專利名稱：光刻設(shè)備、器件制造方法及施加圖案至襯底的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備和一種制造器件的方法。本發(fā)明還涉及一種將來自圖案 形成裝置的圖案施加到襯底上的方法，并涉及一種用于控制光刻設(shè)備以實施這樣的方法的 步驟的計算機(jī)程序產(chǎn)品。本發(fā)明尤其關(guān)于用于精確地相對于圖案形成裝置上的對準(zhǔn)標(biāo)記的 投影圖像來對準(zhǔn)襯底臺的過程和設(shè)備。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上(通常應(yīng)用到所述襯底的目標(biāo)部分上) 的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地 稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案?？梢?將該圖案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個 管芯)上。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述襯底上設(shè)置的輻射敏感材料(抗蝕 劑)層上。通常，單個襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備 包括所謂步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每 一個目標(biāo)部分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向) 掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描所述襯底來輻射每一個目 標(biāo)部分。還可以通過將所述圖案壓印到所述襯底上，而將所述圖案從所述圖案形成裝置轉(zhuǎn) 移到所述襯底上。無論采用何種類型的設(shè)備，圖案在襯底上的精確放置都是用于減小電路部件和可 以由光刻術(shù)制造的其它產(chǎn)品的尺寸的一個主要挑戰(zhàn)。尤其是，精確地測量在已經(jīng)被安放的 襯底上的特征的挑戰(zhàn)是能夠在重疊中足夠精確地定位連續(xù)的特征層、從而以高產(chǎn)率制造工 作器件的關(guān)鍵步驟。在當(dāng)今的亞微米半導(dǎo)體器件中，所謂重疊必須在幾十納米內(nèi)實現(xiàn)，在大 多數(shù)臨界層中減小至幾納米。因此，現(xiàn)代光刻設(shè)備涉及在實際曝光或另外地在目標(biāo)位置圖案化襯底的步驟之前 的多方面的測量操作。這些操作是耗費時間的，限制了光刻設(shè)備的生產(chǎn)量，且因此增加了半 導(dǎo)體或其它產(chǎn)品的單位成本。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)采取各種步驟來減緩這些延遲。例如，一 種布置提供了雙晶片臺，使得可以將兩個晶片同時裝載到機(jī)器中。在第一晶片在曝光站中 進(jìn)行曝光的同時，第二晶片進(jìn)行測量過程，以建立精確的“晶片柵格”和高度分布圖。設(shè)計 所述設(shè)備，使得可以在不會使得所述測量結(jié)果無效的情況下交換臺，從而減小了每一晶片 的總循環(huán)時間。也可以采用并行地處理測量和曝光步驟的其它技術(shù)。典型地用作用于解釋許多其它測量的基準(zhǔn)(datum)的一種測量任務(wù)是圖像對準(zhǔn) 測量，通過所述圖像對準(zhǔn)測量可以由直接地或間接地耦合至襯底支撐件的傳感器來獲取由 圖案形成裝置自身投影的圖案。這些傳感器與在三維上測量襯底臺的相對位置移動的傳 感器一起提供基準(zhǔn)水平位置，通過該基準(zhǔn)水平位置可以將其它測量用于精確地在X和Y方 向上以及還在Z(聚焦)方向上放置襯底的期望部分。這些基準(zhǔn)水平位置的精度和可重復(fù) 性，不論是單獨地或是在多個測量的統(tǒng)計組合中，是圖案化位置和聚焦的總的精度的限制因素。已知的圖像對準(zhǔn)傳感器包括相對于襯底臺固定的(對于圖像對準(zhǔn)測量的持續(xù)時 間至少是固定的)傳感器。襯底臺的定位子系統(tǒng)用于移動臺，以便通過被投影的輻射場在 X、Y和Z方向上掃描傳感器。通過以X、Y和Z的各種值來解釋傳感器信號的測量強(qiáng)度，根 據(jù)定位子系統(tǒng)的適合的坐標(biāo)系統(tǒng)，導(dǎo)出投影圖像的實際位置。在尋求增加這樣的系統(tǒng)的精度時，遇到了各種障礙。首先，用于圖像對準(zhǔn)的掃描運 動不可避免地導(dǎo)致振動，因此導(dǎo)致圖像對準(zhǔn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。通過減小掃描速度來減小振動 將使測量延遲，且可能影響整個生產(chǎn)率(生產(chǎn)量)。此外，晶片臺的定位子系統(tǒng)對于圖像對 準(zhǔn)掃描操作是非優(yōu)化的，而對于曝光操作是優(yōu)化的。在圖像對準(zhǔn)掃描期間的產(chǎn)生的定位不 準(zhǔn)確可能導(dǎo)致被投影的圖像的不均勻的采樣。雖然這些誤差已經(jīng)在當(dāng)前這代產(chǎn)品的容許度內(nèi)，但是隨著制造商向達(dá)到越來越高 的位置精度水平的目標(biāo)而努力，任何誤差源都將變得顯著。測量速度也是提高生產(chǎn)量的一 個關(guān)鍵，同時設(shè)備的成本也是一個因素。
發(fā)明內(nèi)容
因此，期望減輕光刻設(shè)備中的另外的測量開銷和/或測量和定位誤差。尤其期望 的是提高投影圖像測量的性能和/或速度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備被布置以將圖案從 圖案形成裝置投影到襯底上，所述設(shè)備包括圖案化子系統(tǒng)，用于接收所述圖案形成裝置和將所述圖案投影到保持在圖案化位 置處的襯底；襯底支撐件，用于在施加所述圖案的同時，保持所述襯底；至少一個定位子系統(tǒng)，用于彼此相對地移動所述襯底支撐件、所述圖案化子系統(tǒng) 和所述圖案形成裝置，使得所述圖案在所述襯底上的精確地已知的位置處被施加；和測量子系統(tǒng)，用于測量所述襯底相對于所述圖案化位置的位置，和用于將所述測 量結(jié)果供給至所述定位子系統(tǒng)，其中，所述測量子系統(tǒng)包括用于接收從對準(zhǔn)標(biāo)記投影的輻射的至少一個傳感器， 所述傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記被設(shè)置成其中一個與所述圖案形成裝置關(guān)聯(lián)而另一個與所述襯底 支撐件關(guān)聯(lián)；和處理器，所述處理器用于接收和處理來自所述傳感器的信號，以求解所述投 影對準(zhǔn)標(biāo)記中的空間信息，用于建立用于測量在所述襯底支撐件和所述圖案化位置之間的 位置關(guān)系的參考，其中所述傳感器和所述處理器能夠在保持所述襯底支撐件和圖案形成裝 置彼此靜止的同時，操作用于執(zhí)行建立所述參考位置的至少最終步驟。一種用于實施根據(jù)本發(fā)明的這一方面的所述設(shè)備的可選方案是，提供分離的致動 器，用于相對于襯底支撐件或圖案形成裝置移動所述傳感器。根據(jù)其它的實施例，所述傳感器包括光電/光子探測器元件的陣列和信號處理 器，所述光電/光子探測器元件的陣列在至少一個維度上分離，所述信號處理器用于通過 組合用于表示在投影對準(zhǔn)標(biāo)記落到陣列上時由陣列的獨立的元件所測量的輻射強(qiáng)度的信 號，以在至少一個維度上精確地計算所述參考位置。根據(jù)一些實施例，所述處理器被布置以根據(jù)來自對準(zhǔn)標(biāo)記的分別不同的光程在不同的元件之間進(jìn)行區(qū)別，從而計算在平行于投影系統(tǒng)的光軸的維度(Z)上的參考位置。在 光學(xué)光刻術(shù)的情形中，通過使用與投影設(shè)置在圖案形成裝置上的產(chǎn)品圖案相同的投影系統(tǒng) 和照射，可以將對準(zhǔn)標(biāo)記投影到傳感器(S)。這一方法，雖然嚴(yán)格地講是可選的，但是是便利 的且使得測量計算準(zhǔn)確和簡化，而其它實施方式是可行的。在壓印光刻術(shù)的情形中，產(chǎn)品圖案被更加直接地施加，且未被光學(xué)地投影。不過仍 然可以在圖案形成裝置或其支撐結(jié)構(gòu)和襯底或其支撐結(jié)構(gòu)之間設(shè)置對準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)投影。 在原理上，被應(yīng)用至壓印光刻術(shù)的本發(fā)明的實施例可能涉及圖案形成裝置上的傳感器和從 襯底支撐件或相關(guān)的元件投影至傳感器的標(biāo)記。雖然對準(zhǔn)標(biāo)記和傳感器之間的直接投影在下述的實施例中被顯示和描述，但是設(shè) 想了修改，在該修改的實施例中，由于一些原因，對準(zhǔn)標(biāo)記的投影在襯底支撐件和圖案形成 裝置或其支撐件中的一個或另一個處被反射，且傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記都位于投影光學(xué)系統(tǒng)的 同一側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括將圖案從圖案形成裝置投影到襯底上的 過程的器件制造方法，所述方法包括提供圖案化子系統(tǒng)，用于接收所述圖案形成裝置和施加所述圖案至保持在圖案化 位置處的所述襯底的一部分；將所述襯底保持在襯底支撐件上；測量所述襯底相對于所述圖案化位置的位置；在使用所述測量步驟的結(jié)果的同時，操作所述圖案化子系統(tǒng)，從而以移動的次序 彼此相對地定位所述襯底支撐件、所述圖案化子系統(tǒng)和所述圖案形成裝置，使得所述圖案 被施加到所述襯底的多個期望的部分處；和根據(jù)所述施加的圖案來處理所述襯底，以形成產(chǎn)品特征，其中所述測量步驟包括以下預(yù)備步驟(i)使用傳感器接收從對準(zhǔn)標(biāo)記投影的輻 射，和(ii)處理來自所述傳感器的信號，以求解在所述投影對準(zhǔn)標(biāo)記上的空間信息，用于 在所述至少一個維度上建立用于測量在所述襯底支撐件和所述圖案化位置之間的位置關(guān) 系的參考，其中所述傳感器和所述測量子系統(tǒng)被設(shè)置成在所述襯底支撐件和圖案形成裝置 彼此保持靜止的同時，執(zhí)行建立所述參考位置的至少最終的步驟。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于控制光刻設(shè)備的 一個或更多的機(jī)器可讀指令的序列，所述指令適于控制如在上文的本發(fā)明的任何方面中所 述的方法的測量和定位步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員將通過下文討論的示例性實施例的思考，理解本發(fā)明的這些和其 它特征以及優(yōu)點。
現(xiàn)在參照隨附的示意性附圖，僅以舉例的方式，描述本發(fā)明的實施例，其中，在附 圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，且其中圖1描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設(shè)備；圖2是圖1的設(shè)備中的襯底臺和襯底的平面示意圖，顯示用在本發(fā)明的一個實施 例中的對準(zhǔn)標(biāo)記和傳感器；
圖3A至圖3C顯示使用圖2的襯底臺的已知的對準(zhǔn)過程中的步驟；圖4顯示在圖3C中顯示的步驟中的圖像對準(zhǔn)傳感器的操作原理；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例使用的圖案形成裝置上的新的圖像對準(zhǔn)標(biāo)記 的布置和結(jié)構(gòu)；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的具有新的圖像對準(zhǔn)傳感器的修改后的設(shè)備；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像對準(zhǔn)傳感器的操作原理；圖8、9和10顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的圖像對準(zhǔn)傳感器的各種形式和操作原理；圖11和12顯示包含Z方向測量的圖8-10的實施例的修改；圖13顯示包含Z方向測量的傳感器的第二例子；圖14顯示在本發(fā)明的實施例中使用的傳感器結(jié)構(gòu)的兩種變形；圖15顯示一種可替代的實施例，其中通過修改的圖案形成裝置而不是修改的傳 感器來實施Z方向測量；圖16顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖像對準(zhǔn)標(biāo)記和圖像對準(zhǔn)傳感器的結(jié)構(gòu)和原理；圖17顯示對于一個傳感器塊中的不同的軸的傳感器的設(shè)置；圖18顯示組合的多軸傳感器；和圖19顯示用于實施圖4-16的測量和曝光過程的計算機(jī)系統(tǒng)硬件。
具體實施例方式圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備包括-照射系統(tǒng)(照射器)IL，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B(例如，紫外(UV)輻射或極紫外 (EUV)輻射)；-支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并與配 置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；-襯底臺(例如晶片臺)WT，構(gòu)造用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并 與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和-投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，所述投影系統(tǒng)PS配置用于將由圖案 形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C (例如包括一根或多根管芯) 上。所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁 型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。所述支撐結(jié)構(gòu)MT支撐圖案形成裝置，即承載圖案形成裝置的重量。支撐結(jié)構(gòu)MT 以依賴于圖案形成裝置的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環(huán) 境中等其它條件的方式保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以采用機(jī)械的、真空的、靜 電的或其它夾持技術(shù)來保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以是框架或臺，例如，其可 以根據(jù)需要成為固定的或可移動的。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以確保圖案形成裝置位于所需的 位置上(例如相對于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語“掩模板”或“掩?！倍伎梢哉J(rèn)為 與更上位的術(shù)語“圖案形成裝置”同義。
這里所使用的術(shù)語“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在 輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意， 被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo)部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖 案包括相移特征或所謂輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器 件中的特定的功能層相對應(yīng)，例如集成電路。圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編 程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術(shù)中是公知的，并且包括諸如 二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩 模類型。可編程反射鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨立地 傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡 矩陣反射的輻射束。這里使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)該廣義地解釋為包括任意類型的投影系統(tǒng)，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使 用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 里使用的術(shù)語“投影透鏡”可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述設(shè)備 可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射鏡陣列，或采用反射式掩模)。所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更多的掩模 臺)的類型。在這種“多臺”機(jī)器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在一個或更多個臺 上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時，將一個或更多個其它臺用于曝光。此處公開的發(fā)明可應(yīng)用在單臺 設(shè)備和多臺設(shè)備中。光刻設(shè)備還可以是至少一部分襯底可以被折射率相對高的液體(例如水)覆蓋、 以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空間的類型。浸沒液體還可以被施加至光刻設(shè)備中的其它 空間，例如在掩模和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領(lǐng)域中是 公知的。如在此處所使用的術(shù)語“浸沒”并不意味著諸如襯底等結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，而 是僅僅意味著在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源SO和所述光刻設(shè) 備可以是分立的實體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源考慮 成形成光刻設(shè)備的一部分，并且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞系 統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源SO可 以是所述光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源是汞燈時)?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器 IL、以及如果需要時設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(tǒng)。所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器AD。通常，可 以對所述照射器的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別 稱為σ-外部和ο-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件，例如 積分器IN和聚光器CO。可以將所述照射器用于調(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需 的均勻性和強(qiáng)度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺MT)上的所述圖案形成裝置 (例如，掩模MA)上，并且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后，所述8輻射束B通過投影系統(tǒng)PS，所述投影系統(tǒng)PS將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。 通過第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感器)的 幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位于所述輻射束B的 路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機(jī)械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝 置PM和另一個位置傳感器(圖1中未明確示出)用于相對于所述輻射束B的路徑精確地 定位掩模MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗定位) 和短行程模塊(精定位)的幫助來實現(xiàn)掩模臺MT的移動。類似地，可以采用形成所述第二 定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進(jìn)機(jī) 的情況下(與掃描器相反)，所述掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的。 可以使用掩模對準(zhǔn)標(biāo)記Ml、M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記Pl、P2來對準(zhǔn)掩模MA和襯底W。盡管所示 的襯底對準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是它們可以位于目標(biāo)部分之間的空間(這些公知 為劃線對齊標(biāo)記)中。類似地，在將多于一個的管芯設(shè)置在掩模MA上的情況下，所述掩模 對準(zhǔn)標(biāo)記可以位于所述管芯之間。可以將所述設(shè)備用于以下模式中的至少一種中1.在步進(jìn)模式中，在將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止的同時，將賦予所 述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底 臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場的 最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進(jìn)行掃描的同時，將賦予所述 輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上(S卩，單一的動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的 速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描 模式中，曝光場的最大尺寸限制了單一動態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)， 而所述掃描運動的長度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一種模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT保持為基本靜 止，并且在對所述襯底臺WT進(jìn)行移動或掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo) 部分C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動之后、 或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模 式可易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的 無掩模光刻術(shù)中。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。圖2示意性地示出了在圖1的光刻設(shè)備中示出的襯底臺WT的布置，其中襯底臺 WT設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖像傳感器。在襯底臺WT中，設(shè)置了兩個圖像傳感 器IASl和IAS2。所述圖像傳感器可以用于通過穿過標(biāo)記的“空間圖像”來掃描圖像傳感器 IASl和IAS2，以確定圖案(例如物體標(biāo)記)在掩模MA上的空間圖像的位置，如下文所述。 對準(zhǔn)標(biāo)記Pl至P4也分布在襯底本身上。術(shù)語“空間圖像”在這種情形中用于表示圖案化的輻射場，一旦襯底或其它的目標(biāo) 存在，所述圖案化的輻射場將形成實像。所述輻射場的特征根據(jù)投影系統(tǒng)的圖案和分辨能 力在X和Y方向上具有位置和范圍，且根據(jù)投影系統(tǒng)的聚焦位置和焦深具有高度和垂直范 圍。整個過程的目的是在抗蝕劑層的器件圖案或其它目標(biāo)的曝光期間精確地在x、Y和Z方向上定位器件圖案的空間圖像。圖3A至3C示出在使用圖像對準(zhǔn)傳感器IAS1、IAS2的對準(zhǔn)過程中的步驟。除了與 圖1和圖2中標(biāo)記基本上相同的部件之外，對準(zhǔn)傳感器300被設(shè)置以在襯底W和/或襯底臺 WT的方向上引導(dǎo)對準(zhǔn)輻射束302。在圖3A顯示的操作階段，傳感器300探測被反射時的輻 射束302的性質(zhì)，用于探測傳感器300與襯底上的圖案(諸如P1-P4)的對準(zhǔn)。如圖所 示，由傳感器IF(圖1中顯示的)精確測量的襯底臺WT的移動可以使得輻射束302的對準(zhǔn) 也針對在襯底臺上的對準(zhǔn)標(biāo)記304進(jìn)行。標(biāo)記304相對于圖像傳感器IAS1、IAS2等精確設(shè) 置，例如該標(biāo)記304是與容納傳感器的塊相同的塊上的標(biāo)記。另外地，如圖3C所示，襯底臺 WT可以被移動使得圖像傳感器IAS1、IAS2等到達(dá)到空間圖像310的位置上，所述空間圖像 310是經(jīng)過投影系統(tǒng)PS的標(biāo)記(諸如掩模MA上的標(biāo)記Ml)的投影。隨著空間圖像310在 襯底臺WT的平移移動期間被傳感器IAS1、IAS2接收，電子系統(tǒng)312探測該空間圖像310的 性質(zhì)，從而以全部的自由度的方式對精確位置進(jìn)行定位，在該精確位置處，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記Ml 在優(yōu)化的對準(zhǔn)(X-Y)和優(yōu)化的焦距(Z)的情況下投影到傳感器IASl上。通過圖像傳感器IASl和IAS2的方式，當(dāng)它們在襯底臺上的位置完全已知時，可以 確定掩模MA上的圖案的空間圖像相對于襯底臺WT的相對位置。襯底臺WT可以設(shè)置有包 括襯底標(biāo)記的襯底W，例如如圖2中示出的襯底標(biāo)記PI、P2、P3、P4。對準(zhǔn)傳感器302與位 置傳感器IF協(xié)同操作，可以獲得襯底標(biāo)記P1、P2、P3、P4的相對位置?？梢酝ㄟ^圖3A和 中示出的對準(zhǔn)傳感器步驟來獲得襯底標(biāo)記PI、P2、P3、P4的相對位置的知識。可以用圖像 傳感器IAS1、IAS2(圖3C)在預(yù)備步驟中獲得的信息推斷出掩模MA上的物體標(biāo)記的圖像相 對于晶片臺WT的相對位置。這些數(shù)據(jù)允許以大的精確度將襯底W設(shè)置在相對于掩模MA的 投影圖像的任何期望的位置上。必須理解，除了兩個圖像傳感器IASl和IAS2之外，可以設(shè)置更多或更少的圖像傳 感器，例如一個或三個。這些傳感器和相關(guān)的電子裝置的形式對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已 知的，且將不再詳細(xì)地描述。對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的可替代的形式是可行的，且在本發(fā)明的范圍內(nèi)是有 用的。倘若可以確定它們的相對位置，圖像對準(zhǔn)傳感器IAS1、IAS2可以被安裝在與承載襯 底的臺WT分離的支撐件上。圖4示出了在上述的已知設(shè)備中的圖像對準(zhǔn)傳感器IASl和IAS2的操作原理。在 已知的設(shè)備中，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記Ml包括在照射圖案中的成組的亮線，其中的一些亮線在X方 向上延伸，并且由此產(chǎn)生Y位置信息，另外的亮線在Y方向上延伸且產(chǎn)生X位置信息。在下 述的例子中，將僅描述在這些方向中的一個方向上的測量的細(xì)節(jié)，應(yīng)當(dāng)理解可以同樣地測 量其它方向。在一個單元中可以組合X和Y兩個方向的傳感器，在原理上可以組合所述標(biāo) 記。成45度的成組的標(biāo)記可以被設(shè)想，以獲取混合的X和Y信號。然而，為了簡便起見，期望將并排地處理X和Y方向，或者是順序地或者是并行地。 還應(yīng)當(dāng)理解，實際的實施例將涉及下述處理步驟(i)使得傳感器處于投影標(biāo)記的大體位 置，(ii)執(zhí)行一個或更多的粗對準(zhǔn)測量，和(iii)最終地獲得了精細(xì)測量?？梢栽谶@些不 同階段使用傳感器和/或標(biāo)記的不同步驟和過程、和/或不同的部分。為了便于示出，圖4 實際上示出了在已知的設(shè)備中的粗對準(zhǔn)步驟(ii)，而參考圖5描述的本發(fā)明的實施例進(jìn)一 步尤其涉及精細(xì)測量步驟，在此情況下，精度問題實際上是最尖銳的。圖4中的AIM總體上示出了在名義Z位置的兩側(cè)上具有焦深DOF的空間中的點處聚焦的三條亮線的“空間圖像”(Z方向為圖中的垂直方向)。如所描述的，圖中的水平軸線 可以認(rèn)為是X或Y。在下文將使用符號X/Y。在橫截面圖中由三個橢圓來表示所述亮線，且 具有已知的間距。圖像對準(zhǔn)傳感器400包括容納在主體404(塊或腔)中的光電/光子探 測器402，來自圖案化輻射束的輻射可以通過孔闌406進(jìn)入到主體404中。在這一特定例子 中，孔闌406的數(shù)量為3個，且它們被間隔開，以與掩模對準(zhǔn)標(biāo)記的空間圖像中的三條亮線 的間距相對應(yīng)?？钻@可以被例如通過不透明材料的沉積(例如鉻金屬層408)來定義。在 已知的傳感器中，單個光電二極管402可以接收和有效地整合通過所有三個孔闌和沿著在 Y或X方向上在圖中延伸的線長度所接收到的輻射?？钻@的垂直(Z)位置和空間圖像AIM的Z位置間隔開距離EZ，其表示在Z方向上 的“誤差”。類似地，通過中心亮線的中心的平面412與通過孔闌406的中間的一個的中心 的平面414間隔X/Y方向誤差EX/EY?？梢岳斫猓M(jìn)入主體404的光，以及因此由光電/光 子探測器402輸出的光強(qiáng)度將在空間圖像的三條亮線最大程度地與傳感器400中的孔闌 406對準(zhǔn)且聚焦到其上時，即當(dāng)EZ和EX/EY都是零時，處于最大值。在圖的右手側(cè)處，示意 性地示出了掃描路徑420，所述掃描路徑420在X/Y方向上水平地延伸，且也在Z方向上延 伸多個行程(pass)。所述行程被標(biāo)記為Z0、Z1、Z2等，且通過移動襯底臺WT來完成，傳感 器400被固定地安裝在襯底臺WT上或它被固定地耦合至其上。圖4下部的圖線為由光電/光子探測器402測量的強(qiáng)度隨時間變化的圖。對應(yīng)于 掃描Z0-Z4的時間周期被沿著底部軸線標(biāo)記。在這些行程中的每一個中，可以看到三個獨 立的強(qiáng)度峰，在中心最強(qiáng)峰的兩側(cè)上有兩個較弱的峰。在每一行程中，當(dāng)亮線中的一個或 (在這種情形中)兩個與傳感器400中的孔闌406中的兩個對準(zhǔn)時，較弱的峰出現(xiàn)。這樣的 情形大致對應(yīng)于在圖4的左上部示出的偏置情形。每一行程中的最強(qiáng)的中心峰對應(yīng)于EX/ EY = 0的位置，在該位置處，三個亮線與三個孔闌對準(zhǔn)，允許最大量的輻射入射到光電/光 子探測器402上。在不同的行程之間，可以看到對應(yīng)于行程Z2的強(qiáng)度峰是最高的。因此， 通過簡單的信號處理，由圖軸線上的斑點表示的位置和深度值Z2可以被識別為在X/Y和 Z(聚焦)兩個方向上具有優(yōu)化的對準(zhǔn)的位置。通過跨過不同的Z值繪制最高的峰的曲線， 原理上可以推導(dǎo)出所述掃描之間的所提煉的Z位置。通過將這一最高中心峰的位置與從驅(qū)動襯底臺WT的定位子系統(tǒng)接收的移動信號 相互關(guān)聯(lián)，可以建立基準(zhǔn)，通過所述基準(zhǔn)，在原理上可以獲得襯底臺和襯底W相對于圖案形 成裝置的空間圖像的任何位置。當(dāng)然，可以僅與許多其它的測量結(jié)合來使用該基準(zhǔn)，以獲得在襯底上形成圖案所 需的精度。另一方面，基準(zhǔn)位置的任何不準(zhǔn)確將破壞整個過程的精度。在實際系統(tǒng)中，在圖 4的圖表中示出的過程之后，將采用另外的精細(xì)的掃描過程來精確地識別在X/Y和Z上的 位置，以滿足襯底的器件圖案的曝光所需要的精度。如在引述中所提及的，包括定位子系統(tǒng) PW的電機(jī)和伺服控制器對于這一類型的掃描來說未被優(yōu)化，而對于之后的曝光過程是優(yōu)化 的。因此，可能在精細(xì)掃描過程中產(chǎn)生誤差，所述誤差不能被消除且可能限制用于隨后測量 的基準(zhǔn)的精度。圖像對準(zhǔn)掃描過程花費時間，且這與生產(chǎn)量要求相矛盾。在此處提出了許多方案，以解決這些誤差源和延遲源?？梢员豢紤]的一種類型的 方案是通過自身獨立于襯底臺WT的致動器和/或伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)對圖像對準(zhǔn)傳感器的掃 描。相應(yīng)地，可以設(shè)想傳感器400等被安裝在沿X/Y和/或Z方向被驅(qū)動的子臺上，例如音11圈或壓電電機(jī)，而不是將傳感器400等固定地安裝至襯底臺。光電/光子探測器402可以 保持靜止，同時僅從一側(cè)至一側(cè)地和/或垂直地移動具有孔闌406的不透明層408。還可以 設(shè)想這樣的方案的組合。這樣的方案的一些缺點包括電機(jī)、位置編碼器和需要的伺服電子裝置的額外的重 量以及它們固有的復(fù)雜性和成本。因此，在下文描述的本發(fā)明的實施例中，采用替代的方 案，其中圖像對準(zhǔn)傳感器包括光電/光子探測器和孔闌，所述光電/光子探測器和孔闌相對 于襯底臺WT是完全靜止的，而在X/Y和/或Z方向上被細(xì)分，以完全消除(至少在精細(xì)測 量狀態(tài)中)對掃描移動的需要。傳感器可以描述成“自掃描”，盡管實際上掃描不是它們的 操作的一部分，至少在機(jī)械意義上。靜態(tài)的圖像對準(zhǔn)傳感器圖5示出了圖案形成裝置(掩模版)MA，為了舉例的原因其在器件圖案區(qū)域502外 面具有設(shè)置在其四個角上的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1-M4。標(biāo)記M2的放大視圖(高度示意地)被標(biāo) 記為500。這一標(biāo)記包括一些在X方向上和一些在Y方向上延伸的多個亮線特征。這些被 分別標(biāo)記為MIY和MIX，以表明與Y軸線對準(zhǔn)的所述線MIX提供X位置信息。雖然僅示出 了單個線，但是，如在下文更進(jìn)一步地說明的，可以設(shè)想包括線和/或光柵的各種形式的標(biāo) 記。圖6示出了修改后的設(shè)備，其被示出為僅是對圖1-3C中示出的設(shè)備的簡單修 改。所述修改包括(圖5中顯示的類型的)修改的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記500和替代傳感器IASl/ IAS2/400的修改的圖像對準(zhǔn)傳感器504，如上文所述。傳感器504仍被靜態(tài)地安裝在襯底 臺WT上，且相對于襯底W自身上的標(biāo)記Pl等的位置是精確已知的和/或是可測量的。修改 后的信號處理電路506以及至另外的數(shù)字信號處理器或計算機(jī)600的其連接一起被示出， 具有相關(guān)的儲存器602和其它連接。在局部信號處理電路506和計算機(jī)600之間的任務(wù)的 分配是關(guān)于性能和成本要求以及在移動的臺WT上的重量、質(zhì)量和熱負(fù)載的問題的設(shè)計選 擇問題。第一實施例圖7示出了第一實施例中的這一新設(shè)備的操作的原理。傳感器700關(guān)于X/Y方 向設(shè)置，其具有的不是單個的光電/光子探測器，而是光電/光子探測器元件702的陣列。 這些可以被以與已知的線陣列或方形陣列類型的照相機(jī)傳感器相同的方式集成在襯底704 上。在典型的實施例中，諸如顏色靈敏度等問題不需要優(yōu)先考慮，而諸如產(chǎn)生熱(功率耗 散)的問題在這一應(yīng)用中比在消費者的照相機(jī)裝置中更加突出。光電二極管對在照射和投 影系統(tǒng)中使用的輻射的波長敏感。讀出電路706還可以被集成到襯底704上，用于將來自 探測器元件702的陣列的獨立的強(qiáng)度讀數(shù)發(fā)送至信號處理器708。根據(jù)需要，處理器708示 意性地包括臺上處理電路506和計算機(jī)600。在第一實施例中，處理器708輸出作為當(dāng)前 的Z位置的函數(shù)的X/Y誤差EX/EY的讀數(shù)。關(guān)于后面的實施例，將描述Z分辨率如何被包 含在靜態(tài)的傳感器中，且這些技術(shù)也可以被應(yīng)用在這一實施例中?？商娲兀梢栽赯方向 上以與現(xiàn)有技術(shù)相同的方式執(zhí)行掃描移動，而傳感器僅在X/Y方向上保持靜態(tài)。光電二極管可以直接暴露至環(huán)境，或可以出于光學(xué)目的和/或物理保護(hù)而被層覆 蓋?？钻@柵格可以被設(shè)置以更精確地限定光電敏感區(qū)域的范圍，和/或降低元件之間的串 擾。
在該第一示例中，假定掩模對準(zhǔn)標(biāo)記710以規(guī)則的光柵為特征，從而在投影系統(tǒng) PS的焦平面中產(chǎn)生基本上正弦的條紋圖案。空間圖像AIM的強(qiáng)度分布示意性地由712表 示。當(dāng)光電/光子探測器元件702不移動時，因為它們的有效孔闌在X/Y方向上被獨立地間 隔開，所以每個光電/光子探測器元件702固有地響應(yīng)于強(qiáng)度輪廓712的不同的部分。在 圖的右下處的圖表中，垂直軸線表示了對應(yīng)于系數(shù)i的在每一光電/光子探測器處測量的 強(qiáng)度I(i)。根據(jù)在圖表中被繪制成小方塊的樣本值，且知道強(qiáng)度輪廓是正弦，可以精確地 將測量的樣本擬合成曲線714，圖案相對于傳感器700的光電二極管陣列的精確位置可以 通過處理器708計算出和輸出?？梢岳斫?，因為條紋圖案是周期性的，所以可以報告其它位 置(alias position)。這可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器700的具有足夠精度的粗定位來解 決。如果探測器陣列大于投影光柵，那么可替代的措施可能包括端點探測；可替代地，有限 的光柵具有與正弦強(qiáng)度圖案卷積的包絡(luò)函數(shù)，其可以用于粗位置測量。如已經(jīng)描述的，圖7中示出的簡單的例子僅適合于用于測量在單個Z位置處的X/Y 位置。通過掃描或諸如將在下文描述的其它方式，可以繪制多個正弦曲線，例如標(biāo)記為716 的以點線顯示的曲線。通過對在不同的Z值處的測量樣本值擬合曲線，不論機(jī)械地掃描或 以其它方式，可以識別曲線的最大振幅，所述最大振幅依次示出EZ = 0的位置。不必說，如 果在傳感器700 (或在任何其它的實施例中的傳感器)的有效孔闌平面與襯底臺WT和/或 襯底W上的其它特征之間具有偏移量，那么它們可以被測量且作為偏移量被添加至所述基 準(zhǔn)，用于以已知的關(guān)系精確地定位所有部件。應(yīng)當(dāng)注意，如果獨立的像素探測器702的間距遠(yuǎn)小于當(dāng)前的光柵和圖像對準(zhǔn)傳感 器的間距，則圖7的傳感器700將僅產(chǎn)生比已知的傳感器更高的分辨率。因此，在圖7的實 施例變得比將描述的其它實施例有吸引力之前，可能需要圖像傳感器技術(shù)的改進(jìn)。除了加 熱和功率耗散之外，與在已知的系統(tǒng)中使用的更大的探測器402相比將被考慮的另外問題 是小的光電二極管的不可避免的低信噪比(SNI )。可以通過重復(fù)測量和整合結(jié)果來解決這 些問題，盡管這可能影響測量時間和生產(chǎn)量。第二實施例圖8基于以離散的亮線802的形式而不是周期性光柵的形式產(chǎn)生空間圖像AIM的 標(biāo)記，示出了第二實施例的新傳感器的形式和功能原理。亮線在這一例子中示出為平行于 Y方向延伸，用于獲得X位置信息。如圖7所示，新傳感器800包括靜態(tài)塊(典型地是半導(dǎo) 體襯底)，在其上放置或形成獨立的光電/光子探測器元件804的線陣列。讀出電路806和 處理電路808被設(shè)置，以獲得用于當(dāng)前的Z值的EX/EY測量?？梢钥吹剑綔y器元件804的 陣列被以相對于亮線(Y)軸線的小角度α對準(zhǔn)，而不是橫向于X方向排布。因此，元件804 的線在沿X方向的特定范圍上有效地以非常密的間距分布，而沿著Y方向在相對較大的范 圍上展開，其在亮線802的情形中不包括位置信息。這樣，可以用更大、更加實際且更小噪 聲的探測器元件804獲得在X方向上非常精細(xì)的采樣節(jié)距。圖8(a)中的上圖表通過黑色方塊示出了可由陣列接收的強(qiáng)度的樣本值。在這一 例子中，如標(biāo)記為812示出的，對單個峰進(jìn)行識別和擬合，而不是將測量的樣本擬合成周期 性的正弦曲線。處理器808潛在地以子像素的精度識別這一曲線的峰，以輸出針對Z的當(dāng) 前值的值ΕΧ。如在下面的圖表顯示的，通過掃描或者是通過其它方式，可以對于不同的Z值 獲得多個曲線，值最大的曲線814被選擇以輸出在隨后的測量和最終的曝光過程中用作基CN 102043348 A說明書11/17 頁 準(zhǔn)水平的EX和EZ值。在亮線與線802成直角的情況下，類似地由另一傳感器(未顯示) 和另一標(biāo)記來獲得EY。注意到，如果亮線被定位在元件804的范圍內(nèi)的傳感器800的上方， 則不需要掃描移動，而不引起振動或位置伺服誤差，因此圖像對準(zhǔn)測量結(jié)果的精度僅由傳 感器和處理器的性質(zhì)和其固定在襯底臺WT上的穩(wěn)定性所限制。應(yīng)當(dāng)理解，實際實施例可以使用提供多個亮線802的掩模對準(zhǔn)標(biāo)記。另外，這一實 施例的目的在于，這些線可以非常清楚地彼此分離開，而不是以光柵的方式相互干涉。多個 傳感器800可以設(shè)置有分離的襯底，或探測器元件804的間隔開的線可以跨過單個襯底進(jìn) 行設(shè)置。多個線的設(shè)置可以改善捕獲范圍(提高了粗測量速度)和/或來自元件804的多 個陣列的結(jié)果的統(tǒng)計組合可以用于改善最終結(jié)果中的噪聲抑制和精度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將 容易理解和應(yīng)用實施方式的這些細(xì)節(jié)，且此處將不對該實施例或另外的實施例進(jìn)行具體地 描述和闡示。如已經(jīng)描述的，對于Y方向上的測量(EY)重復(fù)同樣的布置。圖8(b)和(c)分別顯示出在縱向⑴方向和橫向⑴方向上的傳感器800的示 意橫截面細(xì)節(jié)。應(yīng)當(dāng)注意，與平面視圖中示出的整個陣列相比，圖8(b)僅示出少量的元件 804和孔闌。另外，雖然標(biāo)出了 X軸線，但是陣列必然被根據(jù)角度α與偏置軸線對準(zhǔn)，且它 是這一偏置角度，該偏置角度使得空間圖像802碰到一些孔闌和探測器上而不會碰到其它 部件。因此，在這一圖中和下述的類似圖中，標(biāo)號“X”和“Y”應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋成表示方向 X或Y加或減α，除非另外地進(jìn)行了說明。首先參考圖8(b)，以橢圓虛線顯示了亮線802的空間圖像AIM的視圖。獨立的探 測器元件804被定位在襯底主體820的底部，每個探測器元件804位于各個孔闌822下方， 形成在鉻或類似的不透明層824中。進(jìn)入一個孔闌822的輻射和由在鄰近的孔闌下方的元 件804接收的輻射之間的串?dāng)_應(yīng)當(dāng)被最小化。這可以通過將元件804有效地表示成孔闌自 身、通過以比所顯示的近得多的方式將它們定位在它們的孔闌后面、和/或通過在元件之 間設(shè)置不透明的和/或吸收材料的實體屏障來實現(xiàn)。這些措施未被示出，但是都處于本領(lǐng) 域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，可以根據(jù)他們的便利、成本和相對性能來進(jìn)行選擇。圖8(c)顯示如何在將最大化對入射輻射的靈敏度而不劣化測量的精度的情況 下，在一個方向(X/Y)上相對于另一方向(Y/X)使每一探測器元件804和孔闌822加寬。例 如，如果孔闌822在X方向上比亮線輪廓802的最亮峰窄很多，那么由于對入射輻射的不良 利用將導(dǎo)致喪失精度。另一方面，如果孔闌822比亮線802的輻射輪廓中的強(qiáng)度峰寬，那么 因為在輻射利用中沒有增益、SNR等而將喪失空間分辨率。圖9以類似于圖8的形式顯示出傳感器800的修改形式，其中傳感器塊或襯底830 與Y軸線精確對準(zhǔn)(潛在地為了便于制造)，而元件和/或孔闌804/822的陣列以角度α 傾斜地在主體830上分布。信號處理和如圖(9)中的圖表顯示的所獲得的信號與圖8實 施例中的相同，且將不再更詳細(xì)地描述?？梢钥吹揭恍﹨^(qū)別在于參考圖9(b)，我們再次看 到光電/光子探測器元件804盡管在縱向方向(Y)上被細(xì)分和變小，但是對于X方向上的 最大光利用來說是寬的。在圖9(c)顯示的例子中，主體830承載了探測器元件的陣列，所 述探測器元件都被均勻地放置且具有沿著傳感器的長度方向的均勻的寬度。僅在不透明層 824中的孔闌822被印刷/蝕刻，以便漸進(jìn)地步進(jìn)至不同的X位置?？钻@822的大致中心的 一個在這一橫截面中被示出，將錐形的輻射832投射到元件804的中心的一個的中心部分 上。較靠近陣列的開始端的元件例如將接收來自處于偏置位置處的孔闌(在這一橫截面中14未示出)的錐形的輻射834，在前進(jìn)至陣列的另一端時對于另一側(cè)來說是類似的?？梢岳?解，應(yīng)當(dāng)注意確保來自陣列的盡頭處的孔闌的信號不被落在元件804的末端外面的輻射的 損失削弱?？商娲?，對信號讀出可以采用修正輪廓，且通過處理器800對其進(jìn)行處理，以 補(bǔ)償任何這樣的下降。圖10示出了類似于圖9的另外的修改。在此處，使用了同一形式的塊830和同樣 的處理。僅有的區(qū)別在于設(shè)置了單個孔闌條帶822，其貫穿探測器元件804的陣列的長度。 在沿著陣列的每一點處，孔闌壁將具有如標(biāo)記為834的示意性地顯示的傾斜的部分。再次， 包含孔闌的不透明層擬4和探測器元件804之間的接近程度在實際中將比被顯示的尺度靠 近得多，使得元件之間的串?dāng)_被最小化。在這一情形中的術(shù)語“垂直的”并不用于表達(dá)嚴(yán)格 的意義，而是用于表示垂直于襯底平面的方向，該方向通常是光刻系統(tǒng)中的聚焦方向。Z誤差的靜態(tài)測量雖然至此描述的例子已經(jīng)實現(xiàn)了相對于X和/或Y方向的位置測量，但是現(xiàn)在將 描述一些修改的實施例，其允許單個靜態(tài)的傳感器被用于投影的空間圖像AIM的垂直(Z) 對準(zhǔn)的測量，而沒有機(jī)械掃描。雖然在第二實施例的情形中描述了這些修改，但是它們可以 適合于且同樣地應(yīng)用于第一實施例和第三實施例(在下文描述的)。圖11基于圖8的實施例的簡單的修改顯示出Z誤差的該靜態(tài)測量的原理。傳感 器900包括承載光電/光子探測元件904的陣列和讀出電路906的主體920。主體920被 以相對于Y軸線的偏置角度α安裝(在X測量的情形中)，Y軸線平行于由掩模對準(zhǔn)標(biāo)記 投影的亮線902。修改的信號處理器908接收來自讀出電路906的獨立的像素數(shù)據(jù)，且處理所述數(shù) 據(jù)以不僅產(chǎn)生EX值而且產(chǎn)生EZ值。為此目的，如在插圖細(xì)節(jié)中顯示的，像素(光電/光子 探測器元件904)被分派給成固定次序的(或成已知的隨機(jī)的次序的)不同的深度值Ζ1、 Ζ2、Ζ3。實現(xiàn)每一像素不同的深度值的方式是可以以多種方式實現(xiàn)的，如在下文進(jìn)一步地描 述的。設(shè)置的不同的深度值的數(shù)量可以大于或小于三個。目前，應(yīng)當(dāng)完全理解，處理器908 并不是對從光電/光子探測元件904接收的樣本值擬合單個強(qiáng)度曲線，而是使用了每一像 素和深度值Zl、Ζ2、D之間的關(guān)聯(lián)，以將它們作為三個分離的數(shù)據(jù)組來處理，用三角形、空 心矩形和黑色矩形來進(jìn)行符號化表示，如在圖11的底部的圖表中所繪制的。將三個樣本組中的每一組擬合成期望形狀的曲線揭示了標(biāo)記為912-1,912-2和 912-3的三個強(qiáng)度/樣本位置輪廓。如所顯示的，這些曲線分別對應(yīng)于Zl、Ζ2、^3深度值。 因為曲線912-3的峰強(qiáng)度是最高的，所以可以輸出對應(yīng)于的值ΕΖ，以及對應(yīng)于擬合曲線 的峰值的X位置的值X。假如曲線形狀是已知的且對于多個樣本進(jìn)行擬合，那么可以獲得子 像素分辨率。應(yīng)當(dāng)理解，僅在Z方向上的三個值Z1、Z2* D之間提供分辨率時，X方向上 的分辨率在每一數(shù)據(jù)組中至少已經(jīng)被除以3。說到此，基于空間圖像902中的強(qiáng)度分布未被 傾斜但關(guān)于垂直于X軸線的平面對稱的假設(shè)，來自較弱的曲線912-1和912-2的X信息可 以與來自最強(qiáng)的曲線912-3的X信息組合，以提高X位置的精度。此外，雖然未對于Z方向 進(jìn)行繪制，但是也可以在峰的高度之間擬合曲線，也可以在Z維度上獲得比臺階Zl、Ζ2、Ζ3 更精細(xì)的分辨率。注意到，最高峰對應(yīng)于^3，其是可獲得的Z值的極值，而不是中間的一個值，應(yīng)當(dāng) 理解如果從峰值的兩側(cè)獲得樣本，那么將獲得Z值上的更好的確定性。在實際的實施例中，可以具有多于三個水平的Z。無論如何，顯示的測量可以用作粗結(jié)果，襯底臺WT和傳感 器900可以被移動至略微不同的水平，且被固定在那里，同時執(zhí)行測量，在所述測量中，峰 912-2(對于深度U)是三個水平中最高的。再次，因為所述方法在測量期間(至少在精細(xì) 結(jié)果階段)不涉及機(jī)械掃描，所以提高了精度。還可以提高速度。圖12顯示出用于獲得不同的Z值的并行測量的一種技術(shù)，而不移動傳感器900。 如在之前的圖中，圖12(a)顯示出傳感器的一部分的縱向橫截面，而圖12(b)顯示出橫向的 橫截面。如前所述，設(shè)置了一些形式的主體920，其容納了在不透明層924中的孔闌922下 方的獨立的光電/光子探測器元件904。以不同的Z值有效地設(shè)置每一像素的修改是通過 插入具有與環(huán)境折射率不同的另一折射率的不同厚度材料來改變鄰近的孔闌和基準(zhǔn)線940 之間的光程。在折射率是η的情況下，經(jīng)過真實距離dz的光程是η乘以dz。當(dāng)然，不得不 相對于使用的實際輻射波長和可以被設(shè)置用于替代空氣或真空的任何浸沒介質(zhì)(水)的折 射率，來計算光程和折射率。在圖12(a)中并排地顯示出不同的臺階高度，而圖12(b)顯示出在對應(yīng)于水平Z2 的高度處的通過臺階942-2的小的橫截面。其它的臺階高度以虛線表示為942-1和942-3。圖13顯示出具有光電/光子探測器904的多個線的修改的傳感器900。在這一情 形中，每條線具有自己的Z值，例如在深度Z1-Z4處的四條線。獲得結(jié)果EX和EZ的處理僅 是相對于圖11描述的處理的一種形式，適合于每一 Z值的孔闌/探測器被彼此平移一已知 量的情況，尤其是在X方向上平移的情況。因此，在X方向上的特定偏置可以被應(yīng)用至來自 像素的每一不同的線的結(jié)果。可以使用來自具有最強(qiáng)強(qiáng)度的線的EX值，或在它們具有各自 的偏移量時可以將它們?nèi)窟M(jìn)行組合，以獲得滿意的精確的EX值。圖13(b)和(c)顯示跨過傳感器900的四個Z值的實施方式，根據(jù)所述實施方式， 折射材料厚度的“階梯”未沿著傳感器的長度循環(huán)地重復(fù)，而是沿著長度方向是恒定的，在 四個臺階中沿著線C-C’從像素線至像素線前進(jìn)。圖13(c)還示出此時探測器元件904在 橫向方向上以及縱向方向上被細(xì)分。在兩個實施例(圖12、圖13)中，關(guān)于串?dāng)_、分辨率、光 捕獲等的管理的問題，如它們在圖8-10的例子中那樣地應(yīng)用。圖14顯示出在Z方向上產(chǎn)生“階梯”的幾種可替代方案。在圖14(a)和(b)中， 形成光闌922的不透明層被施加到臺階折射材料的頂部上，而不是在它的下面。圖14(b) 還顯示出探測器元件904位于襯底主體950的頂部上、而不是與光闌和折射材料通過主體 材料間隔一距離的例子。作為一種示例，折射材料可以包括蝕刻的玻璃，或它可以包括二氧化硅，諸如可以 通過正常的半導(dǎo)體加工而被集成到光電/光子探測器的頂部上?？梢詰?yīng)用被描述的措施的 許多變形和置換，所有這些措施的目的都是為從一個像素至另一像素賦予不同的光程。除 了階梯結(jié)構(gòu)之外，尤其是在圖13的例子中，更實際的是產(chǎn)生傾斜楔形輪廓。如果所述楔形 的角度是諸如有效地通過棱鏡效應(yīng)使束偏移，那么這可以通過在信號處理中的偏置來進(jìn)行 補(bǔ)償，以獲得真實的X值?？梢钥商娲匾灶A(yù)先布置的Z傾角(被對于圍繞X軸線的旋轉(zhuǎn)， 稱作RX;或?qū)τ趪@Y軸線的旋轉(zhuǎn)，稱作RY)安裝探測器陣列，而不采用折射材料的楔。這 將固有地將孔闌布置在相對于襯底臺WT的平面的不同高度上，且不使用特別的折射材料。 可以應(yīng)用具有不同的折射率的恒定厚度的材料，而不改變材料的厚度。可以分離地沉積不 同的材料，或可以通過摻雜不同的部分來修改單個層的折射率。這樣的各種方案甚至可以被組合，以實現(xiàn)光程上的期望的變化。圖15顯示出另外的方式，以將不同的有效的Z值賦予探測器主體920中的元件 904的陣列中的鄰近的像素，其既沒有被傾斜也沒有設(shè)置有折射材料的臺階或楔。在這一例 子中，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2等在標(biāo)記960處被修改，以包括改變Z高度的臺階或楔。這可以 通過施加或蝕刻掉特定深度的玻璃或其它折射材料或可變地?fù)诫s的材料等來實現(xiàn)，如上文 所述。這樣的結(jié)果是在空間圖像AIM中的相鄰的亮線被聚焦在略微不同的高度處，在圖中 標(biāo)記為902-1 (Zl)，902-2 (Z2)，902-3 (Z3)和902-4 (Z4)。因此，當(dāng)探測器元件904的不同線 的孔闌922被賦予在亮線的空間圖像的Z水平之間的某處的水平位置處的空間圖像時，可 以獲得關(guān)于四個Z誤差值EZ1-EZ4的相對量級的信息，且曲線被擬合，以從單個靜態(tài)測量步 驟識別Z誤差EZ。當(dāng)然，對特定處理的掩模版的需要使得這一實施例對光學(xué)光刻術(shù)應(yīng)用是 較不便利的。第三實施例圖16顯示出第三類型的實施例，其中傳感器1000包括相對稀疏放置的探測器元 件1004。如在前述的實施例中示出的那樣，設(shè)置讀出電路1006和處理器1008。每一探測 器元件可以包括一條線，以收集大量的光。每一元件可以位于孔闌之后，或探測器自身的性 質(zhì)可能限定了適合尺寸和形狀的有效孔闌。僅沿X/Y方向觀看時，可以看到元件1004被相 對稀疏地放置。在正交的方向(垂直紙面的方向)上，它們可以是連續(xù)的線，或離散的探測 器元件1004的線。在示出的簡單的例子中，不能直接獲得Z信息，但是可以以與在圖11-15 的實施例中的相同的方式在這一實施例中應(yīng)用對于不同的Z路徑長度提供不同的探測器 的原理。為了這一目的，可以在正交方向上細(xì)分元件1004。在這一情形中，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記1060被布置以通過投影系統(tǒng)PS傳輸一系列亮線，由 在表示空間圖像AIM的強(qiáng)度的強(qiáng)度輪廓1002中的尖峰來表示。這些亮線的空間周期接近 但略微不同于探測器元件1004的間隔，使得一次僅一個元件可以接收亮線的全部強(qiáng)度。這 一游標(biāo)狀的布置產(chǎn)生了樣本值，諸如在圖16的底部的圖表中顯示的，可以由其推導(dǎo)出曲線 1012，可以由所述曲線的中心線1016導(dǎo)出EX/EY的值。變形和應(yīng)用如已經(jīng)提及的，可以獨立地或以組合的形式在X和Y方向上應(yīng)用上述的實施例的 各種特征。圖17示出了包括光電/光子探測元件的兩個精細(xì)陣列的傳感器塊1100，所述光 電/光子探測元件的兩個精細(xì)陣列形成用于X方向信息的傳感器1102和用于Y方向位置 信息的傳感器1104。以類似于圖13的例子的形式示出了這些傳感器中的每一個，但是可能 是與在圖8至圖16的任何實施例中顯示的形式的傳感器相同。讀出電路1106、1108提供 信號給處理器1110和1112。每一傳感器1102、1104還具有Z方向分辨能力，處理器1110 和1112 —起提供Z位置信息(EZ)。讀出電路1106、1108和/或處理器1110和1112不需 要對于X和Y方向分別設(shè)置，但是可以根據(jù)需要進(jìn)行組合。另外在傳感器塊1100上的是粗對準(zhǔn)傳感器1120，具有其自己的讀出電路1122和 處理器11M。處理器IlM輸出具有X、Y和Z分量的粗誤差信號EC，其被襯底臺定位系統(tǒng) PW使用，以使得精細(xì)傳感器1102、1104與掩模對準(zhǔn)特征(在這種情形中是亮線11沈、1128) 對準(zhǔn)。為此目的，投影掩模對準(zhǔn)圖案還包括粗對準(zhǔn)特征，諸如十字線特征1130。可見，如果 十字線特征1130在粗對準(zhǔn)傳感器1120上中心地對準(zhǔn)，那么亮線11 和11 將位于它們各自的X和Y傳感器1102、1104上的中心，襯底臺的另外的運動不需要獲得精細(xì)的讀數(shù)EX、 EY、EZ。另外地或可替代地，對粗位置的校正可以通過來自精細(xì)位置處理器1122、11M的信 號來觸發(fā)，如由虛線箭頭表示的。就處理的復(fù)雜性以及傳感器的緊湊性和成本方面而言，要在所有這些變形之間的 可實現(xiàn)的精度中進(jìn)行權(quán)衡。雖然亮線被描述成對準(zhǔn)特征，但是亮場上的暗線在原理上也可 以被使用。精細(xì)測量光電/光子探測器也可以與粗定位光電/光子探測器集成在一起，被布 置以響應(yīng)于在EX、EY和/或EZ的更寬范圍上的相同的投影特征或額外的特征。用于粗定 位的光電/光子探測器可以與精細(xì)定位所使用的光電/光子探測器完全分離開，或可以被 分享。在探測器的線被以小的角度α布置用于精細(xì)測量的情況下，可以以更大的角度布置 更寬的探測器的線，用于粗捕獲和測量，而沒有掃描移動。圖18示出了另外的可替代傳感器塊1150，在傳感器塊1150中，傳感器1152包括 統(tǒng)一的光電/光子探測器元件兩維陣列。對于這一例子，產(chǎn)生了兩維的掩模對準(zhǔn)圖案1Κ4， 例如是交叉的線而不是簡單的平行線，單個探測器陣列可以通過適合的處理來求解X和Y 信息。假定有足夠精細(xì)的像素節(jié)距，所述陣列可以類似于圖7的例子而與X、Y柵格方形地 對準(zhǔn)。然而，對于上文給出的原因，以一角度設(shè)置陣列放寬了傳感器節(jié)距的要求且簡化了信 號處理?？梢栽O(shè)想許多其它形式的標(biāo)記和粗定位系統(tǒng)，示出的例子絕對不是限制性的。所 述例子也不是成比例的。對于實際的原因，傳感器塊1100可能在范圍上遠(yuǎn)大于其中的傳感 器1102、1104。尤其是粗對準(zhǔn)傳感器和其它傳感器被安裝在同一模塊中的情形。整個對準(zhǔn) 圖案的范圍可以是一毫米或幾毫米的量級。在對準(zhǔn)圖案自身中的特征尺寸和間隔可以是一 微米或幾微米的量級。通過曲線擬合、平均以及其它技術(shù)實現(xiàn)的空間分辨率可以比特征尺 寸更精細(xì)，且比采用的輻射波長更精細(xì)。在具有通常更嚴(yán)格的定位要求的EUV或壓印設(shè)備 的情形中，特征的尺寸可能甚至更小。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，貫穿該截面使用的孔闌可以指的是單個線(即單個矩 形透射函數(shù))以及更復(fù)雜的線圖案(即更復(fù)雜的局部透射函數(shù)，其平均而言類似于矩形透 射函數(shù))。在一種實施例中，諸如傳感器700、800、900、1000、1100和1150的傳感器設(shè)置在襯 底臺WT上的兩個、三個或四個位置處，以便同時讀取掩模對準(zhǔn)標(biāo)記Μ1-Μ4中的兩個或更多 個。雖然可以同時測量X和Y，但是本發(fā)明可以提供速度和精度優(yōu)勢，甚至在ΕΧ、ΕΥ和EZ被 順序地或一次兩個地測量的實施例中也是如此。雖然特定實施例通過同時使用在可重復(fù)的圖案或平行線中交錯的不同的像素來 測量不同的Z值，但是更復(fù)雜的交錯的圖案也是可以的，不論是在一維或兩維陣列中。用 于改變樣本之間的光程的另一選擇將是移動的折射元件，諸如分段的輪子或其它的移動部 件。然而如果它們被同時嚴(yán)格地完成，則這將需要被設(shè)計，以便不干擾X和Y測量。然而， 可以在分離的時間上測量Z變化，并將保持不使用用于Z方向上的掃描的襯底臺或掩模臺 電機(jī)的優(yōu)點。雖然對準(zhǔn)標(biāo)記和傳感器之間的直接投影在下述的實施例中示出和描述，但是設(shè)想 了修改，其中由于一些原因，對準(zhǔn)標(biāo)記的投影在襯底支撐件和圖案形成裝置或其支撐件中的一個或另一個處被反射，傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記都位于投影光學(xué)系統(tǒng)的同一側(cè)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以基于本發(fā)明的公開設(shè)想這些和許多其它的變形。應(yīng)當(dāng)理解，前述實施例中的處理單元600可以是圖19中顯示的計算機(jī)組件。計算 機(jī)組件可以是以在根據(jù)本發(fā)明的組件的實施例中的控制單元形式的專用的計算機(jī)，或可替 代地是控制光刻投影設(shè)備的中央計算機(jī)。計算機(jī)組件可以被布置用于裝載包括計算機(jī)可執(zhí) 行代碼的計算機(jī)程序產(chǎn)品。當(dāng)計算機(jī)程序產(chǎn)品被下載時，這可以使得計算機(jī)組件能夠控制 具有圖像對準(zhǔn)傳感器700、800等的實施例的光刻設(shè)備的上述使用。連接至處理器1227的存儲器12 可以包括例如硬盤1261、只讀存儲器 (ROM) 1262,電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM) 1263和隨機(jī)存取存儲器(RAM) 1264的多 種存儲器部件。并不需要設(shè)置上述的所有存儲器部件。另外，沒有必要使上述的存儲器部 件在物理上非?？拷幚砥?227或彼此非?？拷?。它們可以位于距離很遠(yuǎn)的位置處。處理器1227還可以連接至一些類型的用戶接口，例如鍵盤1265或鼠標(biāo)1266。也 可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的觸摸屏、軌跡球、語言轉(zhuǎn)換器或其它界面。
處理器1227可以連接至讀出單元1沈7，其被布置以讀取來自數(shù)據(jù)載體(例如軟 盤1268或⑶ROM 1269)的數(shù)據(jù)和在一些情形中將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)載體(例如軟盤1268或 CDROM 1269)上，所述數(shù)據(jù)可以例如成計算機(jī)可執(zhí)行代碼的形式。另外，可以使用本領(lǐng)域技 術(shù)人員已知的DVD或其它數(shù)據(jù)載體。處理器1227還可以被連接至打印機(jī)1270，以在紙張上打印出輸出數(shù)據(jù)，以及連接 至顯示器1271，例如監(jiān)控器或LCD (液晶顯示器)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它類型 的顯示器。處理器1227可以例如通過負(fù)責(zé)輸入/輸出(I/O)的發(fā)送器/接收器1273連接至 通信網(wǎng)絡(luò)1272，例如公共電話交換網(wǎng)(PSTN)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)等。處理器1227 可以布置以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)1272與其它通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。在本發(fā)明的一種實施例中，外部 計算機(jī)(未示出，例如操作者的個人計算機(jī))可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)1272登錄入處理器1227。處理器1227可以被實施為獨立的系統(tǒng)或并行地操作的多個處理單元，其中每個 處理單元被布置以執(zhí)行較大程序的子任務(wù)。所述處理單元還可以被分成具有多個子處理單 元的一個或更多的主處理單元。處理器1227的一些處理單元可以均勻地設(shè)置在離開其它 處理單元一距離的位置處，且經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)1272通信。觀察到雖然圖19中的所有連接顯示為物理連接，但是這些連接中的一個或更多 個可以設(shè)置成無線的。它們僅是要表明“被連接的”單元被布置以某一方式彼此通信。計 算機(jī)系統(tǒng)可以是任何信號處理系統(tǒng)，具有被布置以執(zhí)行此處討論的功能的模擬和/或數(shù)字 和/或軟件技術(shù)。盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造IC，但應(yīng)當(dāng)理解這 里所述的光刻設(shè)備可以在制造具有微米尺度、甚至納米尺度的特征的部件方面有其他的應(yīng) 用，例如，集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、 薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將其中 使用的任意術(shù)語“晶片”或“管芯”分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。 這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂 到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗工具中。在可應(yīng)19用的情況下，可以將所述公開內(nèi)容應(yīng)用于這種和其它襯底處理工具中。另外，所述襯底可以 處理一次以上，例如以便產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的所述術(shù)語“襯底”也可以表示已經(jīng)包 含多個已處理層的襯底。盡管以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻術(shù)的情形中使用本發(fā)明的實施例， 但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用中，例如壓印光刻術(shù)，并且只要情況允許，不局 限于光學(xué)光刻術(shù)。在壓印光刻術(shù)中，圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案。 可以將所述圖案形成裝置的拓?fù)溆∷⒌教峁┙o所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電 磁輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝 置從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。對于壓印光刻術(shù)，不需要投影系統(tǒng)將產(chǎn)品 自身的圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。然而，可以采用光學(xué)系統(tǒng)，將對準(zhǔn)圖案從圖案形 成裝置投影至此處描述的類型的圖像對準(zhǔn)傳感器。本發(fā)明不限于光學(xué)光刻術(shù)。這里使用的 術(shù)語“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有365、355、 對8、193、157或12611111或者約 365、；355、對8、193、157或12611111的波長)和極紫外(EUV)輻 射(例如具有在5-20nm范圍內(nèi)的波長)以及粒子束(諸如離子束或電子束)。在上下文允許的情況下，所述術(shù)語“透鏡”可以表示各種類型的光學(xué)部件中的任何 一種或它們的組合，包括折射式、反射式、磁性式、電磁式和靜電式的光學(xué)部件。盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實施例，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以以與 上述不同的形式實現(xiàn)。例如，本發(fā)明或本發(fā)明中的特征可以采取包含用于描述上述公開的 方法的一個或更多個機(jī)器可讀指令序列的計算機(jī)程序的形式，或者采取具有在其中存儲的 這種計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的形式(例如，半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)。以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在 不背離所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍的條件下，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備被布置以將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上，所述 設(shè)備包括圖案化子系統(tǒng)，用于接收所述圖案形成裝置和將所述圖案施加到保持在圖案化位置上 的襯底；襯底支撐件，用于在施加所述圖案時保持所述襯底；至少一個定位子系統(tǒng)，用于彼此相對地移動所述襯底支撐件、所述圖案化子系統(tǒng)和所 述圖案形成裝置，使得所述圖案在所述襯底上的精確地已知的位置處被施加；和測量子系統(tǒng)，用于測量所述襯底相對于所述圖案化位置的位置，和用于將測量結(jié)果供 給至所述定位子系統(tǒng)，其中，所述測量子系統(tǒng)包括用于接收從對準(zhǔn)標(biāo)記投影的輻射的至少一個傳感器，所 述傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記被設(shè)置成其中一個與所述圖案形成裝置關(guān)聯(lián)而另一個與所述襯底支 撐件關(guān)聯(lián)；和處理器，所述處理器用于接收和處理來自所述傳感器的信號，以求解所述投影 對準(zhǔn)標(biāo)記中的空間信息，用于建立用于測量在所述襯底支撐件和所述圖案化位置之間的位 置關(guān)系的參考，其中所述傳感器包括在至少一個維度上分離的光電/光子探測器元件的陣 列，使得所述傳感器和所述處理器能夠在保持所述襯底支撐件和圖案形成裝置彼此靜止的 同時，操作用于執(zhí)行建立所述參考位置的至少最終步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述傳感器包括被布置在一條線上的光電/光 子探測器元件的至少一個陣列，所述線被定向成與所述投影對準(zhǔn)標(biāo)記中的線的方向成一角 度，所述處理器根據(jù)所述陣列的信號計算出在垂直于所述投影對準(zhǔn)標(biāo)記中的所述線的維度 上的參考位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述傳感器包括在第一維度上間隔開的光電/光 子探測器元件的至少一個陣列，所述處理器根據(jù)所述陣列的信號計算出在投影對準(zhǔn)標(biāo)記的 所述第一維度上的位置，所述投影對準(zhǔn)標(biāo)記包括具有在所述第一維度上略微不同的間隔的 特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中多個傳感器被設(shè)置用于測量分別在不同的 維度上的參考位置，例如在大致平行于襯底平面的兩個正交方向上的參考位置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述傳感器包括多個光電/光子探測 器元件，所述處理器被布置以分別根據(jù)來自所述對準(zhǔn)標(biāo)記的不同的光程在不同的元件之間 進(jìn)行區(qū)分，從而計算在平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的維度(Z)上的參考位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述傳感器被構(gòu)造和/或安裝，以便在光電/光子 探測器元件之間賦予光程差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中光電/光子探測器元件之間的光程差通過改變放 置在所述元件前面的材料的厚度和折射率中的一者或兩者而被賦予。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的設(shè)備，其中至少兩組光電/光子探測器元件被設(shè)置用 于測量分別在大致平行于襯底平面的兩個正交的方向上的參考位置，所述組中的一組或兩 組另外提供在平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的第三維度上的測量。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述傳感器與所述襯底支撐件相關(guān) 聯(lián)，同時所述對準(zhǔn)標(biāo)記與所述圖案形成裝置相關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述傳感器能夠操作用于在所述襯底支撐件保持靜止的同時，在三個維度上同時測量參考位置。
11.一種包括將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上的過程的器件制造方法，所述方法 包括步驟提供圖案化子系統(tǒng)，用于接收所述圖案形成裝置和施加所述圖案至保持在圖案化位置 處的所述襯底的一部分；將所述襯底保持在襯底支撐件上；測量所述襯底相對于所述圖案化位置的位置；在使用所述測量步驟的結(jié)果的同時，操作所述圖案化子系統(tǒng)，從而以移動的次序彼此 相對地定位所述襯底支撐件、所述圖案化子系統(tǒng)和所述圖案形成裝置，使得所述圖案被施 加到所述襯底的期望部分上；和根據(jù)所述施加的圖案處理所述襯底，以產(chǎn)生產(chǎn)品特征，其中所述測量步驟包括以下預(yù)備步驟(i)使用傳感器接收從對準(zhǔn)標(biāo)記投影的輻射， 所述傳感器包括在至少一個維度上分離的光電探測元件的陣列，和(ii)處理來自所述傳 感器的信號，以求解在所述投影對準(zhǔn)標(biāo)記中的空間信息，用于在所述至少一個維度上建立 用于測量在所述襯底支撐件和所述圖案化位置之間的位置關(guān)系的參考，使得所述傳感器和 所述處理器在所述襯底支撐件和圖案形成裝置彼此保持靜止的同時，執(zhí)行建立所述參考位 置的至少最終的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中至少兩個傳感器被設(shè)置用于測量分別在大致平 行于襯底平面的兩個正交方向上的參考位置，所述傳感器中的一個或兩個另外地提供在平 行于所述投影系統(tǒng)的光軸的第三維度上的測量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中為了所述預(yù)備步驟的執(zhí)行，所述傳感器與 所述襯底支撐件相關(guān)聯(lián)，而所述對準(zhǔn)標(biāo)記與所述圖案形成裝置相關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中如果在所述圖案形成裝置上給定兼容的對準(zhǔn)標(biāo) 記，所述傳感器在所述預(yù)備步驟中是能夠操作用于在所述襯底臺和圖案形成裝置彼此相對 保持靜止的同時，在三個維度上同時測量參考位置。
15.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于控制光刻設(shè)備的一個或更多的機(jī)器可讀指令的序 列，所述指令適于控制如在上述的權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法的測量和定位步 驟，尤其是使得所述設(shè)備的一個或更多的可編程處理器來處理來自所述傳感器的信號，以 求解在所述投影對準(zhǔn)標(biāo)記中的空間信息，用于建立用于在至少一個維度上測量在所述襯底 支撐件和所述圖案化位置之間的位置關(guān)系的參考，在所述襯底支撐件保持靜止的同時，執(zhí) 行建立所述參考位置的至少最終的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光刻設(shè)備、器件制造方法及施加圖案至襯底的方法。所述光刻設(shè)備包括用于接收從對準(zhǔn)標(biāo)記投影到掩模板上的輻射的至少一個圖案對準(zhǔn)傳感器。處理器處理來自傳感器的信號，以求解投影對準(zhǔn)標(biāo)記中的空間信息，用以建立用于測量襯底支撐件和圖案化位置之間的位置關(guān)系的參考。傳感器的例子包括光電/光子探測器的線陣列。單個陣列可以求解在傳感器的平面中和在垂直方向上的空間信息。在保持襯底支撐件靜止的同時，執(zhí)行建立參考位置的至少最終步驟。避免了由現(xiàn)有技術(shù)的傳感器的機(jī)械掃描引起的誤差和延遲?？商娲兀瑐鞲衅飨鄬τ谝r底支撐件移動，獨立于主定位系統(tǒng)，用于機(jī)械掃描。
文檔編號G03F7/20GK102043348SQ20101051801
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者B·莫埃斯特, C·鮑姆霍夫, M·A·范德克爾克霍夫, V·M·曼迪阿斯薩拉奧, W·J·維尼瑪 申請人:Asml荷蘭有限公司