刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。此处术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以看作与更广义的术语“图案形成装置”同义。
[0042]文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应该说明，被赋予辐射束的图案可能不精确地对应衬底的目标部分中的想要的图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予辐射束的图案可以与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
[0043]图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
[0044]此处使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型、静电型光学部件，或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其他因素所适合的。此处术语“投影透镜”的使用可以看作与更广义的术语“投影系统”同义。
[0045]如图所示，设备是透射型的(例如采用透射型掩模)。备选地，所述设备是反射型的(例如采用上述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
[0046]光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它的台用于曝光。
[0047]所述光刻设备还可以是这种类型:其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备中的其他空间，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径在本领域是熟知的。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。
[0048]参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。所述源和光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。
[0049]所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
[0050]所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模ΜΑ。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记PU P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分(这些公知为划线对齐标记)之间的空间中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
[0051]可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中:
[0052]1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
[0053]2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。
[0054]3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
[0055]图2示出包括图1的设备的光刻单元或簇。如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC (有时也称为“光刻元”或者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。通常，这些包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底操纵装置或机械人RO从输入/输出口 1/01、1/02拾取衬底，然后将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它们传递到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产率和处理效率最大化。
[0056]为了正确地且一致地曝光通过光刻设备曝光的衬底，期望检测曝光后的衬底，以测量诸如线厚度、临界尺寸(CD)等性质。如果检测到误差，则可以执行对后续衬底的曝光的调整，尤其是如果可以迅速且足够快地实现检查，以致于还没有曝光相同批次的其他衬底。此外，已经曝光的衬底可以被剥去和重新加工、以便提高产出，或抛弃，由此避免在已知有缺陷的衬底上执行曝光。在衬底上仅部分目标部分有缺陷的情况下，可以仅在那些良好的目标部分上执行进一步的曝光。
[0057]使用检查设备或量测工具确定衬底的性质，尤其是确定不同的衬底或相同衬底的不同层的性质从一层至一层是如何变化的。这种检查设备可以集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立的装置。为了实现最快速的测量，期望在曝光之后检测设备立即测量曝光后的抗蚀剂层中的性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度，在已经曝光至辐射的抗蚀剂的多个部分和还没有曝光的部分之间的折射率仅存在极小的差异，并不是所有的检查设备具有足够的敏感度，以使用潜像的有用的测量结果。因而，在曝光后烘烤步骤(PEB)之后，可以实施这种测量，这通常是在曝光后的衬底上执行的第一步骤，并且提高抗蚀剂的曝光的和未曝光部分之间的对比度。在此阶段，抗蚀剂中的图像被称为半潜像。也可以测量显影后的抗蚀剂图像，在此点处，抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已经被移除，或在例如刻蚀等图案转移步骤之后。后者的可能性限制了缺陷衬底的重新加工的可能性，但是仍然提供有用的信息。
[0058]图3示出散射仪。它包括宽带(白光)辐射投射器2，将辐射投射到衬底W上。反射的辐射通至光谱计检测器4，其测量镜面反射辐射的光谱10 (强度作为波长的函数)。从该数据，产生所检测的光谱的结构或轮廓可以通过处理单元PU重构，例如通过严格耦合波长分析和非线性回归，或通过与模拟的光谱的库对比，如图3下面所示。通常，为了重构，已知结构的一般形式，通过形成结构的过程的信息设定部分参数，仅留下结构的一些参数将通过散射技术数据确定。这种散射仪可以配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
[0059]图4示出另一散射仪。在该装置中，辐射源2发射的辐射通过使用透镜系统12被准直，并通过干涉滤光片13和偏振器17透射，通过部分反射表面16反射，并经由显微镜物镜15聚焦到衬底W上，其中所述物镜具有高数值孔径(NA)，优选至少0.9或更优选至少0.95。在该示例中，偏振器17被处理单元I3U控制、以选择不同的偏振取向，例如TM(横向磁性)或TE (横向电)偏振化辐射，用于照射衬底W。浸没散射仪甚至具有数值孔径超过I的透镜。随后，反射辐射透射通过部分反射表面16进入检测器18，以便检测散射光谱。检测器可以位于背投影光瞳平面11中，背投影光瞳平面11位于透镜系统15的焦距处，然而替换地，光瞳平面可以使用辅助光学元件(未示出)重新成像到检测器上。光瞳平面是辐射的径向位置限定入射角并且角度位置限定辐射的方位角的平面。检测器优选是二维检测器，使得可以测量衬底目标30的二维角度散射光谱。检测器18可以例如是CCD阵列或CMOS传感器，且可以使用例如每帧40毫秒的积分时间。
[0060]参考束通常用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到分束器16上时，部分辐射束被透射通过分束器作为朝向参考反射镜14的参考束。随后参考束被投影到相同检测器18的不同部分上，或替换地投影到不同的检测器(未示出)。
[0061]可以使用一组干涉滤光片13在所谓的405-790nm或甚至更低的例如200_300nm范围内选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤光片。可以代替干涉滤光片，使用光栅。
[0062]检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)的散射光的强度、分别测量多个波长的强度或在波长范围上积分的强度。此外，检测器可以分别地测量横向磁性和横向电偏振光的强度和/或横向磁性和横向电偏振光之间的相差。
[0063]可以使用宽带光源(即，具有宽范围光频率或波长，因而具有宽范围色彩的光源)，