CN101930183A - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻设备和器件制造方法，尤其公开了一种用于确定编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法，所述方法包括：提供编码器类型的位置测量***用以测量可移动物体相对于另一物体的位置，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，测量被反射到所述两个或更多个检测器中的每一个上的光的量；使用被反射到所述两个或更多个检测器上的所述光的组合的光强度，来确定表示在测量位置处的所述网格板的反射率的反射率信号；和基于所述网格板的反射率信号确定在所述测量位置处的缺陷的存在。

Description

光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种确定在编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法、使用编码器类型的位置测量***的位置测量方法以及包括这样的编码器类型的位置测量***的光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。传统的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。

在已知的光刻设备中，位置传感器被用于测量可移动物体(例如衬底台和图案形成装置支撑件)的位置。所述位置被高精度地测量且通常在多个自由度上被测量。

在台***中所使用的位置测量***，例如光刻设备台***是包括编码器头和网格板的编码器类型的传感器。编码器头包括朝向网格板上的测量位置发射光的光源和用以接收由网格板反射的光的多个检测器。基于由两个或更多个检测器接收到的光之间的相位差，可以确定可移动物体相对于网格板的位置。

这样的编码器类型位置测量***可以以高精确度和在多个自由度上提供可移动物体的位置。一种编码器头可能能够在一个或更多的自由度上确定位置。编码器***是两维编码器测量***，其中编码器头可以在平行于网格板的方向和垂直于网格板的方向上测量其相对于网格板的位置。这样的编码器头中的三个提供了可以在6个自由度上测量可移动物体相对于网格板的位置的***。

由于网格板的制造工艺，网格或光栅可能包括缺陷。具体地，网格板的反射率可能由于这样的缺陷而在特定的位置上产生偏差。这样的缺陷可能导致不准确的位置测量，且因此是不被期望的。为了避免不准确的位置测量，在网格板的制造过程中要求非常高，且仅有限数量的被制造的网格板具有足够的品质，以被用于光刻设备中。结果，网格板的成本相当高。

此外，在使用期间，缺陷可能例如由于污染、清洗或物理损坏而出现。另外，这些缺陷可能导致对被用于可移动物体的不准确的位置测量。

发明内容

期望提供一种用于确定编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法和使用编码器类型的位置测量***的位置测量方法，其中在网格板中出现的缺陷可以被考虑。另外，期望提供一种包括用于执行这样的方法的编码器类型的位置测量***的光刻设备。

根据本发明的一实施例，提供了一种用于确定编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法，所述方法包括：提供至少一个编码器类型的位置测量***用以测量可移动物体相对于另一物体的位置，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，其中所述网格板被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的一个上，且所述编码器头被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的另一个上，所述编码器头至少包括辐射源和两个或更多个检测器，所述辐射源被配置用以朝向所述网格板上的测量位置发射辐射束，每一个所述检测器被配置用以测量由所述网格板反射的辐射束的量；测量被反射到所述两个或更多个检测器中的每一个检测器上的辐射束的量；使用被反射到所述两个或更多个检测器上的所述辐射束的组合的辐射束的强度，来确定表示在测量位置处的所述网格板的反射率的反射率信号；和基于所述网格板的反射率信号确定在所述测量位置处的缺陷的存在。

根据本发明的一实施例，提供了一种使用编码器类型的位置测量***的位置测量方法，所述方法包括：提供用以测量可移动物体相对于另一物体的位置的至少一个编码器类型的位置测量***，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，其中所述网格板被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的一个上，所述编码器头被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的另一个上，所述编码器头至少包括辐射源和两个或更多个检测器，所述辐射源被配置以朝向所述网格板上的测量位置发射辐射束，所述两个或更多个检测器中的每一个检测器被配置以测量由所述网格板反射的辐射束的量；测量被反射到所述两个或更多个检测器中的每一个检测器上的辐射束的量；基于所述被测量的辐射束的量确定所述编码器头相对于所述网格板的位置；和补偿所述测量的位置中的所述网格板中的缺陷的效应。

根据本发明的一实施例，提供了一种用于确定在编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法，所述方法包括：提供用以测量可移动物体相对于另一物体的位置的至少一个编码器类型的位置测量***，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，其中所述网格板被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的一个上，所述编码器头被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的另一个上，所述编码器头至少包括辐射源和两个或更多个检测器，所述辐射源被配置以朝向所述网格板上的测量位置发射辐射束，所述两个或更多个检测器中的每一个检测器被配置以测量由所述网格板反射的辐射束的量；对于所述两个或更多的检测器相对于所述网格板的至少两个不同的角度，确定至少两个位置误差分布图；和从所述至少两个位置误差分布图提取出缺陷分布图。

根据本发明的一实施例，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括：照射***，所述照射***被配置以调节辐射束；支撑件，所述支撑件被构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；衬底台，所述衬底台被构造以保持衬底；投影***，所述投影***被配置以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，和位置测量***，所述位置测量***被配置以测量所述光刻设备的可移动物体的位置，所述位置测量***包括至少一个编码器***，所述编码器***包括网格板和编码器头，所述编码器头至少包括两个检测器用以测量在测量位置被网格板反射的辐射束，其中所述编码器***被配置以使用基于由所述两个或更多个检测器测量的被反射的所述辐射束的组合的辐射束强度，来确定在所述测量位置处的所述网格板的反射率。

附图说明

现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：

图1显示出根据本发明的实施例的光刻设备；和

图2显示出编码器类型的测量***的实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括照射***(照射器)IL，配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其它适合的辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑件”，所述衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑件”构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连。所述设备进一步包括投影***(例如折射式投影透镜***)PS，所述投影***PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。

所述照射***可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

所述图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的方向、光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它条件的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑件可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑件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***)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里所使用的术语“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。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将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。

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液晶显示(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。

这里使用的术语“投影***”应该广义地解释为包括任意类型的投影***，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学***、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影***”同义。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑件，或可以在一个或更多个台或支撑件上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台或支撑件用于曝光。

光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以被相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影***和衬底之间的空间。浸没液体还可应用至光刻设备中的其它空间，例如在图案形成装置(例如掩模)和投影***之间。浸没技术在本领域中可以用于提高投影***的数值孔径是公知的。在此处所使用的术语“浸没”并不是指结构(例如衬底)必须浸没在液体中，而是仅指液体在曝光期间位于例如投影***和衬底之间。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述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***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***BD一起称作辐射***。

所述照射器IL可以包括配置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σ-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。

所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件(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。已经穿过图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影***PS，所述投影***PS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(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。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)的帮助来实现图案形成装置支撑件(例如掩模台)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或“衬底支撑件”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)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之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”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或“衬底支撑件”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。

2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如掩模台)MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”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或“衬底支撑件”相对于图案形成装置支撑件(例如掩模)MT或“掩模支撑件”的速度和方向可以通过所述投影***PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。

3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑件(例如掩模)MT或“掩模支撑件”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑件”进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑件”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。

在图1的光刻设备中，编码器类型的位置测量***PMS被设置以测量衬底台WT的位置。编码器类型的位置测量***被配置以在6个自由度上确定衬底台WT的位置。为此，多个编码器头EH被设置到衬底台WT上，且网格板GP被安装到光刻设备的框架上，例如所谓的量测框架上。

网格板GP是包括网格或光栅的物体，且不必被制成板形状。网格板GP可能是设置有网格或光栅的任何物体，其被用于利用编码器头EH测量可移动物体的位置。

图1中显示出的编码器头EH能够在两个方向上确定其相对于网格板的位置，一个方向大致平行于网格板GP上的网格或光栅，且另一方向大致垂直于网格板GP。在用于光刻设备的可移动物体的位置测量***的可替代实施例中，一个或更多个编码器头可以被设置到光刻设备的框架上，且一个或更多个网格板可以被设置到可移动物体上。

图2显示出编码器头EH和网格板GP的实施例的示意图。编码器头EH和网格板GP的这样的组合例如是由德国Traunreut的DR.JOHANNES HEIDENHAIN GmbH销售的。编码器头EH包括光源LS，其可以被广义地称作为“辐射源”；聚光器CD用以会聚从光源发出的光或辐射束；扫描掩模板SR以及三个检测器DET(例如伏打电池(voltaiccell))。

光源或辐射源LS朝向扫描掩模板SR发射光或辐射束。扫描掩模板SR包括对应于设置在网格板GP上的光栅的光栅。当光或辐射波穿过扫描掩模板SR时，它被衍射成+1、0和-1级三个分波，且具有大致相等的流明强度。

所述分波被网格板GP衍射，使得在被反射的+1和-1衍射级中发现大部分流明强度。这些分波再次在扫描掩模板SR的相位光栅处会合，在此处它们被再次衍射和干涉。这基本上产生以不同角度离开扫描掩模板SR的三个波列。

被三个检测器DET接收的三个波列，可能将交替的光或辐射束强度转换成电信号。基于这些电信号，可以确定网格板GP在平行于编码器头EH的方向上的位置变化，并且因此可以高精确度地在这一方向上确定编码器头EH相对于网格板GP的相对位置。

在位置测量中，如由每一检测器捕获的光辐射束强度的变化被用于确定位置变化。期望网格板中不存在有缺陷，或至少是出现在网格板GP中的缺陷是已知的，使得所述缺陷可以被考虑。本发明的实施例提供了一种用于在网格板中检测缺陷的方法，且考虑了这样的缺陷。

网格板的反射率与落到检测器DET上的光或辐射束的量有关。因此，通过测量在三个检测器DET上所接收到的光或辐射束的量，和使用反射光或辐射束的组合的光或辐射束强度，例如落到检测器上的光或辐射束的总量，可以确定表示在测量位置处的网格板的反射率的信号。

注意到，也可以将由检测器所接收的光或辐射束强度的另一种组合，而非由三个检测器接收到的光或辐射束的总量，用于确定表示网格板GP的反射率的信号。

网格板GP的这一反射率可以用于确定在测量位置(即网格板GP的位置)处出现了缺陷，在该位置处光或辐射源LS的光或辐射束被网格板GP反射。通常，网格板GP中的缺陷将导致网格板GP的反射率在缺陷的位置处变化。通常，在缺陷的位置处的反射率将小于在网格板GP上没有缺陷的位置处的反射率。因此，例如可以在网格板GP的反射率低于阈值水平而这一网格板GP的正常反射率高于这一阈值水平时确定出现了缺陷。当这样的缺陷的位置是已知的时，在所述测量位置处的不准确的位置测量可以被预测。网格板的反射率可以依赖于测量反射率所沿的方向。

通过测量网格板(优选地在网格板GP的整个表面之上)在多个测量位置处的反射率，网格板GP的反射率轮廓可以被提供。通过比较这样的反射率轮廓与假定轮廓以及应用阈值操作，网格板GP的缺陷分布图可以被确定。这样的缺陷分布图提供关于缺陷在网格板GP上的存在和位置的信息。当这样的网格板GP在实际的位置测量期间被使用时，能够知晓可以预期不正确的位置测量所在的测量位置。

网格板的反射率轮廓和/或缺陷分布图可以被存储且可以与其它的反射率轮廓和/或缺陷分布图进行比较。在反射率轮廓和/或缺陷分布图之间的任何差别可以指示网格板GP上的新缺陷。这样的新缺陷可以在位置测量期间被考虑。其也可以用于确定网格板的品质是否降低。当缺陷的数量或尺寸大于最大数量或尺寸时，可以决定在位置测量***中安装新的网格板GP。

注意到，反射到检测器上的光或辐射束的量还依赖于编码器头EH相对于网格板GP的角度。因此，期望在确定网格板的反射率轮廓的过程中编码器头的角度是恒定的。

根据本发明的实施例的方法还可以用于网格板中的新缺陷的缺陷检测方法。在这样的方法中，在实际的位置测量期间网格板的已测量的反射率可以与在同一测量位置的之前测量到的反射率进行比较。当网格板的反射率实质上不同时，缺陷能出现在网格板GP中。

本发明的实施例的方法还可以应用于在线检测网格板中的新缺陷。在这样的方法中，在光刻过程中实际位置测量期间被测量的编码器头的反射率信号可以与之前测量的反射率信号进行比较。具体地，可以确定实际反射率信号和之前测量的反射率信号之间的相关性。这一相关性可以与阈值进行比较。当超过阈值时，可以在实际的测量位置检测到缺陷。可以将编码器头的另一输出信号，而非反射率信号，用于检测网格板中的缺陷，例如由编码器头所提供的位置信号。

网格板GP中的缺陷可能导致不准确的位置测量。可以通过补偿在位置测量上的缺陷的效应，在位置测量期间考虑这些不准确的位置测量。

可以通过估计由于网格板GP中的缺陷造成的在编码器头EH的输出信号中的相位误差和对这一相位误差进行补偿，来进行这一补偿。对于这样的补偿，可以由基于与网格板的反射率轮廓相结合的编码器头EH的正向冲激响应的缺陷核，来预测预期的相位误差。在这样的实施例中，反射轮廓被用作用于缺陷核的输入，且缺陷核的输出提供了关于网格板中的缺陷的效应的信息。

在下文给出了缺陷核的示例。这一缺陷核可以被用于确定网格板GP上的缺陷和/或补偿网格板上的已知的缺陷。缺陷被定义为网格板的反射率的局部变化。这一变化可以具有几个来源。吸收的量由η(x，y)表示。这一值可以在对应于没有缺陷和全部吸收的缺陷的0和1之间变化。

三个检测器DET的输出信号被结合到单个相位输出信号Φ中。每个编码器包括具有不同的灵敏度矢量的两个通道，它们被用A和B来表示。输出信号A和B的相位误差可以用编码器的冲激响应与缺陷的卷积η(x，y)来计算：

$r_{{\mathrm{\Φ}}_A}(x,y,R_x)=\mathrm{\η}(x,y)\⊗h_{{\mathrm{\Φ}}_A}(x,y,R_x),$

$r_{{\mathrm{\Φ}}_B}(x,y,R_x)=\mathrm{\η}(x,y)\⊗h_{{\mathrm{\Φ}}_B}(x,y,R_x),$

其中，

和

表示输出信号A和B的冲激响应。输出信号A和B的冲激响应被定义为：

$h_{{\mathrm{\Φ}}_A}(x,y,R_x)=h_{\mathrm{\Φ}}(x-\frac{x_S}{2},y+\frac{y_S}{2},R_x)+h_{\mathrm{\Φ}}(x+\frac{x_S}{2},y+\frac{y_S}{2},R_x),$

$h_{{\mathrm{\Φ}}_B}(x,y,R_x)=h_{\mathrm{\Φ}}(x-\frac{x_S}{2},y-\frac{y_S}{2},R_x)+h_{\mathrm{\Φ}}(x+\frac{x_S}{2},y-\frac{y_S}{2},R_x),$

其中，h_Φ(x，y，R_x)表示单个斑的冲激响应。单个斑的冲激响应由下述公式给出：

$h_{\mathrm{\Φ}}(x,y,R_x)=C\frac{R_{x}y}{\mathrm{\π}{r}^2}{e}^{-2\frac{x^2+y^2}{r^2},}$

其中，缺陷常数C被限定为：

$C=\frac{2P_{\mathrm{\Φ}}}{{\mathrm{SP}}_z}$

在上述的示例中，给出了在y方向上的网格板的反射率的变化。注意到，网格板的反射率的变化在其他的方向上可能是不同的。因此，类似于上述的关系，在x方向上或任何其它方向上也存在用于网格板的反射率的关系。为了进一步改善本发明的方法的结果，可以确定在不同的方向上的反射率的变化，以确定在网格板上的缺陷。

在表1中显示出对于上述方程中的常数的数值的例子。

表1常数缺陷模型

李萨如(Lissajous)半径表示落到检测器上的光或辐射束的量。在没有缺陷的情形中，归一化的Lissajous半径等于1。在存在缺陷的情形中，由以下卷积来给出输出信号A和B的归一化的Lissajous半径。

$r_{I_A}(x,y)=1-\mathrm{\η}(x,y)\⊗h_{I_A}(x,y),$

$r_{I_B}(x,y)=1-\mathrm{\η}(x,y)\⊗h_{I_B}(x,y),$

其中，

和

表示输出信号A和B的冲激响应。用于输出信号A和B的冲激响应被定义为：

$h_{I_A}(x,y)=h_I(x-\frac{x_S}{2},y+\frac{y_S}{2})+h_I(x+\frac{x_S}{2},y+\frac{y_S}{2}),$

$h_{I_B}(x,y)=h_I(x-\frac{x_S}{2},y-\frac{y_S}{2})+h_I(x+\frac{x_S}{2},y-\frac{y_S}{2}),$

对于高斯辐射分布，单个斑的冲激响应由下式给出：

$h_I(x_M,y_M)=\frac{2}{{\mathrm{\πr}}_0^2}{e}^{-2\frac{x_M^2+y_M^2}{r_0^2}}.$

在上文显示出了编码器的正向冲激响应。给定缺陷η(x，y)，我们可以计算位置响应和归一化的Lissajous半径。现在，已测量的反射率轮廓

和

被用于计算相位误差和

已测量的反射率轮廓不仅依赖于真实的缺陷η(x，y)，而且还依赖于附加的测量噪声和

维纳(Wiener)核可以用作在缺陷核的设计中包含这一测量噪声的方法。

第一步骤是计算对应于

和的频率响应函数(FRF)，其被定义为：

$H_{I_A}({\mathrm{\ω}}_x,{\mathrm{\ω}}_y)=\mathrm{fft}2\left(h_{I_A}(x,y)\right)$

和

$H_{I_B}({\mathrm{\ω}}_x,{\mathrm{\ω}}_y)=\mathrm{fft}2\left(h_{I_B}(x,y)\right).$

和

的冲激响应的FRF被定义为：

$H_{{\mathrm{\Φ}}_A}=\mathrm{fft}2\left(h_{{\mathrm{\Φ}}_A}\right)$

$H_{{\mathrm{\Φ}}_B}=\mathrm{fft}2\left(h_{{\mathrm{\Φ}}_B}\right)$

假定强度信号上的位置误差φ_Φ和额外的噪声φ_n的功率谱，那么缺陷核的FRF的Wiener估计被定义为：

$H_{I_{A}2{\mathrm{\Φ}}_A}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\mathrm{H\φ}}_{{\mathrm{\Φ}}_A}}{{\left|H\right|}^2{\mathrm{\φ}}_{{\mathrm{\Φ}}_A}+{\mathrm{\φ}}_n}$

其中 $H\left(\mathrm{\ω}\right)=H_{{\mathrm{\φ}}_A}^{-1}{H}_{I_A}.$

这一滤波器的冲激响应

可以通过将变换回空间域来建立。

$h_{I_{A}2{\mathrm{\Φ}}_A}=\mathrm{ifft}2\left(H_{I_{A}2{\mathrm{\Φ}}_A}\right).$

这种具有反射率轮廓的缺陷核的卷积给出了相位误差的估计：

$r_{{\mathrm{\Φ}}_A}=h_{I_{A}2{\mathrm{\Φ}}_A}\⊗r_{I_A}.$

注意到，为了计算缺陷滤波器，例如可以使用数值化快速傅里叶变换，其假定周期性的边界条件。这些周期性条件对于本申请来说是不准确的。结果，估计得到的核可能在其边界附近是不准确的。为了提供对这一问题的解决方案，缺陷滤波器可以使用兰索斯(Lanczos)修正进行截断。在实际的截断之前这一修正涉及与sinc函数相乘。

上述的缺陷核将提供对由于网格板中的效应造成的相位误差的有用的估计，并且因此可以用于对由于网格板GP中的缺陷造成的位置误差进行补偿。然而，任何其它的缺陷模型也可以用于检测和/或补偿网格板GP中的缺陷。

在用于确定网格板中的缺陷分布图的可替代的实施例中，可以通过对于两个或更多的检测器相对于网格板的至少两个不同的角度确定至少两个位置误差分布图，且从所述至少两个位置误差分布图提取出缺陷分布图，来确定网格板中的缺陷。为了确定位置误差分布图，可以使用如在第11/006,970号的美国专利申请中所描述的方法，其全部内容通过引用并入本文中。

在第11/006,970号的美国专利申请的方法中，可以通过下述步骤来获得位置误差分布图：

a)响应于设定点信号，相对于编码器网格板移动平台，所述平台的位置被平台控制器所控制。

b)在移动期间通过传感器头与编码器网格协同工作来测量所述平台的位置；和

c)记录表示所述设定点信号和由所述传感器头所测量的平台的位置之间的差别的信号。

基于该被记录的信号，可以确定位置误差分布图。当对于编码器头相对于网格板的至少两个不同的角度确定位置误差分布图时，可以从至少两个位置误差分布图提取出缺陷分布图。这一例子中，通过在两个位置误差分布图的测量之间改变编码器头相对于网格板的角度，来确定反射率的变化。结果，可以确定从两个不同的角度所测量的位置误差分布图上的变化。然而，由网格板的反射率所获得的位置误差分布图上的变化，可能依赖于从第一角度至第二角度所进行的这一移动所在的角度。例如，围绕y轴线的旋转Ry可能由于已测量的位置误差分布图中的一个上的变化导致缺陷的确定。然而，经过相同角度但围绕x轴线(即垂直于旋转Ry)的旋转Rx可能导致在同一位置确定没有缺陷，这是因为测量的两个位置误差分布图将是相同的。

因为缺陷可能仅出现在一个方向上，所以本方法的实施例可以包括：对于两个或更多个检测器相对于网格板的另一角度确定第三位置误差分布图，和从三个位置误差分布图提取出缺陷分布图，其中所述角度位于另一平面中且不同于前二个角度。通过以不同于其它两个角度的另一角度确定第三位置误差分布图，所获得的缺陷分布图可以包括关于围绕两个正交的轴线的旋转的效应的信息。

在实施例中，第三角度大致垂直于所述前二个角度的平面。

例如，所述前两个角度可以与围绕y轴线的旋转相关，即与在x-z平面中的旋转相关，第三角度可以与围绕垂直于y轴线的x轴线的旋转相关，即与在y-z平面中的旋转相关。所获得的缺陷分布图包括关于围绕x轴线和y轴线的旋转的信息。

不同角度之间的效应的测量所需要的倾斜可能需要使得编码器头相对于网格板倾斜。由这样的倾斜所测量到的效应可以不仅由编码器头的角度上的实际变化所引起，而且还能由编码器头的内部偏置引起。编码器头的这样的内部偏置可能例如由编码器头的内部光学部件引起，例如由于这些内部部件的公差引起。因此，当根据上述的方法在位置误差分布图的测量中确定编码器头的倾斜的效应时，所述方法可以包括补偿编码器头的内部部件的偏置的步骤。所述补偿步骤可以基于任何适合的偏置信息，例如由编码器头的校准所获得的信息。

例如，编码器头的偏置的校准可以由下述步骤来执行：测量已知缺陷的强度和位置数据，和对所述已测量的位置数据和被测量的强度数据进行拟合。在所述数据被拟合之前，所述强度数据和位置数据可以被滤波。在这种校准方法中，可以使用任何适合的已知的缺陷。在实施例中，可以使用故意制造的缺陷。当使用这种被制造的缺陷时，所述缺陷的形状、尺寸和位置是已知的。

在校准方法的可替代的实施例中，可以使用缺陷的形状，而非强度数据，用于确定编码器头中的偏置。所述校准步骤可以在编码器头相对于网格板的单个角度进行。

在可替代的校准方法中，可以使用在多个角度获得的位置数据，即在一个方向上的用于旋转的至少两个角度、或在多个方向上的用于旋转的至少三个角度。以不同角度获得的位置数据提供了足够的信息，用于计算编码器头的内部偏置的效应。强度数据在这样的实施例中是不需要的。

一些编码器头测量***具有多个编码器头，所述多个编码器头可以一起在多于所需要的自由度上确定网格板相对于编码器头的位置。例如，位置测量***的一种已知实施例包括四个编码器头，每个编码器头被配置以在两个自由度上确定编码器头相对于网格板的位置。对于位置测量，仅需要三个编码器头。第四编码器头可以用于在另外三个编码器头中的一个暂时地未相对于网格板设置的情形中确定位置，但也可以用于校准的目的。

在上述的校准方法的实施例中，故意制造的缺陷被布置在这样的位置上，在所述位置处，当编码器头中的一个被相对于故意制造的缺陷布置时，所有的四个编码器头被布置在网格板对面。结果，其它的三个编码器头可以用于位置测量和控制，而第四编码器头被用于测量缺陷的位置数据。这具有这样的优点，在没有所述第四编码器头的位置数据导致差的控制行为，其它三个编码器头可以被布置到具有高带宽控制器的位置控制回路中。因此，由第四编码器头测量的位置数据的较好的测量信号被获得。

在上文，已经用包括用于接收信号的三个检测器DET的编码器头EH对本发明的实施例进行了说明，基于所述信号，所述编码器头EH相对于网格板GP的位置可以被确定。具有多个检测器的任何其它适合的编码器头也可以用于本发明的其它实施例中。另外，已经描述了本发明的实施例，其中编码器类型的位置测量***用于测量衬底台的位置。类似的方法和装置可以用于其它可移动物体的编码器类型的位置测量***，尤其是诸如图案形成装置支撑件等光刻设备中的可移动物体。

尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以在制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件方面有其他的应用，例如，集成光学***、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，图案形成装置从抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。

以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的情形下，可以对本发明进行修改。

Claims (21)

1.一种用于确定编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法，所述方法包括步骤：

提供编码器类型的位置测量***用以测量可移动物体相对于另一物体的位置，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，其中所述网格板被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的第一个上，且所述编码器头被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的第二个上，所述编码器头包括辐射源和两个或更多个检测器，所述辐射源被配置用以朝向所述网格板上的测量位置发射辐射束，每一个所述检测器被配置用以测量由所述网格板反射的辐射束的量；

测量被反射到所述两个或更多个检测器中的每一个检测器上的辐射束的量；

使用被反射到所述两个或更多个检测器上的所述辐射束的组合的辐射束强度，来确定表示在测量位置处的所述网格板的反射率的反射率信号；和

基于所述网格板的所述反射率信号来确定在所述测量位置处的缺陷的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在多个测量位置处测量所述网格板的反射率信号，用以确定所述网格板的反射率轮廓。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述在多个测量位置处的网格板的所述反射率信号被用于确定所述网格板的缺陷分布图。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述缺陷分布图被用于在实际位置测量期间补偿缺陷。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定在测量位置处的缺陷的步骤包括：比较被测量的反射率信号与阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定测量位置处的缺陷的步骤包括：比较已测量的反射率信号与在所述测量位置处的之前已测量的反射率信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法包括步骤：测量所述网格板在多个测量位置处的反射率信号，以确定所述网格板的反射率轮廓，其中通过比较所述反射率轮廓与所述网格板的之前被确定的反射率轮廓来确定缺陷。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合的辐射束强度是由所述两个或更多个检测器测量的总的辐射束强度。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在位置测量期间使所述编码器头的输出和/或所述反射率信号与所述编码器头的预期的输出和/或预期的反射率信号相关联，以确定所述网格板上的缺陷。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述预期的输出基于之前被测量的编码器头的输出。

11.一种使用编码器类型的位置测量***的位置测量方法，所述方法包括步骤：

提供用以测量可移动物体相对于另一物体的位置的编码器类型的位置测量***，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，其中所述网格板被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的第一个上，所述编码器头被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的第二个上，所述编码器头包括辐射束源和两个或更多个检测器，所述辐射束源被配置以朝向所述网格板上的测量位置发射辐射束，所述两个或更多个检测器中的每一个检测器被配置以测量由所述网格板反射的辐射束的量；

测量被反射到所述两个或更多个检测器中的每一个检测器上的辐射束的量；

基于所述被测量的辐射的量确定所述编码器头相对于所述网格板的位置；和

补偿在所述测量的位置处的所述网格板中的缺陷的效应。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述补偿步骤包括：

使用所述网格板的反射率，用以预测位置测量信号中的相位误差，和

补偿所述相位误差。

13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述编码器头的正向冲激响应的缺陷核被用于预测由于所述缺陷造成的相位误差。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述补偿步骤包括：使用通过下述步骤确定的缺陷：

通过使用被反射到所述两个或更多个检测器上的所述辐射束的组合的辐射束强度，用以确定表示在所述测量位置处的所述网格板的反射率的反射率信号；和

基于所述网格板的反射率信号确定在所述测量位置处的缺陷的存在。

15.一种用于确定在编码器类型的位置测量***的网格板中的缺陷的方法，所述方法包括步骤：

提供用以测量可移动物体相对于另一物体的位置的编码器类型的位置测量***，所述编码器类型的位置测量***包括网格板和编码器头，其中所述网格板被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的第一个上，所述编码器头被安装到所述可移动物体和所述另一物体中的第二个上，所述编码器头包括辐射源和两个或更多个检测器，所述辐射源被配置以朝向所述网格板上的测量位置发射辐射束，所述两个或更多个检测器中的每一个检测器被配置以测量由所述网格板反射的辐射束的量；

对于所述两个或更多的检测器相对于所述网格板的两个不同的角度，确定两个位置误差分布图；和

从所述两个位置误差分布图提取出缺陷分布图。

16.一种光刻设备，所述光刻设备包括：

支撑件，所述支撑件被构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束，以形成图案化的辐射束；

衬底台，所述衬底台被构造以保持衬底；

投影***，所述投影***被配置以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，和

位置测量***，所述位置测量***被配置以测量所述光刻设备的可移动物体的位置，所述位置测量***包括编码器***，所述编码器***包括网格板和编码器头，所述编码器头包括两个或更多个检测器，以测量在测量位置处被所述网格板所反射的辐射束，

其中所述编码器***被配置以使用基于由所述两个或更多个检测器测量的被反射的所述辐射束的组合的辐射束强度，来确定在所述测量位置处的所述网格板的反射率。

17.根据权利要求16所述的光刻设备，其中所述编码器头包括两个通道，每个通道具有三个检测器。

18.根据权利要求16所述的光刻设备，其中所述编码器头被配置以测量在大致平行于所述网格板的方向和大致垂直于所述网格板的方向上其相对于所述网格板的位置。

19.根据权利要求16所述的光刻设备，其中对于在所述网格板的表面上的测量位置确定所述网格板的反射率，以测量所述网格板的反射率轮廓。

20.根据权利要求16所述的光刻设备，其中所述组合的强度是被所述两个或更多个检测器接收的辐射束的总强度。

21.根据权利要求16所述的光刻设备，其中所述可移动物体是所述衬底台和/或被构造用以支撑图案形成装置的所述支撑件。

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