[发明专利]光刻装置以及器件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻装置，以及一种用于制造器件的方法。

背景技术

光刻装置是可在衬底、通常是衬底的目标部分上施加所需图案 的机器。光刻装置例如可用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下， 可采用图案形成装置来产生将形成于IC的单个层上的电路图案，该 图案形成装置也称为掩模或分划板。该图案可被转移到衬底(如硅 晶片)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯)上。图案的转移 通常借助于成像到设于衬底上的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上来 实现。通常来说，单个衬底包含被连续地形成图案的相邻目标部分 的网络。传统的光刻装置包括所谓的步进器，其中通过将整个图案 一次性地曝光在目标部分上来照射各目标部分，还包括所谓的扫描 器，其中通过沿给定方向(“扫描”方向)由辐射光束来扫描图案 并以平行于或反向平行于此方向的方向同步地扫描衬底来照射各目 标部分。还可以通过将图案压印在衬底上来将图案从图案形成装置 转移到衬底上。

在用于生产集成电路以及液晶显示板的微光刻法中最具挑战性 的要求之一是定位衬底台。例如，小于100纳米的光刻法工艺要求 衬底和掩膜定位级在高达3m/s以及更高的速度下，在机器之间在全 部6个自由度(DOF)上，具有大约1纳米的动态精度和匹配度。

这种定位要求的一种常用方法是将所述级定位构造细分成具有 微米精度但在整个工作范围内行进的粗定位模块(例如X-Y台或起重 机台)，在该粗定位模块上是级联的精确定位模块。精确定位模块负 责校正粗定位模块的残余误差至最终的若干纳米，但只需要适应极 有限的行程范围。用于这种纳米定位的常用促动器包括压电促动器 或音圈类型的电磁促动器。尽管通常在全部6个DOF上在精确定位 模块中执行定位，但是，很少要求2个以上DOF的大范围运动，从 而使精确定位模块的设计容易了许多。

用于粗定位的微米精度可采用比较简单的位置传感器来容易地 实现，例如光学的或磁的增量式编码器。这些器件可以是在一个DOF 上进行测量的单轴式器件，或者最近的在多个(高达3个)DOF上进行 测量的器件，例如Schaffel等人在＂集成的电动多坐标驱动器＂，Proc. ASPE Annual Meeting，California，USA，1996，第456-461页中所 述的器件。类似的编码器也可买到，例如Dr.J.Heidenhain GmbH所 产生的位置测量系统Type PP281R。虽然这些传感器可毫无难度地提 供亚微米级的分辨率，但是，绝对精度、尤其是长程范围内的热稳 定性，仍然是难于实现的。

另一方面，在精确定位模块末端用于掩膜台和衬底台的位置测 量必须在全部6个DOF上执行而达到亚纳米的分辨率，并且具有纳 米级的精度和稳定性。这常常采用多轴干涉仪测量全部6个DOF上 的位移来实现，其中，具有可选的富余轴，以用于另外的校准功能 (例如在衬底台上干涉仪镜平面度的校准)。

然而，在利用以上方法时，每次所述级回到精确定位模块的范 围内，都必须(重新)校准所述级在六个自由度上的位置。这可能 会花费相当多的时间，结果，就可能会降低光刻装置的生产能力。

作为用于干涉仪的一个备选方案，已知可以使用光学编码器， 它还可能与干涉仪组合在一起。这种光学编码器例如公开于 US2004/0263846A1中，该美国专利文献通过引用而结合于本文中。 该专利申请中所公开的光学编码器采用包括格栅图案的格栅板，其 用于确定传感器相对于格栅图案的位置。在一个实施例中，传感器 安装在衬底台上，并且格栅板安装在所述光刻装置的框架上。

因此，已知可以在衬底台上安装四个传感器。需要将这些传感 器定位在固定于衬底台上的衬底的外侧。因为这一范围，所以，传 感器通常定位在衬底台的转角处。然而，在转角处，至衬底台中心 的距离因此也是最大的弱化处。另外，在传感器位置处的衬底台甚 至会由于除去衬底台转角之间的材料以减轻质量，而被进一步弱化。

然而，如果衬底台的转角相对于x-y平面弯曲而变形，那么，这 会直接对位置测量造成负面影响。由于温度变化造成的衬底台膨胀 同样会造成衬底台的转角变形。这也会对位置测量造成负面影响。

发明内容

需要提供一种用于光刻装置的高精度位移测量系统，其设置成 可测量构造成用于支撑图案形成装置的支撑结构或构造成用于保持 衬底的衬底台相对于参照系的位置。