一种光刻投影装置及其器件制造方法

专利名称：一种光刻投影装置及其器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻投影装置，包括光网平台单元，包括支承形成图案机构的支承结构，和短行程单元，用来细调所述支承结构的位置，该形成图案机构用来使投影光束形成所需要的图案；基片台，用来固定基片；和投影系统，用来将带图案的光束投影到基片的目标部分，所述投影系统具有光轴。
背景技术：
本文使用的术语“形成图案机构”应被广义地理解为用来使入射光束的断面形成图案的装置，该图案对应于在基片目标部分中产生的图案；在本文中也可以使用“光阀”这一术语。一般来说，所述图案对应于在目标部分制造的器件，如集成电路或其它器件(参见下文)，的特定功能层。这种形成图案机构的示例包括掩模，掩模的概念在光刻法中为大家所熟知，掩模包括的掩模类型，比如双体、交变相移和衰减相移，以及各种混合的掩模类型。将这样的掩模放置在光束中会使照射到掩模上的光束根据掩模图案产生选择性透射(在透射式掩模的情况下)或选择性反射(在反射式掩模的情况下)。对于掩模来说，固定形成图案机构的支承结构在下文中也称作“掩模台”；掩模台可确保掩模固定在入射光束所要求的位置，而且还可以按要求相对光束移动。
可编程反射镜阵列，这种机构的一个示例是带有粘弹性控制层和反射面的可编址矩阵表面。这种机构的基本原理是(举例来说)反射面的编址区域反射入射光线成为衍射光，而未编址区域反射入射光线成为非衍射光。利用适当的滤光器可以将所述非衍射光从反射光束中滤掉而只剩下衍射光；通过这种方式，可以根据可编址矩阵表面的编址图案使光束形成图案。可编程反射镜阵列的另一种可供选择的实施例采用小反射镜矩阵，通过施加适当的局部电场或通过使用压电致动装置可以使每个反射镜单独绕轴线倾斜。同样，反射镜形成可编址矩阵，使编址反射镜沿不同于未编址反射镜的方向反射入射光束；通过这种方式，可以根据可编址矩阵反射镜的编址图案使反射光束形成图案。可以用适当的电子装置来进行所需要的矩阵编址。在上述两种情况，形成图案机构可以包括一个或多个可编程反射镜阵列。从美国专利US 5,296,891和US 5,523,193以及PCT申请WO 98/38597和WO 98/33096中可以得到更多有关反射镜阵列的信息。对于可编程反射镜阵列来说，所述支承结构可以用框架或平台来实现，这种支承结构根据需要可以是固定或活动的。
可编程液晶显示(LCD)阵列。这种结构的示例在美国专利US5,229,872中给出。同上，这种情况下的支承结构可以用框架或平台来实现，这种支承结构根据需要比如可以是固定的或活动的。
为了简单起见，本文的其余部分可能在某处具体涉及到包括掩模和掩模台的示例；但是，在这些示例中讨论的一般原理可用于如前述形成图案机构的更广泛范围。
光刻投影装置可以用来制造集成电路(ICs)。在这种情况下形成图案机构可产生对应于单层集成电路的电路图形，且该图形可以在覆盖光敏感材料层(抗蚀膜)的基片(硅晶片)目标部分(可包括一个或多个芯片)上成像。一般来说，单个晶片将包括相邻目标部分的整个电路，这些目标部分依次由投影系统一次一个地照射。在现有的通过掩模台上掩模来形成图案的装置中，分为两种不同类型的设备，其中一种类型的光刻投影仪，通过将整个掩模图案一次曝光到目标部分的方式照射各目标部分；这种设备通常称作晶片分档器或步进-重复机。在另一种可供选择的通常称作步进扫描机的设备中，每个目标部分通过在投影光束下沿给定基准方向(“扫描”方向)逐步扫描掩模图案来照射的，同时沿与此方向相同或相反的方向同步扫描基片台；一般来说，由于投影系统会具有放大系数M(通常＜1)，所以扫描基片台的速度V应等于系数M乘以扫描掩模台的速度。有关光刻装置的更多信息可以从美国专利US 6,046,792中得到。
在使用光刻投影装置的制造器件过程中，图案(比如掩模中的图案)在基片上成像，该基片至少局部由光敏感材料层(抗蚀膜)覆盖。在成像步骤之前，可以对基片进行各种处理，如涂底漆、涂抗蚀膜和低温烘焙。在曝光之后，可以对基片进行其它处理，如曝光后烘焙(PEB)、显影、高温烘焙以及对成像要素进行测量/检查。这一系列步骤是形成单层器件如集成电路图案的基础。接下来可以对图案层进行各种加工如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些工序都是为了完成单层器件。如果需要有若干层，那么对于每个新层都必须重复进行整个过程或其变化。最终，在基片(晶片)上会形成一系列器件。接着利用切割或锯切这样的技术将这些器件相互分开，于是这些单独的器件可以安装在载体上、连接到插脚上等。有关这种工艺的详细资料可以从1997年的第三版“微芯片制造半导体加工实用指南”一书中得到，作者为Peter van Zant，McGraw Hill出版公司，书号为ISBN 0-07-067250-4。
为了简单起见，投影系统在下面可以被称作“透镜”；但是，这一术语应当被广义地理解为包括各种类型的投影系统，比如包括折射光学、反射光学、和反折射光学系统。投影光学系统也可以包括根据这些设计类型中任一种进行操作以引导、修正或控制投影光束的部件，下面这些部件也可以共同或单独地称作“透镜”。此外，光刻投影装置可以带有两个或更多个基片台(和/或两个或更多个掩模台)。在这种“多平台”设备中，增加的平台可以并行使用，或者当一个或多个其它的平台进行曝光时，同时在一个或多个平台上进行准备步骤。双平台光刻投影装置在美国专利US 5,969,441和国际专利申请WO 98/40791中作了介绍。
在本文中介绍的掩模亦称“光网”，这一术语可在下文中使用。而且，上述掩模台在下文中也可以称作“光网平台”。通常用一个或多个激光干涉仪测量光网平台和基片台的位置以达到所需的精度，使得基片在曝光时能够精确定位并使器件的各图案层相互对准。
可以用软和/或薄的膜片保护光网以防止光网的图案面造成损坏。这种软薄膜通常由聚合物薄片构成，基本上平行于光网表面并离开一定的垂直距离。
例如，光网上的微粒会对照射在光网上的光束产生的图案影像造成不利影响。通过将薄膜上的微粒拦截在不是投影系统焦点平面的表面上，基本上可以保证(干净)光网产生的影像的质量。
已经注意到短波长辐射光如深紫外辐射(比如126和157纳米)和远紫外辐射(EUV)(比如5-20纳米)会使软薄膜很快变坏，因此在这种情况下使用软薄膜是不现实的。
对(深)紫外/远紫外光刻技术应用中的光网正在考虑使用替代薄膜。这种替代薄膜能够经受(深)紫外/远紫外辐射并且是由对(深)紫外/远紫外辐射透明的薄玻璃片构成。
由于玻璃片的折射特性(根据Snell定律)，辐射光束可通过某种方式折射，即可使产生图案影像的投影系统的焦点平面发生偏移，因而光网相对投影系统的位置相应改变。
然而，光网位置的这种变化在某些工艺过程中会对无薄膜的光网造成不利影响。比如，集成电路的晶片加工要进行许多光刻技术试验(有些甚至是日常性的)，需要使用不带薄膜的光网。在这样的情况下可以使用不带薄膜的光网，因为能够使图案更加精确。
带或不带薄膜的光网之间变换必须对光刻投影装置进行麻烦和费时的调整，从而使装置的正常运行时间减少。更换带和不带薄膜的光网最好能够在几分钟(比方说少于10分钟)内完成。
本发明的目的是要使光刻投影装置中带和不带薄膜的光网之间是变换更加容易。

发明内容
本发明的这一目的和其它目的是通过如开头段落中所述的光刻投影装置来实现的，其特征在于，所述光刻投影装置还包括补偿器，用来沿所述光轴改变所述光网平台单元一部分的位置以补偿由所述形成图案机构中薄膜引起的形成图案机构的图案面的虚拟偏移，所述光网平台单元的一部分至少包括短行程单元和支承结构。
通过提供上述补偿器，能够简单和快速地改变光刻投影装置中图案面的位置。而且，使用补偿器可以减少操作人员在必须更换带和不带薄膜的光网的情况下出错的可能性。
使用时投影系统和光网之间距离的改变通过短行程单元的位置变化来进行。投影系统的光学设置及其相对于晶片的位置可以保持不变，但也可以作为参数用来补偿虚拟偏移。对于适用于深紫外辐射的光刻投影装置，投影光束穿过的装置内部空间通常是用净化气体净化的，对于所述辐射光净化气体基本上是可透射的(这与环境空气不同)。本发明的另一个优点是光网平台和壁构件(设置在短行程单元上用来构成靠近光网的要净化的空腔的一部分)之间的一个或多个净化间隙的尺寸(即，净化间隙中沿垂直于净化气流方向的尺寸，基本上决定了净化气体通过该间隙的流速)与通过补偿器实现的沿光轴方向的位置变化无关。所述一个或多个净化间隙的尺寸的控制是十分重要的，因为通过这一个或多个净化间隙的净化气体流速与所述尺寸直接相关。收窄净化间隙降低所述流速，加宽净化间隙提高所述流速。尤其是当流速减小时，环境气体(如空气)会扩散到要净化的空腔中。
在本发明的一个实施例中，补偿器还包括用来改变图案面沿光轴位置的间隔机构。在此实施例中，间隔机构可根据是否有薄膜存在来补偿图案面的虚拟变化。
在第二个实施例中，补偿器包括调节机构，用来调节投影系统使其焦点平面的位置与光网图案面的相对位置重合。在此实施例中，可以减小和/或平衡由薄膜或薄膜与对图案面虚拟变化补偿的组合造成的低阶光学像差，使得对投影图案质量的影响减到最小。这一实施例尤其适用于包括非远心投影系统的光刻投影装置。在这种装置中，薄膜的存在通常会同时引起若干种不同的低阶像差，而通过调整投影系统的光学设置可以校正和/或平衡这些像差。
而且，可以提供这样一种光刻投影装置，其中调节机构通过改变投影系统中某一光学元件相对于投影系统中另一光学元件的位置来调节投影系统的焦点平面。在这种投影系统中，可根据是否有薄膜存在来改变光学装置以补偿光网图案面的虚拟偏移。
而且，可以提供这样一种光刻投影装置，其中，调节机构通过在光路中插入作为假薄膜的光学元件或一层透射材料来调整投影系统的焦点平面。
而且，可以提供这样一种光刻投影装置，其中，这种装置包括传感器，该传感器用来检测图案面的位置，而致动器可根据是否有薄膜存在来调整图案面的位置。
而且，可以提供这样一种光刻投影装置，其中，这种装置包括另一传感器，这另一传感器用来检测是否有薄膜存在，而致动器可根据这另一传感器的检测结果来调整图案面的位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种器件制造方法。一种利用光刻投影装置的器件制造方法，光刻投影装置包括光网平台单元，包括支承形成图案机构的支承结构和短行程单元，用来细调所述支承结构的位置；所述形成图案机构可根据要求的图案使所述投影光束形成图案；基片台，用来固定基片；和投影系统，用来将带图案的光束投影到基片的目标部分，所述投影系统具有光轴，该方法包括以下步骤准备至少局部由光敏感材料层覆盖的基片；利用辐射系统提供投影光束；利用形成图案机构使投影光束的断面形成某一图案；和利用投影系统将带图案的光束投影到光敏感材料层的目标部分，其特征在于，还包括以下步骤沿所述光轴改变所述短行程单元的位置以补偿由所述形成图案机构中薄膜引起的所述形成图案机构的图案面的虚拟偏移。
虽然在本文中对根据本发明的装置用于制造集成电路进行了具体介绍，但是应当明确地认识到这种装置还可以具有许多其它用途。比如，可以用于制造集成光学系统，对磁畴存储器、液晶显示板、薄膜磁头等的图案进行导向和检测。所属技术领域的技术人员应当认识到，对于这些其它的用途，在本文中使用的术语“光网”、“晶片”或“芯片”可分别用更通用的术语“掩模”、“基片”和“目标部分”来代替。
在本文中，术语“辐射光”和“光束”包括各种类型的电磁辐射，包括紫外光(UV)辐射(如波长为365、248、193、157或126纳米)和远紫外(EUV)辐射(如波长在5-20纳米的范围内)，以及粒子束，如离子束或电子束。


现在将参考示意性附图来介绍只是作为示例的本发明实施例，在这些附图中，相应的参考符号表示相应的部件，其中图1示出了根据本发明的实施例的光刻投影装置；图2示意性地示出了带有薄膜的光网的横断面；图3示意性地示出了在光网平面上形成的光路中薄膜的光折射作用的影响；图4示出了根据本发明光刻投影装置的第一个实施例，光网不带薄膜；图5示出了根据本发明光刻投影装置的第一个实施例，光网带有薄膜；图6示出了根据本发明光刻投影装置的第二个实施例；图7示出了根据本发明光刻投影装置的第三个实施例；图8示出了靠近光网的要净化的空腔的实施例，其中壁构件设置在短行程单元上；图9示出了靠近光网的要净化的空腔的实施例，其中壁构件设置在支架上；和图10示出了调节投影系统的调节机构。
具体实施例方式
图1示意性地示出了根据本发明一个特定实施例的光刻投影装置。该装置包括辐射系统Ex、IL，提供投影光束PB(比如，由工作在193纳米或157纳米波长的准分子激光器产生的深紫外辐射光，或者由工作在13纳米或6纳米的激光等离子体源产生的远紫外辐射光)。在此具体实例中，辐射系统还包括辐射源LA；第一载物台(掩模台、光网平台)MT，装有固定掩模MA(如光网)的掩模固定器，并连接到第一定位装置PM，使掩模相对于部件PL精确定位；第一干涉测量装置IF1用来测量掩模台的位置。掩模固定器未在图1中示出；可以是靠吸力或真空固定掩模的机构。
第二载物台(基片台)WT，装有固定基片W(如涂有抗蚀膜的硅晶片)的基片座，并连接到第二定位装置PW，使基片相对于部件PL精确定位；和投影系统(“透镜”)PL(如石英和/或CaF2透镜系统或包括这类材料制成的透镜元件的反折射光学系统，或反射镜系统)，用来将照射的掩模MA部分成像到基片W的目标部分C(包括一个或多个芯片)上。
如图所示，该装置是透射型的(即带有透射式掩模)。但一般来说，也可以是反射型的(带有反射式掩模)。或者，该装置可以采用另一种形成图案机构如上面所提到的可编程反射镜阵列类型。
辐射源LA(如汞灯或紫外线准分子激光器、激光等离子体源、放电源、或设置在存储环或同步加速器中电子束路径周围的波动器或摆动器)产生辐射光束。该光束直接或在穿过调制装置如光束扩展器Ex后送入照明系统(照明器)IL中。照明器IL可以包括调整机构AM，用来设置光束强度分布的外和/或内径向区域(通常分别称作σ-外和σ-内)。另外，一般还包括其它部件如积分器IN和聚光器CO。通过这种方式，使照射到掩模MA上的光束PB在其断面上具有所要求的均匀度和强度分布。
应当指出，就图1而言，辐射源LA可能在光刻投影装置的外壳内(比如当辐射源LA是汞灯时通常就是这样)，但也可以远离光刻投影装置，所产生的辐射光束引导到装置中(比如通过适当的引导反射镜)；当辐射源LA是准分子激光器时通常就采用后一种方案。本发明及其权利要求包括这两种方案。
光束PB接着与固定在掩模台MT上的掩模MA相交。掩模MA选择性地透射之后，光束PB穿过投影系统PL，投影系统PL将光束PB聚焦到基片W的目标部分C。借助于第二定位装置PW(和第二干涉测量装置IF2)可以精确地移动基片台WT，比如可以将不同的目标部分C置于光束PB的路径中。类似地，第一定位装置PM可使掩模MA相对光束PB的路径精确定位，比如在从掩模库中机器检索掩模MA之后，或是在扫描过程中。一般来说，载物台MT、WT的移动可以通过长行程单元(粗定位)和短行程单元(精定位)来实现，这在图1中并没有明确示出。然而，对于晶片分档器(不同于步进扫描机)来说，掩模台MT可以只与短行程致动器相连，或者可以是固定的。掩模MA和基片W可以利用掩模对准标记M1、M2以及基片对准标记P1、P2来对准。
所示装置可以在两种不同的模式中使用1.步进模式，掩模台MT基本上保持不动，且整个掩模图像是一次投影(单次“闪光”)到目标部分C。然后基片台WT沿x和/或y方向移动，使得不同的目标部分C被光束PB照射；和2.扫描模式，基本上采用相同的方案，除了给定的目标部分C不是在单次“闪光”中曝光外。而代之以，掩模台MT可以速度v沿给定方向(所谓的“扫描方向”如Y方向)移动，因此使投影光束PB在整个掩模图像上扫描；同时，基片台WT以速度V＝Mv沿相同或相反的方向移动，其中M是透镜PL的放大倍数(一般来说，M＝1/4或1/5)。通过这种方式，可以使相对较大的目标部分C曝光而无须牺牲分辨率。
图2示意性地示出了带薄膜的光网的横断面。
光网RE包括支承体B1、图案面CP、薄膜框架PF和薄膜TP。在这种情况下，图案面CP由位于支承体B1表面上的图案层构成。薄膜框架PF布置在支承体B1上并包围图案面如所述图案层CP。薄膜TP位于薄膜框架PF上，离开图案面CP，用以保护图案面CP免受微粒等的污染。薄膜TP由对于辐射光束透明并耐辐射光束照射的材料构成。这种材料可以是所属技术领域的技术人员知道的某种玻璃化合物。
图3示意性地示出了在光网平面上形成的光路中薄膜的光折射作用的影响。在图3中示出了图2所示光网RE的一部分。
利用透射式光网RE介绍薄膜TP的折射作用。箭头Rad表示的入射光束(在(深)紫外线范围内，波长为157或126纳米)照射到光网RE的图案面CP上。入射光束在图案面CP上局部衍射(取决于图案)为用BM1和BM2示意性表示的第一出射光束和第二出射光束。
入射光束BM1的光路在第一位置Q1进入薄膜TP。当在Q1点进入薄膜TP时，光束BM1产生折射然后沿路径BM1″穿过薄膜至Q2点，光束在Q2点离开薄膜TP，继续沿路径BM1朝投影系统PL(在此未示出)前进，投影系统PL的焦点平面与光网的图案面重合，薄膜TP位于适当位置。
第二出射光束BM2沿路径BM2在位置R1进入薄膜TP，在薄膜材料中产生折射，沿路径BM2″穿过薄膜，在位置R2离开，然后沿路径BM2继续朝投影系统PL前进。
由于薄膜TP的折射作用(相对辐射光束波长给出折射率)，图案面CP的图像发生虚拟z-偏移(z-移位)Z。显然，光束BM1和BM2分别沿相交于虚拟图案面CPV的虚拟路径BM1′和BM2′前进(见图3)，其中虚拟图案面CPV位置比实际位置更靠近薄膜TP，其差距为Z。由于投影系统PL的焦点平面设置成与光网的图案面CP重合，所以当把带薄膜的光网换为不带薄膜的光网时(或者反过来)，必须改变光网相对于投影系统PL焦点平面的z向位置，以能够在基片W的目标部分C得到聚焦的图案影像。
通常，对于薄膜TP厚度为800微米、辐射光束波长为157纳米、熔融石英薄膜材料的折射率、辐射光束BM1和BM2的入射角在临界角以上的条件下，当带有薄膜TP的光网与不带薄膜的光网互换时，需要偏移大约312微米以恢复聚焦。对于薄膜TP参数的另一种组合情况来说，所要求的偏移将相应改变，如所属技术领域的技术人员所知道的。
根据本发明的一个实施例，提供了可快速改变光网z向位置的装置，能够将带薄膜的光网更换为不带薄膜的光网，反之亦然。应当认识到实现此目的并不去改变投影系统的整体位置，因为这么做需要费很大功夫来重新校准光刻投影装置在目标部分C上的投影面。
图4示出了根据本发明光刻投影装置的第一个实施例，光网RE1不带薄膜。
图4中示出的光刻投影装置是透射型的。照明系统(在此未示出)将辐射光束照射到光网上，如箭头Rad所示。
该光刻投影装置包括底座BF、光网平台单元RSMF、投影系统PL、调节机构PLAM和晶片平台单元WSMF。
底座BF支承晶片平台单元WSMF。晶片平台单元WSMF包括用来定位支承在晶片平台WT上的晶片的短行程晶片平台单元WSSS和长行程晶片平台单元WSLS。短行程晶片平台单元WSSS支承在长行程晶片平台单元WSLS上，使得能够对晶片平台WT的位置进行组合的粗调和细调。
而且，在底座BF上设有用来防止投影系统PL产生振动的调节机构PLAM。调节机构PLAM顶部的投影系统PL位于晶片平台单元WSMF的上方，用来将图案影像投影到支承在晶片平台WT上的晶片的目标部分。
而且，光网平台单元RSMF也支承在底座BF上。光网平台单元RSMF包括支座RSM、支架RSF、长行程单元RSLS、短行程单元RSSS和光网平台MT。为了清楚起见，所述长行程单元RSLS和所述短行程单元RSSS在下文中也称作长行程光网平台单元RSLS和短行程光网平台单元RSSS。
支座RSM位于底座BF上。支架RSF设在支座RSM的顶部。同样为了清楚起见，所述支座RSM和所述支架RSF在下文中被称作光网平台支座RSM和光网平台支架RSF。
短行程光网平台单元RSSS和长行程光网平台单元RSLS支承在支架RSF上短行程光网平台单元RSSS位于长行程光网平台单元RSLS中，能够对光网平台MT的位置进行组合的粗调和细调。光网RE1位于由短行程光网平台单元RSSS承载的光网平台MT上。
在图4中，不带薄膜TP的光网RE1位于光网平台MT上。投影系统PL的焦点平面设置在图案面CP上。
图5示出根据本发明光刻投影装置的第一个实施例，光网RE2带有薄膜TP(未示出)。
在图5中，带有薄膜TP(未示出)的光网RE2位于光网平台MT上。投影系统PL的焦点平面设置在图案面CP上。根据本发明的第一个实施例，通过在光网平台MT和光网RE2之间加入间隔机构SPC来补偿由薄膜TP引起的虚拟z-偏移。
薄间隔机构SPC可以作为独立嵌入物，布置在光网的周边部分。而且，间隔机构SPC还可以固定安装在光网RE2上。
对于各种不同的薄膜，可以提供不同尺寸的间隔机构。或者，间隔机构可以是能够调整的。可以通过检测方法来确定适当的间隔机构，比如根据光网条形码信息测定薄膜尺寸。
间隔机构SPC最好能够通过掩模处理系统自动处理，因为在生产过程中光刻投影装置的操作通常需要有光网RE2的间隔机构SPC。后面将更加详细地介绍如何检测薄膜是否存在。
或者，可以想像在测试过程中使用间隔机构SPC(即，投影系统PL的焦点平面设置成与带有薄膜TP的光网RE2的图案面CP重合)。在这种情况下，间隔机构SPC设置成使不带薄膜TP的光网RE1处于更加靠近投影系统PL的位置。
应当认识到在这种情况下不需要对光刻投影装置进行大的调整。为了处理从掩模库自动输出输入光网RE1、RE2可能需要进行某些调整。在某些情况下，带有薄膜的光网替换不带薄膜的光网，反之亦然，偶尔才发生，可以想到图案面相对投影系统PL焦点平面距离的改变是通过手动装上/卸下间隔机构SPC来实现的。
图6示出了根据本发明光刻投影装置的第二个实施例。
在图6中，带有薄膜TP(未示出)的光网RE2位于由短行程光网平台单元RSSS承载的光网平台MT上。
根据本发明的第二个实施例，由薄膜TP引起的z-偏移是通过调节机构OS调整投影系统PL的光学设置来补偿的。如上所述，投影系统PL可以由若干个光学部件构成，在本实例中只是用三个元件EL1、EL2、EL3示意性地表示。比如通过调整一个或多个光学部件EL1、EL2、EL3沿投影系统PL光轴OA的相互的相对位置，调节机构OS能够调节投影系统的光学设置。通过改变光学设置可以将投影系统PL的焦点平面调整为与图案面CP重合(见图3)。
当把带有薄膜TP的光网RE2换成不带薄膜的光网RE1时，或反过来进行时，投影系统的光学设置可通过使投影系统PL的焦点平面重新与光网RE1的图案面CP重合的方式改变，反之亦然。本实施例特别适用于非远心的投影系统，因为在非远心的情况下，通过改变光网平台单元中一部分位置对薄膜进行补偿会引起额外的低阶像差，而这种低阶像差最好如上面所介绍的那样通过调节投影系统的光学设置加以校正。
光学设置的改变是在通过传感器(在此未示出)检测是否有薄膜存在之后发生的。根据检测结果，由调节机构OS调整光学设置。可以用所属技术领域的技术人员所知的任何方法调整光学装置，比如将对应于不带薄膜光网的第一光学设置的光学元件EL1、EL2、EL3的某种预定形态改变为对应于带有薄膜光网的第二光学设置的另一种预定形态。通过某种光学理论的计算还可以得到新的光学设置。而且，光学元件EL1、EL2、EL3的形态可以通过检测某些(光学)标记或其变化来改变。
在优选实施例中，包括作为假薄膜的光学元件的遮光器TPL设在投影系统PL的顶部以调整光学设置。通过在光路中插入或关闭遮光器TPL，可以对z-偏移进行校正。此实施例的优点是在图案面和基片之间沿投影系统光轴的光程长度是不变的，与使用带或不带薄膜的光网RE2和RE1无关。在两种情况下，光程长度都包括通过薄膜的光程长度和通过投影系统的光程长度。这使得能够在设计上对投影系统进行最佳像差改正，从而使装置的光刻成像性能达到最佳。上述不变的光程长度也可以通过在(形成图案的)投影光束穿过的光路中光网下游处设置光程长度补偿光学系统来实现，通过改变光程长度补偿系统的厚度可调节沿投影系统光轴的光程长度。例如，光程长度补偿系统可以由在两个透射元件100和103之间的液体层102构成，如图10所示，其中透射元件可沿光轴110相对移动。当从使用不带薄膜TP的光网RE1变换为使用带有薄膜TP的光网RE2时，可减小光程长度补偿系统的厚度以抵消所述薄膜的存在。反过来，当光网RE2变换为光网RE1时，可增大光程长度补偿系统的厚度以补偿所述薄膜TP的缺少。在后一种情况下，为保持相同的光程长度所需增加的厚度在图10中用T表示。如果npel和tpel是薄膜的折射率和厚度，而nliq是液体层102的折射率，那么当Tnliq＝tpelnpel时光程长度保持不变。
透射元件可以采用平行玻璃板，以形成简单和价格效率比高的结构。然而，元件的形状原则上讲是自由的，可以是球面和/或非球面。
使用可变厚度的液体层对于模拟薄膜厚度的变化或补偿各种不同厚度的薄膜提供了更多灵活性。假(固体)薄膜没有这种灵活性。
液体膜的另一个优点是通过改变液体膜的厚度可以补偿球形厚度变化。比如，元件100和103可以相互倾斜。因此，这种自由度可用来模拟所要补偿的薄膜楔形误差或可用于补偿任何残余的慧差。
应当认识到调整光学设置时投影系统PL的整体位置最好不变。
图7示出了根据本发明光刻投影装置的第三个实施例。
在图7中，带有薄膜TP(未示出)的光网RE2放置在由短行程光网平台单元RSSS承载的光网平台MT上。
根据第三个实施例，由薄膜TP引起的z-偏移是通过在z-偏移方向上调整包括短行程单元RSSS和光网平台MT的光网平台单元RSMF的一部分的位置来补偿。使用中投影系统和光网之间的距离是通过短行程单元RSSS的位置变化来改变的。投影系统的光学设置及其相对于晶片的位置可以保持不变，但同样也可以作为补偿虚拟偏移的参数。对于适用于深紫外辐射的光刻投影装置来说，投影光束穿过的装置内部空间通常是用净化气体净化的，对于所述辐射光净化气体基本上是可透射的(这与环境空气不同)。在图8中示出了构成要净化的空腔82和83一部分的壁形件88的实施例。空腔82和83与光网RE2相邻。壁形件88利用固定件89与短行程单元RSSS相连。壁形件88略微离开光网平台MT以形成净化间隙840、850、860和870。由于空腔83和84中过压的净化气体，在净化间隙840、850、860和870中产生向外的净化气流，具有相应的净化气流方向84、85、86和87。这里，在相应的净化间隙840、850、860和870沿垂直于净化气流方向84、85、86和87的方向上的尺寸基本上决定了通过相应净化间隙的净化气体的流速。本发明的一个优点是光网平台MT和壁形件88之间的一个或多个净化间隙840、850、860及870的尺寸与通过补偿器实现的沿系统光轴方向的位置变化无关，所述系统包括光网平台MT、短行程单元RSSS、以及短行程致动器/导轨81。所述净化间隙尺寸的控制是十分重要的，因为通过一个或多个净化间隙840、850、860和870的净化气体流速与所述尺寸直接相关。收窄净化间隙降低所述流速，加宽净化间隙提高所述流速。尤其是当流速减小时，环境气体(如空气)可能会扩散到空腔82和83中，从而使沿穿过空腔82和83的投影光束路径的传输偏差超出容许范围。在本实施例中，可以有效地避免这种可能性；因为对于任何光网和任何所述z-偏移的补偿来说，净化间隙840、850、860和870的尺寸都是用机械方法固定的。
根据第三个实施例的光网平台单元RSMF包括一个或多个致动器AR以及用来测定所安装光网中是否有薄膜TP存在的传感器S1。致动器AR属于用来改变光网平台单元中一部分位置的补偿器的一部分。
在本实施例中，致动器AR可设在支座RSM和支架RSF之间，因此通过致动器AR的动作可使光网平台支架RSF在z-偏移方向上移动以补偿光网图案面相对于投影系统PL焦点平面位置的变化。本实施例对于扫描光刻投影装置十分有利；在图9中示意性地示出了用于扫描光刻投影装置的要净化的空腔82和83的实施例。在扫描时随短行程单元移动的壁形件88和通过固定件980用机械方法连接到支架RSF的壁形件98之间形成净化间隙940、950、960和970。在图中示出了相应的向外净化气流94、95、96和97。如上所述，必须控制这些净化间隙的尺寸。在本实施例中，除了图8中的对应部件之外，净化间隙940、950、960和970的尺寸是通过固定件980、将长行程单元连接到短行程单元上的固定件911、以及对长行程单元RSLS的扫描移动进行导向的导轨91用机械方式固定的。对任何光网和任何所述z-偏移的补偿，通过修改包括支架RSF、长行程单元RSLS、短行程单元RSSS和掩模台MT的整个装置的z-位置，都可以用机械方法固定净化间隙940、950、960和970的尺寸。通过采用可伸缩的侧壁92和93，这种修改不会影响照明系统IL和投影系统PL的位置。
可以将致动器AR安装在其它的位置如，在支架RSF和长行程光网平台单元RSLS之间，在长行程光网平台单元RSLS和短行程光网平台单元RSSS之间，以及在短行程光网平台单元RSSS和光网平台MT之间。还可以用独立的致动器移动壁形件98使净化间隙940、950、960和970的尺寸基本上保持不变。
用来测量光网RE2相对位置(或者是绝对位置，如果需要的话)的传感器S1最好设置在光网平台支架RSF和/或短行程光网平台单元RSSS上。(图7所示的传感器S1只与短行程光网平台单元RSSS相连。)或者，传感器S1可以设置在投影透镜框架上。
而且，致动器AR和传感器S1还各自连接到信号处理单元SPM以控制光网平台单元RSMF中至少一部分的移动。
工作时，对致动器AR产生的移动用传感器S1进行测量。来自传感器的信号作为输入信号输送到信号处理单元SPM，信号处理单元SPM将输入信号与存储在存储器(与信号处理单元SPM相连或嵌入信号处理单元SPM)中的代表预定z-偏移值的参考信号作比较，并根据比较结果控制致动器的移动。应当认识到信号处理单元SPM可以用数字处理装置、模拟处理装置、或可由电脑执行的软件模块来实现。
致动器AR可以提供气动的双态调整，或者通过步进电动机或伺服电动机提供连续调整，每一种致动器都带有其相应的控制装置。
应当认识到能够探测光网中薄膜存在的其它类型传感器也可以用于本发明。传感器S1还可以含有用来读取光网上条型码的条型码阅读器，通过上面的编码可以知道是否有薄膜存在。此外，传感器S1可以是一种重量传感器，通过光网的重量来测定是否有薄膜存在。比如，可以将这种重量传感器设置在短行程光网平台单元RSSS。而且，传感器S1可以是一种光学传感器，在光网平台MT的调准过程中，与短行程光网平台单元RSSS接触可确定光网的聚焦结果。聚焦过程的结果确定了光学传感器得到的是否有薄膜存在的信息。当移动光网平台单元RSMF至少一部分时，这种传感器还可以提供对致动器AR的控制。
还可以认识到在第二和第三个实施例中，最好用辅助传感器系统S3来自动探测不带薄膜的光网RE1或带有薄膜TP的光网RE2是否存在，辅助传感器系统S3只在图7中示意性地示出。这种传感器系统S3可以连接到另一个信号处理单元SPM2，在检测到带有薄膜的光网RE2或不带薄膜的光网RE1时，信号处理单元SPM2对投影系统PL和光网平台单元RSMF的调整分别进行自动控制。
在第三个实施例中，另一个信号处理单元SPM2最好连接到信号处理单元SPM，以便进一步根据传感器系统S3的信号控制致动器AR。
在第二个实施例中，另一个信号处理单元SPM2最好连接到调节机构OS上，通过调整一个或多个光学部件EL1、EL2、EL3沿投影系统PL光轴OA的相对位置来调节投影系统的光学设置。而且，调节机构OS还可以改变单个光学元件的形状，使投影系统PL的光学设置产生所要求的变化。
或者，对于第三个实施例来说，传感器系统S3也可以直接连接到已经存在的信号处理单元SPM。而且，应当认识到作为另一种可供选择的方法，传感器S1也可以用来感测不带薄膜的光网RE1或带有薄膜TP的光网RE2是否存在。
应当认识到在第二和第三个实施例中，在某些情况下可能不需要根据是否有薄膜存在来自动调整光刻投影装置。在这种情况下，可以想到图案面相对于投影系统PL焦点平面距离的改变是通过手动控制相应的部件，如调节机构OS、遮光器TPL和/或致动器AR，来实现的。
所属技术领域的技术人员应当知道在不违背本发明真正精神的情况下，可以对本发明的实施例作出各种修改和变化，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
权利要求
1.一种光刻投影装置，包括光网平台单元，包括用来支承形成图案机构的支承结构，和短行程单元，用来细调所述支承结构的位置；所述形成图案机构可根据要求的图案使所述投影光束形成图案；基片台，用来固定基片；和投影系统，用来将带图案的光束投影到所述基片的目标部分，所述投影系统具有光轴；其特征在于，所述光刻投影装置还包括补偿器，用来沿所述光轴改变所述光网平台单元的一部分的位置以补偿由所述形成图案机构中薄膜引起的所述形成图案机构的图案面的虚拟偏移，所述光网平台单元的一部分至少包括所述短行程单元和所述支承结构。
2.根据权利要求1所述的光刻投影装置，其特征在于，所述光网平台单元的一部分还包括对所述形成图案机构的位置进行粗调的长行程单元和支承所述长行程单元的支架。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述虚拟偏移取决于所述薄膜厚度和所述投影光束波长中至少一项。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的装置，其特征在于，所述补偿器还包括间隔机构，可沿所述光轴调整所述图案面的位置。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的装置，其特征在于，所述补偿器还包括调节机构，用来调节所述投影系统使其焦点平面的位置与所述图案面重合。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节机构通过改变所述投影系统中某一光学元件相对所述投影系统中另一光学元件的位置来调节所述投影系统的焦点平面。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节机构通过在所述光路中加入一层作为假薄膜的透射材料来调整所述投影系统的所述焦点平面。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调节机构通过在所述光路中加入作为假薄膜的光学元件来调整所述投影系统的所述焦点平面。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的装置，其特征在于，所述补偿器包括致动器，可沿所述光轴改变所述图案面的位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置包括传感器，所述传感器用来检测所述图案的位置，而所述致动器根据是否存在所述薄膜来调整所述图案面的位置。
11.根据权利要求9或10所述的光刻投影装置，其特征在于，所述装置包括另一传感器，所述另一传感器用来检测是否有薄膜存在，而所述致动器根据所述另一传感器的检测结果来调整所述图案面的所述位置。
12.一种利用光刻投影装置的器件制造方法，所述光刻投影装置包括光网平台单元，包括支承形成图案机构的支承结构，所述形成图案机构可根据要求的图案使所述投影光束形成图案；短行程单元，用来细调所述支承结构的位置；基片台，用来固定基片；和投影系统，用来将带图案的光束投影到所述基片的目标部分，所述投影系统具有光轴，所述方法包括以下步骤准备基片，所述基片至少局部由光敏感材料层覆盖；利用辐射系统提供投影光束；利用形成图案机构使所述投影光束的断面形成图案；和利用投影系统将所述带图案的光束投影到所述光敏感材料层的目标部分；其特征在于，还包括以下步骤沿所述光轴改变所述光网平台单元一部分的位置以补偿由所述形成图案机构中薄膜引起的所述形成图案机构的图案面的虚拟偏移，所述光网平台单元的一部分至少包括所述短行程单元和所述支承结构。
13.根据权利要求12所述的器件制造方法，其特征在于，还要调节所述投影系统使其焦点平面的位置与所述图案面重合以补偿所述虚拟偏移。
全文摘要
本发明公开一种光刻投影装置及其器件制造方法。在投影系统中，照射光网上的图案面，形成聚焦在像平面上的投影图像。光路中存在薄膜使得光网上图案面的位置产生虚拟偏移。根据是否存在薄膜，对投影图像的像平面调整以正确聚焦。补偿器通过改变图案面的位置来抵消由薄膜引起的图案面的虚拟偏移。
文档编号G03F7/20GK1527138SQ20031012207
公开日2004年9月8日 申请日期2003年12月22日 优先权日2002年12月23日
发明者A·J·M·詹森, M·K·M·巴根, J·C·M·贾斯佩, R·L·J·施里维, R·J·布鲁尔斯, J·J·M·巴塞曼斯, W·R·庞格斯, T·尤特迪克, A J M 詹森, J 施里维, M 巴塞曼斯, M 巴根, M 贾斯佩, 布鲁尔斯, 庞格斯, 氐峡 申请人:Asml荷兰有限公司