平版印刷装置，器件的制造方法，由此制成的器件，和计算机程序的制作方法

专利名称：平版印刷装置，器件的制造方法，由此制成的器件，和计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平版印刷投射装置包括——一个用于提供辐射投射光束的辐射系统；——一个用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置根据理想的图案产生图案投射光束；——用于支撑基片的基片台；和——用于将图案的光束投射到基片的靶部上的投射系统。
程控透镜阵列，这种设备的一个例子是一个具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置后面的理论基础是(例如)反射表面的可寻址区域反射入射光作为衍射光，而非可寻址区域反射入射光作为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中过滤所述非衍射光，在后面只保留衍射光；在这种方式中，光束根据矩阵可寻址表面的可寻址图案产生图案。程控透镜阵列的另一实施例利用细小透镜的一个矩阵排列，每个透镜通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置能够独立地关于一轴倾斜。再者，透镜是矩阵可寻址的，以使可寻址的透镜以不同的方向将入射的辐射光束反射到非可寻址透镜上；在这种方式中，根据矩阵可寻址透镜的可寻址图案将反射光束形成图案。该所需的可寻址矩阵可以用适当的电子装置形成。在上述两个理想情况中，图案形成装置包括一个或者多个程控透镜阵列。收集这里作为参考的透镜阵列的多个信息，例如美国专利US5,296,891和美国专利US5,523,193，和PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096，它们在这里引入作为参照。在程控透镜阵列的情况中，所述支撑结构可以由框架或者工作台具体实现，例如，所述结构可以固定或者根据需要移动。
程控LCD阵列，例如由美国专利US5,229,872给出的这种结构，它们在这里引入作为参照。如上所述，支撑结构可以由框架或者工作台具体实现，例如，所述结构可以根据需要固定或者移动。
为简单的目的，本文的其余部分可以，在确定位置，具体地说明其自身的包括掩膜和掩膜台的实例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应被看作在较宽的如上所述程控图案形成装置的范围中。
平版印刷投影装置可以用于例如集成电路(ICs)的制造。在这种情况下，图案形成装置可产生相当于单层IC的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基片(硅薄膜)的靶部上(例如包括一个或者多个模(die))。一般的，单一的薄膜将包含在相邻靶部的整个网格上，该靶部由投影系统逐次辐射一次。在目前的装置中，通过掩膜台上的掩膜应用的图案形成，可以区分两种不同类型的机器。平版印刷装置的一种类型是，通过一次曝光靶部上的全部掩膜图案辐射每一靶部；这种装置通常称作圆片分档器。另一种装置——通常称作分布扫描装置——通过在投射光束下，以给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩膜图案辐射每一靶部，而以平行或者非平行该方向同步扫描基片台；因为，一般的，投影系统有一个放大系数M(通常M＜1)，在所扫描的基片台处的速度V是在此所扫描掩膜台速度的系数的M倍。收集如这里描述的关于平版印刷器件的多个信息，例如，美国专利US6,046,729，这里作为参考引入。
在用平版印刷投影装置制造方法中，图案(例如在掩膜中)成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基片上。现有的这种成像步骤，基片可进行各种工艺，如涂底漆，涂敷抗蚀剂和软烘烤。在曝光后，基片可进行其它的工艺，如后曝光烘烤(PEB)，显影，硬烘烤和测量/检查成像特征。这一系列工艺用作器件单层图案的基础，例如一IC。这种图案层然后可进行任何不同的处理如蚀刻，离子注入(掺杂)，镀金属，氧化，化学—机械抛光等，完成所有预计处理形成一单层。如果需要多层，那么为一新层将重复全部步骤，或者它们的变化。最终，器件阵列在基片(薄膜)上出现。这些器件被其它技术分离如切割或者锯断，单个器件可以安装在载体上，以管脚连接等。关于这些步骤的进一步信息可从例如“微型集成电路片制造半导体加工实践入门(Microchip FabricationA Practical Guide to Semiconductor Processing)”一书中获得，该书三个作者为Peter van Zant，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN0-07-067250-4，这里作为参考引入。
为了简单的缘故，投影系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广意地解释为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于操纵，整形或者控制辐射的投射光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，平版印刷装置可以具有两个或者多个基片台(和/或两个或者多个掩膜台)。在这种“多级式”器件中，附加台可以是平行的，或者准备步骤可以在一个或者多个台上进行，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级平版印刷装置，这里作为参考引入。
除了小图像特征为了与系统一起立刻在商业上使用成为可能，利用193nm曝光辐射，已提出用157nm辐射来代替。可是157nm辐射由于水(H2O)和碳氢化合物的强烈吸收，以致使用157nm辐射的平版印刷装置的污染导致来自投射光束的能量显著损失。当来自光束能量的均匀损失能够用增加辐射源(适度)的输出或者用增加曝光时间(虽然以生产量为代价)补偿时，曝光时不均匀的掩膜污染可导致不可接受的剂量变化。剂量误差可导致印刷特征尺寸的变化。在清洁的条件中保存掩膜及清洁掩膜，例如用UV灯是公知的，目前正在使用，但是仍然留有足够的残余污染，对曝光产生不利影响，并且对于一系列曝光掩膜的使用期间能够增加污染。
美国专利US4,451,715公开了一种在平版印刷投射装置中用激光点扫描检测所沉积在调制盘上的污染的装置。结果污染被检测，调制盘得到清洁。
应该注意薄膜的制备不能缓和这一问题——尽管薄膜的污染不能被聚焦和印刷，但仍有局部的强度损失。
另外，公知的设置，如在欧洲专利EP 0 833 193 A2中公开的，其中不考虑掩膜的污染，通过薄膜等级的测量来校正能量传感器。该校正在离线下进行，没有适当的掩膜或者参考标记，没有适当的生产掩膜。
如开始段落限定的根据本发明平版印刷装置可达到上述和其它目的，其特征在于预测装置用于基于图案形成装置的图形，在图案光束中预测由于所述图案形成装置的表面污染产生的不希望的强度损失；和补偿装置响应于预测的强度损失，用于对预测的强度损失进行补偿。
本发明，通过预测和补偿由于图案形成装置的表面污染造成的强度损失，能够改善校正剂量在基片层的输送量并改善均匀性。优选地，预测的强度损失作为在图案形成装置上位置和时间的函数。在曝光时，按照要求强度损失的预测和进行补偿同时发生。
强度损失的预测可以基于例如由测试曝光派生出来的经验数据，该装置或者其它类型的装置的污染图案在时间上和空间上表现的特征。图案形成装置是掩膜，经验数据还可以表现任何相关的掩膜输送设备，如掩膜库，和任何相关的清洁设备操作效果的污染图案特征。
强度损失可以是由于透射掩膜的透射率的减少或者反射掩膜的反射率的减小产生。
本发明还可以预测和校正包括在掩膜中产生的透射/反射损失的照射，而不是或者除由于表面污染引起的强度损失之外的损失。这种包括透射/反射的照射损失存在，因为来自掩膜材料的物理性质使其可包括任何瞬间影响和长期影响，包括掩膜的持久老化，该损失可基于所用掩膜的图形被预测。包括透射和/或反射损失的照射可以基于理论计算或者通过用制造掩膜的材料的试样进行试验获得的经验数据预测。
根据本发明的另一构思，提供一种器件的制造方法，包括步骤——提供一至少部分覆盖一层辐射敏感材料的基片；——利用辐射系统提供辐射的投射光束；——利用图案形成装置来给出在投射光束的横截面上具有图案的投射光束；——在具有一层辐射敏感材料的靶部上投射辐射的图案光束；其特征在于还包括如下步骤基于所述图案形成装置的图形，预测由于所述图案形成装置的表面污染在图案光束中不希望的强度损失；和补偿由于补偿预测的强度损失。
本发明还包括设置计算机程序由于存在平版印刷投射装置，所述计算机程序包括编码装置由于指示计算机进行基于所述图案形成装置的图形，预测由于所述图案形成装置的表面污染在图案光束中不希望的强度损失；和控制所述平版印刷投射装置以补偿预测的强度损失。
这种计算机的设置可以改进现有的平版印刷装置。
在ICs的制造中根据本发明，尽管本装置的使用在本说明书可进行具体参考，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于集成光学系统的制造，为磁畴存储器，液晶显示板，薄膜磁头引导和检测图案等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的申请的范围中，在说明书中任何术语“光环”，“薄膜”或者“模具”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩膜”，“基片”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含电磁辐射的所有类型，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm波长)和EUV(远紫外辐射，例如具有5-20nm的波长范围)，和粒子束，如离子束或者电子束。


图1表示根据本发明实施例的平版印刷投射装置；图2表示在本发明实施例中控制系统的补偿；图3和4是测试调制盘的传输损失影响的图表。
在图中相同的参照标记表示相同的部分。
第二目标台(基片台)WT提供一个基片支撑器为了支撑基片W(例如涂敷抗蚀剂的硅薄膜)，和与用于将基片相应信息单位PL精确定位的第二定位装置连接。
投射系统(“镜头”)PL(例如镜头组)用于将掩膜MA的辐射部分成像在基片W的靶部C(例如包括一个或多个模具)上。
如这里指出的，该装置属于透射型(即具有透射掩膜)。可是，一般地，它还可以是反射型，例如(具有反射掩膜)。另外，该装置可以利用其它种类的图案形成装置，如上述涉及的程控LCD阵列型。
源LA(例如准分子激光器)产生辐射光束。该光束入射到照射系统(照射器)IL，或者直接或在横向调节装置后，如扩束器Ex，再照射到照射系统上。照射器IL包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的靶环外和/或靶内辐射量(通常分别称为σ靶环外和σ靶内)。另外，一般包括各种其它部件，如集成IN和聚光器CO。在本方式中，照射到掩膜MA上的光束PB在其横截面具有理想的均匀和强度分布。
应该注意关于图1中的源LA可以置于平版印刷投射装置的壳体中(例如当源是汞灯时经常是这种情况)，但可以从平版印刷投射装置遥控该源，由其产生的辐射光束被引导向该装置(用适当引导调节的辅助装置)；当源LA是准分子滤光器时通常是后面的方案。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与支撑在掩膜台MT上的掩膜MA相交。由掩膜MA选择反射的光束PB通过透镜PL，将光束PB聚焦在基片W的靶部C上。在第二定位装置(和干射测量装置IF)的辅助下，基片台WT可以精确地移动，例如将不同的靶部C位于光束PB的光路中。类似的，第一定位装置可以用于相对光束PB的光路精确定位掩膜MA，例如在扫描期间，从掩膜库机械补偿掩膜MA后。一般地，目标台MT的移动，用长行程模块(行程定位)和短行程模块(精确定位)的辅助识别WT，它们没有明确表示在图1中。可是，在圆片分档器中(相对分步扫描装置)掩膜台MT刚好于短行程执行装置连接，或者固定。
所表示的装置可以三种不同方式使用1.同步方式，掩膜台MT保持不动，整个掩膜图像被一次投射(即单“闪”)到靶部C上。基片台WT然后以x和/或y方向移动，以使不同的靶部C能够由光束PB照射。
2.扫描方式，保持使用相同方式，除了所给的靶部C不以单“闪”来曝光。由在给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动掩膜台MT来代替，以使投射光束PB扫描整个掩膜图像；一致的，基片台WT同时移动在相同或者相反的方向以速度V＝Mv，其中M是透镜PL的放大率(典型地M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相较大的靶部C，而没有牵连分辨率。
图2表示图1中平版印刷装置选定的补偿，该补偿与在装置中掩膜的加载和曝光的控制，包括输送到基片上的剂量有关。为了清楚，省略其它部分。
在生产过程中所用掩膜存储在邻近平版印刷装置设置的掩膜库ML中。当制造掩膜时，在清洁的条件下传送和储存，仍然存在吸收UV辐射的污染，特别是在157nm的辐射，并在传输，均匀和剂量控制上引起不希望的减少。这种污染包括易变的污染如碳氢化合物和水，也包括不变的污染，例如从包装和清洁材料获得的污染。另外，当掩膜加载在平版印刷装置中时，在平版印刷单元中从大气(fab air)易变的污染可沉积在掩膜上。
为了减小污染，可以在掩膜被加载在平版印刷器件之前，通过遥控设备MRob使掩膜通过清洁站CS。在清洁站CS，例如掩膜由UV灯21照射以去除至少一些易变污染。
即使在这种清洁后，污染还将残留在掩膜上，并且在平版印刷装置中加载掩膜期间和对于一系列曝光掩膜被支撑在平版印刷装置中时，其它污染可能沉积在掩膜上。根据本发明，掩膜的污染以导致透射率误差的特征，MTE，是空间(在掩膜上的位置)和时间的函数。
对于给定的掩膜，清洁站和/或平版印刷装置，MTE函数由测量的编译确定，例如，在掩膜遥控设备MRob中用一个传感器22，和/或预测，例如基于提前进行校正测量。MTE函数也可以考虑到在曝光期间投射光束辐射的清洁的影响。这将在下面描述。
在本发明的一个实施例中，用于掩膜加载在平版印刷装置中MTE函数由下述信息计算，即控制装置11基于由清洁站CS进行的清洁步骤，来自传感器22的数据和储存在存储装置12中的经验数据和关于特殊设定及平版印刷的特征和掩膜输送布置等信息。经验数据可以查询在平版印刷装置或者在其它相同类型的平版印刷装置上进行实验而获得，或者甚至，扩展到比较不同类型的装置相关的影响而获得。
形成掩膜阶段的过程，例如已存储形成掩膜时间的长度，在任何条件下，也可以考虑。另外，如果掩膜有一层薄膜，那么可以考虑用胶粘合在薄膜上的类型。如果灯23被甚至用于就地清洁掩膜，那么也可以考虑这种存在方式。
给定MTE作为空间和时间的函数，在特殊曝光时可以计算在整个掩膜区域透射率误差，并适当校正用于改善均匀性和输送正确的剂量到基片上。校正可包括控制辐射源LA的输出；曝光持续时间(扫描器的扫描速度)；和/或加载剂量的调节。可以理解任何调节是必需的，通过MTE与其它控制方案结合解决其它影响，和用能量传感器ES的输出解决辐射源LA的反馈控制，以监视例如由个别透镜引到旁边的部分投射光束PB。
在本发明实施例中，在曝光时MTE由控制装置11计算，并且提供适当的控制信号给辐射源LA和/或，改变光圈和/或加载剂量调节装置13。曝光持续时间的控制也可以由快门(未示出)及掩膜和基片台定位系统提供的控制信号影响。可选择的，可以参照预测的MTE以确定是否在任何现场操作可设置的清洁设备。
如果平版印刷装置是扫描型的，那么加载剂量调节装置可以是如美国专利US6,013,401所描述的，其内容这里引入作为参考。如欧洲专利EP-A O 952 491描述的设备也可使用。
为了控制剂量，通过控制源的强度，光圈的变化或者曝光持续时间补偿总的传输偏差是便利的。来自偏差的加载差异由加载剂量控制设备13补偿。
为计算由污染引起的传输损失，可用下面公式I/I0＝e-φσ其中I＝传输的强度L0＝输入强度φ＝在单层(cm-2)中吸收分子的数量σ＝在157nm(10-8cm2)吸收横截面的分子对于小分子如H2O的在单层中所吸收分子数量的典型值是1×1015。对于大分子，每一表面区域所吸收分子的数量取决于关于表面所吸收分子的取向。在下表1中，表示对两个普通元素的传输损失的估算。由于两个元素间氢键的形成将在表面上形成非常稳定(难于除去)的单层(或多个单层)。在表面上形成的单层的数量典型在1到4之间。

在图3和4中，表示在石英调制盘基片两个点157nm传输测量的结果。该分划板基片是来自Asahi的阶段2品质的157nm石英分划板。从图3和4可以看出掩膜的传输随时间和位置不同而不同。这些变化在本发明中被补偿。
如上所述已了描述本发明的具体实施例，可以理解本发明除上述之外，可以在其它方面进行实践，本说明不作为本发明的限定。
权利要求
1.一种平版印刷投射装置包括一个用于提供辐射投射光束的辐射系统；一个用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置根据理想的图案产生图案投射光束；用于支撑基片的基片台；用于将图案的光束投射到基片的靶部上的投射系统，其特征在于预测装置用于基于图案形成装置的图形，在图案光束中预测由于所述图案形成装置的表面污染产生的不希望的强度损失；和补偿装置响应于预测的强度损失，用于对预测的强度损失进行补偿。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述预测装置基于所述图案形成装置不使用的时间段的长度预测强度的损失。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于由于所述图案形成装置被加载在所述装置中，所述预测装置基于时间的长度和/或进行曝光的量和/或照射到所述掩膜的总能量预测强度的损失。
4.根据权利要求1，2或3所述的装置，其特征在于所述图案形成装置是一个具有胶合薄膜的掩膜，并且所述预测装置基于用于胶合所述薄膜形成掩膜的胶合成分预测所述强度的损失。
5.根据权利要求1，2，3或4所述的装置，其特征在于所述预测装置至少在靶部每次曝光时预测所述强度损失，并根据每一预测所述补偿装置进行补偿。
6.根据权利要求1到5所述的装置，其特征在于所述补偿装置包括控制装置用于调节所述装置的操作参数。
7.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于所述补偿装置包括控制装置用于调节所述装置的操作参数。
8.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于所述预测装置预测的所述强度损失作为所述掩膜上的位置的函数，所述补偿装置对照射到基片上的曝光剂量进行补偿，也作为位置的函数。
9.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于所述预测是基于经验获得在所述装置或类似的装置中关于污染的时间和空间分布的数据的计算。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述图案形成装置是一个掩膜，所述经验获得的数据包括在相关的掩膜输送装置中污染的数据和相关掩膜清洁设备的操作数据。
11.根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于所述预测装置预测由于图案形成装置中影响的照射产生不希望的强度损失，而不是或除由薄膜污染引起的损失之外的损失。
12.一种器件的制造方法包括如下步骤提供一至少部分覆盖一层辐射敏感材料的基片；利用辐射系统提供辐射的投射光束；利用图案形成装置来给出在投射光束的横截面上具有图案的投射光束；在具有一层辐射敏感材料的靶部上投射辐射的图案光束；其特征在于还包括如下步骤基于所述图案形成装置的图形，预测由于所述图案形成装置的表面污染在图案光束中不希望的强度损失；和对所预测的强度损失进行补偿。
13.根据权利要求12的器件的制造方法。
14.一种用于操作平版印刷投射装置的计算机程序，所述计算机程序包括编码装置用于指示计算机基于所述图案形成装置的图形，预测由于所述图案形成装置的表面污染在图案光束中不希望的强度损失；和控制所述平版印刷投射装置以补偿所预测的强度损失。
全文摘要
预测由于掩膜MA的表面污染引起的传输损失，作为在掩膜上的位置和时间的函数。在曝光时的传输损失，用能够在整个曝光区域的长度上调节光束强度的设备进行补偿。
文档编号H01L21/027GK1448794SQ0213999
公开日2003年10月15日 申请日期2002年12月10日 优先权日2001年12月12日
发明者P·范德维恩 申请人:Asml荷兰有限公司