体的机构)的复 传递函数来实现。得至啲补偿模式(如实线所示)；i^于旨测量所得的衬底支撑件x-y位置的依赖于频率的传递函数矩 阵。期望得到更紧凑的补偿矩阵。可以M在计算的补偿矩阵(虚线)上拟合实 际函数而得到这种矩阵。该对角线传递函数(从一个自由度的输入到同一个自由 度的输出)具有相应频率范围之上的单位增益。非对角线项可以由+40dB/10倍 斜率(decade slope)的二次高通、2^波器iiiSo基于这些所计算的补偿矩阵的皿，可得到衬底支撑件的每个x-y位置的实 际补偿矩阵。可以提供运算法则，例如插值运算法，以计算针对衬底支撑件非测量位置的 补偿矩阵，其中例如该计算基于衬底支撑件的相邻的测量位置的值。关于上述标定方法，显著的是，在一些自由度的标定过程中，关于目标部分 位置湖懂的任何缺失的信息，缺失的频率响应函数可以基于其它自由度上的信息 被拟合。但是，雌是观糧目标部分以及传感器准離目标两者的位置以得到 最优补偿。根据本发明实施例的该位置控制系统也可被用于衬底支撑件的目标部分的 位置i^韦卜偿，所述位置误差由施加在衬底或衬底支撑件上的另一个力的效果和 衬底支撑件的柔性相结合而引起。例如，在其中i柳液体限制系统在衬底目标部 分和投影系统最后透镜元件之间提供一定量的液体的光刻设备中，液体限制系统 可在衬底和/或衬底支撑件上施加力。该力是由液体限制系统自身的运动、所述 系统内的液流、用于将液体保持在期望的位置上的气体的效应、或衬底支撑件相 对于液体限制系统的运动弓跑的。公知的是，Milj顿液体限制系统的位敦伺服體和液体限制系统的位置 控制系统的控制信号，估计液体限制系统施加在衬底支撑件上的力。在申请号为 11/022,950、公开号为US2006/139613的美国专利申请中描述了这种估计模型， 于此并入其全部内容作为参考。在US11/022，950描述的控制系统中，为了给施加在衬底支撑件上的力Jii共 补偿力，将估计得到的力前馈到衬底支撑件的位置控制系统。但是，在该控制系 统中，并未考虑衬底支撑件的有限的刚度凍性，而戶腿有限的刚激柔性有可能 引起聚焦和威重叠體。图6示出了根据本发明实施例的(简化)控制方案。该控制方案示出用于液 体限制系统的位置控制的控制方案部分COMiq，戶;f^制方案部分COMiq包括选定点发生器SGliq，控制器单元Cliq和液体限制系统的机构Pliq。施加在液体 限制系乡处的扰动力(用Fd表示)也从相反方向施加到衬敏衬底支撑件上。在 伺服误差e和控制器单元Cliq的控制信号Ctrl的基础上,扰动估计器Dest估计扰 动力Fdest。衬底支撑件的控制方案部分CONsub，包括选定点发生器SGsub，控制器单 元Csub，以及衬底支撑件的机构Psub。在控制方案中，该扰动力Fd作为-Fd加 入，这是由于该力是和施加在液体限制系统上的力方向相反的。为了补偿衬底支撑件的位置，如美国专利申请No.ll/022，950所描述的，从 衬底支撑件控制器Csub的控制信号中减去估计出的扰动力Fdest以补偿施加在衬 底支撑件上的扰动力。但是，该补偿力可以不考虑衬底支撑件的有限的刚度。因此，根据本发明的实施例，也将该估计出的力送入到刚度补偿模型SCMsub 中以计算被送入到衬底支撑#^制环的补偿信号。ffiil考虑衬底支撑件的柔性， 可以更精确地定位该目标部分，其结果是充分降低了聚焦和减重叠误差的可能 性。由于冈l渡补偿模型的值依赖于衬底支撑件的实际位置，所以至少在x-y平面 内，也将该定点位置送入刚度补偿模型SCMsub。在可选实施例中，可以将衬底 支撑件的实际位置送入刚度补偿模型SCMsnb。进一步，对^A刚度补偿模型的力进行计算或测量，而不是基于伺服误差和 液体限制系统的位置控制系统的控审赔号对该力进行估计。在Jl^S述中，为补偿由柔性弓胞的该衬底目标位置的位置聽，描述了刚 度补偿模型。为获得该冈岐补偿模型描述了标定方法。任何其它适合获得刚度补 偿模型的方法，例如有限元模型，均可以使用，并认为其落入本发明的保护范围 之内。在上述实施例中，至少在光刻设备的曝光阶段，为将被支撑在衬底支撑件上 的衬底的目标部分进行定位，已经相对于， 加在衬底支撑件上的力考虑了衬底 支撑件的柔性。这些力的示例有用于调平的驱动力和液体限制系统施加的力。本 领域技术人员可意识到，当可以计算、领糧或估计外力以便可将外力^A刚度补 偿模型时，对于任何其它施加在衬底支撑件上的外力，根据本发明实施例的冈i渡 补偿模型都可用于目标部分的位置补偿。认为所有的此类实施例都落入本发明的 范围之内。如果考虑可移动物体的有限的刚銜柔性，则根据本发明实施例的位置控制 系统也可用于该可移动物体的特定位置的位置控制。该位置控制系统可以被实现为计算机禾辨中的软件，被实现为硬j權审孫统 或其组合，或者被实现为任何其它类型的适合的控制系统。尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC， 但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，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、薄膜磁头等的 制造。对于普通的技术人员，应该理解的是，在这种替代应用的情况中， 可以将其中使用的任意术语"晶片"或"管芯"分别认为是与更上位的术 语"衬底"或"目标部分"同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后 进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝 光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的 情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层ic，使得这里使用的所述术语"衬底"也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻的情况中使用本发明的 实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻， 并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中 的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷 到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或 其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置 从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。这里使用的术语"辐射"和"束"包含全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有约365、 248、 193、 157或126 nm的波长)和极紫外 (EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子 束或电子束。在上下文允许的情况下，所述术语"透镜"可以表示各种类型的光学 部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式 和静电式的光学部件。尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上 述公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或 者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如， 半导体存储器、磁盘或光盘)。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员 应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明 进行修改。
权利要求
1.一种光刻设备，包括照射系统，所述照射系统配置用于调节辐射束；图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在其横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底支撑件，所述衬底支撑件设置用于保持衬底；投影系统，所述投影系统配置用于将该图案化的辐射束投影到该衬底的目标部分上；和位置控制系统，所述位置控制系统配置用于控制该衬底的该目标部分的位置，该位置控制系统包括位置测量系统，所述位置测量系统设置用于确定该衬底支撑件上的传感器或传感器目标的位置，控制器，所述控制器设置用于基于该目标部分的期望的位置和所确定的位置提供控制信号；以及一个或多个致动器，所述致动器配置用于作用于该衬底支撑件上，其中该位置控制系统包括该衬底支撑件的刚度补偿模型，该刚度补偿模型包括被施加在该衬底支撑件上的力和该目标部分所产生的位置误差之间的关系，该位置控制系统配置用于至少在将图案化的辐射束投影到目标部分上的过程中，采用刚度补偿模型充分地修正该目标部分的位置。
2. 如权禾腰求1所述的光刻设备，其中该刚度补偿模型包括用于该衬底支 撑件的多个位置的一个或多个补偿增益，每个补偿增益依赖于力信号和该目标部 分所产生的位置误差之间的关系。
3. 如权利要求2所述的光刻设备，其中*补偿增益基于力信号到该目标部分所产生的位置误差的传递函数。
4. 如权禾腰求1戶服的光亥股备，其中该刚度补偿模型包括施加在该衬底 支撑件上的力同该目标部分的位置皿和传,或传自目标的位置误差间所 产生的差l直之间的关系。
5. 如权禾腰求4所述的光刻设备，其中该刚度补偿模型包括用于该衬底支撑件的多个位置的一个或多个补偿增益，每个补偿增益依赖于力信号同该目标部 分的位置误差和传感器或传感器目标的位置误差之间所产生的差值的关系。
6. 如权禾腰求5所述的光刻设备，其中齡补偿增益基于力信号到该目标 部分的位置误差和该传iiH或传感器目标的位置误差之间所产生的差值的传递 函数。
7. 如权禾頓求2所述的光亥殿备，其中该刚度补偿模型包括补偿增益，该 补偿增益，对于衬底支撑件的多个位置中的每一个，基于在六个自由度上的力信 号到在六个自由度上的该目标部分所产生的位置改变。
8. 如权利要求2所述的光亥股备，其中该目标部分的多个位置在两个自由 度上延伸。
9. 如权禾腰求2戶脱的光刻设备，其中该控制器包括前馈装置，该刚度补 偿模型是该前馈装置的一部分，该前皿置配置用于M31将力信号或其等效物送 入刚度补偿模型以掛共前馈信号。
10. 如权利要求1所述的光刻设备，其中该刚度补偿模型被设置在控审i條的 反馈环中。
11. 如权利要求1所述的光刻设备，其中该刚度补偿模型以该控制器的前馈 环和反馈环的组合设置。
12. 如权利要求1戶脱的光亥殿备，其中该刚度补偿模型包括计算装置，该 计算装置设置用于计算对于衬底支撑件的多个位置之间的衬底支撑件的位置的 补偿增益。
13. 如权利要求1所述的光刻设备，其中一个或多个力表示由该衬底台的所 述一个或多个致动器中的一个施加的力。
14. 如权利要求1所述的光亥般备，其中一个或多个力表示由浸没装置施加 在衬底台或衬底上的力。
15. 如权利要求1所述的光亥股备，其中该位置控制系统包括熗波器装置， 该滤波器装置配置用于在将力信号送入刚度补偿模型之前获得所需的力信号频 率成分。
16. 如权利要求1所述的光刻设备，其中舰有限元模型确定该刚度补偿模型。
17. —种配置用于控制可移动物体上的定位位置的位置控制系统，该系统包括位置测量系统，所述位置测量系统配置用于确定可移动物体上的传感器或传 感器目标的位置；控制器，所，制器配置用于基于在可移动物体上的定位位置的预期位置和 所确定的位置提供控制信号；一个或多个致动器，所述一个或多个致动器配置用于作用于可移动物体，以及可移动物体的刚度补偿模型，该刚度补偿模型包括施加在可移动物体上的力 和可移动物体上的定位位置所产生的位置误差之间的关系，该i立置控制系统配置 用于使用该刚度补偿禾難来修正定位位置。
18. —种光刻设备，包括照射系统，所述照射系统配置用于调节辐射束；图案支撑件，所述图案支撑件构造用于支撑图案形成装置，所述图案 形成装置能够将图案在其横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束； 衬底支撑件，所述衬底支撑件设置用于保持衬底；投影系统，所述投影系统配置用于将该图案化的辐射束投影到该衬底的目标 部分上；和位置控制系统，所述位置控制系统配置用于控制该图案形成装置的图案位 置，该位置控制系统包括位置测量系统，所述位置测量系统设置用于确定该图案支撑件上的传感 器或传殿l目标的，，控制器，所，制器设置用于基于该图案位置的期望的位置和所确定的 位置^{ 制信号；以及一个或多个致动器，所 动器配置用于作用于该衬底支撑件上，其中该位置控制系统包括该图案支撑件的刚度补偿模型，该刚度补偿模 型包括ltt力戚该图案支撑件上的力和该图案位置所产生的位置误差之间的关 系，该位置控制系统配置用于至少在将图案赋予辐射束的过程中，采用刚度补偿 模型充分地修正该图案位置的位置。
19. 如权利要求18戶脱的光刻设备，其中该冈岐补偿模型包括用于该衬底 支撑件的多个位置的一个或多个补偿增益，齡补偿增益依赖于力信号和该图案位置所产生的位置误差之间的关系。
20. 如权利要求19所述的光刻设备，其中每个补偿增益基于力信号到该图 案位置所产生的位置误差的传递函数。
21. —种用于控制被支撑在衬底支撑件上的衬底的目标部分的位置的方法， 该目标部分由图案化的辐射束照射，该方纟^括修正该目标部分的位置误差的步骤，所述修正步骤包括如下步骤确定表示被施力戚衬底支撑件和域衬底上的力的力信号，将力信号送入该衬底支撑件的冈峻补偿模型中，该刚度补偿模型包括施加在 衬底支撑件上的力和该目标部分所产生的位置误差之间的关系；以及 用冈岐补偿模型的输出来修正该目标部分的位置误差。
22. —种用于确定光亥殿备中衬底支撑件的冈岐补偿模型的标定方法，该衬 底支撑件设置用于保持包含目标部分的衬底，该冈l渡补偿模型包括被施加在衬底 支撑件上的力和该目标部分所产生的位置误差之间的关系，该方法包括以下步骤在衬底支撑件上，对于衬底支撑件的多个位置中的每一个施加多个扰动力；确定该扰动力和该目标部分的位置所产生的变化之间的频率响应函数；以及 对于所述多个位置中的每一个，生成补偿增益矩阵，齡补偿增徵巨阵依赖 于该衬底支撑件的位置。
23. 如权利要求22所述的方法，其中戶腿生成步骤包括Ml以合缺失的位置信号的传递函i^补偿缺失的位置信号的步骤。
24. 如权利要求22所述的方法，其中该方法进一步包括步骤通过插值法确定对于衬底支撑件的多个位置之间的衬底支撑fH立置的补偿 增益矩阵。
全文摘要
本发明一种光刻设备、控制方法以及标定方法。所述光刻设备包括衬底支撑件的位置控制系统，所述位置控制系统包括位置测量系统，配置以确定衬底支撑件上传感器或传感器目标的位置；控制器，配置以基于衬底目标部分的期望位置和所确定的位置提供控制信号；以及一个或多个致动器，配置以作用于衬底支撑件上。该位置控制系统包括衬底支撑件的刚度补偿模型，该刚度补偿模型包括目标部分的位置改变和传感器或传感器目标的位置改变之间的差值跟施加在衬底支撑件上的力的关系。该位置控制系统配置用于至少在将图案化的辐射束投影到目标部分过程中，采用刚度补偿模型对目标部分的位置进行充分地修正。
文档编号G03F7/20GK101320223SQ20081014289
公开日2008年12月10日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月5日
发明者亨瑞克斯·赫尔曼·玛丽·考克斯, 保罗·彼查斯·琼尼斯·伯克文斯, 埃瑞克·鲁埃劳夫·鲁普斯卓, 威廉姆斯·弗朗西斯克·约翰内斯·西蒙斯, 耶罗恩·约翰尼斯·索菲娅·梅坦斯 申请人:Asml荷兰有限公司