光刻方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月11日递交的欧洲申请18151235.1和于2017年11月20日递交的欧洲申请17202511.6的优先权，这些欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种光刻方法，并且也涉及一种光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在该情况下，掩模(替代地被称为掩模或掩模版)可以用于产生与IC的单个层相对应的电路图案，并且此图案可以被成像在具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或若干管芯)上。通常，单个衬底将包含被连续地曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来照射每个目标部分；在扫描器中，通过在利用辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案的同时沿与此方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底，来照射每个目标部分。
在DUV光刻设备中常规地是，将表膜附接至所述掩模。所述表膜是与掩模的图案间隔开数个mm(例如，5mm)的透射膜。所述表膜上所接收的污染物粒子相对于所述掩模的所述图案位于远场中，并且因此对由所述光刻设备投影到衬底上的图像的品质没有显著影响。如果表膜不存在，则污染物粒子将会位于所述掩模的所述图案上并且将会使所述图案的一部分模糊不清，由此阻止所述图案正确地投影到所述衬底上。所述表膜因而在防止污染物粒子不利地影响由光刻设备进行的图案到衬底上的投影。
虽然所述表膜提供有用的且有价值的功能，但是所述表膜造成的不期望的副作用在于：表膜本身将对由所述光刻设备投影到所述衬底上的所述图像产生影响。所述表膜具有有限的厚度并且具有大于空气的折射率。因此，当表膜不垂直于所述光刻设备的光轴时，将导致穿过所述表膜的辐射的偏差。这导致由所述光刻设备投影到所述衬底上的所述图案的失真。期望提供例如一种消除或减轻了现有技术的一个或更多个问题(无论是在本文中被识别还是在别处被识别)的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种光刻设备，包括：支撑结构，所述支撑结构被构造用以支撑掩模和相关联的表膜，所述掩模能够在辐射束的横截面中向所述辐射束赋予图案以形成经图案化的辐射束；和投影系统，所述投影系统被配置成将所述经图案化的辐射束投影衬底的目标部分上，其中，壁在所述支撑结构与所述投影系统之间延伸，所述壁包括允许所述经图案化的辐射束从所述掩模和表膜传递至所述投影系统的开口，并且其中所述壁设置有压力传感器的二维阵列。
来自压力传感器的所述二维阵列的信号输出有利地允许计算在扫描曝光期间由所述表膜形成的形状(例如，使用经由近场声全息照相术的形状重构)。这进而允许由所述表膜导致的图像失真的校正。因为压力传感器的所述二维阵列不妨碍经图案化的辐射束，所以在衬底的生产曝光期间所述所述二维阵列可被保持在适当位置。
压力传感器的所述二维阵列可以在所述壁中的所述开口的任一侧延伸。
所述压力传感器可以位于形成于所述壁中的凹部中。
所述压力传感器的上表面可以与所述壁的上表面齐平。当所述压力传感器与所述壁的所述上表面齐平时，这可以提供平滑的连续表面，使得所述压力传感器不对流经所述壁的所述上表面的气体造成显著的湍流。
所述压力传感器可以设置有高达3cm的间距。
掩模和表膜可以存在于所述光刻设备中。所述压力传感器之间的间距可以通常与介于所述压力传感器与所述表膜之间的分隔距离大致相对应。
所述光刻设备还可以包括处理器，所述处理器被配置成接收来自所述压力传感器的阵列的输出信号并且计算在所述掩模和表膜的扫描运动期间由所述表膜形成的形状。
所述处理器可以被配置成使用近场声全息照相术来重构由所述表膜形成的形状。
所述光刻设备还可以包括控制器，所述控制器被配置成在扫描曝光期间向所述投影系统的透镜元件施加调整以补偿由所述表膜形成的形状导致的失真。
根据本发明的第二方面，提供一种测量光刻设备中的表膜偏转的方法，所述方法包括：将包括掩模和表膜的掩模组件装载到根据本发明的第一方面所述的光刻设备中；执行所述掩模组件的扫描运动并且接收来自所述压力传感器的信号输出；以及使用来自所述压力传感器的所述信号输出来计算在所述扫描运动期间由所述表膜形成的形状。
计算在所述扫描运动期间由所述表膜形成的形状可包括使用近场声全息照相术来重构由所述表膜形成的形状。
所述方法还可以包括确定所述表膜的本征频率，然后在计算由所述表膜形成的形状时考虑所述本征频率和所述本征频率的谐波。
所述方法还可以包括对来自所述压力传感器的所述信号输出进行滤波以移除与所述表膜的已知的最大运动频率相比更高的频率。
所述扫描运动可以是与将在使用所述掩模和表膜执行的生产曝光期间使用的扫描运动相对应的一组扫描运动。
所述一组扫描运动可以包括将要被用于对位于衬底的边缘处的场进行曝光的扫描运动和将要被用于对远离所述衬底的边缘而设置的场进行曝光的扫描运动。
在使用所述掩模和表膜执行生产曝光之前，可以计算在扫描运动期间由所述表膜形成的形状，并且可以计算待施加至所述光刻设备的校正。
在使用所述掩模和表膜进行衬底的生产曝光期间可以施加所计算的校正。
在使用所述掩模和表膜执行生产曝光期间可以继续接收来自所述压力传感器的输出信号。所述输出信号可以被用于调整所计算的由所述表膜形成的形状。
可以调整待施加至所述光刻设备的校正以考虑经调整的所计算的由所述表膜形成的形状。
在使用所述掩模和表膜执行生产曝光时，可以计算在扫描运动期间由所述表膜形成的形状，且可以计算待施加至所述光刻设备的校正。
根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序，包括计算机可读指令，所述计算机可读指令被配置成使计算机执行根据本发明的第二方面所述的方法。
根据本发明的第四方面，提供一种计算机，包括：存储器，所述存储器储存处理器可读指令；和处理器，所述处理器被布置成读取并且执行储存在所述存储器中的指令，其中所述处理器可读指令包括被布置成控制所述计算机执行根据本发明的第二方面所述的方法的指令。
本发明的一个方面的特征可以与本发明的不同方面的特征相结合。
附图说明
现在将参考所附示意性附图、仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记指示相应的部件，并且在附图中：
-图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；
-图2示意性地描绘了非平整表膜对辐射束的影响；
-图3A和图3B更详细地示意性地描绘了图1的所述光刻设备的一部分；
-图4示意性地描绘了在表膜的扫描运动期间的表膜变形；
-图5描绘了使用所述光刻设备投影的图像的x,y失真，已经由表膜变形导致所述失真；并且
-图6是根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
虽然在本文中可以具体提及光刻设备在IC的制造中的使用，但是应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的背景下，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的所述衬底可以在曝光之前或之后在例如涂覆显影系统或轨道(track)(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对曝光后的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具、或检查工具中进行处理。在可适用的情况下，可以将本文的公开内容应用至这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如以便用于创建多层IC，使得本文中使用的术语衬底也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
在本文中使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5nm至20nm的范围内的波长)。
所述支撑结构保持掩模(所述掩模还可以被称为掩模版)。所述支撑结构以取决于所述掩模的方向、所述光刻设备的设计、以及其它条件的方式来保持所述掩模。所述支撑结构可以使用机械夹持、真空、或其它夹持技术(例如在真空条件下的静电夹持)。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要是能够移动的，并且可以确保所述掩模例如相对于所述投影系统处于期望的位置。
本文中使用的术语“投影系统”应被广义地理解为包括各种类型的投影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统、和反射折射型光学系统，视情况例如针对于所使用的曝光辐射、或者针对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。
所述照射系统还可以包括各种类型的光学部件，包括用于引导、成形或控制辐射束的折射型光学部件、反射型光学部件、反射折射型光学部件，这些部件也在下文中被统称为或被单独地称为“透镜”。
所述光刻设备可以属于两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多支撑结构)的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，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台用于曝光。
光刻设备也可以是这样一种类型：其中所述衬底被浸没在具有相对高折射率的液体(例如，水)中，以便填充介于所述投影系统的最终元件与所述衬底之间的空间。本领域中众所周知的是，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。
图1示意性地描绘了根据本发明的特定实施例的光刻设备。所述设备包括：
-照射系统(照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束PB(例如，UV辐射或DUV辐射)；
-支撑结构MT，所述支撑结构MT支撑掩模MA，所述支撑结构被连接至定位装置(未描绘)以相对于物件PL准确定位所述掩模；
-衬底台(例如，晶片台)WT，所述衬底台用于保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且被连接至定位装置PW以用于相对于物件PL准确地定位所述衬底；以及
-投影系统(例如，折射型投影系统)PL，所述投影系统被配置成将由掩模MA赋予至辐射束PB的图案成像到所述衬底W的目标部分C(例如，包括管芯的一部分，一个或更多个管芯)上。
如这里描绘的，所述设备属于透射类型(例如，采用透射型掩模)。替代地，所述设备可以是反射类型(例如，采用上文提及的类型的可编程反射镜阵列)。
表膜P被附接至框架，所述框架进而被附接至所述掩模MA。所述表膜P是与所述掩模上的图案分隔开的透射膜。所述表膜P防止污染物粒子入射到所述掩模的所述图案上、并且保持这样的污染物粒子远离所述掩模图案。所述表膜P可以例如与掩模图案分隔开数个mm，例如，大约5mm。掩所述模MA、框架F和表膜P全部位于由壳体2限定的环境内。压力传感器30的二维阵列位于所述壳体2的壁33上。压力传感器30的所述阵列被配置成监控在所述掩模MA、框架F和表膜P的扫描运动期间所述壳体中的气体(例如，空气)的压力。
所述照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述辐射源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当所述源是准分子激光器时)。在这样的情况下，不认为所述源形成所述光刻设备的一部分，且所述辐射束借助于包括(例如)适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD而被从所述源SO传递至所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述设备的组成部分，例如当所述源为汞灯时。可以将所述源SO和所述照射器IL(以及需要时设置的束传递系统BD一起)被称为辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述束的角强度分布的调整装置AM。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。另外，所述照射器IL通常包括各种其它部件，诸如，积分器IN和聚光器CO。所述照射器提供经调节的辐射束PB，在其横截面中具有所期望的均一性和强度分布。
辐射束PB被入射到所述掩模MA上，所述掩模MA由所述支撑结构MT保持。在已经穿越所述掩模MA之后，束PB传递穿过所述表膜P且然后进入到所述投影系统PS中。所述投影系统将束PB聚焦在所述衬底W的目标部分C上。借助于所述定位装置PW和位置压力传感器IF(例如，干涉量测装置)，可以准确地移动所述衬底台WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在所述束PB的路径中。类似地，所述支撑结构MT可以用于例如在扫描曝光期间相对于所述束PB的所述路径来准确地定位所述掩模MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。
光刻设备可以用于执行扫描曝光。在扫描曝光中，在同步地扫描所述支撑结构MT和所述衬底台WT的同时，将赋予至所述束PB的图案投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。所述衬底台WT相对于所述支撑结构MT的速度和方向可以由所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。
所述光刻设备还包括处理器PR。所述处理器被配置成接收来自压力传感器的所述阵列的信号输出、并且使用这些信号来计算在所述掩模组件MS的扫描运动期间由所述表膜P形成的形状。所述处理器可以计算待在扫描曝光期间施加至所述光刻设备的调整以便减小由所述表膜造成的失真。所述光刻设备还包括控制器CT。所述控制器CT被配置成在扫描曝光期间向所述光刻设备施加调整。所述调整可以包括所述投影系统PS的透镜元件的调整。
所述处理器PR和所述控制器CT可以被设置为单个实体。所述处理器PR和/或控制器CT可以包括计算机。所述计算机可以包括储存处理器可读指令的存储器。所述处理器PR可以被布置成读取并且执行储存在所述存储器中的指令。
已经理解的是，一段时间以来，所述表膜P将对传递穿过它的经图案化的辐射束PB产生影响。然而，对所述表膜的影响的考虑一直限于处理所述表膜，就好像所述表膜具有横向于辐射束PB的平面片材的形式一样。现在已经确定了所述表膜P在扫描曝光动态地偏转。这种动态变形向由所述光刻设备投影到所述衬底W上的图像引入失真。本发明的实施例解决这个问题并且允许减少失真。这在不需要对所述表膜P、框架F或掩模M进行任何修改的情况下实现。
图2示意性地图示了当所述表膜(或表膜的一部分)相对于所述光刻设备的光轴成一定角度时将由所述表膜P导致的辐射束的偏移。为了辅助解释所述偏移，在图2中包含笛卡儿坐标。所述笛卡儿坐标(其也用于其它图)符合用于扫描光刻设备的惯例。y方向是扫描方向(即，在扫描曝光期间的移动的方向)，x方向位于沿非扫描方向的所述掩模的平面中，并且z方向是所述光刻设备的光轴。
所述表膜P具有比所述表膜的任一侧上的气体(例如，空气)的折射率n1、n2更大的折射率np。所述表膜具有厚度d。由所述表膜P引入的所述偏移符合斯涅尔定律并且部分地由所述表膜的厚度和所述表膜的折射率来确定。此外，因为所述表膜相对于XY平面成一定角度，所以XY偏移还由所述表膜相对于XY平面的角度来确定。系统的主射线Rp被示出为点划线，并且射线R被示出为相对于主射线Rp成一角度θa。虚线R1示出在不存在表膜的情况下射线R将会如何传播。实线R2示出当存在表膜P时所述线如何传播。如可以看到的，与在若不存在所述表膜P的情况下将会看到的射线R1相比，在射线R2的y方向上存在显著的偏移Δyp。如还可以从图2理解的，射线R的位移部分地取决于所述表膜P相对于XY平面的角度。主射线Rp将比射线R偏移更少量。垂直于所述表膜P的射线(未示出)将不会移位。
图3A更详细地示意性地描绘了图1的所述光刻设备的一部分。如图1所示，表膜P被固定至表膜框架F，所述表膜框架F继而被附接至掩模MA。掩模MA被附接至支撑结构MT。所述表膜P、所述表膜框架F和所述掩模MA可以被称为掩模组件MS。
壁33在所述掩模组件MS与所述光刻设备的所述投影系统PS的第一透镜元件24之间延伸。所述壁33设置有开口22，经图案化的辐射束可以穿过开口22行进到所述投影系统PS。开口22可以被称为曝光狭缝。所述壁33被描绘为从图3B的上方观察。
所述掩模组件和所述支撑结构MT位于由壳体20限定的环境18中。由所述壳体限定的环境18可以被称为掩模组件环境18。所述壳体20在与掩模MA相对的上端处具有额外的开口21用以接收所述辐射束PB(参见图1)。
所述壁设置有压力传感器30的二维阵列。所述壁33面朝所述支撑结构MT，并且因而当掩模组件正由所述支撑结构MT保持时面朝掩模组件MS的表膜P。处理器PR接收来自压力传感器30的阵列的输出。压力传感器30的所述二维阵列在所述壁33的开口22的任一侧延伸。虽然所描绘的二维阵列包括六十个传感器，但是所述二维阵列可以具有一些其它数目的传感器。
在所述掩模组件环境18中存在气体(例如，空气)。所述气体可以被提供为处于比所述投影系统PS中的压力更高的压力下，以便抑制或防止污染物粒子从所述投影系统行进到所述掩模组件环境18中。
容积26由所述表膜P、掩模MA和框架F围封。气体被包含在所述容积26中。所述容积通过泄漏路径(未描绘)而被连接至所述掩模组件环境18，所述泄漏路径允许气体(例如，空气)在它们之间流动。所述泄漏路径被限制使得气体可以在所述容积26与所述掩模组件环境18之间行进的速率受限。所述流动速率足够低使得在扫描曝光期间所述容积26中的气体的量可以被认为是固定的。
在扫描曝光期间，所述支撑结构MT和掩模组件MS迅速地沿所述y方向(如图3A中由箭头所指示的)从所述壳体20的一侧移动至另一侧。所述扫描曝光可以例如在大约100毫秒内执行。
如在图3A中示意性地描绘的，在所述掩模组件MS从左至右的扫描运动期间，在所述掩模组件MS和支撑结构MT的右手侧处的气体压力将增加，因为包含所述气体的容积正在被减小。同时，在所述掩模组件MS和支撑结构MT的左手侧的压力被降低，因为包含所述气体的容积被增大。结果，所述气体围绕所述掩模组件MS和支撑结构MT流动，直到所述掩模组件环境18中的气体压力已经平衡为止。这种气体流可能导致所述表膜P的动态变形(即，在表膜的扫描运动期间改变的变形)。
由所述表膜P、掩模MA和框架F围封的容积26内的气体(例如，空气)的惯性也可能导致所述表膜的动态变形。参考图3A，当所述掩模组件MS的沿正y方向的扫描运动开始时，所述容积26内的气体的惯性使得所述气体将趋于停留在其初始位置。因此，在所述掩模组件MS的加速期间，在掩模组件的左手端将存在气体聚集。这将导致所述表膜P在所述掩模组件MS的左手端处向外鼓胀。当所述掩模组件MS到达其扫描运动的右手端时所述掩模组件MS将减速。气体现在正在所述容积26内沿正y方向移动，并且当所述掩模组件MS减速时将趋于保持移动。因此，在所述掩膜组件MS的减速期间，在所述掩模组件的右手端处将存在气体的聚集。这将导致所述表膜P在所述掩模组件MS的右手端处向外鼓胀。如上文指出的，扫描曝光可以在大约100毫秒内执行。在这个时间期间，所述掩模组件将从静止加速，移动100mm以上，且然后减速至静止。将理解，所述掩模组件MS的所述容积26内的气体的惯性将导致所述表膜26的相当大的变形。
所述动态变形由所述表膜P的弯曲构成，并且这向由所述光刻设备LA投影到所述衬底W上的图像引入失真。如上文结合图2解释的，当所述表膜P相对于所述掩模MA成一定角度时，这向所投影的图像中引入偏移。因为所述表膜弯曲并且因而具有相对于所述掩模的一定范围的角度，则所述表膜不引入简单的偏移但作为替代而向所投影的图像中引入失真。此外，由所述表膜引入的失真在所述扫描曝光期间改变。这是因为经图案化的辐射束PB在所述掩模组件MS的扫描运动期间沿所述表膜P传递，并且所述表膜的不同部分将以不同的方式弯曲。
图4示意性地描绘了可以在所述掩模组件的扫描运动期间发生的表膜变形的示例。如在图4中示意性地指示的，在此示例中所述表膜P的扫描运动沿Y方向。
如上文中另外提到的，位于所述表膜P与所述掩模MA之间的所述容积26中的气体的量在扫描曝光期间被有效地固定。此外，所述容积内的所述气体G将趋于抵抗压缩或膨胀。结果，由所述表膜P围封的总容积将保持大致恒定，使得所述表膜P的一个部分的任何向外膨胀将趋于由所述表膜的另一部分的相应的向内移动来匹配。在图4中描绘了所述表膜P的变形的这种形式的示例。所述表膜P朝向图的左下端的一部分具有鼓胀的内部，并且所述表膜朝向图的右上端的一部分具有达相应量的鼓胀的外部。因而，由所述表膜P围封的容积保持大致恒定。所述表膜的变形的这种形式可以被认为是与水床的表面的移动类似，即，与围封一定体积的大致不可压缩流体的柔性膜的移动类似。
在扫描曝光期间由所述表膜在所投影的图像中导致的失真是相对复杂的。所述失真可以被认为是可以被表达为泽尼克多项式的像差，并且所述失真包括若干阶泽尼克多项式。然而，所述失真是相对一致的。也就是说，当给定的掩模组件MS与特定表膜被用于在给定的光刻设备中执行扫描曝光时，由所述表膜导致的失真通常将与在先前曝光期间导致的失真相同。假设扫描曝光的速度和方向相同并且假设所述掩模组件环境中的背景气体压力是相同的(即，当所述掩模组件MS不移动时气体的压力一直未改变)，则将会是这种情况。为了以相同速度但沿相反方向进行扫描曝光，由所述表膜造成的失真将被反向。
使用来自压力传感器30的阵列的压力测量输出来确定在扫描曝光期间所述表膜P的动态变形。动态变形可以被认为是作为在所述掩模组件MS的扫描运动期间的位置的函数的由表膜形成的形状。可以由处理器通过使用在衬底的扫描曝光发生(如在下文中进一步描述的)之前所获得的多次测量来预先计算出在扫描曝光期间所述表膜的动态变形。在扫描曝光期间所述表膜的所计算出的动态变形被用于确定在衬底的扫描曝光期间施加至投影系统的调整。这些调整会减小由所述表膜导致的失真。
再次参考图3，位于所述壳体20的所述壁33中的所述压力传感器30被设置成二维阵列。所述压力传感器30可以是被附接至磁体的可移动的隔板，例如呈麦克风的形式。压力传感器可以例如是MEMs麦克风。在实施例中，所述压力传感器可以是可从美国费城的Akustica股份有限公司获得的AKU242数字硅MEMs麦克风。可以使用其它MEMs麦克风(压力传感器)，诸如例如可从美国马萨诸塞州的Vespa Technologies股份有限公司获得的VM101麦克风。
所述压力传感器30可以位于形成在所述壁33中的凹部中。将所述压力传感器30定位在所述壁33中的凹部中是有利的，因为其防止所述压力传感器从所述壁向外突伸出并且对流动跨越所述壁的气体(例如，空气)造成显著的湍流。所述压力传感器的上表面可以与所述壁的上表面齐平。当所述压力传感器与所述壁的上表面齐平时，这可以提供平滑的连续表面并且还有助于避免导致湍流。
来自压力传感器30(未描绘)的电连接件可以传递穿过壁33并且从所述壁的底表面伸出，或者可以传递到所述壁内并且从侧壁伸出。可以替代地使用无线连接。处理器PR接收来自所述压力传感器30的输出信号。
在图3中，压力传感器的二维阵列由60个压力传感器组成。然而，这仅仅是示意性的并且可以使用任何适当数目个压力传感器。
所述压力传感器阵列的压力传感器30可以位于远离所述表膜P大约2cm处。所述压力传感器可以彼此分离开大约2cm的间距(例如，高达3cm的间距)。通常，提供具有分隔(所述分隔通常与在所述压力传感器与所述表膜P之间的距离一致或小于在所述压力传感器与所述表膜P之间的所述距离)的所述压力传感器30可以允许近场声全息照相术的有效使用以确定表膜形状。
所述表膜P可以例如测量大约110mm×150mm。在扫描曝光期间所述表膜的偏转可以具有相对较低的空间频率(例如，3cm或更长)。因此，所述阵列的所述压力传感器30的大约2cm的间距(例如，高达3cm的间距)可以向压力测量提供足够高的以允许准确确定所述动态表膜变形的空间频率。发生毫米级的表膜偏转。感测系统40可以能够以微米级准确度确定表膜偏转。这足以提供所述表膜的毫米级偏转的准确表征。
所述压力传感器30可以具有比扫描运动期间所述表膜的移动的频率更高的取样频率。所述表膜的移动的频率可以例如在25Hz至40Hz的范围内。所述压力传感器30可以例如提供具有高达大约100Hz(例如，高达大约200Hz)的频率的输出测量结果，并且能够准确地检测低至10Hz的频率。所述压力传感器30可以能够检测低于10Hz的频率，但是这样的测量的准确度可能降低。
通常，所述压力传感器30的空间间距和来自所述压力传感器的输出的频率可以被选择为足够高以允许所述表膜P的偏转被有效地采样并且确定。
近场声全息照相术(NAH)可以由处理器PR使用以重构在所述掩模组件MS的扫描运动期间所述表膜P的动态变形。换言之，为了重构由所述表膜P形成的形状，所述形状是在所述掩模组件MS的扫描运动期间位置的函数。使用由所述处理器PR执行的计算来实现所述重构。在所述扫描曝光期间由所述表膜形成的形状的所述重构允许确定由所述表膜导致的失真。一旦已经确定了所述失真，就可以使用透镜模型来确定待施加至所述光刻设备的校正(例如，所述投影系统的透镜元件的调整)，这减小了那些失真。这有利地改善了图案被投影到衬底上的准确度。在下文中进一步论述近场声全息照相术。
可以在开始衬底的曝光之前使用所述压力传感器阵列30和处理器PR来确定所述表膜P的动态变形。这是因为所述表膜的行为是一致的，并且在发生曝光之前所测量的变形可以预期在曝光期间重复，假设确定所述变形的周界保持相同。因而，所述掩模组件MS可以随着与扫描曝光相对应的扫描运动而移动，但是曝光辐射不入射到衬底上。由处理器PR基于来自压力传感器30的阵列的输出信号来确定发生的动态表膜变形。在衬底的后续的扫描曝光期间，所述表膜P的动态变形被假定为相同的，并且因此向所述光刻设备施加校正。
在一个示例中，光刻设备可以被用于利用掩模MA和在所述光刻设备中先前未使用的相关联的表膜P来曝光衬底。在衬底的曝光期间将使用期望的扫描曝光长度，并且可以使用期望的扫描速度。然而，这可以针对所述衬底上的不同部位处的曝光而变化。例如，当对定位成朝向衬底的中心的场进行曝光时，可以使用全曝光扫描长度和最大扫描速度。然而，当对位于所述衬底的边缘处的场进行曝光时，可以曝光局部场。因此，可以使用较短的曝光扫描长度。还可以降低所述扫描曝光的速度。可以使用不同的扫描长度和/或扫描速度来曝光所述衬底的边缘周围的不同部位。
在对衬底进行曝光之前，可以使用所述压力传感器阵列30对一组扫描运动来获得测量结果，测量结果包括将在衬底的后续曝光期间使用的不同的扫描长度和速度。对于所述一组扫描运动的每个扫描长度和/或速度，使用所述压力传感器阵列30而获得的测量结果被用于确定将在所述扫描曝光期间发生的所述表膜P的动态变形。然后使用透镜模型来确定待在那些扫描曝光期间施加至所述透镜元件的调整以便减小由所述表膜变形导致的失真。
在一个示例中，针对每个扫描速度和扫描长度，可以沿正Y方向和负Y方向执行所述掩模组件MS的扫描运动，以便允许获得两组数据。如上文进一步指出的，针对沿正Y方向和负Y方向扫描，表膜行为可以被预期为对称的，并且因而单次扫描运动的测量结果可以足以表征所述表膜的动态偏转。然而，执行两次扫描运动提供了可以允许更准确地确定所述表膜的变形(例如，通过改善信噪比)的额外的数据。对于给定的扫描长度，可以使用多于两次扫描运动以便获得另外的数据。这可以允许以更大的准确度获得所述表膜变形(例如，通过进一步改善信噪比)。
在一个示例中，可以执行整个衬底的模拟曝光，而不引导曝光辐射通过所述掩模MA。在此示例中，所述一组扫描运动包括整个衬底的模拟曝光。可以从所述压力传感器30收集针对所述掩模组件MS的每次扫描运动的数据。执行整个衬底的模拟曝光确保了在衬底的生产曝光期间将发生的所有扫描速度和扫描持续时间已经发生，并且已产生可以用于确定在那些曝光期间将由所述表膜形成的形状的数据。一旦已经执行了测量，则可以计算待施加至透镜元件的校正。然后可以在执行衬底的曝光时施加所述校正。如在本文献中其它地方指出的，可以在衬底的曝光期间执行压力测量。
用以确定所述表膜变形和待被应用至透镜元件的校正所需的计算处理能力可以是使得在衬底的曝光期间不能实时计算和应用的这些计算处理能力。为此，在上文描述的实施例中，在衬底的曝光之前计算它们。然而，如果可获得足够高的处理能力，则可以实时确定所述表膜变形的确定和相关联的透镜校正。因而，可以在执行生产曝光的同时，计算在扫描运动期间由所述表膜形成的形状，并且可以计算出待施加至所述光刻设备的校正。
使用近场声全息照相术经由计算，来重构在所述掩模组件MS的扫描运动期间适时地在每个时刻由适时表膜形成的形状。由这种重构使用的计算可以是计算密集型的，并且因此对过滤出可能的噪音有用处。可以使用多个频率执行来自压力传感器的数据输出的过滤。近场声全息照相术在WO2009/130243A2、US2013/0094678A1和US2013/0128703A1中描述，这些专利中的每个专利由此通过引用并入。
可以被用于施加对于数据的过滤的一个参数是适时表膜P的本征频率(共振频率)。适时表膜的本征频率将在介于20Hz至50Hz的范围内，并且取决于所述表膜的张力。在实践中，本征频率很可能是大约25Hz(例如，加或减5Hz)。可以通过例如使用致动器向所述掩模组件MS施加振动来确定所述表膜的本征频率，所述致动器被用于在衬底曝光期间提供所述掩模组件的扫描运动。当正在施加振动时，监测来自压力传感器30的输出。初始施加的振动的频率为下文中预期的本征频率。然后频率例如以0.1Hz的增量增加，直到来自压力传感器30的信号输出中看到尖峰。这种尖峰指示所述表膜P的本征频率。当扫描运动期间所述表膜发生变形时将呈现这种本征频率和本征频率的谐波。
将在所述掩模组件MS的扫描运动期间存在的另一频率是由所述光刻设备执行的曝光的频率。这种曝光频率可以例如介于2Hz至10Hz之间。此外，所述曝光频率的谐波还可以存在于所述表膜变形中。所述掩模组件MS的两次扫描运动足以允许测量由所述曝光频率导致的表膜变形。在这种情境下，术语“两次扫描运动”旨在意味着在一个方向上的扫描运动、以及然后在相反方向上的返回扫描运动。这可以允许通过使用单次扫描运动来测量由曝光频率导致的表膜变形。
通常，因为所述表膜的行为具有强可重复性，则单次扫描运动可能足以允许确定在所述扫描运动期间的表膜变形。将针对相同速度和持续时间的后续的扫描运动来重复所确定的表膜变形。
所述表膜的动态偏转可以具有明显低于大约200Hz的最大频率极限。可以对来自所述压力传感器30的信号输出施加低通滤波使得当正在计算所述表膜的偏转时排除具有大于大约200Hz的频率的信号。这对信噪比提供了进一步的改进。
存在于所述表膜变形中的频率的知识可以被用于向来自所述压力传感器30的信号输出施加滤波，由此改善信噪比。例如，可以过滤出(例如，由处理器PR来实施过滤)存在于从压力传感器30所接收的信号中的超出实施表膜的预期的移动频率之外的频率。
当在扫描曝光期间使用近场声全息照相术来重构由所述表膜形成的形状时，使用来自所述压力传感器阵列的压力传感器30的信号输出之间的相位差。因为压力传感器30的阵列是二维的(与仅为一行传感器的情况截然不同)，则从所述传感器接收的信息足以允许重构由所述表膜形成的形状。所述处理器PR执行从不同的压力传感器30接收的信号之间的相互关联即相关。如果针对于给定的相互关联而观察到了强信号，则这指示的是：物体已经引起了已在不同时间入射到这些压力传感器处的压力波。引起强相关信号的相位差(时间延迟)可以被用于确定压力波的可能的起源。当信号正在从压力传感器30输出时，在时间方面的任何给定的时刻处，所述掩模组件(并且因而，所述表膜P)在Y方向上的位置是已知的。因而，由于所述表膜P的位置是已知的(虽然其偏转是未知的)，则这种信息可以被用于确定压力波的起源是与所述表膜相对应、还是与一些其它设备相对应。如果所述表膜P不是压力波的起源，则可以忽略所述压力波。如果所述表膜P不是压力波的起源，则所述压力波被用作由所述表膜所形成的形状的重构的一部分。针对跨越所述压力传感器阵列的压力传感器30来执行这种情形。确定压力波的许多起源点。这些起源点合起来指示由所述表膜P形成的形状。
更详细地，当产生压力波时，所述压力波根据传播函数或传播算子G来传播。
其中zs是在所述压力波的源的一个维度中的位置，并且zh是在所述压力传感器的一个维度中的位置。在本发明的实施例中，如在所述压力传感器30处所接收的声波是已知的。反向传播函数或逆传播算子可以被用于对声波进行反向传播，并确定导致压力波的所述表膜的偏转。反向解决方案可以是利用瑞利(Rayleigh)传播核来对测量平面(所述压力传感器30所在的平面)进行的解卷积。
如在上文中另外指出的，针对特定扫描长度和扫描速度，一旦已经针对所述光刻设备中的所述表膜确定了所述表膜的变形，则所述表膜的这种已知的变形就可以预期在使用了在长度和扫描速度方面相同的扫描的后续衬底曝光期间发生。
如在上文中另外指出的，假设其它参数不变，则对于给定的扫描速度和扫描长度，所述表膜P的行为是一致的。在实践中，在不同的光刻设备中，在所述掩模组件MS位于的壳体20的内部之间可能存在一些差异。因此，即使当使用相同的扫描长度和扫描速度时，在不同的光刻设备内部，表膜的变形也可能是不同的。因而，先前确定的表膜变形可以被用于特定光刻设备内的特定表膜，但是不应被用于不同光刻设备中的表膜。当存在表膜时，所述表膜的先前确定的变形可以被用于后续扫描曝光。当所述表膜被附接至相同的掩模MA时、或当所述表膜被附接至不同的掩模MA(改变所述掩模不会对所述表膜的变形产生显著的影响)时，则可能出现这种情况。
所述压力传感器30可以被安装在制备工厂中的所有光刻设备中。这允许在每个光刻设备内确定动态表膜变形。这是有利的，因为如上文指出的，相同表膜的不同的动态变形可能发生在不同的光刻设备中。
在衬底的生产曝光期间存在所述压力传感器30。由于压力传感器30是无源的(即，它们对所述表膜或所述掩模没有影响)，因此它们可以被用于在衬底的生产曝光期间收集数据。处理器PR可以继续用于通过使用在衬底的生产曝光期间从压力传感器30所获得的数据来确定由表膜形成的形状。这可以允许例如表膜的所计算的动态变形的细化。换言之，随着时间推移，可以改善确定所述表膜变形的准确度。类似地，随着时间推移，可以改善被施加至所述光刻设备的用以减少由表膜变形所导致失真的调整。
如在上文中另外指出的，至少部分地由所述表膜中的张力来确定所述表膜的变形。这种张力将随着时间推移而逐渐减小。这是因为所述表膜将吸收来自经图案化的辐射束的一些辐射，并且随着时间推移，这将导致所述表膜的老化。这种老化导致所述表膜损失一些张力。当所述张力减少时，在扫描曝光期间所述表膜的变形将具有相同的形状。然而，所述形状将被放大。换言之，所述表膜从穿过表膜边缘的平面的最大偏转有所增加。
因为表膜的老化将是渐增的且可预测的，则可以使用简单模型来调整所述表膜的所计算的动态变形，以考虑由于测量了所述表膜变形而导致的已经发生的所述表膜的老化。替代地，如果在生产曝光期间监测来自所述压力传感器30的输出信号，则可以周期性地计算所述表膜的动态变形。这将包括由于老化而导致的动态变形的改变。
当使用来自所述压力传感器30的信号输出来重构由所述表膜P形成的形状时，则处理器PR可以考虑所述表膜的已知约束。例如，如上文指出的，在扫描运动期间所述表膜的位置是已知的，并且处理器PR可以忽略从除所述表膜之外的起源所接收到的压力信号。在另一示例中，已知所述表膜P的边缘并不沿z方向移动，因为它们被固定至框架F。
当使用来自所述压力传感器30的信号输出来重构由所述表膜P形成的形状时，则处理器PR可以考虑先前针对于其它表膜而观察到的形状。这可以例如使用先前针对于相同类型的其它表膜而观察到的形状来实现。相同类型的表膜可以是具有相同厚度的表膜。相同类型的表膜在制作时可以具有与所述表膜P相同的初始张力。然而，由于所述表膜的老化，则相同类型的表膜的张力可能随着时间推移而减小。由于所述表膜的老化，则针对该表膜而观察到的形状在尺寸方面将被缩放。所述表膜经历的辐射的累积剂量导致所述表膜的老化。这种剂量可以由处理器来计算。因而，可以确定由所述剂量导致的所述表膜的老化和减小的张力。处理器PR可以向先前针对于相同类型的表膜而观察到的形状施加调整以考虑该表膜的老化。当重构由表膜P形成的形状时，可以由处理器PR考虑所得到的形状。本发明的实施例不影响使用所述光刻设备所执行的生产曝光。如上文指出的，这意味着可以在生产曝光期间执行对于表膜偏转的测量。
压力传感器30的阵列可以被后装配(即再次装配或重新装配)至现有的光刻设备。这可以例如通过利用其内部设置有压力传感器30的阵列的新的壁来替换掩模组件壳体20的现有壁33而实现。
图6的流程图陈述了一种根据本发明的实施例的方法，所述方法可以被用于补偿在由光刻设备执行的扫描曝光期间由所述表膜P形成的形状所导致的所投影图像的失真。可以例如在衬底的生产曝光期间(例如，在一系列晶片与将形成集成电路的管芯的曝光期间)施加所述校正。概述地，所述方法包括使用来自所述压力传感器阵列的输出和其它信息来计算在扫描运动期间由所述表膜形成的形状。所述计算可以是使用近场声全息照相术来对于由表膜形成的形状进行的重构。所述方法还包括：使用辐射束像差模型来确定所述辐射束PB如何被所述表膜变形；以及应用滚动高斯狭缝曝光模型来考虑所述曝光的扫描性质且由此确定所述表膜对所述曝光的影响。所述表膜对曝光的影响可以被称为所述表膜的指纹。所述方法还包括使用透镜模型来确定待施加以便用于对所述表膜指纹进行补偿的所述投影系统PS的调整。然后在衬底的生产曝光期间向所述投影系统施加所述校正。
如在上文中另外指出的，当扫描曝光的方向被反向时所述表膜的失真被翻转。因此，两组调整可以被储存在存储器中，每组调整用于扫描曝光的每个方向。当在晶片的边缘处执行扫描曝光时，所述扫描曝光与远离晶片的边缘执行的扫描曝光相比是更短的和/或更慢的。结果，当执行这些曝光时所述表膜变形将是不同的。因此，所述投影系统PS的额外的多组调整可以被储存在存储器中以在曝光发生在晶片的边缘处时使用。
如果由辐射束PB加热所述表膜P被预期具有显著的影响(例如，由于热膨胀而导致所述表膜中的张力的减小)，则当辐射束被入射到表膜上时可以执行校准。替代地，由辐射束导致的加热对所述表膜P的张力的影响可以被计算、并且被添加至所述模型(使用所述表膜的热膨胀系数)。所述表膜P的温度可以预期以作为时间函数的已知方式来增大，并且可以例如以与掩模MA温度的增大速率相同的速率而增大。所述掩模的加热可以是单独的预先存在的模型的实验对象或主题，并且所述表膜P的温度可以从所述模型导出。所述表膜P可以通过对于入射辐射的吸收而被直接地加热、或通过从所述掩模MA经由所述框架F到所述表膜P的热传导而被间接地加热。
更详细地，参考图6，具有新表膜的掩模组件被装载到光刻设备中。在这种情境下，“新”可能意味着所述表膜先前没有被用于这个光刻设备(它可能已经在其它光刻设备中使用)。可以确定所述表膜的本征频率(如上文另外描述的)。这是可以降低重构由表膜形成的形状所需的计算量的可选步骤。然而，可以在没有首先确定所述表膜的本征频率的情况下确定由所述表膜形成的形状。执行了将在生产曝光期间使用的掩模组件的扫描运动。压力传感器的阵列被用于在所述扫描运动期间测量压力。
近场声全息照相术被用于在所述扫描运动期间重构由所述表膜形成的形状。由所述表膜形成的形状根据在所述扫描运动期间的表膜位置而改变。可以使用所述表膜的本征频率和曝光扫描频率(与这些频率的谐波一起)来对所述信号进行滤波。所述滤波可以发生在计算之前或作为计算的一部分。
辐射束像差模型接收在扫描运动期间所述表膜的形状作为输入，并且接收将在生产曝光期间使用的照射模式作为输入。所述辐射束像差模型可以例如是射线偏转模型，所述射线偏转模型可以是实施斯涅尔定律的模型(上文关于图2而描述的)。替代地，实施辐射束像差模型可以是更先进的模型，该模型建模了由所述表膜的变形引起的辐射束的泽尼克像差(这种类型模型将所述表膜作为透镜元件来处理)。
来自辐射束像差模型的输出是至滚动高斯狭缝曝光模型的输入。这种模型解决了在扫描曝光期间所述表膜和所述掩模相对于辐射束的移动(例如，作为卷积)，并且提供由表膜变形导致的表膜指纹作为输出。在图5中描绘了表膜指纹的示例。所述表膜指纹指示了图像中的点如何由于所述表膜失真的影响而位移。
最终，使用透镜模型来确定待施加至所述投影系统PS的透镜元件的校正以便补偿所述表膜指纹。这样的透镜模型是本领域中众所周知的，并且因此不在这里描述所述透镜模型。所述校正可以例如能够在y方向上施加四阶多项式校正。
如上文指出的，可以在生产曝光发生之前确定待施加至所述透镜元件的校正。然后，可以在生产曝光期间施加所述校正并且因而在那些曝光期间补偿所述表膜指纹。
在新衬底的曝光开始之前所述表膜可以是静止的。当所述衬底的曝光开始时将发生所述掩模组件MS的振动，并且这些振动将在大约两次或三次扫描曝光之后稳定。可以使用本发明的实施例来测量这些振动对由所述表膜形成的形状的影响。然后，在生产扫描曝光期间向所述光刻设备施加校正时可以考虑这种影响。
在扫描曝光期间待由所述光刻设备施加的所述调整可以被储存于所述光刻设备处。替代地，所述调整可以被远程地储存，并且当需要所述调整时可以被通信至光刻设备。
补偿所述表膜指纹的调整可以与补偿位于所述光刻设备的其它地方的像差源的调整(例如，对于在曝光期间由所述投影系统的透镜元件的加热所导致的像差进行补偿的调整)相结合。
虽然本发明的所描述的实施例涉及特定形式的模型，但是可以使用任何适当形式的模型。
虽然已经在透镜元件调整方面解释了补偿所述表膜指纹的调整，但是所述光刻设备可以使用其它调整。例如，在所述扫描曝光期间所述衬底的位置可以由所述光刻设备来调整(例如，沿z方向的某个移动可以被用于补偿聚焦的改变)。
在所述扫描曝光期间所述表膜的Z方向移动可以被确定为在所述扫描曝光期间由所述表膜形成的形状的计算的一部分。这种输出可以被用于确定由z方向移动所导致的表膜的效能降低的程度。如果在所述表膜上存在灰尘颗粒，则朝向所述掩模的z方向移动将使所述灰尘颗粒移动成更靠近于所述光刻设备的焦平面。可以使用所计算的表膜形状来确定这种情形发生的程度。然后可以确定灰尘颗粒的z方向移动的影响。
能够以便利的方式(包括通过适当的硬件和/或软件)来实施本发明的多个方面。例如，可以对可编程装置(其可以形成控制器CT的一部分)进行编程以实施本发明的实施例。因此，本发明也提供用于实施本发明的多个方面的适当的计算机程序。这样的计算机程序可以被承载在适当的载体介质上，包括有形载体介质(例如，硬盘、CDROM等等)和无形载体介质(诸如通信信号)。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是将理解，本发明可以用与上述不同的方式来实践。所述描述不旨在限制本发明。
