CN100565348C - 浸入式光刻中的衬底布置 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定衬底的中心与夹盘中的凹腔的中心之间的偏移的方法，包括：为凹腔提供测试衬底，其中该测试衬底的尺寸小于凹腔的尺寸；在测试衬底处于凹腔中时测量测试衬底的对准标记的位置；以及从对准标记的位置中确定衬底中心与凹腔中心之间的偏移。

Description

浸入式光刻中的衬底布置
技术领域
本发明涉及一种光刻装置、尤其是浸入式光刻装置，以及一种浸入式光刻装置中的衬底布置的方法。
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。已知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。
已经提出了可将光刻投影装置中的衬底浸入到具有相对较高折射率的液体如水中，以便填充投影系统的最后元件与衬底之间的空间。其目的是用于成像较小的特征，这是因为曝光辐射在液体中将具有更短的波长(液体的效果还被认为是增加了系统的有效数值孔径(NA)，并且增大了聚焦深度)。还已经提出了其它的浸液，包括其中悬浮有固体颗粒(如石英)的水。
然而，将衬底或衬底及衬底台浸入在液体池(例如可见美国专利US 4509852，其通过引用整体地结合于本文中)意味着，在扫描曝光期间很大一部分液体必须被加速。这就要求有额外的或更大功率的电动机，并且液体中的湍流可能会导致不希望有的和无法预测的效果。
针对液体供给系统所提出的一种解决方案是，仅在衬底的局部区域上以及在投影系统的最后元件与衬底(衬底通常具有比投影系统的最后元件更大的表面积)之间提供液体。在PCT专利申请No.WO99/49504中公开了已经提出的针对此而设置的一种解决方案，其通过引用整体地结合于本文中。如图2和3所示，液体经由衬底上的至少一个入口IN且优选沿着衬底相对于最后元件的运动方向来供给，并且在已经在投影系统下方通过之后经由至少一个出口OUT排出。这就是说，当衬底在元件下方沿着-X方向被扫描时，液体在元件的+X侧供给并且在-X侧被吸走。图2示意性地显示了这一设置，其中液体经由入口IN来供给，并且经由与低压源相连的出口OUT而在元件的另一侧被吸走。在图2中，液体沿着衬底相对于最后元件的运动方向来供给，但这在此例中不是必须的。入口和出口可具有围绕着最后元件设置的各种定位和数量，在图3中显示了一个例子，其中围绕着最后元件以规则的图案设置了位于各侧上的四组入口和出口。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种用于确定衬底的中心与夹盘中的凹腔的中心之间的偏移的方法。该方法包括：为凹腔提供测试衬底，其中该测试衬底的尺寸小于凹腔的尺寸；在测试衬底处于凹腔中时测量测试衬底的对准标记的位置；以及从对准标记的位置中确定衬底中心与凹腔中心之间的偏移。
在本发明的一个实施例中，为凹腔提供测试衬底包括采用衬底输送器来将测试衬底装载到凹腔中。
在本发明的一个实施例中，测量测试衬底的对准标记的位置包括测量对准标记相对于夹盘的基准标记的位置，或者相反。
该方法还包括确定相对于夹盘基准标记位置的凹腔中心位置或者相反，以及确定相对于测试衬底对准标记位置的测试衬底中心位置或者相反。
在本发明的一个实施例中，测量测试衬底的中心位置可通过预对准器来进行。
在本发明的一个实施例中，测试衬底的尺寸使得当测试衬底处于凹腔中时，测试衬底的边缘与凹腔边缘之间的间隙大于最大偏移。
在本发明的一个实施例中，测量测试衬底的对准标记的位置通过光学系统来进行。该光学系统例如可包括干涉仪和光学对准系统。
该方法还包括校准衬底输送器以将该偏移考虑在内。
在本发明的一个实施例中，校准衬底输送器包括改变衬底输送器对衬底的定位，从而校正该偏移，使得由衬底输送器提供给凹腔的后续衬底基本上处于凹腔的中心。
本发明的另一方面是提供一种用于确定衬底的中心与夹盘中的凹腔的中心之间的偏移的方法。该方法包括：在多个位置处测量设置在凹腔中的衬底的边缘与凹腔边缘之间的间隙；采用该间隙的测量结果来确定衬底的中心；以及确定位于夹盘处的凹腔中心与衬底测量中心之间的衬底的夹盘对中偏移。该方法还包括：将衬底提供到预对准器处，确定位于预对准器处的衬底的中心；确定位于预对准器处的衬底名义中心与衬底测量中心之间的预对准器对中偏移；将夹盘对中偏移和预对准器对中偏移结合起来以得到总对中偏移。
该方法还包括确定凹腔边缘的位置以及计算凹腔的中心。
在本发明的一个实施例中，确定夹盘对中偏移包括确定相对于凹腔中心位置的衬底中心位置。
在本发明的一个实施例中，测量间隙包括用光束扫描间隙并且测量光束反射中的强度变化。
在本发明的一个实施例中，采用间隙测量结果来确定衬底的中心包括确定衬底边缘的位置，并且从该边缘位置中计算衬底中心的位置。
在本发明的一个实施例中，使用衬底输送器来将衬底设置在凹腔内以及从凹腔中移开。
该方法还包括校准衬底输送器以将该总对中偏移考虑在内。
在本发明的一个实施例中，校准衬底输送器包括将衬底输送器对衬底的定位改变一定的偏移，从而校正该总对中偏移，使得后续定位的衬底基本上处于凹腔的中心。
在本发明的一个实施例中，校准衬底输送器包括校正衬底的定位，使得后续定位的衬底的间隙在凹腔中同等地宽。
本发明的另一方面是提供一种用于确定衬底的中心与夹盘中的凹腔的中心之间的偏移的方法。该方法包括：将衬底装在夹盘的销上，并通过使销在第一方向上平移来移动衬底，直到衬底到达夹盘中的凹腔开口处为止；确定衬底应当在大致垂直于第一方向的平面内平移多大的程度，以允许衬底进入到凹腔内而不会与夹盘表面或者夹盘凹腔的边缘发生碰撞；以及从在该平面内的平移确定中来确定衬底相对于凹腔的偏移。
在本发明的一个实施例中，确定衬底应当平移多大的程度包括使衬底在销上在该平面内相对于夹盘平移，使夹盘在该平面内相对于衬底或销或这两者平移，直到衬底的底座部分可配合到凹腔中为止。
在本发明的一个实施例中，在夹盘销上装载衬底通过衬底输送器来进行。
该方法还包括校准衬底输送器以将该偏移考虑在内。
在本发明的一个实施例中，校准衬底输送器包括将衬底输送器对衬底的定位改变一定的量，从而校正该偏移，使得后续定位的衬底基本上处于凹腔的中心。
在本发明的一个实施例中，校准衬底输送器包括校正衬底的定位，使得后续定位的衬底的间隙在凹腔中同等地宽。
本发明的另一方面是提供一种光刻投影装置。该光刻投影装置包括构造成可固定图案形成装置的支撑结构。该图案形成装置构造成可按照所需的图案来使辐射光束具备一定的图案。该光刻装置还包括构造成可固定衬底的衬底台。该衬底台具有用于容纳衬底的凹腔。该光刻装置具有投影系统，其构造成可将图案化光束投射到衬底的目标部分上。该光刻装置还包括液体供给系统，其构造成可在投影系统与衬底之间的空间内提供液体，图案化光束可穿过该液体而投射，还包括构造成可测量衬底位置的传感器、构造成可测量设置在凹腔内的衬底边缘与凹腔边缘之间的间隙的传感器，或者是构造成可测量该位置以及该间隙的传感器。该光刻装置还包括与传感器连通的衬底输送系统，其构造成可将衬底定位在凹腔内，使得衬底边缘与凹腔边缘之间的间隙在凹腔内是大致均匀的。
附图说明
下面将仅通过示例的方式并参考示意性附图来介绍本发明的实施例，在附图中对应的标号表示对应的部分，其中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的光刻装置；
图2和3显示了用于光刻投影装置的液体供给系统；
图4显示了用于光刻投影装置的另一液体供给系统；
图5显示了用于光刻投影装置的另外一个液体供给系统；
图6显示了与根据本发明一个实施例的衬底和衬底台相关的图5所示的液体供给系统；
图7显示了根据本发明一个实施例的具有衬底设于其中的凹腔的衬底台；
图8显示了根据本发明一个实施例的衬底设于衬底台凹腔中并且衬底并未相对于凹腔对中的状态；
图9显示了根据本发明一个实施例的带有设置在衬底台凹腔中的对准标记的衬底以及具有基准标记的衬底台；
图10显示了根据本发明一个实施例的设置在凹腔中的衬底以及在不同位置处的衬底边缘与凹腔边缘之间的间隙；
图11显示了根据本发明一个实施例的衬底由一个或多个销夹持在凹腔开口之上的状态。
具体实施方式
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括：
构造成可调节辐射光束PB(例如UV辐射或DUV辐射)的照明系统(照明器)IL；
构造成可支撑图案形成装置(例如掩模)MA的支撑结构(例如掩模台)MT，其与构造成可按照一定参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
构造成可固定衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W的衬底台(例如晶片台)WT，其与构造成可按照一定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
构造成可将由图案形成装置MA施加给投影光束PB的图案投射在衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上的投影系统(例如折射型投影透镜系统)PL。
该照明系统可包括用于对辐射进行引导、成形或控制的多种类型的光学部件，例如折射式、反射式、磁式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件或其任意组合。
支撑结构支撑即承受了图案形成装置的重量。它以一定的方式固定住图案形成装置，这种方式取决于图案形成装置的定向、光刻装置的设计以及其它条件，例如图案形成装置是否保持在真空环境下。支撑结构可使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来固定住图案形成装置。支撑结构例如可为框架或台，其可根据要求为固定的或可动的。支撑结构可保证图案形成装置可例如相对于投影系统处于所需的位置。用语“分划板”或“掩模”在本文中的任何使用可被视为与更通用的用语“图案形成装置”具有相同的含义。
这里所用的用语“图案形成装置”应被广义地解释为可用于为辐射光束的横截面施加一定图案以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应当注意的是，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，那么施加于辐射光束中的图案可以不精确地对应于衬底目标部分中的所需图案。一般来说，施加于辐射光束中的图案将对应于待形成在目标部分内的器件如集成电路中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的例子包括掩模、可编程的镜阵列和可编程的LCD面板。掩模在光刻领域中是众所周知的，其包括例如二元型、交变相移型和衰减相移型等掩模类型，还包括各种混合式掩模类型。可编程镜阵列的一个例子采用微型镜的矩阵设置，各镜子可单独地倾斜以沿不同方向反射所入射的辐射光束。倾斜镜在被镜矩阵所反射的辐射光束中施加了图案。
这里所用的用语“投影系统”应被广义地理解为包括各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、电磁式和静电式光学系统或其任意组合，这例如应根据所用的曝光辐射或其它因素如使用浸液或使用真空的情况来适当地确定。用语“投影透镜”在本文中的任何使用均应被视为与更通用的用语“投影系统”具有相同的含义。
如这里所述，此装置为透射型(例如采用了透射掩模)。或者，此装置也可以是反射型(例如采用了如上所述类型的可编程镜阵列，或者采用了反射掩模)。
光刻装置可以是具有两个(双级)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的那种类型。在这种“多级”式机器中，附加的台可以并联地使用，或者可在一个或多个台上进行预备步骤而将一个或多个其它的台用于曝光。
参见图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是单独的实体，例如在辐射源为准分子激光器时。在这种情况下，辐射源不应被视为形成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束传送系统BD从源SO传递到照明器IL中，光束传送系统BD例如包括适当的引导镜和/或光束扩展器。在其它情况下，该源可以是光刻装置的一个整体部分，例如在该源为水银灯时。源SO和照明器IL及光束传送系统BD(如果需要的话)一起可称为辐射系统。
照明器IL可包括调节装置AD，其用于调节辐射光束的角强度分布。通常来说，至少可以调节照明器的光瞳面内的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。另外，照明器IL通常包括各种其它的器件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器用来调节辐射光束，以使其在其横截面上具有所需的均匀性和强度分布。
投影光束PB入射在固定于支撑结构(例如掩模台MT)上的图案形成装置(例如掩模MA)上，并通过该图案形成装置而图案化。在穿过掩模MA后，投影光束PB通过投影系统PL，其将光束聚焦在衬底W的目标部分C上。如下将详述的浸罩IH将浸液提供到投影系统PL的最后元件与衬底W之间的空间内。
借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉仪、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可精确地移动，以便例如将不同的目标部分C定位在辐射光束PB的路径中。类似地，可用第一定位装置PM和另一位置传感器(在图1中未明确示出)来相对于辐射光束PB的路径对掩模MA进行精确的定位，例如在将掩模MA从掩模库中机械式地重新取出之后或者在扫描过程中。通常来说，借助于形成为第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可实现掩模台MT的运动。类似的，采用形成为第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块，可实现衬底台WT的运动。在采用步进器的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可只与短行程致动器相连，或被固定住。掩模MA和衬底W可采用掩模对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。虽然衬底对准标记显示为占据了专用目标部分，然而它们可位于目标部分之间的空间内(它们称为划线片对准标记)。
类似的，在掩模MA上设置了超过一个管芯的情况下，掩模对准标记可位于管芯之间。
所述装置可用于至少一种下述模式中：
1.在步进模式中，掩模台MT和衬底台WT基本上保持静止，而施加到投影光束上的整个图案被一次性投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT，使得不同的目标部分C被曝光。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单次静态曝光中所成像的目标部分C的大小。
2.在扫描模式中，掩模台MT和衬底台WT被同步地扫描，同时施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上(即单次动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向由投影系统PS的放大(缩小)和图像倒转特性来确定。在扫描模式中，曝光区域的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的宽度(非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(扫描方向上)。
3.在另一模式中，掩模台MT基本上固定地夹持了可编程的图案形成装置，而衬底台WT在施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上时产生运动或扫描。在这种模式中通常采用了脉冲辐射源，可编程的图案形成装置根据需要在衬底台WT的各次运动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间进行更新。这种操作模式可容易地应用于采用了可编程的图案形成装置、例如上述类型的可编程镜阵列的无掩模式光刻技术。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的使用模式。
在图4中显示了具有局部化液体供给系统的另一浸入式光刻解决方案。液体经由位于投影系统PL两侧上的两个槽式入口IN来供给，并经由设置在入口IN的径向外侧的多个分散出口OUT来除去。入口IN和出口OUT设置在一块板中，在该板的中心设有孔，投影光束经由该孔来投射。液体经由位于投影系统PL一侧上的一个槽式入口IN来供给，并经由设置在投影系统PL另一侧上的多个分散出口OUT来除去，这便导致了投影系统PL和衬底W之间的液体的薄膜式流动。选择使用入口IN和出口OUT的哪种组合取决于衬底W的运动方向(入口IN和出口OUT的另一种组合被停用)。
已经提出的具有局部化液体供给系统的另一浸入式光刻解决方案是提供带有密封件的液体供给系统，该密封件沿着投影系统的最后元件与衬底台之间的空间的至少一部分边界而延伸。这种解决方案显示于图5中。虽然在Z方向(光轴方向)上可能存在一些相对运动，然而密封件在XY平面内相对于投影系统基本上静止。在密封件和衬底表面之间形成了密封。
参见图5，储槽10形成了与投影系统成像区域周围的衬底之间的无接触式密封，使得液体被限制成填充了衬底表面与投影系统最后元件之间的空间。储槽由位于下方且围绕着投影系统PL的最后元件的密封件12形成。液体进入到投影系统下方的空间中并处于密封件1 2内。密封件12稍微延伸到投影系统最后元件之上一点，并且液面上升到最后元件之上，从而提供了液体缓冲。密封件12具有内周边，在一个实施例中，该内周边在上端处紧密地顺应着投影系统或其最后元件的形状，因此例如可以是圆形的。在底部处，该内周边紧密地顺应着成像区域的形状，例如为矩形，但并不一定要如此。
液体通过密封件12的底部与衬底W的表面之间的气封16而被限制在储槽中。气封由气体如空气或合成空气形成，但在一个实施例中它可以是氮气或另一惰性气体，其在压力下经由入口15提供到密封件12与衬底之间的间隙中，并经由第一出口14排出。气体入口15上的过压、第一出口14上的真空度以及间隙的几何形状设置成使得存在有限制了液体的向内高速气流。这种系统公开于美国专利申请No.10/705783中，该申请通过引用整体地结合于本文中。
在衬底的扫描操作期间，由液体所填充的投影系统最后元件与衬底之间的储槽10可能会非常接近衬底W的边缘。为了限制或阻止在曝光衬底边缘时的液体泄漏，衬底设置成使得衬底W的上表面与衬底台(或夹盘)WT处于大致相同的水平，如图6所示。例如，衬底设置在夹盘WT的凹腔或凹穴DP中，因此，衬底的上表面与夹盘处于大致相同的水平。虽然凹腔DP在这里显示为圆形，然而凹腔DP也可以是任何其它的形状。
如图7更具体地显示，由于液体可能会在衬底W的边缘20与凹腔DP的边缘22之间渗出，因此夹盘WT中的凹腔DP的尺寸RD(平面XY内)被选择成与衬底的径向尺寸RW尽可能接近。此外，由于例如在衬底边缘暴露在辐射下时，密封件12的底部与衬底W的表面之间的气封16(如图6所示)可能会悬浮在衬底W的边缘20和凹腔DP的边缘22之间，因此气封可能变得不稳定。因此，出于这一额外的原因，夹盘WT中的凹腔DP的尺寸RD(平面XY内)被选择成与衬底的径向尺寸RW尽可能接近。然而在实践中，凹腔DP的径向尺寸RD制成为比衬底的径向尺寸RW稍大一些，以允许衬底可以进入到凹腔中，并且还有利于衬底的取出。然而与此同时，凹腔的尺寸被选择成可以限制或阻止衬底W的边缘20与夹盘WT中的凹腔DP的边缘22之间的液体泄漏。
在一种实施方式中，在良好对中的衬底W的所有侧面上均形成有衬底W的边缘20与凹腔DP的边缘22之间的间隙G，例如为0.5毫米。然而，例如由于衬底输送器在输送衬底和将衬底定位在夹盘凹腔中的不精确性，衬底可能不会理想地对中，如图8所示。例如，与衬底W的边缘20L相对于凹腔DP的边缘22L而言，衬底W的边缘20R更接近于凹腔DP的边缘22R。换句话说，衬底边缘20L与凹腔边缘22L之间的间隙G1大于衬底边缘20R与凹腔边缘22R之间的间隙G2。在这种情况下，存在着衬底W的中心CS相对于凹腔DP的中心CD的偏移Δ(反之亦然)。在一个实施例中，该偏移是矢量和数值，因为上述偏移可以是偏移矢量的长度。在实践中，最大偏移Δ可以是0.6毫米，并且有0.1毫米的随机偏差。
在传统的光刻投影装置即非浸入式光刻投影装置中，在将衬底布置在夹盘上的期间，不需要校正衬底中心和夹盘中心之间的偏移。衬底W装载并定位在夹盘上，然后将中心之间的偏移(如果在将衬底布置在夹盘上的期间尚未部分地校正的话)校正到衬底本身的所期望位置。
然而，在浸入式光刻投影装置中，衬底W设置在夹盘WT中的凹腔DP内，上述偏移Δ例如可高达0.6毫米。这会导致其中衬底W的一个边缘如边缘20L离凹腔DP的一个边缘如边缘22L多达1.0毫米的情形。一侧上的1.0毫米的这一间隙G1对应于一侧上的0.5毫米的初始间隙G(如果衬底在凹腔内良好地对中)，并带有0.5毫米的偏移Δ。衬底一侧上的1.0毫米的这一间隙G1可能太大，导致液体经由该间隙而渗出，和/或导致悬浮在间隙G1上方的气封不稳定。这在光刻中是非常不希望有的，这是因为这可能需要取出衬底并且清洁衬底和衬底台，这不可避免会拖慢生产进程，或者导致气封的不稳定，这还会引起在保持液体方面的问题。
另外，例如如果偏移Δ为0.6毫米，那么衬底边缘20R会碰到凹腔DP的边缘22R，这是因为如果衬底W良好地对中(Δ＞G)，那么0.6毫米的偏移Δ会大于0.5毫米的假定可用间隙G。在这种情况下，衬底W无法装入到凹腔DP中。由于制造期间衬底W的任何定位误差会导致机器停机，引起生产率下降，因此这种情况也是不希望发生的。
因此，希望确定衬底W在凹腔DP内的偏移Δ，以便可校准衬底输送系统以将该偏移考虑在内，从而防止上述不希望有的情况。如果确定了衬底在凹腔内的偏移并且校准了衬底输送系统以将该偏移考虑在内，那么就可以修改凹腔的尺寸，使得衬底更精确地安装在凹腔内，结果是可以进一步减小间隙。
在一个实施例中，确定衬底中心与凹腔中心之间的间隙的方法是使用比凹腔DP稍小一些的测试衬底W，然后使用正常生产的衬底，以保证衬底输送器可以装载测试衬底W而与偏移的大小无关。例如，测试衬底W的尺寸选择成使得间隙G(例如1.0毫米)大于最大偏移Δ(例如0.6毫米)，即G＞Δmax。在这种情况下，即使偏移为最大值，例如等于0.6毫米，但衬底W仍能设置在凹腔DP内，这是因为0.6毫米的偏移小于1.0毫米的间隙G。衬底输送器装载了测试衬底W，其意图是在凹腔DP内对中(即使这是未知的偏移)。在测试衬底设置在凹腔DP中时，可以进行偏移的确定和校准。
参见图9，在测试衬底W上设有对准标记AM，并且可以确定或以其它方式已知了衬底中心CS相对于测试衬底W上的对准标记AM的位置。例如，相对于测试衬底W的对准标记AM的位置的测试衬底W的中心CS的位置可通过预对准器来测量。预对准器是衬底输送器内的装置，其可根据衬底W上的对准标记的边缘检测信息或光学检测来将衬底对中在衬底输送器坐标内的一定位置。夹盘WT还设有基准标记(即准标)FM，可以确定或以其它方式已知了相对于准标FM的位置的凹腔DP的中心CD的位置。然后，例如通过测量相对于基准标记FM的位置的测试衬底W的对准标记AM的位置(反之亦然)，就可以确定测试衬底W的中心CS与凹腔DP的中心CD之间的偏移Δ。对准标记AM和基准标记FM的位置例如可通过可用的光学系统如干涉仪和光学对准系统来测量。
作为附加或备选，光刻装置可具有对准标记AM和准标FM所应当定位以便适当地对中测试衬底W的名义位置。一旦测试衬底W设置在凹腔DP中，就可以确定对准标记AM和准标FM之间的实际位置，并且从名义位置与实际位置之间的差异中确定偏移Δ。
通过知道测试衬底W的定位中的偏移Δ，就可以校准衬底输送器以将偏移Δ考虑在内。特别是，可以校准衬底输送器的机构的位置，以便针对该偏移来校正衬底由衬底输送器所确定的任何位置。这样，生产衬底在衬底台上的随后定位将正确地对中在凹腔DP。
在另一实施例中，确定衬底中心与凹腔中心之间的偏移Δ的方法是例如将典型的生产衬底W“人工地”设置在凹腔DP中，以便保证衬底W处于凹腔DP中。“人工地”设置指衬底W处于凹腔DP中。这例如可通过操作工人将衬底W放入到凹腔DP中来完成，如果衬底W能够正确地进入到凹腔DP中则通过衬底输送器的正常操作来完成，或者通过衬底输送器的正常操作与随后例如通过衬底输送器对衬底W的位置进行调整的组合以便将衬底W正确地设置在凹腔DP中来完成，或者通过任何其它的手段来完成。
在衬底设置在凹腔DP中时，在围绕着衬底W的多个(至少三个)位置处测量衬底边缘与凹腔DP的边缘之间的间隙G的宽度。这例如可通过使用光学系统如水平传感器来进行。例如，在衬底W设置在凹腔DP中时，使辐射光束扫描过间隙(例如通过移动衬底台WT且同时将光束保持住)，并且测量光束反射中的强度变化。通过测量辐射强度同时使光束在间隙上运动，就可以例如通过位置/位移测量系统(或衬底台WT)来测量间隙的宽度。使用在多个位置处的间隙测量结果，就可以在夹盘的坐标系统内确定衬底W的中心CS。例如，使用间隙宽度、间隙在凹腔DP边缘上的位置以及间隙G的测量结果，就可以确定衬底边缘的位置，从而确定衬底中心的位置。
在一个备选或附加的实施例中，可例如通过使用水平传感器的扫描辐射光束的强度变化和该光束在衬底/衬底台上的入射位置来直接测量多个位置处的衬底W的边缘位置，该入射位置从衬底台位置的干涉仪测量结果中确定。
凹腔DP的中心CD在夹盘坐标系统内的位置可从其它的测量结果中得到，或者由凹腔DP的边缘的测量结果来确定。在知道了衬底中心CS的位置和凹腔中心CD的位置后，可以确定衬底W在凹腔DP中、即在夹盘坐标系统内的夹盘对中偏移。夹盘对中偏移Δ例如可通过计算相对于凹腔DP的中心CD的位置的衬底W的中心CS的位置来确定。
之后，通过使用衬底输送器来将衬底W提供给预对准器，并且用预对准器来测量衬底W的中心CS的位置。预对准器具有位于预对准器坐标系统内的衬底W的名义中心。可以确定预对准器坐标系统内的衬底W的名义中心和测量中心之间的预对准器对中偏移。然后将夹盘坐标系统内的夹盘对中偏移和预对准器坐标系统内的预对准器对中偏移组合起来，计算得出总偏移。校准衬底输送器以将该偏移考虑在内。在衬底输送器的校准期间，校正衬底输送器对衬底的定位即坐标系统，以便将该总偏移考虑在内，使得随后定位在凹腔中的衬底的间隙同等地宽，因此衬底可在凹腔内基本上对中。
夹盘通常设有衬底位移机构，其包括至少一个销。该机构用于将衬底移动到夹盘上，或者使衬底从夹盘上移出。衬底通过衬底输送器而被定位在衬底更换机构或夹盘本身上和/或可从中移开。衬底输送器通常是电动机驱动的机械手，其具有用于携带衬底的叉爪。在浸入式光刻装置中，销设置在夹盘凹腔内，使得衬底可移动到凹腔内和从中移开。
在本发明的一个实施例中，如图11所示，用于确定衬底W的中心与凹腔DP的中心之间的偏移的方法利用衬底输送器将衬底W装在夹盘WT的销上，然后例如通过在Z方向上降下销来移动衬底W，直到衬底W到达夹盘WT中的凹腔DP的开口处为止。衬底移动到其到达夹盘WT中的凹腔DP的开口限制处为止(如图11所示)，从而保证衬底不会与夹盘表面ST或凹腔DP的边缘发生碰撞。虽然在图11中显示了三个销，然而可以理解，可以采用一个或更多个销来固定衬底。一旦衬底W到达开口限制处，就确定衬底W应当在X和/或Y坐标上移动多大的程度，以允许衬底W进入到凹腔DP中而不会与夹盘WT的表面或凹腔DP的边缘发生碰撞。例如可利用对准系统来测量衬底上的标记和夹盘WT上的标记来进行这种确定。如果需要进行平移，那么衬底W可在销上沿X和/或Y方向相对于夹盘WT平移，夹盘WT可沿X和/或Y方向上相对于销或衬底平移，或者进行这两种平移的组合，直到衬底W的底座部分将安装在凹腔DP内为止。用于使衬底W的底座部分安装在凹腔DP内的X和/或Y方向上的平移就是衬底W的中心相对于凹腔DP的偏移Δ。
利用偏移Δ，就可以校准衬底输送器以将该偏移Δ考虑在内。在衬底输送器的校准中，衬底输送器对衬底W的定位改变了偏移Δ，以便对该偏移Δ进行校正，从而使衬底输送器装到夹盘WT上的后续衬底在凹腔DP内对中。结果，后续衬底装载可以正确地定位在销上，以便将衬底居中地定位在凹腔内，而不存在与夹盘表面发生碰撞的可能性。
在欧洲专利申请No.03257072.3中公开了双级或双步浸入式光刻装置的概念。这种装置设有用于支撑衬底的两个台。采用处于第一位置中的台在无浸液的情况下进行调平测量，采用处于第二位置中的台在存在浸液的情况下进行曝光。或者，该装置仅具有一个台。
虽然在本文中具体地参考了IC制造中的光刻装置的使用，然而应当理解，这里所介绍的光刻装置还可具有其它应用，例如集成光学系统、用于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。本领域的技术人员可以理解，在这种替代性应用的上下文中，用语“晶片”或“管芯”在这里的任何使用分别被视为与更通用的用语“衬底”或“目标区域”具有相同的含义。这里所指的衬底可在曝光前或曝光后例如在轨道(一种通常在衬底上施加抗蚀层并对暴露出来的抗蚀层进行显影的工具)或度量和/或检查工具中进行加工。在适当之处，本公开可应用于这些和其它衬底加工工具中。另外，衬底可被不止一次地加工，例如以形成多层IC，因此，这里所用的用语“衬底”也可指已经包含有多层已加工的层的衬底。
这里所用的用语“辐射”和“光束”用于包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如波长为365、248、193、157或126纳米左右)。
用语“透镜”在允许之处可指多种光学部件中的任意一种或其组合，包括折射式和反射式光学部件。
虽然在上文中已经描述了本发明的特定实施例，然而可以理解，本发明可通过不同于上述的方式来实施。例如在适当之处，本发明可采用含有一个或多个描述了上述方法的机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者存储有这种计算机程序的数据存储介质(如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
本发明可应用于任何浸入式光刻装置，尤其是但非唯一地用于上述那些类型。根据所需的性质和所用的曝光辐射的波长，在该装置中使用的浸液可具有不同的组分。对于193纳米的曝光波长来说，可以采用超纯水或水基组分，为此，浸液有时称为水，也可以使用与水有关的用语，例如亲水性、疏水性、湿度等。
这些描述是示例性而非限制性的。因此，对本领域的技术人员来说很明显，在不脱离下述权利要求的范围的前提下，可以对本发明进行修改。

Claims (8)

1.一种用于确定衬底的中心与夹盘中的凹腔的中心之间的偏移的方法，包括：
为凹腔提供测试衬底，所述测试衬底的尺寸小于所述凹腔的尺寸；
在所述测试衬底处于所述凹腔中时测量所述测试衬底的对准标记的位置，测量所述测试衬底的对准标记的位置包括测量所述对准标记相对于所述夹盘的基准标记的位置；和
确定相对于所述夹盘基准标记位置的所述凹腔中心位置；和
确定相对于所述测试衬底对准标记位置的所述测试衬底中心位置
从所述对准标记的位置中确定所述衬底中心与所述凹腔中心之间的偏移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述测试衬底提供给凹腔包括采用衬底输送器来将所述测试衬底装入到所述凹腔中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述测试衬底的中心的位置通过预对准器来进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试衬底的尺寸设置成当所述测试衬底处于所述凹腔中时，所述测试衬底的边缘与所述凹腔的边缘之间的间隙大于最大偏移。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述测试衬底的对准标记的位置通过光学系统来进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光学系统包括干涉仪和光学对准系统。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括校准衬底输送器以将所述偏移考虑在内。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，校准衬底输送器包括使所述衬底输送器对衬底的定位发生变化以校正所述偏移，使得由所述衬底输送器提供给所述凹腔的后续衬底在所述凹腔内基本上对中。
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